Trong những năm đầu của chương trình không gian của Mỹ, nhiệm vụ chính là cải tiến các đặc tính của hệ thống tên lửa và vũ trụ. Rõ ràng là sự gia tăng các thông số kỹ thuật có liên quan đến những khó khăn đáng kể và sẽ dẫn đến tăng chi phí phóng. Một giải pháp thú vị cho vấn đề này đã được đề xuất dưới dạng khái niệm Big Dumb Booster.
Tên lửa ngu ngốc lớn
Các dự án về hệ thống tên lửa và vũ trụ thời đó được phân biệt bởi độ phức tạp kỹ thuật cao. Để có được các đặc tính cao hơn, các vật liệu mới đã được phát triển và giới thiệu, các mẫu thiết bị đầy hứa hẹn của tất cả các lớp đã được tạo ra, động cơ được phát triển, v.v. Tất cả những điều này đã dẫn đến việc tăng chi phí phát triển và sản xuất tên lửa.
Các tính toán cho thấy rằng trong khi duy trì các phương pháp tiếp cận như vậy, chi phí rút hàng ít nhất sẽ vẫn ở mức cũ hoặc thậm chí bắt đầu tăng lên. Để duy trì hoặc cải thiện hoạt động kinh tế, cần có các giải pháp hoàn toàn mới ở cấp độ khái niệm. Những nghiên cứu đầu tiên theo hướng này bắt đầu vào cuối những năm 50 và nhanh chóng cho kết quả thực sự.
NASA, phối hợp với một số công ty hàng không vũ trụ tư nhân, đã nghiên cứu ra một số khái niệm mới cho các hệ thống tiên tiến. Một trong số chúng được gọi là Big Dumb Booster - "Phương tiện phóng lớn ngu ngốc (hoặc nguyên thủy)."
Bản chất của ý tưởng này là đơn giản hóa thiết kế của phương tiện phóng và các bộ phận riêng lẻ của nó càng nhiều càng tốt. Vì vậy, cần thiết chỉ sử dụng các vật liệu và công nghệ đã được làm chủ tốt, từ bỏ việc phát triển những công nghệ mới. Nó cũng được yêu cầu đơn giản hóa việc thiết kế tên lửa và các thành phần của nó. Đồng thời phải tăng tàu sân bay, tăng trọng tải.
Các ước tính ban đầu cho thấy cách tiếp cận thiết kế và sản xuất này đã giúp BDB giảm chi phí đáng kể trong các đợt phóng. So với các tên lửa tàu sân bay hiện có và hứa hẹn có ngoại hình "truyền thống", các mẫu mới tiết kiệm hơn nhiều lần. Tăng trưởng sản xuất cũng được mong đợi.
Do đó, tên lửa đẩy BDB có thể nhanh chóng chế tạo và chuẩn bị cho việc phóng, sau đó đưa một tải trọng lớn hơn vào quỹ đạo. Việc chuẩn bị và ra mắt sẽ có chi phí hợp lý. Tất cả điều này có thể trở thành một động lực tốt cho sự phát triển hơn nữa của du hành vũ trụ, nhưng trước tiên cần phải phát triển và thực hiện các dự án mới về cơ bản.
Các giải pháp cơ bản
Một số tổ chức phát triển tên lửa và công nghệ vũ trụ đã tham gia vào việc phát triển khái niệm BDB. Họ đã đề xuất và đưa ra các mức độ sẵn sàng khác nhau cho một số dự án xe khởi động. Các mẫu được đề xuất có sự khác biệt đáng kể về hình dáng hoặc đặc điểm của chúng, nhưng đồng thời chúng có một số đặc điểm chung.
Để đơn giản hóa và giảm giá thành của tên lửa, người ta đề xuất chế tạo không phải từ các hợp kim nhẹ, mà từ các loại thép có thể tiếp cận và làm chủ tốt. Trước hết, các cấp độ bền cao và độ dẻo từ loại thép maraging đã được xem xét. Những vật liệu như vậy giúp nó có thể chế tạo tên lửa lớn hơn với các thông số sức mạnh cần thiết và chi phí hợp lý. Ngoài ra, kết cấu thép có thể được đặt hàng từ nhiều công ty, bao gồm. từ các ngành công nghiệp khác nhau - từ hàng không đến đóng tàu.
Một tên lửa lớn với tải trọng nặng đòi hỏi một hệ thống đẩy mạnh, nhưng bản thân một sản phẩm như vậy đã cực kỳ đắt tiền và phức tạp. Nó đã được đề xuất để giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các loại nhiên liệu hiệu quả nhất, cũng như bằng cách thay đổi thiết kế của động cơ. Một trong những ý tưởng chính trong lĩnh vực này là việc loại bỏ các tổ máy phản lực cánh quạt - một trong những thành phần phức tạp nhất của động cơ tên lửa đẩy chất lỏng. Nó được lên kế hoạch cung cấp nhiên liệu và chất ôxy hóa do áp suất trong các thùng tăng lên. Chỉ riêng giải pháp này đã tiết kiệm chi phí đáng kể.
Các vật liệu và hợp kim được đề xuất đảm bảo việc xây dựng các cấu trúc lớn với tiềm năng tương ứng. Trọng tải của tên lửa Big Dumb Booster có thể tăng lên 400-500 tấn hoặc hơn. Với việc tăng kích thước của tên lửa, tỷ lệ khối lượng khô trong trọng lượng phóng giảm xuống, điều này hứa hẹn những thành công mới và tiết kiệm thêm.
Trong tương lai, tên lửa hoặc các phần tử của chúng có thể được tái sử dụng, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các loại thép bền. Do đó, nó đã được lên kế hoạch để giảm thêm chi phí phóng.
Tuy nhiên, để có được kết quả thực sự, nó được yêu cầu phải hoàn thành công việc nghiên cứu, và sau đó đưa ra thiết kế thử nghiệm. Đối với tất cả những gì có vẻ đơn giản, các giai đoạn này có thể mất nhiều năm và đòi hỏi kinh phí đáng kể. Tuy nhiên, các doanh nghiệp trong ngành vũ trụ đã chấp nhận rủi ro này và bắt đầu thiết kế các phương tiện phóng "sơ khai" đầy hứa hẹn.
Dự án táo bạo
Các dự án đầu tiên thuộc loại mới xuất hiện vào năm 1962 và được đánh giá bởi các chuyên gia của NASA. Những biến thể này của BDB dựa trên những ý tưởng chung, nhưng đã sử dụng chúng theo những cách khác nhau. Đặc biệt, đã có sự khác biệt ngay cả trong phương pháp bắt đầu.
Kỷ lục gia thực sự có thể là tên lửa NEXUS do General Dynamics phát triển. Nó là một phương tiện phóng một tầng cao 122 m và đường kính tối đa 45,7 m với thiết bị ổn định trong khoảng cách 50 m. Trọng lượng phóng ước tính đạt 21,8 nghìn tấn, tải trọng phóng lên quỹ đạo trái đất thấp là tối đa đến 900 tấn. Đối với các quỹ đạo khác, khả năng chuyên chở chỉ bằng một nửa.
Tên lửa NEXUS được cho là sẽ phóng tải lên quỹ đạo, sau đó hạ cánh xuống đại dương bằng cách sử dụng dù và động cơ hạ cánh bằng nhiên liệu rắn. Sau khi phục vụ, một BDB như vậy có thể thực hiện một chuyến bay mới.
Cùng năm, dự án Sea Dragon của công ty Aerojet xuất hiện. Ông đề xuất một tên lửa phóng từ tàu sân bay siêu nặng trên biển và nó không yêu cầu bất kỳ phương tiện phóng riêng biệt nào. Ngoài ra, nó đã được lên kế hoạch để các doanh nghiệp đóng tàu sản xuất tên lửa như vậy, vốn có các công nghệ cần thiết - không phức tạp nhất - để lắp ráp các kết cấu kim loại.
"Sea Dragon" được chế tạo theo sơ đồ hai giai đoạn với động cơ tên lửa được đơn giản hóa trên cả hai. Chiều dài tên lửa đạt 150 m, đường kính - 23 m. Trọng lượng - xấp xỉ. 10 nghìn tấn, trọng tải - 550 tấn đối với LEO. Ở giai đoạn đầu, một động cơ ôxy dầu hỏa với lực đẩy 36 triệu kgf đã được cung cấp. Thay vì một tổ hợp phóng từ mặt đất, một hệ thống nhỏ gọn hơn đã được đề xuất. Nó được chế tạo dưới dạng một bể dằn lớn với các thiết bị cần thiết được gắn vào đáy của giai đoạn đầu tiên.
Theo ý tưởng của các nhà thiết kế, tên lửa Sea Dragon được cho là do một nhà máy đóng tàu chế tạo từ các vật liệu "tàu thủy" thông thường. Sau đó, với sự trợ giúp của kéo, sản phẩm ở vị trí nằm ngang sẽ được kéo đến địa điểm khởi động. Hệ thống phóng cung cấp khả năng chuyển tên lửa từ vị trí nằm ngang sang vị trí thẳng đứng với mớn nước khoảng một nửa thân tàu. Sau đó, Rồng có thể khởi động động cơ và cất cánh. Việc quay trở lại các bước được thực hiện với sự hỗ trợ của dù với việc hạ cánh trên mặt nước.
Rẻ nhưng đắt
Các dự án về phương tiện phóng siêu nặng Big Dumb Booster rất được quan tâm trong bối cảnh ngành du hành vũ trụ ngày càng phát triển. Tuy nhiên, việc thực hiện chúng đi kèm với một số khó khăn đặc trưng, nếu không khắc phục thì không thể thu được kết quả như mong muốn. Việc đánh giá tỉnh táo các đề xuất và dự án kỹ thuật đã dẫn đến việc đóng toàn bộ chỉ đạo.
Việc phát triển thêm các dự án được đề xuất từ Aeroget, General Dynamics và các công ty khác là một nhiệm vụ rất khó khăn. Để tạo ra một tên lửa "giá rẻ", cần phải có những khoản chi lớn để phát triển dự án và điều chỉnh các công nghệ hiện có cho các ứng dụng vũ trụ. Đồng thời, các tên lửa kết quả trong tương lai gần không được quan tâm: bất kỳ loại tên lửa nào có trọng tải hàng trăm tấn chỉ đơn giản là không có và không được mong đợi trong những năm tới.
NASA coi việc lãng phí thời gian, tiền bạc và công sức vào các dự án mà không mang lại lợi ích thực sự là không phù hợp. Vào giữa những năm sáu mươi, tất cả các công việc về chủ đề BDB đã ngừng lại. Một số người tham gia các công việc này đã cố gắng làm lại các dự án cho các nhiệm vụ khác, nhưng trong trường hợp này họ không nhận được sự tiếp tục. Để làm hài lòng những người đóng thuế, công việc về BDB đã dừng lại từ rất sớm, và ít tiền đã được chi cho chương trình đáng ngờ.
Khi sự phát triển hơn nữa của các phi hành gia Mỹ cho thấy, các phương tiện phóng hạng nặng và siêu trọng đã được sử dụng, nhưng các hệ thống có sức chở hàng trăm tấn là dư thừa, cũng như quá phức tạp và đắt tiền - bất chấp kế hoạch ban đầu. Sự phát triển của các phi hành gia vẫn tiếp tục mà không có "Tên lửa Nguyên thủy Lớn" - và cho thấy kết quả như mong muốn.
