En los primeros años del programa espacial estadounidense, la tarea principal era mejorar las características de los cohetes y los sistemas espaciales. Rápidamente quedó claro que el aumento de los parámetros técnicos estaba asociado con dificultades significativas y debería conducir a un aumento en el costo de los lanzamientos. Se propuso una solución interesante a este problema en forma del concepto Big Dumb Booster.
Gran cohete estúpido
Los proyectos de cohetes y sistemas espaciales de esa época se distinguieron por una alta complejidad técnica. Para obtener características superiores, se desarrollaron e introdujeron nuevos materiales, se crearon muestras prometedoras de equipos de todas las clases, se desarrollaron motores, etc. Todo esto condujo a un aumento en el costo de desarrollo y producción de misiles.
Los cálculos mostraron que, si bien se mantienen esos enfoques, el costo de la retirada de la carga se mantendrá al menos al mismo nivel o incluso comenzará a crecer. Para mantener o mejorar el desempeño económico, se requerían soluciones radicalmente nuevas a nivel de concepto. Los primeros estudios en esta dirección se iniciaron a finales de los años cincuenta y pronto dieron resultados reales.
La NASA, en colaboración con varias empresas aeroespaciales privadas, ha elaborado varios conceptos nuevos para sistemas avanzados. Uno de ellos se llamaba Big Dumb Booster - "Gran vehículo de lanzamiento estúpido (o primitivo)".
La esencia de este concepto era simplificar al máximo el diseño del vehículo de lanzamiento y sus componentes individuales. Para esto, era necesario utilizar solo materiales y tecnologías bien dominados, abandonando el desarrollo de otros nuevos. También se requirió simplificar el diseño del propio cohete y sus componentes. Al mismo tiempo, fue necesario aumentar el portaaviones, aumentando su carga útil.
Las estimaciones iniciales sugieren que este enfoque de diseño y fabricación ha permitido a BDB ofrecer reducciones de costos drásticas en los lanzamientos. En comparación con los actuales y prometedores cohetes portadores de apariencia "tradicional", los nuevos modelos eran mucho más económicos. También se esperaba un crecimiento de la producción.
Por lo tanto, el impulsor BDB podría construirse y prepararse rápidamente para el lanzamiento, y luego enviar una carga más grande a la órbita. La preparación y el lanzamiento habrían tenido un costo razonable. Todo esto podría convertirse en un buen incentivo para un mayor desarrollo de la astronáutica, pero primero era necesario desarrollar e implementar proyectos fundamentalmente nuevos.
Soluciones fundamentales
Varias organizaciones de desarrollo de tecnología espacial y de cohetes participaron en el desarrollo del concepto BDB. Han propuesto y llevado a diversos grados de preparación una serie de proyectos de vehículos de lanzamiento. Las muestras propuestas eran notablemente diferentes entre sí en su apariencia o características, pero al mismo tiempo tenían una serie de características comunes.
Para simplificar y reducir el costo del cohete, se propuso construir no con aleaciones ligeras, sino con aceros accesibles y bien dominados. En primer lugar, se consideraron los grados dúctiles y de alta resistencia de la categoría de aceros maraging. Dichos materiales permitieron construir misiles más grandes con los parámetros de resistencia requeridos y un costo razonable. Además, las estructuras de acero se pueden pedir a una amplia gama de empresas, incl. de diversas industrias, desde la aviación hasta la construcción naval.
Un cohete grande con una carga pesada requería un potente sistema de propulsión, pero ese producto en sí era extremadamente caro y complejo. Se propuso resolver este problema utilizando los tipos de combustible más eficientes, así como cambiando el diseño del motor. Una de las principales ideas en esta área fue el rechazo de las unidades de turbobomba, uno de los componentes más complejos de los motores de cohetes de propulsión líquida. Se planeó suministrar combustible y oxidante debido al aumento de presión en los tanques. Esta solución por sí sola proporcionó importantes ahorros de costos.
Los materiales y aleaciones propuestos aseguraron la construcción de grandes estructuras con el potencial correspondiente. La carga útil de un cohete Big Dumb Booster podría aumentarse a 400-500 toneladas o más. Con un aumento en el tamaño del cohete, la proporción de masa seca en el peso de lanzamiento disminuyó, lo que prometió nuevos éxitos y ahorros adicionales.
En el futuro, los cohetes o sus elementos podrían volverse reutilizables, lo que se vio facilitado por el uso de aceros duraderos. Debido a esto, se planeó obtener una reducción adicional en el costo de lanzamiento.
Sin embargo, para obtener resultados reales, fue necesario completar el trabajo de investigación y luego lanzar el diseño experimental. A pesar de la aparente simplicidad, estas etapas podrían llevar muchos años y requerir una financiación sustancial. Sin embargo, las empresas de la industria espacial asumieron este riesgo y comenzaron a diseñar vehículos de lanzamiento "primitivos" prometedores.
Proyectos atrevidos
Los primeros proyectos de un nuevo tipo aparecieron en 1962 y fueron evaluados por especialistas de la NASA. Estas variaciones del BDB se basaron en ideas comunes, pero las usaron de diferentes maneras. En particular, hubo diferencias incluso en el método de partida.
El verdadero poseedor del récord podría ser el cohete NEXUS desarrollado por General Dynamics. Era un vehículo de lanzamiento de una sola etapa con una altura de 122 my un diámetro máximo de 45,7 m con estabilizadores en un tramo de 50 m. El peso de lanzamiento estimado alcanzó las 21,8 mil toneladas, la carga útil para el lanzamiento a la órbita terrestre baja aumentó a 900 toneladas Para otras órbitas, la capacidad de carga era la mitad del tamaño.
Se suponía que el cohete NEXUS lanzaría la carga a la órbita y luego aterrizaría en los océanos utilizando paracaídas y motores de aterrizaje de propulsor sólido. Después del servicio, tal BDB podría realizar un nuevo vuelo.
En el mismo año apareció el proyecto Sea Dragon de la empresa Aerojet. Propuso un cohete portador de lanzamiento marítimo súper pesado, y no requirió ninguna instalación de lanzamiento separada. Además, se planeó involucrar a las empresas de construcción naval en la producción de tales misiles, que tienen las tecnologías necesarias, no las más complicadas, para ensamblar estructuras metálicas.
"Sea Dragon" fue construido de acuerdo con un esquema de dos etapas con motores de cohetes simplificados en ambos. La longitud del cohete alcanzó 150 m, diámetro - 23 m. Peso - aprox. 10 mil toneladas, carga útil - 550 toneladas para LEO. En la primera etapa, se proporcionó un motor de queroseno-oxígeno con un empuje de 36 millones de kgf. En lugar de un complejo de lanzamiento desde tierra, se propuso un sistema más compacto. Se realizó en forma de un gran tanque de lastre con los dispositivos necesarios conectados al fondo de la primera etapa.
Según lo concebido por los diseñadores, se suponía que el cohete Sea Dragon estaba fabricado en un astillero con los materiales habituales de los "barcos". Luego, con la ayuda de un remolcador, el producto en posición horizontal debe ser remolcado al sitio de lanzamiento. El sistema de lanzamiento proporcionó la transferencia del cohete de una posición horizontal a una vertical con un calado de aproximadamente la mitad del casco. Entonces el Dragón podría encender los motores y despegar. El regreso de los pasos se realizó con la ayuda de paracaídas con aterrizaje en el agua.
Barato pero caro
Los proyectos de vehículos de lanzamiento superpesados Big Dumb Booster fueron de gran interés en el contexto del desarrollo posterior de la astronáutica. Sin embargo, su implementación estuvo asociada a una serie de dificultades características, sin superar las cuales era imposible obtener los resultados deseados. Una evaluación sobria de propuestas técnicas y proyectos llevó al cierre de toda la dirección.
El desarrollo ulterior de los proyectos propuestos por Aeroget, General Dynamics y otras empresas fue una tarea muy difícil. Para crear un cohete "barato", se requirieron grandes gastos en el desarrollo de proyectos y la adaptación de tecnologías existentes para aplicaciones espaciales. Al mismo tiempo, los misiles resultantes en el futuro previsible no tenían interés: cualquier carga útil de cientos de toneladas simplemente estaba ausente y no se esperaba en los próximos años.
La NASA consideró inapropiado perder tiempo, dinero y esfuerzo en proyectos sin un beneficio real. A mediados de los sesenta, todo el trabajo sobre el tema BDB había cesado. Algunos de los participantes en estos trabajos intentaron rehacer proyectos para otras tareas, pero en este caso no recibieron una continuación. Para deleite de los contribuyentes, el trabajo en el BDB se detuvo desde el principio y se gastó poco dinero en el dudoso programa.
Como mostró el desarrollo posterior de la astronáutica estadounidense, los vehículos de lanzamiento pesados y superpesados sí encontraron uso, pero los sistemas con una capacidad de carga de cientos de toneladas eran redundantes, así como demasiado complejos y costosos, a pesar de los planes originales. El desarrollo de la astronáutica continuó sin el "Gran Cohete Primitivo" y mostró los resultados deseados.
