In den frühen Jahren des amerikanischen Raumfahrtprogramms bestand die Hauptaufgabe darin, die Eigenschaften von Raketen- und Weltraumsystemen zu verbessern. Schnell wurde klar, dass die Erhöhung der technischen Parameter mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden war und zu einer Erhöhung der Startkosten führen sollte. Eine interessante Lösung für dieses Problem wurde in Form des Big Dumb Booster-Konzepts vorgeschlagen.
Große dumme Rakete
Die damaligen Projekte von Raketen- und Weltraumsystemen zeichneten sich durch hohe technische Komplexität aus. Um höhere Eigenschaften zu erhalten, wurden neue Materialien entwickelt und eingeführt, vielversprechende Muster von Geräten aller Klassen erstellt, Motoren entwickelt usw. All dies führte zu einem Anstieg der Kosten für die Entwicklung und Herstellung von Raketen.
Berechnungen zeigten, dass die Kosten für die Frachtentnahme bei Beibehaltung solcher Ansätze mindestens auf dem gleichen Niveau bleiben oder sogar steigen werden. Um die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit zu erhalten oder zu verbessern, waren radikal neue Lösungen auf Konzeptebene erforderlich. Die ersten Studien in diese Richtung begannen Ende der fünfziger Jahre und führten bald zu echten Ergebnissen.
Die NASA hat in Zusammenarbeit mit einer Reihe privater Luft- und Raumfahrtunternehmen mehrere neue Konzepte für fortschrittliche Systeme ausgearbeitet. Einer von ihnen hieß Big Dumb Booster - "Große dumme (oder primitive) Trägerrakete".
Die Essenz dieses Konzepts bestand darin, das Design der Trägerrakete und ihrer einzelnen Komponenten so weit wie möglich zu vereinfachen. Dazu war es notwendig, nur gut beherrschte Materialien und Technologien zu verwenden und auf die Entwicklung neuer zu verzichten. Es war auch erforderlich, das Design der Rakete selbst und ihrer Komponenten zu vereinfachen. Gleichzeitig war es notwendig, den Träger zu erhöhen und seine Nutzlast zu erhöhen.
Erste Schätzungen deuten darauf hin, dass dieser Konstruktions- und Herstellungsansatz es BDB ermöglicht hat, bei Markteinführungen drastische Kosteneinsparungen zu erzielen. Im Vergleich zu den bestehenden und vielversprechenden Trägerraketen des "traditionellen" Aussehens waren die neuen Modelle um ein Vielfaches sparsamer. Auch ein Produktionswachstum wurde erwartet.
So könnte der BDB-Booster schnell gebaut und für den Start vorbereitet werden und dann eine größere Last in die Umlaufbahn schicken. Vorbereitung und Start wären zu vertretbaren Kosten gewesen. All dies könnte ein guter Ansporn für die Weiterentwicklung der Raumfahrt sein, doch zunächst galt es, grundlegend neue Projekte zu entwickeln und umzusetzen.
Grundlegende Lösungen
An der Entwicklung des BDB-Konzepts waren mehrere Entwicklungsorganisationen der Raketen- und Raumfahrttechnik beteiligt. Sie haben eine Reihe von Trägerraketenprojekten vorgeschlagen und zu unterschiedlichen Reifegraden gebracht. Die vorgeschlagenen Muster unterschieden sich in Aussehen oder Eigenschaften deutlich voneinander, wiesen aber gleichzeitig eine Reihe von Gemeinsamkeiten auf.
Um die Rakete zu vereinfachen und die Kosten zu senken, wurde vorgeschlagen, nicht aus Leichtmetallen, sondern aus zugänglichen und gut beherrschten Stählen zu bauen. Betrachtet wurden zunächst hochfeste und duktile Güten aus der Kategorie Maraging-Stähle. Solche Materialien ermöglichten es, größere Flugkörper mit den erforderlichen Festigkeitsparametern und zu vernünftigen Kosten zu bauen. Darüber hinaus konnten Stahlkonstruktionen bei einer Vielzahl von Unternehmen bestellt werden, inkl. aus verschiedenen Branchen - von der Luftfahrt bis zum Schiffbau.
Eine große Rakete mit schwerer Ladung erforderte ein leistungsstarkes Antriebssystem, aber ein solches Produkt selbst war extrem teuer und komplex. Es wurde vorgeschlagen, dieses Problem durch die Verwendung der effizientesten Kraftstoffarten sowie durch eine Änderung der Motorkonstruktion zu lösen. Eine der Hauptideen in diesem Bereich war der Verzicht auf Turbopumpenaggregate - eine der komplexesten Komponenten von Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerken. Es war geplant, aufgrund des erhöhten Drucks in den Tanks Kraftstoff und Oxidationsmittel zuzuführen. Allein diese Lösung sorgte für erhebliche Kosteneinsparungen.
Die vorgeschlagenen Materialien und Legierungen gewährleisteten den Bau großer Strukturen mit entsprechendem Potenzial. Die Nutzlast einer Big-Dumb-Booster-Rakete könnte auf 400-500 Tonnen oder mehr erhöht werden. Mit zunehmender Größe der Rakete sank der Anteil der Trockenmasse am Startgewicht, was neue Erfolge und zusätzliche Einsparungen versprach.
In Zukunft könnten Raketen oder deren Elemente wiederverwendbar gemacht werden, was durch die Verwendung von langlebigen Stählen ermöglicht wurde. Aus diesem Grund war geplant, eine zusätzliche Reduzierung der Einführungskosten zu erreichen.
Um jedoch echte Ergebnisse zu erzielen, war es erforderlich, die Forschungsarbeiten abzuschließen und dann das experimentelle Design zu starten. Bei aller scheinbaren Einfachheit könnten diese Phasen viele Jahre dauern und erhebliche Mittel erfordern. Trotzdem gingen Unternehmen der Raumfahrtindustrie dieses Risiko ein und begannen, vielversprechende "primitive" Trägerraketen zu entwickeln.
Mutige Projekte
Die ersten Projekte neuer Art erschienen 1962 und wurden von NASA-Spezialisten evaluiert. Diese Variationen des BDB basierten auf gemeinsamen Ideen, nutzten sie jedoch auf unterschiedliche Weise. Vor allem bei der Startmethode gab es Unterschiede.
Der wahre Rekordhalter könnte die von General Dynamics entwickelte NEXUS-Rakete sein. Es war eine einstufige Trägerrakete mit einer Höhe von 122 m und einem maximalen Durchmesser von 45,7 m mit Stabilisatoren in einer Spannweite von 50 m Das geschätzte Startgewicht erreichte 21,8 Tausend Tonnen, die Nutzlast für den Start in eine erdnahe Umlaufbahn war erhöht auf 900 Tonnen, für andere Umlaufbahnen war die Tragfähigkeit halb so groß.
Die NEXUS-Rakete sollte die Ladung in die Umlaufbahn bringen und dann mit Fallschirmen und Festtreibstoff-Landetriebwerken in den Ozeanen landen. Nach dem Service könnte eine solche BDB einen neuen Flug durchführen.
Im selben Jahr erschien das Sea Dragon-Projekt der Firma Aerojet. Er schlug eine superschwere Trägerrakete für den Seestart vor, die keine separaten Starteinrichtungen erforderte. Darüber hinaus war geplant, Schiffbauunternehmen in die Herstellung solcher Raketen einzubeziehen, die über die erforderlichen - nicht die kompliziertesten - Technologien zur Montage von Metallstrukturen verfügen.
"Sea Dragon" wurde nach einem zweistufigen Schema mit vereinfachten Raketentriebwerken auf beiden gebaut. Die Raketenlänge erreichte 150 m, Durchmesser - 23 m Gewicht - ca. 10 Tausend Tonnen Nutzlast - 550 Tonnen für LEO. In der ersten Stufe wurde ein Kerosin-Sauerstoff-Triebwerk mit einem Schub von 36 Millionen kgf bereitgestellt. Anstelle eines Bodenstartkomplexes wurde ein kompakteres System vorgeschlagen. Es wurde in Form eines großen Ballasttanks hergestellt, an dem die erforderlichen Geräte am Boden der ersten Stufe angebracht waren.
Wie von den Designern konzipiert, sollte die Sea Dragon-Rakete von einer Werft aus den üblichen "Schiffs" -Materialien hergestellt werden. Anschließend sollte das Produkt mit Hilfe eines Schleppers in horizontaler Position zum Startplatz geschleppt werden. Das Startsystem sorgte für die Überführung der Rakete von einer horizontalen in eine vertikale Position mit einem Tiefgang von etwa der Hälfte des Rumpfes. Dann konnte der Drache die Triebwerke starten und abheben. Die Rückkehr der Stufen erfolgte mit Hilfe von Fallschirmen mit Landung auf dem Wasser.
Billig aber teuer
Die Projekte der superschweren Trägerraketen Big Dumb Booster waren im Rahmen der Weiterentwicklung der Raumfahrt von großem Interesse. Ihre Umsetzung war jedoch mit einer Reihe charakteristischer Schwierigkeiten verbunden, ohne deren Überwindung die gewünschten Ergebnisse nicht erzielt werden konnten. Eine nüchterne Bewertung der technischen Vorschläge und Projekte führte zur Schließung der gesamten Richtung.
Die Weiterentwicklung der vorgeschlagenen Projekte von Aeroget, General Dynamics und anderen Unternehmen war eine sehr schwierige Aufgabe. Um eine "billige" Rakete zu schaffen, waren hohe Aufwendungen für die Projektentwicklung und Anpassung bestehender Technologien für Weltraumanwendungen erforderlich. Gleichzeitig waren die daraus resultierenden Raketen auf absehbare Zeit uninteressant: Jede Nutzlast von Hunderten Tonnen fehlte einfach und war in den kommenden Jahren nicht zu erwarten.
Die NASA hielt es für unangemessen, Zeit, Geld und Mühe für Projekte ohne wirklichen Nutzen zu verschwenden. Mitte der sechziger Jahre waren alle Arbeiten zum Thema BDB eingestellt. Einige der Teilnehmer an diesen Arbeiten versuchten, Projekte für andere Aufgaben neu zu erstellen, erhielten jedoch in diesem Fall keine Fortsetzung. Zur Freude der Steuerzahler wurde die Arbeit am BDB frühzeitig eingestellt und wenig Geld für das zweifelhafte Programm ausgegeben.
Wie die Weiterentwicklung der amerikanischen Raumfahrt zeigte, fanden zwar schwere und superschwere Trägerraketen Verwendung, aber Systeme mit einer Tragfähigkeit von Hunderten Tonnen waren überflüssig, sowie zu komplex und teuer - trotz der ursprünglichen Pläne. Die Entwicklung der Raumfahrt ging ohne die „Big Primitive Rocket“weiter – und zeigte die gewünschten Ergebnisse.
