Az Egyesült Államok Légiereje már 1957-ben lakott holdbázis tervét dolgozta ki. A végleges változat 21 fő állandó jelenlétéről szólt egy felszín alatt kiépítendő komplexumban. A költségvetési keretet 7,5 milliárd dollárban határozták meg, a teljes kiépítést pedig 1968-ra szerették volna elérni. Az első Szputnyikot a Szovjetunió csak 1957. októberében bocsátotta fel. Hivatalosan tehát – lényegében – semmiféle űrtevékenység nem volt még akkoriban. Mégis, a nemrégiben nyilvánosságra hozott, 60 évig titokban tartott terveket tanulmányozva, felmerül a kérdés, vajon mindezek az elképzelések csakugyan csupán tervek maradtak? Vajon milyen ismeretekkel gazdagodhatunk majd a 75 és a 99 év titkosítási idősszak lejártát követően? Talán akkor majd megtudhatják az emberek, hogy ki és mikor lépett valójában elsőként a Holdra? Jelen írás keretében a mintegy 100 oldalas, a WDLAR-S-458 kódjelet viselő dokumentumba adunk betekintést. Sajnos, az eredeti ábrák közül még mindig csak a kis töredék nyilvános. 

A Lunex Program kezdetei

Lunar Expedition Plan – Holdexpedíciós Terv. Amikor Kennedy elnök 1961. májusában elmondta híres beszédét arról, hogy az évtized végéig embert kell juttatni a Hold felszínére, és biztonságban visszahozni onnan, a Légierő már évek óta jól kidolgozott tervekkel rendelkezett. Nincs arra vonatkozó ismeret, hogy ezekről a tervekről bármi tudomása is lett volna az elnöknek, ugyanis azok titkosszolgálati csatornákon keringtek. A Lunex tervezet nem kívánt a szovjetekkel folytatott űrversenybe bekapcsolódni, révén megszületésekor az űrverseny még el sem kezdődött, sokkal inkább, „jelentős stratégiai célokat” szolgált. Az előszót O.J. Ritland Dandártábornok jegyzi a Légierő részéről. Ebből megtudjuk, hogy a szigorúan titkos tervezet előterjesztője J.R. Holzapple dandártábornok volt. Elképzelése szerint egy holdprogram megvalósítása nemcsak a nemzetet lelkesíti fel, de hatalmas technikai fejlődéssel is szolgálhat. Érdemes megemlíteni, hogy a terv számos részlete felbukkan Koroljov L3 kódjelű holdexpedíciós elképzeléseiben. Többek között a bázis helyszínének kiválasztása, automata holdszondák használata, a transzponderek rendszere a Hold felszínén, az embereket célba juttató leszállóegység, valamint a közvetlen leszállásra vonatkozó elgondolások.

A Lunex Program áttekintése

A program keretében az első holdraszállás végrehajtását 1967-re tűzték ki célul, ez egyben a Szovjetuniót megelőző technikai fölényt is hivatott bizonyítani, azt, hogy a nemzet képes megnyerni a jövőben sorra kerülő technológiai versenyeket.

A Légierő rendkívüli erőfeszítéseket tett az 1958-1960 közötti időszakban annak részletes vizsgálatára, hogy milyen technikai problémák jelentkezhetnek, ha embereket szeretnének a Holdra küldeni, továbbá, miként lehet egy ilyen elképzelést finanszírozni. A Légierő laboratóriumai képesek voltak ilyen jellegű kérdések elemzésére és megválaszolására.

A holdexpedíció során hatalmas méretű szilárd- vagy folyékony hajtóanyagú rakétát kívántak használni, mely kellően képes felgyorsulni ahhoz, hogy a Hold gravitációja fogságba ejtse. A hasznos teher felölelte volna a Holdi Leszállóegységet, a Holdról Felszálló Egységet és magát az utasokat szállító űrhajót. A Leszállóegység célterületre juttatásához horizontszkennert és doppler-radar altimétert kívántak használni. A Visszatérő Egység szolgáltatta volna a Földhöz való visszatéréshez szükséges gyorsító erőt, a Lunex Leszállóegysége aerodinamikai fékezést követően, siklórepülésben tért volna vissza az egyik Légierő bázisra.

A tervek felöleltek egy teherszállító egységet is, ennek felépítése megfelelt volna az embereket szállító rakéta-rendszernek, a visszatérő eszközök nélkül. Ugyanazt a leszállási technikát alkalmazta volna, a feladatául a holdi személyzet ellátását-kiszolgálását jelölték meg.

1.    ábra. A Lunex Holdraszálló Egység.

A kezdeti tervekben a közvetlen repülés szerepelt. Sokkal megvalósíthatóbbnak tűnt, mint a különböző űrrandevúkat felölelő későbbi változatok. Az egyik ilyen jellegű, legkorábbi változat, a SAINT kódnévre hallgat. A tervek kidolgozásának idején sem a hatalmas méretű rakéta, sem az űrrandevú-technika gyakorlati megvalósítása nem állt rendelkezésre, ezért nem tudták eldönteni, melyeik elgondolás a könnyebben kivitelezhető.

Az elvégzendő fejlesztések során az alábbi fontos mérföldköveket jelölték meg:

a.    Háromszemélyes visszatérő Lunex űrhajó. Ennek a berendezésnek képesnek kell lennie visszatérni a Föld légkörébe 11277 méter/másodperc sebességgel. Ugyancsak képesnek kell lennie a hagyományos repülőgépek módjára történő leszállásra. A visszatéréshez szükség van fejlett navigációs eszközökre, a megfelelő helyen történő leszálláshoz ugyanis elengedhetetlen a légkörbe érkezés pontos szögének meghatározása és teljesítése. Létfontosságú a megfelelő anyagok kifejlesztése is - a rendkívül magas hőmérséklet elviselésére. Megfelelő életfenntartó berendezés is nélkülözhetetlen. Az említett űreszköz kifejlesztése nélkül az egész Lunex Program kivitelezhetetlenné válik, kulcsfontosságú elem tehát. A megvalósítás pontos menetrendjét is tartalmazza a terv.

b.    A Holdraszálló Egység feladata a teljes hasznos teher lefékezése. Azaz a közel 61 tonnás tömeget a 2743 m/s-ról 6 m/sec sebességre, a leszálláshoz. Doppler altiméter szükséges a megfelelő információ szolgáltatásához, a hajtóművek indítása és irányítása érdekében. A horizontszkennerek az űrhajónak a helyi függőlegeshez való tájolásához szükségesek.

c.    A Holdról Felszálló Fokozat feladata a Lunex visszatérő űrhajója startjának biztosítása a Hold felszínéről. Ehhez pontos irányítás szükséges az emelkedési pálya során a megfelelő görbére álláshoz.

d.    A háromfokozatú földi hordozórakétát Űrfelbocsátó Rendszer néven említik. Az első fokozat vagy LOX/LH2 keverékkel, vagy szilárd hajtóanyaggal működött volna, a szükséges tolóerőt 26500 kN-ban határozták meg. A 2. és a 3. fokozat LOX/LH2 keverékkel üzemelt volna. Az említett hordozórakéta-rendszert párhuzamosan fejlesztették volna a Lunex Program egyéb elemeivel. A hordozórakéta program mérete folytán, és más programokban való felhasználhatóságának képessége végett, ezt a fejlesztést elkülönítve hajtották volna végre.

A fenti berendezések kifejlesztése mellett alapos ismeretekre volt szükség a Hold felszínét illetően, főként annak fizikai jellemzői tekintetében. Nagyfelbontású felvételek a holdi felszínről talán képesek lettek volna ilyen ismeretekkel szolgálni. A Lunex Program részére a tervezet az ilyen jellegű információk gyűjtésének felgyorsítását igényelte. A NASA Surveyor (Puha Holdraszállási Programja) tartalmazhat a holdi felszínre juttatandó rádió-jeladó berendezéseket is, a későbbi pontos leszállások végrehajtásának biztosítása végett. Szükségessé vált a Hold felszínéből mintavétel s annak mihamarabbi visszajuttatása a Földre, hogy a holdraszállást végrehajtó egységek fejlesztése teljessé váljon.

A legjelentősebb problémákat okozó fejlesztési területek

A felmerülő problémák egyik legsúlyosabbika, miként lehet kifejleszteni azt a technikát, ami lehetővé teszi a földi légkörbe való behatolást 11277 km/sec sebesség mellett. Az irányítási rendszernek rendkívül pontosnak kell lennie ahhoz, hogy a légkörbe való visszatérés szögét a ±2º-os tartományon belül tartsa. A túl meredek érkezés túlhevüléshez vezet és elviselhetetlen G erőkhöz, míg a túl lapos szög esetében a Lunex Visszatérő Egysége visszapattan a légkörről és elnyújtott ellipszis-pályára áll. Ebben az esetben az űrhajó napokig csapdába eshet a magas sugárzású övezetekben, miközben túllépheti a létfenntartó rendszer tűrőképességét és élettartamát.

A Holdraszálló Egység fejlesztésében elsősorban a tájolás megoldása jelenti a nehézséget, a helyi függőleges beállítása a Hold felé közeledés időszakában. A kijelölt leszállóhelyre érkezés nem könnyű feladat. Számos teszt végrehajtásának kell megelőzni a végleges bevetést.

A Holdról Felszálló Egység fejlesztése közben ugyancsak számos probléma merülhet fel. A visszaszámlálásnak automatikusnak kell lennie, s amennyiben a startra nem függőleges irányban kerül sor, korrekciók válnak szükségessé a Földre visszavezető pontos pályagörbe eléréséhez.

Valamennyi fejlesztési lépés bonyolult, ám nem igényel semmiféle technológiai áttörést. Az összes fejlesztés kivitelezhető a jelenleg rendelkezésre álló alapokon.

2.    ábra. A Lunex Holdraszálló Egység két nézete. Az ábrán – a méreteken kívül – feltüntették a rendszer súlypontját.

Mérföldkövek

A terv legfontosabb mérföldkövei:

a.    Pilótás űrhajó visszatérése a Földre 80.000 km-es távolságból 1965-ben.

b.    Pilótás holdkörüli repülés 1966-ban.

c.    Pilótás holdraszállás 1967-ben.

Kifejlesztendő képességek

A hatalmas hordozórakéták, a randevú-technikák, továbbá a holdexpedícióhoz szükséges, a nyílt világűrben végrehajtott manőverezési technikák kifejlesztése számos, igen fejlett technológiai megoldás kidolgozását kívánta meg. A hordozórakétával szembeni elvárás volt, hogy 160 t terhet legyen képes 450 km-es földkörüli pályára állítani, továbbá, akár 60 tonnányi, személyzettel ellátott űrhajót indítani a Mars vagy a Vénusz felé.

A holdexpedíció ütemezése és legfontosabb mérföldkövei

Háttér

Nem sokkal a Szputnyik-1 fellövését követően a Légierő Kutatási és Fejlesztési Csoportja (ARDC) tanulmányok kidolgozásának sorozatát indította el, hogy megvizsgálják a világűr katonai felhasználhatóságának lehetőségeit. Ezeket a tanulmányokat a Légierő különböző ipari-fejlesztési részlegei végezték el, egymástól függetlenül. Két tanulmány tekinthető a Lunex elődjének az egyik „A Hold Kutatása”, a másik pedig a „Stratégiai Holdi Rendszerek” címet viselte. Az első tanulmány feladata annak megvizsgálása volt, hogy a Hold felszínén létrehozott, személyzettel ellátott hírszerző megfigyelőállomást milyen gazdasági, megbízhatósági és ésszerűségi alapon lehet megvalósítani. A második pedig a Hold lehetséges katonai alkalmazhatóságát vizsgálta. Ezek a tanulmányok rámutattak, hogy technikailag és gazdaságilag megvalósítható egy személyzettel ellátott holdi bázis felépítése.

 A harmadik munka a Lunex tervezettel egy időben készült, az „Állandó Műholdas Bázis és Logisztikai Tanulmány” címet viselte, várható elkészítésének ideje 1961. augusztus. Ettől a tervtől várták, hogy elméleti háttérrel szolgál egy háromszemélyes űrhajó Holdra juttatásáról és onnan való visszatéréséről. Ez a háromszemélyes űrhajó volt a kulcseleme a holdi szállítórendszernek, melynek mérete egyben meghatározta a hordozórakéta méretét is. Az említettek miatt ez a terv különleges figyelmet élvezett.

3.    ábra. Röntgenrajz a Lunex űrhajóról. 

A Lunex Program célja

A Holdexpedíciós Program célja a Hold emberek által történő kutatása, beleértve az első emberek holdraszállást, a lehető legrövidebb időn belül. A terv végrehajtásának keretében három ember száll le a Holdra 1967. harmadik negyedévében, majd a következő év elejétől megkezdődik az állandóan lakott holdi bázis kiépítése. A terv megvalósulásaként az ember kezébe jut a megfelelő technika, anyagtudományi ismeretek, valamint a szállítási, logisztikai feladatok teljesülése, melyek során emberek juthatnak el a Hold felszínére, s kaphatnak ott folyamatos ellátást életük fenntartása végett, hogy a rendkívüli körülmények között is biztonságban dolgozhassanak.

A Lunex Program bővebb kifejtése

A Holdexpedíciós Program elsődleges célja a szükséges technika kifejlesztése ahhoz, hogy embereket és ellátmányt lehessen a Hold felszínére juttatni.

A kulcseleme a programnak a Szállító Űrhajó, amely magában foglalja a Visszatérő Egységet; ez utóbbi a Földre visszatérő űrhajót tartalmazza, vagy pedig a Holdon maradó ellátmányt. Pilótás küldetés esetén a Holdra Szálló Egység felöleli a teljes, a Hold felszínére leereszkedő komplexumot, benne a Hold felszínéről a felszállást végrehajtó gyorsító-fokozatot és a Földre visszatérő egységet is. Az ellátmányt szállító űrhajó ugyanezt az elrendezést alkalmazza, azonban a Földre visszatérő gyorsító-fokozat és a visszatérő űrhajó helyett, hasznos teherként, ellátmány és különböző műszerek, berendezések kapnak helyet.

 Az Űrfelbocsátó Rendszer háromfokozatú gyorsítórakétából áll, amely képes a pilótás holdrepülést, illetve az ellátmányt szállító teherűrhajót a Hold térségébe juttatni, elérni a Földre vonatkoztatott szökési sebességet. Ez a terv nem tartalmaz részleteket az Űrfelbocsátó Rendszerről, ezt az információt ugyanis egy másik, ezzel az elképzeléssel párhuzamosan futó különálló tervezet tárgyalja, a Rendszer Programcsomag. A különböző tervek által felvázolt fejlesztések összhangban történnek, a kompatibilitás biztosítása végett.

Üzemi körülmények között a Hold felé induló egység 61 tonnát fog nyomni, 11277 m/s sebességre kell felgyorsítani a Hold gravitációs terébe jutása végett. A sebesség elegendő ahhoz, hogy a Hold nagyjából 2,5 nap alatt elérhetővé váljon. Ahogy a Pilótás Holdraszálló Egység közelít a Holdhoz, a helyi függőlegeshez igazított helyzetet vesz fel a horizontszkennerek segítségével. A Holdraszálló Egység lelassítja a berendezést a puha leszálláshoz, az előre kijelölt területen, magasságmérő eszközt használva a fékezőrakéták indításának pontos időpontja meghatározása végett. A kijelölt helyen történő leszállás a végső fázisban terminál-állomásokkal történő vezetés révén zajlik, előpozicionált jeladók akadályozzák meg a túlrepülést.

A Holdraszálló Egység lényegében kilövőállásként használja önmagát, róla indul ugyanis a Föld felé vezető pályára a Lunex Visszatérő Egység. A korai tesztek pilóták nélküli kísérleteket tartalmaznak, a felszállást automatikusan fogják végrehajtani földi irányítás mellett. Apró, menet közbeni korrekciókra szükség lehet a földi légkörbe való pontos beérkezés végett, a leszállási folyosón belül tartani az űrhajót.

A Lunex Visszatérő Egység a számára kijelölt folyosón tér vissza a Föld légkörébe, ezért nem pattan vissza az űrbe, vagy ég el az atmoszférában túlhevülés következtében. A légkört használja fel fékezés céljára és elegendő felhajtó erőt is képes előállítani, hogy közönséges siklórepüléssel térjen vissza például a Légierő Edwars-i Bázisára.

Számos, sikeres, a fent leírt módon végrehajtott, személyzet-nélküli repülésnek kell megelőzni a tényleges pilótás küldetést, a rendszer szükséges megbízhatóságának megteremtése érdekében.

A Hold felszínére hasznos terhet, illetve ellátmányt juttatni ugyanezen a módon kell, ám a Visszatérő Egység természetesen szükségtelen. A hasznos teher tömege a Lunex Visszatérő Egység, illetve az őt pályára állító rakétafokozat össztömegével ér fel.

Mint a fentiektől eltérő megközelítés, a Hold felszínére juttatandó nagy tömegű berendezések esetében, a Föld körüli pályán történő összekapcsolási technikákat ugyancsak tanulmányozzák. Az említett technikák alkalmazása földkörüli pályán történő űrrandevúkat és szerelési munkálatokat igényel a Holdi Pilótás Űrhajó, illetve a Teherűrhajó indítása tekintetében, valamint esetleges üzemanyag-feltöltési műveletet is. Az összeszerelt űrhajó gyorsul fel aztán földkörüli sebességről szökési sebességre, ráállva a Hold felé vezető pályagörbére. Az ilyen jellegű űrrandevút, dokkolási- és szerelési tevékenységet írja le részletesen a SAINT, azaz a Rendszer Programcsomag Terv, ugyancsak egyidejű fejlesztés alatt áll. Valamennyi, a programmal összefüggő információt és ütemezést koordinálnak jelen tervvel, a kompatibilitás és a támogatás megfelelő biztosítása érdekében.

4.    ábra. a Lunex űrhajó felülnézeti rajza.

Tervezési filozófia

  A Holdexpedíciós Terv használható képességek kifejlesztésére törekszik, sokkal inkább, mint egy bonyolult feladat egyszeri végrehajtására. A hatalmas méretű hordozórakéta használata előnyt élvez a jelen megvalósítási tanulmányokban, ugyanis sokkal megbízhatóbb, biztonságosabb, és gazdaságilag is jobban megvalósítható, s egyúttal rövidebb idő alatt is rendelkezésre áll. Habár a kisebb hordozórakéta használata, orbitális űrrandevúk és dokkolások, űrbéli összeszerelés mellett, ugyancsak megfontolás tárgyát képezi.

A személyzettel ellátott Lunex Visszatérő Egység a kulcselem a hordozórakéták méretének meghatározásával kapcsolatosan. A tömege kijelöli a Holdról Felszálló Egység hordozórakétája méretét, a kettő együtt pedig meghatározza a Hold felszínére érkező rendszer teljes tömegét. E három tétel együttes tömege jelöli ki a Holdra vezető pályára felgyorsítandó űrhajó teljes tömegét, amelyet az Űrfelbocsátó Rendszernek a Földre vonatkoztatott szökési sebességre kell gyorsítania. Ily módon került meghatározásra az Űrfelbocsátó Rendszer mérete.

 A Holdhoz való repülés időtartama kapcsán meghatározott 2 ½ nap konzervatív tervezés eredménye. A hosszabb út növelte volna az életfenntartó rendszer tömegét és irányítási problémákhoz vezethetett volna, míg a rövidebb repülési időtartam a hordozórakéta teljesítménynövelését vonta volna maga után.

A repülés megszakítására vonatkozó lehetőséget a lehető legmélyebben bevonják a tervezésbe. A következő fejezet részletesen tárgyalja a megszakítási rendszert.

A szükséges fejlesztések és tesztek kiemelt fontossággal bírnak. A táblázatban bemutatott ütemtervet a technológiai korlátok szabják meg, s nem pedig a költségek.

Az itt bemutatott program egésze integrált tervezést követ, a későbbi fejlesztések a mindenkor sikeresen végrehajtott teszteken alapulnak majd. Így a technikai megoldások és az egyes berendezések megbízhatósága korán kiderül, s a megbízhatóságának igazolását követően léphet színre maga az ember.

A repülés-megszakítás filozófiája

Ember ültetése egy űrhajózási rendszerbe biztonsági és megbízhatósági problémákat vet fel, ezek jelentősen nagyobbak, mint azok, melyekkel a személyzet-nélküli repülések során kell szembesülni. Természetesen felismerték, hogy a maximális megbízhatóság a kívánatos, ám az is tudott, hogy a 85-90%-ot meghaladó megbízhatóságot rendkívül nehéz elérni olyan rendszerek esetében, mint a Hold Szállítási Rendszer. Ezért, a vészrendszer szükségessége, a személyzet védelme a holdi küldetés „megbízhatatlan” szakaszait illetően, elfogadott.

A javasolt technikák és berendezések felülvizsgálatából az derül ki, hogy ami a „teljes vészrendszert” illeti, a hasznos teher korlátok miatt, a korai holdexpedíciók esetén nem praktikus az alkalmazása. Ésszerű kockázati tényezőt tehát fel kell vállalni. Azért, hogy csökkenteni lehessen a kockázati elemek számát és megérteni, a holdexpedíció mely fázisaiban léphetnek fel, a küldetést hat részre osztották fel. Ezek az alábbiak:

a.    Felemelkedés a Földről

b.    Föld-Hold utazás

c.    Repülés-megszakítás a Holdnál

d.    Leereszkedés a Holdra

e.    Hold-Föld utazás

f.     Visszatérés

A szóban forgó programot illető fejlesztési- és tesztfilozófia lényege, hogy a lehető legrövidebb időn belül készen álljon egy személyzet szállítására képes űrhajózási rendszer, ám elsőként pilóta nélküli változatban. Ezáltal tapasztalat nyerhető és lehetővé válik a rendszer ellenőrzése a névleges „személyzet-szállító” képesség ellenőrzése, még az első tényleges pilótás repülés előtt. Mindez azt jelenti, hogy a Lunex Visszatérő Egységet először földkörüli és holdkörüli repüléseknél alkalmazzák, mielőtt a holdraszállásra és a visszatérő repülésre sor kerülne. A kezdeti repüléseknél használt meghajtó rendszer a program teljes tartamán át használatban marad, egyre növekvő tapasztalatszerzés mellett a megbízhatóság is növekszik, ezáltal a holdraszállás és a visszatérés célja teljesülhet. Ezeket a meghajtó rendszereket párhuzamosan futó más programoknál is használhatják, miáltal a pilótás repülések megkezdésekor nagyobb gyakorlati tapasztalat áll majd rendelkezésre az Űrfelbocsátó Rendszer legnagyobb hordozórakétáit illetően. Ez arra utal, hogy nagyszámú személyzet nélküli repülést kell beütemezni a teljes méretű hordozórakéta végleges rendszerbe állítása és a pilótás repülések megkezdése előtt. Rámutat arra is, hogy kifinomult mentőrendszerre van szükség a Földről való felszállás időszakára, valamint az első pilótás holdraszállás és az onnan való visszatérés idejére.

A repülés-megszakítás filozófiáját tekintve a holdprogram esetében, feltétlen meg kell jegyezni, hogy a Holdról Felszálló Egységnek, a Holdraszálló Egységnek és a Holdi Indító Fokozatnak egyaránt rendelkeznie kell repülés-megszakítási képességgel, amennyiben vészhelyzet lépt fel. Elegendő sebesség esetén a visszatérő egység képes végrehajtani a szükséges manővereket és az irányított leszállást, saját mentő-rendszerére támaszkodva. A Holdról Felszálló Egység és a Holdraszálló Egység kisméretű deltaszárnnyal rendelkezik, mely lehetővé teszi a pálya megváltoztatását, az emberek mentéséhez kedvezőbb helyre irányítani az űrhajót. Azonban mindkét esetben a manővereket számítástechnikai alapokra kell helyezni, a lehető legjobb lehetőség kiválasztása végett, bármely konkrét helyzetben.

Ezzel a háttérrel, és annak elfogadásával, hogy a jövőbeni tervek a repülés teljes időszakára biztosítanak mentési lehetőséget, az alábbiakban az Emberes Holdküldetésekre vonatkozó repülés-megszakítási terveket mutatjuk be:

a.    Felemelkedés a földről

-        A kilövőállásról való menekülés - teljes egészében biztosítva lesz.

-        A felszállás kezdetétől az orbitális sebesség eléréséig – a repülés-megszakítás teljes egészében biztosított lesz.

-        Az orbitális sebesség és a szökési sebesség közötti gyorsulási időszakban alapvetően a teljes Holdraszálló Egység fog mentőegységként szolgálni.

b.    Föld-Hold utazás

-        Hajtómű-adagolási hiba – ebben az esetben a Holdraszálló Egység fog mentőegységként működni. A számítási-, meghajtási, stb. képességeket úgy kell megválasztani a teljes rendszer tervezésekor, hogy az optimális pálya biztosítását lehetővé tegyék.

-        Félúton a Hold felé – a mentés ebben az esetben a Lunex Visszatérő Egység feladata lesz, közvetlen a Földre való visszatéréssel; vagy földkörüli pályára, vagy holdkörüli repüléssel és leszállással a Földre. A holdkörüli repülés igényli általában a legkevesebb beavatkozást az optimális pályagörbét illetően, ami a szükséges számítási feladatokat és az űrhajó irányítását jelenti.

c.    Repülés-megszakítás a Holdnál

-        Ehhez a repülés-megszakításhoz elsősorban meghajtás-elvesztés vagy irányítási hiba jelentkezése a Holdraszálló Egységnél vezethet. Ahol lehetséges, a Holdról Felszálló Egységet kell használni, vagy holdkörüli repülést követően közvetlenül a Földre vezető pályát kialakítani. Ha ez nem lehetséges, akkor a Holdról Felszálló Egységet kell felhasználni a lehető legbiztonságosabb holdraszállás céljából. A legénység mentése ez esetben ennek a rendszernek az alkalmazásával nem lehetséges, erre a célra egyéb alternatívák között kell választani. A legénység mentéséről egy készenlétben álló Holdi Szállító Jármű gondoskodhat.

d.    Leereszkedés a Holdra

-        A Holdról Felszálló Egység rendszerének és komponenseinek a megbízhatóság tekintetében történő túlbiztosítása tűnik a leglogikusabb megközelítésnek a repülés ezen fázisában, abból kifolyólag, hogy egy különálló mentőrendszer illesztése a rendszerhez lehetetlen a jelentős tömegnövekedés miatt.

-        A korai repüléseknek kell szembesülniük a legnagyobb veszélyekkel, ám ahogy a Hold felszínén fokozatosan kialakul egy bázis, a repülés-megszakítás és a mentési képességek is jelentősen megnövekednek. Ebben a fázisban nem áll rendelkezésre specifikus mentőrendszer, ám a jövőben végrehajtandó holdi küldetések tekintetében fontolóra kell venni ennek lehetőségét is.

e.    Hold-Föld utazás

-         Ilyen vészhelyzet a hibás pályabeállítás miatt léphet fel, vagy pedig a visszatérés során az irányítás elvesztésének következtében. Az egyetlen megoldás az, hogy a rendelkezésre álló lehetőségek felhasználásával igyekezzenek elérni a földkörüli pályát. Amennyiben ez sikerül, a Földről indított expedíció végezheti el a legénység mentését. Ez a megközelítés nem igényel további mentőrendszert a repülés ezen fázisa során.

f.     Visszatérés

-        A belépési folyosó határértékeinek túllépése, vagy az irányítás elvesztése okozhat ilyen jellegű vészhelyzetet, amikor a repülés-megszakítás szükségessége lép fel. A Holdról Felszálló Egység túltervezése miatt elegendő tartaléknak kell rendelkezésre állni, ami ilyen vészhelyzetkor felhasználható, s ezáltal a biztonságos repülés-megszakítás kivitelezhető. A Lunex Visszatérő Egység deltaszárny-kapacitásának megfelelő kialakítása ugyancsak a mentés részét képezheti adott esetben. Nincs szükség külön mentőrendszer beiktatására a repülés e szakaszában, ám kellő mennyiségű hajtóanyag-tartaléknak mindenképpen rendelkezésre kell állnia.

5.    ábra. A Lunex indítóállása a BC-2720-as jelzésű konfigurációval. A hordozórakétára daruval emelik a felsőbb fokozatokat.

Expedíció-tervezés

Részletes terv szükséges a teljes holdexpedíciós műveletekhez. Ennek a tervnek onnan kell indulnia, amikor az első ember a Hold felszínére száll; és minden egyes erőfeszítést vagy célt figyelembe kell venni, amelyet a felszínen való tartózkodás ideje alatt el kell végeznie. A háromfős személyzet új és rendkívül ellenséges környezetbe kerül, ahonnan a megmentésük, vagy a számukra történő segítségnyújtás csaknem lehetetlen, legalábbis az első küldetést illetően. Az ott töltött idő kész jutalom. Ezért valamennyi berendezést a lehető legalaposabban kell előkészíteni és megtervezni, a helyszínre szállítani a hasznos teher költségére és a lehető legkönnyebb módon alkalmazhatóvá tenni.

Az első expedíció során, a Hold felszínén alkalmazott eljárásokat, a bázis megépítésére vonatkozó tevékenységeket, teljes egészében a Földön elvégzett műveletekkel kell megalapozni, megbízhatóságukat és alkalmazhatóságukat demonstrálni, még mielőtt bármiféle, ténylegesen a Holdon végrehajtandó bevetésükre sor kerülne. Szükséges felállítani egy olyan létesítményt, mely a holdi körülményeket utánozza, a megfelelő munkaterületet, a hatékony kísérletezés és a berendezések tesztelése végett.

6.    ábra. A Lunex BC-2720 komplexum a startállványon.

A tényleges holdraszállást megelőzően, és az ember első holdfelszíni tevékenységét előtt, részletes adatokra van szükség a Hold felszínére vonatkozóan. A következő ábra [a titkosítás alól továbbra sincs feloldva – a ford.] a jelenleg elérhető legpontosabb adatokkal szolgál. A holdfelszín egy részletét ábrázolja 1:1000-es felbontással (1 hüvelyk megfelel 16 mérföldnek); a Légierő Aeronautikai térképező és Információs Központjától származik (St. Louis, Missouri). A jelenlegi tervek értelmében 144 ábrára van szükség a teljes holdfelszín lefedéséhez.

A jelenleg rendelkezésre álló legjobb felvétel a Hold felszínét illetően nagyjából fél mérföld felbontású, amely megfelel az 1:1 350 000 aránynak. Kifinomult csillagászati távcsövek használhatók a felbontás növelésére, hogy megfelelő minőségű képekhez jussunk, a mellékelt kép minőségét elérve. Tehát nagyfelbontású, részletes térképek kellenek a tervek aprólékos kidolgozásához. Ilyen szintű adatokat a Hold körül keringő, fotófelderítő mesterséges holdak képesek eljuttatni a Földre, sőt, képesek sztereó-képeket és készíteni, ezáltal lehetővé téve a felszín domborzatának sztereografikus összeállítását. A NASA által tervezett Lunar Orbiter program képes lesz a szükséges adatokkal szolgálni.

Az expedíciós létesítmények tervezését csak az után lehet megkezdeni, amikor már részletes felszíni információk állnak rendelkezésre. Holdkőzetek Földre szállítása ugyancsak szükséges a tervezési munkálatok teljessé tételéhez.

Fejlesztés – tesztelés – gyártás

A Holdexpedíció rendkívül összetett programot igényel, beleértve a fejlesztést, a teszteléseket és az egyes tételek legyártását a legszigorúbb technikai feltételek között. A szükséges technikai háttér megteremtésén számos szervezet által folytatott párhuzamos program fut. A Holdexpedíciós Program ezekre a technikai erőfeszítésekre alapoz, ezen tevékenységek azonnal megszervezését követeli meg, s adott esetben új irányok kijelölését, ha szükséges. Az említett cél eléréséhez részletes fejlesztési-, tesztelési- és gyártási tervet kell készíteni. Amikor a terv elkészül, minden egyes technikai területet értékelni kell az adott program jelen céljai tekintetében, továbbá azt, hogy ezek miként felelnek meg a Holdexpedíciós Program igényeinek. Az alábbi bekezdésekben a Holdexpedíciós Program fejlesztési céljait és a műszaki teljesítmény-követelményeket adjuk meg. Tárgyaljuk a főbb meglévő programokat és jelezzük a szükséges újratervezési irányokat.

Fejlesztési célok

Nagysebességű visszatérés

Jelen pillanatban nem állnak rendelkezésünkre adatok űreszköz visszatéréséről a 7620-13700 m/s sebességi tartományban. A Lunex Visszatérő Egység fejlesztési ütemtervének tartása végett szükség van a nagysebességgel történő visszatéréssel kapcsolatos adatokra a személyzettel ellátott űrhajó műszaki-mérnöki tervezése során. Sűrített és jól összehangolt tesztprogramra van szükség; mind felszíni, mind repülés közbeni vizsgálatokra.

Azonnali intézkedés szükséges a nagysebességű szélcsatornás kísérletek ütemezéséhez és megtervezéséhez. Ezek megmutatják az információk azon típusait, melyekre a repülési tesztek során lesz szükség.

A nagysebességű visszatérés kutatására irányuló tesztprogramnak igazodnia kell a Lunex tervezethez, ellátnia azt a szükséges adatokkal, melyek az űrhajó visszatéréséhez szükségesek, s meghatározni az ehhez leginkább megfelelő formát. A tesztprogramnak szoros együttműködésben kell zajlania a Lunex Visszatérő Egység tervezésével.

A nagysebességű visszatérés kutatására irányuló tesztprogram véghezviteléhez meg kell tervezni és kifejleszteni a szükséges kísérleti eszközt. Ennek az eszköznek meglévő hordozórakétát kell használnia az időbeli korlátozások miatt, a kísérleti eszközt viszont kifejezetten ennek a programnak a céljaira kell megtervezni, ugyanis jelenleg nincs ilyen berendezés. Az elgondolások szerint az Atlas hordozórakéta megfelel ezekhez a tesztekhez, ám a döntés megszületésének meg kell várnia a tesztben szereplő eszköz tervének elkészültét.

 Pilótás Holdűrhajó

A Lunex Program legfontosabb célja olyan eszköz elkészítése, amely képes az embereket elszállítani a Holdig, ott leszállást végrehajtani a felszínre, majd visszahozni őket a kijelölt földi bázisra. Ez az eszköz tartalmazza a Holdraszálló Egységet, a Holdról Felszálló Egységet és a háromszemélyes Lunex Visszatérő Egységet.

Egy tipikus Holdűrhajó látható a mellékelt ábrán. Ez a berendezés 16 méter magas, ebből 11,5 méter a visszatérő egység magassága. Az illesztő gyűrű átmérője 7,5 méter. A teljes űrhajó 61 tonna a szökési sebesség elérésénél, és 9,2 tonna a Földre Visszatérő Egység.

A Lunex Visszatérő Egységnek képesnek kell lennie körülbelül 11277 m/s sebességgel belépni a földi légkörbe. Jelen pillanatban az ilyen sebességgel történő visszatérésre vonatkozóan nem rendelkezünk információval. Ezért, a Visszatérő Egység mérnöki tervezésének párhuzamosan kell futnia más, egyéb, a fő alrendszerek kifejlesztésére és összeépítésére vonatkozó programokkal, különös tekintettel a Nagysebességű Visszatérés Kísérleti Programmal és a Megszakítási Rendszer Programmal. Mindehhez a Lunex Program szoros felügyelete szükséges a Lunex Programhivatal részéről.

A Visszatérő Egységgel kapcsolatos másik fő probléma, amivel szembesülni kell, az az életfenttartó rendszer. A tervezett ütemezés megkívánja, hogy az életfenntartó rendszert a korábbi fellövések alapjain kell megtervezni, a Mercury- és a Discovery-sorozaton. Ezek a programok vezetnek el a pilótás egységekhez, ám a Visszatérő Egységnek már az első igazi életfenntartó rendszerrel kell rendelkeznie.

A Holdraszálló Egységnek képesnek kell lennie arra, hogy a Hold felszínére juttassa a Holdról Felszálló Egységet és a Lunex Visszatérő Egységet. Jelenleg ez kifejezetten nehéz tervezési probléma, mivel csak igen keveset tudunk a Hold felszínéről. A legjobb fotográfiai felbontás kb. 800 méter. Sok elmélet létezik a Hold kialakulására vonatkozóan, és ezzel összefüggésben a felszín jelen karakterisztikájára. Ha ezt a két tényezőt figyelembe vesszük, az egyetlen helyes tervezési megközelítés az, ha nagyon egyenetlen felszínre képes leszállási rendszert tervezünk. Automatikus szintező-, tájékozódási- és indítási rendszer szükséges a berendezés számára még a tényleges pilótás repülést megelőzően. Ezért, bármilyen elméleti megközelítés, miszerint a Pilótás Holdraszálló Egység áthelyezhető a Hold felszínén, vagy hogy üzemanyagot szállítson a Hold felszínére, teljesen hibás lehet és veszélyeztetheti a teljes holdexpedíciós erőfeszítéseket. A Holdraszálló Egység fejlesztésének abba az irányba kell mutatnia, hogy az képes legyen a Hold felszínére rakományt is juttatni.

A Holdról Felszálló Egység fejlesztésének más filozófiát kell követnie, mint az előző alrendszernek. Először is, csupán az űr vákuumában fog üzemelni és a Hold felszínén. Másodszor, miután leereszkedett a Hold felszínére, hosszabb időn át üzemképesnek kell maradnia, jó néhány napon, esetleg hónapokon át. A hordozórakétát úgy kell kialakítani, hogy nagyobb vákuumban legyen képes üzemelni, mint amilyent a földi laboratóriumok egyáltalán képesek előállítani, ráadásul, akár +200-260 ºC-os tartományban is, meteorbombázás közepette, és az optimális indítási szögtől eltérő helyzetben is. Továbbá, a rakéta fejlesztőinek tekintettel kell lenniük az üzemanyag esetleges felforrására is, az automatikus rendszerellenőrzésre, az önbeállításra és a távoli (Föld-Hold) startolási eljárásokra.

A Holdról Felszálló Egység jelenti a legnagyobb megbízhatósági problémát a rendszer tekintetében, ugyanis a Lunex küldetés minden fázisára dolgoztak ki megszakítási tervet, kivéve a Holdról való felszállásra. A kezdeti holdi küldetések idején egy ilyen jellegű megszakítási képesség kidolgozása igen költséges lenne, az Űrfelbocsátó Rendszer tekintetében. A Holdról való felszállás tekintetében egy megszakítási rendszer azt jelentené, hogy meg kellene duplázni a rendszer kapacitását, az embereknek ugyanis vissza kell térniük a Földre vagy az eredeti, vagy egy speciális mentőjárat segítségével. Ezért, amíg a holdfelszíni kiszolgáló-egységek nem állnak rendelkezésre, nem tűnik praktikusnak különálló mentőrendszert kifejleszteni. Emiatt a Holdról Felszálló Egységnek extrém szintű megbízhatósággal kell rendelkeznie.

 7.    ábra. A Légierő Lunex kilövő- és visszatérő komplexuma. Az ábrán feltüntették az összeszerelő csarnokokat, az üzemanyaggyárat, az üzemanyagraktárt, a kilövőállásokhoz vezető rámpákat és magukat a startasztalokat.

Teherszállítmány

A holdexpedíció sikeres támogatásához viszonylag nagy tömegű teherszállítmányokat kell juttatni a Hold felszínére. Ezek a teherszállítmányok puha leszállást hajtanak végre a kijelölt helyen, a Holdraszálló Egység segítségével. Valamennyi teherszállítmány megközelítőleg 20,5 tonnás lesz, s kifejezetten arra tervezik, hogy az expedíciók támogatására tervezett tételeket a helyszínre juttassa. A teherszállító és a speciális csomagok fejlesztése a Holdaszálló Egység tervezésétől függ és a holdi környezetre vonatkozó adatoktól. A Holdexpedíciós Bázis tényleges tervei csak akkor kerülhetnek részletezésre, ha alapos ismeretek állnak majd rendelkezésre a Hold felszínéről. Ezután, a bázisra vonatkozó tervek birtokában, a szükséges anyagok, berendezések és eljárások meghatározhatók, továbbá, kidolgozható a teherszállítás ütemezése. A szállítási ütemterv kidolgozása elengedhetetlen ahhoz, hogy az egyedi teherszállítmányok összetétele és kifejlesztése megoldható legyen, a fő berendezések kifejlesztésének úgy kell folytatódnia, ahogy az egyedi igények ismertté válnak.

Megszakítási rendszer

  Nélkülözhetetlen, hogy a visszatérő-eszközt úgy fejlesszük, hogy az életfenntartó rendszer is megfeleljen a megszakítási rendszer követelményeinek. Kiegészítő szerkezeti és meghajtó elemeket kell kifejleszteni, amelyek lehetővé teszik a repülés megszakítását a Földről való felemelkedés során. A személyzettel ellátott űrhajónak képesnek kell lennie a kiválasztott megszakítási mód számítógépes- és irányítási levezérlésére, és végrehajtani a kívánt műveleteket a megfelelő időben a holdi küldetés során.

Űrfelbocsátó Rendszer

A holdexpedíció kiterjedt fellövési kapacitást igényel. A Lunex Program velejáró része ennek a kapacitásnak a kifejlesztése. Jelenleg ez a fejlesztés az Űrfelbocsátó Rendszer égisze alatt zajlik. A tervek szerint felöleli a kismagasságú-, az orbitális-, a holdkörüli- és a teljes egészében végrehajtott holdexpedíciós repüléseket.

Az egyik legjelentősebb probléma, amivel a Lunex hasznos terhének szembesülnie kell az Űrfelbocsátó Rendszer keretében, az a megfelelő illeszkedések karakterisztikája, a pályagörbe meghatározása és a földi kilövő berendezések köre.

A jelen tervek szerint a Holdra irányuló pilótás- és a teherszállítmányok karakterisztikája az alábbi:

-       Átmérő: 7,62 m

-       A Hold felé induló berendezés teljes tömege: 61 tonna

-       A teljes hossz: 16,3 m

-       Súlypont (A csúcstól mérve): 10,3 m

Az Űrfelbocsátó Rendszertől elvárt, hogy képes legyen az elvárt fellövési gyakoriságot produkálni.

Alrendszerek fejlesztése

A pilótás- és a teherszállító űrhajó kifejlesztése számos alrendszer kifejlesztését is megköveteli, továbbá, számos tudományterületen különböző kutatások elvégzését. Tanulmányok kimutatták, hogy ezeken a területen elért előrehaladás fel lehet használni a teljes program ütemezéséhez; valamint azt is, hogy semmiféle tudományos áttörés nem szükséges a kívánalmak teljesítéséhez. A fontos dolog az, hogy azonosítsák be a fejlesztést igénylő elemeket, hogy a megfelelő költségeket rendelkezésre lehessen bocsátani, és hogy a munka késlekedés nélkül megkezdődhessen. A Légierő és az iparvállalatok által elvégzett, kellő részletességű komplett tanulmányok megnevezik a szükséges alrendszereket, körvonalazzák a fejlesztési programokat, amelyeket azonnal meg kell kezdeni. A jelen tanulmányok tovább finomítják ezeket a specifikációkat.

A Visszatérő Egység

A pilótás Visszatérő Egység kritikus pontja a fejlesztéseknek. Ennek a berendezésnek képesnek kell lennie visszatérni a Holdról és belépni a Föld atmoszférájába a Földre vonatkoztatott szökési sebességgel (11,277 km/s). Képesnek kell lennie arra is, hogy három ember számára biztosítsa életfenntartást a 10 napos Föld-Hold küldetés során. Az egyes repülések magukban foglalják a Földről való felszállást, elszakadást a földkörüli pályáról, ballisztikus repülést a Holdra, fékezést, leszállást a Hold felszínén, egytől öt napig terjedő ott-tartózkodást, visszatérést a Föld légkörébe és leszállást az előre kiválasztott földi bázison. A szerkezeti elemek ki lesznek téve tehetetlenségi- és nyomás-alatti helyzeteknek a gyorsítás, a repülés-megszakítás, a pálya-kiigazítás, a leszállás, a visszatérés és a földreszállás alatt, továbbá szélterhelésnek az indítóálláson. Ezeket a tényezőket mind-mind figyelembe kell venni a jármű karakterisztikáinak meghatározása során. Az elkészítendő tanulmányoknak figyelembe kell venni a hőmérséklet hatását az űrhajó tervezésénél, miként a világűri- és a holdi környezetet is, beleértve a részecskeáramlást és a sugárzást, a meteoritokat és az erős vákuum hatását is. Jelen tanulmányok a Visszatérő Egység teljes tömegét 9150 kg-ban határozzák meg.

A jelen visszatérési- és mentési technikák a ballisztikus-rakéta programból nőttek ki, ballisztikus pályát használva a kilövéskör majd ejtőernyős fékezést. Ezek a technikák nem kompatibilisek a Holdról való visszatéréssel, az irányított leszállással és az ember általi irányítással. A jelenleg rendelkezésre álló műszaki adatok a nagysebességű visszatéréshez kapcsolódóan, nem alkalmasak a Holdról Visszatérő Egység megtervezéséhez.

Fejlesztési tesztprogramra van szükség a kívánt, a visszatérésre vonatkozó adatok megszerzéséhez, csökkentett méretű modell-kísérletekre a kiválasztott eszköz kapcsán, hogy az optimális megoldás kiválasztható és megépíthető lehessen. Ezzel a tesztprogrammal párhuzamosan kell végezni az alkalmazott tudásra vonatkozó kutatásokat is, hogy valamennyi szükséges ismeret rendelkezésre álljon a Lunex Visszatérő Egység megtervezéséhez.

8.    ábra. A Lunex kilövőállása közelről. Egy 2720-as típus éppen összeszerelés alatt áll.

A meghajtás

A Pilótás Holdprogram hordozórakétájának 61 tonnás tömeget kell tudnia felgyorsítani a Földre vonatkoztatott szökési sebességre és a megfelelő, Holdhoz vezető pályára állítani. A hordozórakétát az Űrfelbocsátó Rendszer keretében fejlesztik, kifejezetten a Lunex Program számára. A Holdi Pilótás Űrhajónak az alábbi műveleteket kell tudnia végrehajtani: holdraszállás, a Holdról való felszállás, pályamódosítás, magassági vezérlés, repülés-megszakítás.

Életfenntartás

A Pilótás Holdprogram számára kidolgozandó életfenntartó rendszernek minimum tíz napon át üzemképesnek kell lennie. Ez azon a feltételezésen alapul, hogy egy holdutazás két és fél napig tart, majd ezt ötnapos ott-tartózkodás követi a Hold felszínén. Az életfenntartó rendszernek képesnek kell lennie három űrhajóst ellátni a jelentős gyorsulás, a nagyjából két és félnapos súlytalanság, 1-6 nap 1/6 földi gravitációs körülmények idején, újabb két és fél napos súlytalan utazás során visszafelé, a leszállás előtti fékezés idején, és a teljes földi gravitációba való visszatéréskor. Ugyanebben az időben ingujjhőmérsékletet kell biztosítania a kabinban, a világűrben és a holdi körülmények között, beleértve az extrém hőmérsékleti gradienseket, az oxigén hiányát, a sugárzást, stb.

Az életfenntartó rendszer súlyára való követelmények meghatározásakor tekintetbe kell venni a Lunex Visszatérő Egység részére meghatározott tömeget, a 9100 kg-ot. Az életfenntartó rendszer súlyának elemzése fiziológiai kísérleteken alapszik, szimulált világűri körülmények között végrehajtva, beleértve a speciális diétát és a csökkentett légnyomást, stb. Jelenleg a három űrhajósra tervezendő rendszer tekintetében a szükséges ismeretek 65-70%-a áll rendelkezésünkre. Azonban, a szükséges adatok megszerzése érdekében laboratóriumi és repülés közben megszerzett kísérleti adatokra van szükség. A legtöbb, jelenleg rendelkezésre álló ismeretet kísérleti eszközök hátára szerelt berendezések révén nyertük. A Lunex Program támogatásához és a kívánt ütemezés biztosításához meg kell kezdeni a BOSS Főemlős Programot és szükségképpen támogatni kell a megvalósítását.

A rendelkezésre álló adatok többsége az életfenntartásra vonatkozik (táplálkozás, oxigén-ellátás, túlnyomásos ruhák és meghatározott idejű korlátozások), ám nincsenek ismeretek a hosszan tartó súlytalanságról és a világűrben jelenlévő sugárzások tartós hatásairól. A BOSS Program kiindulásként egy csimpánz 15 napos életfenntartó támogatását tartalmazta, hogy annak megfelelő méretezése és finomítása révén képes legyen egy ember ellátásához. Így, a BOSS Program segítségével elérhetővé válnak az adatok a Lunex Program tervezhetőségéhez és az életfenntartó rendszer elkészítéséhez 1965. áprilisára.

E fejlesztések révén valamennyi ismeret és technikai megoldás rendelkezésre fog állni a szükséges életfenntartó rendszer elkészítéséhez. A Discoverer csomag részére elsajátított technikák beépíthetők a Mercury csomagba. Következésképpen, a Mercury által megszerzett tapasztalat és tudás teljes egészében felhasználható a jelen BOSS csomagban.

Az életfenntartó program (BOSS) létfontosságú a Lunex Program céljainak megvalósítása érdekében. Azonban, más AFSC programokat is figyelembe kell venni, lehetséges felhasználhatóságuk tekintetében a Lunex Programhoz.

A rendszer energia-ellátása

Elektromos energia szükséges a Lunex Visszatérő Egység alrendszereinek működtetésére; ilyenek az életfenntartó rendszer, a navigáció és irányítás, a műszerezettség és a kommunikáció. A helyzetet kielemezték és azt tapasztalták, ehhez átlagosan 3 kW szükséges három ember Holdhoz és onnan vissza történő utazásához. A csúcsfogyasztás időszakában nagyjából 6 kW-ra lesz szükség.

Napenergia, nukleáris energia és kémiai rendszerek kerültek kiértékelésre ezeknek az igényeknek megfelelően. Miközben ezen források mindegyike képes megfelelni a feltételeknek, mégis a kémiai forrásokat használták a program fejlesztésének korai szakaszában. Konkrétan, üzemanyagcellákat és turbinákat, vagy pedig pozitív energia-átadású motorokat, mint a lehető legjobb megoldásokat. A végső választást a Visszatérő Egység végleges kialakításakor fogják meghatározni, amikor a részletes elemzések a rendelkezésre álló különböző rendszerekről elkészülnek, s lehetségessé válik a súly, a hatékonyság, a megbízhatóság és a potenciál figyelembe vétele. Az optimális rendszer bizonnyal az üzemanyagcella és a kémiai rendszerek kombinációja lesz, olyan összeállításban, amely képes az igényelt csúcsterhelés biztosítására. Ezzel a megközelítéssel, miszerint a rendszert csúcsra is lehet járatni, ott van a követelmény a folyamatos és állandó háttérenergia biztosítására a küldetés legnagyobb részén, beleértve a rendszer esetleges meghibásodásait is. Akkumulátorok biztosíthatják az energiát vészhelyzet esetén, a személyzet biztonságos áramellátása és biztonságának fenntartása érdekében.

A technológia jelenlegi szintje olyan, hogy kielégítő energia-rendszerrel képes szolgálni a Lunex küldetés számára, amikor szükségessé válik. További fejlesztésekre van szükség azonban bizonyos területeken, mint például a megbízhatóság az üzemanyagcellák tekintetében, valamint a kémiai alapú rendszereket illetően további vizsgálatokra van szükség súlytalansági körülmények között.

Navigációs- és irányító rendszer

A holdi küldetésre induló űrhajó navigációs- és irányítórendszere követelményeinek meghatározására készült tanulmány azt jelzi, hogy a küldetés teljesíthető a jelenleg rendelkezésre álló legkorszerűbb eszközök kiterjesztésével. Az űrhajó navigációs csomagjának a holdi küldetés alábbi fázisai során kell navigációs- és irányítási feladatokat ellátnia: emelkedés és gyorsítás, távolodás a Földtől és megérkezés a Holdhoz, holdraszállás, felszállás a Holdról, távolodás a Holdtól és megérkezés a Földhöz, visszatérés a Föld légkörébe, leszállás a Földön.

A jelenleg rendelkezésre álló eszközök képesek kezelni a fentebb felsorolt fázisokhoz kapcsolódó navigációs és irányítási feladatokat. Azonban a navigációs- és az irányító rendszer teljessé tétele érdekében úgy véljük, az alábbi területeken fejlesztésre van szükség.

Inerciális platform. Mind a személyzettel ellátott, mint a személyzet nélküli űrhajókra vonatkozó elképzelések számára megfelelő lehet az inerciális, illetve a korrigált inerciális adatokon alapuló megközelítés, kombinálva az aktuálisan előre jelzett és a perturbációs pályák adatainak figyelembe vételével. Következésképpen, a világűri körülményekhez illeszkedő inerciális platform-konfigurációra van szükség. Ennek a platformnak könnyűnek kell lennie, igen megbízhatónak, és képesnek lennie felhasználni az űrben kijelölt pontokat referenciaként, hosszú időn át. A jelen giroszkópikus eszközök és gyorsulásmérők se nem pontosak, se nem kellően megbízhatóak egy űrbéli küldetés megvalósításához.

 Az az inerciális platform, amely nagy reményeket ígér a holdi küldetések megvalósításához, az elektromágneses függesztésű giroszkóp, világűri körülmények között működni képes, modernizált gyorsulásmérővel. A jelen elektromágneses függesztésű giroszkópjai képesek működni 0,0005°/óra/g sodródási sebességgel, várhatóan 1966-ra elérik a 0,0001°/óra/g sodródási sebességet. Továbbá, nem mutatkoznak nehézségek a forgó rész felfüggesztésének fenntartásában 15G-s gyorsulás esetén sem. Kisméretű elektromágneses függesztésű giroszkópot tartalmazó inerciális platform kifejlesztése szükséges a holdi küldetések részére.

Csillagkövető. Az inerciális platform pontosságának és megbízhatóságának növelése érdekében kívánatos kompakt csillagkövető használata a platformmal együtt, a Hold felé és az onnan visszavezető út középső szakasza során. Továbbá, a csillagkövetőnek képesnek kell lennie működni holdi körülmények között, hogy a Holdról történő fellövés során segítse a manővereket a csillagok helyzetének pontos meghatározásával. A jelenleg használt tartós csillagkövetők pontossága körülbelül 10 ívmásodperc, a súlyuk pedig nagyjából 7 kg. Azonban ezeket a berendezéseket nem próbálták ki világűri környezetben, s mindenképpen fejlesztésre szorulnak a holdi küldetésekhez, továbbá, össze kell hangolni őket a kisméretű inerciális platformokkal. A csillagkövetőnek feltétlen képesnek kell lennie arra, hogy pontos információkkal szolgáljon az inerciális platform számára a Holdról történő felemelkedés során. Amennyiben lehetséges kifejleszteni egy szabályozható rakétahajtóművet az ütemezésnek megfelelő időpontra, a gyorsítási és a befecskendezési vezérlés a Holdról való felemelkedés során egyszerűbb lesz, mivel lehetővé válik egy előre meghatározott sebesség-görbe követése. Egy ilyen jellegű fejlesztés csökkentheti a csillagkövetővel szemben támasztott pontossági igényt.

Hosszú bázisvonalú rádiós navigáció. Mivel pilótás- és személyzet nélküli repüléseket tervezünk a Holdra, szükséges, hogy a rendelkezésre álljon az inerciális rendszerhez tartalék navigációs rendszer, ezáltal növelni lehet az irányítási és ellenőrzési technikák pontosságát. Hosszú bázisvonalú rádió/radar követési- és irányítási technikák kitűnő lehetőséget kínálnak a Hold térségében nagy sebességgel mozgó berendezések tekintetében. Jelen tanulmányok azt mutatják, hogy számos probléma jelentkezik, ha a hosszú bázisvonalú rádiós navigációs rendszert a kívánt pontosságúra kívánjuk fejleszteni. Ezek közül néhány terület: 1. Az a pontosság, amellyel a koordinátákat minden egyes követőállomás számára meg lehet határozni. 2. Az a pontosság, amellyel korrekciókat lehet végrehajtani a rendszerre gyakorolt troposzférikus és ionoszférikus hatások kiküszöbölésére. 3. Az a pontosság, amellyel az „órákat” lehet szinkronizálni a különböző állomások tekintetében. A csúcstechnológiák megfelelő kiterjesztésével ezeket a problémákat orvosolni kell, azonban erősen valószínűnek tűnik, hogy hosszú bázisvonalú navigációs rendszer kifejlesztése elkerülhetetlen a holdi küldetések vonatkozásában.

9.  ábra. A Mark I ELSS űrruha, az Amerikai Légierő tesztelte 1958-59-ben. További fejlesztések következtek, s alakult át a NASA RX „Holdruha” változatává.

Doppler-radar. A tervek szerint rádiós jeladókat helyeznek el a Hold felszínére a holdraszállás fázisának megkönnyítése céljából. A repülés középső szakaszán az irányítás biztosítja, hogy az űrhajó elérje a Holdat, oly módon, hogy legalább egy jeladó a látóvonalába essen, így a jeladót fel lehet használni a leszálláshoz közelítő fázis vezérlésében. Azonban, a végső függőleges sebesség kiméréséhez érzékeny technika szükséges, olyan, amely különösen érzékeny a kis sebességváltozásokra. Kisméretű CW doppler-radar ideális erre a feladatra. Ezért, szükséges egy kisméretű, a holdi körülmények között is megbízhatóan működő doppler-radar kifejlesztése. A radar teljesítmény-igényének csökkentése végett, célszerű az üzemtávolságát 480 km környékén tartani.

Irányítás visszatéréskor. Nagy hangsúlyt kell fektetni a holdexpedíció visszatérési szakaszára. A pozíciót, a sebességet és a magasságot az inerciális rendszer képes meghatározni, azonban további mérések is szükségesek, mint például a hőmérséklet, a hőmérséklet változása, a szerkezeti terhelés és a levegő sűrűsége. További kiterjedt vizsgálatok szükségesek e mérések nagypontosságú végrehajthatóságára. A korai földi visszatérő berendezések adatainak felhasználásával lehet a szükséges navigációs csomagot a holdi küldetések visszatérési szakaszához biztosítani.

Adaptív automata pilóta. A visszatérő űrhajó adaptív automata pilótát igényel, mivel a felszín erősen változatos. Az adaptív automata pilótákat, mint amilyent például az X-15 esetében is használnak, jelentős fejlesztéseknek kell alávetni, hogy a holdi küldetések során használhatók legyenek.

Számítógép

Az Egyesült Államok képes arra, hogy a Lunex Program támogatása céljából megfelelő számítógépes támogatást fejlesszen ki. Amint a program mérföldkövei megvalósulnak, és az igények egyre összetettebbekké válnak, a fejlesztett számítógépes kapacitás képes lesz ezeknek az egyre szigorúbb igényeknek megfelelni. A küldetések sajátos igényeire vonatkozó részletes tanulmányok fognak készülni, hogy meghatározzák a kompromisszumokat az olyan szóba jöhető technikák kapcsán, amelyek biztosítják, hogy a gépek kifinomultsága folyamatosan fejleszthető legyen. Az alábbi iránymutatások biztosítják a megfelelő rugalmasságot, követik a szükséges fejlesztési ajánlásokat és javaslatokat.

a.   A pilótás űrhajók esetében nagyarányú adatcsökkentés szükséges, hogy az irányító valós idejű adatokkal rendelkezzen a külső körülményekről és megoldásokat tudjon nyújtani olyan problémákra, mint például a sebesség- vagy a magasság korrigálása, stb.

b.   Az érzékelők felügyeletének és az adatfeldolgozásnak mind az űrhajón, mind a földi parancsnokságon rendelkezésre kell állni.

c.   Az utazás középső- és végső szakasza komoly követelményeket támaszt az űrhajó fedélzeti számítógépes rendszerére.

d.   Sugárzási kockázatok és –hatások, melyek jelenleg ismeretlenek, hatást gyakorolhatnak a holdi küldetésre kifejlesztett technológiára.

e.   Sürgősségi eljárásoknak rendelkezésre kell állniuk arra az esetre, ha az irányítók képtelenné válnának az űrhajó Földre való visszavezetésére a küldetés során.

A számítástechnikai képességet két alapvető irányban kell továbbfejleszteni: a hardver, és az új megközelítések irányába. Néhány példa az új megközelítésekre, amelyeket át kell tekinteni az űrhajó végleges megtervezése előtt:

a.    Szabványosított, modulokba épített számítógépes funkciók, így az egyes küldetésekhez jóval könnyebb összeállítani a szükséges konfigurációt. A számítógépes tervezők ezáltal jelentős munkamennyiségtől mentesülnek, nem szükséges az egyes küldetések tekintetében az újratervezés és az újracsomagolás. A fentebb említett moduláris koncepció különösen a személyzet-nélküli repülések esetén kifizetődő.

b.    Pilótás küldetések esetén két állandó programot kell tárolni a berendezéseken, ezek közé tartozik egy általános parancs, vagy másként egy eljárás, amely képes levezényelni bizonyos műveleti sorozatokat; a másik pedig egy repülés-megszakítás során a Földre történő visszairányítás lenne, egy mesterprogram segítségével. Ennek következtében az ötlyuksoros egységet felváltaná egy nagyobb magmemória és jóval nagyobb flexibilitást is kapna a rendszer. Ennek a rendszernek elsődleges előnye lenne az általános felhasználhatóság, következésképpen többféle küldetés megvalósítására lenne alkalmas, továbbá, szükségtelen kapacitásokat nem küldenének ezáltal egy-egy adott repülésre.

c.    Optimalizált digitális és analóg technikára van szükség, egyedi tulajdonságaik jobb kihasználása végett, pl. a sebesség-probléma megoldása az analóg technikával és az adatcsökkentés a digitális technika részéről.

 Lényeges előrelépések szükségesek a számítási kapacitásban, a megbízhatóságban, a térfogatban, a súlyban, az energiafelhasználásban, hogy a Lunex Program sikeres legyen. A fejlesztendő területek a következők:

a.    Előre-programozott magmemóriák szükségesek az fix alkalmazások végrehajtására.

b.    Funkcionális molekuláris blokkok. 1963-ra, a földkörüli repülések megkezdési idejére, elvárt, hogy a számítási kapacitások összességének 80%-a ezzel a módszerrel legyen elvégezve. Ennek számos előnye van: nagy memória-sűrűség, igen kis méret, könnyű súly és kis áramfogyasztás.

c.    Önjavító képesség vagy adaptív programozási technikák alkalmazása, háttér-rendszerekként a komponensek megbízhatóságának javítására.

d.    Elektrolumineszcens-fotokonduktív memória-egységek alkalmazása megfontolandó a sugárzásokkal és a mágneses terekkel szembeni ellenállásuk miatt. E tekintetben kétállapotú rendszerek alkalmazását érdemes figyelembe venni, ugyanilyen okból.

e.    Fotokromatikus tárolóeszközök előnye a nagy tárolási sűrűség, 1 milliárd bit/köbhüvelyk (kb. 61 millió bit/cm³). bizonyos alkalmazások, mint például a félig-állandó tárolás, kihasználhatják ezt a funkciót.

A Lunex titkos katonai holdraszállási tervezet további része az alábbiakat tartalmazza: kommunikációs technikák fejlesztése, környezeti adatok gyűjtése, anyagszükséglet, tesztelési terv, tesztelési kategóriák, kutatási tesztek, fejlesztési tesztek, repülési tesztek, nagysebességű visszatérési tesztek, a Lunex Visszatérő Egységének tesztjei, a Holdról Felszálló Egység tesztjei, a Holdraszálló Egység tesztjei, személyzet nélküli űrhajó tesztjei, a repülés megszakító-rendszer tesztjei, gyártási terv, minőség, költségvetési- és finanszírozási terv, program-menedzselés, a felelősség kérdése, különböző vállalatok és hivatalok együttműködése, gyártás, műszaki fejlesztések, a kilövőkomplexum és a kiképzés.

Forrás:

Encyclopedia Astronautica