Arany László: A Blue Origin űrhajó

 A magánűrhajók versenyébe az amazon.com alapítója, Jeff Bezos is beszállt.  Komplett űr-rendszerek kifejlesztése céljából magánvállalatot alapított Blue Origin néven. A vállalat legfontosabb célja embereket szállító űrhajók felbocsátása, az eddigiekhez képest töredék költségvonzat mellett, miközben az egyes repülések biztonságát a jelenlegit messze maghaladó szintre emelik. Az elképzeléseket több fokozatban kívánják megvalósítani, a szuborbitális repülésektől a földkörüli pályára történő kijutásig, miközben minden egyes következő fázist az előzőre alapoznak. A társaság mottója: „Gradatim Ferociter”, azaz „Szigorúan, lépésről-lépésre”. A Blue Origin különböző technológiákat fejleszt, a függőlegesen fel- és leszálló (VTVL) szuborbitális, illetve orbitális pályát elérő űrhajók megvalósítása érdekében.  Az elképzelések megvalósításához vezető úton döntő lökést adhat az Egyesült Felbocsátási Szövetséggel (ULA) kötött szerződés.

1.    ábra. A Blue Origin vállalat logója, benne a jelmondat: „Szigorúan, lépésről-lépésre”.

A Blue Origin (Kék Eredet) vállalat kezdetben a szuborbitális repülések megvalósítására koncentrált, megépítette a Texas államban, Culberson megyében található gyárában az Új Shepard névre keresztelt űrhajóját, majd ki is próbálta repülés közben. A vállalat eredeti terveinek megfelelően, az Új Shepard űrhajónak már 2010-től kereskedelmi alapon működő szuborbitális repüléseket kellett volna végrehajtania, űrturisták szállítását lebonyolítva, hetente egy fellövéssel kalkulálva. Egy 2008-ban nyilvánosságra hozott menetrend szerint a Blue Origin tervei alapján a földkörüli pályára szánt űrhajójuknak már 2011-ben át kellett volna esni az első automatikus repülésen, és 2012-től kezdve pedig űrhajósokat kellett volna felvinnie a világűrbe. Azonban a vállalat honlapja 2013. eleje óta semmiféle újabb időpontot nem közöl az első repülésre vonatkozóan.

2014. végén hangzott el a nyilvánosság előtt a bejelentés, miszerint szerződéskötésre került sor, ennek értelmében a Blue Origin rakétamotorokat szállít az USA legnagyobb hordozórakéta-felbocsátó vállalata, az Egyesült Felbocsátási Szövetség (ULA) részére, miáltal a Blue Origin az Egyesült Államok egyik legnagyobb rakéta-hajtómű beszállítójává válhat.

Történeti előzmények

Jeff Bezos, a Blue Origin alapítója, már gyermekkora óta élénk érdeklődést tanúsított a világűr rejtélyei iránt. 2013-ban megjelent életrajzából megtudjuk, hogy évtizedekkel ezelőtt, 1982-ben, interjút adott a Miami Herald magazinnak, miután megbízták a végzős diákok beszédének megtartásával a középiskola záró ünnepségén. Az akkoriban 18 éves Bezos elmondta, űrhoteleket, szórakoztató központokat és 2-3 millió ember ellátására képes világűri kolóniákat szeretne megépíteni, mindez pedig a Föld megóvását fogja eredményezni. Majd kiegészítette még ezt azzal, hogy a cél a Föld esetleges kitelepítése, egész bolygónk parkká hatalmas alakítása.

Mióta a Blue Origint megalakították, notóriusan betartják a terveikre vonatkozó beszámolók szűkszavúságát. A kezdeti időkben, amikor a vállalatot még be sem jegyezték hivatalosan, főként bolygóvédelmi tanulmányok készítésével foglalkoztak munkatársai. A vállalat sohasem ismerte be nyilvánosan ilyen jellegű munkákban való részvételét, ahogy a kutatásai eredményeit sem tárta a nagyközönség elé. Habár már 2000-ben bejegyezték hivatalosan, minderről a nagyközönség csak 2003-ban szerzett tudomást, amikor Bezos földterületeket kezdett Texas állam területén felvásárolni, az illetékesek pedig nyomon követték ezeket a befektetéseket. A helyi politikai erők is érdeklődni kezdtek a beruházások, s az őket végrehajtó társaságok iránt, ezek között pedig néhány igen különös elnevezést is találtak, ám a szálak minden esetben Bezos kezében futottak össze.

2.    ábra. A Blue Origin három legfontosabb fejlesztési célja: a kísérleti berendezés (Goddard), a szuborbitális repüléseket végrehajtó űrhajó (Új Shepard), és a földkörüli pályára szánt változat.

2005. januárjában Bezos azt nyilatkozta a Van Horn Advocate szerkesztőjének, hogy a Blue Origin olyan szuborbitális űrhajót fejleszt, amely függőlegesen száll fel és -le, miközben három, vagy több űrhajóst juttat fel a világegyetem határára. Az űrhajó és annak technológiai megoldásai a McDonnell Douglas DC-X és annak utódja, a DC-XA-ra épültek. Bezos a Reutersnek nyilatkozott 2004-ben, elmondta, vállalata reméli, hogy fejlődést sikerült elérniük a földkörüli pályára vezető űrhajózás területén. 2005. januárjában a vállalat honlapjáról megtudhattuk, szeretnék megalapozni az ember állandó jelenlétét az űrben, s habár a 2007-es tervekből még hiányzott a „szigorúan, lépésről-lépésre” meghatározás, ehelyett, az űrrepülések költségeinek jelentős lefaragása révén embertömegek világűrbe juttatásával számoltak, nem kisebb célt kitűzve emellett, mint az emberiség szétáradását a Naprendszerben. Ekkoriban, egészen 2006. november 15-ig, Neal Stephenson scifi író is – részmunkaidőben – részt vett a Blue Origin vállalat munkájában.

Egy 2011-es interjúban Bezos jelezte, olyan céget alapított, amely abban segít, hogy „bárki eljuthasson a világűrbe”, és ennek érdekében, két célra kell koncentrálnia: a Blue Origin vállalatnak drasztikusan le kell csökkentenie a világűrbe jutás költségeit, és jelentősen növelni az emberekkel végrehajtott űrrepülések biztonságát.

2014. júliusában Bezos 500 millió dollárral támogatta meg a Blue Origint, a saját pénzéből.

2014. szeptemberében a vállalat és az Egyesült Felbocsátási Szövetség (ULA) szerződést kötött egymással, ennek értelmében a Blue Origin nagyteljesítményű rakétahajtóműveket szállít – a BE-4-est –, az Atlas V utódja részére; 2400 kN tolóerő teljesítménnyel, e képessége pedig lehetővé teszi, hogy az USA Nemzetbiztonsági Szolgálata igényeinek is eleget tegyen a 2020-as évektől. A bejelentés időpontjában nyilvánosságra hozták azt is, hogy a Blue Origin már három éve dolgozik a szóban forgó rakétamotoron, s az új hajtóművel felszerelt hordozórakéta első startjára már 2019-ben sor kerülhet.

Létesítmények

A vállalat székhelye Kentben található, Washington államban, Seattle külvárosában, egy 10 hektáros ipari területen, ahol kutatási- és fejlesztési munkák folynak. A fő kilövőhelyük Texas államban épült a 31.4517° északi szélesség és a 104.7628° nyugati hosszúságon, 6.3 km-re a kiszolgáló épülettől. 2013. augusztusában a Blue Origin lízing-ajánlatot nyújtott be a NASA számára a floridai Cape Kennedy Űrközpontban található 39A jelű starthely bérbe-vétele tekintetében, miután a NASA költségcsökkentési törekvése szellemében úgy döntött, a kihasználatlanul álló kilövőhelyeket bérbe adja, ezzel is csökkentve a saját éves fenntartási költségeit. Az ajánlat a startkomplexum megosztott, nem kizárólagos használatára vonatkozott, hiszen számos, különböző típusú hordozórakéta felbocsátására alkalmas, a költségek pedig ez esetben több vállalat között is feloszthatók – hosszú távú bérbe-vétel esetén. A Blue Origin mellett, mint szóba jöhető társhasználó lehetett volna pl. az Egyesült Felbocsátási Szövetség. Ugyancsak ajánlatot tett a starthely használatára a rivális SpaceX vállalat, ők azonban kizárólagos használatra pályáztak, a személyzettel repülő űrhajóik számára.

3.    ábra. A PM-2 nevű kísérleti berendezés emelkedés közben.

2013. szeptemberében, még mielőtt az ajánlati időszak lejárt volna, és még a NASA bármilyen hivatalos bejelentést tett volna a beérkezett ajánlatok tekintetében, a Blue Origin az Egyesült Államok Számvevőszékéhez (GAO) tiltakozást nyújtott be azzal kapcsolatban, hogy a „NASA eltökélt szándéka kereskedelmi bérletbe adni az űrrepülőgépes program által egykor használt, ám azóta kihasználatlan 39A jelű indítóállást a SpaceX részére.” A NASA már 2013. október 1-ével szerette volna, ha a lízing-szerződés érvénybe lép, a Számvevőszékhez benyújtott tiltakozás azonban halasztotta a döntés kihirdetését, a vizsgálat befejeződéséig, 2013. december közepéig. A SpaceX bejelentette, hajlandóak belemenni a 39A kilövőállás megosztott használatába is. 2013. decemberében a Számvevőszék elutasította a beadványt, a NASA mellé állt, kimondva, „a kiírás nem tartalmazott semmiféle megkötést a megosztott, vagy a kizárólagos használatot illetően” (?). A lízing-kiírásra vonatkozó dokumentum csupán ajánlatokat kért, az ajánlattevőktől pedig indoklást a céljaik megvalósításával kapcsolatosan, miért jobb az ő javaslatuk a többi ajánlat-tevőénél, s még azt is kérték, írják le, miként kívánják a létesítményt üzemeltetni.

Mindezek következményeként a NASA elfogadta a SpaceX ajánlatát 2013. végén, és aláírt velük egy 20 évre szóló bérleti szerződés a 39A starthely használatára vonatkozóan, mely szerződés, 2014. áprilisában lépett hatályba.

Kismagasságot elérő repülő eszközök

Charon

A Blue Origin első kísérleti eszköze a Charon nevet kapta, négy darab, függőlegesen beépített Rolls-Royce Vipera Mk. 301. sugárhajtómű gyorsította, nem pedig rakétamotorok. A kismagasságban repülő berendezés kifejlesztésének célja az automatikus irányítási és –vezérlési technikák kipróbálása volt; továbbá annak meghatározása, hogy a vállalat milyen irányba fejlessze jövendő rakétamotorjait. A Charon csupán egyetlen kísérleti repülést hajtott végre, a Mózes tavon, Washington államban, 2005. március 5-én. 96 méteres magasságba emelkedett, mielőtt irányított leszállást hajtott volna végre a kijelölt területen.

A Charon jelenleg a Repülési Múzeumban található, Seattle-ben, Washington államban.

Goddard

A következő berendezés a Goddard nevet viselte (PM1 néven is ismert), első repülésére 2006. november 16-án került sor. A kísérlet sikerrel zárult, a december 2.-ára tervezett repülésre azonban sohasem került sor. A Szövetségi Repülésügyi Hivatal adminisztrációs feljegyzései szerint, még további kettő, soha végre nem hajtott repülés szerepelt a tervek között a Goddarddal.

Az Új Shepard szuborbitális rendszer

A vállalat jelenleg is építi az Új Shepard űrhajóját szuborbitális repülések végrehajtása céljából. Az Új Shepard rendszer két egységből áll: egy három, vagy még ennél is több űrhajós szállítására alkalmas Űrkabint (Crew Capsule), valamint egy Meghajtó Egységet tartalmaz (Propulsion Module). A két modul egyszerre száll fel, majd a repülés közben szétválik egymástól. A szétválást követően a Meghajtó Egység automatikus, függőleges, rakéta-hajtású leszállást hajt végre. Az Űrkabin önálló pályát követ, majd ejtőernyős leszállás következik, szárazföldre. Mindkét eszközt begyűjtik és újra felhasználják. Az Új Shepard irányítását a repülés egész ideje alatt fedélzeti számítógépek végzik. Űrhajósok repülése mellett jelentős számú kutató részére kívánják biztosítani a lehetőséget szuborbitális pályán történő kísérletek végzésére.

4.    ábra. 2012. október 19. A „toló”-típusú mentőrendszer próbája az űrkabin mérethű modelljével.

A Charlie Rose által vezetett televíziós műsorban 2007. november 19-én Bezos elmondta, épül a második kísérleti jármű, a harmadik pedig csak akkor fog elkészülni, amikor majd a kereskedelmi alapú űrrepülések megkezdődnek.

A Szövetségi Repülésügyi Hivatal (NOTAM) jelezte, kísérleti repülést jelentettek be 2011. augusztus 24-re. Az említett, Nyugat-Texasban végrehajtandó repülés kudarcba fulladt, miután a földi irányítás elvesztette a kapcsolatot az űreszközzel és az irányítást is felette. A vállalat összeszedte az űreszköz maradványait kiterjedt szárazföldi kutatást követően. A Blue Origin a kísérleti jármű hibájának okát szeptember 2-án hozta nyilvánosságra. Eszerint, ahogy a kísérleti berendezés elérte az 1.2 Mach sebességet és a 14 000 méteres magasságot, „a repülésben instabilitás lépett fel, eltérés mutatkozott az irányszögben a tervezetthez képest, ezért riasztást kapott a repülés biztonságát szolgáló rendszer, az pedig lekapcsolta a hajtóművet.”

2012. október 19-én a Blue Origin sikeres kísérletet hajtott végre a kilövőállás gyors elhagyását szolgáló mentőrendszerrel, Nyugat-Texasban, begyújtva a mentőrendszer hajtóműveit, biztonságos távolságba juttatva a szuborbitális repüléseknél használandó, mérethű Űrkabint egy hordozórakéta-utánzatról. Az Űrkabin 770 méteres magasságot ért el a hajtóművek működése mellett, majd tovább repülve a tehetetlenségi pályán, később ereszkedni kezdett, és ejtőernyőket használva ért le a földre, kb. 550 méterre a kilövés helyétől.

5.    ábra. Az űrkabin sima leszállást hajt végre a mentőrendszer működését követően.

Orbitális Űrrendszerek

A Blue Origin elkezdte fejleszteni az orbitális pályát megcélzó, pilótás űrrendszerét is. Az ismételten felhasználható első fokozat szuborbitális pályát repül majd be, s ugyanúgy függőlegesen száll fel, mint bármelyik másik többfokozatú hordozórakéta. A fokozatok szétválását követően a felső fokozat tovább gyorsítja az űrhajósokat a földkörüli pálya elérésére, míg az első fokozat visszatér, és rakétahajtást alkalmazva, irányított leszállást hajt végre, hasonlatosan az Új Shepard szuborbitális űrhajó Meghajtó Egységéhez. Az első fokozat feltankolható és újra indítható, növelvén a megbízhatóságot és csökkentve az emberek világűrbe juttatásának költségeit.

A második fokozat emeli földkörüli pályára a Blue Origin kettős kúp alakú űrhajóját, űrhajósokat és hasznos terhet juttatva a világűrbe. A világűri feladatok elvégzését követően az űrhajó visszatér a földi légkörbe, ejtőernyőket használ a biztonságos talajt-éréshez, miután pedig elvégezték rajta a szükséges ellenőrzéseket, ismételten felhasználható újabb repülésekhez.

A Blue Origin sikerrel hajtotta végre a Rendszer Igények Felülvizsgálatát (SRR) - a komplett űrhajója tekintetében - 2012. májusában.

Az Újrafelhasználható Hordozórakéta-rendszer (RBS) tesztelése 2012-ben megkezdődött. A BE-3 folyékony oxigént és folyékony hidrogént égető hajtómű üzemi próbáját a NASA fékpadján – maximális terhelés mellett – már 2012. októberében végrehajtották. A hajtómű sikerrel vizsgázott, a várakozásoknak megfelelően érte el kb. 440 kN tolóerőt.

Kísérleti repülések

-       Az első kísérleti repülés: 2005. március 5. (Charon)

-       Második kísérleti repülés: 2006. november 13. (Goddard)

-       Harmadik kísérleti repülés: 2007. március 22. (Goddard)

-       Negyedik kísérleti repülés: 2007. április 19. (Goddard)

-       Ötödik kísérleti repülés: 2011. május 6. (Új Shepard Rakéta-meghajtású egysége – PM2)

-       Hatodik kísérleti repülés: 2011. augusztus 24. (PM2, sikertelen, az űreszköz elveszett)

-       Kilövőállásról történő mentőrendszer próbája: 2012. október 19.

 6.    ábra. Jeff Bezos (jobbról) bemutatja a nyilvánosság számára, 2014. szeptemberében, a BE-4 hajtómű egynegyedére csökkentett méretű változatát.

Rakétahajtómű fejlesztések

BE-3

A Blue Origin 2013. januárjában jelentette be a nyilvánosság számára a Blue Engine 3, avagy BE-3 (Kék Motor) fejlesztését. A BE-3 új fejlesztésű, folyékony hidrogén/oxigén (LH₂/LOX) kriogén üzemelésű rakétahajtómű, 490 kN maximális tolóerővel, ám tartósan üzemeltethető 110 kN tolóerő mellett is, amikor irányított, függőleges leszállást hajt végre a kijelölt célterületen.

Az első fékpadi próbákra már 2013-ban sor került a NASA egyik kísérleti terepén.

2013. végére a BE-3 sikeresen végrehajtotta a szuborbitális repülésekhez szükséges teljes üzemidejű működést, szimulált leállítás és újraindítás mellett, „demonstrálva a maximális teljesítmény melletti működést, a hosszú idejű működést és a hajtómű újraindítását, egyetlen kísérlet folyamán”. A NASA nyilvánosságra hozta a 2013. decemberi kísérlet videóját, „a hajtómű több mint 160 újraindítás mellett – 9 és 100 másodperc közti időintervallumokban – összesen 2.5 óráig működött, a Blue Origin kísérleti terepén Texasban, Van Horn mellett.”.

BE-3U

A BE-3U hajtómű a BE-3 módosított változata, a Blue Origin hordozórakétájának második fokozataként fog szolgálni. A fúvókákat a vákuum körülmények közötti működéshez optimálisabban hozzáigazították, emellett számos további, gyártástechnológiai változtatást hajtottak végre elállítása során, ez a típus ugyanis a légkörben elég, ellentétben a BE-3-mal, mely ismételten felhasználható.

BE-4

A Blue Origin a korábbiaknál is sokkal nagyobb hajtómű fejlesztésébe kezdett 2011-ben. Az új hajtómű a Kék Motor 4, azaz BE-4, változást hoz a Blue Origin fejlesztési munkájában az eddigiekhez képest, ez lesz ugyanis az első, folyékony oxigénnel és folyékony metánnal üzemelő rakétahajtóművük. A korábbi tervek szerint 2400 kN tolóerő leadására lesz képes és kizárólagosan a Blue Origin hordozórakétája használja majd. Az új hajtóművet a nyilvánosság számára 20014. szeptemberében mutatták be.

2014. szeptemberében, a nyilvános bemutatással egy időben a Blue Origin bejelentette, az Egyesült Felbocsátási Szövetséggel együttműködve a BE-4 fejlesztésében, a cél az, hogy éppen ez a rakétamotor váltsa fel az Atlas V hordozórakéta továbbfejlesztett változatában a jelenleg alkalmazottat, azaz az RD-180 orosz-gyártmányú hajtóművet. Az új hordozórakéta két db 2400 kN tolóerejű BE-4 hajtóművet használ majd az első fokozatában. A bejelentés időpontjában a hajtómű fejlesztése már három éve folyt.

Az ULA szakértői szerint az új rakéta első fellövésére legalább 2019-ig kell várni.

Az Egyesült Felbocsátási Szövetség korábban az egyik tagjával, a Boeing vállalattal dolgozott közösen a DARPA XS-1 újrafelhasználható hordozórakéta programon. A BE-4 versenytárs lehet az XS-1-re vonatkozó jelen elképzelések tekintetében is.

7.    ábra. Balról, az Atlas V a jelenleg is használt hajtóművével, az orosz gyártmányú RD-180-sal. Középen a Blue Origin BE-4-gyel meghajtott, továbbfejlesztett Atlas V hordozórakéta. Jobbról az új, Atlas V hordozórakéta, csúcsán a Blue Origin űrhajóval.

Mentőegység-hajtómű

A Blue Origin már kifejlesztette a szuborbitális repüléseket végrehajtó Űrtakabinhoz a csatlakozó mentőegységet

2012. végén teljes körű kísérleti repülést hajtottak végre a mentőegységgel, a szuborbitális kapszula méretarányos modelljének használata mellett.

Együttműködés a NASA-val

A Blue Origin magánvállalat, már számos fejlesztést hajtott végre közösen a NASA-val. A vállalat 3.7 millió dollár támogatást kapott 2009-ben a NASA-tól az Űrtörvény szellemében, az első Kereskedelmi-alapú Fejlesztési Program (CCDev) keretében, koncepciók és technológiák kifejlesztése céljából, a jövőbeni pilótás űrrepülések lebonyolítása érdekében. Részt vett a NASA-val társfinanszírozásban megvalósított kockázat-csökkentő kutatásokban, melyek felölelik: 1. olyan „toló”-mentőrendszer kidolgozását, mely alacsonyabb költségű a jelenleg alkalmazottaknál, újrafelhasználható, elkerülhetők használata révén a leválasztásukkor esetlegesen előforduló balesetek; erre a jelenleg alkalmazott, „traktor” jellegű megoldásoknál komoly esély van. Továbbá: 2. kompozit-anyagokból űrkabin építése úgy, hogy annak tömege lényegesen csökkenjen, miközben az űrhajósok biztonsága növekszik. Ez utóbbi egy nagyobb rendszer részét képezi majd, a jövőben megépítendő kettős kúp alakú kapszulának; felbocsátása az Atlas V hordozórakétára vár majd. 2008. november 8-án hangzott el a bejelentés, a Blue Origin a CCDev Űrtörvényből következő valamennyi előírt mérföldkövét teljesítette.

8.    ábra. A Blue Origin űrhajója az űrben – fantáziarajz.

2011. áprilisában a Blue Origin 22 millió dolláros kötelezettségvállalást kapott a NASA-tól, a CCDev Program 2. Fázisának teljesítéséhez. A következő mérföldkövek szerepeltek az elvárások között: 1. Küldetés Koncepció Felülvizsgálat (MCR) és Rendszer Követelmény Felülvizsgálat (SRR) az orbitális pályára jutó űrhajó esetében, kihasználván a kettős kúp alak repülés közbeni és a légkörbe való visszatéréskor mutatott optimális viselkedését. Ezen kívül: 2. további munkálatok végzése a toló-jellegű menekülőrendszerrel, beleértve a földi- és repülési közbeni kísérleteket; és 3. A BE-3 LOX/LH₂ 490 kN tolóerejű rakétahajtómű teljes tolóerőn és üzemi időtartamon végrehajtott fékpados próbája.

2012-ben a NASA Kereskedelmi-alapú Fejlesztési Programja a következő fázisba lépett, kezdetét vette a CCiCap (Kereskedelmi-alapú Személyzet-Integrációs Képesség) program, ennek fő célkitűzése, űrhajósok juttatása a Nemzetközi Űrállomásra 2017-től. A Blue Origin nem jelentkezett erre a megkeresésre, ám magánfinanszírozás révén továbbra is folytatja a fejlesztéseket.

Lezárva: 2014. október 26.

Forrás:

Wikipédia

http://www.blueorigin.com

http://www.nbcnews.com/science/space/bezos-vs-musk-blue-origin-ula-turn-heat-rocket-battle-n205581

http://www.forbes.com/sites/lorenthompson/2014/09/22/the-bezos-effect-ula-use-of-blue-origin-rocket-engines-would-mean-big-changes/

http://cydonia.blog.hu/2011/09/03/balul_sult_el_a_blue_origin_tesztrepulese

http://www.citizensinspace.org/category/commercial-space/blue-origin/

http://apps.washingtonpost.com/g/page/national/blue-origin-engines-to-power-atlas-v-rockets/1320/

Vissza a nyitólapra