Magánűrhajók - kezdetek

Úton a magánűrhajózás megvalósulása felé

 

Barack Obama, az Egyesült Államok elnöke, 2010. februárjában tett bejelentése nyomán, a NASA kezéből átkerült az alacsony földkörüli pályára történő pilótás űrrepülések megvalósítása, valamint a Nemzetközi Űrállomás személyzettel és teher-rakománnyal történő ellátására vonatkozó tervek kivitelezése - a magánszektor kezébe. Féltucatnyi vállalkozás jelentkezett be a feladatok teljesítésére. Az új kezdeményezés alakot öltése mind látványosabban indul be, a NASA – hasonló célból, a saját maga számára kikalkulált – összegeknél messze alacsonyabb áron, magasabb technikai szinten, és jóval szigorúbb biztonsági előírások betartása mellett. Olyannyira, hogy egyes magánvállalkozások akár magát a NASA-t is jelentősen lekörözhetik, mindösszesen néhány év alatt, háttérbe szorítva az Űrhivatal jelentőségét, presztízsét, technikai színvonalát. A tervek szerint ugyanis pár esztendő alatt felvázolnak és végrehajtanak olyan küldetéseket, melyekre a NASA-nak évtizedek sem bizonyultak elegendőnek. Izgalmas és látványos évek előtt állunk tehát. Elkövetkezendő cikksorozatunkban a legfontosabb versenytársakat szeretnénk bemutatni, céljaikat, technikájukat, nagyratörő terveiket.

 

A magánűrhajózás  kezdete - visszatekintés

2012. nyarán a NASA igazgatója, Charles Bolden, Floridában, a Kennedy Űrközpontban, Obama elnök, a világűr kereskedelmi felhasználása érdekében tett kezdeményezése megvalósulásának fontos mérföldkövét jelentette be. A bejelentés értelmében a NASA kereskedelmi partnerei a technikai fejlesztések olyan szintjére jutottak, hogy immár kikövezték az utat az első, a Nemzetközi Űrállomásra irányuló teherszállítmányok végrehajtása érdekében megkötendő küldetések szerződései aláírásához, s egyben megnyitották a távlatot ahhoz is, hogy 5 éven belül, amerikai földről, ismét űrhajósok indulhassanak a világűrbe.

 Bolden akkoriban azt is bejelentette, hogy a Space Exploration Technologies (SpaceX) vállalat teljesítette a NASA-val kötött egyezményét a Kereskedelmi-alapú Orbitális Szállítási Szolgáltatások (COTS) keretében, s ennek értelmében, az első, demonstrációs céllal végrehajtott kísérleti repülésre 2010. december 8-án sor is került. Magánvállalat ekkor igazolta elsőként, hogy képes a világűrbe űreszközt feljuttatni, és biztonságban vissza is hozni onnan. A NASA-val megkötött szerződés értelmében 12 szállító-ellátó űrhajót kell a Nemzetközi Űrállomáshoz feljuttatniuk. Ennek megfelelően, az Űrállomással való első összekapcsolódást a 2012. május 22-én indult Dragon űrhajó sikeresen végre is hajtotta. A program azóta is rendben zajlik. (A SpaceX vállalatról és a Dragon űrhajóról már részletesen olvashattak a Haditechnika hasábjain.)

1. ábra. Amerikai hordozórakéták összehasonlító táblázata. (A Nova rakéta soha nem épült meg, csupán az arányai érzékeltetésére szerepel itt.) A magánűrhajók is feltüntetésre kerültek. (Az Anteres rakéta még Taurus-2 néven szerepel.) Fontos megemlíteni, hogy a NASA által több tízmilliárd dollárból kifejlesztendő SLS „szuper nehéz” hordozórakéta teljesítménye pontosan azonos a már közel 50 évvel ezelőtt kipróbált és később használatba vett Saturn V hordozórakétáéval. Azaz semmi sem indokolja sem a költségeket, sem az erőfeszítéseket a jelen SLS-rendszer fejlesztése tekintetében.

 

Bolden akkori szavai szerint: „Azon dolgozunk, hogy új határokat nyissunk meg a kereskedelmi tevékenység számára a világűrben, munkalehetőségeket teremtsünk, itt Floridában is, és szerte az Egyesült Államokban. … És azon dolgozunk, hogy idehozzuk azokat a tevékenységeket, melyek a világ más részein jelenleg is folynak, visszahozzuk őket, egyenesen ide, az Egyesült Államok területére, ahová valók.”

A COTS program keretében a NASA pénzügyi forrásokkal segíti az amerikai kereskedelmi űripart. Ennek eredményeképpen is jöhetett létre a fentebb említettek sikeres Dragon-repülés. A történelmi jelentőségű út során a Nemzetközi Űrállomás űrhajósai a robotkar segítségével fogták be a Dragon űrhajót, rakodták ki szállítmányát, majd engedték útjára vissza a Földre, ahová magával hozta az ISS fedélzetén végrehajtott egyes kísérletek eredményeit.

A COTS egyezmény keretében, 2013. áprilisának végén, az Orbital Sciences Corporation Anteres nevű teherszállító űrhajójának startjára került sor.

Bolden arról is beszámolt, hogy a Sierra Nevada Corporation nagyon fontos állomáshoz érkezett az Űrhivatal által nemrégiben bejelentett Kereskedelmi-alapú Személyzet-Integrációs Képesség (CCiCap) megvalósításában is.

 A CCiCap a NASA kezdeményesére a Kereskedelmi-alapú Pilótás Űrprogram (CCP) keretében zajlik, s egyben pedig az Obama kormány prioritását is élvezi. A CCP célja az Egyesült Államok kereskedelmi alapokon álló, pilótás űrszállító-rendszerének kifejlesztése, biztonságos, megbízható és költséghatékony keretek között, a Nemzetközi Űrállomás és az alacsony földkörüli pálya vonatkozásában.

Amikor a fejlesztések beérnek, azok elvárhatóan elérhetőnek kell legyenek a kormányzati- és egyéb megrendelők számára. A NASA-nak lehetőségében áll kereskedelmi szolgáltatásokat bérelni a Nemzetközi Űrállomás kiszolgálására, személyzet-szállítás tekintetében is – jelen évtized második felében.

2. ábra. A NASA – több tízmilliárd dollárért kifejlesztendő - Orion űrhajójának 2017-re tervezett bemutatkozása csupán két földkörüli keringésből áll. Emlékeztetőül, a SpaceX vállalat 2018. január 5-én Mars-kerülő repülést indít, házaspárral a fedélzetén.

 

Miközben a NASA együttműködik az Egyesült Államok vállalataival a kereskedelmi alapú űrhajózás megvalósítása érdekében, önmaga is fejleszt, jelesül az Orion űrhajót és a hozzá tartozó Űrrakéta Felbocsátó Rendszert (SLS), azaz pilótás űrkabint és nehézrakétát, az emberi személyzettel végzett űrkutatásnak teljesen új perspektívát adva. Ám az általuk fejlesztett eszközök bő nagyságrenddel kerülnek többe a kereskedelmi partnerek eszközeinél, s mindezt még sokkal lassabban is teszik. Az egész munka létjogosultsága kérdőjeleződik tehát meg. Alapjaiban.

Habár a tervek szerint az SLS és az Orion az emberekkel végzett űrtevékenység határait az alacsony földkörüli pályáról a világűr távoli részei felé irányítja – a szándéka szerint legalábbis -, lemaradása pl. a SpaceX vállalathoz képest már most is jelentős, s ez a különbség a közeli jövőben egyre csak nőni fog, ráadásul, technikailag sem képesek követni akár a SpaceX, akár a többi kereskedelmi partner színvonalát.

 

A következő lépés

A NASA 2012. December 10-én jelentette be, amerikai űrhajósok amerikai földről való felbocsátására vonatkozó tervének következő állomását, megnevezvén három vállalatot, számukra szerződéses hátteret biztosítva, fejlesszenek ki a Nemzetközi Űrállomáshoz személyzetet szállító, biztonságos űrhajót.

A megnevezett amerikai társaságok a szerződés első – Termék Tanúsítási Szerződések (CPC) néven ismert szakaszában, elkezdik olyan, személyzettel ellátott szállítórendszerek kifejlesztését, melyek megfelelnek az Űrhivatal biztonsági előírásainak és normáinak, azaz amerikai űrhajósokat legyenek képesek felbocsátani amerikai földről a Nemzetközi Űrállomáshoz, véget vetvén az Amerikai Űrhivatal orosz partnerektől való függésének – e vonatkozásban.

A tanúsítás második szakasza egyedi versenyszerződéseket eredményez.

A CPC szerződésben érintett vállalatok:

-       A Boeing Vállalat, Houston

-       A Sierra Nevada Space System Társaság, Louisville, Colorado Állam

-       A Space Exploration Technologies Társaság (SpaceX), Hawthorne, California

 3. ábra. A SpaceX vállalat Dragon űrhajója először indul a világűrbe – 2010. december 8-án.

 

„Ezek a szerződések jelentős állomásai az Egyesült Államok pilótás űrprogramjának folytatása felé” – nyilatkozta Phil McAlister, a NASA Kereskedelmi Űrrepülés Fejlesztési Részlegének igazgatója, a NASA főhadiszállásán, Washingtonban.

 „A NASA és ipari partnerei elkötelezettek űrhajósok biztonságos és költséghatékony felbocsátásában, hazai földről – öt éven belül.”

A CPC szerződés első fázisa során, 2013. január 22-től 2014. május 30-ig, a társaságok a NASA-val közösen dolgoznak a Kereskedelmi-alapú Pilótás Űrprogramon (CCP), megtárgyalják és kifejlesztik az Ügynökség által meghatározott repülésbiztonsági- és teljesítmény-követelményeket.

A szerződés felöleli az űrhajózási rendszer valamennyi összetevőjét, az űrhajót, a hordozórakétát, a földi kiszolgálást és a repülésirányítást.

A szerződés értelmében Tanúsítási Tervet dolgoznak ki a kellő biztonság elérése érdekében, az űrállomásra induló pilótás küldetések tekintetében. Olyan adatok gyűjtésére vonatkozik ez a megfogalmazás, melyek megfelelnek a mérnökök által támasztott elvárásoknak; az űrszállító-rendszer kialakítása számára teszteket és elemzéseket ír elő.

„Gratulálok a kiválasztott három társaságnak – jelentette ki Ed Mango, a NASA CCP menedzsere, a Kennedy Űrközpontban, Floridában. – Elérkeztünk a program első, nagy, rögzített áras szerződéseihez. Az erőfeszítések a NASA biztonsági- és teljesítmény-követelményeinek megfelelő űrhajózási rendszerek megvalósítását célozzák meg a Nemzetközi Űrállomáshoz vezető, a közeli jövőben megvalósuló pilótás űrrepüléseket illetően.”

4. ábra. A Sierra Nevada Corporation Anteres rakétájának első útja a világűrbe – 2013. április 21.

 

A Tanúsítási Szerződés második fázisa 2014. közepén indul, teljes és nyílt versenyt foglal magában. Beleértve a fejlesztések végső fázisát, a teszteléseket és a szükséges ellenőrzéseket; ezek vezetnek majd az első pilótás kísérleti repülésekhez, emberes küldetésekhez az űrállomáshoz.

A NASA elősegíti az Egyesült Államok kereskedelmi alapokon nyugvó, pilótás űrszállító-rendszereinek kifejlesztését, biztonságos, megbízható és költséghatékony rendszerek megépítését, melyek képesek alacsony földkörüli pályára juttatni és onnan visszahozni a Földre űrhajósokat a közeli jövőben, kormányzati vagy egyéb kereskedelmi megrendelők igénye szerint.

Miközben a NASA az Egyesült Államok-béli ipari partnerekkel dolgozik, az Űrhivatal a saját, Orion űrhajóját is fejleszti, és a hozzá tartozó Űrrakéta Felbocsátó Rendszert (SLS), vagyis pilótás űrkabint és nehéz-hordozórakétát, melyek együttesen az emberi felfedezés teljesen új távlatait nyitják meg.

Úgy tervezik, hogy egyaránt képes legyen kiszolgálni emberekkel végrehajtott küldetéseket és teherszállítást. Az SLS és az Orion kiterjeszti majd az űr felderítésének határát az alacsony földkörüli pályán túlra, lehetővé válik a Naprendszer felfedezése.

5. ábra. A Sierra Nevada Corporation űrrepülőgépe függesztett, légköri siklásos próbán.

 

Célegyenes

2013. január 22-én a NASA újabb döntő lépést tett a Nemzetközi Űrállomásra az Egyesült Államok területéről induló űrhajó megvalósítása felé. E napon startolt a Kereskedelmi-alapú Pilótás Űrprogram (CCP) első fázisa, mely során immár csupán három társaság folytat kutatási-fejlesztési munkálatokat - a NASA égisze alatt. A cél annak bebizonyítása, hogy magánűrhajók is képesek biztonságosan legénységet szállítani az űrállomásra.

A dátum egyben a 45. évfordulójára esik annak az időpontnak, amikor az amerikaiak nagyon fontos lépést tettek annak érdekében, hogy űrhajósaikat eljuttassák a Holdra.

Ugyanis 1968. Január 22-én bocsátották fel az Apollo-5, személyzet nélküli Apollo rakétát, a Holdkomp első alkalommal történő kipróbálása céljából, a Canaveral Fok-i Légierő Bázisról, sikeresen igazolva azt, hogy a szerkezet a terveknek megfelelően működik. A küldetés egyben arra nézve is bizonyítékkal szolgált, hogy a következő küldetés immár űrhajósokkal is végrehajtható.

A biztonságra fontosságára alapozva, tehát az előzőekhez hasonlatosan, 2014. május 30-ig, három társaság dolgozik a CCP szerződés keretében, olyan eszközök és berendezések kifejlesztésén, melyek megfelelnek az Űrhivatal biztonsági- és teljesítmény-követelményeinek és az elvárásainak. A Termék Tanúsítási Szerződések (CPC) meghatározzák ezeket a követelményeket a kereskedelmi-alapú pilótás rendszerek számára – valamennyi aspektusból. Beleértve az űrhajóra vonatkozó terveket, a hordozórakétát, a földi kiszolgálást és a repülésirányítást.

6. ábra. A Boeing CST-100 jelű magánűrhajója néhány éven belül magánűrállomáshoz (is) csatlakozhat.

 

Miként az első ember világűrbe juttatásához szükséges fejlesztések a NASA Kennedy Űrközpontjában folytak le, az ország fejlődése érdekében, a CCP ugyancsak az Egyesült Államok számára szolgál, saját űrhajóval történő, pilótás repülések lehetőségével – ám ezúttal a Nemzetközi Űrállomásra.

„E program egyes fázisainak megvalósítása révén valóban el fogunk jutni arra a szintre, hogy a nemzetünk képes lesz az alacsony földkörüli pálya kiszolgálására – nyilatkozta Ed Mango, a Kennedy Űrközpont CCP menedzsere. – Amint elérjük céljainkat, a NASA lényegében ügyféllé válik, képesek leszünk saját űrhajósainkat saját űrhajónkkal eljuttatni a Nemzetközi Űrállomásra, s ott folytatni a kiemelten fontos kutatásokat.”

A CPC szerződő felek, valamint az általuk fejlesztett és/vagy használt eszközök a következők:

-       A Boeing Vállalat, Houstonból, a CST-100 űrhajót fejleszti, a felbocsátására pedig az Egyesült Felbocsátási Szövetség (ULA) Atlas V rakétáját

-       A Sierra Nevada Space System Társaság, Louisville, Colorado Állam, a Dream Chaser űrsiklót fejleszti, felbocsátásához ugyancsak az Atlas V hordozórakétát használja majd

-       A Space Exploration Technologies Társaság (SpaceX), Hawthorne, California Állam, a Dragon űrhajón és a Falcon 9 hordozórakétán dolgozik, pilótás űrrepülésekre kívánja alkalmassá tenni őket.

 7. ábra. A Blue Origin – a nyilvánosság elöl elzártan – ugyancsak személyzettel ellátott űrhajót kíván felbocsátani 4 éven belül, saját hordozórakétával.

 

A szerződés Tanúsítási Terve értelmében az összegyűjtött adatok segíteni fognak a műszaki normák meghatározásában, a szükséges tesztek és elemzések végrehajtásában – a pilótás űrszállító rendszer terveit illetően. A Tanúsítási Fázis második szakasza a várakozások szerint 2014. derekán kezdődik, teljes és nyitott versenyt ölel fel. Része lesz a végső fejlesztési munka, a tesztelés és a szükséges ellenőrzési folyamatok, tehát mindaz a tevékenység-sorozat, mely lehetővé teszi pilótás űrrepülések végrehajtását az űrállomáshoz.

A NASA támogatja az Egyesült Államok kereskedelmi alapú pilótás űrprogramjának kifejlesztését, azzal a legfőbb céllal, hogy biztonságos, megbízható és költséghatékony megoldások szülessenek az alacsony földkörüli pálya elérésére, mind a kormányzati, mind a kereskedelmi partnerek számára igénybe vehető végeredménnyel.

Miként a CPC legfontosabb célja, ugyanúgy ahogy az Apollo-5 űrhajóé annak idején volt, a biztonságos repülés demonstrálása. A repüléssel szemben támasztott egykori elvárás a Holdkomp leszálló és felszálló hajtóműveinek tervszerű beindítása volt, valamint a teljes űreszköz szerkezeti elemeinek elvárások szerinti viselkedésének ellenőrzése.

A Holdra szálláskor használatos hajtóművet több alkalommal is bekapcsolták. Ezt követően a felszálló hajtóművet indították be sikeresen, a leszállás esetleges megszakítását szimulálva. A kísérlet során a felszálló hajtóművet akkor kapcsolták be, amikor a leszálló hajtóművet ki. Szimultán módon.

Abban az időben Samuel Philips vezérőrnagy, az Apollo Program Iroda igazgatója, kijelentette, hogy a Holdkomp első repülése záróakkordja volt az Apollo-rendszer egyik legutolsó elemének kipróbálásában. Valamennyi Apollo egységet a megelőző két évben ugyanis már éles bevetésben tesztelték.

8. ábra. A Golden Spike vállalkozás pedig már a Holdra szállást célozta meg – 10 éven belül.

 

1968. második fele és 1972. vége között 11 pilótás Apollo küldetést hajtottak végre, kilenc közülük a Holdat célozta meg, és hat közülük le is szállt a Hold felszínére.

Jelenleg fut tehát a CPC tervezet az Űrhivatal megbízásából, valamint vele párhuzamosan a CCiCap (Kereskedelmi-alapú Személyzet-Integrációs Képesség). A CCiCap keretében, a SpaceX tervezi a kilövőálláson (2013. December), valamint repülés közben (2014. Április) történő küldetés-megszakítás demonstrálását, Az Sierra Nevada Corporation hamarosan elkezdi az űrhajójának kísérleti repüléseit, néhány függesztett légköri siklásos kísérleten már túl vannak, míg a Boeing – az alvállalkozóival együtt – az űrhajója és a felhasználandó hordozórakéta közötti kompatibilitáson dolgozik.

Mindezek a mérföldkövek hozzásegíthetik a NASA-t ahhoz, hogy a jövőben kijelenthesse, a kereskedelmi célú űrhajók biztonságosan szállíthatnak űrhajósokat, miként annak idején, 45 évvel ezelőtt, az Apollo-5 küldetés is igazolta az elvárásokat a Holdkomp kapcsán.

Miközben a NASA közösen dolgozik az Egyesült Államok ipari partnereivel amerikai űrhajósok alacsony földkörüli pályára, valamint a Nemzetközi Űrállomásra juttatásán, kereskedelmi alapokon, addig maga is fejleszti az első olyan űrhajóját, mely a Hold távolságánál is távolabbra képes repülni.

„Egymást kiegészítő, kettős stratégiánk van” – nyilatkozta Phil McAlister, a NASA Kereskedelmi Űrrepülési Osztályának washingtoni székhelyű főhadiszállásán.

„Lehetővé tesszük, hogy a magánszektor valamivel több szerephez jusson űrhajók alacsony földkörüli pályára, valamint a Nemzetközi Űrállomáshoz való juttatásában, beleértve űrhajósok és hasznos teher szállítását is, miközben a NASA, a számára jóval inkább megfelelő, hagyományos szerepélt betöltve, a mélyűr felkutatásába kezd.”

Az elképzelések megvalósulása egyelőre komolyabb akadályok nélkül zajlik.

 

Források:

http://wikipedia.org

http://space.com

http://arstechnica.com

http://blueorigin.com

http://sncorp.com/

http://spaceX.com

  

Vissza a nyitólapra