V počátcích amerického vesmírného programu bylo hlavním úkolem zlepšit vlastnosti raketových a vesmírných systémů. Rychle se ukázalo, že nárůst technických parametrů je spojen s významnými obtížemi a měl by vést ke zvýšení nákladů na uvedení na trh. Bylo navrženo zajímavé řešení tohoto problému v podobě konceptu Big Dumb Booster.
Velká hloupá raketa
Projekty raketových a vesmírných systémů té doby se vyznačovaly vysokou technickou složitostí. K získání vyšších charakteristik byly vyvinuty a zavedeny nové materiály, byly vytvořeny slibné vzorky zařízení všech tříd, byly vyvinuty motory atd. To vše vedlo ke zvýšení nákladů na vývoj a výrobu raket.
Výpočty ukázaly, že při zachování takových přístupů zůstanou náklady na stažení nákladu minimálně na stejné úrovni nebo dokonce začnou růst. K udržení nebo zlepšení ekonomické výkonnosti byla zapotřebí radikálně nová řešení na koncepční úrovni. První studie v tomto směru začaly na samém konci padesátých let a brzy přinesly skutečné výsledky.
NASA ve spolupráci s řadou soukromých leteckých společností vypracovala několik nových konceptů pro pokročilé systémy. Jeden z nich se jmenoval Big Dumb Booster - „Velká hloupá (nebo primitivní) nosná raketa“.
Podstatou této koncepce bylo co nejvíce zjednodušit konstrukci nosné rakety a jejích jednotlivých součástí. K tomu bylo nutné použít pouze dobře zvládnuté materiály a technologie, opouštět vývoj nových. Bylo také požadováno zjednodušení konstrukce samotné rakety a jejích součástí. Současně bylo nutné zvýšit nosič a zvýšit jeho užitečné zatížení.
Počáteční odhady naznačují, že tento přístup k návrhu a výrobě umožnil BDB dramaticky snížit náklady na uvedení na trh. Ve srovnání se stávajícími a slibnými nosnými raketami „tradičního“vzhledu byly nové modely mnohonásobně úspornější. Očekával se také růst produkce.
Booster BDB by se tedy mohl rychle postavit a připravit na start a poté odeslat větší náklad na oběžnou dráhu. Příprava a spuštění by byly za rozumnou cenu. To vše se mohlo stát dobrým podnětem pro další rozvoj astronautiky, ale nejprve bylo nutné vyvinout a realizovat zásadně nové projekty.
Zásadní řešení
Na vývoji konceptu BDB se podílelo několik vývojových organizací raketových a vesmírných technologií. Navrhli a přinesli v různé míře připravenosti řadu projektů nosných raket. Navržené vzorky se od sebe nápadně lišily svým vzhledem nebo vlastnostmi, ale zároveň měly řadu společných rysů.
Aby se zjednodušily a snížily náklady na raketu, bylo navrženo stavět nikoli z lehkých slitin, ale z přístupných a dobře zvládnutých ocelí. Nejprve byly zváženy vysokopevnostní a tvárné jakosti z kategorie vysokopevnostních ocelí. Takové materiály umožnily postavit větší rakety s požadovanými silovými parametry a rozumnou cenou. Ocelové konstrukce bylo navíc možné objednat u celé řady společností, vč. z různých průmyslových odvětví - od letectví po stavbu lodí.
Velká raketa s těžkým nákladem vyžadovala výkonný pohonný systém, ale takový produkt sám o sobě byl extrémně drahý a složitý. Bylo navrženo vyřešit tento problém použitím nejúčinnějších druhů paliva a také změnou konstrukce motoru. Jednou z hlavních myšlenek v této oblasti bylo odmítnutí turbočerpadlových jednotek - jedné z nejsložitějších součástí raketových motorů na kapalná paliva. Kvůli zvýšenému tlaku v nádržích bylo plánováno dodávat palivo a okysličovadlo. Toto řešení samo o sobě přineslo značné úspory nákladů.
Navržené materiály a slitiny zajišťovaly výstavbu velkých staveb s odpovídajícím potenciálem. Užitečné zatížení rakety Big Dumb Booster by bylo možné zvýšit na 400–500 tun a více. S nárůstem velikosti rakety se podíl suché hmoty na hmotnosti startu snižoval, což slibovalo nové úspěchy a další úspory.
V budoucnu by rakety nebo jejich prvky mohly být znovu použitelné, což bylo usnadněno použitím trvanlivých ocelí. Kvůli tomu bylo plánováno další snížení nákladů na start.
K získání skutečných výsledků však bylo nutné dokončit výzkumné práce a poté zahájit experimentální návrh. Přes veškerou zdánlivou jednoduchost mohou tyto fáze trvat mnoho let a vyžadují značné financování. Podniky v kosmickém průmyslu přesto toto riziko vzaly a začaly navrhovat slibné „primitivní“nosné rakety.
Odvážné projekty
První projekty nového druhu se objevily v roce 1962 a byly hodnoceny specialisty NASA. Tyto variace BDB vycházely ze společných myšlenek, ale používaly je různými způsoby. Zejména byly rozdíly i ve výchozí metodě.
Skutečným držitelem rekordu by mohla být raketa NEXUS vyvinutá společností General Dynamics. Jednalo se o jednostupňové nosné vozidlo s výškou 122 m a maximálním průměrem 45,7 m se stabilizátory v rozpětí 50 m. Odhadovaná startovací hmotnost dosáhla 21,8 tisíce tun, užitečné zatížení pro start na oběžnou dráhu Země bylo nahoře na 900 tun. U ostatních drah byla nosnost poloviční.
Raketa NEXUS měla vypustit náklad na oběžnou dráhu a poté přistát v oceánech pomocí padáků a přistávacích motorů na tuhá paliva. Po službě by takový BDB mohl provést nový let.
Ve stejném roce se objevil projekt Sea Dragon od společnosti Aerojet. Navrhl super těžkou nosnou raketu na moře a nevyžadovala žádná samostatná odpalovací zařízení. Kromě toho bylo plánováno zapojit do výroby takových raket podniky vyrábějící lodě, které mají nezbytné - nikoli nejsložitější - technologie pro montáž kovových konstrukcí.
„Sea Dragon“byl postaven podle dvoustupňového schématu se zjednodušenými raketovými motory na obou. Délka rakety dosáhla 150 m, průměr - 23 m. Hmotnost - cca. 10 tisíc tun, užitečné zatížení - 550 tun pro LEO. V první fázi byl poskytnut petrolejovo-kyslíkový motor s tahem 36 milionů kgf. Místo komplexu pozemního startu byl navržen kompaktnější systém. Byl vyroben ve formě velké zátěžové nádrže s nezbytnými zařízeními připevněnými ke dnu prvního stupně.
Jak pojali konstruktéři, raketu Sea Dragon měla vyrobit loděnice z obvyklých „lodních“materiálů. Poté pomocí tahače by měl být výrobek v horizontální poloze odtažen na místo startu. Startovací systém zajišťoval přesun rakety z horizontální do vertikální polohy s ponorem zhruba v polovině trupu. Pak mohl Drak nastartovat motory a vzlétnout. Návrat schodů byl proveden pomocí padáků s přistáním na vodu.
Levné, ale drahé
O projekty super těžkých nosných raket Big Dumb Booster byl v kontextu dalšího vývoje kosmonautiky velký zájem. Jejich implementace však byla spojena s řadou charakteristických obtíží, bez jejichž překonání nebylo možné dosáhnout požadovaných výsledků. Střízlivé posouzení technických návrhů a projektů vedlo k uzavření celého směru.
Další vývoj navrhovaných projektů společností Aeroget, General Dynamics a dalších byl velmi obtížný úkol. K vytvoření „levné“rakety byly zapotřebí velké výdaje na vývoj projektu a přizpůsobení stávajících technologií pro vesmírné aplikace. Výsledné rakety v dohledné době přitom nebyly zajímavé: jakýkoli užitečný náklad stovek tun prostě chyběl a v příštích letech se neočekával.
NASA považovala za nevhodné ztrácet čas, peníze a úsilí na projektech bez skutečného prospěchu. V polovině šedesátých let veškerá práce na tématu BDB ustala. Někteří z účastníků těchto prací se pokusili předělat projekty na jiné úkoly, ale v tomto případě se nedočkali pokračování. K radosti daňových poplatníků se práce na BDB brzy zastavily a na pochybný program bylo vynaloženo málo peněz.
Jak ukázal další vývoj americké astronautiky, těžká a super těžká nosná raketa našla využití, ale systémy s nosností stovek tun byly nadbytečné, stejně jako příliš složité a drahé - navzdory původním plánům. Vývoj astronautiky pokračoval bez „Velké primitivní rakety“- a ukázal požadované výsledky.
