Moje zainteresowanie potrzebą znalezienia nowej, skutecznej metody ochrony pojazdów kosmicznych przed wysoko energetycznymi zderzeniami cząstek materii międzyplanetarnej, pchnęło mnie do wymyślenia czegoś „nowego” (jak mniemam) w tej kwestii. Jeżeli mój pomysł zawiera jakieś już opatentowane, myśli lub też jest całkowicie pozbawiony sensu to proszę o wybaczenie.

Założeniem, które przyświecało mi przy tworzeniu tego projektu, było odejście od istniejących rozwiązań, stworzenie czegoś unikalnego, a jednocześnie prostego.

1.1 Geneza

Rozmyślając nad obecnymi rozwiązaniami technicznymi rzucającą się od razu wadą, a właściwie cechą charakterystyczną obecnie stosowanych „bumperów” jest ich jednorazowość. Mam tu na myśli to, iż poprzez pochłonięcie energii związanej z kolizją cząsteczki z powłoką ochronną, zostaje zniszczona ciągłość materiału. Muszę przyznać, iż natchnieniem, dzięki któremu doznałem „oświecenia” był film „Seaquest DSV”, gdzie nowoczesna łódź podwodna wyposażona była w samo naprawiające się poszycie.

2. Myśl przewodnia

Główny cel, jaki przyświecał mojemu projektowi to chęć stworzenia takiej osłony, która pomimo jednego bądź kilku zderzeń mogła by nadal spełniać swoje zadanie – czyli chroniła „misję”. NASA oraz inne agencje kosmiczne projektując przyszłe wyprawy na Marsa oraz dalej w głąb Kosmosu nie mogą zapomnieć o tym, iż przestrzeń międzyplanetarna nie jest pusta, a ciała niebieskie takie jak Jowisz to potężne „odkurzacze”, których studnia grawitacyjna ściąga wszelki „gruz kosmiczny”. Z tego też powodu dobra powłoka anty zderzeniowa powinna mieć możliwość regeneracji (przynajmniej w pewnym stopniu).

Projekt aktywnej powłoki (osłony odłamkowej) z pewnością mógłby być wykorzystany tylko w połączeniu z konwencjonalnymi „bumperami”, gdyż jego zasadniczą rolą ma być „pochłanianie” energii szybkich cząstek materii międzyplanetarnej oraz umożliwienie ewentualnej ewakuacji poprzez zminimalizowanie uszkodzeń poszycia.

3. Model podstawowy

Przedstawiony w tym punkcie model będzie naszym modelem wyjściowym, którego pomysł zrodził się w roku 2002 kiedy byłem jeszcze studentem Inżynierii Materiałowej i Ceramiki. Przyda nam się on do dalszych rozważań na temat modyfikacji i uszczegółowienia metody dla szczególnych (sic!) zastosowań.

Pragnę również podkreślić, iż jest to jedynie projekt teoretyczny, oparty na przemyśleniach autora. Nie jest to projekt technologiczny, lecz przedstawienie toku rozumowania oraz opis ogólnej idei.

Mój sposób ochrony polega na „otoczeniu” pojazdu, lub jego newralgicznych części, zbiorem cząstek o różnych średnicach, gdzie rozkład ich średnic zmieniał by się w raz z odległością od poszycia, tak aby w odległości lmax najmniejsza średnica użytych cząstek (dn) osiągnęła średnicę mniejszą niż średnia średnica cząstek (spotykanych w bliskiej przestrzeni kosmicznej) (rys 1.) Cząsteczki w powłoce umieszczone są stosunkowo luźno, szczególnie w pierwszych jej warstwach. Ziarna materiału mogą się w pewnym stopniu przemieszczać, a warstwy na granicach przenikają się wzajemnie. Ośrodkiem, w którym zawieszone są ziarna może być żel, płyn o odpowiedniej lepkości, lub pole magnetyczne. Pamiętajmy że „praca” wykonywana jest w próżni przestrzeni kosmicznej.

Należy rozpatrzeć 3 podstawowe przypadki pracy osłony, kiedy średnica „pocisku” (dp) jest:

dp < d n dp > d n
dp >> dn (znacznie większe)

W pierwszej fazie zderzenia część energii zostanie pochłonięta na „zniszczenie” cząstek z pierwszych warstw, natomiast w dalszej kolejności energia „pocisku” zostanie wytracana w kolejnych zderzeniach sprężystych i niesprężystych z cząstkami głębszych warstw „powłoki”.

Postuluje dodanie warstwy (d0) cząstek o średnicy dn między poszyciem a warstwą d1 z silną penetracją do tejże warstwy. Dlaczego? Podczas każdego z wymienionych rodzajów zderzeń następuje lokalne zagęszczenie materii z jednoczesnym przemieszczeniem jej w stronę poszycia. Tak więc ostateczna bariera z dużej ilości cząstek d0 spowodowała by rozłożenie siły przyłożonej do powłoki na większą powierzchnię.

Niewątpliwie powyższe rozważania powinny zostać sprawdzone doświadczalnie a model kinematyczny zasymulowany komputerowo.

3.1 Aktywne zabezpieczenie dalekiego zasięgu w postaci orbitujących drobin materii utrzymywanych w polu magnetycznym. (np. osłona elementów zasilania)

„Medium wiążącym” cząstki powłoki ochronnej byłoby pole magnetyczne, stąd materiałem powłoki powinny być pewne stopy metaliczne o odpowiedniej gęstości (nie mniejszej niż 2.88g/cm3 – jak wskazuje literatura jest to średnia gęstość drobin gruzu między planetarnego przecinającego orbitę Ziemi). Powłoka ta, miała by tą przewagę nad tradycyjnymi konstrukcjami, że potrafiła by (przynajmniej teoretycznie) „przeżyć” wiele „kosmicznych zderzeń”. Dzięki swojemu dyspersyjnemu charakterowi oraz zastosowaniu pola magnetycznego, odłamki niektórych rodzajów pocisków, oraz pochodzący z powłoki gruz po zderzeniowy, mogły by pozostawać nadal w polu magnetycznym (zjawisko przechwytywania materii). Oczywistym jest że „samo naprawianie” powłoki w wyniku przemieszczania się cząstek dyspersyjnych, oraz „przechwytywania” gruzu nie wyklucza napraw, tudzież odnowy powłoki.

Powłoka taka mogła by być stosowana na przykład lokalnie, jedynie do osłony silnika lub części załogowej, spełniając dodatkową funkcję jaką była by ochrona (przynajmniej w pewnym stopniu) przed promieniowaniem kosmicznym dzięki (zastosowanie pola magnetycznego). Osobnym problemem jest tu kwestia wytworzenia odpowiednio mocnego pola magnetycznego. Wiele projektów silników nowej generacji wykorzystuje pole magnetyczne np. do ukierunkowania plazmy nie jest to jednak przedmiotem powyższych rozważań.

3.2.Aktywne zabezpieczenie bliskiego zasięgu

Elastyczna mata będąca de facto pojemnikiem dwu i więcej ściennym wypełnionym zdyspergowanymi drobinami ceramicznymi w osnowie żelowej. Dzięki takiej budowie po ewentualnej kolizji ciśnienie zewnętrzne (atmosfera statku/stacji) działające na gel doprowadza do zagęszczenia ilości drobin w perforacji i do wypełnienia otworu. Takie działanie może wydłużyć czas potrzebny do ewakuacji bądź efektywnej naprawy.

3.3 Aktywne zabezpieczenie bliskiego zasięgu będące jednocześnie czujnikiem uszkodzeń

Rozwinięciem pomysłu z punktu 3.2 jest osłona wypełniona żelem lub płynem o odpowiednim napięciu powierzchniowym i lepkości zawierającym makrocząsteczki dipolowe pozostające w spolaryzowanym polu elektrycznym (coś jak kondensator) gdy drobina rozerwie poszycie następuje lokalny spadek polaryzacji pola elektrycznego, a ciśnienie atmosfery z wnętrza pojazdu działa bezpośrednio na żel który zostaje „wyciskany ze szczeliny. Na skutek parcia i lokalnej depolaryzacji, ziarna (wcześniej znajdujące się w stanie równowagi) zagęszczają się wokół otworu, a osnowa (rozpuszczalnik) pod wpływem niskiej temperatury np. twardnieje…
Takie poszycie mogło by spełniać również rolę czujnika szczelności pojazdu.

4.Podsumowanie

• Zaproponowano kilka odmian jednego modelu zderzaka.
• Zdyspergowane cząstki utrzymywane w odpowiedniej osnowie lub polu sił poprzez zróżnicowanie swych średnic mogą pochłaniać większe ilości energii kinetycznej niż standardowe bumpery.
• Dzięki dodatkowym zjawiskom takim jak możliwość przesuwania się ziarn powstaje efekt zagęszczenia materii przed czołem zderzenia, co powoduje rozłożenie siły uderzenia na większą powierzchnię poszycia.
• Dodatkowo zastosowanie zróżnicowanych materiałów osnowy może korzystnie wpłynąć na właściwości uszczelniające

5.Wnioski

Uważam, że nowe podejście do wytwarzania osłon anty zderzeniowych jest konieczne w celu uzyskania zadowalających efektów ochrony. Powyższe rozważania teoretyczne mogą okazać się nieprawdziwe, dlatego niezbędne jest wykonanie symulacji numerycznych od których wyników zależeć będzie powstanie ewentualnych prototypów.

ps. Przypomnę tylko, że pomysł powstał kilka lat temu i przez pewien okres czasu był rozwijany (model teoretyczny). W tej chwili istnieje szansa, że podobne rozwiązania już funkcjonują. Jeśli wiesz coś na w/w temat to bardzo proszę o info, tudzież podanie linka/źródła. Pozdrawiam.

Do niedawna zaliczałem się do tego pierwszego obozu, byłem przekonany, że Światów podobnych do naszego po prostu musi być więcej, nie dopuszczałem myśli, że możemy być sami w otaczającym nas bezmiarze przestrzeni. Swoją drogą jak ciekawa jest natura ludzka, jak bardzo potrzebujemy „towarzystwa”…

… ale wracając do tematu. W miarę zgłębiania kosmologicznych nowinek moja „wiara” zaczynała gasnąć. Zostałem poddany próbie.

Otumaniony równaniem „Drejka” i wizją gromad galaktyk zawierających setki milionów gwiazd, wprost intuicyjnie wyczuwałem że tam musi kwitnąć życie, nasz układ nie może być taki wyjątkowy za jaki uważaliśmy go do niedawna.

A jednak w miarę zgłębiania publikacji dotyczących wieku i masy znanego nam wszechświata zauważyłem, że dałem się złapać w pułapkę liczb. To znaczy zapomniałem, że Wszechświat posługuje się innymi miarami niż my Ziemianie zwykliśmy używać z racji naszych gabarytów.

Miliardy gwiazd, miliony galaktyk to robi wrażenie prawda? Jednak co jeśli materia, z której jesteśmy zbudowani (My czyli, Galaktyki, Gwiazdy, Rośliny i Zwierzęta) to tylko 2% masy obserwowalnego Wszechświata? Tak właśnie wydaje się być… Ciemna materia – dla nas egzotyczna – wydaje się dominować (choć to słowo nie oddaje skali tej przewagi).

2% całości, z czego nasza galaktyka to masa rządu ppm’ów (albo ppb?) to czym jest nasza Ziemia, jakim ułamkiem jesteśmy my? Zaczynam czuć się NAPRAWDĘ samotny, a może tylko znowu popadam w niewolę liczb?

„…szukaj Galaktyki w Pasie Oriona…”

Główny cel misji to kolizja z obiektem wielkości połowy Manhattanu. Misja Deep impact to dwa pojazdy, „matka” i „pocisk”. „Statek matka” lub jeśli ktoś woli „orbiter” jest już w podróży od blisko sześciu miesięcy by w odpowiednim momencie uwolnić pocisk w kierunku celu.

Główny statek, to urządzenie wielkości małego samochodu o wadze 650kg, na którego pokładzie znajduje się odczepiany moduł – pocisk – o wadze 370kg.

24 godziny przed kolizją

Od statku matki oddzieli się moduł uderzeniowy – pocisk – który wejdzie na trajektorię komety. Od tego momentu pocisk zacznie mknąć ku swemu przeznaczeniu, w misję bez powrotu. Statek matka natomiast, wykona manewr, który umożliwi mu oglądanie całego zdarzenia z bezpiecznej odległości.

Dzięki czujnikowi optycznemu oprogramowanie pokładowego „autopilota” wmanewruje pojazd wyposażony w silniki rakietowe bezpośrednio w jądro komety Temple 1.
Około 2 sek. przed finałem „pocisk” wykona (miejmy nadzieję) pierwsze zdjęcie powierzchni komety w historii – z tak niewielkiego dystansu. Zdjęcie zostanie przesłane do „statku matki”.

Moduł uderzeniowy – „Pocisk” – wykonany jest przede wszystkim z miedzi, zderzy się z kometą z prędkością 10km/s. Wydzielona energia kinetyczna będzie równa detonacji 5 ton trotylu co powinno zmniejszyć jej prędkość o ok. (uwaga!) 0,0001 mm/s (jedna dziesięciotysięczną mm na sekundę) – niewiele prawda?

Prawdopodobnie kolizja nie zmieni trajektorii lotu komety, która (choć przecina ziemską orbitę) nie zagraża jej, ani teraz ani w niedalekiej przyszłości.

Przed w trakcie i po uderzeniu w kometę, statek matka będzie rejestrował całość wydarzeń przez 13 minut po czym zawróci by nie zostać uszkodzonym przez chmurę pyłu.

Deep Impact nie będzie jedynym „obserwatorium” zainteresowanym „kosmicznym zajściem”. Całe wydarzenie będą obserwowały różne obserwatoria w wielu widmach (podczerwień, światło widzialne itd.) między innymi. Teleskop Hubbla, Spitzer, Kosmiczny Teleskop Chandra. Również ESA będzie czynnie inwigilować samobójczy lot miedzianego pocisku przy pomocy Rosetty.

Po co to wszystko?

Oficjalnie chcemy dowiedzieć się więcej o nas samych, ponieważ to prawdopodobnie komety zasiały życie na naszej planecie, a być może i na innych ciałach niebieskich, będąc gońcami między oddalonymi Światami poruszają się szybciej niż inne tego typu obiekty. Prawdopodobnie jądra komet zawierają ten sam materiał który uczestniczył w formowaniu naszego układu planetarnego. Jednym słowem im więcej wiemy o kometach tym więcej wiemy o nas samych – i nie jest to pusty frazes.

Z drugiej strony wydaje się, że fakt zbieżnej trajektorii z Ziemią, nie może pozostać bez echa. Cała misja nie jest nagłaśniana, może NASA obawia się paniki, przed „armagedonem”. Logicznie patrząc na całą sytuację wydaje się, że jesteśmy świadkami „laboratoryjnego” doświadczenia, swoistego rodzaju vivsekcji na komecie, która może dać odpowiedzi na pytanie – ile energii potrzeba by zmienić tor lotu ciała niebieskiego zagrażającego Ziemi i jej mieszkańcom?

Czy kosmiczny snooker zda egzamin dowiemy się zapewne niebawem.

O czym na podstawie www.nasa.gov uprzejmie donosi…

Wojtek Szywalski

Deep Impact została wystrzelona 12 Stycznia 2005 roku z pierwszą tego typu misję dotarcia i "zderzenia" z kometą

Misja Deep impct to dwa pojazdy, "statek matka" i "pocisk"

oprogramowanie pokładowego "autopilota" wmanewruje pojazd wyposażony w silniki rakietowe bezpośrednio w jądro komety Temple 1

Prawdopodobnie kolizja nie zmieni trajektorii lotu komety

Przed w trakcie i po uderzeniu w kometę, statek matka będzie rejestrował całość wydarzeń przez 13 minut po czym zawróci by nie zostać uszkodzonym przez chmurę pyłu

Całe wydarzenie będą obserwowały w różnych widmach Teleskop Hubbla, Spitzer, Kosmiczny Teleskop Chandra oraz Rosetta

Z drugiej strony wydaje się, że fakt zbieżnej trajektorii z Ziemią, nie może pozostać bez echa

Niestety Japończycy chybili celu, a ich sonda przeleciała obok czerwonej planety nie wchodząc na orbitę. Europa miała troszkę więcej szczęścia, gdyż udał się manewr wprowadzenia na orbitę sondy Mars Express z lądownikiem Beagle2, który niestety nie odezwał się.

Amerykański – najbardziej doświadczony zespół świętował po pomyślnym lądowaniu (a raczej upadku) na powierzchni planety.

Wiele miejsca w mediach poświęcało się uwagi na to, że ?znów jesteśmy? na Marsie, ?podbijamy układ słoneczny? itd. itp. Snuje się domysły o ?terra formowaniu? Marsa, budowie baz marsjańskich, turystyce kosmicznej, oraz wycieczkowych lotach planetarnych. Wszystko to zdaje się być tylko ?czczym gadaniem?, dziennikarską paplaniną w obliczu jednego faktu – Księżyc!
Nasz ukochany ?moon? jest o wiele bliżej niż Mars, a jednak odwrócono się od niego jak od nielubianego sąsiada. Czemu? Dominują dwa wątki. Pierwszy z nich mówi o tym, że nie było człowieka na księżycu, drugi, że na księżycu jest ?coś?! Abstrahując od tego skupmy się na Marsie, locie na marsa oraz bytności nas, ludzi na czerwonej planecie.

Tym przydługim wstępem, chciałem zachęcić do pewnego spojrzenia z boku, na to wszystko czym karmią nas (konwencjonalne) media – na delikatnej refleksji (o odcieniu sceptycznym), a także pozytywnym i spontanicznym ?wybuchu? (!sic)

Którędy na Marsa?

W drodze na Marsa, przyszłych astronautów, a przede wszystkim obecne bezzałogowe misje czeka wiele niebezpieczeństw. Nie będę tu powtarzał ogólnie znanych prawd o groźnym kosmosie jednak przestrzeń między planetarna jest skrajnie wrogim otoczeniem charakteryzującym się prawie całkowita próżnią, ekstremalnie wysokimi skokami temperatury (przynajmniej w obrębie planet wewnętrznych), promieniowaniem kosmicznym oraz… no właśnie oraz tym co często pomijamy w naszych rozważaniach o podróżach kosmicznych czyli o ultraszybkich drobinach materii kosmicznej.

Zagrożenie – kosmiczne mikro zderzenia!

Każda skrajność, jest tym mniej niebezpieczna im bardziej jest przewidywalna. Kiedy kilka miesięcy temu Słońce weszło w stan nad aktywności naukowcy mieli czas na podjęcie pewnych kroków zapobiegających zniszczeniu satelitów i urządzeń elektronicznych na Ziemi. W wypadku ?kosmicznego gruzu?, nie ma żadnych wcześniejszych oznak przyszłego zderzenia!

Z ostatnich badań wynika, że średnia średnica pyłu kosmicznego (między planetarnego) wynosi kilka do kilkudziesięciu milimetrów, a gęstość materii zbliżona jest do gęstości aluminium. Cząsteczki te rozpędzone do 25000 km/h w momencie zderzenia z kilkucentymetrowej grubości płytą aluminium potrafią wyrwać w niej dziurę wielkości pięści.
Wyrwać lub raczej wytopić. Jak dynamiczny i destrukcyjny jest to proces przedstawia dołączona animacja, która jest wynikiem testów wykonanych w laboratoriach NASA.
2 mm średnicy cząstka aluminium została wystrzelona z działa wodorowego w stronę płyty aluminiowej. Prędkość cząstki to bagatela 7km/s

Wyobraźmy sobie teraz – co by się stało, gdyby podobna sytuacja miała miejsce w stosunku do sondy Odyssey lub kapsuły z ?uśpionym? w niej łazikiem Spirit. W najlepszym wypadku na Marsa dotarła by sterta zgruchotanego złomu.

Zaliczyć dołek z odległości 40 km

To golfowe porównanie jest chyba jednym z lepszych – przybliżających problematykę trafienia na/w Marsa. Aby wejść na orbitę naszego sąsiada trzeba znać każdy parametr lotu z ogromną dokładnością. Sonda przyspieszona w polu grawitacyjnym Ziemi podąża wybraną trajektorią w stronę Marsa, który – jak to planeta – obraca się. Sama sonda dla lepszej stabilności też wiruje. Tak więc znajomość początkowych parametrów (ziemska orbita sondy, trajektoria lotu, prędkości obrotowe itd.) wpływa na późniejszy sukces lub porażkę. Tuż przed wejściem sondy na orbitę czerwonej planety, zespół nawigatorów z EDL miał nie lada problem, czy odpalić silniki korekcyjne czy nie? Niektóre dane wskazywały na pewne odstępstwa od wyznaczonej trajektorii jednak poprawna analiza danych – setki obliczeń powstrzymały przed korekcją lotu.

Jak widać niebezpieczeństw jest wiele począwszy od startu i podróży międzyplanetarnej, manewru ?wycelowania? i wejścia na orbitę Planety, po hamowanie w atmosferze i ?lądowanie?.
Tak naprawdę samo trwanie misji to wielki sukces każdego z zespołów. Tym razem Amerykanie dzięki doświadczeniom poprzednich lat i szczęściu mieli co świętować.

Kolejne trudności?

Jakby tego było mało, kolejna trudność w przeprowadzeniu udanej bezzałogowej misji na Marsa to stworzenie wysoce autonomicznego robota, który jest w stanie sam podejmować decyzje np. ?którędy iść?. Odległość Ziemi od marsa to 49.000.000 mil. Nawet prędkość światła (z jaką propaguje sygnał radiowy) ma niewystarczającą wartość do ?prowadzenia rozmowy z Marsem? w czasie rzeczywistym. Tak więc Spirit chcąc być wydajny w swojej misji musi umieć podejmować pewne decyzje sam. Stąd system wizyjny umożliwiający ?trójwymiarowe widzenie?, lub układ motoryczny zdolny omijać niektóre przeszkody. O tym i o innych zagadnieniach najlepiej opowiedzą sami naukowcy tak więc zapraszam do obejrzenia materiału video.

[There is a video that cannot be displayed in this feed. Visit the blog entry to see the video.]

Drobina (d~3mm) aluminium wystrzelona z działa wodorowego w stronę płyty aluminiowej grubości kilku cntymetrów pozostawia w niej krater wielkości pięści. Przy prędkości 7km/s nic jej się nie oprze.

Trzeba podkreślić…
…że problem „taniego” wynoszenia na orbitę różnych ładunków jest bardzo skomplikowany, ponieważ oprócz zagadnień czysto technicznych łączy w sobie zagadnienia ekonomiczne.

Rakiety wielostopniowe są najstarszym i najprostszym rozwiązaniem problemu transportu orbitalnego. Jednak z racji swej „jednorazowości” jest to bardzo drogie rozwiązanie. Same testy rakiety (układu napędowego itd.) wykonywane w celu zapewnienia (koniecznego minimum) pewności, że ładunek zostanie umieszczony na orbicie, pochłaniają około połowy kosztów związanych z przygotowaniem takiej „ciężarówki”. Rozwiązaniem problemu miały być wahadłowce kosmiczne, w których (topniejącą) flotę wyposażone są Stany Zjednoczone. Jednak i tutaj koszty nie spadły na tyle, aby umożliwić szerszej rzeszy potencjalnych klientów korzystanie z tego środka transportu. Pomimo tego, iż wahadłowiec (płatowiec) oraz dwie rakiety nośne są ponownie wykorzystywane i tylko główny zbiornik paliwa (centralna cysterna produkowana przez Lockheed’a) każdorazowo jest nowy, koszty eksploatacji wahadłowców nadal są ogromne.
Związane jest to przede wszystkim z koniecznością demontażu takiego statku, kontroli wszystkich systemów i ponownemu, złożeniu wahadłowca. Kolejną dotkliwą przywarą, rzutującą na negatywny bilans finansowy jest decyzja podjęta po katastrofie wahadłowca Chelenger w 1986 r. zabraniająca wykorzystywania wahadłowców do wynoszenia ładunków komercyjnych (satelitów telekomunikacyjnych i innych).

Tak więc mamy rok 1996. Ludzie związani z astronautyką z nadzieją patrzą na zbliżający się nowy XXI wiek. Dla wielu właśnie Venture Star to ucieleśnienie marzeń o częstych, tanich i bezpiecznych wyprawach na orbitę.

Budowa jednostopniowego pojazdu zdolnego osiągnąć orbitę (osiągnąć pierwszą prędkość kosmiczną) wymaga praktycznego wykorzystania całej wiedzy z dziedziny inżynierii materiałowej. Należy zaprojektować takie rozwiązania techniczne i stworzyć takie materiały, dzięki którym masa własna statku zostanie maksymalnie zminimalizowana! Oszczędność nawet kilku procent masy własnej statku przedkłada się na ilość zabranego paliwa. Zmniejszenie masy własnej statku o 1kg to 8kg mniej paliwa potrzebnego do zatankowania, a to z kolei determinuje zmniejszenie objętości zbiorników. W wyniku takiej reakcji łańcuchowej dochodzi do tego, że pierwotnie zaoszczędzony 1kg może zaowocować 40kilogramowym zmniejszeniem masy startowej całego układu (razem z paliwem)!

Venture Star to odważny projekt, zakładający szerokie wykorzystanie kompozytów. Zbiorniki paliwa, miały być wykonane z kompozytów węglowych, ciężki hydrauliczny układ sterowania miał być zastąpiony układem elektrycznym zasilanym prądem o wysokim napięciu. A szeregowy układ silników zapewniał możliwość sterowania pojazdem przy użyciu zmiany ich ciągu, a co za tym idzie możliwość pozbycia się ciężkiego i skomplikowanego przegubowego mechanizmu poruszającego całym silnikiem.

Sam płatowiec to pomysł z lat…60 XX wieku, tak zwany układ „latająca wanna” zrealizowany w projekcie X-24a. Charakteryzuje się tym że powierzchnia nośna, to nie (głównie) skrzydła jak w tradycyjnych projektach aeronautycznych, lecz odpowiednio zaprojektowany kadłub nośny statku.
Skrzydła mają tu pełnić rolę powierzchni sterowych.

Tajemniczy „Aerospike”
Jednostka napędowa to kolejny niedoceniony „hit” z lat 60siątych! Tak zwany silnik z układem (wydechowym) aerostożkowym (aerospike). Kiedyś, przy okazji projektu budowy Space Shuttle, próbowano przeforsować użycie tego typu silnika jednak NASA odrzuciła go, kwitując lakonicznym stwierdzeniem „zbyt nowatorski”! Wydaje się, że stwierdzenie tego typu nie powinno mieć miejsca, jednak NASA słynie z różnych nieudolnych decyzji.

Teoria budowy silnika aerostożkowego, mówi – że aby uzyskać maksymalną sprawność silnika (czyli stosunek ciągu do ilości spalanego paliwa) ciśnienie rozprężających się gazów wylotowych powinno być równe ciśnieniu otaczającej atmosfery. Z tego względu kolejne stopnie rakiet wieloczłonowych mają dysze wylotowe o zróżnicowanym kształcie dostosowanym do warunków pracy. Dysze startowe są szerokie i krótkie, natomiast dysze stopni pracujących coraz wyżej (czyli w coraz rzadszej atmosferze) mają dzwonowe obszerne kształty. Gdyby udało się kontrolować geometrię dyszy, tak aby zoptymalizować jej kształt do warunków pracy, można uzyskać znaczny wzrost sprawności silników, a co za tym idzie obniżenie ilości potrzebnego paliwa.

Silniki z aerostożkowym wydechem są pozbawione bocznych części „dyszy” a cały strumień spalin kierowany jest pod kątem na centralny stożek powietrzny (stąd nazwa) Dzięki temu gaz może swobodnie rozprężać się do takiej wartości jaka panuje na danej wysokości. Proste i skuteczne.

Life goes on
Pierwszym latającym modelem zdolnym uzyskać stratosferę miał być X-33 zbudowany w skali 1:2 w stosunku do Venture Star. Służyć miał do testów praktycznych. Założeniem było zbadanie zachowania się płatowca przy przechodzeniu prze górne warstwy atmosfery, a także kompozytowych zbiorników paliwa, nowych systemów sterowania i silników.

X-33 byłby bezzałogowy i miał nigdy nie osiągnąć orbity. Do tej pory wszelkie testy były przeprowadzane na kilkumetrowej długości modelu oraz na częściach składowych podwieszonych pod F15. Jednak kubeł zimnej wody dopiero miał nadejść, okazało się że w roku 2001 projekt został…s k a s o w a n y.

W przemówieniu 12 kwietnia 2001 roku w Colorado Springs prezes i szef zespołu wykonawczego w Lockheed Martin Corporation Vance D. Coffman w części zatytułowanej „umiarkowany/ostrożny optymizm” mówił:
„(…)kilka tygodni temu NASA zamknęła nasz program X-33(…)oczywistym jest, że jesteśmy rozczarowani tą decyzją – pojazd był w 85% ukończony(…)ekipa była w gotowości do pierwszego lotu w 2003 roku. Wciąż wielu z nas uważa, że budowa jednostopniowego statku orbitalnego jest nadal w interesie narodowym(…), a program powinien być kontynuowany(…)”

Pozostaje mieć nadzieję, że tragedia z 1 lutego 2003 roku uzmysłowi władzom NASA, że warto inwestować w nowe technologie, w nowe pomysły i w ludzi, którzy są podstawą wszelkiego sukcesu, a których bezpieczeństwo przegrało z zimną, wyrafinowaną ekonomią…

Wojtek Szywalski

Artykuł na podstawie:
Świat Nauki 12.1997 (numer specjalny)
http://www.nasa.gov

Ilustracje:
http://www.dfrc.nasa.gov

Testy były przeprowadzane na kilkumetrowej długości modelu oraz na częściach składowych podwieszonych pod F15

X-24a charakteryzował się tym że powierzchnia nośna, to nie (głównie) skrzydła jak w tradycyjnych projektach aeronautycznych, lecz odpowiednio zaprojektowany kadłub nośny statku

Na bazie X-24a powstała jeszcze jedna konstrukcja. X-38 to kapsuła ratunkowa dla astronautów znajdujących się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej