V prvih letih ameriškega vesoljskega programa je bila glavna naloga izboljšati lastnosti raketnih in vesoljskih sistemov. Kmalu je postalo jasno, da je povečanje tehničnih parametrov povezano s precejšnjimi težavami in bi moralo povzročiti povečanje stroškov izstrelitev. Zanimiva rešitev tega problema je bila predlagana v obliki koncepta Big Dumb Booster.
Velika neumna raketa
Projekti raketnih in vesoljskih sistemov tistega časa so se odlikovali z visoko tehnično kompleksnostjo. Za pridobitev višjih lastnosti so bili razviti in uvedeni novi materiali, ustvarjeni obetavni vzorci opreme vseh razredov, razviti motorji itd. Vse to je povzročilo povečanje stroškov razvoja in proizvodnje raket.
Izračuni so pokazali, da bodo stroški dviga tovora ob ohranjanju takšnih pristopov ostali vsaj na isti ravni ali celo začeli naraščati. Za ohranitev ali izboljšanje gospodarske uspešnosti so bile potrebne bistveno nove rešitve na ravni koncepta. Prve študije v tej smeri so se začele že konec petdesetih let in so kmalu dale prave rezultate.
NASA je v sodelovanju s številnimi zasebnimi vesoljskimi podjetji razvila več novih konceptov za napredne sisteme. Eden od njih se je imenoval Big Dumb Booster - "Velika neumna (ali primitivna) lansirna naprava."
Bistvo tega koncepta je bilo čim bolj poenostaviti zasnovo rakete in njenih posameznih sestavnih delov. Za to je bilo treba uporabiti le dobro obvladane materiale in tehnologije, pri čemer je opustil razvoj novih. Poenostaviti je bilo treba tudi zasnovo rakete in njenih sestavnih delov. Hkrati je bilo treba povečati prevoznika in povečati njegovo nosilnost.
Začetne ocene kažejo, da je ta pristop oblikovanja in proizvodnje BDB omogočil dramatično zmanjšanje stroškov pri lansiranju. V primerjavi z obstoječimi in obetavnimi nosilnimi raketami »tradicionalnega« videza so bili novi modeli večkrat bolj ekonomični. Pričakovana je bila tudi rast proizvodnje.
Tako bi lahko ojačevalnik BDB hitro zgradil in se pripravil na izstrelitev, nato pa poslal večjo obremenitev v orbito. Priprava in zagon bi bila za razumne stroške. Vse to bi lahko postalo dobra spodbuda za nadaljnji razvoj astronavtike, a najprej je bilo treba razviti in izvesti bistveno nove projekte.
Temeljne rešitve
Pri razvoju koncepta BDB je sodelovalo več razvojnih organizacij raketne in vesoljske tehnologije. Predlagali so in pripravili na različne stopnje pripravljenosti številne projekte raketnih nosilcev. Predlagani vzorci so se med seboj opazno razlikovali po videzu ali značilnostih, hkrati pa so imeli številne skupne značilnosti.
Za poenostavitev in znižanje stroškov rakete je bilo predlagano, da se ne gradi iz lahkih zlitin, ampak iz dostopnega in dobro obvladljivega jekla. Najprej so bile upoštevane visokotrdne in duktilne stopnje iz kategorije jekla za maragiranje. Takšni materiali so omogočili izdelavo večjih raket z zahtevanimi parametri trdnosti in razumnimi stroški. Poleg tega je jeklene konstrukcije mogoče naročiti pri številnih podjetjih, vklj. iz različnih panog - od letalstva do ladjedelništva.
Velika raketa z veliko obremenitvijo je zahtevala močan pogonski sistem, vendar je bil tak izdelek sam po sebi izjemno drag in zapleten. Predlagano je bilo, da se ta problem reši z uporabo najučinkovitejših vrst goriva, pa tudi s spremembo zasnove motorja. Ena glavnih idej na tem področju je bila zavrnitev turbo črpalk - ene najzahtevnejših sestavin raketnih motorjev na tekoče gorivo. Zaradi povečanega tlaka v rezervoarjih je bilo načrtovano dovajanje goriva in oksidanta. Že samo ta rešitev je omogočila znatne prihranke pri stroških.
Predlagani materiali in zlitine so zagotovili gradnjo velikih struktur z ustreznim potencialom. Nosilnost rakete Big Dumb Booster se lahko poveča na 400-500 ton ali več. S povečanjem velikosti rakete se je delež suhe mase v izstrelitveni teži zmanjšal, kar je obljubljalo nove uspehe in dodatne prihranke.
V prihodnosti bi lahko rakete ali njihove elemente ponovno uporabili, kar je olajšala uporaba trpežnih jekel. Zaradi tega je bilo načrtovano dodatno znižanje stroškov izstrelitve.
Za pridobitev resničnih rezultatov pa je bilo treba dokončati raziskovalno delo in nato začeti eksperimentalno zasnovo. Kljub vsej navidezni preprostosti bi te faze lahko trajale več let in zahtevale znatna finančna sredstva. Kljub temu so podjetja v vesoljski industriji prevzela to tveganje in začela oblikovati obetavne "primitivne" nosilne rakete.
Drzni projekti
Prvi projekti nove vrste so se pojavili leta 1962 in so jih ocenili strokovnjaki NASA. Te različice BDB so temeljile na skupnih idejah, vendar so jih uporabljale na različne načine. Razlike so bile zlasti v začetni metodi.
Pravi rekorder bi lahko bila raketa NEXUS, ki jo je razvila družba General Dynamics. Šlo je za enostopenjsko izstrelitveno vozilo z višino 122 m in največjim premerom 45,7 m s stabilizatorji v razponu 50 m. Ocenjena izstrelitvena teža je dosegla 21,8 tisoč ton, nosilnost za izstrelitev v nizko zemeljsko orbito je bila višja do 900 ton. Za druge orbite je bila nosilnost za polovico manjša.
Raketa NEXUS naj bi tovor izstrelila v orbito, nato pa pristala v oceanih z uporabo padalov in pristajalnih motorjev na trda goriva. Po servisu bi lahko tak BDB opravil nov let.
Istega leta se je pojavil projekt Sea Dragon podjetja Aerojet. Predlagal je super težko raketo-nosilno raketo, ki pa ni zahtevala ločenih izstrelitvenih zmogljivosti. Poleg tega je bilo načrtovano, da se v proizvodnjo takšnih raket vključijo ladjedelniška podjetja, ki imajo potrebne - ne najbolj zapletene - tehnologije za sestavljanje kovinskih konstrukcij.
"Sea Dragon" je bil zgrajen po dvostopenjski shemi s poenostavljenimi raketnimi motorji na obeh. Dolžina rakete je dosegla 150 m, premer - 23 m. Teža - pribl. 10 tisoč ton, nosilnost - 550 ton za LEO. Na prvi stopnji je bil zagotovljen motor na petrolejski kisik s potiskom 36 milijonov kgf. Namesto kompleksa za zemeljsko izstrelitev je bil predlagan bolj kompakten sistem. Narejen je bil v obliki velikega balastnega rezervoarja s potrebnimi napravami, pritrjenimi na dno prve stopnje.
Po zamisli oblikovalcev naj bi raketo Sea Dragon izdelala ladjedelnica iz običajnih "ladijskih" materialov. Nato s pomočjo vleke izdelek v vodoravnem položaju vlečemo na mesto izstrelitve. Sistem za izstrelitev je omogočal prenos rakete iz vodoravnega v navpični položaj z ugrezom približno polovice trupa. Potem bi Zmaj lahko zagnal motorje in vzletel. Vrnitev stopnic je bila izvedena s pomočjo padalov s pristankom na vodi.
Poceni, a drago
Projekti super težkih izstrelitvenih nosilcev Big Dumb Booster so bili zelo zanimivi v okviru nadaljnjega razvoja astronavtike. Vendar pa je bila njihova izvedba povezana s številnimi značilnimi težavami, brez katerih ni bilo mogoče doseči želenih rezultatov. Trezna ocena tehničnih predlogov in projektov je privedla do zaključka celotne smeri.
Nadaljnji razvoj predlaganih projektov družb Aeroget, General Dynamics in drugih podjetij je bila zelo težka naloga. Za izdelavo "poceni" rakete so bili potrebni veliki stroški za razvoj projektov in prilagoditev obstoječih tehnologij za vesoljske aplikacije. Hkrati pa nastale rakete v bližnji prihodnosti niso bile zanimive: kakršna koli nosilnost več sto ton je bila preprosto odsotna in se v prihodnjih letih ni pričakovala.
NASA je menila, da ni primerno zapravljati časa, denarja in truda za projekte brez resnične koristi. Do sredine šestdesetih let je bilo vse delo na tematiki BDB prenehalo. Nekateri udeleženci teh del so poskušali predelati projekte za druge naloge, vendar v tem primeru niso dobili nadaljevanja. Na veselje davkoplačevalcev je delo na BDB že zgodaj prenehalo, za dvomljiv program pa je bilo porabljenega malo denarja.
Kot je pokazal nadaljnji razvoj ameriške astronavtike, so težka in super težka lansirna vozila vseeno našla uporabo, vendar so bili sistemi z nosilnostjo več sto ton odveč, pa tudi preveč zapleteni in dragi - kljub prvotnim načrtom. Razvoj astronavtike se je nadaljeval brez "velike primitivne rakete" - in pokazal želene rezultate.
