Wieże LUT, prom kosmiczny i stopień S-IC Saturna V (1969)

0

Pomalowana na czerwono Launch Umbilical Tower (LUT) była stałym towarzyszem rakiety Saturn V, od momentu w którym technicy opuścili wysoki na 42 metry pierwszy stopień S-IC tej rakiety na ruchomą platformę wewnątrz Vehicle Assembly Building (VAB) i do chwili uruchomienia jego silników na jednej z dwóch wyrzutni LC-39. Dziewięć ramion serwisowych łączących 121-metrową wieżę LUT z wysokim na 110 metrów Saturnem V wycofałoby się lub obróciło, schodząc z drogi potężnej rakiecie. Następnie pomiędzy 1.4 a 9.4 sekundy po starcie, rakieta wykonałaby manewr opuszczenia LUT, a zamontowane na niej ogromne silniki spalające naftę i ciekły tlen plułyby ogniem pogrążając całą wyrzutnię w ognistym deszczu. Potem, pusta już LUT oczekiwałaby samotnie na transport z powrotem do VAB i przybycie kolejnej rakiety Saturn V.

Pod koniec roku 1969, po zakończeniu misji Apollo 11 i 12 stało się jasne, że rakiety Saturn V przeznaczone do lotów na Księżyc opuszczą wyrzutnie LC-39 w liczbie tylko kilku sztuk więcej. Kosztujący 25 miliardów dolarów Program Apollo zrealizował swój cel, jakim było upokorzenie Związku Radzieckiego i wiele osób spoza przemysłu kosmicznego oraz dopiero raczkująca społeczność naukowców zajmujących się badaniami planetarnymi widziało niewiele powodów na jego kontynuację.

W międzyczasie Administrator NASA, Thomas Paine, chciał zastąpić program księżycowy projektem dużej stacji kosmicznej umieszczonej na orbicie Ziemi (swoistą „Kosmiczną Bazę”), obsługiwaną przez w pełni nadający się do ponownego użycia pojazd kosmiczny służący do rotacji załóg oraz dostarczania zaopatrzenia logistycznego (tzw. „prom kosmiczny”). Miano nadzieję, że na początku 1980 roku pojazdy te stałyby się elementami Integrated Program Plan (planu programu zintegrowanego), który doprowadziłby do budowy bazy księżycowej oraz wysłania ludzi na Marsa.

Biały Dom z Prezydentem Nixonem okazał jednak niewielki entuzjazm dla celów Paine’a. W czasie gdy Kongres uchwalił warty 3.75 miliarda dolarów budżet NASA na rok fiskalny 1970 (co było najniższą wartością od 1962 roku, kiedy rozpoczęto budowę Apollo), planiści rozpoczęli poszukiwania taktyki, którą mogliby wykorzystać do osiągnięcia ambitnych celów i jednocześnie rozkładając jakoś wysokie koszta ich realizacji. Jedną z takich taktyk był „rozwój seryjny” – „series development”.

W odniesieniu do Promów Kosmicznych, rozwój seryjny mógłby nastąpić na dwa sposoby. W pierwszym, w pełni odzyskiwalny, załogowy Booster (rakieta kosmiczna stanowiąca główny napęd) promu kosmicznego mógłby zostać opracowany i wprowadzony do użytku, a następnie rozpoczęto by prace nad w pełni nadającym się do ponownego wykorzystania załogowym Orbiterem. Zanim pojazd ten byłby dostępny, suborbitalny Booster startowałby z wyrzutni na Przylądku Kennedy’ego na Florydzie, wynosząc górny stopień oparty na istniejącym rozwiązaniu (być może trzecim stopniu Saturna V – S-IVB) oraz ładunek użyteczny. Górny stopień zostałby odpalony wysoko nad Atlantykiem, wprowadzając ładunek na orbitę Ziemi lub na trajektorię prowadzącą poza naszą planetę. W tym czasie astronauci pilotowaliby Booster z powrotem na Przylądek Kennedy’ego, gdzie zostałby on odnowiony i użyty ponownie.

Bardziej atrakcyjnym dla większości planistów, którzy chętnie widziałaby kontynuację lotów załogowych na orbitę, było opracowanie Promu Kosmicznego – Orbitera, a następnie zbudowanie odpowiedniego Boostera. W tym scenariuszu „najpierw Orbiter”, jednorazowy stopień rakiety Saturn V S-IC byłby używany w roli rakiety wynoszącej podczas pierwszych lotów wahadłowców.

W ostatnim dniu 1969 roku, C. Eley, inżynier pracujący dla Bellcomm, opublikował memorandum w którym sprawdził w jaki sposób kombinacja Orbiter/S-IC mogłaby być serwisowana i wystrzelona za pomocą LUT „bez rozległych modyfikacji”. Eley założył, że S-IC odbyłby lot praktycznie bez zmian konstrukcyjnych (poza trzymetrowej długości elementem łączącym stopień z tylną częścią Orbitera) oraz, że Orbiter miałby długość wynoszącą około 58 metrów. Oznaczałoby to, że kombinacja Orbirter/S-IC posiadałby wysokość równą łącznie 100 metrom, a więc tylko około 10 metrów mniej niż w przypadku rakiety Saturn V.

Eley odkrył, że ramiona obsługowe 1, 2, 4, 8 i 9 wieży LUT mogłyby być nadal użyteczne. Zalecił by ramiona 3, 5, 6 i 7 zostały usunięte i zmagazynowane by zapobiec ich uszkodzeniu (co być może można odczytać jako możliwość ewentualnego przywrócenia pełnej funkcjonalności LUT, jeśli zaszłaby taka konieczność). Spośród pozostawionych ramion, elementy oznaczone numerami 1 i 2, które obsługiwałyby stopień S-IC pozostałyby w niezmienionej formie.

Wszelka obsługa Orbitera – na przykład załadunek paliwa – odbywałyby się za pośrednictwem ramienia numer 4, najbliższego ogonowej części pojazdu. Ramię numer 8 mogłoby tymczasem zapewnić chłodzenie dla ładunku umieszczonego w ładowni wahadłowca, choć nie byłoby  w stanie umożliwić do niego dostęp, ponieważ górna część Orbitera, gdzie znajdowałyby się otwierane drzwi przestrzeni ładunkowej, byłaby skierowana na zewnątrz wyrzutni. Eley założył, że zbudowana w celu serwisowania właśnie tej strony rakiety Saturn V – Mobile Servicing Structure w przypadku połączenia Orbiter/S-IC nie byłaby używana. Zamiast tego zasugerował, że do wieży LUT można dodać nowe, specjalne ramię, umożliwiające dostęp do ładunku w razie gdyby taka czynność została uznana za konieczną. Dostęp do kabiny załogowej Orbitera miało natomiast umożliwić ramię numer 9, które sięgałoby z LUT do przedniej części pojazdu.

Eley następnie przeprowadził analizę Orbitera/S-IC pod kątem możliwej ilości startów. Założył, że Orbiter zawierałby „możliwość autonomicznego sprawdzenia swojego stanu”, co dramatycznie zmniejszyłaby czas przebywania na wyrzutni przed startem. Zakładając, że wszystkie trzy wieże LUT programu Apollo zostałyby zmodyfikowane dla lotów w konfiguracji Orbiter/S-IC, a czas przystosowania wież LUT do ponownego wykorzystania wyniesie 15 dni od startu oraz, że prace przedstartowe na wyrzutni trwałyby tylko od 5 do 10 dni, wtedy liczba możliwych startów mogłaby wynieść nawet 40 lotów Orbitera/S-IC w ciągu roku.

Z drugiej strony, liczba startów możliwa do przeprowadzenia w przypadku zmodyfikowania tylko pojedynczej wieży LUT, 30-dniowego okresu przygotowania wyrzutni po każdym starcie oraz prac na wyrzutni przygotowujących pojazd do lotu trwających nie mniej niż 30 dni, wtedy liczba potencjalnych misji mogłaby wynieść tylko sześć lub siedem lotów Orbitera/S-IC rocznie.

Nieco ponad dwa lata po tym jak Eley ukończył swoje memorandum, brak odpowiednich funduszy w budżecie zmusiło NASA do zawieszenia prac nad projektem Stacji Kosmicznej do czasu pierwszego lotu wahadłowca, co może być przykładem na kolejny „rozwój seryjny”. Dwie wieże LUT ery Apollo zostały ponownie wykorzystane do obsługi Programu STS (promów kosmicznych), choć nie w sposób jaki przedstawił Eley. NASA częściowo je rozmontowała, skracając ich wysokość do 75 metrów (nie licząc 30-metrowego masztu pełniącego rolę piorunochronu), a następnie montując je na stałe na dwóch wyrzutniach LC-39. Trzecia wieża LUT została rozmontowana w latach siedemdziesiątych i ostatecznie zniszczona w 2004 roku po tym jak łuszczącą się, czerwoną farbę, którą była pokryta, uznano za zagrożenie dla środowiska.

David S.F. Portree
Beyond Apollo blog

Na podstawie:
Feasibility of Shuttle (Orbiter)/S-IC Launches at LC-39 – Case 320, C. Eley, Bellcomm, Inc., December 31, 1969.

Widok z lotu ptaka na ramiona wieży LUT połączone z rakieta Saturn V (NASA/MSFC-9903402)

Pierwszy stopień rakiety Saturn V - S-IC (MSFC/NASA)

Porównanie Saturna V i konfiguracji Orbiter/S-IC w koncepcji Eleya (NASA/Bellcomm)

Konfiguracja LUT dla systemu orbiter/S-IC po naniesieniu zmian w ramach koncepcji Eleya (NASA/Bellcomm)

Share.

Comments are closed.