Amerykanie wskrzeszą legendarną jednostkę napędową ery programu księżycowego?

0

Do dnia dzisiejszego wciąż najmocniejszym, jednokomorowym, zasilanym paliwem ciekłym silnikiem rakietowym jest F-1. Dzięki tym jednostkom napędowym 40 lat temu możliwe było poderwanie z ziemi ciężkiej, księżycowej rakiety Saturn V. Dwa tygodnie temu dwie prywatne firmy ogłosiły, iż pracują nad przywróceniem tego silnika do życia.

18 kwietnia firmy Dynetics i Pratt & Whitney Rocketdyne (PWR) ogłosiły, iż prowadzą wspólne prace nad „wskrzeszeniem” legendarnego silnika F-1, który miałby zasilić projektowaną przez amerykańską agencję kosmiczną NASA nową ciężką rakietę SLS (Space Launch System). Silniki F-1 miałyby oferować znacznie lepsze charakterystyki pracy niż rakiety dodatkowe na paliwo stałe, które mają być wykorzystane w dwóch pierwszych misjach.

NASA planuje jeszcze w tym roku przeznaczyć 200 mln dolarów na prace różnych prywatnych przedsiębiorstw, które miałyby w ciągu 30 miesięcy przeprowadzić prace projektowe nad zaawansowanymi, dodatkowymi systemami napędowymi dla rakiety SLS. W najbliższej przyszłości ta rakieta ma umożliwić ludziom eksplorację głębokiego kosmosu, wliczając w to asteroidy bliskie Ziemi, Marsa czy Księżyc.

30-miesięczny okres prac ma się rozpocząć 1 października, a zakończyć na początku 2015 roku. W pierwszych dwóch misjach nowego systemu rakietowego (SLS) mają zostać wykorzystane, budowane obecnie przez firmę ATK, 5-segmentowe rakiety SRB oraz silniki RS-25D, pochodzące z programu promów kosmicznych. Przedstawiciele NASA mają nadzieję, iż trzecia misja, planowana obecnie na początek przyszłej dekady, odbędzie się już z wykorzystaniem nowych systemów napędowych.

Propozycję wykorzystania silnika F-1 wystosowała firma Dynetics (prime projektu). Z kolei firma Pratt & Whitney Rocketdyne jest głównym partnerem i dostawcą silników. Propozycja zakłada wyposażenie rakiety NASA w dwie dodatkowe jednostki napędowe, mocowane po obu stronach rakiety (tak samo jak mocowane były SRB do zbiornika ET w architekturze systemu STS). Każda z jednostek proponowanych przez Dynetics wyposażona by była w dwa silniki F-1, zasilane ciekłym paliwem (kerozyną).

Silniki F-1 wykorzystywane były w grupach po pięć sztuk na pierwszych stopniach rakiet Saturn V, wynosząc kilkunastokrotnie misje programu księżycowego oraz amerykańską stację Skylab na niską orbitę ziemską. Dynetics i PWR informują, iż silnik F-1 był bardzo dobrze sprawdzoną, w pełni amerykańską jednostką napędową.

Pratt & Whitney Rocketdyne jest obecnie głównym wykonawcą systemu napędowego dla pierwszego stopnia rakiety SLS, który początkowo ma się składać z kilku (najprawdopodobniej czterech) silników RS-25D/E. Firma prowadzi również prace z agencją NASA nad kriogenicznym silnikiem J-2X dla górnego stopnia rakiety SLS. Ten silnik wywodzi się również z wykorzystywanej w rakietach programu księżycowego jednostki napędowej. Można zatem mówić, iż PWR posiada już pewne doświadczenie w pracach nad „wskrzeszaniem” legendarnych silników.

Pierwsze dwie misje SLS, planowane obecnie na 2017 i 2021 rok, składać się będą z zastępczego górnego stopnia i dolnego stopnia wykorzystującego silniki oraz systemy napędowe pochodzące z odesłanych na emeryturę promów kosmicznych. Firma ATK dostarczy dla tych dwóch misji zestawy 5-segmentowanych rakiet SRB.

Pierwsze wersje rakiet SLS zdolne będą do wyniesienia do 70 ton na niską orbitę wokółziemską. Dla porównania wahadłowce były w stanie na tę orbitę dostarczyć w ładowni około 20 ton ładunków. W 2021 roku odbędzie się pierwsza załogowa misja, w ramach której wykonany zostanie oblot dookoła Księżyca. Bardziej zaawansowane misje w ramach Flexible Path (misje np. do asteroid i Marsa) wymagać będą już silnika J-2X oraz zaawansowanych, dodatkowych jednostek napędowych.

Poza Dynetics i Pratt & Whitney, propozycje zaprojektowania rakiet wspomagających dla SLS wysunęły także ATK oraz inne firmy. Odpowiedni zespół z agencji NASA wybierze propozycje, które będą spełniać odpowiednie wymagania. W 2015 roku przyznane zostaną kolejne kontrakty na dalsze etapy rozwoju.

Jeśli Dynetics wraz z PWR dostaną w tym roku kontrakt z NASA na 30-miesięczne wstępne prace ewaluacyjne, to będzie można spodziewać się budowy pełnowymiarowego egzemplarza testowego oraz prób ogniowych silnika F-1. Ilość przeprowadzonych prac zależeć będzie od przyznanych funduszy. W latach 60-tych koszty budowy tego silnika nie grały dużej roli. Obecnie sytuacja jest dokładnie odwrotna.

Silnik F-1 zostanie wyłowiony z Oceanu Atlantyckiego

Kilka tygodni temu świat obiegła wiadomość, iż zespół poszukiwawczy miliardera Jeffa Bezosa – założyciela słynnego serwisu Amazon.com, znalazł na dnie Atlantyku na wschód of Florydy silniki F-1 z misji Apollo 11. Bezos planuje wydobyć z głębin oceanu przynajmniej jedną z tych jednostek.

Nie wiadomo jak na razie w jakim stanie są silniki F-1, które wyniosły pierwszy stopień rakiety Saturn V misji Apollo 11. Elementy spoczywają na głębokości około 4,3 kilometra. Trzeba zauważyć, że uderzyły one w powierzchnię Atlantyku z dużą prędkością i przez ostatnie 40 lat wystawione były na działanie słonej wody.

Na każdym dolnym stopniu rakiety Saturn V znajdowało się pięć silników F-1, które wynosiły mierzącą 111 metrów wysokości księżycową rakietę na wysokość około 64 kilometrów, nadając jej prędkość 9656 km/h. Pierwszy stopień Saturna V budowany był przez firmę Rocketdyne, wówczas jednostkę zależną od North American Aviation.

Pojedynczy silnik F-1 posiadał masę 10 ton i mierzył prawie 6 metrów wysokości. Łącznie na pierwszym stopniu silniki wytwarzały ciąg 7,5 mln funtów, spalając paliwo w zaledwie 3 minuty. Pierwsze stopnie spadały do Oceanu Atlantyckiego w odległości około 650 km na wschód od przylądka Cape Canaveral na Florydzie.

Silniki F-1 pozostają własnością NASA. Jeff Bezos napisał list do administratora amerykańskiej agencji, w którym wyjaśnił, iż jeśli uda mu się wyciągnąć jednostkę napędową, która umożliwiła ludziom lot na Księżyc, to przekaże ją agencji. NASA nie widzi problemu w tej inicjatywie.

Jeff Bezos jest właścicielem działającej w przemyśle kosmicznym firmy Blue Origin. Firma ta rozwija własny projekt budowy załogowego statku w ramach programu wsparcia rozwoju prywatnych środków transportu kosmicznego.

(NASA)Dolny stopień rakiety Saturn V z pięcioma silnikami F-1 w hali montażowej VAB (misja Apollo 11) / Credits: NASAPrzygotowywane do lotów silniki F-1 / Credits: NASA/MSFC

Share.

Comments are closed.