Európa és Oroszország egymásra találása
A Roszkoszmosz megszületése
Az orosz űrügynökség sorsa sok vargabetűvel bírt, a Szovjetunió széthullása után Jurij Koptyev feladata volt, hogy ne hagyja az egész űripart szétesni. Mivel állami forrásokra alig-alig számíthatott, Koptyev igyekezett az űripari cégeket arra ösztönözni, hogy legyenek minél önállóbbak, igyekezzenek külföldi tőkét bevonni, külföldi megrendeléseket szerezni. Ha nem is volt egy nagy sikertörténet, azért néhány cég a helyzethez képest jól talpon tudott maradni – itt kétségkívül a legnagyobb játékos az Enyergija volt, de még nekik is súlyos pénzhiánnyal és nagy volumenű leépítésekkel kellett megbirkózniuk. Hogy a helyzetet normalizálják, 1999-ben Borisz Jelcin elnöki rendeletben a Roszaviakoszmosz alá terelte be az űripari és egyes repülőgép-építő cégeket – összesen 315-öt. Ez sem bizonyult túl sikeres lépésnek, az Enyergija például jobban örült a viszonylagos szabadságának, így nem igazán akarta az alárendelt szerepet elfogadni. A színfalak mögötti viaskodás nem segített a működőképességnek és az általános hangulatnak sem.
Vlagyimir Putyin miniszterelnök (középen) és Anatolij Perminyov (jobb szélen) az Enyergija gyárlátogatásakor
Vlagyimir Putyin második (2004-es) kormányfői megválasztása után drasztikus megoldáshoz folyamodott, és leváltotta Jurij Koptyevet, utóda pedig a hadseregtől érkező Anatolij Perminyov tábornok lett. Perminyov elég jól ismerte a körülményeket, a Stratégiai Rakétaerőkben szolgált 1976-tól, 1991-től 1993-ig a katonai irányítás alatt álló pleszetszki kozmodróm parancsnoka volt. Ezután különféle vezetői posztokat töltött be a Rakétaerőknél, majd 2001-től 2004-ig az onnan leválasztott különálló Űrerők parancsnoka lett. A Perminyov-éra egyik első dolga volt, hogy az 1999-ben egy kalap alá terelt cégek közül a nem kifejezetten űriparral foglalkozókat újra függetlenítette az Űrügynökségtől, illetve igyekezett új alapokra helyezni a cégek és az űrügynökség közötti kapcsolatokat. Perminyov katonaként gondolkodva (de egyébként végig civil ruhában) állt neki nehéz feladatának, amiben némi segítséget jelenthetett, hogy az orosz gazdaság, hála a kőolaj és földgáz export fellendülésének, lassan talpra állt, így az állam is több pénzt tudott áldozni az Roszkoszmoszra...
Az FGB-2 / MLM tudományos modul tervezett kinézete a 2000-es évek közepén
A Roszkoszmosz egyik fő feladata persze továbbra is az volt, hogy az emberes űrprogram jövőjét egyengesse. E téren az ISS nagyjából az egyetlen és kizárólagos tényező volt, amit figyelembe lehetett venni, ám meglehetős kihívásokkal küzdöttek, lévén a dedikált tudományos modulokat két évvel korábban elkaszálták pénzhiány miatt. Az Enyergija az FGB-2 modult (ami a Zarja tartaléka lett volna) eredetileg egyfajta kereskedelmi ISS modulnak tervezte (Enterprise Modul), amelyben pénzért tudományos kísérleteket lehetne végrehajtani (első sorban protein-kristálynövesztéseket) illetve űrturisták számára lehetne berendezni. A Roszkoszmosz ezt az ötletet viszont nem támogatta, hanem inkább arra utasította az Enyergiját, hogy alakítsa át az FGB-2-t egy tudományos modulnak, amire MLM-ként hivatkoztak. Az MLM-et 2007-ben egy Proton vihetné fel, és a Zarja alsó kikötési pontjához csatlakozna, a végén egy dokkolópont lenne kialakítva, ahova Szojuz vagy Progressz űrhajók köthetnek ki, illetve a külső burkolatára lenne felszerelve az Európai Robotkar, ami eredetileg az Orosz Energiaellátó Modulon lett volna. A remények szerint a modul átépítésének pénzügyi hátterét az ESA biztosította volna azzal, hogy a fedélzetén részben európai kísérleti eszközöket is elhelyezhettek volna. A felszerelési lista eléggé képlékeny volt, de szerepelt rajta egy plusz pihenő-kapszula (hasonló, mint amiből a Zvezdán kettő volt), higiéniás-blokk (WC és tisztálkodást lehetővé tévő egység) illetve egy apró, egyszemélyes, szétszerelhető szauna is.
A plusz modul persze plusz energiát is igényel, így az Orosz Tudományos Energia Modul (MEM) a Zvezda tetején lenne rögzítve, és újra nyolc, relatíve nagy méretű napelemszárnnyal rendelkezne, illetve egy sor giroszkóppal, amely az űrállomás stabilitását illetve pozicionálását biztosítaná. A MEM fő problémája az, hogy nincs rá pénzügyi keret, viszont nélküle az MLM lehetőségei is korlátozottak. A gordiuszi csomó átvágására viszont továbbra se vállalkozott senki...
Európa és Oroszország, a két jóbarát
A 2000-es évek elején az Egyesült Államokban folyamatosan „tűz alatt” tartotta a NASA-t több prominens politikus is, az ISS program megcsúszása, drasztikus megdrágulása és általánosan a kiszolgáltatott helyzetbe való kerülése miatt. Valahol persze nevetségesek voltak ezek a kritikák, hiszen az egész Nemzetközi Űrállomás program pont arról szólt, hogy összefogva, együtt valósítanak meg a tagországok valamit. A kritikák még abszurdabban hatottak 2003 februárja után, hiszen az Egyesült Államok nem tudott az űrrepülőgépek földre parancsolása után embert juttatni a világűrbe Oroszország segítsége nélkül. A hangok azonban kellően hangosak voltak, és új, határozott célokat hívtak életre 2004-ben – a Constellation programot. Ennek kapcsán a törvényhozás egyik célja az volt, hogy a nemzetközi programok helyett a NASA „saját” eszközökkel „saját” célokat valósítson meg, nevezetesen rövid távon a Holdra való visszatérést és a távolabbi tervekben pedig a Marsra induló emberes űrmissziót. Noha a NASA-n belül is voltak nézeteltérések e téren, az ISS partnerországoknak el kellett gondolkozniuk azon, hogy vajon mi történik akkor, ha tényleg a NASA nélkül kell tovább boldogulniuk.
A kép 2009-es, de az ESA oroszországi irodájában tartott megbeszélés akár tíz évvel korábbi is lehetne
Európa és Oroszország kapcsolata az emberes űrrepüléseknél és a tudományos programoknál már szép múltra tekintett vissza, olyannyira, hogy 1995-ben az ESA egy külön oroszországi irodát hozott létre, hogy minél gördülékenyebbé tegye az együttműködést. Logikusnak tűnt az, hogy még szorosabbra fonják eme kapcsolatot, ennek egy példája volt a „EuroSzojuz”. Az ESA-nak és rajta keresztül az ArianeSpace cégnek ott volt a saját és igen sikeres Ariane-5 nehéz hordozórakétája (ami hozzávetőleg 16 tonnát vihet alacsony Föld körüli pályára) és fejlesztés alatt volt a könnyű Vega hordozórakétája (ami cirka 2,5 tonnát vihet fel). A kettő között viszont látványos a szakadék, egy harmadik hordozórakéta-család kifejlesztése horrorisztikus költségeket jelentett volna, így nem igazán látszott annak az esélye, hogy ez megvalósuljon. Viszont Oroszország kezében ott volt a roppant sikeres Szojuz hordozórakéta-család, ami bevált és megbízható, mindemellett még olcsó is – adta magát az ötlet, hogy azzal tömjék be ezt a lyukat, amivel még nagyobb piaci részesedést szerezhetnek a műholdindítások piacán, illetve európai vagy akár közös európai-orosz tudományos műholdakat indítsanak el vele. A projekt életre hívását 2002-ben jelentették be, majd 2003-ban írták alá a szándéknyilatkozatokat, ám további majdnem két évbe telt, amíg a finanszírozásról sikerült megegyezni.
Jean Yves Le Gall, az ArianeSpace igazgatója és Anatolij Perminyov a Roszkoszmosz igazgatója ráz kezet az Európai-Orosz Szojuz indításokról szóló megállapodás aláírása után, 2004. április 16-án
Az európai igényeknek megfelelő Szojuz variánst a Progressz építi meg, míg az európai partnerek a Francia Guyana Űrközpontban építik ki a földi infrastruktúra elemeit, illetve néhány extra eszközt, amivel kibővíthetik a hordozórakéta képességeit. A igényelt változtatások listája nem is annyira rövid. A hordozórakéta összeépítése „orosz” módra vízszintesen történik, ám orrára a műholddal már összeszerelt Fregatt fokozat rögzítését a nyugaton megszokott módon, függőlegesbe állított rakétán hajtják végre és ehhez egy megfelelő szerelőhangár és mobil indítóállás szükséges. Európai beszállítók adják a műholdak rögzítésére és leoldására szolgáló platformot, illetve nyugati szabványoknak megfelelő telemetriai adattovábbító rádiókat építenek be. A rakétát pedig fel kell készíteni a trópusi időjáráshoz, többek között a szerelőnyílásoknál meg kell akadályozni, hogy bogarak és hüllők juthassanak a belsejébe. Egy másik igényelt változtatás a gyorsítórakétákat érintette, kis robbanótölteteket szerelnek a fokozatok tartályaira, amelyek feladata a leválás után azok kilyukasztása – mivel a levált fokozatok a tengerbe zuhannak, biztosítani kell azt, hogy garantáltan elsüllyedjenek, és ne lebegjenek a felszínen, veszélyeztetve a hajózást.
Fantáziarajz 2005-ből arról, hogy egy Szojuz hordozórakéta Kourou-ból elindul a világűrbe
A Szojuz-2-1 változat, ha Bajkonurból indul, nagyjából 8,5 tonnát vihet fel alacsony Föld körüli pályára, ha viszont az Egyenlítő melletti francia Kourou-ból indul (az „európaizált” változat elnevezést Szojuz-SzT lesz), akár 9,2 tonnával képes erre – ennyit számít a Föld perdületének jobb kihasználása és az, hogy ideális irányban indulhat a rakéta (ugyebár Bajkonurból indítva, ha ideális irányba indítanák, akkor Kína felett repülne el, ami nem megengedhető). A Szojuz-2 legnagyobb újítása, hogy lecserélték a már régen elavult analóg fedélzeti számítógépet egy modernebb digitális számítógépre, ami önmagában nagyjából 300 kg-mal növelte a rakéta teherbírását – ennyivel könnyebb volt az új számítógép. Ez egyben a számítógépet 1992 óta fejlesztő NPO Automatyika cég számára a pénzügyi összeomlástól való megmenekülést jelentette, ugyanis állami pénz nem jutott erre, más bevételük pedig nem nagyon volt.
A program kisebb kellemetlenségektől eltekintve sínen haladt, az akkori tervek szerint 2008-ban sor kerülhet az első Szojuz-SzT-A indításra. Ez egyben jó kiindulási alapot adott egy másik együttműködésre is...
A Kliper-saga
Az NPO Enyergija a Szaljut űrállomás program közben szembesült azzal a problémával, hogy a világűrből jelentősebb terhet nem képesek visszahozni, mivel a Progressz teherűrhajó (hogy maximalizálják a felvihető hasznos terhet) nem rendelkezett visszatérő modullal (vagyis hővédő pajzzsal, ejtőernyővel, stb.). Erre átmeneti megoldásként a Raduga kapszulát találták ki, amely a Progressz orbitális moduljában elhelyezve jut fel, és a cirka egy köbméteres belterében 150 kg-nyi tudományos eredményt, fotófilmeket, más hasznos eszközöket hozhat vissza. A Raduga kapszula a Mir űrállomáshoz tíz alkalommal ment fel 1990 és 1994 között, és a másodikat leszámítva mindegyik sikeresen meg is lett, összesen fél tonnányi terhet hozva vissza a Földre. Ez alapján egy sor nagyobb méretű visszatérő egységet vetettek papírra, amely hasonló kialakítással, de nagyobb méretben megépítve, többek között a Szojuz illetve a Progressz műszaki modult felhasználva 250-1000-2000 kg teherrel is megtehetnék ugyanezt. Ezek azonban nem kerültek le a tervezőasztalról, és 1995-ben az ilyen irányú elképzelések munkáit leállították.
Az 1980-as évek végén, 1990-es évek elején felvázolt, visszatérő modulos teherszállító űrhajók méretarányos rajzai, bal oldalt felül a Progressz-M-mel repült Raduga kapszula, mellettük az olvasható, hogy milyen rakétával indítanák az adott változatot (forrás: Buran.ru)
De csak azért, hogy 2000-ben nekiálljanak egy új, embert a világűrbe juttatni képes űrhajó tervezésének az alapjain. Abból indultak ki, hogy a Szojuz koncepciójával milyen problémák merültek fel – mivel az orbitális modul az űrhajó elején van, így az űrhajó mentőtorony által való leemelésénél azt is cipelni kell, ami miatt a mentőtoronyban lévő hajtóműveknek erősebbeknek, ezáltal nehezebbeknek kell lenniük – ezt pedig végső soron valahol az űrhajón és az az által szállított terhen kell megspórolni. A másik probléma a visszatéréskori túlterhelés mértéke, az ISS esetében a NASA eredetileg azért határozott az űrrepülőgépes személyzetcsere mellett, mert annak a fedélzetén csak nagyjából 3 G-s nehézkedés éri az űrhajósokat, ezzel szemben egy Szojuz fedélzetén 5-6 G körüli. Utóbbi mindenképpen jelentősen nagyobb igénybevétel, pláne egy olyan ember szervezetének, aki huzamosan hosszabb időt töltött el a világűrben.
A Kliper első(?) változatának metszete egy 2001-ből származó szabadalmi rajz alapján, a műszaki modul az űrhajó „orrán”, egy rácsos tartón foglal helyet, visszatérés előtt leválik és a menetirány megfordul
Utóbbi problémára a megoldást az aerodinamikai erők jobb kihasználása jelentheti, egyszerűen olyan kialakításúnak kell lennie az űrhajónak, amely a légkörben több felhajtóerőt termel, ezáltal laposabb pályán érkezik be – ehhez a kettős kúp kialakítást annyiban módosították, hogy a hasrészen lapos kialakításra cserélték. Az első bemutatott Kliper változat még egyet csavart ezen: a székek „hátrafelé”, a visszatéréskori menetiránnyal háttal voltak beépítve, mivel úgy is ekkor éri a legnagyobb erőhatás a személyzetet, és ez esetben (ha orral lép a légkörbe) így lehet a lehető legkíméletesebb a személyzethez. A személyzet emiatt a jármű farán elhelyezett zsilipajtó felé néztek, a műszaki modul pedig az űrhajó orrára került egy rácsos tartóra, és itt helyezték el az energiatároló-rendszereket, ide rögzítették volna napelemszárnyakat, illetve a meghajtás is itt foglalt volna helyet. Természetesen emiatt indításkor így az űrhajó valójában hátrafelé néz, de mivel vészhelyzetben a műszaki modul hajtóműveivel lehetséges „leemelni” a rakéta orráról, így elhagyható a mentőtorony – cserébe persze a műszaki modulba kellően erős hajtóműveket kell építeni. A fékező manőver után a műszaki modult leoldja, majd megfordulva a légkörben lefékeződve végül ejtőernyővel érne földet. Mindezt a fedélzetén 6 űrhajóssal tudja végrehajtani, és felhasználható mentőűrhajóként is az ISS-en, részben befoltozva a NASA CRV programjának leállításával keletkezett űrt.
A szárnyak nélküli Kliper variáns visszatérési fázisai, a fékezőmanőver után leválik a műszaki és orbitális modul, majd a légkörbe belépéskor lelassult űrhajó végül ejtőernyővel ér földet
A probléma (természetesen) most is a finanszírozás, és mivel viszont az európai országok (nevezetesen az ESA) és Oroszország közötti együttműködés éppen csúcsra járt, felvetették az Enyergija és a Roszkoszmosz képviselői, hogy esetleg közösen életre hívhatnák a Kliper-nek elnevezett űrhajót. Ez pedig indulhatna a Szojuz hordozórakéta megnagyobbított alváltozatán, az Onyegán (ami aztán Szojuz-3 néven is ismert később), esetleg a Zenyiten (amit viszont ugye Ukrajna és Oroszország közösen gyárt, tehát kevésbé népszerű az Enyergija berkeiben), de akár egy Ariane-5 orrán is. Utóbbit gyorsan elvetették azonban a nyugati partnerországok, mondván, hogy az kizárólag műholdak indítására készült (ez egyébként nem teljesen igaz, hiszen anno még a francia Hermész űrrepülőgép kapcsán is számoltak vele). A hordozórakéta terén az új Angara rakétacsalád lett a legesélyesebb, ám annak fejlesztése is csigalassúsággal vagy inkább sehogy sem haladt. Az ESA másik problémája az ejtőernyővel való leszállás, és felvetették, hogy inkább repülőgépként, irányítottan szállhasson le, megfelelően kiépített kifutópályán. 2004 végén az Enyergija két opciót dolgozott ki, egy szárnyakkal ellátottat, és egyet anélkül. Az alapkoncepción is változtattak, elvetették a hátrafelé néző székekkel felszerelt verziót, az űrhajó indulásakor immár orral felfelé állna, az űrhajósok pedig menetirányban néznek végig. A változások közé tartozott, hogy az űrhajó végére egy, a Szojuz orbitális moduljához hasonló, a visszatéréskor leválasztandó egység kerül, ahol a nem létfontosságú eszközök (mint a WC, élelmiszer és hulladéktárolók, stb.) lehetnek elhelyezve, ahogy a Szojuz esetében is. Ezt pedig körbeveszi egy gyűrű alakú műszaki modul, ami szintén eldobásra kerül a légkörbe lépés előtt, és ez biztosítja az áramellátást illetve a meghajtást, az energiaellátást egyébként nem sokkal később az addigi napelemek helyett üzemanyag-cellákra cserélték.
Ez a legismertebb Kliper változat: az űrrepülőgép-szerű szárnyas kialakítás lehetővé teszi a kifutóra történő leszállást, hátul pedig egy átszabott Szojuz orbitális modul és egy azt körülvevő műszaki modul
2005-ben az események felgyorsultak, a szárnyakkal ellátott verzió kifejlesztésénél a Szuhoj tervezőirodával együttműködési megállapodást köt az Enyergija. Eközben az ESA többkörös tárgyalásokat tart, és igyekeznek a felek a lehetőségeket átnézni. A finanszírozás kérdésköre viszont nagyban függött a hordozórakétától, ami az Angara-A3 vagy az Onyega lett volna az ekkori tervek szerint. Noha 2004 elején még hozzávetőleg 10 milliárd rubelről (nagyjából 400 millió dollárnak megfelelő összegről) beszéltek a fejlesztési költségek terén, 2005 elejére a mégis 3 milliárd dollárnak megfelelő összeggel kerülnek a tárgyalásra, ennek pedig csaknem a kétharmadát (1,5 milliárd eurót, vagyis 1,8 milliárd dollárt) az ESA-nak kellene állnia. 2005 októberében már a japán JAXA bevonásán dolgoznak, ám ők csak akkor állnak kötélnek, ha az ESA egyértelműen kiáll a program mellett. Eközben bemutatják a szárnyakkal ellátott méretarányos makettet a 2005 nyarán tartott francia Le Bourge-i, illetve egy életnagyságú makettet a nem sokkal utána rendezett orosz MAKS 2005 légishow-kiállításon.
A Kliper makettje 2016-ban az Enyergija cég múzeumában
A Kliper makett kései verziójának belseje, némileg durván (de látványosan) kidolgozott műszerfallal
A Kliper-Parom páros rajza
Menet közben (feltehetően az előbb említett hordozórakéta-fejlesztés költségei miatt) a Kliper újabb áttervezésen esett át: mivel az Angara és az Onyega megvalósulása sem tűnik reálisnak vállalható idő előtt, a szárny nélküli változatnál 15 tonnás, a szárnyakkal ellátott változatnál 16-17 tonnás tömegű űrhajó túl nehéz a potenciális megoldásoknak, így drasztikus fogyókúrára kell sort keríteni. A megoldás az, hogy egy helyett két űrhajóra van szükség: a Klipert kisebbre méretezik, és a műszaki-orbitális modult egy független egységként vázolják fel, amelynek a neve Parom (magyarul Komp). Mindkettő nagyjából 6,8-7 tonnás tömegű, hogy a meglévő Szojuz hordozórakétákkal pályára lehessen állítani. A Parom egy automata többcélú űrhajó, amely hajtóanyaggal feltankolva egymás után több utat is megtehet a világűrben, két felhasználása között pedig tartósan az űrállomáshoz lehet dokkolva. A Kliper önerejéből nem tud ez esetben eljutni az űrállomáshoz, egy alacsony, nagyjából 180-220 km magas pályára áll, ahol egy Parom már várja, a két űrhajó összedokkol és a kompként működő egység hajtóműveivel emelkednek az ISS keringési magasságába, ahol aztán kiköthetnek. Visszatéréskor szintén a Parom viszi az űrhajót alacsonyabb pályára. Egyben hajtómű nélküli tehermodulokkal is megteheti ugyanezt, így válthatják ki a Progressz teherűrhajókat. A hordozórakéta kiválasztásánál ez esetben végül a Szojuz család enyhén módosított változata mellett döntöttek, amelyet Szojuz-2-3 jelöléssel illettek.
A Parom „űrkomp” és egy tehermodul párosa
Az Enyergija koncepciói: középen három Kliper variáns, az első a szárny nélküli, a középső a 2005-ös szárnnyal ellátott, mellette pedig a kisebb, de felhajtható szárnnyal tervezet változat
2005 decemberében tartották az ESA közgyűlését, ahol többek között arról is döntöttek, hogy a Kliper kifejlesztésében való európai részvételi lehetőségek vizsgálatára egy 50 millió eurós támogatást megszavaznak-e. Az űrügynökségen belül több hangos támogatója is van az elképzelésnek, akik azt hangoztatják, hogy végre Európa is képes lehet saját űrhajósait feljuttatni önerőből. Ezt a gondolatmenetet támadják többen viszont, mondván: ahhoz képest, hogy a program költségeinek oroszlánrészét az ESA fizetné, a fejlesztésben és a gyártásban viszont nem kapna jelentős szerepet, vagyis gyakorlatilag Európa pénzén az oroszok építenek egy új űrhajót. Még novemberben az orosz Duma megszavazza a Roszkoszmosz 2006 és 2015 közötti 10 éves költségvetési tervét, amelyben szerepel az új űrhajó is, illetve az, hogy 2011-2012-ben repülhet először, majd 2014-ben a Szojuzt végleg kivonnák az aktív szolgálatból. Az üzenet egyértelmű: mi elköteleztük magunkat a mellett, hogy megépítjük a Klipert – veletek vagy nélkületek. Az ESA közgyűlésén viszont a nagy befizető államok (elsősorban Németország és Franciaország) leszavazzák a program támogatását. Ekkor még Oroszország kijelentette, hogy ők márpedig akkor is megépítik, de a fejlesztési költségek hirtelen 16 milliárd rubelre (nagyjából 600 millió akkori dollár) zuhantak, amiből az orosz állam 11 milliárd rubelt állna, a költségek többi részét az alvállalkozók (elsősorban az Enyergija) adnák össze, de a hirtelen jött lelkesedés érezhetően megtört a program iránt...
Folytatása következik...
Főbb források:
Astronautix.com
Russianspaceweb.com
SpaceFacts.de
b14643.de
History.Nasa.Gov
