A Virgin Galactic nehéz élete

Először is annyit már a fentiekből is le lehet szűrni, hogy korántsem egyszerű még csak egy űrugrást sem végrehajtani. Az X-Prize anno azért tűzte ki ezt, mert sokkal könnyebb elérni, mint a "valódi" űrhajózást, vagyis a Föld körüli pályára állást. Az űrugráshoz elég lehet elérni a hangsebesség 3,5-szeresét (Mach 3,5), míg a Föld körüli pályához (Low Earth Orbit, LEO) bizony cirka a hangsebesség 26-szorosát kell elérni. Ráadásul a Föld légkörébe való visszatéréskor a légellenállás hatalmas hőterhelést jelent a visszatérő testnek, így hőpajzzsal kell a járművet ellátni. Látszólag tehát jó ötlet egy szerényebb célt kitűzni, amely megmozgatja a lelkesebb fejlesztőket annyira, hogy először az űrugrásra épülő piaci rendszert építsenek ki, amelyet majd később követhet az olcsó űrutazás is.

Csakhogy...

A SpaceShipOne bő nyolc évvel a díj bejelentése után tudta elérni a kitűzött célt, mégpedig Paul Allen anyagi támogatása mellett (pontos összeget nem ismerünk, 25-30 millió dollár közöttire becsülhető). Az SS1 korántsem tekinthető teljesen sikeres járműnek, több tesztrepülésnél is a hosszirányú tengelye körül instabilitást mutatott. Összesen háromszor járt 100 km magasság felett, ebből a második kettő volt az X-Prize teljesítése. Még legalább egy (de inkább több) repülés volt a tervekben, de Burt Rutan lefújta őket, hivatalosan azért, hogy a többszörös rekordtartó gépet ne veszélyeztessék (ez volt az első nem állami támogatású, hangsebességnél gyorsabb repülőgép, illetve a hangsebességnél 2-szer gyorsabb repülőgép és persze az első nem állami támogatású jármű, amely elérte a világűr határát). Nem nehéz belelátni, hogy mindvégig utasok nélkül repülő SS1-et inkább azért vonták ki a forgalomból, nehogy egy baleset esetleg rossz fényt vessen bárkire is.

A VSS Enterprise teljes tolóerővel emelkedik...

A célt persze elérték vele, hiszen a brit milliárdos, Sir Richard Branson ráharapott, és létrehozta a kereskedelmi űrugrásra vállalkozó cégét, a Virgin Galacticot. Feltehetően nem ez volt a legsikeresebb üzleti döntése, nem elég, hogy 12 év után még mindig nem tudták megismételni az SS1 repülését, sőt, még csak meg közelíteni sem, de még ráadásul az első űrjárművűk, a VSS Enterprise egy balesetben oda is veszett....

A szilárd hajtóanyagú rakéta felépítése

Az SS2 problémái kvázi mind visszavezethetőek olyan döntésekre, amelyeket évekkel az SS1 első repülése előtt hoztak meg. Az első a hajtómű. Alapvetően két elterjedt rakéta-hajtómű megoldás létezik. A szilárd hajtóanyagú rakéta alapvetően iszonyatosan egyszerű, egy csőbe az oxidálószert és hajtóanyagot is tartalmazó elegyet töltenek, amelynek egy előre kiképzett furata van, amely kvázi az égéstérként működik majd. Előnye az egyszerűsége, könnyű gyártani, nincs szükség speciális, bonyolult rendszerekre, és noha természetesen erősen robbanásveszélyes, de alapvetően mégis könnyű tárolni a rakétahajtóművet - ami miatt például ma már szinte minden katonai rakéta ilyen hajtóanyagot használ. Hátránya, hogy a tolóerő legfeljebb úgy szabályozható, ha a hajtóanyagban lévő furat-kialakítást előre megfelelő alakúra készítik. Menet közben sem a teljesítményére nem lehet behatásod, se leállítani nem lehet.

Egy a lehetséges folyékony hajtóanyagú rakéta-meghajtás lehetőségei közül, itt az üzemanyagot közös tengelyen át hajtott szivattyúk juttatják el az égéstérbe

A másik megoldás minden téren az ellenkezője: a folyékony hajtóanyagú rakéták bonyolultak, eleve a rakétahajtómű is összetett, de ráadásul szükség van külön tartályra az oxidálószerhez és az üzemanyaghoz is, ezeket pedig valahogy továbbítani kell a hajtóműhöz - tehát egy csővezeték-hálózatra, szelepekre, illetve egy vagy két turbószivattyúkra, vagy pedig külön túlnyomást biztosító (általában héliumot használó) rendszert kell mellé építeni. Arról pedig nem is szólva, hogy a potenciális üzemanyagok alapvetően két fő csoportba tartoznak, az egyik felük erősen korrozív (például salétromsav) és/vagy nagyon mérgező (például hidrazin), a másik potenciális esetnél pedig mélyhűtést kell alkalmazni, hogy folyékony halmazállapotban tudjuk tárolni (ilyen például a tömeg/teljesítmény terén legideálisabb folyékony hidrogén / folyékony oxigén páros).

A hibrid rakétahajtómű vázlata, a kékkel jelölt oxidálószer egy szelepen keresztül jut a szilárd hajtóanyagot tartalmazó csőbe, az égéstermék pedig a fúvócsövön keresztül távozik

A két rendszer előnyeit próbálta Burt Rutan az ún. hibrid hajtóművel összekovácsolni. Ez egy olyan cső, amelybe a hajtóanyag (leegyszerűsítve sima gumi) foglal helyet, közepén egy átmenő furattal, a végében pedig egy folyékony oxigén tartály. A rendszer lényege egyszerű: ahhoz, hogy az üzemanyag begyulladjon és égjen, ahhoz oxigénhez van szüksége, ha le akarjuk kapcsolni a hajtóművet, csak elzárjuk az oxigéntartály szelepét. A rendszer alig bonyolultabb, mint a szilárd-hajtóanyagú rakéta, de azzal szemben bármikor lekapcsolható. "Apró" probléma, hogy a tolóerő nem szabályozható továbbra sem, vagyis elméletileg lehetne az adagolt oxigén mennyiségével játszani, ám a gyakorlatban ez nem tökéletes égéshez vezet, így inkább jobb "kétállású" kapcsolóként tekinteni rá.

A VSS Enterprise begyújtja hajtóműveit az egyik tesztrepülésnél

Jól hangzik tán első blikkre, de ahogy az első oldalon is olvasható, az SS2 hajtóművét 12 éve fejlesztik, bizonyos időszakokban külső alvállalkozókat is befogva, mostanra inkább teljesen belső fejlesztés lett belőle a Virgin Galacticon belül. Az pedig, hogy 2015 végén újra visszatérnek a gumi alapú hajtóanyaghoz jelzi, hogy korántsem állnak jól. Egyébként anno azért akartak a poliamid-alapú üzemanyagra váltani, mivel a HTPB-alapú üzemanyag égése nem volt elég "sima", gyakorlatilag annyira tökéletlenül égett, hogy a VSS Enterprise pilótái mindig idejekorán (legkésőbb 20 másodperc után) lekapcsolták a hajtóművet, mivel iszonyatos vibrációkat tapasztaltak.

A másik probléma a gép visszatérését biztosító, maximum 90°-kal felcsapható szárnyak megoldása. Hogy némileg rávilágítsak az egész hátterére, tudni kell először is, hogy noha az un. Kármán-vonal (100 km-es magasság) azért lett húzva, mert e felett olyan ritka a légkör, hogy végképpen nem lehet vezérsíkokkal manőverezni, de ez önmagában nem mond sokat, pláne úgy, hogy igazából már cirka 35 km felett is olyan ritka a légkör, hogy csak nagyon nagy sebességnél kihasználható ez, illetve a másik oldalról nézve mintegy 700-800 km-es magasságig még olyan sűrű mindig, hogy a műholdak (űrállomások, űrhajók) a légellenállás miatt folyamatosan magasságot vesztenek.

Mivel az űrugrásnál a pályacsúcson a sebességünk nulla (körüli), így csak a gravitációs nehézkedés által "hozott" sebességgel kell számolni - csakhogy ha az SS2 elkezd szépen visszahullani a légkörben "normál", repülőgép-szerű állapotában, az alacsony légellenállása miatt jelentősen felgyorsulna, amely a sűrűbb légkörbe érve azt jelenti, hogy a légellenállás miatt felhevülne a gép - vagyis ha dedikált hővédő pajzsra még talán nincs is szükség, de bizony előfordulhat, hogy a gépen a festék megpörkölődik. Ehelyett a szárnyakat felcsapva a gépnek akkora a légellenállása, hogy biztonságos sebességgel ér a sűrűbb légkörbe, és mintegy 21 km-es magasságban a szárnyakat vízszintesbe állítva simán visszavitorlázhat a reptérre.

A megoldás elegáns és innovatív. Ha féklapokkal akarták volna megoldani, akkor hatalmas aerodinamikai fékként használható lapokra lett volna szükség, ezek helyett a szárnyat használva jelentős tömeget sikerült megspórolni. Mi a probléma vele akkor? Nos az, hogy a Scaled Composites eleve minél egyszerűbbre tervezte a gépet. Két kar szolgálja ki a rendszert, az egyik egy zár, amely a szárny mozgását akadályozza meg, a másik pedig a szárnymozgató mechanizmust aktiválja, 0, illetve 65 fokos szögbe állítva a szárnyat (a 90°-os állás szerviz üzemmód). Ez azt jelenti, hogy nincs semmiféle biztonsági rendszer a szárnyat rögzítő zárhoz, a pilóta akkor aktiválja, amikor csak akarja - fel sem merült bennük, hogy esetleg idejekorán deaktiválásra kerülhet a zár. A hangsebesség alatt, illetve a hangsebesség felett a szárnyon keletkező erők a helyén tartják a szárnyat, így nem is kellene a zárat aktiválni, mégis, biztonsági okból úgy döntöttek, hogy egészen Mach 1.4-ig nem szabad a zárat kioldani.

A VSS Enterprise balesetének vizsgálati eredményének a vizualizációja

A VSS Enterprise baleseténél a másodpilóta pedig Mach 0.92-es sebességnél kikapcsolta, holott eredetileg Mach 1.4-es sebesség felett kellett volna megtennie (megjegyzés: mindezt úgy, hogy ezt nem kellett a másik pilótával szóban egyeztetnie).
Ha van valami szerencse ebben a szerencsétlenségben, akkor az az, hogy rámutatott arra, hogy a SpaceShipTwo biztonsági rendszerek terén bizony szükségszerűen fejlesztésre szorul - gyakorlatilag bele volt kódolva, hogy egyszer egy pilóta véletlenül túl korán deaktiválja a zárat. Így egy ember életét oltotta ki a megoldás, úgy a két pilóta mellett hat utas is a gépen lehetett volna. A Virgin Galactic levonta a megfelelő következtetéseket, és egyfelől egy biztonsági rendszert épített a zárhoz, másfelől pedig a pilóta és a másodpilóta kötelező kommunikációjába belevették, hogy csak mindkettőjük egyetértése mellett lehet a zárat kioldani.

Ezzel a kockázattal együtt lehet persze érni, és aki ezt bevállalja (no és persze megengedheti magának) jelentkezhet már most egy repülésre. A jegy ára 250 000 dollár, ám a várható indulás dátuma még kissé a ködös jövőbe vész...

A Virgin Galactic persze menet közben több lábra is próbál állni. A LauncherOne-ról mostanság megint elkezdtek beszélni, ennek a rendszernek a lényege eredetileg az volt, hogy a WK2 hordozó-repülőgép szárnya alól egy kisebb rakétát indítanak, amelynek az orrában legfeljebb párszáz kg-os hasznos terhet, egy "nagyobb" vagy több apró műholdat Föld körüli pályára vigyenek fel.

A 'Cosmic Girl' és a szárnya alatt a LauncherOne rakéta - most még csak fantáziarajzon

Ahogy most kinéz, egy Boeing 747-400 repülőgép fogja a WK2 helyett vinni a rakétát, amelynek a neve 'Cosmic Girl' lett.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!