Simultan cu primii pasi ai omului pe Luna, NASA purta un razboi surd: pe coridoarele Congresului, adeptii misiunilor spatiale cu bugete gigantice se imputinau. Clinto Anderson, marele sustinator al programelor NASA, avea sanatatea subreda datorita varstei inaintate. Mai mult, noua administratie a presedintelui Nixon dorea sa fie cea care scrie un nou capitol in istoria explorarii americane a spatiului. NASA era pusa sub presiune, si simtea nevoia sa isi incordeze muschii si sa sape adanc in buzunare.
Astfel, in iulie 1969, Lockheed Missile and Space Company (LMSC), McDonnell Douglas Astronautics Company (MDAC), si North American Rockwell (NAR) au fost contractate pentru a realiza un studiu denumit Nuclear Flight Systems Definition (NFSD), sub contract cu Marshall Space Flight Center (MSFC) din Huntsville, Alabama.
In Faza I a studiului NFSD, MSFC le-au cerut celor de la LMSC, MDAC, si NAR sa produca a „un design conceptual si analiza detaliata” a unei trepte finale cu propulsie nucleara pentru racheta Saturn V. Aceasta trepta ar fi folosit un motor NERVA II cu tractiunea de 200,000 de livre (aproximativ 100 tone-forta). Aceasta treapta era preconizata a fi gata de zbor in 1977. Ea ar fi folosit un rezervor de hidrogen lichid cu diametrul de 10 metri, lansata pe orbita folosind un vehicul Saturn cu doua trepte inferioare.Scopul ei era inlesnirea unor potentiale misiuni martiene. Aceasta idee era, de fapt, o continuare a eforturilor precedente de a realiza o varianta nucleara a rachetei Saturn (cum ar fi variantele ipotetice propuse pentru EMPIRE si IMIS).
Aceasta prima faza s-a incheiat rapid, iar programul a intrat in faza II in Octombrie 1969, atunci cand Grupul de Lucru Spatial (Space Task Group/STG) a lui Richard Nixon a decis sa sprijine (nu fara oarecare rezerve) un plan de programe spatiale intocmit de NASA, denumit Planul Integrat de Programe (Integrated Programme Plan – IPP). Acest plan era extrem de agresiv, gandit fiind de catre Oficiul Central al Zborurilor Spatiale (Headquarters Office of Manned Space Flight), sub conducerea lui George Mueller. Printre centrele spatiale aflata sub egida oficiului, era si MSFC, care era principala locatie de lucru pentru acest plan.
In faza a doua, MSFC si-a instruit contractorii sa proiecteze o treapta nucleara reutilizabila, cu un motor NERVA-I cu tractiune de 75,000 livre. Aceasta a primit numele de Reusable Nuclear Shuttle, si a ajuns capul de afis al programului.
Gandita pentru zboruri dus-intors intre diferite statii pe orbita terestra si lunara, necesitatea navei se baza pe un model extrem de ambitios de trafic spatial. Astfel, planul prevedea necesitatea unei flote de 15 RNS-uri care sa realizeze 157 de zboruri LEO-LLO intre 1980 si 1990, fiecare transportand o sarcina utila de 50 de tone. Misiuni catre Marte, desi erau parte a programului, erau cosiderate ca fiind un obiectiv de importanta scazuta, principalul scop fiind realizarea unei infrastructuri trans-orbitale pentru Pamant-Luna-GEO.
Desigur, RNS nu era singura componenta a IPP-ului, printre altele numarandu-se si un vehicul spatial cu echipaj uman, reutilizabil, de tip avion spatial. Aceasta componenta a fost si singura care a reusit sa se materializeze, intr-o forma mult diferita, un deceniu mai tarziu, sub denumirea de Sistemul de Transport Spatial (Space Transportation Sistem), sau, in limbaj profan, Naveta Spatiala Americana.
RNS – Clasa 1
Propulsata de un motor NERVA de 18 metri lungime si 4.6 metri latime, RNS-ul de clasa I era cea mai de baza varianta de RNS, si era gandita ca si calul de povara al pogramului IPP. Rezervorul de hidrogen lichid era lung de 31 de metri si lat de 10 metri.
Configuratii diferite pentru Naveta Nucleara Reutilizabila (RNS Class I)
Aici autorul (adica eu) imi recunosc propria limita: exista o intreaga jungla de rapoarte si studii asupra diferitelor sisteme si subsisteme care puteau echipa aceste vehicule, si fiecare dintre contractanti avea propria sa nomenclatura pentru diferitele subsisteme. Mai rau, multi dintre ei au continuat diferitele studii, refolosind module pentru diferite arhitecturi, cu oarece modificari, atunci cand erau contractati pentru alte misiuni. De asemenea, au realizat multe studii interne asupra modulelor, sistemelor de mentinere a vietii sau bratelor robotizate pentru manipulare. O organigrama cu toate studiile si conceptele ar semana cu un arbore genealogic din Evul Mediu tarziu.
In mare, modulele aveau propriile lor sisteme de propulsie pentru a putea realiza aselenizari o data ce ajungeau pe LLO. Aceste motoare erau de tip LOX/LH si, in multe cazuri, erau prevazute a fi situate pe brate extensibile.
Un aspect teribil de interesant era locatia modului echipajului pe o astfel de “stiva”. Unde in majoritatea arhitecturilor lunare moderne si istorice, modulul locuibile era situat deasupra celui de propulsie, aici el este situat la baza stivei, intre picioarele extensibile de aterizare.
Alegerea pare bizara si contraintuitiva, insa, in fapt, are avantaje mari:
- picioarele de aterizare pot fi atasate direct de structura rezistenta a modulului locuibil, in loc sa fie atasate de peretii subtiri ai rezervorului;
- centrul de greutate al vehiculului este la o inaltime redusa, facandu-l mai stabil;
- rezervorul nu trebuie sa suporte greutatea modului, ci numai cea proprie si a masei de combustibil;
- pilotii au o vedere mult superioara asupra aterizarii (o problema relativ minora pentru Apollo, dar care devine foarte stringenta cand vine vorba de vehicule foarte inalte; aviz SpaceX)
- accesul la suprafata nu necesita scara sau lift.
Desigur, fiindca ideea intregului concept al RNS era modularitatea, pentru misiuni spatiale, modulul locuibil era situat in varful stivei, stiva insasi fiind la capatul remorcherului orbital, departe de motorul nuclear si cu cat mai multa masa intre modul si reactor, si simplificand andocarea la statii sau depouri.
In alte raporturi, sunt studiate variante ale modului care sa aibe si brate robotizate pentru manipularea modulelor in spatiu. Aceste variante aveau, in general, ferestre de mari dimensiuni pentru a asigura vizibilitate in decursul operatiunilor.
Configuratii diferite pentru Naveta Nucleara Reutilizabila (RNS Class I)
Variantele cargo ale modulelor erau si ele interesante, fiind vorba, in esenta, de landere care erau livrate pe orbtia folosind navete spatiale, pentru a fi transportate de RNS pe LLO, dupa care ar fi folosit propriile lor sisteme de propulsie pentru a frana si ateriza pe suprafata lunara. In studiul North American Rockwell (principalul contractor al partii din proiect care se referea la baze lunare) se prevedea folosirea unor sisteme de macarale si tractoare spatiale pentru a muta modulele de pe lander catre baza lunara.
In multe studii, modulul locuibile era partial aterlier de cercetare, dormitor, cat si cabina de macara (intre noi fie vorba, sunt curios ce a patit satelitul acela…)
SUS: un modul lunar de tipul celor folosite de RNS, dupa aselenizare;JOS: diferite module ce pot fi folosite de IPP.
Arhitecturile modulelor si-ar merita propriile lor articole, pentru ca multe dintre ele sunt practic ele insele vehicule orbitale de sine statatoare. Poate la un moment dat, cand ma simt neobisnuit de rabdator….
RNS-ul in sine e ceea ce ne intereseaza, insa, si e probabil cea mai simplista parte a intregului plan: un rezervor cu puncte de acrosaj si un motor NERVA atasat de acest rezervor. In esenta, un balon cu hidrogen lichid.
Desigur, multi care cunosc problemele hidrogenului lichid vor stramba din nas. Hidrogenul face metalele sa devina casante, si tinde sa scape din recipientele in care e pastrat. Cum aveau de gand cei de la NASA sa rezolve problema asta? Ei bine, in primul rand, aici au inceput primele cercetari pentru rezervoare de tip zero-boilloff (cu alte cuvinte, cu scapari minimalizate), bazate pe tehnologii de supraracire criogenica si materiale exotice.
Pe de alta parte, odata alimentata, un RNS nu pastra prea mult timp hidrogenul in rezervor. Asadar, un nivel scazut de pierderi era considerat acceptabil, mai ales fiindca in spatiu, in lipsa oxigenului, hidrogenul nu e la fel de periculos.
Nu toate modulele RNS aveau un motor si un rezervor. Majoritatea ar fi fost simple rezervoare, prinse in ciorchine deasupra unu modul de propulsie. In functie de masa care trebuia transportata, putea folosit 1, 2, sau chiar si 10 rezervoare suplimentare, in diferite configuratii geometrice.
Va urma.
Marian Dumitriu (Checkmate)
Surse:
1. http://www.projectrho.com/public_html/rocket/realdesigns4.php#id–Reusable_Nuclear_Shuttle_Class_1
2. https://www.wired.com/2012/09/nuclear-flight-system-definition-studies-1971/
3. http://www.projectrho.com/public_html/rocket/spacetug.php#spacetug
4. Pre-Phase A Study for Analysis of a nuclear space tug vol 4 : https://ntrs.nasa.gov/citations/19710011980
5. Pre-Phase A Study for Analysis of a nuclear space tug vol 5 : https://ntrs.nasa.gov/citations/19710011981
6. https://theconquestofspace.com/?p=361
7. https://web.archive.org/web/20120505171808/http://www.energyfromthorium.com/NuclearShipPropulsion.html