Nos primeiros anos do programa espacial americano, a principal tarefa era melhorar as características dos foguetes e dos sistemas espaciais. Rapidamente ficou claro que o aumento dos parâmetros técnicos estava associado a dificuldades significativas e deveria levar a um aumento no custo dos lançamentos. Uma solução interessante para este problema foi proposta na forma do conceito Big Dumb Booster.
Foguete grande estúpido
Os projetos de foguetes e sistemas espaciais da época distinguiam-se pela alta complexidade técnica. Para obter características superiores, novos materiais foram desenvolvidos e introduzidos, amostras promissoras de equipamentos de todas as classes foram criadas, motores foram desenvolvidos, etc. Tudo isso levou a um aumento no custo de desenvolvimento e produção de mísseis.
Os cálculos mostraram que, mantendo tais abordagens, o custo de retirada da carga permanecerá pelo menos no mesmo nível ou até mesmo começará a crescer. Para manter ou melhorar o desempenho econômico, soluções radicalmente novas no nível de conceito eram necessárias. Os primeiros estudos nessa direção começaram no final da década de 1950 e logo deram resultados reais.
A NASA, em colaboração com várias empresas aeroespaciais privadas, elaborou vários novos conceitos para sistemas avançados. Um deles se chamava Big Dumb Booster - "Grande veículo de lançamento estúpido (ou primitivo)."
A essência deste conceito era simplificar o design do veículo lançador e seus componentes individuais, tanto quanto possível. Para isso, foi necessário utilizar apenas materiais e tecnologias bem dominadas, abandonando o desenvolvimento de novos. Também foi necessário simplificar o projeto do próprio foguete e seus componentes. Ao mesmo tempo, era necessário aumentar a transportadora, aumentando sua carga útil.
As estimativas iniciais sugerem que essa abordagem de design e fabricação permitiu que a BDB entregasse reduções dramáticas de custo nos lançamentos. Em comparação com os já existentes e promissores foguetes portadores de aparência "tradicional", os novos modelos eram muitas vezes mais econômicos. O crescimento da produção também era esperado.
Assim, o impulsionador BDB poderia construir e preparar rapidamente para o lançamento e, em seguida, enviar uma carga maior para a órbita. A preparação e o lançamento teriam um custo razoável. Tudo isso poderia ser um bom incentivo para o desenvolvimento da astronáutica, mas antes era preciso desenvolver e implementar projetos fundamentalmente novos.
Soluções fundamentais
Diversas organizações de desenvolvimento de foguetes e tecnologia espacial participaram do desenvolvimento do conceito de BDB. Eles propuseram e disponibilizaram vários projetos de veículos lançadores em vários graus de prontidão. As amostras propostas eram visivelmente diferentes umas das outras em sua aparência ou características, mas ao mesmo tempo tinham uma série de características comuns.
Para simplificar e reduzir o custo do foguete, foi proposto construir não com ligas leves, mas com aços acessíveis e bem controlados. Em primeiro lugar, foram consideradas as classes de alta resistência e dúcteis da categoria de aços maraging. Esses materiais tornaram possível construir mísseis maiores com os parâmetros de resistência exigidos e um custo razoável. Além disso, as estruturas de aço podem ser encomendadas de uma ampla gama de empresas, incl. de várias indústrias - da aviação à construção naval.
Um grande foguete com uma carga pesada exigia um sistema de propulsão poderoso, mas tal produto em si era extremamente caro e complexo. Foi proposto resolver este problema utilizando os tipos de combustível mais eficientes, bem como alterando o design do motor. Uma das principais ideias nessa área foi a rejeição das unidades turbo-bombas - um dos componentes mais complexos dos motores de foguetes de propelente líquido. Foi planejado para fornecer combustível e oxidante devido ao aumento da pressão nos tanques. Essa solução por si só proporcionou economias de custo significativas.
Os materiais e ligas propostos garantiram a construção de grandes estruturas com o correspondente potencial. A carga útil de um foguete Big Dumb Booster pode ser aumentada para 400-500 toneladas ou mais. Com o aumento do tamanho do foguete, a proporção de massa seca no peso de lançamento diminuiu, o que prometia novos sucessos e economias adicionais.
No futuro, foguetes ou seus elementos poderiam ser reutilizados, o que era facilitado pelo uso de aços duráveis. Em função disso, foi planejado obter uma redução adicional no custo de lançamento.
Porém, para obter resultados reais, era necessário concluir o trabalho de pesquisa e, em seguida, lançar o projeto experimental. Apesar de toda a aparente simplicidade, esses estágios podem levar muitos anos e exigir um financiamento substancial. No entanto, as empresas da indústria espacial assumiram esse risco e começaram a projetar veículos de lançamento "primitivos" promissores.
Projetos ousados
Os primeiros projetos de um novo tipo surgiram em 1962 e foram avaliados por especialistas da NASA. Essas variações do BDB eram baseadas em ideias comuns, mas as usavam de maneiras diferentes. Em particular, havia diferenças até mesmo no método de partida.
O verdadeiro recordista poderia ser o foguete NEXUS desenvolvido pela General Dynamics. Tratava-se de um lançador monofásico com 122 m de altura e 45,7 m de diâmetro máximo com estabilizadores em um vão de 50 m. O peso de lançamento estimado era de 21,8 mil toneladas, a carga útil para lançamento em órbita terrestre era elevada para 900 toneladas. Para outras órbitas, a capacidade de carga era metade do tamanho.
O foguete NEXUS deveria lançar a carga em órbita e, em seguida, pousar nos oceanos usando pára-quedas e motores de pouso de propelente sólido. Após o serviço, esse BDB poderia realizar um novo vôo.
No mesmo ano, surgiu o projeto Sea Dragon da empresa Aerojet. Ele propôs um foguete de lançamento marítimo superpesado, que não exigia instalações de lançamento separadas. Além disso, foi planejado o envolvimento de empresas de construção naval na produção de tais mísseis, que possuem as tecnologias necessárias - não as mais complicadas - para a montagem de estruturas metálicas.
"Sea Dragon" foi construído de acordo com um esquema de dois estágios com motores de foguete simplificados em ambos. O comprimento do foguete atingiu 150 m, diâmetro - 23 m. Peso - aprox. 10 mil toneladas, carga útil - 550 toneladas para LEO. No primeiro estágio, foi fornecido um motor a querosene-oxigênio com empuxo de 36 milhões de kgf. Em vez de um complexo de lançamento terrestre, um sistema mais compacto foi proposto. Foi feito na forma de um grande tanque de lastro com os dispositivos necessários fixados no fundo do primeiro estágio.
Conforme concebido pelos designers, o foguete Sea Dragon deveria ser feito por um estaleiro com os materiais usuais de "navios". Em seguida, com o auxílio de um rebocador, o produto na posição horizontal deve ser rebocado até o local de lançamento. O sistema de lançamento proporcionou a transferência do foguete da posição horizontal para a vertical com um calado de cerca da metade do casco. Então o dragão poderia ligar os motores e decolar. O retorno das etapas foi realizado com auxílio de pára-quedas com pouso na água.
Barato mas caro
Os projetos de veículos de lançamento superpesados Big Dumb Booster foram de grande interesse no contexto do desenvolvimento futuro da astronáutica. No entanto, a sua implementação esteve associada a uma série de dificuldades características, sem as quais era impossível obter os resultados pretendidos. Uma avaliação sóbria de propostas técnicas e projetos levou ao fechamento de toda a direção.
O desenvolvimento dos projetos propostos pela Aeroget, General Dynamics e outras empresas era uma tarefa muito difícil. Para criar um foguete "barato", grandes despesas foram necessárias no desenvolvimento de projetos e adaptação de tecnologias existentes para aplicações espaciais. Ao mesmo tempo, os mísseis resultantes no futuro previsível não eram de interesse: qualquer carga útil de centenas de toneladas estava simplesmente ausente e não era esperada nos próximos anos.
A NASA considerou impróprio perder tempo, dinheiro e esforço em projetos sem benefícios reais. Em meados dos anos 60, todos os trabalhos sobre o tópico BDB haviam cessado. Alguns dos participantes nestes trabalhos tentaram refazer projetos para outras tarefas, mas neste caso não receberam uma continuação. Para alegria dos contribuintes, as obras do BDB foram interrompidas cedo e pouco dinheiro foi gasto no duvidoso programa.
Como o desenvolvimento da astronáutica americana mostrou, os veículos de lançamento pesados e superpesados encontraram uso, mas os sistemas com capacidade de carga de centenas de toneladas eram redundantes, além de excessivamente complexos e caros - apesar dos planos originais. O desenvolvimento da astronáutica continuou sem o "Grande Foguete Primitivo" - e mostrou os resultados desejados.
