Ambalaža iz kontejnera kao svemirsko vozilo

Piše: Miroslav Ambruš-Kiš Mak, koordinator istraživanja u timu Synergy Moon (u natjecanju za Google Lunar Xprize)

Naredba “Ignition!” u slijedu lansiranja rakete na redu je nekoliko sekundi prije nego se pri lansiranu rakete odbroji nula za “Liftoff!”. Pogledajte video pokretanja motora space shuttlea! Nakon što se gorivo propusti kroz sapnice motora u zapaljivi se plin ubrizgaju iskre prskalice. Ja volim reći: sve se rakete i danas pale na fajercajg!

Tako će biti sve dok se za pogon svemirskih vozila ne ustali nešto drugo: warp, prije toga na primjer EM drive ili će se još prije toga pokazati održivim britanski koncept mlazno-raketnog hibridnog motora SABRE u čije testiranje ESA ulaže ozbiljan novac u istraživanja tvrtke Skylon. No, dobro, ovo posljednje ima perspektivu da postane višekratno upotrebljivo orbitalno vozilo i ne puno više od toga.

Sve dok se orbitalnim avionom kao što je Skylon ne počnu graditi orbitalne stanice za napajanje gorivom interplanetarnih svemirskih letjelica čak će se i rakete SpaceX-a za kolonizaciju Marsa paliti upaljačem. Da čovjeku postane neugodno koliko je to primitivno! Posebno prema svemu ostalom sofisticiranom u raketnoj tehnologiji, od fantastičnih materijala do lukavih sustava da se artiljerijsko sredstvo preinači u višekratno upotrebljivo vozilo.

Rekosmo, ne izume li se materijali za red veličine izdržljiviji od najnaprednijih današnjih, rakete kakve danas znamo neće biti puno više od 120metara. Glavni problem za konstruktore nije u inkrementalnom poboljšanju materijala i tehnike gradnje rakete - jer to neizbježno vodi u slijepu ulicu malih poboljšanja i enormnog porasta cijene lansiranja - nego je nevolja u tome što je raketa u svojoj biti predimenzioni spremnik za gorivo kojemu je glavni teret gorivo samo.

Ukratko, konstruktori današnjih raketa glavom lupaju u neprobojan zid konačne veličine jednako kao oni ambiciozni roditelji koji s juniorima grade rakete iz PET ambalaže. Bočica od pola litre je sasvim solidan spremnik. Jednako kao i boca od litre, litre i pol, dvije, pa i veće. Ali teško je zamisliti efikasan water bottle rocket od deset litara, 50, a od 100 litara je već nemoguće da vaša raketa uopće postane održiva, postiže napredak u visini čak i kada bi se mogla proizvesti boca višestruko debljih stijenki, s pametno projektiranim rebrima i drugim vrstama ojačanja. Dalje jednostavno ne ide.

Tako to ide i s limitima najvećih raketa. U jednom razmjeru raketa postaje želatinozno mek predmet. Drhtavi balon. A ta je granica već postignuta. Sad neopterećeno ukopčajmo malo zdravog razuma. Kako bi se ipak mogao postići čvršći mehanički integritet rakete? Možemo li zamisliti kako se drži pet boca od 100 litara iz tanušne PET ambalaže, do pola napunjene vodom, ali vezane u snop? Kaže ona stara o trsci koja se lako lomi, ali vezana u snop puno teže nego jednako debelo hrastovo deblo.

Može li se, dakle, proračunati koliko bi bila velika i kolikog bi promjera bila raketa čiji bi npr. jeftini aluminijski plašt na okupu držao spremnike za gorivo? Na primjer, promjera metar, a visoke 15 metara? Kako takve rakete pomiriti s težinom spremnika? Jednostavno: od silikonskog su materijala pojačanog karbonskom mrežicom. Umjesto gigantskih i kompliciranih motora kao u velikim raketama, koje gorivom hrane pumpe kod kojih je precizno doziranje od kritične važnosti. Mnogo je jednostavnija konstrukcija manjih motora, njih je lakše precizno dozirati i njima upravljati, a u povećem snopu od desetak ili više raketa zatajenje jednoga nije kritično.

I Falcon 9 s devet motora jednom je uspješno preživio zatajenje jednoga. I sad na sve to dolazi ono što ja zovem “kraćenjem razlomaka”: zbroj težina tako klasteriranih raketa, praznih ili napunjenih gorivom, nije bitno veći od monolitne rakete s jednakom količinom goriva, ali je u proizvodnji neusporedivo jeftinija! Osim toga, može se proizvoditi serijski. Rakete koje su “zidane” jedna na drugoj isplati se vraćati neoštećene za ponovno korištenje. Nije nimalo čudno, jer gorivo u takvim skupim raketama stoji oko 3 posto cijene lansiranja s istrošenom raketom za jednokratnu uporabu.

A sad reality check: kako da se tako nečega nije već netko sjetio? Pogrešno pitanje: koncept takve rakete imao je Wernher von Braun, ali je završio u ladici, kad je na državnoj razini prevladala odluka da se rakete zidaju, umjesto da se vežu u snopove. I sada imamo samo takve rakete. I nije von Braun tu skriptu zaboravio. Naprotiv, otpuhnuo je s nje prašinu čim je završio njegov posao na programu Apollo u svibnju 1972. godine. Kratko je brao menadžersku plaću u Fairchildu, da bi s kumom još iz Njemačke, Kurtom Debusom, koji je umirovljen kao šef svemirskog centra Kennedy na Floridi u studenom 1974. godine, osnovao privatnu kompaniju Orbital Transport und Raketen AG (OTRAG), prvu svjetsku privatnu raketnu kompaniju!

Na njeno su čelo postavili mladog i potentnog njemačkog inženjera Lutza Kaisera kojemu su dvojica umirovljenika došaptavali male tajne kakvih nije bilo u nacrtima. No OTRAG-ova je pustolovina već sama za sebe opširna sočna priča. Dovoljno je reći da je izvedeno 6.000 statičkih testova motora i 18 pokusnih lansiranja u Zairu, Libiji i posljednja u rujnu 1983. godine u švedskoj Kiruni. Na pritisak francuskog predsjednika Giscarda d’Estainga i sovjetskog vođe Leonida Brežnjeva tvrtku je ugasio osobno Hans Dietrich Genscher.

No, danas se čak dva startupa nastavljaju na ostavštini von Brauna, Debusa i Kaisera. Čitateljima informatičke literature jedan je sasvim sigurno više nego poznat: John Carmack, bivši šef id Softwarea i Oculus VR-a i osnivač Armadillo Aerospacea. Uskoro očekujte vijesti o lansiranju! Upućenom je sasvim jasno kako mainstream mediji ne mogu posve razabrati koliki je potencijal u pogonu koji cijenu od 20.000 dolara za kilogram tereta lansiranog u nisku zemljinu orbitu želi skinuti na 1.000 dolara.