Még most is tart az igazi űrverseny

Az újrafelhasználás fontos szempont, általában sokkal olcsóbb, ha valamit nem egyszer használunk, miután legyártották és mi megvettük, hanem sokkal többször. Persze vannak dolgok, amiket az ember nem szívesen használ újra meg újra – az egyértelmű példák mellett eddig a rakéták is ide tartoztak, azonban az elmúlt néhány évben nagyot fordult a világ.

Nulla fillér spórolás

Annak ellenére csak az elmúlt néhány évben, hogy az ötlet, mármint hogy egy űreszközt egynél többször is felhasználjanak, nem teljesen új. Az amerikai űrsiklóprogram például az újrahasznosítható elemekre épült, csak aztán valahogy mégsem sikerült olyan olcsóvá tenni, hogy valóban gazdaságosan üzemeltethető legyen. Az igazság az, hogy az űrsiklók baromi drágák voltak, és az újrafelhasználhatónak mondott részeik, például a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták (SRB) egyáltalán nem voltak a hétköznapi értelemben véve újrafelhasználhatók.

Az SRB a két nagy fehér rakéta volt az óriási, rozsdaszínű üzemanyagtartály oldalán. Iszonyú erősek voltak, tulajdonképpen ezek emelték meg a másik két komponenst, az üzemanyagtartályt és az űrsiklót is. Az elmélet az volt, hogy az SRB-k 46 kilométer magasan leválnak, ejtőernyővel fékezve visszazuhannak a magasból, becsapódnak az óceánba, ahonnan a NASA kihalássza és kivontatja őket, a szerelők pedig újra felkészítik a kiürült rakétákat a következő startra.

A baj csak az, hogy ez tényleg csak elmélet volt. A rakéta legdrágább részei vagy a használat, vagy a vízbe csapódás során teljesen elhasználódtak, a rakétatestet magát is szét kellett szerelni a következő használat előtt, ráadásul a szilárd hajtóanyagú rendszert újratölteni sem volt egyszerű. Az SRB nagyon messze volt attól, hogy valóban könnyen újrahasznosítható rakétája legyen: bár egyes alkatrészek valóban többször is visszakerültek az új küldetésekbe, a rakétákat tulajdonképpen ugyanúgy teljesen újra kellett építeni, mintha eleve újat használtak volna.

Az általános vélekedés az, hogy bár pr-szempontból jó húzás volt egy újrahasznosítható gyorsítófokozatot alkalmazni,

ráadásul egyebek mellett az SRB tervezési hibája vezetett a Challenger katasztrófájához. Amikor tehát arról beszélünk, hogy a mai űrvállalatok újrahasznosítható rakétafokozatokat terveznek és tesztelnek, valódi úttörőkről, nem pedig a NASA korábbi eredményein élősködő cégekről van szó.

Feldobod, rakéta, leesik, rakéta (vagy roncs)

Két igazán fontos szereplő van. Az egyik, a Blue Origin, melynek New Shepard nevű rakétája április 2-n 103 kilométer magasra emelte a rászerelt, majd (az űr határát jelentő száz kilométeres magasságban) leváló Crew Capsule nevű, később személyszállításra is alkalmas modult. A Crew Capsule ejtőernyővel fékezve landol, a New Shepard pedig úgy húsz kilométerre a startponttól ér le, méghozzá úgy, hogy néhány tíz másodperccel a földet érés előtt újra begyújt a hajtómű, a rakéta így szinte állóra fékez, picit lebeg a földtől néhány méterre, majd lassan és vajpuhán leereszkedik az oldalán kihajtott stabilizáló lábakra.

A másik versenyző a szintén amerikai SpaceX: az elv nagyjából ugyanez, azonban a rakéták felhasználási célja eltér. A SpaceX ugyanis nem pár kilométerrel a Kármán-vonal fölé próbál embereket és egyszerűbb kísérleti eszközöket emelni, hogy aztán alig 10 perc után véget is érjen a küldetés. A Falcon–9-es rakéták (egyelőre teher-üzemmódban) minimum a Nemzetközi Űrállomásig mennek, de akár arra is képesek, hogy komoly magasságokba cipelt műholdakat állítsanak pályára – és ha minden a tervek szerint megy, a SpaceX lesz az, aki az orosz együttműködés lejárta után az amerikai űrhajósokat az űrállomásra viszi.

Az aktuális küldetéstől függően a SpaceX kétféle visszatéréssel számol. Alacsony pályamagasságnál bőven marad a Falcon–9-es első fokozatában annyi üzemanyag, hogy a jó ötven méter magas rakéta leválás után megfordul a levegőben, és visszatér nagyjából ugyanoda, ahonnan indul. Ez egy elég érdekes manőver, mert nem ballisztikus pályaíven mozog, hanem van egy rész, ahol a rakéta konkrétan visszakanyarodik – az a fura, hogy mégis ez az, ami egyszer már összejött a cégnek.

A látszólag egyszerűbb, mégis látványosan sikertelenebb változat az, amikor terhet magasabbra kell vinni, így az első fokozat később válik csak le – magasabban is van, üzemanyag sem marad benne annyi, és úgy általában véve is sokkal nagyobb terhelés éri, mint az előző esetben. A SpaceX terve az, hogy a rakétafokozat egy, a szabályoshoz közeli, ballisztikus pályaívet leírva, de továbbra is fenékkel előre szállna le, méghozzá egy jó előre odakészített tengeri platformon.

Ez az eddigi tesztek alapján egészen odáig jól megy, hogy a visszazuhanó rakétafokozat bámulatos pontossággal találkozik az Atlanti-óceánon hánykolódó uszállyal, sajnos azonban eddig még mindig volt valami probléma, ami miatt festői roncs maradt csak a kilenc hajtóműves Falcon–9-ből. Volt, hogy az üzemanyag fogyott ki, ami a fékezés miatt baj, volt, hogy az irányítás miatt fontos hidraulikus folyadékból volt kevesebb, mint amennyi a biztonságos landoláshoz kellett volna. A legérdekesebb az volt, mikor a rakéta tökéletesen landolt, azonban a kitámasztó lábak egyike a repülés közben összegyűlt jég miatt nem kattant be stabilan, így a szerkezet drámai lassúsággal, mégis méltósággal telve felborult és felrobbant.

A New Shepard és a Falcon–9-es földi leszállásra beállított változata között az alábbi kép mutatja meg a legnagyobb különbséget: míg az előbbi csak felmegy és visszazuhan, az utóbbi összetett pályát ír le, ráadásul sokkal, sokkal gyorsabban.

A golf már unalmas, fejlesztek inkább rakétát

Ha csak kicsit nézünk rá erre a történetre, azt is gondolhatnánk, hogy a visszatérő rakétákat unatkozó milliomosok fejlesztik, hiszen a Blue Origin mögött Jeff Bezos, az Amazon (meg úgy általában az e-kereskedelem) alapítója áll, a SpaceX pedig a sokak által csak az igazi Vasembernek nevezett, a Tesla, a PayPal, a Hyperloop és még pár másik, világmegváltó(nak szánt) projekt miatt is ismert Elon Musk űrcége. A két férfi évődik is néha picit a Twitteren küldött üzenetekben azon, hogy ki is a nagyobb úttörő, de a lényeg valójában nem ez.

A lényeg az, hogy a két fickó (na meg az a pár száz mérnök, aki a két cégnél dolgozik) épp véghezviszi azt, ami a világ két nagy, állami űrvállalatának, a NASA-nak és az orosz Roszkozmosznak nem sikerült negyven éve: olyan újrahasznosítható rakétákat és űreszközöket gyártanak, melyek valóban olcsóvá, fenntarthatóvá és elérhetővé teszik az űrkutatást.

Az űrprogramok költségét ugyanis leginkább a rakéták legyártása dobja meg, egy-egy projektben akár 50-80 százalék is lehet az indítás költsége. Az indítás maga nem drága, a ma használt folyékony hajtóanyag ára csak töredékét teszi ki a teljes büdzsének, az űreszközök azok, melyekre sok pénz megy el. Nyilván a rakományt, vagyis az űrszondákat is jó lenne újra felhasználhatóvá tenni, de az nagyon a jövő zenéje, így az amerikai űrvállalatok a másik, ráadásul vastagabb részénél fogják meg a történetet.

A New Shepard legutóbbi repülésénél már harmadszor használták ugyanazt a hordozórakétát, és a szerkezet tökéletesen működött, sőt, még magasabbra is ment pár kilométerrel, mint legutóbb. A SpaceX-nél nem ilyen egyszerű a helyzet, az egyetlen, eddig sikeres landolást végrehajtó Falcon–9-esből múzeumi darab lesz, egy statikus tesztet leszámítva nem használják majd többet. Viszont ha egyszer összeáll a terv és a valóság, az elképesztő olcsóságot hozhat, a mostani, több millió dolláros költségeket akár néhány százezerre is le lehet csökkenteni.

A NASA, mint őskövület

És itt jön be a jövő. A NASA ugyanis nem képes ilyen szempontból vett megújulásra, a következő jó húsz évre kiadott terveikben nem szerepel az, hogy olyan hordozórakéta-rendszert építenek, amely csökkentené a valóban csillagászati költségeket. Sőt, egy friss nyilatkozat szerint vége a jó világnak, a jövőben megszűnik az a lehetőség, hogy az amerikai űrhivatal ingyen felvisz bizonyos tudományos kísérleteket, a kutatóknak hamarosan fizetnie kell majd, ha eredményeket akarnak az űrből – márpedig ez a mennyiségű pénz a legtöbb kutatásnak nem áll rendelkezésére.

Itt pedig a visszatérő rakéta jön be a képletbe. A tizedére-századára csökkentett költségek persze még mindig baromi nagy számokat jelentenek, de bőven a megfizethető kategóriába csúszik át a NASA-féle lehetetlenhez képest. A Blue Origin egyelőre csak néhány perc súlytalanságot tud adni, a SpaceX viszont néhány tucat sikeres küldetéssel a háta mögött bebizonyította, hogy az űrkutatás teljes palettáját lefedi. A legjobb rész, hogy Elon Musk cége jórészt állami pénzből fejleszt, hiszen a SpaceX a távközlési cégek műholdjai mellett a NASA feladatainak egy részét is átvette azzal, hogy az űrállomásra is szállít, nem is annyira olcsón.

És a történet még nagyon nem tart a végén. A SpaceX idén elméletileg tényleg fellövi az első Falcon Heavyt, ami az űrhajózás egyik legerősebb, mégis legolcsóbb óriásrakétája lesz. A Falcon Heavy teherbírása az Apollo-programban használt Saturn V-ös óriásokéhoz hasonlítható, kétszerese a most legerősebbnek mondható Delta IV Heavynek. A trükk egyszerű: Muskék három Falcon–9est kötöznek egymáshoz, így akár 53 tonnát is pályára tudnak állítani. Ez óriási szám, mai, NASA-s árakhoz képest ráadásul úgy ötödével kevesebből jönne ki egy kiló akármi alacsony pályára állításának költsége.

Mármint akkor, ha valóban sikerül többször felhasználni a három, egymáshoz kötözött rakétát. Viszont, ha az sikerül, szakértők szerint az azt is jelentheti, hogy a NASA teljesen feleslegesen fejleszti a jövő rakétájának mondott SLS-t. Egyrészt mert az drágább, másrészt mert technikai szempontból nagyjából ugyanazt tudja, mint a hatvanas évek rakétái. Márpedig az elég fura, ha pont a világ vezető űrcége az, amely nem képes megújulni.

Kell állami is

Elemzők szerint persze fontos, hogy az USA saját, állami projekttel is rendelkezzen, hiszen ha nem rendelkezik, pont ugyanúgy járhat, ahogy most járt: az oroszoknak kell fizetnie, ha szeretné, hogy egy űrhajósa feljusson az űrbe (vagy épp visszatérjen onnan). Persze nagyságrendekkel kellemesebb egy amerikai céggel egyezkedni ahelyett, hogy a külpolitikailag is ingatag lábakon álló amerikai-orosz együttműködésre építsenek, de azért mégsem lenne jó, ha megint zsarolható pozícióból indulna az állam az űrkutatásban.

Mert Musk (és Bezos) természetesen az utolsó centért is harcolni fog, hiszen ők elsősorban az üzletet látják abban, ha kifejlesztik a világ legjobb, nem mellesleg legolcsóbb rakétáit. A SpaceX például perre ment azért, mert az amerikai hadsereg nem biztosított egyenlő elbánást egy katonai műholdas projekt közbeszerzési eljárásánál. Ez azért is kellemetlen (mármint a hadseregnek), mert az előnyben részesített Atlas V-ös rakéta pár másodperc híján kudarcot vallott: a meghajtás hibája miatt majdnem túl alacsony pályára tették a műholdat, csak az mentette meg őket, hogy a biztos, ami biztos alapon, extraként beletöltött üzemanyag pont elég volt ahhoz, hogy a hajtóművek pár másodperccel tovább üzemeljenek. Természetesen egy ugyanilyen hiba a SpaceX-nél is előfordulhat, csak akkor minek kivételezni a drágábbal, ha legjobb esetben is csak ugyanolyan jó, mint az ötször olcsóbban dolgozó külsős.