October 6, 2022

Artikel ini awalnya ditampilkan di Drive.

Ketika roda pendarat pesawat luar angkasa menghantam landasan pacu pada 21 Juli 2011, itu menandai akhir dari garis untuk Pesawat Ulang-alik. Sebuah pencapaian luar biasa dalam dirinya sendiri, proyek pesawat ulang-alik adalah anak dari era pasca-Apollo yang optimis. Komplikasi pendanaan, biaya perawatan yang tinggi, dan keterbatasan desain akhirnya mengubahnya menjadi program yang membengkak yang tidak pernah benar-benar mengeksplorasi potensi penuhnya. Tapi lihatlah konsep awalnya dan Anda akan melihat bagaimana proyek itu dimaksudkan untuk tingkat yang lebih tinggi daripada yang sebenarnya dicapai.

Hampir satu dekade sebelum Pesawat Ulang-alik pertama terbang, raksasa kedirgantaraan Rockwell—dengan pengaruh dari titan teknik legendaris NASA Maxime Faget—membuat sketsa studi desain menakjubkan yang membayangkan pengorbit pesawat ulang-alik ramping yang mampu mendarat kembali di Bumi seperti pesawat terbang, bersama dengan pesawat ulang-alik yang benar-benar tahap booster mengerikan yang bisa diambil dengan cara yang sama. Ini, Rockwell percaya, akan memungkinkan biaya tetap rendah sambil tetap mempertahankan cukup banyak kemampuan. Ini menghasilkan banyak sekali data—dan citra konsep yang indah—untuk meyakinkan NASA bahwa rencana ambisius itu pantas.

Render artistik dari konsep awal sangat memukau, dan yang satu ini bahkan menampilkan pickup Chevy yang benar-benar periode. NASA

Konsep-konsep ini tidak seaneh upaya lain pada desain pesawat ulang-alik—pikirkan tahap tunggal Chrysler untuk mengorbit raksasa. Seandainya ada sedikit lebih banyak kemajuan teknologi dan sedikit campur tangan dari Angkatan Udara, tidak ada yang mengatakan bahwa pesawat ulang-alik dan rencana booster Rockwell tidak mungkin terjadi. Sayangnya, bagaimanapun, ide itu sudah gagal sejak awal.

Ekspektasi pasca-Apollo vs. realitas anggaran

Setelah pendaratan di bulan dimulai pada tahun 1969, pertanyaan tentang apa yang dapat kita lakukan selanjutnya ada di benak semua orang. Kemungkinan muncul tak terbatas. Pergi ke tata surya kita yang jauh, menciptakan pangkalan bulan permanen, dan lebih banyak lagi, semuanya terasa seperti kenyataan yang berbeda. Namun, di dalam pemerintahan Amerika Serikat, keinginan untuk mendanai program-program ini mulai mengering. Pada akhir 1960-an, Administrasi dan Kongres Nixon secara bertahap mengurangi anggaran untuk proyek-proyek inovatif yang potensial. Segera, hanya opsi termurah, stasiun ruang angkasa orbit rendah dan kendaraan pemasok terkait, yang ada di atas meja.

Perkembangan ini akhirnya melahirkan Stasiun Luar Angkasa Internasional dan Pesawat Ulang-alik yang kita semua kenal dan cintai. Benar, pesawat bersayap rintisan sepanjang 184 kaki yang kami tumpangi membiarkan AS mengajukan satu-satunya klaim yang masuk akal untuk pernah memiliki armada luar angkasa. Tetapi sebelum spesifikasi akhir itu ditetapkan secara resmi, beberapa organisasi kedirgantaraan, termasuk Rockwell dan bahkan tim internal di NASA, mempresentasikan desain yang berbeda dan lebih mengesankan kepada pemerintah untuk dipertimbangkan.

See also  Keluarga drone Gambit dibangun di atas inti yang sama

Idenya adalah untuk mendapatkan biaya per peluncuran dan biaya per pon yang dikirim ke orbit serendah mungkin. Ekonomi harus bekerja. Ada beberapa cara untuk melakukannya. Anda dapat mengembangkan kendaraan murah yang sekali pakai (yaitu dihancurkan setelah setiap peluncuran), kendaraan mahal yang dapat digunakan kembali beberapa kali, atau gabungan antara kedua ide tersebut.

Pesawat ulang-alik yang kami dapatkan adalah hibrida dan, karena serangkaian kendala yang tidak dapat dihindari, bukan yang sangat bagus. Pengorbit itu sendiri dapat digunakan kembali dan hanya tangki bahan bakar cair yang relatif murah yang akan hancur total sebagai bagian dari proses peluncuran; namun, untuk mengamankan pendanaan, proyek harus menggunakan teknologi yang sudah ada dan jumlahnya diketahui. Hasilnya adalah biaya awal yang rendah tetapi biaya pemeliharaan berkelanjutan yang tinggi. Selain itu, hanya 24 tangki bahan bakar sekali pakai untuk pengorbit yang dapat diproduksi per tahun. Ini menempatkan batasan yang tidak menguntungkan pada realitas matematika yang vital: Dengan harga yang relatif tetap untuk program ini, lebih banyak peluncuran berarti lebih sedikit biaya per peluncuran.

Konsep Space Shuttle ini terlalu keren untuk diwujudkan
Booster dan pengorbit yang dikemudikan masih akan diluncurkan secara vertikal seperti Space Shuttle yang sebenarnya. NASA

Skema Rockwell

Kalkulus langsung ini adalah bagaimana Rockwell, yang akhirnya menjadi kontraktor utama untuk Pesawat Ulang-alik terakhir, mendefinisikan desain awalnya. Ini mengusulkan sistem yang sangat dapat digunakan kembali yang akan memungkinkan sejumlah besar peluncuran. Akan ada biaya awal yang tinggi—bahan dan teknik manufaktur yang canggih untuk memanfaatkan beberapa zat baru yang luar biasa harus dikembangkan—namun, jika pada akhirnya dapat membuat sistem ini andal dan terjangkau, maka itu akan menjadi pemenang di antara proposal sekali pakai yang lebih murah.

Di sinilah segalanya mulai menjadi dingin. Seperti yang dilakukan SpaceX hari ini, Rockwell ingin memulihkan tahap booster yang membawa muatan pengorbit keluar dari atmosfer bawah bumi yang padat. Untuk melakukan ini, booster tidak akan secara otomatis kembali ke landasan peluncuran seperti yang mereka lakukan hari ini; itu sudah banyak meminta komputer dari tahun 1970-an. Sebaliknya, tahap booster itu sendiri akan memiliki sayap. Setelah melepaskan pengorbit yang lebih kecil yang dibawa di punggungnya, itu akan secara manual dikemudikan kembali ke landasan oleh kru onboard, dan kemudian mendarat seperti pesawat.

Pengorbit akan bekerja dengan cara yang sama seperti Space Shuttle pada akhirnya. Berbeda dengan Space Shuttle, bagian luar pengorbit Rockwell tidak dibatasi oleh ribuan ubin keramik silika unik untuk mempertahankannya dari panas saat masuk kembali. Sebaliknya, itu akan dibuat dari bahan yang lebih eksotis dan berdekatan dengan pesawat. Ini juga akan memiliki jet yang dapat digunakan untuk meningkatkan jarak penerbangan lintas-jaraknya, muatan 9.070 kilogram (sekitar 20.000 pon), dan total volume kargo berdiameter 18,3 meter kali 4,6 meter (berdiameter 60 kaki kali 15,1 kaki). Pesawat Ulang-alik dapat membawa volume kargo yang sama, tetapi muatannya jauh lebih besar yaitu 27.500 kilogram (sekitar 60.000 pon).

See also  Bagaimana 'baterai aliran' besar yang datang ke Colorado akan bekerja

Desain pengorbit pertama ini sangat didasarkan pada konsep yang dilakukan oleh jenius luar angkasa Maxime Faget. Tata letak sayap lurusnya kemudian terbukti tidak praktis untuk masuk kembali; namun, Rockwell tetap menciptakannya, diduga dalam upaya untuk menjilat kepemimpinan NASA, di mana Faget memiliki pengaruh yang cukup besar. Sebagian besar seni teknis kemudian didasarkan pada versi sayap delta yang lebih layak dari kerajinan ini.

Jadi ya, konsep pengorbit Rockwell awal membutuhkan sedikit pekerjaan, tetapi di atas kertas, itu sangat masuk akal. Perusahaan mengatakan bahwa kerajinan yang lebih tahan lama dan berkualitas lebih tinggi ini dapat menyelesaikan sebanyak 100 misi operasional dan menghemat biaya yang luar biasa dalam jangka panjang. Lagi pula, tidak ada booster sekali pakai yang harus ditangani, yang dapat memungkinkan sejumlah besar misi. Tentu, ada rintangan, tetapi jika proses pengembangan bisa dimulai, perusahaan berpendapat, itu bisa menyelesaikannya. Itu hanya masalah membuat bola menggelinding pada desain pengorbitnya.

Tahap penguat yang luar biasa

Lalu ada booster yang dikemudikan yang diimpikan, yang juga merupakan raksasa. Itu ada 12—ya, 12—mesin roket berbahan bakar cair, serta empat turbofan bernapas udara. Pesawat ulang-alik, untuk referensi, hanya memiliki tiga mesin roket berbahan bakar cair utama, bersama dengan dua pendorong padat. Dalam desain awal Rockwell, roket tahap pendorong akan memuntahkan semua api yang diperlukan untuk membuat kedua pesawat itu mengorbit. Setelah bagian dari misinya itu selesai, turbofan-nya akan menyebarkan dan memperluas kemampuan penerbangan lintas-jaraknya, mirip dengan pengorbit, sehingga meningkatkan kemungkinan jumlah landasan yang dapat diaksesnya begitu tiba saatnya untuk kembali ke Bumi.

Konsep Space Shuttle ini terlalu keren untuk diwujudkan
Sayap lurus kecil dan ekor menyapu ke belakang panggung booster memberikan estetika yang menarik. NASA

Tahap booster lebih besar dari 747 dan memiliki berat lepas landas kotor 2,7 juta pound; lebih dari dua kali lipat dari Antonov AN-225 Mriya yang terkutuk. Sementara seluruh gagasan ini tampak semakin gila di permukaan, gagasan menggunakan mesin jet untuk menggerakkan pesawat ruang angkasa di atmosfer bumi yang lebih rendah sebenarnya tidak terlalu ortodoks. Idenya akhirnya akan diuji pada Buran Soviet, meskipun prototipe yang menjalani pengujian itu tidak pernah menyelesaikan entri ulang.

Ketika proyek Rockwell sedikit mereda, alasan paling realistis untuk memiliki pendorong raksasa yang dikemudikan adalah agar pesawat gabungan itu dapat mengangkut dirinya sendiri dari satu landasan ke landasan lainnya (berlawanan dengan dibawa di belakang 747 seperti pada akhirnya) dan karena jarak penerbangan lintas-jarak yang disebutkan di atas juga.

See also  Mengapa kami senang melihat para pemberani beraksi
Konsep Space Shuttle ini terlalu keren untuk diwujudkan
Tahap booster akan jauh lebih besar dari 747, meskipun memiliki lebar sayap yang jauh lebih pendek. NASA

Setidaknya secara teoritis mungkin untuk memiliki jet-jet ini pada pendorong yang dikemudikan, dan sebenarnya, tanpa bahan bakar cair untuk roket, pesawat itu relatif ringan, menurut perancangnya. Lebih ringan dari 747 saat mendarat, sebenarnya. Booster akan diluncurkan secara vertikal, melepaskan pengorbit, dan kemudian memasuki kembali atmosfer dengan kecepatan hipersonik sebelum secara bertahap melambat hingga di bawah Mach 1 dan mengerahkan jet untuk penerbangan jarak pendek sebelum mendarat. Bahan-bahan seperti titanium, columbium (niobium), Inconel, dan banyak lagi akan digunakan dalam konstruksinya untuk membuat ini semua mungkin.

Konsep Space Shuttle ini terlalu keren untuk diwujudkan
Pernah melihat pesawat luar angkasa dengan mesin jet? Tidak? NASA

Mesin jet benar-benar terjebak pada konsep pesawat ulang-alik untuk beberapa waktu sampai akhirnya dihapus dalam desain akhir.

Jadi apa yang terjadi?

Uang akhirnya telah melakukan datang ke Rockwell, tetapi bukan untuk membangun konsep booster dan light orbiter yang diujicobakan. Masalahnya adalah, setelah misi Apollo berlanjut ke tahun 1970-an, minat umum dalam program luar angkasa memudar dan kemauan politik untuk melanjutkan banyak pengeluaran untuk program luar angkasa non-militer tidak benar-benar ada lagi. Untuk membenarkan setiap pesawat ulang-alik, bukan hanya pesawat ulang-alik yang benar-benar diinginkan Rockwell, itu berarti pengurangan dan konsesi serius bagi Angkatan Udara, yang hanya setuju untuk mendukung proyek secara publik jika berhasil dalam hal muatan.

Lalu ada masalah mesin. Hanya menggunakan mesin roket berbahan bakar cair akan menjadi pilihan terbaik di atas kertas; namun, untuk memangkas biaya, penguat solid yang dapat dipulihkan ditambahkan. Ini—ditambah penggabungan sistem tangki bahan bakar sekali pakai yang diambil dari desain pesawat ulang-alik pesaing lainnya, Lockheed Star Clipper—berarti bahwa booster yang dikemudikan lebih mahal tampak tidak masuk akal. Tangki bahan bakar sekali pakai dan booster padat menghemat terlalu banyak uang di muka untuk diabaikan.

Pada akhirnya, biaya dari konsep booster yang diujicobakan adalah yang mematikan seluruh rencana. Namun, hari ini, ini lebih dari sekadar bagaimana jika. Stratolaunch, sebuah perusahaan kedirgantaraan yang ambisius, menggunakan kendaraan peluncuran besar-besaran, tanpa roket, murni bernapas udara untuk berpotensi membantu objek, termasuk pesawat ruang angkasa, ke orbit rendah Bumi. Sama saja, booster berbahan bakar cair SpaceX yang dapat dipulihkan membuktikan bahwa ide tersebut dapat berhasil.

Tak satu pun dari ini adalah monster besar, diluncurkan secara vertikal, 2,7 juta pound dengan selusin mesin roket dan empat jet untuk boot, tetapi mereka bertujuan untuk melakukan hal yang sama secara efektif. Ternyata, para insinyur Rockwell sama sekali tidak membuat sketsa diri mereka sendiri. Mereka hanya membutuhkan teknologi untuk maju sedikit lebih jauh.