A Spirál / VKSz rendszer bemutatása

A komplett VKSz, látható, hogy a hordozógép orra ugyanúgy lehajtható, mint a Concorde vagy a Tu-144 esetén, így biztosították a két fős személyzet kilátását előre a fel- és leszálláskor

A VKSz ugye a GSzR hordozójárműből és az OSz űrrepülőgépből, valamint annak ZsU gyorsítórakétájából állt. A GSzR esetében a Tupoljev iroda a máshol is alkalmazott megoldásokat vette elő: a 38 méter hosszú, üzemanyaggal 52 tonnás repülőgépnek kettős deltaszárnya és lehajtható orra volt a terveken – hasonlóan a jóval ismertebb Tu-144-eshez, csak persze itt a függőleges vezérsík (felhajthatóan) a gép aljára került, mivel a hátán a rakéta (és az űrrepülőgép) foglalt helyett, így a stabilitást a szárnyak végén lévő függőleges vezérsíkok segítették. A gép feladata volt, hogy kétfős személyzetével 30 km-es magasságba emelkedve, hatszoros hangsebességre gyorsulva elindítsa a hátán lévő OSz-t. A kívánt sebesség elérése viszont igencsak komoly kihívást jelentett, így rögtön két különböző úton is elindultak.

A komplett VKSz rendszer

A leghatékonyabb változat az volt, hogy folyékony hidrogén üzemanyagot égető hajtóműveket vetnek be – a hidrogén a legjobb az adott tömegből kinyerhető energia terén a kémiai üzemanyagok közül, persze sok hátránnyal. Az egyik, hogy a hidrogén ugye igen kis sűrűségű, tehát még a tervezett 16 tonnányi hajtóanyag is hatalmas tartályokat igényelt – a másik gond pedig az, hogy a hidrogén forráspontja -253 °C, tehát ennél hűvösebben kell(ene) tartani a folyékony halmazállapothoz. A legnagyobb probléma viszont nem is a tárolása, hanem egy folyékony hidrogén hajtóanyagot használó, igen nagy teljesítményű gázturbinás / torló-sugárhajtómű kifejlesztése. A besorolása azért ilyen nehéz, mert egyfelől rendelkezik sűrítő lapátfokozatokkal, mint a gázturbinák, ám nagy sebességnél már inkább torló-sugárhajtóműként működik. Ezt a feladatot a Ljulka tervezőiroda kapta, a hajtómű típusjelölése pedig AL-51 lett, ebből a gép végében a farokrész két oldalán 2-2 darabot építettek volna be, egymás felett. A hajtóművek beömlőnyílásai és szívócsövei a gép hasára kerültek, és úgy tervezték meg őket, hogy nagy sebességnél a test által terelt levegőt "elősűrítse", és a beömlőnyílás felé terelje.

A VKSz rendszer hátulról, lehet látni a hordozógép furcsa hajtómű-elhelyezési megoldását, és azt, hogy a gyorsítórakéta végére egy áramvonalazó kúp került

Az 1960-as évek közepén hidrogén hajtóanyagú rakétahajtómű se nagyon volt, nemhogy a légkör oxigénjét felhasználó, hatalmas sebességre tervezett gázturbinás / torló-sugárhajtómű, és természetesen voltak kétségek, hogy ezt sikerül kivitelezni, így egy alternatív megoldást is papírra vetettek, amely hagyományos kerozin üzemanyagra építkezett, ez a Tumanszkij R39-300 jelölésű hajtómű lett volna. A kerozinból viszont jóval többet kellett cipelni, így az ezt használó GSzR (nagyjából azonos méretek mellett is) tömege 70 tonna fölé nőtt volna. A kerozint használó változat viszont csak nagyjából 25 km-es magasságot és "mindössze" négyszeres hangsebességet érhetett volna el (viszonyításképpen a Lockheed Blackbird család legismertebb tagja, az SR-71 által elért legnagyobb sebesség a hangsebesség 3,4-szerese volt). Apró probléma, hogy ez kevés volt az előre kiszámolt OSz pályájához, így igazából csak tesztelés célára lett volna jó, először még úgy volt, hogy 1970-ben elkészül ebből több példány, és az ekkora már kész űrrepülőgép és gyorsítórakéta nagy sebességű indítási tesztjeit megcsinálhatják vele. Az 1960-as évek végére viszont ezt már nem ítélték szükségesnek, csak a hidrogén-hajtóanyagú "teljes értékű" változatot, így félre is tették a kerozinos verziót.

A második elem egy hordozórakéta (RB vagy ZsU), amelynek orrán ül majd az űrrepülőgép, az első változatnál még "konzervatív" folyékony oxigén / kerozin hajtóanyagot használt volna, de Valentyin Glusko ekkoriban ezt a párost éppen nem támogatta, így az általa tervezendő RD-350 rakétahajtóművet ajánlotta inkább. A végleges változatnál a rakéta kétfokozatú, és mindkét fokozata folyékony fluor / folyékony hidrogén hajtóanyagot használt papíron. Ez a hajtóanyagpáros a létező legjobb hatásfokot nyújtja a tömegéhez képest, ezért egy ideig kísérleteztek vele mind a Szovjetunióban, mind az Egyesült Államokban, ám nem jutottak velük sehova – a fluor irgalmatlanul mérgező és reakcióra hajlamos anyag, és még az égéstermék (hidrogén-fluorid) is igen erősen savas hatású, tehát fogalmazzunk finoman, nem jó alatta állni. A Spirál viszont annyira maximalista elképzelés volt, hogy csak a létező legjobb megoldások jöhettek szóba. Emiatt viszont nem meglepő, hogy végül a ZsU sem valósult meg, Glusko irodája csak az 1970-es évek végére végzett az RD-350 kifejlesztésével, de immár a Proton utolsó fokozatába szánták, ám ott sem repült soha – a fluor alapú oxidálószer túl veszélyes volt, így végül senki sem használta élesben.

A Spirál OSz űrrepülőgép

A legérdekesebb persze az OSz, vagyis az űrrepülőgép maga. A 8 méter hosszú, erősen lekerekített ék alakú jármű orra erősen felfelé hajlott, így a "fapapucs" gúnynév ragadt rá. Ez a kialakítás kedvező volt a légkörben való visszatéréskor a hőterhelés elosztásánál, de ettől még a jármű orrát és hasát persze hővédő pajzs óvta. A jármű végén egy függőleges vezérsíkot helyeztek el, valamint a két szélén egy-egy felhajtható szárnyat. A szárnyak felhajtott állapotban a test tetejére feküdtek rá, így nem kellett a nagy sebességű visszatérésnél hővédelemmel ellátni (hiszen nem nyúltak túl a hővédő pajzs által védett részen) és csak a visszatérés végső fázisában hajtották le őket, amikor felhajtóerőt generálva lapos siklást tettek lehetővé a leszálláshoz. Azonban egy RD-36-35K gázturbinát is elhelyeztek a farokrészben, amely mintegy 500 kg-nyi kerozin üzemanyaggal 10 percig működhetett, és lehetővé tette, hogy a pilóta ideális leszállási helyet és megközelítést találjon. A leszállás végső fázisában négy siklótalpat bocsátottak ki a test felső részéből, ennek a megoldásnak köszönhetően nem volt szükség a hővédő pajzsba nyílásokat, ajtókat szerelni, így egyszerűbb lehetett a szerkezet.

Fantáziarajz arról, ahogy belép az OSz a légkörbe, a gép orra erre a manőverre volt optimalizálva

Az OSz hővédelme az amerikai X-15 kísérleti gépekhez volt hasonló, vagyis a cél az volt, hogy a hőterhelésnek leginkább kitett részeket elszeparálják nem hővezető távtartókkal a gép szerkezetétől, és a hővédő pajzs maga fémes (nióbium) ötvözetből készülne, valamint molibdén-diszilicid bevonattal látnák el, amelynek olvadáspontja 2000 °C feletti. Mivel a tervek szerint a legforróbb ponton is "csak" 1650 °C körüli hőmérséklet lehet, ez elégséges ahhoz, hogy ne égjen el a gép a légkörbe való belépéskor. Persze a belső szerkezete így is átforrósodik, akár 500 °C fölé, de a vastag, erősen ötvözött acélszerkezet és a kritikusabb elemek (hajtóanyag-tartályok, elektronika) szigetelésével úgy vélték, hogy kezelhető szintűre degradálják a problémát.

A pilóta kapszulája az OSz belsejében, az oldalra néző periszkóp elárulja, hogy ez a kémrepülő változat

A pilóta egy lekerekített, vele együtt cirka 1 tonnás, kúpos alakú, szigetelt mentőkapszulában foglalt helyet, amelynek két előre néző ablaka volt. Ha baleset történne a repülés bármelyik pontján, a mentőkapszulát egy szilárd hajtóanyagú rakéta eltávolítja az űrrepülőgéptől, majd a magasságtól függően a mentőrendszer a pilóta kimentését folytatja – a világűrben a kis keringési magasság miatt nem volt fékezőrakéta, a légkör is legfeljebb pár fordulat után lassítja le annyira, hogy a légkörbe belépjen. A kapszula kialakítása miatt a kúpos alsó részével halad a légkörben, és az alján lévő elégő hővédő pajzs óvja meg a fellépő hőhatásoktól. A sűrűbb légrétegekbe érve a pilóta jobb oldalán lévő tárolóból kibocsátja a fékezőernyőt, amely eléggé lelassítja a biztonságos földet éréshez, a becsapódást pedig a kapszula alján lévő energiaelnyelő rétegek próbálják tompítani. Az űrhajós az út alatt végig szkafandert visel.

A jármű a világűrben egy fő rakétahajtóművel változtatta volna a pályáját, a 15 kN tolóerejű hajtómű jóval erősebb volt, mint például a Szojuz hajtóművei, és ehhez még hozzájön, hogy a felderítő és űrvadász verziónál 3,75 tonnányi hajtóanyagot vihetett magával, ami egészen tiszteletet parancsoló, 1400 m/s delta-V-t is meghaladó értéket, vagyis pályaváltoztatási képességet jelentett (viszonyításképpen: a Szojuz 390 m/s értékkel bírt). A hajtóanyag az első körben a Szojuznál vagy az amerikai űrhajók által is használt N2O4 illetve hidrazin (pontosabban UDMH) lett volna, de később tervezték itt is áttérni a folyékony fluor alapú oxidálószerre vagy egzotikusabb üzemanyagra, például ammóniára. Ha a főhajtómű esetleg bemondaná az unalmast, akkor két kisebb tartalék rakétahajtómű volt mellette a fékező-manőver végrehajtásához, illetve hat kormányhajtómű a durvább manőverekhez – ezek mind a főhajtómű hajtóanyagából voltak táplálva. A finom pozicionálásra 10 db kisebb semlegesgáz-hajtómű szolgált.

A három feladatkörhöz három alváltozatot terveztek, a hasznos teher a pilótafülke mögött lett elhelyezve, és két fő opció állt rendelkezésre: alaphelyzetben mintegy 500 kg-nyi terhet vihetett, ez volt a kém és az űrvadász változatnál a tervezett, míg a csapásmérő változatnál kéttonnányi hasznos terhet vihet magával, ám a rakétahajtóművek üzemanyag-tartályait megkurtították, tehát sokkal kevesebb lehet a manőverezésre rendelkezésre álló készlet. Ez nem okozott problémát, lévén csak egyetlen keringési fázist terveztek, ahol is az Egyesült Államokat dél felől közelíti meg, ahonnan nem vártak támadást a légvédelmi és rakéta védelmi egységek.

A kémrepülő változat belső felépítése, alul, balról a második metszeti ábra mutatja a nagy méretű távcső (sötét zöld színnel jelezve) elhelyezését a pilóta kapszulája mögött

A felderítő változat esetében a pilótafülke mögé ferdén oldalra építettek be egy nagy objektívet, amely filmre dolgozott volna. A pilóta előtt egy oldalra néző periszkópot helyeztek el, és ezzel kellett a célterületet befognia, majd kezdődhetett a fotók készítése. 130 km-es magasságból függőlegesen lefelé akár még 1 méternél is jobb felbontású képeket lehetett volna készíteni. Az első tervek szerint 2-3 alkalommal is átrepülhetett volna az Egyesült Államok felett egy repülés alkalmával a gép, majd visszatérve kielemezhették a képeket. Később tervben volt a filmek automatikus előhívása és a képek TV-adás szerű továbbítása is, ám ez (ebben az esetben) nem jutott sehova (csak az 1980-as években valósult meg ez az elképzelés, de még ekkor is bőven használtak film-visszahozó kapszulát alkalmazó kémműholdakat).

Az űrvadász változat metszeti ábrája, a pilóta mögött hat tubusban (pirossal jelezve) lettek volna a rakéták elhelyezve, a két oldalra kivezetett cső a rakéta égéstermékeit vezette el indításkor

Az űrvadász változat volt talán a legérdekesebb, noha egyben a legfurcsább is. Az OSz-t alaphelyzetben cirka 130-150 km-es keringési pályára emelte a kétfokozatú gyorsító rakéta, ám ilyen kis magasságba nincsenek igazából műholdak. Az OSz relatíve magas delta-V értéke (pályaváltoztatási képessége) lehetővé tette, hogy akár több száz kilométeres magasságba emelkedjen, elvben akár egészen az 1000 km-es csúcspontig. A célpontot először a pilóta szemügyre veszi a periszkópján át, majd pár km-re visszahúzódva indíthatta a 25 kg-os "űr-űr" rakétát, amelyből a tervek szerint hat darabot vitt volna magával. (A rakéták feladatkörét szokták meghatározni az indítás és a célpont elhelyezkedése alapján, a levegő-föld légi járműről földi célpontra indított rakétát jelent, a levegő-levegő rakéta légi járműről légi jármű ellen indított rakétát takar – az "űr-űr" rakéta értelemszerűen űrbéli járműről űrbéli cél elleni rakétát takar.)

A Spirálhoz tervezett kisebbik rakéta; mivel a légellenállással nem kell a világűrben ugye foglalkozni, elég furcsán néz ki, az orrán egy távolságmérő radar látható, mögötte a hajtómű, a négy oldalsó tartályban pedig a hajtóanyag található

.

A kis tömegű rakéta mintegy 500 m/s delta-V pályamódosításra képes, de az önirányító rendszer korlátozta a valódi "hatótávolságát". A rakéta a cél közelébe érve felrobbanva repeszfelhővel semmisítette volna meg a célpontot. A rakéták magas száma némileg meglepő, de mivel az OSz hatalmas manőverező-képesség tartalékkal rendelkezett, elképzelhető volt, hogy több célpontot is "meglátogasson" egy út alatt – később nagyobb teljesítményű, cirka 170 kg-os rakétákkal számoltak már, ám abból feltehetően maximum kettőt vihetett volna.

A csapásmérő változat rakétameghajtású termonukleáris harci fejeket használt volna, ám ezekről többet nem tudni – azt sem, hogy mekkora robbanóerejű töltetekben gondolkoztak. Ez a feladatkör talán a legfurcsább, ugyanis eredetileg az Egyesült Államok elleni csapásmérésről volt szó, később viszont inkább a repülőgép-hordozók által vezetett flottacsoportok elleni csapásmérés lett a hangsúlyos. Utóbbi esetben a robbanófejet rádió-távirányítással vezették volna célra, a céladatok pedig radarműholdakról, radarral felszerelt Spirál-kémrepülőgépről vagy akár hagyományos repülőgépekről, hadihajókról vagy tengeralattjárókról is érkezhettek.

A komplett rendszer vázlatrajza, narancssárgával kiemelve az OSz űrrepülőgép

A margóra érdemes odatenni, hogy mindhárom feladat eltérő OSz változatot követelt meg. Az űrvadász változat érdekessége, hogy a légierők a betonkerítés mindkét oldalán igyekeztek "kiterjeszteni" a légierő határait a világűrbe, és ember vezette harci járművekre alapozni a világűr feletti uralom megszerzését. Viszont mindkét oldalon hosszabb-rövidebb úton megállapították, hogy ez semmilyen szempontból nem praktikus, pláne nem olcsó, így az elindított programok közül végül egyik sem jutott messzire....

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!