Wygląda na to, że NASA postanowiła zrobić „marsjańską” superrakietę z całym światem: w to zaangażowały się jednocześnie trzy dywizje agencji. Są to Centrum Lotów Kosmicznych im. George'a Marshalla, Centrum Kosmiczne Lyndona Johnsona i ponownie Centrum Kosmiczne im. Johna F. Kennedy'ego, które zapewnia całą historię ze swoimi miejscami startowymi.
Makieta SLS w tunelu aerodynamicznym NASA
Ale to nie jest cała firma deweloperów. Centrum Badawcze Ames odpowiada za podstawowe problemy fizyczne projektu, Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda odpowiada za charakter ładunków, a Centrum Glenna, które zajmuje się nowymi materiałami i opracowywaniem owiewek ładunku. Programy badawcze w tunelach aerodynamicznych powierzono Centrum Lange, a testy silników RS-25 i J-2X powierzono Centrum Kosmicznemu Stennis. Ostatecznie w zakładzie Michuda odbywa się montaż głównego zespołu napędowego.
Cały program SLS podzielony jest na trzy etapy, które łączy kilka punktów: ciekły tlen i wodór w silnikach napędowych oraz wielosekcyjny dopalacz paliwa stałego. I etap bloku centralnego (Core Stage) o długości 64,7 mi średnicy 8,4 m również będzie taki sam dla wszystkich modyfikacji. Tak więc pierworodny SLS Block I ma równoważną masę użytkową 70 ton - niezbędny ciąg dla tej masy zapewniają cztery silniki RS-25D. Właściwie ta pierwsza wersja SLS jest przeznaczona do certyfikacji jednostki centralnej oraz realizacji misji eksperymentalnych i eksperymentalnych. Górny stopień reprezentuje „tymczasowy kriogeniczny górny stopień” ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage), zbudowany na bazie drugiego stopnia rakiety Delta IV Heavy. ICPS ma jeden silnik - RL-10B-2 o ciągu próżniowym 11, 21 tf. Nawet w tym „najsłabszym” wariancie Block I, rakieta rozwinie ciąg startowy o 10% większy niż legendarny Saturn V. Nośnik drugiego typu został nazwany SLS Block IA, a równoważna nośność tego giganta powinna już mieć mniej niż 105 ton. Przewidywane są dwie wersje - towarowa i załogowa, które powinny wrócić Amerykanom ponad czterdzieści lat temu i ostatecznie odesłać osobę z orbity niskoziemskiej. Plany NASA dotyczące tych pojazdów są jak najbardziej skromne: w ramach misji EM-2, gdzieś w połowie 2022 roku, oblecieć Księżyc z załogą. Nieco wcześniej (połowa 2020 r.) planowane jest wysłanie astronautów na orbitę okołoksiężycową na statku kosmicznym Orion. Ale ta informacja pochodzi z lata 2018 r. i była wielokrotnie poprawiana wcześniej - tak więc, według jednego z projektów, SLS miał wzbić się w niebo tej jesieni.
SLS Block II - nośnik o równoważnej ładowności 130 ton, już wyposażony w pięć silników RS-25D na bloku centralnym, a także „exploration upper stage” EUS (Exploration Upper Stage), który z kolei ma jeden lub dwa J-2X ciąg 133,4 tf każdy. „Ciężarówka” oparta na Bloku II wyróżnia się ponadkalibrową owiewką czołową o średnicy 10 metrów na raz. To będą prawdziwi giganci, jeśli wszystko pójdzie dobrze dla Stanów Zjednoczonych: w ostatecznej wersji rakiety siła startowa rakiet będzie o 1/5 wyższa niż w przypadku Saturn V. A plany dotyczące serii Block II są też niezwykle ambitni – w 2033 r. wyślij załogową misję EM-11, która będzie błąkać się w kosmosie przez co najmniej 2 lata. Ale przed tą znaczącą datą Amerykanie planują wlecieć na orbitę księżycową 7-8 razy. Nikt nie wie, czy NASA poważnie planuje wylądować astronautów na Marsie.
Testy eksperymentalnego kriogenicznego silnika rakietowego CECE (Common Extensible Cryogenic Engine), używanego w ramach programu udoskonalania RL-10, eksploatowanego od 1962 roku na rakietach Atlas, Delta iV, Titan i Saturn I. -3.
Historia silników serii SLS jako głównych komponentów rakiety rozpoczęła się w 2015 roku na stoiskach Stennis Center, kiedy to odbyły się pierwsze udane testy ogniowe trwające 500 sekund. Od tego czasu Amerykanie działają jak w zegarku - seria pełnoprawnych testów dla pełnego zasobu lotu wzbudza zaufanie do wydajności i niezawodności silników. William Hill, pierwszy zastępca szefa Dyrekcji ds. Rozwoju Załogowych Systemów Badawczych NASA, powiedział:
„Zatwierdziliśmy projekt SLS, pomyślnie zakończyliśmy pierwszą rundę testów silników rakietowych i dopalaczy, a wszystkie główne komponenty systemu do pierwszego lotu zostały już wprowadzone do produkcji. Pomimo powstałych trudności, analiza wyników prac mówi o pewności, że jesteśmy na dobrej drodze do pierwszego lotu SLS i jego wykorzystania do rozszerzenia stałej obecności ludzi w kosmosie.”
W trakcie prac nad silnikiem dokonano zmian – nośniki pierwszego i drugiego stopnia zostały wyposażone w dopalacze na paliwo stałe (przyspieszacze), dlatego model otrzymał nazwę Block IB. Górny stopień EUS otrzymał silnik tlenowo-wodorowy J-2X, który musiał zostać wycofany w kwietniu 2016 roku ze względu na duży udział nowych elementów, które nie zostały wcześniej opracowane. Dlatego wróciliśmy do starego dobrego RL-10, który był masowo produkowany i już od ponad pięćdziesięciu lat zdążył się „wpaść”.
Niezawodność zawsze była najważniejsza w projektach załogowych, nie tylko w NASA. W oficjalnych dokumentach NASA wspomina: „Pakiet czterech silników klasy RL-10 najlepiej spełnia wymagania. Stwierdzono, że jest optymalny pod względem niezawodności.” Pięcioczęściowy wzmacniacz został przetestowany pod koniec czerwca 2016 r. i stał się największym dotychczas zbudowanym silnikiem na paliwo stałe dla prawdziwej rakiety nośnej. Jeśli porównamy go z wahadłowcem, jego masa startowa wynosi 725 ton w porównaniu do 590 ton, a ciąg jest zwiększony w porównaniu z poprzednikiem z 1250 tf do 1633 tf. Ale SLS Block II powinien otrzymać nowe supermocne i ultrawydajne akceleratory. Istnieją trzy opcje. To projekt Pyrios firmy Aerojet Rocketdyne (dawniej Pratt & Whitney Rocketdyne), wyposażony w dwa silniki rakietowe zasilane tlenem i naftą o ciągu 800 ton każdy. Nie jest to też absolutna innowacja – „silniki” bazują na F-1, opracowanym dla pierwszego etapu tego samego Saturna V. Pyrios pochodzi z 2012 roku, a 12 miesięcy później Aerojet wraz z Teledyne Brown ciężko pracuję nad płynnym boosterem z ośmioma tlenowo-naftą AJ-26-500. Siła ciągu każdego może osiągnąć 225 tf, ale są one montowane na bazie rosyjskiego NK-33.
Testy silnika tlenowo-wodorowego RS-25 na stoisku Stennis Center, Bay St. Louis, Mississippi, sierpień 2015
I wreszcie trzecia wersja silnika do SLS jest prezentowana przez Orbital ATK i jest wykonana w postaci potężnego czterosekcyjnego akceleratora na paliwo stałe Dark Knight o ciągu 2000 tf. Ale nie można powiedzieć, że dla amerykańskich inżynierów w tej historii wszystko przebiegło gładko: wiele kompetencji i technologii zostało utraconych wraz z zamknięciem projektów Apollo i Space Shuttle. Musiałem wymyślić nowe sposoby pracy. Wprowadzono więc zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem w celu montażu zbiorników paliwa przyszłych pocisków. Zakład w Michuda ma podobno największą maszynę do tak wyjątkowego spawania. Również w 2016 roku wystąpiły problemy z powstawaniem pęknięć w produkcji bloku centralnego, a dokładniej w zbiorniku ciekłego tlenu. Ale większość trudności została pokonana.
Amerykanie stopniowo zawracają swoich astronautów na orbity niskoziemskie i dalej. Powstaje logiczne pytanie: po co to robić, skoro roboty wykonują świetną robotę? Postaramy się odpowiedzieć nieco później.
