Boeing X-20 Dyna-Soar

Taiteilijan näkemys X-20:n paluusta ilmakehään.

X-20 Dyna-Soar (”Dynamic Soarer”, suom. voimaliitäjä) oli Yhdysvaltain ilmavoimien ohjelma, jonka päämäärä oli kehittää avaruuslentokone, jota voitaisiin käyttää sotilaallisiin tarkoituksiin kuten tunnistamiseen, pommittamiseen, pelastamistehtäviin avaruudessa, satelliittien viemiseen kiertoradalle ja vihollisen satelliittien vioittamiseen. Ohjelma käynnistettiin vuonna 24. lokakuuta 1957 ja lakkautettiin 10. joulukuuta 1963, juuri kun aluksen rakentaminen täytyi aloittaa. Hinta oli 660 miljoonaa dollaria.

Samanaikaisesti kehitteillä olleet alukset, kuten Mercury ja Vostok, perustuivat avaruuskapseliin, joka palasi maahan laskuvarjon avulla. Dyna-Soar muistutti enemmän nykyisiä avaruussukkuloita, sillä paluu olisi tapahtunut lentäjän ohjauksessa. Alus pystyttiin laukaisemaan kiertoradalle, kuten Mercury ja Gemini, ja laskeutumaan lentokentälle.

Alus oli paljon kehittyneempi kuin sen aikaiset avaruusmatkaan käytetyt laitteet. Ohjelmasta saatiin paljon tietoa, jota myöhemmin käytettiin kehitettäessä avaruussukkuloita. Myöhemmin sukkulat laukaistiin ohjelman suunnitelmien mukaisesti ulkoisen kantoraketin turvin ja hyödynsi laskeutumisessaan deltasiipiä hallitun laskeutumisen aikaansaamiseksi. Ohjelman suunnitelmia, kuten ei neuvostoliittolaista Spiraliakaan, käytetty avaruuteen menossa ja sieltä palaamisessa vielä vuosikymmeniin ennen NASA:n avaruussukkuloita.

Ohjelman tausta

Dyno-Soarin kehitystyö juontaa juurensa Eugen Sängerin Silbervogeliin, saksalaisten toisen maailmansodan aikaiseen kiertoratapommikonehankkeeseen. Ajatus oli rakentaa rakettimoottoreilla matkaava pommikone, joka voisi saavuttaa valtavan pitkän toimintasäteen liitämällä kohteeseensa 5,5 kilometrin sekuntivauhdilla 50–150 kilometrin korkeudessa A-4- tai A-9-rakettimoottoreiden (katso aggregate-rakettisarja) avulla.

Pääasiallisesti nämä rakettimoottorit pystyivät kuljettamaan aluksen eksotermiselle radalle mannertenvälisten ohjusten tavoin ja tämän jälkeen irtautua. Vaikka alus ei olisikaan pystynyt pysyttelemään kiertoradalla nopeuden menetyksen seurauksena, se olisi voinut siipiensä ja jäljellä olevan nopeutensa turvin tuottaa nostetta, joka olisi palauttanut aluksen takaisin kiertoradalle. Tätä olisi voitu jatkaa siihen asti, kunnes nopeus olisi hidatunut tarpeeksi ja lentäjä olisi valinnut sopivan laskeutumispaikan. Tämä yliääninen kiertoradan nosteen hyödyntäminen merkitsi, että alus saattoi matkata yhtä pikälle kuin mannertenvälinen ohjus käyttäen vähemmän polttoainetta.

Tämänkaltaisella työntö- ja liito-ominaisuudella käyttävällä aluksella, niin kutsutulla antipodi-pommittajalla, olisi voitu iskeä mihin tahansa maailmassa äänennopeudella - ilman että alusta olisi voitu häiritä tai torjua, jolloin sen kokoa ja puolustusta olisi voitu vähentää verrattuna raskaisiin pommikoneisiin. Lisäksi työntöliitäjäkone olisi voinut korvata useasti käytettävät miehitetyt pommikoneet ja kertakäyttöiset miehittämättömät ohjukset.

Toisen maailmansodan jälkeen Amerikan sotilastiedustelupalvelu OSS toi Amerikkaan operaatio Paperclipissä saksalaisia tiedemiehiä, näiden joukossaan Tohtori Walter Dornbergerin, Saksan sodanajan rakettiohjelman johtajan. Hänellä oli yksityiskohtaisia tietoja Silbervogel-ohjelmasta ja Bellin alaisuudessa hän koetti saada Yhdysvaltojen ilmavoimat, USAF:n ja muut tahot kiinnostumaan työntöliitokoneesta. Tämän tuloksena USAF teetti useita soveltuvuus- ja suunnittelutöitä työntöliitokoneesta Bellillä, Boeingilla, Convairilla, Douglasilla, Martinilla, North Americanilla, Republicilla ja Lockheedilla 1950-luvun alussa.

Tuloksena syntyi eri suunnitelmia:

• Bomi (bomber missile, suom. pommittaja ohjus)
• Hywards (Hypersonic Weapons Research and Development Supporting system, suom. Ääntänopeamman Aseen Tutkimusta ja Kehitystä Tukeva järjestelmä)
• The Brass Bell tiedustelualus
• Rocket Bomber (suom. Raketti Pommittaja) "Robo".

Kehitystyö

24. lokakuuta 1957 Yhdysvaltojen ilmavoimien tutkimus- ja kehitysosasto julkaisi ehdotuksensa ääntä nopeammasta liitorakettiasejärjestelmästä (Asejärjestelmä 464L): Dyna-Soar. Ilmavoimat uskoivat, että yksi kone voitaisiin rakentaa hoitamaan sekä pommitus- että tiedustelutoimintaa, joten kaikki olemassa olleet suunnitelmat moottorilla toimivista liitokoneista yhdistettiin ja valmistuneen koneen toimivat yhtä hyvin kuin X-15 tutkimusta seuranneet koneet. Dyna-Soar ohjelma suunniteltiin suoritettavan kolmessa vaiheessa jossa ensin rakennettiin tutkimuskone Dyna-Soar I, toisessa vaiheessa tiedustelukone Dyna-Soar II (aiemmin Brass Bell) ja kolmannessa vaiheessa strategisen pommituskyvyn omaava Dyno-Soar III (aiemmin Robo). Ensimmäiset liitotestit Dyna-Soar I suunniteltiin toteutettavaksi vuoden 1963 aikana ja niitä seuraisivat moottoroidut lennot joilla tultaisiin saavuttamaan 18 machin nopeus tulevina vuosina. Robotisoidun liito-ohjuksen suunniteltiin olevan valmis vuoteen 1968 ja täysin toimintakykyisen asejärjestelmän omaavana (Dyna-Soar III) odotettiin olevan valmis vuoteen 1974 mennessä.

Maaliskuussa 1958, Dyna-Soar sopimus kilpailutettuun yhdeksän yhdysvaltalaisen ilmailuyrityksen kesken, ja näistä ehdotuksista keskityttiin Bellin ja Boeingin suunnitelmaan. Vaikka Bellillä oli kuuden vuoden etumatka tutkimus- ja tuotekehittelyssä, sopimus avaruuslentokoneesta tehtiin Boeingin kanssa kesällä 1959. Kilpailun aikana Boeing oli muuttanut omaa alkuperäistä suunnitelmaansa merkittävästi jolloin se alkoi enemmän muistuttaa Bellin suunnitelmaa. Vuoden 1961 lopussa Titan III valittiin laukaisualukseksi ja Dyna-Soar suunniteltiin laukaistavaksi Cape Canaveralin avaruustukikohdasta Floridasta. Huhtikuussa 1960 seitsemän astronauttia valittiin salaisesti Dyna-Soar-ohjelmaan. Heistä kaksi, Neil Armstrong ja Bill Dana, jättivät ohjelman kesällä 1962. 19. syyskuuta 1963 Albert Crews liitettiin Dyna-Soar-ohjelmaan ja kuuden muun Dyna-Soar-astronautin nimet julkaistiin. He olivat:

• Neil Armstrong (NASA) 1960–1962
• Albert H. Crews, Jr. (USAF) 1962–1963
• Bill Dana (NASA) 1960–1962
• Henry C. Gordon (USAF) 1960–63
• Pete Knight (USAF) 1960–1963
• Russell L. Rogers (USAF) 1960–1963
• Milt Thompson (NASA) 1960–1963
• James W. Wood (USAF) 1960–1963

Vuoden 1962 loppuun mennessä Dyna-Soar nimettiin X-20, Dyna-Soar I kokeissa oli onnistuneesti testattu aluksen moottoreita ja Yhdysvaltain ilmavoimat oli pitänyt X-20:n julkaisutilaisuuden Las Vagasissa.

Ongelmat

Tutkimustyöhön vaikuttaneiden rahoitusongelmien lisäksi Dyna-Soar ohjelma kärsi kahdesta merkittävästä ongelmasta, mitä rakettia tultaisiin käyttämään aluksen viemiseksi kiertoradalle ja selkeän päämäärän asettamisesta ohjelmalle.

Useita eri malleja esitettiin Dyna-Soarin kantoraketeiksi. Alkuperäinen Yhdysvaltojen ilmavoimien ehdotus oli LOX/JP-4, fluori-ammoniakki, fluori-hydraksiini tai X-15 käyttämä RMI moottori. Pääurakoitsija Boeing suosi Atlas-Centaur yhdistelmää, mutta lopulta ilmavoimat vaativat käyttämään hävinneen kilpailijan Martinin Titan-kantorakettia, vaikka Titan I ei ollut tarpeeksi voimakas nostamaan viiden tonnin X-20 kiertoradalle. Titan II ja Titan III kantoraketit pystyivät kuljettamaan Dyna-Soarin kiertoradalle, kuten myös Saturn C-1 joka myöhemmin nimettiin Saturn I. Kaikki näihin ehdotuksiin sisältyi eri moottori ja kärki vaihtoehtoja. Lopulta kantoraketiksi valittiin Titan IIIC, mutta ongelmat laukaisujärjestelmän kanssa monimutkaistivat ja myöhästyttivät projektia.

Pois luettuna asejärjestelmä 464L, alkuperäinen kiinnostus Dyna-Soarin kohtaan projektina jossa yhdistyi astronominen tutkimus ja asejärjestelmä, sai monet kyseenalaistamaan tulisiko Yhdysvaltojen ilmavoimilla olla miehitetty avaruusohjelma kun miehitetyt avaruuslennot oli keskitetty NASA:n vastuualueeksi. Ilmavoimat kuitenkin vetosi siihen, että toisin kuin NASA:n avaruusohjelmassa, Dyna-Soar mahdollisti hallitun alastulon avaruudesta jota pidettiin ohjelman päätavoitteena. Tammikuun 19. päivänä vuonna 1963 puolustusministeri Robert McNamara määräsi ilmavoimia tutkimaan oliko Gemini vai Dyna-Soar ohjelma parempi pohja avaruudessa olevalle asejärjestelmälle. Maaliskuussa 1963 puolustusministeri sai selvityksen ohjelmista ja määräsi sen perusteella, että ilmavoimat olivat keskittyneet liikaa hallittuun alastuloon avaruudesta sen sijaan kun sillä ei ollut kunnollisia syitä kiertoradalla tapahtuviin lentoihin. Tämä määräys koettiin olevan aivan eri kuin ministerin aikaisempi suhtautuminen ohjelmaa kohtaan. Dyna-Soar oli kallis ohjelma jolla ei kyetty miehitettyihin lentoihin ennen 1960-luvun puoltaväliä. Hankkeen korkea hinta ja epävarmuus käyttötarkoituksesta vaikeuttivat ilmavoimia jatkamaan ohjelmaa ja se lakkautettiin 10. joulukuuta 1963. X-20 lopettamispäivänä ilmavoimat ilmoitti aloittavansa uuden ohjelman miehitetyn kiertoradalla toimivan laboratorion rakentamiseksi joka kumpusi Gemini-ohjelmasta, mutta tämäkin ohjelma lopetettiin lopulta.