DC-X: จรวดในประวัติศาสตร์ของ NASA ที่สร้างแรงบันดาลใจสู่อนาคต




(เที่ยวบินแรกของ DC-XA รุ่นที่สองของ Delta Clipper ที่ White Sands Missile Range พื้นที่ทดสอบทางทหารในนิวเม็กซิโก Cr. NASA)


เมื่อยี่สิบปีก่อนทั้ง  SpaceX และ Blue Origin บริษัทอวกาศสมัยใหม่ ได้เริ่มออกแบบจรวดที่ปล่อยตัวและลงจอดในแนวตั้งอย่างที่ DC-X ที่ผลิตโดย บริษัท McDonnell Douglas ได้ทำไปแล้ว

" DC-X " ย่อมาจาก Delta Clipper Experimental เป็นจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในขั้นตอนเดียว ถูกสร้างขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการบินขึ้นในแนวตั้งและความสามารถในการลงจอดในแนวดิ่ง ซึ่งก่อนหน้านี้จะเป็นไปได้เฉพาะในอาณาจักรแห่งนิยายวิทยาศาสตร์เท่านั้น และหากมองดีๆ จะเห็นว่า DC-X เป็นเหมือนพีระมิดสีขาวที่ตั้งตระหง่านอยู่บนขาเรียวทั้งสี่ข้าง โดยมีความสูงเพียง 12 เมตรซึ่งแคระมากท่ามกลางจรวดอื่นๆ

จากความสูง -ขนาดเล็กของ DC-X นั้นเป็นหลักฐานว่ามันถูกทำขึ้นเพื่อพิสูจน์แนวคิดเท่านั้น ไม่ได้มีจุดมุ่งหมายเพื่อไปให้ถึงระดับความสูงของวงโคจร
ซึ่งเป็นแนวคิดที่ Max Hunter วิศวกรการบินและอวกาศได้รับการปลูกฝังมานานถึงสามสิบปีว่า ที่ต้องการออกแบบและสร้างยานพาหนะขั้นตอนเดียว (single-stage-to-orbit / SSTO) ขึ้นสู่วงโคจรโดยไม่ต้องใช้ถังเชื้อเพลิง เครื่องยนต์และฮาร์ดแวร์หลักอื่น ๆ โดยมีสาระสำคัญที่นำมาใช้ใหม่ได้


OOST รถบรรทุกอวกาศวงโคจรขั้นตอนเดียว และ Rombus Staging
Credit: NASA


จริงๆแล้ว Hunter ไม่ได้เป็นผู้ริเริ่มแนวคิดนี้ แต่เป็นอดีตเพื่อนร่วมงานของเขาที่ชื่อ Philip Bono วิศวกรของบริษัท Douglas Aircraft Company ที่เป็น
ผู้เสนอแนวคิดนี้เป็นคนแรก โดยการออกแบบของ Bono ได้แก่ :

- One-Stage Orbital Space Truck ที่เรียกว่า OOST ซึ่งเป็นรถบรรทุกอวกาศแบบหนึ่งขั้นตอนที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้,
- Recoverable One Stage Orbital Space Truck ที่เรียกว่า ROOST 
- Reusable Orbital Module, Booster และ Utility Shuttle ที่เรียกว่า ROMBUS แต่สิ่งเหล่านี้ไม่มีอะไรคืบหน้าไปกว่าความคิดบนกระดาษ

สำหรับยานพาหนะแรกที่เข้าใกล้การบินขึ้นในแนวดิ่ง - การลงจอดในแนวดิ่ง (VTVL) คือ Apollo Lunar Module สองขั้นตอน โดยมันร่อนลงบนพื้นผิวดวงจันทร์ในแนวตั้ง แต่การบินขึ้นมันจะทิ้งขั้นตอนหนึ่งไว้ข้างหลัง ดังนั้น มันจึงไม่ใช่จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งเทคโนโลยีในการสร้างจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้นอาจไม่มีอยู่จริง

แต่ Hunter รู้สึกทึ่งกับวิธีการ VTVL และเป็นเวลาหลายปีที่เขาพยายามขายไอเดียอย่างไร้ผลนี้ให้กับ Lockheed Martin บริษัทด้านอากาศยานก่อนที่เขาจะเกษียณ จนกระทั่งในปี 1989 Hunter ได้ร่วมมือกับ Jerry Pournelle นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์และพลโท Daniel O ที่เกษียณอายุราชการ โดยทั้งสามคนสามารถนัดพบกับรองประธานาธิบดี Dan Quayle ได้




พวกเขาพยายามโน้มน้าวรองประธานาธิบดีว่า การป้องกันประเทศขาดจรวดที่มีประสิทธิภาพ ที่สามารถยิงซ้ำได้และพร้อมใช้งานในเวลาที่สั้นที่สุดในระหว่างการเริ่มปฏิบัติการ ซึ่งยานพาหนะดังกล่าวมีความจำเป็นในคลังแสงของสหรัฐฯ หากประเทศต้องการลงทุนในระบบอาวุธอวกาศ อาจจะด้วยความไม่แน่นอนของสงครามเย็นที่เกิดขึ้น โครงการนี้จึงได้รับการอนุมัติอย่างรวดเร็ว และได้รับทุนสนับสนุนจากองค์กรริเริ่มการป้องกันเชิงกลยุทธ์ ซึ่งเป็นหน่วยงานที่ดำเนินโครงการป้องกันขีปนาวุธ

ด้วยความซับซ้อนของโครงการ Hunter และทีมงานของเขาที่บริษัทผลิตเครื่องบิน McDonnell Douglas จึงมุ่งเน้นไปที่การสร้างยานทดสอบพื้นฐานที่สามารถแสดงให้เห็นว่า ลูกเรือตัวเล็กๆก็สามารถปล่อยยานอวกาศได้ ด้วยเวลาตอบสนองที่รวดเร็วปานสายฟ้าแลบและต้นทุนต่ำ

ซึ่งการออกแบบขั้นสุดท้าย เป็นเครื่องต้นแบบขนาดหนึ่งในสามคือ Delta Clipper Experimental  ที่มีเที่ยวบินแรกเมื่อวันที่ 18 สิงหาคม 1993
โดยยานลำนี้ได้ถูกปล่อยขึ้นจากพื้นที่ทดสอบ White Sands Missile Range ในนิวเม็กซิโก ถึงระดับความสูง 151 ฟุต โดยลอยตัวอยู่ในช่วงสั้น ๆ และ
ยังคงรักษาท่าทีในแนวตั้งเคลื่อนไปด้านข้างเป็นระยะทาง 350 ฟุต

จากนั้นเครื่องยนต์ก็กลับมามีกำลังอีกครั้ง และ DC-X ก็เคลื่อนตัวลงมาอย่างช้าๆ ลงจอดบนท้ายของมันอย่างนุ่มนวล โดยเที่ยวบินทั้งหมดใช้เวลาเพียง 59 วินาที นับเป็นครั้งแรกที่จรวดร่อนลงสู่พื้นโลกในแนวดิ่ง

คลิกเพื่อดูคลิปวิดีโอ
ในการทดสอบอย่างต่อเนื่อง Delta Clipper ไต่ระดับสูงขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งถึงระดับความสูงสูงสุดที่ 3 กม. และทุกครั้งก็ลงจอดได้อย่างสมบูรณ์แบบ จต่อมา โปรแกรมดังกล่าวได้รับการครอบครองโดย NASA และได้ดำเนินไปสู่ขั้นตอนที่สองนั่นคือ Delta Clipper Experimental Advanced หรือ DC-XA ที่แสดงให้เห็นถึงเวลาตอบสนอง 26 ชั่วโมง ซึ่งเป็นสถิติที่ยังไม่มีใครเอาชนะได้

และเที่ยวสุดท้ายของ DC-XA คือเที่ยวบินที่ 12 เมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม 1996 การตกลงมาของจรวดโดยไม่มีสัญญาณใดๆ แต่เมื่อมันเข้าใกล้พื้น
ความผิดปกติที่ขาลงจอดทำให้ไม่สามารถใช้งานได้ ทำให้ DC-XA ล้มลงและระเบิดบนแท่นยิง

แม้ว่าค่าใช้จ่ายของ Delta Clipper ใหม่จะอยู่ที่ 50 ล้านเหรียญสหรัฐ ซึ่งไม่มากตามมาตรฐานของ NASA แต่ NASA ตัดสินใจที่จะไม่สร้างยานขึ้นมาใหม่  และเริ่มดำเนินการตามแนวคิดเรื่องนำกลับมาใช้ใหม่ได้ นั่นคือ Lockheed Martin X-33 VentureStar ที่คาดว่าจะมาแทนที่กระสวยอวกาศ
แต่ในที่สุด X-33 VentureStar เองก็ถูกยกเลิกเนื่องจากต้นทุนการพัฒนา



จรวด solid rocket boosters ของ SpaceX’s Falcon land ที่ศูนย์อวกาศเคนเนดี

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทการบินและอวกาศเอกชนเช่น SpaceX และ Blue Origin เป็นหัวหอกในการพัฒนาจรวดที่ใช้ซ้ำได้ พร้อมความสามารถของ VTVL โดยในปี 2013 จรวด Grasshopper ของ SpaceX กลายเป็นจรวดที่สร้างขึ้นโดยส่วนตัวเป็นครั้งแรก ที่สามารถลงจอดในแนวตั้งได้สำเร็จหลังจากถึงระดับความสูงที่ 744 เมตร สองปีต่อมา จรวด New Shepard ของ Blue Origin ทำการลงจอดในแนวดิ่งได้สำเร็จเป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน 2015 หลังจากขึ้นสู่อวกาศ

ปัจจุบัน ความตื่นเต้นอย่างมากของ VTVL กำลังเกิดขึ้น โดย NASA กำลังทำงานใน Project Morpheus ของตัวเองซึ่งเป็นยานพาหนะ VTVL โดยใช้เทคโนโลยีการลงจอดที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัดสีเขียวที่เป็นอิสระ และการตรวจจับอันตรายอัตโนมัติ ซึ่งตอนนี้ หน่วยงานอวกาศของเยอรมัน ฝรั่งเศส และญี่ปุ่นกำลังทำงานร่วมกันในจรวด VTVL ที่ใช้ซ้ำได้ ที่เรียกว่า CALLISTO

และ LinkSpace บริษัทอวกาศส่วนตัวของจีนก็ประสบความสำเร็จในการทดสอบจรวดทดลอง orbital rocket ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้สำเร็จ ด้วยการบินขึ้นในแนวดิ่งที่ประสบความสำเร็จ รวมทั้ง ISRO หน่วยงานอวกาศแห่งชาติของอินเดียก็ประกาศด้วยว่าพวกเขากำลังพัฒนาจรวด VTVL เหมือนกัน


X-33 ซึ่งล้มเหลวในการบินทุกครั้ง หลังจากใช้ต้นทุนที่มากกว่า 1 พันล้านดอลลาร์
ถือเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่ล้มเหลวที่สุดของโครงการเครื่องบินอวกาศ (Cr. NASA)





ที่มา
# Hailey Rose McLaughlin, DC-X: The NASA Rocket That Inspired SpaceX and Blue Origin, Discover Magazine
# Preston Lerner, Black Day at White Sands, Air & Space
# The Delta Clipper Experimental, NASA


(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)
แก้ไขข้อความเมื่อ
แสดงความคิดเห็น
Preview
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่