Boeing X-20 Dyna-Soar

Boeing X-20 Dyna-Soar (”Dynamic Soarer”, suom. dynaaminen liitäjä) 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 24. lokakuuta 1957 ja lakkautettiin 10. joulukuuta 1963, juuri kun aluksen rakentaminen oli aloitettu. Ohjelma maksoi 660 miljoonaa dollaria.

Samanaikaisesti kehitteillä olleissa aluksissa, kuten Mercuryssa ja Vostokissa, miehistön tilat olivat kapselissa, joka palasi maahan laskuvarjon avulla. Dyna-Soar muistutti enemmän nykyisiä avaruussukkuloita, sillä paluu olisi tapahtunut lentäjän ohjauksessa ja alus olisi lentonsa päätteeksi laskeutunut kiitotielle.

Alus oli paljon kehittyneempi kuin aikakauden muut avaruusalukset. Ohjelmasta saatiin paljon tietoa, jota myöhemmin käytettiin kehitettäessä avaruussukkuloita. Myöhemmät sukkulat laukaistiin X-20-ohjelman suunnitelmien mukaisesti ulkoisen kantoraketin avulla ja hyödynsivät laskeutumisessaan deltasiipiä hallitun laskeutumisen aikaansaamiseksi. Ohjelman suunnitelmia ei neuvostoliittolaisen Spiralin tavoin käytetty avaruuslennoilla vuosikymmeniin ennen NASA:n avaruussukkuloita.

Ohjelman tausta

Dyno-Soarin kehitystyö juonsi 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 avulla.

Näiden rakettimoottorien oli tarkoitus kuljettaa alus eksoatmosfääriselle 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 hidastunut riittävästi ja lentäjä olisi valinnut sopivan laskeutumispaikan. Tämä 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 olisi voitu pienentää ja puolustusaseistusta keventää verrattuna raskaisiin pommikoneisiin. Lisäksi työntöliitäjäkone olisi voinut korvata useasti käytettävät miehitetyt pommikoneet ja kertakäyttöiset miehittämättömät ohjukset.

Toisen maailmansodan jälkeen Yhdysvaltain sotilastiedustelupalvelu OSS toi operaatio Paperclipissä Yhdysvaltoihin saksalaisia tiedemiehiä, näiden joukossa tohtori Walter Dornbergerin, Saksan sodan aikaisen rakettiohjelman johtajan. Hänellä oli yksityiskohtaisia tietoja Silbervogel-ohjelmasta, ja Bellin alaisuudessa hän koetti saada Yhdysvaltain ilmavoimat (USAF) 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. pommikoneohjus)
Hywards (Hypersonic Weapons Research and Development Supporting system, suom. Ääntä nopeampien aseiden tutkimusta ja kehitystä tukeva järjestelmä)
Brass Bell -tiedustelualus
Rocket Bomber (suom. rakettipommikone), ”RoBo”.

Kehitystyö

24. lokakuuta 1957 Yhdysvaltain ilmavoimien tutkimus- ja kehitysosasto julkaisi ehdotuksensa ääntä nopeammasta liitorakettiasejärjestelmästä (Asejärjestelmä 464L): Dyna-Soar. Ilmavoimat uskoi, että yksi kone voitaisiin rakentaa hoitamaan sekä pommitus- että tiedustelutoimintaa, joten kaikki olemassa olleet suunnitelmat moottorilla toimivista liitokoneista yhdistettiin yhdeksi X-15-projektin seuraajaksi. Dyna-Soar-ohjelma suunniteltiin kolmivaiheiseksi: ensin rakennettaisiin 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:llä suunniteltiin tehtävän vuoden 1963 aikana ja niitä seuraisivat moottoroidut lennot, joilla saavutettaisiin 18 machin nopeus tulevina vuosina. Robotisoidun liito-ohjuksen suunniteltiin olevan valmis vuoteen 1968 ja täysin toimintakykyisen asejärjestelmän omaavan Dyna-Soar III:n vuoteen 1974 mennessä.

Maaliskuussa 1958 Dyna-Soar-sopimus kilpailutettiin 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, minkä seurauksena se alkoi muistuttaa enemmän Bellin suunnitelmaa. Vuoden 1961 lopussa Titan III valittiin Dyna-Soarin laukaisussa käytettäväksi raketiksi ja Cape Canaveralin avaruustukikohta Floridassa sen laukaisupaikaksi. Huhtikuussa 1960 seitsemän astronauttia valittiin salaisesti Dyna-Soar-ohjelmaan. Heistä kaksi, Neil Armstrong ja Bill Dana, jättivät ohjelman kesällä 1962. Albert Crews liitettiin Dyna-Soar-ohjelmaan 19. syyskuuta 1963 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) 1960–1963
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-Soarille annettiin tunnus X-20. Dyna-Soar I:n kokeissa oli onnistuneesti testattu aluksen moottoreita ja Yhdysvaltain ilmavoimat oli pitänyt X-20:n julkistustilaisuuden Las Vegasissa.

Ongelmat

Tutkimustyöhön vaikuttaneiden rahoitusongelmien lisäksi Dyna-Soar-ohjelma kärsi kahdesta merkittävästä ongelmasta: aluksen kiertoradalle vievän raketin valitseminen ja selkeän päämäärän asettaminen ohjelmalle.

Useita eri malleja esitettiin Dyna-Soarin kantoraketeiksi. Alkuperäiset Yhdysvaltain ilmavoimien ehdotukset olivat LOX/JP-4-, fluori-ammoniakki-, fluori-hydraksiini- tai X-15:n käyttämä RMI-moottori. Pääurakoitsija Boeing suosi sen sijaan Atlas- ja Centaur-rakettien yhdistelmää, mutta lopulta ilmavoimat vaati sitä käyttämään kilpailutuksen hävinneen Martinin ehdottamaa Titan-kantorakettia, vaikka Titan I ei ollut tarpeeksi voimakas nostamaan viiden tonnin X-20:ä kiertoradalle. Titan II ja Titan III -kantoraketit pystyivät kuljettamaan Dyna-Soarin kiertoradalle, kuten myös Saturn C-1, joka myöhemmin nimettiin Saturn I:ksi. Kaikkiin näihin ehdotuksiin sisältyi eri rakettivaiheita. Lopulta kantoraketiksi valittiin Titan IIIC, mutta ongelmat laukaisujärjestelmän kanssa monimutkaistivat ja myöhästyttivät projektia.

Asejärjestelmä 464L:n kuvauksessa määritelty projektin alkuperäinen tarkoitus oli yhdistää ilmailututkimus ja asejärjestelmien kehittäminen. Moni kyseenalaisti, tulisiko Yhdysvaltain ilmavoimilla olla oma miehitetty avaruusohjelma, sillä miehitetyt avaruuslennot oli keskitetty NASA:n vastuulle. Ilmavoimat kuitenkin vetosi siihen, että toisin kuin NASA:n avaruusohjelmassa tuolloin, Dyna-Soar mahdollisti hallitun alastulon avaruudesta, mitä pidettiin ohjelman päätavoitteena. Tammikuun 19. päivänä vuonna 1963 puolustusministeri Robert McNamara määräsi ilmavoimia tutkimaan, olisiko Gemini vai Dyna-Soar-ohjelma parempi perusta avaruudesta käsin toimivalle asejärjestelmälle. Maaliskuussa 1963 puolustusministeri sai selvityksen ohjelmista ja totesi sen perusteella, että ilmavoimat oli keskittynyt liikaa hallittuun alastuloon avaruudesta ilman varsinaisia tavoitteita kiertoradalla tapahtuvaa lentoa koskien. Tämän lausunnon koettiin olevan päinvastainen verrattuna ministerin aikaisempaan suhtautumiseen ohjelmaa kohtaan. Dyna-Soar oli kallis ohjelma, jolla olisi kyetty miehitettyihin lentoihin aikaisintaan 1960-luvun puolivälissä. Johtuen hankkeen korkeasta hinnasta ja epävarmuudesta sen käyttötarkoituksesta ilmavoimien oli vaikea perustella ohjelman jatkamista, ja se lakkautettiinkin 10. joulukuuta 1963.

X-20-projektin lopettamispäivänä ilmavoimat ilmoitti aloittavansa uuden ohjelman miehitetyn kiertoradalla toimivan laboratorion rakentamiseksi, joka kumpusi Gemini-ohjelmasta, mutta tämäkin ohjelma lakkautettiin lopulta.