DOW-UAP-D124: גישה לחלל: היכן היינו ולאן נוכל להגיע - דאונים היפרסוניים, רקטות נושמות אוויר ו"מסילת ברזל לחלל"

קובץ: DOW-UAP-D124_AAWSAP-DIRD-Space Access-Where-Weve-Been-and-Where-We-Could-Go-March-8-2010.pdf סוכנות מקור: סוכנות הביון הביטחונית (DIA), המשרד להתרעה ביטחונית (Defense Warning Office), במסגרת תוכנית AAWSAP סוג מסמך: מסמך ייחוס מודיעיני ביטחוני (Defense Intelligence Reference Document, DIRD), סדרת "Acquisition Threat Support"; מספר בקרה DIA-08-1001-006 תאריך: 8 במרץ 2010 (מועד סגירת המידע, ICOD: 1 בדצמבר 2009) סיווג: UNCLASSIFIED//FOR OFFICIAL USE ONLY (הסימון FOUO מחוק בקו בכל העמודים; שוחרר לציבור ב-2026) מספר עמודים: 56 VIRIN: 260918-D-D0360-1113 שחרור PURSUE: 6

תקציר

"Space Access: Where We've Been ... and Where We Could Go" (גישה לחלל: היכן היינו, והיכן נוכל להיות) הוא אחד ממסמכי ה-DIRD הארוכים בסדרה: 49 עמודים ממוספרים ועוד עמודי פתיחה, 46 איורים, 2 טבלאות וארבעה נספחים. הוא הוכן בידי מחלקת תמיכת הרכש (DWO-3) של המשרד להתרעה ביטחונית ב-DIA, ושם המחבר מושחר ומופיע כ-AAP Person 67.

בניגוד לרוב מסמכי הסדרה, זהו במידה רבה טקסט של זיכרונות מקצועיים. המחבר כותב בגוף שלישי על עצמו ("the author") ומספר שבאוקטובר 1958 הוסב תפקידו במנהרת הרוח האנכית בבסיס רייט-פטרסון לזרימות היפרסוניות, שביקר בבייקונור ב-1988, ששוחח באופן אישי עם מתכנן הדאונים הסובייטי גלב לוזינו-לוזינסקי, ושבידיו נמצאים דגם מקורי של כלי משנות ה-60 ושני "צינורות Qu". המקורות הם שילוב של דוחות תעשייה מהשנים 1964 עד 1970, שיחות אישיות וספרות מקצועית.

הטענה המרכזית מנוסחת כבר במבוא: פיתוח גישה מסחרית לחלל הוא "מאמץ ישיר" (straightforward effort) שנשלט בידי הנעה ואמינות, ו"אין זה בהכרח עניין של טכנולוגיה". לפי המחבר, ארצות הברית ידעה כבר בשנות ה-60 כיצד לבנות מערכת הלוך ושוב סדירה, אך בחרה ברקטות חד-פעמיות שנגזרו מטילים בליסטיים ונטשה את הדרך "המטוסית". המסמך אינו מזכיר עב"מים או תופעות בלתי מזוהות.

מאמר מחקר

המסמך, המחבר ונקודת המבט

עמוד השער נושא את התאריך 8 במרץ 2010, את מועד סגירת המידע 1 בדצמבר 2009 ואת מספר הבקרה DIA-08-1001-006 (עמוד 1). ההערה המנהלית בעמוד 2 כתובה בנוסח המוכר ממסמכים אחרים בסדרה: המסמך הוא "אחד בסדרה של דוחות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2009" בתוכנית AAWSA, ושאלות יש להפנות אל AAP Person 1, מנהל התוכנית, ב-DIA בוושינגטון.

המבנה: מבוא (עמודים 5 עד 7), פרספקטיבה של הנעה, תצורות היפרסוניות, תרמודינמיקה וחומרים, "צינור Qu", הנעה רקטית, פעולות המראה ונחיתה, אפשרויות שיגור, שונות אטמוספרית ומסקנה (עמודים 8 עד 49), ואחריהם ארבעה נספחים: פרספקטיבה היסטורית, כלי משולב הנעה, עלויות תפעול של כלי טרנס-אטמוספרי (TAV) ואליפסות נחיתה (עמודים 50 עד 55).

מבין 12 התחומים הטכניים שהוגדרו במסמך יעדי התוכנית (DOW-UAP-D110), המסמך נוגע בעיקר בתצורה ומבנה (configuration & structure), בהנעה (propulsion), בחומרים (materials) ובעילוי (lift), דרך יחס העילוי לגרר של דאונים. נספח C נוגע גם בחימוש, בתיאור "חודרנים קינטיים" שיישאו בחרטום כניסה מואץ רקטה. המילה "unidentified" מופיעה בו פעם אחת בלבד: דגם של כלי מתקופת שנות ה-60 ש"הופיע על שולחנו של עובד בואינג" ולא זוהה, והמחבר מצא שהוא תואם דגם מקורי שבידיו (עמוד 32). אין שום קשר לתופעות אוויריות בלתי מזוהות.

הטענה: "לא בעיה של טכנולוגיה, בעיה של חומרה"

המבוא מציג את התזה בחדות. כשנשאלה קבוצת ותיקים של Aerospace Corporation על גישה לחלל, השיבו: "It was not a technology issue; it was a hardware issue" (עמוד 6). המחבר מביא את האנלוגיה של ד"ר ד. ברוס מריפילד (D. Bruce Merrifield), עוזר שר המסחר, בין הכנת טכנולוגיה לייצור לבין מערכת הליגות המשניות של הבייסבול, ומציין שה-Saturn I וה-Saturn V הוכנו לטיסה לירח במהירות משום שנבנו על "תכנון מוקפא" ועל חומרה קיימת.

מכאן נגזרת הביקורת ההיסטורית: בסוף שנות ה-50 שררה "נטייה" שנכפתה בידי התחרות עם ברית המועצות להשתמש ברקטות שנגזרו מטילים בליסטיים; עם שיגור ספוטניק הסתיימה הדרך המטוסית לחלל במטוס X-15, והוחלפה באסטרטגיה של "שיגור רועש לחלל" ברקטות חד-פעמיות (עמוד 7). לדברי המחבר, מלבד ה-Delta Clipper הניסיוני של ויליאם גאובץ (William Gaubatz) ופיט קונרד (Pete Conrad), אף משגר מבצעי לא ביצע מעולם ביטול משימה מוצלח, ו"משגר רב-פעמי הוא פשוט משגר חד-פעמי שחלקים ממנו נעשה בהם שימוש חוזר כמה פעמים". זו בדיוק הנחרצות שהתקציר הרשמי מסייג: תיאור של בחירות העבר שהוא "נחרץ יותר מתיאור ניטרלי לחלוטין".

הדאון ההיפרסוני: FDL-7 ו-Model 176

לב המסמך הוא הגנה על אסכולה הנדסית מסוימת: הדאונים ההיפרסוניים בעלי גוף עילוי (lifting body) של מעבדת הדינמיקה של הטיסה של חיל האוויר (AFFDL) ושל מקדונל דאגלס. טבלה 1 מונה עשר תצורות מהשנים 1958 עד 1968, מ-FDL-24B ועד "Star Body" בהשראה רוסית (עמוד 13). ההבדל המכריע, לפי המסמך, הוא יחס העילוי לגרר (L/D) בטיסה היפרסונית: דאון עם L/D מעל 2.7 יכול לגלוש לטווח צידי של יותר מ-4,500 מייל ימי ולנחות ביבשת ארצות הברית מכל נקודה במסלול, בלי להמתין. לשם השוואה, קפסולת אפולו נדרשה להמתין עד 14 הקפות, או 21 שעות (עמוד 17).

המחבר מתמודד עם הטענה שגוף עילוי כבד בהרבה מקפסולה בליסטית. מתאם ממשלתי משנות ה-60 קבע שדאון עם L/D גבוה עשוי לשקול כמעט פי שניים מקפסולה עם אותו מטען; מהנדסי מקדונל דאגלס פיצלו את הנתונים לשלוש "משפחות" תצורה ומצאו יחסי משקל של 1.9, 1.7 ו-1.4 בלבד, תלוי בצורה (משוואה 3, עמודים 15 עד 16). האף ה"שפכטלי" (spatular) שפותח ב-AFFDL יחד עם מקדונל דאגלס הפחית את גרר הגל של החרטום ב-35 עד 40 אחוזים.

בעמוד 21 מופיעה אנקדוטה בולטת. לוזינו-לוזינסקי הגביל את דאוני ה-BOR שלו ל-L/D של 1.7 עד 1.8, והמחבר מסביר זאת בשני נימוקים: אורכה של ברית המועצות כפול מזה של ארצות הברית, ו"בשיחות אישיות" סיפר לו לוזינו-לוזינסקי שסוכנות ממשלתית רוסית אילצה אותו להגביל את טווח הגלישה כדי למנוע בריחה לארצות הברית, ושבקרת הקרקע אף ניטרלה את מערכת היציאה ממסלול כשהכלי היה בטווח ארצות הברית. זהו עדות מפה לאוזן, ללא מקור כתוב. היישום המעשי שהמחבר מציע: דאונים מחוברים לתחנת החלל כסירות הצלה, שיאפשרו לצוות להגיע לקרקע "בפחות מ-90 דקות" במקרה חירום, לעומת המתנה של 6 הקפות לדאון בסגנון מעבורת החלל במסלול התחנה.

חומרים וחום: מרעפי מתכת, צינורות חום וצינור Qu

המסמך מתאר את מבנה ה-Model 176: דפנות טיטניום שעוצבו בריתוך דיפוזיה ובעיצוב סופר-פלסטי, ששימשו גם כמבנה העיקרי וגם כדופן מיכל הדלק, ומעליהן "מרעפים" מתכתיים מקרינים. עם חומרי 1960, כ-95 אחוזים מחום החיכוך האווירודינמי הוקרנו חזרה לחלל ורק כ-2.5 אחוזים חדרו למבנה; בשיטות העיגון של תוכנית X-33, לדבריו, היום היו חודרים 0.5 עד 1 אחוז בלבד (עמוד 27). חרטום מניקל נקבובי ש"מזיע" מים נוסה בטיסת BGRV ב-1966, וקצה התקפה עשוי צינורות חום מלאי נתרן נבנה במקדונל דאגלס ו"מעולם לא נכשל" (עמודים 28 עד 29). המחבר מספר שראה בבורדו מבער מחומר מרוכב SiC/SiC פועל ב-3,000 מעלות פרנהייט במשך ימים, ומצר על כך שהמפעל נסגר.

הפרק החריג ביותר הוא "צינור Qu" (עמודים 30 עד 31): צינור חום שמקורו בסין, שלפי דוח שנתי של אוניברסיטת אלבמה בהאנטסוויל מוליך חום לפחות פי 30,000 מנחושת. המחבר טוען שהצוות הסיני "לא התכוון לתת לתגלית הזו להגיע לידיים אמריקאיות", ושבידיו שני צינורות קטנים. ראוי לציין שהקטע המצוטט מהדוח עצמו פותח במילים "the Qu Tube, or Supertube, is somewhat controversial", וה-DIRD אינו מציג אימות עצמאי של הטענות.

הנעה, המראה ושיגור

בפרק ההנעה (עמודים 32 עד 36) משבח המחבר את מנוע הרקטה XLR-129 של פראט אנד ויטני, בלחץ משאבה של 3,500 psi, שהגיע ללחץ מלא "בקצת יותר משלושה חודשים", לעומת שלוש שנים למנוע הראשי של מעבורת החלל. לפי הטקסט המנוע השלים 42 טיסות מדומות בלי שיפוץ (כיתוב איור 28 מדבר על 40 מחזורי ניסוי), והוא מצטט את טענת ספרו של דיק מלרדי (Dick Mulready) שנאס"א ביטלה את משאבת החמצן הנוזלי כי מימונה "לא יהיה הוגן כלפי המתחרים שלנו". המנוע הרוסי RD-0120 של מערכת Energia עבר 80 טיסות מדומות.

החלופה המועדפת היא רקטה נושמת אוויר עד מאך 5.5: מחזור LACE, שבו מימן נוזלי מקרר ומנזיל את האוויר הנכנס, מחזור "מקורר עמוק", ומחזור KLIN של V. V. Balepin. לפי איור 2, בכלי מסוג Delta Clipper עם מטען של 5.35 טון, LACE מוריד את משקל ההמראה מ-334 ל-101 טון. המחבר מתאר תפיסה רוסית-בריטית לשיגור דאון מגבו של מטוס An-225: לפי איור 31, LACE מוריד 150 טון ממשקל ההמראה ומאפשר מטען של יותר מ-11 טון, לעומת 5.45 טון ברקטה רגילה (עמודים 35 עד 36).

פרק ההמראה והנחיתה (עמודים 37 עד 40) מסביר מדוע מחקרים שכפו מראש המראה אופקית הגיעו למסקנות שגויות. רקטה נושמת אוויר ביחס מסה של 5.0 תשקול כ-230 טון בהמראה אנכית, פחות ממחצית 480 הטון של רקטה טהורה; אך אם כופים המראה אופקית, משקלה מזנק לכ-800 טון. המסקנה: מעל יחס משקל של 4.3 עדיף שיגור אנכי או שיגור אווירי. "וכך", כותב המחבר, "גברו תומכי הרקטות על פתרון נושם אוויר מאז מטוס החלל הראשון ב-1958". פרק השיגור מתאר מתחם שיגור אנכי שבו מאיצים "מושלכים לאחור" (toss-back) מסתובבים 180 מעלות וחוזרים לנחיתה אנכית, רעיון של ג'ו ת'רגאו (Joe Thurgau) ממקדונל דאגלס, ואת נוהל בייקונור: טיל Soyuz שהגיע ברכבת ב-05:00 שוגר ב-17:15 באותו יום (עמודים 9, 35 ו-41).

"מסילת ברזל לחלל": המסקנה והנספחים

המסקנה (עמודים 44 עד 49) שואלת: "ארבעים שנה אחרי אפולו, מדוע התקדמנו כל כך מעט?". המחבר משווה את הטיסות למסלול נמוך לעגלות הקונסטוגה של המתיישבים, שלא חזרו מזרחה, ומציע לראות בתשתית החללית "מגרש מיון של רכבות": תחנות במסלול שבהן מרכיבים, מתדלקים ומתקנים. איור 44 וטבלה 2 מונים 25 רכיבים, ממשגר לשימוש מתמשך ותחנת דלק במסלול ועד רכב לניקוי פסולת מסלולית, מלון חללי, נמל חלל על הירח וכלי חקר פלנטריים. בדרך הוא מעיר שהסתמכות "בלעדית" על תאים סולאריים עלולה לגזור כישלון על תחנות כוח חלליות, ומביא עדות אישית שמרכז תחנת MIR החל לדלוף אחרי 15 שנה בחלל.

הנספחים מוסיפים נתונים כמותיים. נספח A מסכם דוחות של מקדונל מ-1964 עד 1965 על תחנת חלל מסתובבת ל-21 אנשי צוות, שדרשה 448 טון אספקה בשנה ולפחות 74 טיסות בשנה, כלומר צי של עשרה כלים. נספח B משווה רקטה אנכית עם מטען של 7,000 ק"ג, במשקל 450,000 עד 500,000 ק"ג, לכלי נושם אוויר במשקל 200,000 עד 225,000 ק"ג. נספח C מביא הערכת עלות מ-1984 לטייסת של 14 כלים טרנס-אטמוספריים: 97 מיליון דולר בשנה לשיוט אטמוספרי ו-251 מיליון למסלולי, לעומת 71 מיליון לטייסת B-52 ו-140 מיליון ל-B-52 עם תדלוק. נספח D מראה שה-Model 176 היה יכול לגלוש למרחק של היקף כדור הארץ בקו המשווה.

משמעות

המסמך אינו עוסק באיום זר ואינו מנתח טכנולוגיה עוינת; הוא מסה היסטורית-פולמוסית של מהנדס מהדור של תוכניות X-20 ו-MOL, שנכללה בספריית הייחוס של AAWSAP. ערכו לארכיון כפול. ראשית, הוא מתעד בפירוט רב, עם נתונים מדוחות תעשייה שאינם נגישים בקלות, קו פיתוח אמריקאי של דאונים היפרסוניים ורקטות נושמות אוויר שנזנח בשנות ה-60. שנית, הוא ממחיש את טווח הנושאים של התוכנית: לצד מסמכים על אנטי-חומר, כמו DOW-UAP-D123, ועל הנעה גרעינית, כמו DOW-UAP-D126, עומד כאן מסמך שמטרתו היא להראות שהבעיה אינה בפיזיקה אלא בהתמדה הנדסית.

יש לקרוא אותו בזהירות. חלק מהטענות נשען על שיחות פרטיות שאין להן תיעוד, חלקן חד-צדדיות כלפי נאס"א ו"תומכי הרקטות", ויש בו אי-התאמות קטנות: 42 מול 40 מחזורים ב-XLR-129, וסף של "פחות מארבע" בכיתוב איור 34 מול 4.3 בטקסט. יש גם הקשר כללי שכדאי לזכור: המסמך נכתב ב-2010, לפני שמאיץ של רקטה מסלולית נחת אי פעם נחיתה ממונעת. בדצמבר 2015 נחת לראשונה שלב ראשון של רקטה מסחרית מסלולית ליד אתר השיגור, ומאז הפך הרעיון של מאיץ שחוזר אל נקודת המוצא, שהמסמך מייחס לתכנון של מקדונל דאגלס, למציאות מבצעית, אם כי בדרך שונה מזו של הדאונים שהמחבר מקדם.

אנשים מרכזיים

מקומות

מושגי מפתח

ציטוטים בולטים

"The key requirement is to develop a robust and not necessarily a low-cost infrastructure, without which commercial exploitation of LEO and the moon will not be possible." (הדרישה המרכזית היא לפתח תשתית חסונה, ולא בהכרח זולה, שבלעדיה לא יתאפשר ניצול מסחרי של המסלול הנמוך ושל הירח.) -- עמוד 5

"It was not a technology issue; it was a hardware issue." (זו לא הייתה בעיה של טכנולוגיה; זו הייתה בעיה של חומרה.) -- עמוד 6

"With the X-15's demise, all efforts to fly aircraft to space ended, replaced by the more familiar (but less practical) strategy of loudly blasting to space with expendable rockets derived from undertested ballistic missile hardware, as documented in early failures." (עם קץ ה-X-15 הסתיימו כל המאמצים להטיס מטוסים לחלל, והוחלפו באסטרטגיה המוכרת יותר, אך המעשית פחות, של שיגור רועש לחלל ברקטות חד-פעמיות שנגזרו מחומרת טילים בליסטיים שלא נוסתה די הצורך, כפי שתועד בכישלונות המוקדמים.) -- עמוד 7

"Second, in personal conversations with the author, Lozino-Lozinski indicated a Russian government agency forced him to limit the glide range to ensure recovery in continental Russia and prevent escape to the United States." (שנית, בשיחות אישיות עם המחבר ציין לוזינו-לוזינסקי שסוכנות ממשלתית רוסית אילצה אותו להגביל את טווח הגלישה כדי להבטיח נחיתה בשטח היבשתי של רוסיה ולמנוע בריחה לארצות הברית.) -- עמוד 21

"And so the rocket proponents have defeated an air-breathing solution since the first aerospace plane in 1958." (וכך גברו תומכי הרקטות על פתרון נושם אוויר מאז מטוס החלל הראשון ב-1958.) -- עמוד 40

"But where is our space infrastructure? Forty years after Apollo, why have we advanced so little (as illustrated in Figure 43)?" (אבל היכן תשתית החלל שלנו? ארבעים שנה אחרי אפולו, מדוע התקדמנו כל כך מעט, כפי שממחיש איור 43?) -- עמוד 45

"The space business has it backwards: There is no commerce until the infrastructure is in place, not vice versa." (עסקי החלל הפכו את הסדר: אין מסחר עד שהתשתית קיימת, ולא להפך.) -- עמוד 46

"Is it a technology issue? Hardly! We have known for 50 years how to create it." (האם זו בעיה של טכנולוגיה? בקושי! אנחנו יודעים כבר 50 שנה כיצד ליצור אותה.) -- עמוד 46