Awangardowe programy
Wstępne założenia mówią, że rakietowy system transportowy ma pozwolić na przewożenie ładunków o masie do 100 t, czyli tyle ile jest w stanie zabrać na pokład samolot transportowy C-17 Globemaster III. W celu obniżenia kosztów, narzędziem wykorzystywanym do transportu ładunków mają być rakiety opracowane na potrzeby cywilnych programów kosmicznych lub konstrukcje opracowane na ich podstawie.
W projekcie wydatków na rok budżetowy 2022 odnotowano wzrost nakładów na program. Celem obecnego etapu jest przeprowadzenie próby wykazującej realne możliwości takiego środka transportu. Do końca przyszłego roku zaplanowano realizację programu badawczego mającego na celu sprawdzenie efektywność nowego rozwiązania, w tym wykonanie całej misji transportowej od początku do końca.
Informacje te są zawarte w propozycji wydatków USAF na rok budżetowy 2022. Wnioskowane w niej jest dalsze 48 mln USD na finansowanie wspomnianego programu. W porównaniu z budżetem przewidzianym na ten rok jest to blisko pięciokrotny wzrost funduszy. Program wydatków zakłada, że w bieżącym roku budżetowym na działania określane jako kluczowe w ramach Rocket Cargo przeznaczono ok. 9,7 mln USD.
Plan na rok budżetowy 2022 dla Departamentu Sił Powietrznych jest oczywiście częścią planu wydatków całych sił zbrojnych USA. W planie tym znalazła się pozycja Rakieta Cargo, która jest elementem większego funduszu na awangardowe programy (Vonguard). Oprócz rakietowego systemu transportowego znalazły się w nim także środki na program budowy bezzałogowców sterowanych przez sztuczną inteligencję, program Golden Horde mający na celu opracowanie rojów amunicji krążącej, a także system nawigacyjny Navigation technology Satellite 3 (NTS-3).
Prawie wszystkie środki finansowe na wspomniany program zostały przeniesione z budżetu przeznaczonego na opracowanie „przyszłych możliwości transformacyjnych” („Future Transformational Capabilities”), w którym były przewidziane środki na „identyfikację możliwości inwestowania w przynoszące zmiany jakościowe transformacyjne rozwiązania naukowe i technologiczne w ramach procesu WARfighter-TECHnologist (WARTECH), który ma wskazać wspólne kierunki wymagań przedstawicieli Departamentu Sił Powietrznych i dostępnych możliwości technicznych aby uzyskać przegląd dostępnych możliwości technologicznych oraz przyszłych priorytetów projektowych Departamentu Sił Powietrznych.
USAF prowadzi badania nad systemem transportowym opartym na rakietach wielokrotnego użytku podobnych do stosowanych przez firmę SpaceX systemu Starship / Rysunek: SpaceX
Współpraca wojskowo-cywilna
W projekcie budżetu określono, że Departament Sił Powietrznych chce wykorzystać programy cywilne mające na celu zbudowanie największych jak dotychczas rakiet kosmicznych z możliwością wielokrotnego użycia do wypróbowania możliwych rozwiązań, które są warte miliardy dolarów i wykorzystać je do opracowania systemu transportu ładunków o masie 100 t na potrzeby Sił Powietrznych USA w dowolne miejsce na Ziemi, w czasie krótszym od jednej godziny. Zaznaczono przy tym, że Departament Sił Powietrznych nie ponosi nakładów na opracowanie cywilnych rakiet. Środki budżetowe są kierowane raczej na opracowanie rozwiązań naukowych i technicznych niezbędnych do zaspokojenia potrzeb logistycznych Departamentu Obrony USA. Jednocześnie rozszerzają możliwości wykorzystania cywilnych rozwiązań do zadań dedykowanych dla Departamentu Obrony.
Sam program Rocket Cargo nie jest zupełną nowością. Wstępną koncepcję ujawniono w październiku ub.r., gdy gen. Stephen Loyds z US Army, dowodzący US Transport Command (TRANSCOM) wspominał o potencjale jaki ma system transportu pozwalający przenosić ładunki o masie porównywalnej z udźwigiem samolotów C-17 Globemaster III w dowolne miejsce na świecie w czasie krótszym od jednej godziny. Maksymalny udźwig C-17 wynosi 82 t.
To właśnie wtedy gen. Loyds ogłosił rozpoczęcie współpracy ze SpaceX i Exploration Architecture Corporation (XArc) mającą na celu zbadanie możliwości realizacji i efektywność rakiety wielokrotnego użytku przeznaczonej do transportu ładunków. Grafika jaka towarzyszyła informacji o programie Rocket Cargo, które wcześniej ujawnił Departament Sił Powietrznych USA sugeruje, że chodzi o wykorzystanie systemu będącego pochodną statku kosmicznego SpaceX Starship, opracowywanego przez tę firmę do transportu ładunków i pasażerów na potrzeby komercyjne.
Najnowszy dokument z propozycjami budżetowymi Departamentu Sił Powietrznych wspomina o tradycyjnych i nietradycyjnych mechanizmach zawarcia kontraktów, jak porozumienie o współpracy przy pracach badawczo-rozwojowych, w celu wsparcia programu Rocket Cargo. Wygląda więc na to, że departament formalnie rozpoczął program jako swój własny projekt, osobny w stosunku do działań w sferze badań i rozwoju prowadzonych w ubiegłym roku.
Co ciekawe, w planach wydatków na rok budżetowy 2022 znalazła się informacja, według której TRANSCOM, którego misją jest strategiczny transport lotniczy, jest jednym z dwóch dowództw Sił Powietrznych USA określonych jako przyszły potencjalny użytkownik systemu Rocket Cargo. Drugim dowództwem jest Air Force Special Operation Command (AFSOC – dowództwo operacji specjalnych Sił Powietrznych), co ma pozwolić na zmniejszenie kosztów prowadzenia bieżących misji szybkiego reagowania.
Lądowanie rakiety nośnej wielokrotnego użytku Falcon 9 firmy SpaceX w grudniu 2017, podczas prób wykazujących możliwość realizacji lotów z wykorzystaniem rakiet wielokrotnego użytku / Zdjęcie: SpaceX
Nowe koncepcje
USAF poszukuje rakiety transportowej pozwalającej na wysyłanie ładunków przy pomocy rakiet wielokrotnego użytku, takich jak system Starship opracowany przez SpaceX. Transport miałby się odbywać w przestrzeni kosmicznej lub przynajmniej w wyższych warstwach atmosfery. Rakieta po lądowaniu w miejscu przeznaczenia byłaby rozładowywana lub załadowywana, a następnie wracałaby do miejsca poprzedniego startu. W budżecie na 2022 znalazła się wzmianka o „możliwości zrzutu ładunków”, co pokazuje, że istnieje także zainteresowanie statkami latającymi w przestrzeni kosmicznej lub wyższych warstwach atmosfery, zdolnymi zrzucać ładunki w określonych strefach. Dodatkowo w zestawieniu z dotychczas upublicznionymi informacjami koncepcji Rocket Cargo, zaczęto także wspominać o możliwości pozostawienia ładunku a przestrzeni kosmicznej w celu szybkiego dostarczenia w przypadku sytuacji kryzysowej lub innej ewentualności.
Plan wydatków dla Departamentu Sił Powietrznych na rok budżetowy 2021, kończący się 30 września, obejmuje opracowanie modeli użytkowych, symulacje i badania konieczne do przeprowadzenia analiz operacyjnych koncepcji Rocket Cargo, możliwych trajektorii lotów, rozważań projektowych i weryfikacji możliwości wykorzystania systemu dla potrzeb wojskowych, a także osiągów i kosztów operacyjnych. Departament Sił Powietrznych chce również uzyskać dane operacyjne z wielkoskalowej komercyjnej eksploatacji systemu rakietowego wielokrotnego użytku.
Plany na rok budżetowy 2022 są jednak bardziej ambitne. Ośrodek badawczy USAF (Air Force Research Laboratory – AFRL) ma przeprowadzić wstępne próby w tunelu aerodynamicznym aby określić nowe trajektorie wymagane do zapewnienia możliwości zrzutów i zjawiska fizyczne związane z oderwaniem opływu przy dużych prędkościach. Zadaniem AFRL będzie także opracowanie nowych koncepcji zadań loadmastera obejmujących kontenery transportowe nowego rodzaju, koncepcje załadunku i wyładunku oraz przetestowanie dostosowania rakiet transportowych Sił Powietrznych do cywilnych wyrzutni i środowiska kosmicznego. Później USAF zamierza przeprowadzić próbę i demonstrację możliwości transportu w jedną stronę do nieprzygotowanego miejsca przeznaczenia, a także pełna próbę całego procesu aby określić wyzwania techniczne jakie pojawią się przy eksploatacji systemu.
Start rakiety wielokrotnego użytku Falcon 9 widziany okiem kamery rejestrującej obraz w podczerwieni / Zdięcie NASA via USAF
Jednoczesne lądowanie dwóch rakiet nośnych Falcon Heavy / Zdjęcie: USAF
Problemy do rozwiązania
Korzyści z posiadania takich możliwości są nie do przecenienia. Możliwość szybkiego przebazowania sił lub wyposażenia, szczególnie przydatna do szybkiej reakcji na gwałtownie zmieniająca się sytuację, może być bardzo przydatna w szerokim zakresie sytuacji począwszy od konfliktów o dużej intensywności na misjach humanitarnych skończywszy.
Pojawiają się pewne wątpliwości znane z wyścigu kosmicznego, z którym mieliśmy do czynienia od lat 1950., jeśli chodzi o praktyczne wykorzystanie operacyjne rakiet do transportu do wysuniętych miejsc ładunków, a tym bardziej żołnierzy, nie wspominając o powrocie rakiety z miejsca nieprzygotowanego do tego typu operacji. Co więcej, nie jest jasne, jaki stopień „przeżywalności” może mieć taki system transportowy, biorąc pod uwagę potencjalne trudności, jakie mogą wiązać się z ukryciem miejsc startu i osłoną hałaśliwego statku przed atakami wroga podczas procedury lądowania. Do startu z wysuniętej lokalizacji konieczne jest użycie rakiety transportowej z pełnymi zbiornikami paliwa, co mogłoby tylko uczynić ją bardzo atrakcyjnym celem.
USAF wyraźnie twierdzi, że kluczowymi elementami, które należy rozpatrzyć w ramach programu Rocket Cargo są możliwość szybkiego startu z nieprzygotowanej lokalizacji, warunków w potencjalnym miejscu lądowania pozwalających na szybkie przygotowanie startu, a także możliwość wykrycia przez przeciwnika.
Punktem wyjścia wojskowego systemu Rocket Cargo będzie najprawdopodobniej rakieta Starship firmy SpaceX / Zdjęcie: SpaceX
Rakieta Starship po bezpiecznym lądowaniu na przygotowanej platformie / Zdjęcie: SpaceX
Ile to będzie kosztować?
Lądowanie rakiety Starship SN15 po locie próbnym / Zdjęcie: SpaceX
Wizja artystyczna systemu Rocket Cargo opublikowana w czerwcu br. przez USAF. Ma ona wskazywać, że nowy system może być wykorzystany nie tylko do celów wojskowych ale także w ramach misji humanitarnych / Rysunek: USAF
Jednym z kluczowych problemów dotyczących zagadnień operacyjnych, są kwestie ekonomiczne, które pozostają na razie bez rozwiązania. Według oficjalnych danych SpaceX, start rakiety wielokrotnego użytku Falcon 9 kosztuje ok. 62 mln USD, zaś jeden start większej rakiety Falcon Heavy to już koszt 90 mln USD. Wartości te są oczywiście zmienne i dotyczą raczej wynoszenia ładunków w przestrzeń kosmiczną, a nie lotów suborbitalnych i dotyczą ładowności znacznie większych niż masa 100 t jakiej wymaga USAF. W ub.r. SpaceX deklarowała, że jeden start rakiety Falcon 9 będzie kosztował 28 mln USD, ale Elon Musk, prezes SpaceX, poinformował, że ma nadzieję zejść z kosztami startów rakiet do poziomu 2 mln USD.
Żadna z tych liczb nie jes porównywalna z wysłaniem C-17 w dowolne miejsce na Ziemi. Przy założeniu, że koszt lotu C-17 wynosi ok. 30 tys. USD, przy locie trwającym 18 h dostajemy kwotę rzędu 500 tys. do 600 tys. USD. To niewiele ponad 25% tego czego życzy sobie Elon Musk w przypadku programu Starship. Do tego Globemaster III ma możliwość lądowania w słabo przygotowanym miejscu, uzupełnienia tam paliwa i wystartowania do lotu powrotnego.
Kluczową jest tu jednak prędkość. Przelot C-17 zająłby ok. 18 h. Pomijając wszelkie słabości koncepcji Rocket Cargo, system ten pozwala na dostarczenie ładunku w czasie 1 h lub krótszym. Daje to pewne unikalne możliwości do wykorzystania w wyjątkowych sytuacjach jak np. dostawa zaopatrzenia dla oblężonej placówki dyplomatycznej, gdzie spektakularne lądowanie rakiety kosmicznej z ładunkiem może być wykorzystane również jako działanie w walce psychologicznej.