Hüvasti, tiivuline unistus!
Vello Kala
08.06.2011

12. aprillil 1981.aastal startis Canaverali neemelt iselaadne lennumasin: töntsjas lennuk, mis monteeritud hiiglasliku kütusepaagi kõhule ja mida külgedelt toetamas kaks tahkekütusekiirendit – raketti. Selle riistapuu nimi oli ameerika avastaja auks Columbia ja tegu oli esimese kosmose-aparaadiga inimkonna ajaloos, mis võis tõusta, laskuda ja hiljem uuele ringile minna – esimese korduskasutatava kosmoselaevaga.

Lennud orbiidile pidid saama sama argiseks asjaks nagu tšarterreisid lõunamaa kuumadele supelrandadele. Paraku nii ei läinud. Kolmkümmend aastat on möödunud ning praegu tähistame süstiklaevade ajastu lõppu. 28. juunil peaks süstiklaev Atlantis tegema kosmoselennukite programmi 135. ja viimase lennu. Ning midagi ligilähedaselt ambitsioonikat pole asemele tulemas, isegi inseneride-teadlaste visandite tasemel mitte.

Aga kerime ajaratast tagasi. Kolme-neljakümne aasta eest elati hoopis teistsuguses maailmas. See oli lõhestatud kaheks võistlevaks leeriks – ja kohati puudus väga vähe, et võistlus ei oleks muutunud relvastatud võitluseks. Võidujooks ei piirdunud planeedi pinnaga, tegelikult tuleb kogu kosmonautika arengut vaadata üliriikide omavahelise võistluse kontekstis. Alul oli ülekaal sovettide poolel – nemad lennutasid üles esimese Maa kunstliku kaaslase ning punatähe maalt pärines ka esimene kosmonaut. See äratas vaba maailma ja oma trumbina viis USA astronaudid Kuule. Sellega olid „Maavälised jõuvahekorrad” paika pandud – ent kuhu ja kuidas edasi?
Kuu-lendude programmijuht, legendaarne raketiparun Wernher von Braun kippus Kuust kaugemale. Tal oli joonestuslaudadel Marsi-missioon, mis pidi viima astronaudid punasele planeedile juba 1984. aastaks. Ent oma ideedega avakosmoses viibides ei märganud von Braun muutusi, mis olid vahepeal toimunud maises mõttemaailmas. Inimesed olid hakanud vähem unistama ja rohkem praktiliste asjade peale mõtlema. Nii juhtuski, et raketiparuni ideed hääletati maha ning otsustati Marsi-laeva asemel ehitada kosmoselennuk, mis muudaks orbiidil käimise igapäevaseks rutiiniks.

Joonestuslauad ja metall
Idee tiivulisest korduvkasutusega kosmoselaevast on tegelikult hoopis vanem kui süstiklaevade programm. Saksamaal unistati tiivulisest kosmoselaevast juba kolmekümnendatel, baltisakslane Friedrich Zander oli oma nägemuse esitanud veelgi varem. Jänkid töötasid viiekümnendatel projektiga X-20 DynaSoar, ent toona osutusid tehnilised raskused ületamatuiks.
Miks üldse peaksid raketil olema tiivad, veedab see ju põhiaja oma lennust kosmilises tühjuses? Asi on selles, et kuigi kosmoselaeva tõus orbiidile võtab vaid mõne minuti, kulutatakse nende minutite jooksul praktiliselt kogu võimalik kaasavõetav kütusevaru. Edasine tiirlemine Maa orbiidil ei maksa enam midagi – orbitaallennul ju mootoreid ei vajata, piisab stardil omandatud inertsist.
Orbiidile jõudmine, nagu öeldud, on aga vaevarikas. Kirikutornikõrgune kütust täis tuubitud rakett suudab orbiidile viia ehk paaritonnise koorma. Ning sealt sama moodi allatulek eeldaks, et tolle paari tonni jaoks oleks võtta teine kirikutorni mõõtu pidurdusrakett – orbitaalkiiruse 8 km/s „kustutamiseks” kuluks pea täpipealt sama palju energiat kui selle esialgseks saavutamisekski. Seetõttu satelliidid üldjuhul Maale tagasi ei jõuagi – või jõuab maale neist vaid tilluke maandumiskapsel.
Tiivuline kosmoselaev saaks mootorite asemel pidurdamiseks kasutada meie planeeti ümbritsevat atmosfääri ning maanduda nagu tavaline lennuk. See aga tähendab, et igaks uueks stardiks poleks enam vaja ehitada uut hiidraketti, piisaks vaid kosmoselennuki tehnilisest kontrollist ja paakide täispanemisest.
Ilus idee? Ilus! Ning USA toonane president Richard Nixon ütles 1969ndal, Kuu-lennu aastal: saagu see idee metalli!

Tööd algasid.
Õige pea selgus, et päris „puhast” kosmoselennukit ei õnnestu toonaste teadmiste ja võimaluste baasil ehitada – ei suudetud luua nii kergeid-tugevaid konstruktsioonilahendusi, mis kogu stardil vaja mineva kütuse kosmoselennukisse tankida lubanuks. Seega tehti esimene kompromiss – kosmoselennuki algne projekt nägi ette kaht lennukit, millest esimene, suurem, töötaks stardikiirendina ning laskuks paakide tühjenedes lennukina Maale, teine aga jätkaks kuni orbiidile jõudmiseni. Mõlemad lennukid olnuks 100% korduvkasutatavad. Ent aeg surus peale, Vietnami sõja koorem aga piiras USA majanduslikke võimalusi. Kahe süstiku ehitamist peeti liiga kalliks lahenduseks, süstik-kiirendi otsustati asendada hiiglasliku kütusepaagi ja kahe tahkekütusekiirendiga. Kiirendid mõisteti laskuma langevarjude abil, hiiglaslik kütusepaak aga mõisteti hukkuma: Maale tagasi langedes põleb see atmosfääris ära. Nii oligi jõutud skeemini, mida süstiklaevana tunneme. Tõsi, see polnud enam puhas korduvkasutusega kosmoselaev – visuaalne kolmandik sellest, tohutu kütusepaak – põles igal lennul ära ja tuli uuega asendada. Ent kuna paagis ei paiknenud mingit kallist-keerulist tehnoloogiat, lepiti sellega, paagi uuesti ehitamine tuli mitu korda odavam kui lahendused, mis paagi „elusalt” maapinnale oleks toonud. 5. jaanuaril 1972 kuulutas president Nixon tiivulise kosmoseprogrammi ametlikult avatuks.

1972–1986: optimistide ajastu
Idee valitud, nüüd tuli leida sepad. Süstiku ehitajaks valiti North American Aviation (tänaseks osa Boeingust), kes oli ehitanud ka kosmoselaeva Apollo põhimooduli. Tahkekütusekiirendite loomine usaldati Morton Thiokolile (nüüd osa Alliant Techsystems’ist), USA armee, lennuväe ja laevastiku põhivarustajale tahkel kütusel töötavate rakettmootoritega. Tohutu kütusepaagi loomine jäi Martin Marietta hooleks (nüüd Lockheed Martin). Süstiklaeva korduvkasutusega peamootoreid asus valmistama Rocketdyne (nüüd osa Pratt & Whitney’st).
Esimene süstiklaev pidi kandma nime Constitution, ent toona ülipopulaarne TV-sari „Star Trek” kallutas USA üldsust nõudma nimevahetust – nii sai süstik nime Enterprise. Toona olid kosmoseuuringud ja süstikuprogramm ülimenukad – inimesed suurt muust ei rääkinudki ning nende soove ei tahetud eirata. Enterprise valmis 1976. aastal.
Tõsi, Enterprise polnud veel päris kosmosesüstik. Tema tööks oli kandurlennuki turjal taevasse tõusta ja viimistleda süstiklaeva maandumisoperatsioone. Oli küll plaan Enterprise pärast ka kosmoselendudeks ümber seada, ent hiljem sellest ideest loobuti.

Esimeseks kosmosekõlblikuks süstikuks sai Columbia, mis valmis 1979. aastal. Veel kolm aastat läks ettevalmistustöödele ning 12. aprillil 1981 – mehitatud kosmoselendude 20. sünnipäeval – viisid astronaudid Young ja Crippen Columbia esimesele kosmoselennule. Valmisid uued süstiklaevad Challenger (1982), Discovery (1983) ja Atlantis (1985). Edasi läks kiiresti ja nagu näis – aina ülesmäge: 1981. aastal toimus kaks süstiku starti, 1982. kolm, 1983. neli, 1984. viis. 1985. aastal tõusid süstiklaevad Canaverali neemelt üheksa korda. Kes oleks osanud arvata, et selle numbrini ei jõuta enam kunagi…

12. jaanuar 1986
Ka 1986. aasta tõotas tulla töine – esimene süstikulend oli plaanitud juba jaanuari algusesse. Lisaks teaduslikule tööle oli sellesse lendu kavandatud ka „rahvavalgustuslik” üritus. Süstiklaeva Challenger pardale tõusis kuue kaaslase kõrval üleriigilisel konkursil välja valitud kooliõpetaja Sharon Christa McAuliffe, kes pidi andma koolitunni orbiidilt.
Paraku ta sinna ei jõudnud. Stardipäeval valitses erakordselt külm ilm, mis kahjustas Challengeri tahkekütusekiirendite kummisegust ringtihendeid. Üks neist andis alla, kuumad gaasid pääsesid välja vastu vedela vesiniku ja hapnikuga täidetud kütusepaaki ning lennu 73. sekundil hävis Challenger hiiglaslikus tulepallis. Kel katastroofi detailide vastu suurem huvi, võiks vaadata septembri Tehnikamaailma aastast 2004 – siis kirjutasime sellest õnnetusest põhjalikumalt.
Koos Challengeriga põles Florida taevas tuhaks unistus odavast ja lollikindlast kosmosetranspordist. Need, kes ninapidi asja sees, teadsid seda juba varemgi. Nimelt osutusid süstikulendude tegelikud kulud mitu korda suuremateks esialgu plaanituist.

Edasi – aga kõhklevamalt
Esialgu siiski entusiasmi jätkus. NASA alustas asendussüstiku ehitamist (see sai nimeks Endeavour ning valmis 1991. aastaks) ning tasapisi muutusid süstikulennud taas sagedamaks, jõudmata siiski 1985. aasta rekordtasemeni. Omaette probleemiks kosmoseuurijatele kujunes N. Liidu ja kogu idaimpeeriumi kokkuvarisemine – kosmoseprogrammide meeletut kulukust osati põhjendada vajadusega hoida liidrikohta prestiiživõidujooksus. See argument langes nüüd ära ning nende hääl, kes kõnelesid puht majanduslikes terminites, sai oluliselt kuulajaid-nõustujaid juurde. Asi oli selles, et süstiklaev ei täitnud eesmärki, mille pärast see oli üldse konstrueeritud. Idee korduvkasutusega kosmoselaevast oli algselt just majandusliku põhjaga: tavalahenduses tuleb igaks stardiks ehitada ülikallis hiiglaslik rakett, mis satelliidi orbiidile viimise käigus hävib – järgmiseks stardiks tuleb uus ehitada. Süstiku algidee nägi ette kosmoselennuki loomist, mis stardiks, teeks oma töö ära, maanduks nagu lennuk ning oleks kohe (või pärast kerget tehnilist ülevaatust) valmis nn uuele ringile minema.
Shuttle ei täitnud neid ootusi. Esiteks oli selline keerukas süsteem palju korda kallim tavalisest kanderaketist, teiseks oli süstiku korduvkasutus hoopis midagi muud, kui alul kavandatud. Kütusepaak tuli iga kord uuesti ehitada, tahkekiirendid olid küll korduskasutatavad, ent kurjad keeled NASAs rääkisid, et neid kasutatakse korduvalt vaid algsete lubaduste õigustamiseks – uue kiirendi ehitamine tulnuks odavam, kui vana kinnipüüdmine, puhastamine, kontrollimine, testimine ja uute vahetusosadega varustamine. Ning süstiklaev ise? See läks küll täies tükis korduvkasutusse, ent kahe lennu vaheline hooldus oli äärmiselt töö- ja rahamahukas. Leidus neidki, kes kogu ideed äpardunuks pidasid. Nende loogika põhines faktil, et süstiklaev suutis orbiidile viia ca 24tonnise koorma, kaaludes ise selle juures veidi üle 80 tonni. Seega vajati iga stardi puhul kütusevaru 105 tonni orbiidile viimiseks, kasulik koorem oli sellest aga ainult veerand. Lisaks on iga inimest kandev kosmosesüsteem hoopis keerukam-kallim kui sama võimas mehitamata kanderakett: maksimaalse ohutuse tagamiseks on mehitatud süsteemis väga paljud komponendid dubleeritud. Lisaks tuleb kaasas vedada meeskonnaruumi ja inimeste elutegevust tagavaid süsteeme. Nii juhtuski, et süstik ei kujunenud odavaimaks, vaid pigem kalleimaks võimaluseks midagi orbiidile saata – kui näiteks kilogrammi geostatsionaarsele orbiidile saatmine maksab Vene Protoniga 18 500 dollarit ja Euroopa Ariane’ga 20 000, siis süstiklaev küsis sama vaeva eest 50 000 dollarit. Tõsi, ükski kanderakett ei saanud üles viia ligilähedaseltki nii suurt objekti kui Shuttle – näiteks Hubble’i kosmoseteleskoop oleks süstiklaevata unistuseks jäänudki.
Pole siis ime, et pärast N. Liidu kokkuvarisemist hakkas süstiklaevade kasutustihedus tasapisi langema. Vahemikus 1998 – 2002 tuli aasta kohta 4-5 starti – poole vähem, kui parematel aegadel.
Probleeme ei tulnud aga ainult majandusvallast. Üldsuse huvi kosmoseuuringute vastu hakkas paratamatult vähenema. On üks asi, kui tead, et su maksudollarid lähevad selleks, et su kodumaa oleks tehnoloogiliselt võimsam “kurjuse impeeriumist”. Hoopis teine asi, kui kõrvutad sõna otseses mõttes taevasse lennutatud miljardeid asjadega, millega tavainimesel hoopis enam kokkupuudet – kui hea on riigi tervishoiusüsteem, mis seisukorras on maanteed, kuidas kulgeb võitlus tööpuudusega. Süstikule oli kavandatud uhke järglane – Venture Star, kosmoselaev, mis pidi tõepoolest tõusma ja maanduma nagu lennuk, ilma igasuguste lisakiirendite või paakideta. Sellest valmis vähendatud katsemudel X-33, ent uue aastatuhande alguses projekt tühistati kasvavate kulude tõttu – poeg suri enne isa.

16 jaanuar 2003
Sel kuupäeval sai lõplikult selgeks, et kosmosesüstiku ajastu jõuab oma lõppfaasi. Süstiklaeva Columbia stardi ajal eraldus vedelat hapnikku sisaldava kütusepaagi ülaosa küljest jäätunud isolatsioonvahu kamakas ja tabas Columbia tiiva esiserva, lüües sellesse augu. Vigastus jäi märkamata ja Columbia sooritas edukalt oma töö orbiidil. Ent maandumisel, kui kohtumisel atmosfääriga kosmilist kiirust arendav kosmoselaev hõõguvasse gaasipilve mähkub, andis vigastus endast saatuslikult märku. Hõõguvad gaasid tungisid Columbia tiiva sisemusse ning asusid hävitama seal paiknevat aparatuuri ja konstruktsioonielemente. Viimaks andis kosmoselaeva nõrgenenud struktuur järele ja Columbia pudenes taevas kildudeks. Taas hukkus seitse astronauti – ja teatud mõttes ka kogu süstikuprogramm. Uue süstiklaeva ehitamisest ei kõnelenud enam keegi ja viimase kaheksa aasta jooksul on toimunud enamasti vaid kolm süstikulendu aastas. Tõsiasi on muidugi seegi, et Shuttle’le oli lähiminevikus jõukohast tööd nappinud – vedada nii keeruka ja võimeka kosmoselaevaga lihtsalt astronaute kosmosejaama ja tagasi on sama, kui osutada taksoteenust vormel 1 autoga.

Hüvasti, unistajad?
Viimane süstikulend saab sel suvel tehtud. Ning kosmosehuviliste kurvastuseks pole ka midagi süstiklaevade asemele tulemas. Tõsi, USA armee lennutab tillukest salajast mehitamata süstikut X-37, ent ambitsiooni seda meeskonda kandvaks arendada ei ole. USA valitsus on võtnud suuna panna kosmoseuuringute raskus suuresti eraettevõtete turjale – kui on kasumit loota, lennatakse, kui mitte, siis ei lennata. Pool sajandit kestnud unistus Maad ümbritseva lõputu tühjuse alistamisest näib jõudvat lõpule.
Tõsi on aga ka see, et unistamine ei toida. Probleem kosmoseuuringute puhul polegi niivõrd meie tehnilises suutlikkuses, kui tõsiasjas, et taevasse lennutatud raha ei kipu kuidagi tagasi tulema. Kui leitakse viis panna kosmos meile tulu teenima, järgnevad kohe ka uued kosmoseprojektid.

Sarnased artiklid