Co pˇrijde po raketopl´anu? Petr Pudiv´ıtr, Astronomick´ yu ´stav UK Po hav´arii raketopl´anu Challenger v roce 1986 jeˇstˇe americk´ yu ´ˇrad NASA nezastavil cel´ y projekt raketopl´anu, doˇslo jen k u ´prav´am v konstrukci. Po ned´avn´e katastrofˇe raketopl´anu Columbia ovˇsem vyvst´avaj´ı ot´azky, zda by nebylo lepˇs´ı a levnˇejˇs´ı, a hlavnˇe bezpeˇcnˇejˇs´ı, kdyby byl realizov´an nˇejak´ y jin´ y projekt dopravn´ıho prostˇredku na obˇeˇznou dr´ahu a zpˇet. Je jasn´e, ˇze projekt raketopl´anu jeˇstˇe zdaleka nedovrˇsil vˇek, na kter´ y s n´ım bylo poˇc´ıt´ano. Raketopl´an lze pˇrirovnal k automobilu, kter´ y m´a najeto 100 000 kilometr˚ u. St´ale je bezpeˇcnˇe provozuschopn´ y. Pojd’me se ovˇsem pod´ıvat, jak´e projekty mˇela NASA na stole jeˇstˇe v ned´avn´e dobˇe. Oba dva projekty byly bohuˇzel zastaveny v roce 2001. Celkem do nich NASA proinvestovala pˇres jednu miliardu dolar˚ u. Jak v tisku pronesl ˇreditel Marshall Space Fligh Center Art Stephenson, mnoho lid´ı jistˇe nepotˇeˇs´ı, ˇze Ameriˇcan´e nejsou schopni dokonˇcit pr´aci na obou projektech. Rozhodnut´ı o zastaven´ı nebylo pod´ano B´ıl´ ym domem, ale samotnou NASA.
X-33 a VentureStar V roce 1996 byla vybr´ana americk´a firma Lockheed Martin, aby vytvoˇrila koncepci nov´eho dopravn´ıho prostˇredku, neboli v´ıcen´asobnˇe pouˇziteln´eho nosn´eho prostˇredku RLV (Reusable Launch Vehicle). Od takov´eho plavidla se oˇcek´av´avalo v´ıce neˇz 20 let˚ u roˇcnˇe. Lockheed Martin vymyslel projekt VentureStar, kter´ y dok´aˇze ekonomiˇctˇeji neˇz raketopl´an vyn´est n´aklad na obˇeˇznou dr´ahu (sn´ıˇzen´ı n´aklad˚ u mˇelo b´ yt ze souˇcasn´ ych 20 000 dolar˚ u na 2 000 dolar˚ u na jeden kilogram). Pˇredstupnˇem projektu byl stanoven testovac´ı projekt X33. Konstrukce X-33 byla vytvoˇrena podle nejnovˇejˇs´ıch teori´ı letu plavidla pro obˇeˇznou dr´ahu. Unik´atn´ı tvar tohoto plavidla tak´e zlepˇsuje vlastnosti letu pˇri n´avratu na Zemi. Poˇc´ıtalo se s vertik´aln´ım startem jako raketa a pˇrist´an´ım jako letadlo. Tepeln´a ochrana doznala oproti raketopl´anu tak´e ˇcetn´a vylepˇsen´ı. Tepeln´ y ˇst´ıt byl sloˇzen z metalick´ ych destiˇcek, vytvoˇren´ ych ze slitiny na z´akladˇe niklu (nazvan´e Inconel). Oproti keramick´ ym destiˇck´am, 1
Obr´azek 1: Konstrukce X-33 a VentureStar ve srovn´an´ı podle anim´ator˚ u Marshall Space Flight Center. pouˇz´ıvan´ ym na raketopl´anu, je inconelov´a konstrukce lehˇc´ı (prakticky je nav´ıc pˇr´ımou souˇc´ast´ı konstrukce plavidla). Destiˇcky na raketopl´anu potˇrebuj´ı neust´alou u ´drˇzbu a kaˇzd´a m´a unik´atn´ı tvar. Stavba ochrann´eho ˇst´ıtu X-33 zaruˇcovala snadnou v´ ymˇenu kaˇzd´e destiˇcky prakticky bez u ´drˇzby. Opˇet oproti raketopl´anu bylo X-33 plnˇe automatizovan´e, vybaven´ı modern´ımi poˇc´ıtaˇci umoˇzn ˇovalo plavidlu ˇreˇsen´ı mnoh´ ych man´evr˚ u na obˇeˇzn´e dr´aze. Technici Marshallova centra mˇeli od roku 1999 prov´est celkem 15 demon´ straˇcn´ıch let˚ u tohoto plavidla. Ukolem tˇechto let˚ u bylo jednak ohodnotit letovou stabilitu a schopnost ˇr´ızen´ı plavidla v pr˚ ubˇehu od startu po n´avrat, urˇcit schopnosti instalovan´eho line´arn´ıho motoru od startu po doc´ılen´ı bl´ızk´eho vakua, urˇcit tak´e schopnosti ˇr´ıd´ıc´ıch syst´em˚ u a dalˇs´ı. Pro kaˇzd´ y let byl samozˇrejmˇe napl´anov´an samostatn´ y program. Plnohodnotn´ ym plavidlem se mˇelo st´at aˇz VentureStar, vˇetˇs´ı n´asledovn´ık projektu X-33 (viz obr´azek 1). Pokud srovn´ame obˇe plavidla, pak VentureStar m´a d´elku a ˇs´ıˇrku asi 42 m (X-33 pouze 22 m), vzletovou hmotnost 990 t (125 t). Obˇe plavidla pouˇz´ıvaj´ı jako paliva tekut´eho O2 a H2 , VentureStar potˇrebuje 875 t paliva, X-33 pouze 95 t. VentureStar bylo na rozd´ıl od X-33 pl´anov´ano na dosaˇzen´ı orbit´aln´ı rychlosti, a to s osmi motory 7 RS-2 200 (u X-33 bylo poˇc´ıt´ano se dvˇema motory J-2S). Nav´ıc mohlo b´ yt pouˇzito pro n´aklad do hmotnosti 20 t (raketopl´an zvl´adne vyn´est 25 t do v´ yˇsky obˇeˇzn´e dr´ahy 204 km, nebo 5,9 t po trajektorii geosynchronn´ı). 2
Obr´azek 2: Letadlo L-1011 s pˇripevnˇen´ ym X-33 na podvozku a detail X-34. Z d˚ uvodu ˇcetn´ ych probl´em˚ u rozbˇehl´eho projektu X-33 po roce 1997 (zejm´ena prasknut´ı n´adrˇze kapaln´eho vod´ıku pˇri tlakov´e zkouˇsce v roce 1999) byl projekt prodluˇzov´an. V roce 2000 byl dalˇs´ı zkuˇsebn´ı let oˇcek´av´an aˇz v roce 2003. Jak jsem jiˇz zm´ınil v u ´vodu, oba projekty byly zastaveny, NASA tedy zruˇsila i internetovou str´anku pro veˇrejnost www.venturestar.com, kter´a byla plnˇe vˇenov´ana tomuto projektu. Nen´ı od vˇeci jeˇstˇe dodat, ˇze projektu RLV se onoho roku 1996 u ´ˇcastnily i dalˇs´ı dvˇe firmy: projekt firmy McDonell Douglas byl odm´ıtnut pro navrhovan´e vertik´aln´ı pˇrist´an´ı, bezpilotn´ı raketopl´an firmy Rockwell zase pro pˇr´ıliˇs velk´e kˇr´ıdlo.
X-34 Druh´ ym projektem americk´e NASA v programu v´ıcen´asobnˇe pouˇziteln´eho nosiˇce byl podp˚ urn´ y projekt testovac´ıho nepilotovan´eho demonstr´atoru pro bl´ızkou obˇeˇznou dr´ahu. Jednalo se o letoun, kter´ y mˇel b´ yt schopen vypouˇstˇet na bl´ızkou obˇeˇznou dr´ahu druˇzice, jako napˇr´ıklad druˇzice pro GPS (Global Positioning System). Zaˇr´ızen´ı z obr´azku 2 se skl´ad´a z letadla Lockheed L-1011, kter´e pom´ah´a pˇri startu vlastn´ıho demonstr´atoru X-34. Letadlo ho vynese na podvozku do vzduchu, n´aslednˇe se zap´al´ı motor Fastrac, a letoun X-34 se velmi rychle 3
Obr´azek 3: Z´achrann´ y modul Mezin´arodn´ı kosmick´e stanice X-38 pˇri sv´em pˇrist´av´an´ı. dostane na rychlost Mach 8 a v´ yˇsku 83 km. Cel´ y demonstr´ator m´a d´elku pˇres 19 m, rozpˇet´ı kˇr´ıdel je pˇres 9 m. V pr˚ ubˇehu roku 1999 mˇelo toto zaˇr´ızen´ı podstoupit celkem 27 testovac´ıch let˚ u, kter´e mˇely slouˇzit k demonstraci nov´ ych technologi´ı, kter´ ymi byly napˇr. tepeln´e ochrann´e syst´emy, zabudovan´a letoeck´a elektronika, zv´ yˇsen´a spolehlivost, podzvukov´ y let deˇstˇem a mlhou a automatizovan´e pˇrist´an´ı. Podle pracovn´ık˚ u Marshall Space Flight Center bylo toto plavidlo schopn´e dalˇs´ıho startu do druh´eho dne. Hlavn´ım v´ ysledkem projektu bylo samozˇrejmˇe vyvinut´ı technologi´ı pro finanˇcnˇe v´ yhodnˇejˇs´ı a operativnˇejˇs´ı vyn´aˇsen´ı materi´alu na obˇeˇznou dr´ahu Zemˇe.
Dalˇ s´ı projekty Existuj´ı samozˇrejmˇe jeˇstˇe dalˇs´ı projekty, kter´e m´a NASA napl´anov´any. Jedn´a se o celou ˇradu projekt˚ u, slouˇcen´ ych pod spoleˇcn´ y n´azev ASTP (Advanced Space Transportation Program). Hlavn´ımi c´ıli cel´eho programu jsou: skuteˇcnˇe levn´ y dopravn´ı prostˇredek pro dosaˇzen´ı bl´ızk´e obˇeˇzn´e dr´ahy, spolehliv´a doprava v bl´ızk´em kosmu a v´ yvoj kvalitnˇejˇs´ıch pohonn´ ych syst´em˚ u pro dosaˇzen´ı vyˇsˇs´ıch rychlost´ı, d´ıky kter´ ym lze doc´ılit vzd´alenˇejˇs´ıch kosmick´ ych c´ıl˚ u. Cel´ y program se tak dˇel´ı na dvˇe kategorie, jednak In-Space Technologies (tedy 4
technologie v samotn´em kosmu) a Earth-To-Orbit Technologies (technologie dosaˇzen´ı obˇeˇzn´e dr´ahy). Technologie v samotn´em kosmu maj´ı jako jednu ze sv´ ych priorit objevit lepˇs´ı, a hlavnˇe lehˇc´ı druhy pohonn´ ych l´atek, ˇc´ımˇz se umoˇzn´ı zv´ yˇsen´ı n´akladn´ı kapacity. Pl´anuje se vyuˇzit´ı sluneˇcn´ı energie pro posledn´ı stupnˇe v´ıcestupˇ nov´ ych raket. Velk´ ym krokem kupˇredu je iontov´ y motor, kter´ y byl vyuˇzit v sondˇe Deep Space 1, vypuˇstˇen´e roku 1998. Sonda mˇela za c´ıl proletˇet kolem planetky McAuliffe (pojmenovan´e na poˇcest astronautky-uˇcitelky, kter´a zahynula pˇri neˇstˇest´ı Challengeru) a z´ıskat data o kometˇe West-KohoutekIkemura. Iontov´ y motor znamenal velk´e ulehˇcen´ı - z celkov´e hmotnosti 350 kg pˇripad´a na palivo pouze 66 kg. Kdyby byla sonda poh´anˇena klasicky, palivo by v´aˇzilo p˚ ul tuny. Mezi technologie k dosaˇzen´ı obˇeˇzn´e dr´ahy patˇr´ı mimo jin´e projekty magnetick´eho vypouˇstˇen´ı (projekt Magnetic Lifter ) a vylepˇsen´ı programu X-34 (projekty Trailblazer a Pathfinder ). Existuj´ı dokonce pl´any nahradit moduly Sojuz, kter´e slouˇz´ı jako z´achrann´eho dopravn´ıho prostˇredku pro astronauty na Mezin´arodn´ı kosmick´e stanici, zaˇr´ızen´ım X-38 (viz obr´azek 3). N´avrh poˇc´ıt´a se z´achranou ˇsesti astronaut˚ u. X-38 pouˇz´ıv´a vnˇejˇs´ı deorbit´aln´ı motor, kter´ y doc´ıl´ı sestupu plavidla z obˇeˇzn´e dr´ahy. Bez motor˚ u potom X-38 proplacht´ı vnˇejˇs´ımi vrstvami atmosf´ery a pro koneˇcn´e zpomalen´ı pˇred pˇrist´an´ım pouˇzije pad´ak. Cel´a tato z´achrann´a akce bude prob´ıhat automaticky, pokud nebudou cht´ıt astronauti sami ˇr´ıdit sv˚ uj n´avrat na Zemi.
Budoucnost dob´ yv´an´ı kosmu velmi nadˇejnˇe pokraˇcuje, bohuˇzel vˇsak sp´ıˇse na r´ ysovac´ıch prknech leteck´ ych konstrukt´er˚ u. V tomto velmi n´akladn´em odvˇetv´ı se totiˇz skoro nikdy nedodrˇz´ı pˇredem stanoven´e term´ıny. Hlavn´ım d˚ uvodem je z´ısk´av´an´ı penˇez na takov´e projekty. Americk´a NASA, kter´a je financovan´a z rozpoˇctu USA, na takov´e projekty nem´a pen´ıze. Pˇrinese budoucnost pˇrekvapen´ı v podobˇe nov´eho evropsk´eho ˇci asijsk´eho projektu?
Reference [1] NASA Marshall Space Flight Center: Space Transportation - Past, Present, Future. NASA, 1998. [2] www.nasa.gov (National Aeronautics and Space Administration)
5
