S ideou využití vztlakových těles pro návrat z kosmu přišel už kolem roku 1957 Dr. Alfred J. Eggers Jr. z Ames Aeronautical Laboratory (nyní NASA Ames Research Center). Nejdříve však bylo nutné vůbec získat zkušenosti s návrhem a pilotáží takových strojů. Úplně první takové těleso označené jako M2-F1 (M jako „manned“ a F jako „flight“) bylo kvůli úspoře financí i času postaveno na podvozku malého letounu Cessna 150.

M2-F1 (v pozadí), v popředí Pontiac

Zpočátku pro pojezdové zkoušky sloužil upravený automobil Pontiac Catelina Convertible 421, jenž měl jednak nemalý výkon a za druhé i dobrý výhled pro sedící techniky. Později už k vynášení sloužil původně transportní letoun Douglas C-47 Skytrain.

První těžší vztlaková tělesa M2-F2 a HL-10

Program M2-F1 prokázal, že má smysl ve výzkumu dále pokračovat. NASA proto souhlasila s vývojem hned dvou těžších vztlakových těles M2-F2 a HL-10. Jejich stavbu dostal na starost Northrop. Do obou těles byl implementován čtyřkomorový raketový motor Reaction Motors XLR-11, mimochodem použitý už na raketovém letounu X-1, o tahu až 35,7 kN. A stejně tak byla obě tělesa vynášena podobně jako experimentální raketové letouny řady X pomocí upraveného bombardéru B-52.

První vztlakové těleso M2-F2 se nejen ve svém označením podobalo svému předchůdci. K prvnímu vypuštění a tím pádem i následnému samostatnému letu došlo 12. července 1966, kdy za knipl usedl zkušební pilot Milton O. Thompson. Poté následovala ještě řada stále bezmotorových letů. Bohužel ten už celkově šestnáctý skončil závažnou havárií. Pilot Bruce Peterson nad ním ztratil kontrolu a navzdory veškeré snaze se těleso po tvrdém nárazu ještě šestkrát převrátilo. Pilota urychleně dopravili do nemocnice, ale v důsledku infekce přišel o pravé oko.

Další prototyp M2-F2 už postaven nebyl, ale na místo toho bylo rozhodnuto v rámci oprav poškozeného stroje k jeho přestavbě na M2-F3. To se na první pohled odlišuje přidání třetí vertikální stabilizátor, který zlepšoval ovladatelnost, a především snižoval riziko oscilací. Při premiérovém letu 2. června 1970 usedl do kokpitu Bill Dana. Ten měl tu čest jej pilotovat i při jubilejním stém letu počítaje všechny tehdejší vztlaková tělesa 5. října 1972.

Už 22. prosince 1966, tedy jen několik dní po prvním letu M2-F2 premiérově zalétl Bruce Peterson vztlakové těleso HL-10. Pětice pilotů do roku 1970 provedla celkově 37 letů, z čehož při 24 z nich byl využit raketový motor XLR-11. Při třetím letu od konce dokázal Bill Dana vystoupat do 27 524 m, což byla vůbec nejvyšší dosažená výška ze všech vztlakových těles v celém programu.

M2-F1 a M2-F2 (NASA/DFRC)

Zajímavostí je, že podle projektového inženýra R. Dale Reeda byla šance dostat HL-10 v první polovině 70. let do kosmu. S Wernherem von Braunem domlouval využití zbylých součástek na rakety Saturn V. Zvažovány byly dva zkušební lety. Při tom prvním by astronauti přistávali ve velitelském modulu Apolla, zatímco těleso mělo přistávat autonomně. Pokud by jeho přistání bylo úspěšné, tak při tom druhém už by se posádka vracela právě v něm.

X-24 k nácviku návratu z kosmu

Mezi roky 1963 až 1975 spolupracovala kosmická agentura NASA s americkým letectvem na společném programu PILOT. V rámci něho byly pomocí experimentálních letounů X-24A a potažmo X-24B zkoumány už přímo možnosti bezmotorového návratu z kosmu a přistání. Tedy něčeho, co o mnoho let později využíval americký raketoplán Space Shuttle, byť ještě nebylo jasné, zda a v jaké podobě takový prostředek vznikne.

X-24A postavili v Martin Marietta a na první pohled se velice podobal svým předchůdcům. Byl 7,47 m dlouhý a 3,51 m široký. Prázdný vážil 2 855 kg, po natankování až 5 192 kg. Při prvním letu 17. dubna 1969 usedl do kokpitu Jerauld R. Gentry. Ten pilotoval vztlakové těleso i 19. března následujícího roku, kdy došlo k prvnímu motorovému letu. K vynášení byl opět jako v případě celé řady dalších vztlakových těles bombardér B-52. Raketový motor XLR-11 sloužil k vystoupání do vyšších letových hladin, ze kterých bylo možné ještě lépe simulovat návraty. Maximálně bylo dosaženo výšky 21,8 km. Celkem se uskutečnilo na 28 letů.

X-24A

Výzkumu byla podrobena celá řada tvarů vztlakového tělesa s různými poměry vztlaku vůči odporu. Z nich ještě chtělo letectvo vyzkoušet tvar s trojúhelníkovým půdorysem, špičatým nosem, a především zcela plochou spodní částí, který se nejvíce podobá „létající žehličce“ s vyšším poměrem vztlaku a odporu, což navrhovali v Air Force Flight Dynamics Laboratory.

Vrátili proto společnosti Martin Marietta Corporation (mezitím po fúzi už Martin Aircraft Company) původní X-24, aby jej přestavěla na onu variantu X-24B. Během 36 letů bylo ověřeno, že bezmotorové návraty z kosmu budou možné. A co víc, poslední lety dokonce pomohly vytvořit část letového plánu v té době už vyvíjeného amerického raketoplánu Space Shuttle.

X-24B za letu

Ruská vztlaková tělesa BOR

Také v Sovětském svazu zkoušely v podstatě vztlaková tělesa, a to rovnou v rámci výzkumu pro vyvíjené kosmické raketoplány Spiral, potažmo následně Buran. Krom testů v atmosféře Sověti postavili několik těles označovaných jako BOR, které dokonce vynášeny pomocí klasických raket k nepilotovaným autonomním letům.

První z nich BOR-1 byl vynesen 15. června 1969 pomocí rakety Kosmos-2 na suborbitální dráhu s výškou kolem 100 km. Při návratu atmosférou dosáhl rychlosti 13 000 km/hod a ještě ve výšce někde mezi 60 – 70 km docházelo k příjmu cenných telemetrických údajů, ale s návratem se ještě nepočítalo. Další tělesa BOR-2 a BOR-3 už byla postavena z kovových materiálů, nicméně stále ještě bez plnohodnotné tepelné ochrany.

BOR-3 na archivním snímku (buran-energia.com)

BOR-4 představoval model raketoplánu systému Spiral v měřítku 1:2. Na rozdíl od předchozích těles už byl vybavený tepelnou ochrannou. K jeho prvnímu vypuštění došlo už 5. prosince 1980. Nejvíce pozornosti na sebe ovšem přitáhl druhý let z června 1982.

Při návratu a ze svého letu se vracel do Indického oceánu, kde na něj čekala flotila sovětského námořnictva. V oblasti v té době hlídkovali australské letouny, kterým se naskytl překvapivý obrázek – vylovování malého tělesa nakládaného na blízké plavidlo. Následná analýza ukázala, že nešlo o nic menšího než test vyvíjeného sovětského raketoplánu. Poté následovalo ještě několik dalších vypuštění.

O mnoho let později vznikl účelem ověření aerodynamického profil raketoplánu Buran jeho osmkrát menší model BOR-5. Ten už ale nebyl vzhledem k nemalým křídlům vztlakovým tělesem…