Už v průběhu 60. let vznikla celá řada různých konceptů kosmických raketoplánů pro dopravu nákladů a lidských posádek nejen, ale především na oběžnou dráhu Země. Už v říjnu 1968, tedy ještě před přistáním na Měsíci začala NASA zkoumat možnosti vývoje vícenásobně použitelného prostředku pro podporu plánovaných orbitálních stanic a dopravu alespoň čtyřčlenné posádky a s nosností kolem 9 100 kg nákladu na nízkou oběžnou dráhu. Určující směr postupně začaly tvořit tzv. dvoustupňové raketoplány a raketoplány odhazující v průběhu letu nádrže, či raketové stupně.

V roce 1969 dostala Národní rada pro letectví a vesmír čtyři možné směry dalšího vývoje pilotované kosmonautiky ve Spojených státech: misi na Mars, navazující lunární program, program orbitální infrastruktury na nízké oběžné dráze Země, a dokonce i variantu s ukončením pilotovaných letů! Na základě jejího doporučení se tehdejší prezident Nixon rozhodl pro pilotované lety na nízkou oběžnou dráhu, což obnášelo orbitální stanice, a právě vývoj raketoplánu.

Základní koncepty amerického raketoplánu Space Shuttle (NASA)

Už z počátku bylo jasné, že provoz se vyplatí při větším počtu startů. Nižší nosnost na nízkou oběžnou dráhu problémem nebyla – k vynášení těžších nákladů měly být používány konvenční kosmické rakety. Zvažovalo se dokonce udržení výroby lunární super-těžké rakety Saturn V. Bohužel NASA nezískala na vývoj raketoplánu dostatek finančních prostředků, i kvůli čemuž se musela domluvit s letectvem požadujícím podstatně vyšší nosnost a řadu dalších specifik. Space Shuttle proto nakonec nebyl kompletně vícenásobně použitelný, jak bylo původně zamýšleno.

Americký raketoplán Space Shuttle

Největší část celého kompletu, velká externí palivová nádrž ET (External Tank) po odhození během každého startu pokaždé shořela v atmosféře. Dvojice urychlovacích startovacích motorů SRB (Solid Rocket Booster) se sice zachraňovala. Jejich rozdělení na několik segmentů kvůli přepravě dokonce zapříčinilo první ze dvou fatálních havárií. Dalším kamenem úrazu byla snaha o rozdělení prací do co nejvíce států, což sebou zas a opět přinášelo další náklady. Jedině samotný orbiter byl opravdu vícenásobně krát použitelný, ale k tomu vyžadoval poměrně složitou údržbu po každém letu nehledě na poměrně složitou přípravu celku před startem.

Americký raketoplán Space Shuttle během svého prvního startu

Samotný raketoplán neboli orbiter měl rozpětí 23,79 m, byl 37,24 m dlouhý a 17,25 (od země k výškovce) vysoký. Hmotnost kolem 90 t se lišila u každého jednotlivého exempláře. Kabina pojmula při běžných letech až 7 astronautů, ale v případě nouze bylo možné sebou vzít až desetičlennou posádku. Do nákladového prostoru o rozměrech 18,3× 5,2 × 4,0 m bylo možné umístit až kolem 25 t těžký náklad nebo vícero menších nákladů. Zadní, respektive spodní části (při vertikální startu) dominovala trojice kyslíkovodíkových raketových motorů SSME (Space Shuttle Main Engine), které čerpaly pohonné látky z externí palivové nádrže. Krom orientačních trysek byl raketoplán vybaven dvojicí motorů OMS (Orbital Maneuvering System) určených k manévrům na oběžné dráze, mimo jiné ke zpomalení před návratem. Během něho byl raketoplán chráněn tepelnou ochrannou z keramických destiček a uhlíkového laminátu na nejvíce namáhaných místech.

K prvnímu startu amerického raketoplánu došlo 12. dubna 1981 – shodou okolností přesně dvacet let po startu prvního kosmonauta Jurije Gagarina. Posádku raketoplánu Columbia tvořila dvojice ve složení John Young a Robert Crippen. Start probíhal podle plánu. Po dvou minutých a dvanácti sekundách došlo k oddělení motorů SRB, po 8 minutách a 50 sekundách po startu pak k oddělení již prázdné externí palivové nádrže. Už samotný raketoplán vykonal ještě dva manévry, kterými se dostal na kruhovou oběžnou dráhu o výšce 240 km, která byla po dalších dvou manévrech ještě následně navýšena. Náplň letu byla pochopitelně čistě technická. K přistání po dvou dnech posloužils vyschlá hladina jezera Muroc v Mohavské poušti v Kalifornii, na kterém už roky předtím dosedaly první experimentální raketové letouny.

Když se zdálo, že se program raketoplánu konečně rozbíhá, došlo 28. ledna 1986 k fatální havárii. V čase T+73 sekund po startu raketoplán Challenger mířící na misi STS-51L doslova explodoval před zraky všech. Celá sedmičlenná posádka zahynula. Veškeré lety raketoplánů byly pozastaveny. Během následného vyšetřování se ukázalo, že za vším může prohoření izolace mezi jednotlivými segmenty urychlovacího raketového motoru SRB. K obnovení letů po přijatých opatřeních došlo až 29. září 1988 expedicí STS-26 raketoplánu Discovery. Jako náhrada za zničený Challenger byl postaven nový Endeavour, který poprvé letěl 7. května 1992.

Mezi roky 1994 až 1998 došlo také na několik misí k ruské orbitální stanici MIR

Ke druhé havárii přišlo z nenadání, nikoliv však bez varování 31. ledna 2003, kdy se ze své mise STS-107 vracel raketoplán Columbia. Po pravotočivé zatáčce během sestupu zaznamenaly senzory mírné zvýšení teploty v oblasti levého křídla a prostoru levého podvozku. Na to řídící středisko kontaktovalo velitele Ricka Husbanda, zda může informaci prověřit. Stačil jen odpovědět „Rozumím...“. V ten okamžik, ve výšce 63 km a rychlosti 5,5 km/s se raketoplán doslova rozpadl. Pochopitelně následovalo zděšení a z prvopočátku nebylo vůbec zřejmé, co je vlastní příčinou. Následné vyšetření ukázalo na to, před čím někteří už v minulosti několikrát upozorňovali – poškození tepelné ochrany. Konkrétně bylo prokázáno, že poškození destiček na náběžné hraně způsobil odlomek tepelné izolace odloupnutí z externí palivové nádrže během startu.

Americký raketoplán Space Shuttle byl a stále často je označován za technický zázrak a ekonomickou katastrofu. Vůbec ovšem není pravda, jak bývá často zmiňováno, že nikdy nebyly využity jejich unikátní schopnosti. Vždyť sehrál nezastupitelnou roli při výstavbě Mezinárodní kosmické stanice, kdy krom modulů a nemalých náhradních dílů dopravoval zároveň i posádky. O jeho nezastupitelnosti v tomto ohledu svědčí fakt, že před ukončením letů bylo zapotřebí nejdříve naplánovat mise důležité pro dostavbu a další fungování stanice.

Celkem bylo postaveno pět raketoplánů (NASA)

Jako další příklad můžeme zmínit jeho využití při servisních misích k Hubblovu kosmickému dalekohledu, přičemž bez té první by vůbec nedošlo k jeho zprovoznění kvůli špatně vybroušenému primárnímu zrcadlu. Kupodivu tak byl odchod amerického raketoplánu v roce 2011 po 135 misích nejen pro americkou kosmonautiku možná bolestivější, než kdyby k němu došlo mnohem dříve.

(Ne)chtěný raketoplán Buran

Americký Space Shuttle znamenal v očích tehdejšího sovětského ministra obrany Dmitrije Ustinova hrozbu. Přitom se není, čemu zpětně tolik divit – vzhledem k plánovaným několika desítkám startům za rok si každý musel pokládat otázku, co vůbec bude všechno bude vynášet. Přeci jen celková roční plánovaná tonáž už by umožňovala skutečně mohutné zbrojení na oběžné dráze. Vyloučit nešla s určitostí ani hrozba použití raketoplánů jako kosmických bombardérů využívajících momentu překvapení. Proto nebylo zas až takové překvapení, že sovětská generalita požadovala podobný raketoplán, i když pro něj v tu dobu ještě ani neměla pořádné využití.

A tak krátce po ukončení projektu Spiral museli konstruktéři začít pracovat na zcela novém raketoplánu zcela jiné velikosti a koncepce. Využít nicméně mohli alespoň zkušenosti, postupy, technologie, a také se inspirovat. Na první pohled vypadal sovětský raketoplán známý jako Buran (sibiřská sněhová bouře) velice podobně až takřka identicky jako jeho americký protějšek. Za to ovšem více než cokoliv jiného mohou fyzikální zákony a podobné požadavky.

Po technické stránce šlo o zcela samostatně vyvinutý stroj. Samostatný přístup potvrzuje i rozdílná koncepce. Sestava amerického raketoplánu byla nedílným celkem. Raketoplán startoval za pomoci svých vlastních raketových motorů, které čerpaly pohonné látky z velké externí nádrže a k urychlení během startu byly po bocích připojeny urychlovací raketové motory. Oproti tomu sovětský Buran se jen nechával vynášet superraketou Eněrgija, která jinak mohla na oběžnou dráhu dopravovat kterýkoliv jiný náklad. Na nízkou oběžnou dráhu měla dokázat vynášet až 100 t těžké náklady. To paradoxně umožnilo plánovat mnohem těžší orbitální stanice i zbraňové systémy, na kterých probíhal vývoj.

Srovnání sestav amerického raketoplánu (uprostřed) a sovětského Buranu. Úplně vlevo raketa Sojuz.

Buran ovšem nebyl jediným raketoplánem, na kterém se v té době v Sovětském svazu pracovalo. Svůj vlastní orbiter navrhovala konkurenční konstrukční kancelář Vladimíra Čeloměje už někdy od roku 1973 a v práci dokonce pokračovali až do koncem desetiletí, kdy už byl dávno schválený vývoj komplexu Eněrgija-Buran. Přímo v NPO Molnija, kde vznikal Buran, dokonce pracovali od roku 1977 na studii raketoplánu využívajícího tzv. vzdušný start a v 80. letech navrhovali menší raketoplán OK-M jako náhradu za kosmické lodě Sojuz. Dokonce i Lozinský, pod jehož vedením vznikal Buran, nechal postavit menší raketoplán pro zamýšlený komplex nazývaný zkráceně jako MAKS. Do kosmu však nikdy neletěl.

Samotný raketoplán Buran jako orbiter měl rozpětí 24 a na délku měřil 36 m. Na nízkou oběžnou dráhu mohl vynášet opět až 30 t těžké náklady – moduly orbitálních stanic, družice atd. Velmi byla u vojáků ceněna možnost snést až 20 t náklad zpátky na zem. Posádku měli tvořit dva až čtyři kosmonauti, v případě nutnosti mělo být možné přidat dalších šest míst, čímž by vzrostla velikost celé posádky až na deset. K manévrům na oběžné dráze měla sloužit stejně jako v případě amerického protějšku dvojice raketových motorů umístěných pochopitelně v zadní přístrojové sekci.

Ke svému prvnímu a zároveň poslednímu letu v plně autonomním režimu byl Buran vynesen 15. listopadu 1988 z kosmodromu Bajkonur. Nejdříve došlo v čase T+165 ve výšce 40km k oddělení dvou dvojic postranních raketových bloků rakety Eněrgija. V čase T+486 ve výšce 160 km pak k oddělení od centrálního stupně. V tu chvíli se raketoplán pohyboval ještě po balistické dráze, takřka kruhové oběžné dráhy dosáhl až po dalších dvou zásecích svých vlastních raketových motorů. Po vykonání plánovaných prověrek následoval při druhém obletu Země přeorientování proti směru letu zhruba tří minutový zážeh, který naopak snížil rychlost pro vstup do hustých vrstev atmosféry. Po třech hodinách a 25 minutách dosedl na bajkonurskou přistávací dráhu.

Sovětský raketoplán Buran v okamžiku startu

Ještě dlouhá roky poté nejen kdejací fanoušci kosmonautiky ve skrytu duše doufali ve znovuzrození, když už ne celého komplexu, tak alespoň superrakety Eněrgija nebo některých jejích navrhovaných menších variant. To už ale nebylo dost dobře možné. Jednak nebyla skutečná poptávka po takových nosných kapacitách a krom toho byly dávno před tím zpřetrhány dodavatelské řetězce.