Vizualizace demonstrátoru X-33 (NASA)

Zahájení letů raketoplánu Space Shuttle neznamenalo, že by snad bylo hotovo. Naopak se plánovalo jeho další vylepšování v celé řadě aspektů, k nimž jak už dnes víme nedošlo. Už v roce 1985, ještě před havárií Challengeru, dokonce americký prezident Ronald Reagan zadal NASA pracovat na nástupci. Obecně vzato můžeme snahu rozdělit to dvou směrů. Tím prvním bylo právě vylepšování existujícího raketoplánu a že k tomu prostor byl. Navrhována byla například lehčí a zároveň odolnější tepelná ochrana nebo inovace, či dokonce využití nových raketových motorů. Vedle toho vznikala celá řada konceptů s nově navrženým orbiterem a různou konfigurací urychlovacích stupňů a nádrží.

Své realizace se ale nedočkala ani řada projektů z jiných zemí. V Japonsku pracovali počátkem 90. let na orbitálním a prozatím bezpilotním raketoplán HOPE (H-II Orbiting Plane). Vrcholem snažení byly testy modelu zhruba v měřítku 1:3 v roce 1997 na australské střelnici Woomera. A sešlo i z vývoje evropského raketoplánu Hermes. Jen na papíře zůstal i jeden z mnohých konceptů dvoustupňových raketoplánů Sänger II, jenž navazoval na podobný projekt navrhovaný ještě počátkem 60. let Eugenem Sängerem pro německou společnost Messerschmitt-Bölkow-Blohm.

Raketoplán s raketou

V srpnu 1996 udělila NASA v rámci programu RLV (Reusable Launch Vehicle) kontrakt vývoj technologického bezpilotního raketoplánu X-34 společnosti Orbital Sciences. Ta už od roku 1990 nabízela vynášení družic raketami Pegasus, které byly vypouštěny z podvěsu upraveného dopravního letadla Lockheed L-1011 a měla tedy se vzdušnými starty zkušenosti.

Demonstrátor X-34

Stejným způsobem měl být vynášen i raketoplán, který by po odhození zažehl vlastní raketový motor, vystoupal do výšky kolem 75 km a dosáhl přitom rychlosti kolem osminásobku rychlosti zvuku. S ničím dalším se prozatím nepočítalo, jelikož šlo prozatím o technologický demonstrátor. Mezi klíčové technologie patřila: lehká kompozitní konstrukce draku letounu, stejně tak kompozitní konstrukce palivových nádrží pro vícenásobné použití, tepelná ochrana schopná vydržet i deštivé počasí, vývoj levné avioniky včetně využití kombinovaného navigačního systému a konečně odolná senzorová soustava.

Samotný X-34 byl 17,77 m dlouhý, měl rozpětí 8,44 m a výšku 3,5 m. Při odhozu by vážil 21 800 kg, z čehož 13 600 kg mělo připadat na pohonné látky. Jediný raketový motor Fastrac o tahu 270 kN spaloval kapalný kyslík a kerosin byl samozřejmě umístěn v zadní části. V podstatě šlo tedy o realizovatelný prostředek.

K vyzkoušení raketového letounu při letu ovšem nedošlo. V roce 1999 byly alespoň pojezdové zkoušky a lety ve vleku. V roce 2001 ale NASA zrušila celý program kvůli obavám o navyšování původního rozpočtu. Oba postavené exempláře zůstaly nadále nevyužity. X-34 by nebyl ani po dokončení schopný vynášet náklady na oběžnou dráhu, to až jeho případný nástupce. Ostatně na podobném raketoplánu XS-1 nedávno pracoval Boeing pod dohledem agentury DARPA. Jediným zásadním rozdílem bylo, že měl startovat z dráhy a nepotřeboval by k vynesení žádný nosný letoun.

Jeden stupeň na orbitu

Do realizace se nedostal ani další projekt v rámci stejné iniciativy známý jako VentureStar. Na oběžnou dráhu se měl dostávat ve stejné podobě, ve které startoval – žádné vynášení nosným letounem, žádné odhazování raketových stupňů ani nádrží.  Proto jej řadíme do kategorie nosných prostředků označovaných jako Single-stage-to-orbit (zkráceně jen SSTO). Aby něčeho takového vůbec mohl dosáhnout, navrhovali konstruktéři krom co nejlehčí konstrukce využití tzv. aerospike motorů. Ty jsou specifické tím, že je tryska obtékána vně. Výhodou takového řešení je přizpůsobování se tlaku okolního prostředí, což v důsledku znamená lepší specifický impuls. I samotný raketoplán byl kvůli maximalizaci prostoru pro nádrže na kapalný kyslík a vodík koncipován jako jedno velké vztlakové těleso.

Aerospike motor XRS-2200 během testu

Vzhledem k celkové náročnosti bylo nejdříve přikročeno k vývoji technologického demonstrátoru Lockheed X-33, který měl zhruba poloviční rozměry. Na délku nebo výšku (podle toho, jak se to bere) měřil 20,7 m byl 23 m široký se započítáním křídel nebo spíše jakýchsi křidélek vzhledem k celkovým proporcím. Pohon měla zajišťovat dvojice aerospike motorů XRS-2200 s jednotlivým tahem po 1 800 kN. Maximální rychlost byla propočtena na Mach 13. Orbitální rychlosti měl dosahovat až hotový VentureStar vybavený celkem sedmi většími motory RS-2200 a už s nosností kolem 20 000 kg na nízkou oběžnou dráhu.

Vizualizace demonstrátoru X-33 (vlevo) a plánovaného orbitálního VentureStar

Prototyp byl v době ukončení projektu údajně hotov z nějakých 85%, pozemní infrastruktura byla dokonce kompletně připravená. Na testovacím standu probíhaly zkoušky raketového motoru. Otázkou jen zůstává, jak moc vážné byly problémy s nádržemi, jež byly nakonec označeny i jako hlavní důvod zrušení celého projektu v roce 2001, byť vzhledem k celkové náročnosti rozhodně nešlo o jediný problém. Zajímavé je, že už v roce 2004 Northrop Grumman a NASA oznámili vyrobení nádrže z kompozitních materiálů z uhlíkových vláken se závěrem, že z těchto materiálů bude možné v případě potřeby stavět větší nádrže schopné opakovaného tankování a vypouštění.

Nedotaženy byly i všechny další projekty raketoplánů typu Single-stage-to-orbit předtím a prozatím i potom. Ještě začátkem 90. let došlo ke zrušení vývoje taktéž technologického demonstrátoru Rockwell X-30, jenž měl být demonstrátorem NASP (National Aero-Space Plane), jenž zase vzešel z projektu Copper Canyon agentury DARPA. Práce na náporovém motoru scramjet využívajícím při letu vzduchu alespoň pokračovaly v podobě již čistě experimentálního bezpilotního hypersonického letounu X-43. Ten dodnes drží rychlostní rekord ve své kategorii Mach 9,6.

V Sovětském svazu se o raketoplán typu SSTO pokoušeli už konstruktér V. M. Mjasičev a jaderný fyzik Oleg Gurko. Po nich nazývaný Mjasičev-Gurko (zkráceně MG-19) alias Gurkoljot měl být poháněn jadernými proudovými motory, a navíc také klasickým jaderným raketovým motorem. Projekt byl údajně ukončen v roce 1974, aniž by došlo k postaven jednoho letuschopného exempláře. V podstatě stejně skončil i pozdější experimentální hypersonický letoun Tu-2000, jenž byl sovětskou reakcí na americký X-30.

V 80. letech začali na raketoplánu HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing) pracovat společně v British Aerospace a Rolls-Royce, který započal s vývojem revolučního motoru schopného fungovat ve dvou rozličných režimech – s využitím vzduchu z atmosféry a čistě raketovém pro činnost ve vyšších výškách a kosmickém prostoru. Z celého projektu sice po peripetiích sešlo. Nikoliv však ze snahy o vývoj pohonu, na kterém už roky pod označením SABRE (Synergetic Air-Breathing Rocket Engine) pracuje společnost Reaction Engines. V minulém roce dokonce bylo přikročeno k samotným testům.

X-38 pro Mezinárodní kosmickou stanici

Raketoplány Space Shuttle mohly jednotlivě v případě potřeby sebou na zem vzít až desetičlennou posádku, ale žádný z nich nemohl být neustále přikotven k Mezinárodní kosmické stanici. Pro její plánovanou alespoň šestičlennou posádku proto bylo nutné počítat s permanentním připojením dvou ruských kosmických lodí Sojuz, sedmičlenná posádka pak už byla vzhledem k jejich kapacitě vyloučená. Z toho důvodu probíhal v letech 1995 až 2002 vývoj prostředku X-38, jenž měl v budoucnu kotvit na stanici pro případ návratu třeba i celé posádky.

Prototyp záchranného vztlakového tělesa X-38 těsně po shozu z B-52

X-38 bylo navrženo v podstatě jako vztlakové těleso. Na délku měřilo 9,1 m, na šířku 4,42 m a prázdné vážilo 10 659 kg. Vynášet jej tedy s velkou rezervou měla vynášet evropská raketa Ariane 5. S tou se mimochodem počítalo v druhé polovině 80. jako s nosičem také nedotaženého evropského raketoplánu Hermes.

Vývoj X-38 probíhal sice pod NASA, ale stavba dvou postavených prototypů pro lety v atmosféře a jednoho orbitálního prototypu dokončeného nakonec z 90% dostala na starost společnost Scaled Composites. K prvním zkušebním letům ovšem bez raketového motoru došlo už v roce 1999, přičemž jako nosný letoun sloužil upravený bombardér B-52. Bohužel navzdory pokročilému stádiu vývoje došlo v roce 2002 k jeho ukončení, a to jen a pouze kvůli rozpočtovým škrtům.