Raketoplány #13: Raketoplány v novém tisíciletí
SpaceShipTwo (Twitter: Virgin Galactic)
90. léta znamenala konec pro celou řadu zajímavých i slibných projektů různých typů kosmických raketoplánů. Mezinárodní kosmická stanice se nakonec obešla bez nutnosti vývoje zcela nových pilotovaných prostředků. V Japonsku i Evropě byl posléze zahájen vývoj vlastních konvenčních nákladních lodí. V Rusku po roce 2000 vznikl alespoň docela vážně míněný projekt vztlakového tělesa Kliper, ale i z toho nakonec sešlo. Ve Spojených státech amerických po odchodu raketoplánů Space Shuttle bez přímé náhrady pracovali výhradně na konvenčních pilotovaných lodí typu návratové kabiny. Na nový raketoplán nikdo nepomyslel.
Naděje, byť jen co se týče suborbitálních letů přineslo v roce 1996 vyhlášení soutěže X Prize (od roku 2004 Ansari X Prize) o to, jakému soukromému týmu se podaří vlastním prostředkem dopravit tři osoby do výšky alespoň 100 km, a to alespoň dvakrát během dvou týdnů. Jedním z bodů v pravidlech bylo o to, že může být vyměněno max. 10 % suché neboli konstrukční hmotnosti prostředku – což neznamenalo v podstatě nic jiného než požadavek na vícenásobnou použitelnost. Mezi dvaceti šesti přihlášenými účastníky se tak krom vícenásobně použitelných raket objevila řada raketových letounů.
Rocket Racer
Úplně mimo rámec všech dosavadních souvislostí byla v roce 2005 založena Rocket Racing League, která neměla být ničím jiným než závody menších raketových letounů. Jakkoliv to může znít bláznivě, vzniklo dokonce i několik funkčních prototypů s raketovým motorem na kapalný kyslík a etanol. Konstrukci letounu Velocity SE upravila společnost Armadillo Aerospace, která se mimochodem předtím účastnila soutěže X Prize. Bohužel kvůli problémů s financováním se nepodařilo zorganizovat jediný závod.
SpaceShipOne vítězem ceny X Prize
Ze všech účastníků soutěže X Prize se ukázalo, že reálnou šanci zasáhnout má jen několik málo z nich. Jedním společným důvodem bylo nepřekvapivě financování, které muselo pocházet ze soukromých zdrojů. Do pomyslného finále se tak dostala jen Scaled Composites ve spolupráci s Mojave Aerospace Ventures Paula Allena s raketoplánem SpaceShipOne.
Celá sestava se skládala z nosného letounu White Knight o rozpětí 25 m a samotného raketoplánu SpaceShipOne. Obvyklé schéma letu vypadalo následovně: raketoplán byl vynášen nosným letounem do výšky kolem 15 km. Krátce po odhození zapnul pilot raketový motor, který hořel při standardním průběhu 80 sekund. Po dosažení rychlosti kolem až kolem trojnásobku rychlosti zvuku už nadále jen setrvačností stoupal do výšky 100 km. Po několik jednotkách minut ve stavu beztíže následoval návrat, při kterém pilot změnil konfiguraci křídel do stavu pro větší odpor. Až ve výšce 17 km docházelo k opětovné změně konfigurace křídel a finální navedení na přistávací dráhu.
SpaceShipOne v podvěsu White Knight
Samotný raketoplán SpaceShipOne měřil 5 m a stejně takové měl rozpětí. Prázdný vážil i zásluhou využití kompozitních materiálů jen 1 200 kg, s pohonnými látkami pak 3 600 kg. Pohon zajišťoval jeden jediný hybridní raketový motor o tahu 73,5 kN spalující kaučuk jako palivo a N2O (tzv. „rajský plyn") jako okysličovadlo. V kabině o průměru 1,52 m s osmnácti kruhovými okénky seděl pilot v předu, dvě místa pro pasažéry byla za ním. Při všech uskutečněných letech ovšem byla jejich místa prázdná, respektive na nich byl hmotnostní balast. Teploty při návratu neměly přesahovat řádově 260 °C, i tak ale byly náběžné hrany křídel a výškovek pokryty tepelně izolačním materiálem.
K prvnímu samostatnému, byť ještě bezmotorovému letu došlo 7. srpna 2003, kdy za knipl usedl zkušební pilot Mike Melvill. Při prvním motorovém letu 17. prosince 2003 na stoleté výročí od prvního letu bratří Wrightů pilotoval raketoplán Brian Binnie. Třetím pilotem se stal hned při následujícím letu Peter Siebold. Celkem má SpaceShipOne na svém kontě 17 letů, z toho 6 motorových – při všech z nich došlo k překonání rychlosti zvuku.
K historickému, ale nikoliv ještě soutěžnímu letu nadešel čas 21. června 2003. Kolem dráhy kosmodromu Mojave se shromáždilo na desetitisíce diváku, aby sledovali vůbec první pokus o dosažení kosmického prostoru soukromým dopravním prostředkem. Nosný letoun s raketoplánem SpaceShipOne v podvěsu se vznesl v doprovodu dalších letounů a vystoupal do letové hladiny 13 800 m. Pak už následovalo odhození a krátce na to zážeh raketového motoru. Současně s jeho náběhem se začala projevovat nestabilita a letoun se začal otáčet doleva, což musel pilot Melvill korigovat. Navzdory problémům motor nevypnul, ale nechal běžet po dobu 76 sekund, kdy se raketoplán nacházel ve výšce 54 km a měl rychlost M = 2,9. Dále už setrvačností vystoupal do výšky 100,1 km.
Hned následující let už byl soutěžní. Za knipl 29. září opět usedl Mike Melvill a tentokráte v raketoplánu dosáhl výšky 102,9 km. Krátce na to musel podle pravidel následovat druhý let 4. října, při kterém měl pilotáž na starost Brian Binnie. Dosažená výška 112 km znamenala výhru v soutěži, tak zároveň i vlastní výškový rekord pro SpaceShipOne. Úspěch slavil nejen konstruktér Burt Rutan a hlavní sponzor Paul Allen, ale také už i podnikatel Richard Branson, který jen několik dnů předtím v podstatě zahrnul celé budoucí snažení pod Virgin Galactic – novou filiálku své nemalé skupiny Virgin.
SpaceShipTwo: suborbitální raketoplán pro šest turistů
Druhý soutěžní let byl pro SpaceShipOne zároveň posledním. Pro budoucí lety s turisty s ním od počátku Virgin Galactic nepočítal. Na místo toho se s využitím získaných zkušeností pustil opět Burt Rutan do vývoje nového suborbitálního raketoplánu SpaceShipTwo. Ten v podstatě využívá stejné koncepce jako svůj předchůdce. Oproti němu je ovšem působí robustnějším dojmem a je o něco větší, díky čemuž má pojmout vedle dvoumístné posádky až šest platících pasažérů. Z toho důvodu byl vyvinut i silnější nosný letoun White Knight Two poháněný čtveřicí proudových motorů.
Raketoplán SpaceShipTwo v podvěsu White Knight Two
První ještě bezmotorový klouzavý let absolvoval raketoplán VSS Enterprise už 10. října 2010, premiérový let s raketovým motorem následoval 29. dubna 2013. Bohužel těžkou ránu pro celý projekt znamenal výbuch raketového motoru při zkušebním letu 31. října 2014, při které zemřel pilot Michael Alsbury a došlo ke středně těžkému zranění Petera Siebolda. K dalším motorovým letům proto bylo možné přistoupit po dokončení nového raketoplánu VSS Unity a celé řadě zkoušek až 5. dubna 2018.
SpaceShipTwo za letu (Virgin Galactic)
Doposud maximální výšky 89,9 km dosáhl raketoplán 22. února 2019, čímž se už opravdu přiblížil opět k oné sta kilometrové hranici. K prvnímu letu do kosmu by tak mohlo dojít v letošním roce a poté snad už začne vynášet i platící turisty z kosmodromu Spaceport America v Novém Mexiku.
Dream Chaser bude zásobovat ISS
Docela blízko ke svému prvnímu kosmickému letu má také Dream Chaser, který je konstrukčně na pomezí vztlakového tělesa a raketoplánu. K Mezinárodní kosmické stanice by se měl s nákladem vydat už v příštím roce.
Na vývoji tohoto prostředku začali už před lety pracovat Sierra Nevada Corporation, a to na základě prototypu HL-20. Patří tedy v podstatě mezi vztlaková tělesa, byť jej lze označovat za raketoplán vzhledem ke dvojici sklopených ploch u zádi. Jeho úkolem nicméně alespoň prozatím bude v rámci kontraktu pro NASA dopravovat náklad na stanici. Hermetizovaný prostor má pojmout až 5 000 kg nákladu. Do budoucna nelze vyloučit pilotovanou modifikaci, která by podle plánů mohla pojmout až sedmičlennou posádku.
Dream Chaser během zkoušek (NASA)
Dream Chaser má být vynášen pomocí klasické nosné rakety na její špici, a to bez aerodynamického krytu. Původně se zamýšlelo využití raket Atlas V a zvažována byla také evropská Ariane 5. Oba tyto nosiče nicméně mají v příštích letech přestat létat a z toho důvodu má být minimálně pro první mise využívána konsorciem ULA vyvíjená raketa Vulcan.
Vojenský raketoplán X-37
Svůj vlastní raketoplán má americké letectvo. Jeho vývoj započal už v roce 1999, kdy ještě NASA zadala Boeingu vyvinout a postavit malý raketoplán na základě na základě dřívějšího projektu X-40. V roce 2004 převzala projekt pod svá křídla vojenská agentura DARPA, čímž došlo k jeho dalšímu utajování. Jako první byl postaven prototyp označovaný jako X-37A, který byl v letech 2005 až 2006 vynášen nosným letounem White Knight k bezmotorovým letům. V listopadu 2006 už americké letectvo oznámilo, že pro své vlastní účely vyvíjí variantu X-37B Orbital Test Vehicle (OTV).
X-37B po přistání (U.S. Air Force)
Poprvé byl raketoplán vypuštěn 22. dubna 2010. Víme už o celkem pěti misích X-37, přičemž dosud každá další trvala delší dobu. Z té páté se raketoplán vrátil z oběžné dráhy po dlouhých 779 dnech. Jak dlouhá bude současná již šestá mise pochopitelně není známo. Jako nosič byla pětkrát využita raketa Atlas V, prozatím jednou jedinkrát Falcon 9 od SpaceX.
X-37B je pochopitelně podroben přísnému utajování, ale leccos bylo zveřejněno nebo lze vypozorovat ze zveřejněných snímků. Víme tak, že na délku měří 8,92 m, na výšku 2,9 a má rozpětí 4,55 m. Celá spodní části, náběžné hrany křídel i část zadní přístrojové sekce chrání tepelná ochrana z neupřesněného materiálu. O napájení vlastních systémů a zařízení umístěných v nákladovém prostoru se mají starat lithium-iontové akumulátory nabíjené z ze solárních panelů na bázi galium arsenu.
Účel a úkoly vojenského raketoplánu jsou pochopitelně předmětem častých spekulací. Mezi ně patří krom inspekce družic také oprava těch vlastních. Samo letectvo nicméně k tomu uvádí, že jde o experimentální program pro demonstraci technologií pro vícenásobně použitelný prostředek a zároveň platformu pro experimenty s možností návratu zpět na zem. Ostatně k tomu je okřídlený stroj ideální vzhledem ke schopnosti přistát na dráze zabezpečeného letiště.
Svůj vojenský raketoplán vyvíjí už dlouhou dobu i Čína. Už v roce 2007 unikly na veřejnost snímky takového menšího prostředku, zřejmě demonstrátoru, v podvěsu bombardéru H-16 (čínský derivát Tu-16). O mnoho let později se pak objevili vizualizace čínského bezpilotního raketoplánu označovaném často jako Shenlong. Jakékoliv potvrzené údaje ani skutečnou podobu ovšem neznáme. Když 4. září letošního roku došlo ke startu rakety CZ-2F, čínská média pouze stroze oznámila, že družice se „podle plánu vrátí na místo přistání“ a dojde k ověření technologie pro opakované použití.