Proč je tak těžké vyvinout vícenásobně použitelnou raketu?

kosmodrom

SpaceX CRS-5 na mysu Canaveral. Kredit: SpaceX.

Společnost SpaceX vyzkoušela přiblížení a přistání raketového stupně nosné rakety Falcon 9 na plovoucí přistávací plošině. Nakonec neuspěli, ale přesto šlo o významný milník ve vývoji kosmických technologií. Desátého ledna 2015 odstartovala z vyhlášeného kosmodromu na floridském mysu Canaveral nosná raketa Falcon 9 v1.1 s kosmickou lodí Dragon v rámci letu SpaceX CRS-5. Pro fanoušky kosmických technologií jistě není těžké odhadnout, že tento let má na svědomí americká technologická společnosti SpaceX.

Byl to pro ni už sedmý let nepilotované nákladní kosmické lodi Dragon a pátý let této kosmické lodi k Mezinárodní vesmírné stanici nasmlouvaný s NASA. Na palubě lodi Dragon tentokrát kromě jiného bylo zařízení Cloud Aerosol Transport System (CATS) pro dálkový průzkum mraků seshora, tedy z oběžné dráhy.

spaceX

Let SpaceX CRS-5. Kredit: SpaceX.

Celkově vzato šlo o už spíše rutinní let, v jednom byl ale nanejvýš pozoruhodný. Použitý první stupeň nosné rakety Falcon u tohoto letu ještě absolvoval test přistání na plovoucí přistávací plošině ASDS (Autonomous spaceport drone ship) o rozměrech 90 na 50 metrů v Atlantickém oceánu, 320 kilometrů severovýchodně od mysu Canaveral. Test podle všeho probíhal úspěšně, mnohé dílčí cíle byly splněny, přistávající první stupeň trefil na přistávací plošinu, což samo o sobě bylo husarským kouskem, jen přistání se úplně nepovedlo. Ve SpaceX jsou zatím skoupí na slovo, ale zřejmě došlo ke tvrdému přistání a destrukci raketového stupně, zatímco přistávací plošina přežila. Na druhou stranu, podle prohlášení SpaceX před testem byla šance na úspěšné přistání tak maximálně 50 procent.

Pouhý den před tímto testem uveřejnil nezávislý web orientovaný na odborná témata Conversation článek Angela Nika Grubišiće o tom, proč je tak těžké vyvinout nosnou raketu k opakovanému použití. Autor ho rozehrává právě zmínkou o testu přistání prvního stupně nosné rakety Falcon 9 a prozíravě poznamenává, že jde o milník ve vývoji kosmických technologií a to bez ohledu na výsledek testu. Tento projekt společnosti SpaceX si nepochybně vyžádal nové technologie a nápady v oblasti ovládání raketových motorů, řízení letu a navigace, tepelné ochrany raketového stupně nebo přistávacích mechanismů.

plosina

Snad se povede příště. Raketový stupeň na plovoucí přistávací plošině ASDS. Kredit: Jon Rosszlsa.

Není žádným tajemstvím, že dnes používané nosné rakety byly vyvíjené a jsou používané jako věci na jedno použití. Za pár minut letu spálí spoustu paliva, pak se odpojí a spadnou zpátky na planetu. Je to trestuhodné plýtvání a vývojáři se už dlouho snaží přijít s něčím lepším. Jejich snem je postavit něco jako Millennium Falcon, tedy kosmickou loď v duchu konceptu single-stage-to-orbit (SSTO), která prostě načerpá palivo a odletí do vesmíru aniž by cokoliv odhazovala, jak to všichni známe z Hvězdných válek a podobných zdrojů.

Žádná taková kosmická loď zatím bohužel ještě nevzlétla, ale na některých projektech se už intenzivně pracuje. Kromě zmíněných SpaceX jsme na OSLOVI psali britské společnosti Reaction Engines Limited, kteří vyvíjejí raketoplán Skylon s hybridními motory SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine). Ukazuje se, že takové technologie jsou na samotné hraně pro materiály i stroje a je otázkou, zda se jejich vývoj významně pohne kupředu. Když chceme dostat náklad na oběžnou dráhu klasickým raketovým motorem, který pohání směs paliva s okysličovadlem, tak na jednostupňovou kosmickou loď můžeme v podstatě zapomenout. Realita je taková, že hmotnost nákladu dopravovaného na oběžnou dráhu nepřesahuje 2 až 4 procenta celkové startovní hmotnosti nosné rakety, která se prozatím nevyhnutelně skládá z několika různě uspořádaných raketových stupňů.

kosmik

Projekt jednostupňové kosmické lodi VentureStar společnosti Lockheed Martin. Zrušen v roce 2001. Kredit: NASA.

Významným pokusem přiblížit se ideálu opakovaně použitelné kosmické lodi byl projekt raketoplánů NASA Space Shuttle. Raketoplány se vracely zpátky na Zemi a spolu s nimi i část nosné rakety. Byly zamýšlené jako laciné tahače nákladu na oběžnou dráhu, nakonec se z nich ale staly velmi drahé luxusní vozy, které byly na štíru s bezpečností. Po katastrofách raketoplánů Challenger a Columbia, při nichž zahynulo celkem 14 astronautů, bylo více než zřejmé, že vlastně stále nemáme k dispozici spolehlivou a cenově přijatelnou technologii pro opakované lety na oběžnou dráhu.

Ve SpaceX to vůbec nemají lehké. Rozpětí přistávacích vzpěr raketového stupně Falcon 9 činí 18 metrů a na přistávací plošinu se tudíž sotva vejde. Raketový stupeň zároveň musí být co nejjednodušší a nejlehčí. Čím více na něj vývojáři namontují elektroniky a technických vychytávek, tím méně nákladu vynese nosná raketa na oběžnou dráhu. Nezbývá než společnosti SpaceX a všem ostatním pořádně držet palce – mít Millennium Falcon by přece nebylo k zahození.

Standa Mihulka

Více článků od Standy Mihulky i dalších autorů o nepovedených, ale častěji i o povedených výsledcích světové vědy se můžete dočíst na www.osel.cz