Vesmírné rakety na více použití? Nápad má dlouhou historii

Rakety pro vynášení nákladů a osob do vesmíru jsou odbočkou vývoje vojenských balistických střel. Těsně po skončení II. světové války v Evropě vyslaly USA i SSSR své vědce, aby vytěžili co nejvíce z nacistického raketového výzkumu. Němečtí raketoví inženýři poté pomáhali oběma stranám porozumět tomuto oboru a zpočátku i vyvíjet modifikované verze raket.

Nejprve vedl vývoj cestou zvětšování původní nacistické rakety V-2, později však bylo jasné, že je třeba vydat se jiným směrem. Objevily se rakety kuželovitého tvaru, později vícestupňové s válcovým trupem a špicí.

První raketou, která vynesla náklad na oběžnou dráhu, se stal roku 1957 Sputnik nesoucí ve své špici první umělou družici Země – Sputnik-1. Šlo o raketu vycházející ze sovětské balistické střely R-7, která měla čtyři motory prvního stupně uspořádané kolem středového motoru stupně druhého.

Tato cesta se dosud neopustila a rakety této rodiny, byť značně upravené a modernizované, stále létají do vesmíru. Kupříkladu verze Sojuz-FG vynáší kosmonauty na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) a s více než 1800 starty jde o nejpoužívanější rodinu nosičů.

Obdobou ruských raket R-7 je americká rodina Atlas, která také původně vychází z balistických raket. Rovněž dodneška slouží k vynášení nákladu na oběžnou dráhu. Za 60 let svého provozu dané rakety vzletěly do vesmíru více než 650krát, jsou tak druhou nejpoužívanější skupinou raket.

Do vesmíru vynesly i sondu Mars Reconnaissance Orbiter či vozítko Curiosity, které v současnosti zkoumají rudou planetu. Pro zajímavost – Curiosity nedávno na Marsu objevilo pradávné stopy organických látek. [celá zpráva]

Své rakety vyvinula i Francie, která stavěla na vlastní technologii i na zkušenostech zajatých německých raketových inženýrů. K velkému úspěchu došlo v roce 1965, kdy raketa Diamant vynesla na oběžnou dráhu první francouzský satelit. Později ve vývoji vlastních nosných raket ustoupila v zájmu společného evropského projektu: rakety Ariane.

Čtvrtou vesmírnou velmocí – myšleno úspěšné vyslání družice na oběžnou dráhu Země pomocí vlastní rakety – se v únoru 1970 stalo Japonsko. Šlo o jeden z mála případů, kdy raketový výzkum nevycházel z vojenského, protože země byla po druhé světové válce demilitarizována. O dva měsíce později jej následovala Čína. Její první rakety byly odvozené od vojenských, ale později se cesty vojenského a mírového raketového průmyslu rozešly stejně jako jinde.

S postupem času se začaly objevovat myšlenky, že nosiče by měly být použitelné opakovaně. Zachování alespoň části nosné rakety by vedlo k finanční úspoře.

Nejznámějším takovým zařízením se v 80. letech staly americké raketoplány. Dva vzletové raketové stupně, které byly upevněny po bocích externí nádrže nesoucí samotný raketoplán, se po vyhoření paliva a odhození snesly do moře pomocí padáku. Po vypotřebování paliva z externí nádrže tryskami raketoplánu byla i ta odhozena, s jejím opětovným použitím se nepočítalo.

Samotný raketoplán potom po dokončení mise v kosmu přistával na dráhu a po nutné prohlídce a údržbě byl připraven k dalšímu letu. V roce 2011 byly jejich lety po 30 letech provozu ukončeny kvůli vysokým nákladům na provoz a údržbu. Poslední 135. výpravu uskutečnil raketoplán Atlantis v červenci 2011.

Na ukončení programu se podepsala i tragická havárie raketoplánu Columbia, během které zahynulo sedm astronautů a jejíž 15leté výročí jsme si letos připomínali. [celá zpráva]

Podobná loď jako raketoplán měla sloužit i za železnou oponou. Šlo o sovětský projekt Eněrgija-Buran, který vznikl jako odpověď na americké raketoplány, avšak nedosáhl úspěchu kvůli rozpadu Sovětského svazu a nedostatku financí. V roce 1988 proběhl jediný let raketoplánu Buran do vesmíru - bez posádky, byl řízen palubní automatikou.

Vzletové raketové stupně se měly podobně jako u amerických raketoplánů používat opakovaně, ale nestalo se tak. Rozdílem oproti americkým bylo, že raketoplán neměl ke svému břichu upevněnu jen palivovou nádrž, ale plnohodnotnou raketu s motory. Svůj vlastní pohon tak Buran použil jen v závěrečné fázi vzletu, k dodání posledního impulzu pro dosažení orbitální rychlosti.

Vzletové raketové stupně se vyvíjely společně s raketou Zenit, měly s ní mít maximum shodných dílů. První stupeň raket, vyráběných dnes na Ukrajině, je proto prakticky shodný s raketovými stupni Eněrgije. Rakety Zenit jsou tak jedinou částí projektu Eněrgija-Buran, která dodnes slouží.

Další podobnou opakovaně použitelnou lodí jsou americké SpaceShipOne a SpaceShipTwo, které vynáší na hranici vesmíru nejprve nosné letadlo a pak vlastní motor. Jde však jen o lodě pro vesmírný turismus, jejich výkon nedostačuje pro vědeckou práci či vynášení družic.

Pro vývoj raket jako takových je důležitá raketa New Shepard (název na počest prvního amerického astronauta Alana Sheparda), která provedla první úspěšné motorické přistání po letu do výšky větší než 10 kilometrů. Došlo k tomu v listopadu 2015 – a jedna a ta samá raketa se vydala do vesmíru dokonce pětkrát. Opět jde ale o kosmickou loď pro turisty, která dosahuje maximální výšky těsně nad 100 kilometrů, pomyslnou hranici vesmíru.

Uvedené prvenství zastínila jen o měsíc později raketa Falcon 9 Full Thrust, jejíž první stupeň úspěšně přistál na suché zemi poté, co poháněl raketu nesoucí náklad na oběžnou dráhu. Její první verze sice byly jednorázové, ale verzi Full Thrust mělo být možné kompletně použít znovu. Praxe však ukázala, že se vyplatí zachovat jen první stupeň, jelikož návrat druhého na Zemi by vyžadoval dokonalejší tepelnou ochranu, která by vážila až příliš.

K jisté revoluci však došlo, první stupně raket Falcon 9 se vracely pomocí padáků, ale sestup řízený hlavními tryskami jim umožňuje přesnější a hladší přistání.