Znovupoužitelnost kosmických nosičů #3: Rusko, část první

První družice a poté i první člověk v kosmu, první žena v kosmu nebo první výstup do kosmického prostoru. To vše jsou prvenství, která katapultovala Sovětský svaz mezi kosmické velmoci, kde dnešní Rusko zůstává dodnes, byť s obtížemi. Nelze ovšem této zemi upřít velkou dávku invence, která už mnohokrát dokázala překvapit. Na prahu nové éry kosmonautiky se nejen díky SpaceX ukazuje jako klíčové zvládnout techniku opětovného využívání kosmické techniky a nutno dodat, že je paradoxně právě tato země jejím průkopníkem.

Po Evropě a Číně se v novém dílu série Znovupoužitelnost kosmických nosičů zaměříme primárně na starší projekty Sovětského svazu a Ruska. V příštím dílu se pak přesuneme do současnosti a podíváme se na aktuální znovupoužitelné projekty ruského soukromého sektoru a agentury Roskosmos.

Buran a Eněrgija

Už ruští vizionáři jako Konstantin Ciolkovskij nebo Fridrich Canděr tvořili koncepty opětovně použitelných kosmických lodí. S dalším rozvojem techniky se inženýři v legendární kanceláři OKB-1 zabývali také rozvojem nových materiálů na ochranu návratové lodi a neustále zkoušeli i různé neodzkoušené tvary. Vznikl například koncept okřídleného stroje s názvem PKA.

A i přesto, že zmíněná kancelář v dalších letech upřednostňovala spíše kabiny na jedno použití typu Sojuz, vznikaly v pozadí i projekty kosmických kluzáků jako MiG-105 (Spiral), jejichž vrcholem byl program Buran, obdoba amerických raketoplánů. Ovšem nikdy nebyl využit jejich skutečný potenciál a první zkušební, bezpilotní let Buranu v automatickém režimu byl bohužel zároveň i posledním. Jeden kus tohoto jedinečného stroje pro atmosférické testy (OK-GLI) je dnes k vidění v technickém muzeu v německém městě Špýr. Jeho návštěvu vřele doporučuji.

Sovětský raketoplán Buran (Zdroj: Leebrandoncremer / Wikipedia)

Ovšem zajímavá byla taktéž raketa Eněrgija, která měla ruské kosmoplány vynášet. Na svou dobu šlo o převratný kus techniky a v plánu bylo i opětovné použití urychlovacích bloků umístěných na centrálním stupni. V přidaných kapsách byl prostor pro podvozek. Po oddělení od centrálního stupně se měly snášet zpět na padácích. Tato raketa byla navržena jako značně variabilní a některé výsledky doslova předběhly svou dobu. Ta ovšem nebyla pro rozvoj něčeho takového vůbec vhodná. Sovětský svaz se rozpadal a na kosmonautiku už nezbývaly peníze.

Postranní bloky rakety Eněrgija byly od počátku zamýšleny jako znovupoužitelné

Zarja

Postupem času se odkrývají i všemožné archívy a z nich je patrné, že v sovětské éře bylo více projektů na opakované využívání kosmické techniky. Nejde jen o dobře známé koncepty okolo raket Eněrgija a Angara, ale i o velmi zajímavé plánované nahrazení kosmických lodí Sojuz nebo Progress. Šlo o jejich nástupce a tudíž i samotná kosmická loď neměla být tak drasticky odlišná. V čem se ale naopak měla lišit mírou vrchovatou, je možnost opakovatelného použití. V plánu byl svislý vzlet a vertikální přistání za pomoci řady motorů po obvodu, tedy podobně jako byl původní plán pro Crew Dragon od SpaceX. Řeč je o projektu Zarja (neplést s modulem na Mezinárodní kosmické stanici). Kabina měla být větší než Sojuz a loď měla do kosmu vynášet raketa Zenit, avšak podmínkou při zadávání byla i možnost usazení do nákladového prostoru kosmoplánu Buran. Vyvíjet se měla jak verze pro posádku, tak i nákladní varianta. Projektové práce byly zahájeny 27. ledna 1985. Ovšem už v lednu 1989 byl projekt z finančních a politických důvodů zrušen.

Ukázka sestupové fáze kabiny Zarja (Zdroj: Giuseppe De Chiara / překlad Karel Zvoník)

Korona

Za jeden z nejzajímavějších a nejinovativnějších projektů lze ovšem považovat opakovaně použitelnou jednostupňovou nosnou raketu s vertikálním vzletem a přistáním nazvanou Korona, kterou vyvinula Makejevova konstrukční kancelář v letech 1992 až 2012. Pracoviště je pojmenováno po raketovém konstruktérovi Viktoru Petrovičovi Makejevovi. Jak se projekt postupně vyvíjel, bylo zvažováno mnoho různých možností, včetně okřídlených typů, dokud nebyla vytvořena nejoptimálnější finální verze jednostupňového systému Korona LV.

Koncept jednostupňové rakety Korona prošel řadou návrhů, až se našla nejoptimálnější varianta (Zdroj: en.topwar.ru)

Ta měla mít nosnost 6–12 tun na nízkou oběžnou dráhu ve výšce 200–500 km, což není na jednostupňovou raketu vůbec špatný parametr. Motor měl být na kapalné pohonné látky a podle dostupných náčrtů se mělo jednat o typ aerospike. Jako termální ochrana měly posloužit vylepšené keramické destičky vyvinuté pro kosmoplány Buran. Kuželovitý tvar rakety měl výborné aerodynamické vlastnosti při letu ve vysokých rychlostech. Brzdný manévr by se prováděl užším koncem, tedy špičkou napřed, a pro závěrečnou brzdnou sekvenci by se kosmická loď otočila a pomocí motoru měkce dosedla na přistávací nohy s tlumiči. Použít by šel každý kus asi 100krát při výměně konstrukčních prvků po každém 25. letu.

Koncept opakovaně použitelné jednostupňové rakety Korona (Zdroj: en.topwar.ru)

Korona má i své nevýhody a nabízí se otázka, zda by nebylo lepší využít motory na metan nebo přidat další stupeň. Tento projekt je však, alespoň prozatím, odložen. Ovšem kancelář, která na projektu pracovala, patří k nejkompetentnějším podnikům v oblasti raketové vědy po pádu SSSR a stále si zachovává svůj maximální potenciál. Právě zde se totiž staví mezikontinentální balistické rakety patřící k nejúčinnějším a nejlepším na světě. Podnik má například na svědomí střelu RS-28 Sarmat, nástupce obávané rakety SS-18 Satan. Zda se však vrátí i do kosmického průmyslu, není zatím známo.

BOR-4

Ze starších projektů pak stojí za zmínku také zkušební stroj BOR-4, protože na jeho základě bylo později v Americe postaveno vztlakové těleso HL-20. V červnu 1982 upoutal pozornost americké zpravodajské služby zkušební let demonstrátoru BOR-4, který po letu do kosmu přistál v Indickém oceánu. Během záchranné akce na moři letěl nad oblastí průzkumný letoun Royal Australian Air Force P-3 a pořídil vzácné fotografie.

Těleso BOR-4 během vytažení na palubu. Operace byla zachycena průzkumným letounem a NASA získané snímky využila ke konstrukci HL-20. (Zdroj: Armchair Cosmology)

Poté, co Australané sdíleli tyto fotografie s Ústřední zpravodajskou agenturou USA, se američtí špióni obrátili na Langley Research Center ve Virginii, aby lépe porozuměli tomu, o co vlastně jde. Na základě oněch fotografií inženýři z Langley zrekonstruovali model BOR-4 a zahájili testování v aerodynamickém tunelu. Zjistili, že jeho šikmá křídla dodávají vztlakovému tělesu velmi dobrou stabilitu a jeho tvar nabízí výjimečnou schopnost klopení a klouzání, a tak vznikl stroj HL-20. Ten byl původně určen jako „záchranné plavidlo“ pro novou kosmickou stanici. Ovšem nakonec na jeho základu vyrostl zásobovací raketoplán Dream Chaser společnosti Sierra Nevada Corporation, který bude opětovně použitelný a jeho první start aktuálně sklouzl do roku 2022.

Vztlakové těleso HL-20 zahaleného mlhou u hangáru ve výzkumném středisku Langley ve Virginii (Zdroj: NASA)

Bajkal

Vraťme se ale zpět do Ruska, kde se v roce 2001 objevil zajímavý projekt Bajkal. To byly okřídlené pomocné stupně, které byly v plánu jak pro sovětskou raketu Eněrgija (projekt na obnovení této rakety je znám jako Eněrgija II Uragan), tak později i pro Angaru.

Okřídlené stupně Bajkal jsou od samotné rakety Eněrgija odvozené. V dolní části je měl pohánět raketový motor RD-191 vyvinutý z mnohem známější verze RD-180. Tyto motory již delší dobu slouží na amerických raketách Atlas. Bajkal měl být využit hlavně pro rakety Angara, ale na tento projekt se nenašly nikdy peníze. Návrhů bylo několik, včetně dvoustupňové verze. Poprvé se maketa stroje objevila na letecké show v Paříži v roce 2001. V přední části byl umístěn proudový motor a na zádi se nacházel již zmíněný raketový motor. Svou velikostí vzbuzoval už tenkrát stroj respekt. Podrobnější dobové materiály k návratovému stupni Bajkal včetně charakteristik a ukázek možného využití si můžete prohlédnout zde, poskytl nám je Daniel Lazecký z vlastního archívu.

Model v životní velikosti opětovně použitelného stupně Bajkal na letecké show Le bourget v roce 2001. V přední části je patrný proudový motor. (Foto: Daniel Lazecký)

Základní charakteristika stupně Bajkal (typ 2001):

Délka 28,5 m
Výška 8,5 m
Rozpětí křídla 17,1 m
Poloměr zpětného letu 410 km
Návratová rychlost 490 km/h
Přistávací rychlost 290 km/h
Startovací hmotnost 130,4 t
Tah hlavního motoru 196 t
Počet znovupoužití 10–25

Tento projekt je ovšem stále otevřený. V roce 2018 se objevila zpráva o jeho oživení. Nový stroj by se zařadil do třídy malých nosičů, ale jeho výhodou by bylo opětovné využití. Podle odhadů by mohl být první okřídlený stupeň využit až 50krát bez nutnosti výměny motoru. Nasazení do provozu by mělo proběhnout v roce 2022, ale již dlouhou dobu se na toto téma neobjevily žádné nové informace.

Ilustrace rakety na principu Bajkal (Zdroj: RussianSpaceWeb.com)

V příštím dílu našeho seriálu se podíváme na kosmické projekty na poli znovupoužitelnosti v současném Rusku. Na několika různých konceptech pracují tamní soukromé firmy i agentura Roskosmos.

Karel Zvoník



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
46 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře