České príslovie vraví, že pro jedno kvítí slunce nesvítí. Pre nás fanúšikov kozmonautiky sa to dá preložiť tak, že jedna firma revolúciu nespraví. A preto dnes popri SpaceX existuje viacero ďalších vizionárskych firiem, ktoré sa snažia o revolučné zníženie nákladov na lety do vesmíru. Okrem relatívne známej Blue Origin sú tu aj menej známe firmy, za ktorými však stoja ťažké podnikateľské váhy. Jednou z takých je Stratolaunch Systems Corporation, ktorá minulý týždeň predstavila prvý prototyp svojej vlajkovej lode – lietadla s najväčším rozpätím krídel na svete.

Firma Stratolaunch Systems Corporation bola založená v roku 2010 spoluzakladateľom Microsoftu Paulom Allenom a majiteľom firmy Scaled Composites Burtom Rutanom. Ten je hviezdou v komunite leteckých konštruktérov a má na konte také lietadlá, ako Voyager, ktorý bez dotankovania obletel svet, SpaceshipOne s nosičom WhiteKnight, ktorý bol prvým komerčným prostriedkom ktorý doletel s ľudskou posádkou na hranicu vesmíru, alebo SpaceshipTwo s nosičom WhiteKnightTwo, ktorý má onedlho robiť to isté s turistami.

Vzdušný štart

Stratolaunch je systém, ktorý si kladie za cieľ zlacnenie letov do vesmíru. Chce to dosiahnuť využitím tzv. vzdušného štartu. To v preklade do ľudskej reči znamená, že vesmírna raketa neodštartuje zo zeme, ale z lietadla letiaceho vysoko v atmosfére. Laikovi ako prvé napadne, že výhoda spočíva v nižšom odpore vzduchu, ktorý musí raketa prekonávať. To však nie je to podstatné. To podstatné sú tzv. gravitačné straty.

Aby sme si vysvetlili o čo tu ide, najprv si povedzme, čo to vlastne obnáša dostať sa do vesmíru (a ostať tam). Laik by asi povedal, že treba vyletieť veľmi vysoko, a opäť by sa mýlil. V skutočnosti treba hlavne letieť rýchlo, veľmi rýchlo. Na obežnej dráhe okolo Zeme vo výške 200km musíte letieť rýchlosťou 7,7km/s, aby ste v tejto výške ostali a nespadli na Zem. Pre porovnanie, silná puška vystrelí náboj rýchlosťou do 1,5 km/s.

Pre dosiahnutie takto absurdnej rýchlosti sa používajú veľké viacstupňové kozmické rakety. Pri štarte zo Zeme však väčšina ich výkonu nejde na zvyšovanie rýchlosti, ale na boj s gravitáciou. Zem ich skrátka ťahá naspäť, a tak rakety v prvých minútach letu bojujú o každý meter výšky, namiesto toho aby zrýchľovali. Neskôr, keď už nejakú tú rýchlosť naberú a vďaka spáleniu časti paliva sú aj ľahšie, prídu na rad tzv. aerodynamické straty, teda odpor vzduchu. Ten však pomerne rýchlo ustúpi, keďže hustota atmosféry s pribúdajúcou výškou veľmi rýchlo klesá.

Cena za tieto straty je pre raketu veľká – jej celkový výkon musí byť vyšší ešte o ďalších cca. 2 km/s.

Myšlienka vzdušného štartu spočíva v tom, že ak odštartujete raketu z lietadla letiaceho vysoko v atmosfére, takáto raketa jednak musí prekonávať oveľa menší odpor atmosféry, ale taktiež nemusí najprv stúpať kolmo dohora. Môže začať ihneď naberať vodorovnú rýchlosť a stúpať len pozvolne, spolu so vzrastajúcou rýchlosťou. Gravitačné straty teda výrazne klesnú a raketa je teda oveľa efektívnejšia. Ďalšia výhoda spočíva v tom, že pri štarte z lietadla nie ste limitovaní počasím alebo polohou štartovacej rampy – jednoducho doletíte na miesto, z ktorého chcete štartovať, a počas štartu ste už “nad počasím”.

Elon Musk Blog, Stratolaunch
Zdroj: Taiwan News

Nevýhody tohoto prístupu zhrnul Elon Musk v rozhovore pre časopis Aviation Week and Space Technology. Podľa Elona je celkové zlepšenie efektivity zhruba na úrovni 5%. Aby ste to dosiahli, musíte prevádzkovať okrem rakety ešte aj obrovské lietadlo. Podľa Elona je však ľahšie zväčšiť prvý stupeň rakety o 5%, než prevádzkovať druhé komplikované zariadenie. Druhý problém spočíva v tom, že lietadlá nemôžete zväčšovať donekonečna, takže tento prístup má horný limit použiteľnosti. Napríklad kolosálny Stratolaunch by neuniesol raketu veľkosti Falcon 9.

Hoci v niektorých veciach má Elon pravdu, musíme jeho pohľad trochu korigovať. Áno, vzdušný štart si vyžaduje okrem rakety ešte aj lietadlo. Avšak klasický štart si taktiež vyžaduje okrem rakety aj odpaľovaciu rampu a celý kozmodrom k tomu. Príprava rampy a kozmodromu na štart dnes predstavuje hlavný faktor v dosiahnuteľnej frekvencii štartov, a náklady na prevádzku kozmodromu a jeho personálu predstavujú značnú časť výslednej ceny za štart. Konflikty v termínoch štartov nie sú nič neobvyklé a štart je často odložený kvôli počasiu (ako sme naposledy videli pri misii CRS-11). So zlepšením efektivity o 5% by sa tiež dalo polemizovať, nakoľko konkrétne číslo závisí od konkrétnej rakety a od profilu štartu.

Nič nové pod slnkom

Ako to už býva, všetko šikovné už niekto vymyslel a vzdušný štart nie je výnimkou. Už prvé pokusy o prekonanie zvukovej bariéry v 50tych rokoch využívali vzdušný štart. Tie však nemali ambíciu doletieť do vesmíru. Existovalo viacero programov s touto myšlienkou, napr. sovietsky raketoplán MAKS. Ten mal štartovať z lietadla Mrija a pomocou jednorazovej externej nádrže mal doletieť až na obežnú dráhu. MAKS počítal s ďalšími inováciami, napríklad s unikátnym trojzložkovým raketovým motorom, avšak realizácie sa už bohužiaľ nedočkal. S pádom Sovietskeho zväzu sa finančné kohútiky pre kozmonautiku zavreli.

Elon Musk Blog, Stratolaunch
Zdroj: Pics About Space

Realizácie sa však dočkal iný projekt – americký Pegasus, ktorý zahájil službu v roku 1990. Ide o trojstupňovú raketu na tuhé palivo, ktorá štartuje z podvesu pod lietadlom a slúži pre menšie náklady. Na prekonanie gravitačných strát využíva okrem štartu z lietadla aj malé krídlo na prvom stupni, ktoré skonštruoval nikto iný ako Burt Rutan. Pegasus dopraví 400kg náklad na nízku obežnú dráhu Zeme. Video si môžete pozrieť TU.

Treba taktiež spomenúť Rutanove diela SpaceshipOne a SpaceshipTwo. Hoci tieto raketoplány nemajú orbitálne ambície, ich nosiče – WhiteknightOne a WhiteknightTwo sú priamymi predchodcami Stratolaunch. Najmä WhiteknightTwo genetickú príbuznosť nezaprie.

Taktiež treba spomenúť, že skupina Virgin, ktorá prevádzkuje SpaceshipTwo, plánuje vlastný orbitálny nosič so vzdušným štartom.

Elon Musk Blog, Stratolaunch
Zdroj: SquareSpace

Väčší je lepší

Hoci Stratolaunch nepredstavuje nejaký revolučný nový princíp, revolučná je jeho veľkosť. Podľa zverejnených špecifikácií by mal uniesť 230 ton nákladu, čo je len o málo menej než štartovacia hmotnosť rakety Sojuz, ktorá vozí kozmonautov na Medzinárodnú vesmírnu stanicu. Pre porovnanie, spomínaný Pegasus váži 23 ton v ťažšej verzii. Stratolaunch by ich teda uniesol desať. Takáto nosnosť otvára priestor pre využitie na ťažšie náklady. Jednu dobu sa počítalo dokonca s tým, že by Stratolaunch nosil jednu z verzií Falconu 9, avšak od tohto plánu sa upustilo.

Elon Musk Blog, Stratolaunch
Zdroj: NerdsMagazine

V minulosti sa uvažovalo s viacerými raketami, ktoré by mohol Stratolaunch nosiť. Okrem spomínaného Falconu 9 mal byť firmou Orbital ATK vyvinutý nový Pegasus II s motormi na kvapalné palivo. Firma Sierra Nevada Corporation dokonca navrhovala použitie jej miniraketoplánu DreamChaser s raketovým stupňom od Orbital ATK. Aktuálne sa počíta najmä s existujúcim Pegasusom XL – konkrétne hneď s troma raketami pri jednom štarte lietadla Stratolaunch.

ZANECHAŤ ODPOVEĎ

Please enter your comment!
Please enter your name here