21. července 2011 provedla americká kosmická loď Atlantis poslední přistání, které ukončilo dlouhý a vzrušující program Space Transportation System. Z řady technických a ekonomických důvodů bylo rozhodnuto o zastavení provozu systému Space Shuttle. Myšlenka opakovaně použitelné kosmické lodi však nebyla opuštěna. V současné době se vyvíjí několik podobných projektů najednou a některé z nich již dokázaly ukázat svůj potenciál.
Projekt opakovaně použitelné kosmické lodi Space Shuttle sledoval několik hlavních cílů. Jednou z hlavních bylo snížení nákladů na let a přípravu na něj. Možnost vícenásobného použití stejné lodi teoreticky poskytla určité výhody. Charakteristický technický vzhled celého komplexu navíc umožnil výrazně zvýšit přípustné rozměry a hmotnost užitečného zatížení. Unikátní vlastností STS byla schopnost vrátit kosmickou loď na Zemi uvnitř nákladového prostoru.
Poslední start kosmické lodi Altantis, 8. července 2011 Foto NASA
Během provozu se však zjistilo, že ne všechny úkoly byly splněny. V praxi se tedy ukázalo, že příprava lodi k letu byla příliš dlouhá a nákladná - podle těchto parametrů projekt nezapadal do původních požadavků. V řadě případů opakovaně použitelné kosmické lodě v zásadě nemohly nahradit „konvenční“nosné rakety. Nakonec postupné morální a fyzické zastarávání vybavení vedlo k nejzávažnějším rizikům pro posádky.
V důsledku toho bylo rozhodnuto o ukončení provozu systému Space Transportation System. Poslední 135. let se uskutečnil v létě 2011. Čtyři stávající lodě byly odepsány a přeneseny do muzeí jako zbytečné. Nejslavnějším důsledkem takových rozhodnutí byla skutečnost, že americký vesmírný program zůstal několik let bez vlastní kosmické lodi s lidskou posádkou. Až dosud museli astronauti vstupovat na oběžnou dráhu pomocí ruské technologie.
Celá planeta navíc zůstala po dobu neurčitou bez opakovaně použitelných systémů. Některá opatření jsou však již přijímána. Americké podniky dosud vyvinuly několik projektů opakovaně použitelných vesmírných lodí toho či onoho druhu. Všechny nové vzorky již byly alespoň odebrány k testování. V dohledné době také budou moci vstoupit do plnohodnotné operace.
Boeing X-37
Hlavní součástí komplexu STS byl orbitální letoun. Tento koncept je v současné době používán v projektu Boeing X-37. Koncem devadesátých let Boeing a NASA začali studovat téma opakovaně použitelných kosmických lodí schopných být na oběžné dráze a létat v atmosféře. Na začátku posledního desetiletí vedla tato práce ke spuštění projektu X-37. V roce 2006 prototyp nového typu dosáhl letových zkoušek pádem z nosného letadla.
Letoun Boeing X-37B v kapotáži nosné rakety. Foto amerického letectva
Program zaujal americké letectvo a od roku 2006 je implementován v jejich zájmu, i když s určitou pomocí NASA. Podle oficiálních údajů chce letectvo získat nadějné orbitální letadlo schopné vypouštět do vesmíru různé náklady nebo provádět různé experimenty. Podle různých odhadů lze současný projekt X-37B použít i v jiných misích, včetně těch, které se týkají průzkumu nebo plnohodnotné bojové práce.
První vesmírný let kosmické lodi X-37B se uskutečnil v roce 2010. Koncem dubna vypustila nosná raketa Atlas V vozidlo na předem stanovenou oběžnou dráhu, kde zůstala 224 dní. Přistání „jako v letadle“proběhlo na začátku prosince téhož roku. V březnu následujícího roku začal druhý let, který trval až do června 2012. V prosinci došlo k dalšímu spuštění a třetí přistání bylo provedeno až v říjnu 2014. Od května 2015 do května 2017 provedl zkušený X-37B svůj čtvrtý let. 7. září loňského roku začal další zkušební let. Kdy bude dokončeno, není uvedeno.
Podle několika oficiálních údajů je účelem letů studovat práci nové technologie na oběžné dráze a provádět různé experimenty. I když zkušení X-37B řeší vojenské úkoly, zákazník ani dodavatel tyto informace nesdělují.
Ve své současné podobě je produkt Boeing X-37B raketovým letounem charakteristického vzhledu. Vyniká velkým trupem a středními letadly. Používá se raketový motor; ovládání se provádí automaticky nebo příkazy ze země. Podle známých údajů je v trupu umístěn nákladový prostor o délce více než 2 m a průměru přes 1 m, který pojme až 900 kg užitečného zatížení.
Právě teď je zkušený X-37B na oběžné dráze a řeší zadané úkoly. Kdy se vrátí na Zemi, není známo. Rovněž nebyly upřesněny informace o dalším postupu pilotního projektu. Nové zprávy o nejzajímavějším vývoji se podle všeho objeví nejdříve při příštím přistání prototypu.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Další verzí orbitálního letadla je kosmická loď Dream Chaser od SpaceDev. Tento projekt byl vyvinut od roku 2004 za účelem účasti v programu NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), ale nemohl projít první fází výběru. Vývojová společnost však brzy souhlasila se spoluprací s United Launch Alliance, která byla připravena nabídnout svůj startovací vůz Atlas V. V roce 2008 se SpaceDev stal součástí Sierra Nevada Corporation a brzy poté získal další finanční prostředky na vytvoření svého letadla. Později došlo k dohodě s Lockheed Martin o společné konstrukci experimentálního zařízení.
Zkušený orbitální letoun Dream Chaser. Foto NASA
V říjnu 2013 byl létající prototyp Dream Chaser upuštěn z nosné helikoptéry, poté přešel na klouzavý let a provedl horizontální přistání. Navzdory poruše během přistání prototyp potvrdil konstrukční vlastnosti. V budoucnu byly na stáncích provedeny některé další testy. Na základě jejich výsledků byl projekt dokončen a v roce 2016 byla zahájena stavba prototypu pro vesmírné lety. V polovině loňského roku NASA, Sierra Nevada a ULA podepsaly dohodu o provedení dvou orbitálních letů v letech 2020-21.
Není to tak dávno, co vývojáři zařízení Dream Chaser dostali povolení ke spuštění na konci roku 2020. Na rozdíl od řady jiných moderních vývojů bude první vesmírná mise této lodi provedena se skutečným nákladem. Kosmická loď bude muset doručit určitý náklad na Mezinárodní vesmírnou stanici.
V současné podobě je opakovaně použitelná kosmická loď Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser letounem charakteristického vzhledu, který navenek připomíná některé americké a zahraniční události. Vozidlo má celkovou délku 9 m a je vybaveno delta křídlem o rozpětí 7 m. Pro kompatibilitu se stávajícími nosnými raketami bude v budoucnu vyvinuto skládací křídlo. Vzletová hmotnost je stanovena na 11,34 tuny. Dream Chaser bude schopen dodat ISS 5, 5 tun nákladu a vrátit až 2 tuny na Zemi. Sestup z oběžné dráhy „jako letadlo“je spojen s nižším přetížením, Očekává se, že bude užitečné pro dodání některých zařízení a vzorků v samostatných experimentech.
Spacex drak
Myšlenka na obíhající letadlo v současné době není mezi vývojáři nových vesmírných technologií příliš populární. Pohodlnější a výnosnější je nyní považována za opakovaně použitelnou kosmickou loď „tradičního“vzhledu, která je vypuštěna na oběžnou dráhu pomocí nosné rakety a vrací se na Zemi bez použití křídel. Nejúspěšnějším vývojem tohoto druhu je SpaceX's Dragon.
Nákladní loď SpaceX Dragon (mise CRS-1) poblíž ISS. Foto NASA
Práce na projektu Dragon byly zahájeny v roce 2006 a byly prováděny v rámci programu COTS. Cílem projektu bylo vytvořit kosmickou loď s možností vícenásobného startu a návratu. První verze projektu zahrnovala vytvoření dopravní lodi a do budoucna se plánovalo na jejím základě vyvinout modifikaci s posádkou. K dnešnímu dni Dragon ve verzi „kamionu“vykazuje definitivní výsledky, zatímco očekávaný úspěch verze s posádkou lodi se časově neustále posouvá.
První ukázkové spuštění transportní lodi Dragon proběhlo na konci roku 2010. Po všech požadovaných úpravách nařídila NASA plnohodnotné vypuštění takového zařízení za účelem doručení nákladu na Mezinárodní vesmírnou stanici. 25. května 2012 se Drak úspěšně připojil k ISS. V budoucnu bylo provedeno několik nových startů s dodáním zboží na oběžnou dráhu. Spuštění 3. června 2017 se stalo nejdůležitější fází programu. Poprvé v historii programu byla opravená loď znovu spuštěna. V prosinci se do vesmíru vydala další kosmická loď, která již letěla na ISS. Když vezmeme v úvahu všechny testy, produkty Dragon dosud provedly 15 letů.
V roce 2014 SpaceX oznámila slibnou kosmickou loď s posádkou Dragon V2. Tvrdilo se, že toto zařízení, které je vývojem stávajícího nákladního vozidla, bude schopno dodat na oběžnou dráhu nebo se vrátit domů až sedmi astronautům. Bylo také oznámeno, že v budoucnu by nová loď mohla být použita k létání kolem Měsíce, včetně turistů na palubě.
Jak se často stává u projektů SpaceX, časová osa projektu Dragon V2 se několikrát posunula. Kvůli zpožděním s údajným dopravcem Falcon Heavy se tedy datum prvních testů přesunulo na rok 2018 a první let s posádkou se postupně „plížil“do roku 2019. Nakonec před několika týdny vývojová společnost oznámila svůj záměr opustit certifikaci nového „draka“pro lety s posádkou. Do budoucna se předpokládá, že takové úkoly budou řešeny pomocí opakovaně použitelného systému BFR, který ještě nebyl vytvořen.
Transportní kosmická loď Dragon má celkovou délku 7,2 m o průměru 3,66 m. Suchá hmotnost je 4,2 tuny. Je schopna dopravit ISS užitečné zatížení o hmotnosti 3,3 tuny a vrátit až 2,5 tuny nákladu. Pro uložení určitého nákladu se navrhuje použít uzavřený prostor o objemu 11 metrů krychlových a objemu bez tlaku 14 metrů krychlových. Neuzavřený prostor se během sestupu upustí a shoří v atmosféře, zatímco druhý objem nákladu se vrátí na Zemi a přistane na padáku. Pro opravu oběžné dráhy je kosmická loď vybavena 18 motory typu Draco. Účinnost systémů zajišťuje dvojice solárních panelů.
Při vývoji pilotované verze „Draka“byly použity určité jednotky základní transportní lodi. Zároveň bylo nutné výrazně přepracovat zapečetěnou přihrádku, aby se vyřešily nové problémy. Změnily se také některé další prvky lodi.
Lockheed martin orion
V roce 2006 se NASA a Lockheed Martin dohodly na vybudování slibné opakovaně použitelné kosmické lodi. Projekt byl pojmenován po jednom z nejjasnějších souhvězdí - Orionu. Na přelomu desetiletí, po dokončení části práce, vedení USA navrhlo od tohoto projektu upustit, ale po dlouhých sporech byl zachráněn. Práce pokračovaly a dosud vedly k určitým výsledkům.
Perspektivní loď Orion, jak ji vidí umělec. Kresba NASA
V souladu s původním konceptem měla být loď Orion použita v různých misích. S její pomocí měl doručit zboží a lidi na Mezinárodní vesmírnou stanici. S příslušným vybavením mohl vyrazit na Měsíc. Rovněž se řešila možnost letu na jeden z asteroidů nebo dokonce na Mars. Přesto bylo řešení takových problémů přičítáno daleké budoucnosti.
Podle plánů posledního desetiletí se první zkušební start Orionu měl uskutečnit v roce 2013. Na rok 2014 plánovali začít s astronauty na palubě. Let na Měsíc bylo možné provádět až do konce desetiletí. Následně byl rozvrh upraven. První bezpilotní let byl odložen na rok 2014 a start posádky na rok 2017. Lunární mise byly odloženy na dvacátá léta. Od této chvíle byly lety s posádkou odloženy na další desetiletí.
5. prosince 2014 proběhlo první testovací spuštění Orionu. Kosmickou loď se simulátorem užitečného zatížení vynesla na oběžnou dráhu nosná raketa Delta IV. Několik hodin po startu se vrátil na Zemi a v dané oblasti cákal dolů. Žádné nové starty zatím nebyly provedeny. Specialisté z Lockheed Martin a NASA však nečinně seděli. Za posledních několik let byla postavena řada prototypů pro provádění určitých testů v pozemských podmínkách.
Jen před několika týdny začala stavba prvního Orionu pro pilotovaný let. Jeho spuštění je naplánováno na příští rok. Vynesení kosmické lodi na oběžnou dráhu bude svěřeno nadějné nosné raketě Space Launch System. Dokončení probíhajících prací ukáže skutečné vyhlídky celého projektu.
Projekt Orion počítá se stavbou lodi o délce asi 5 m a průměru asi 3,3 m. Charakteristickým rysem tohoto zařízení je velký vnitřní objem. Navzdory instalaci potřebného vybavení a nástrojů zůstává v uzavřeném prostoru o něco méně než 9 metrů krychlových volného prostoru vhodného pro instalaci určitých zařízení, včetně sedadel posádky. Loď bude moci vzít na palubu až šest astronautů nebo konkrétní náklad. Celková hmotnost lodi je stanovena na 25,85 tuny.
Suborbitální systémy
V současné době je implementováno několik zajímavých programů, které nezajišťují vypuštění užitečného zatížení na oběžnou dráhu Země. Potenciální modely vybavení řady amerických společností budou moci provádět pouze suborbitální lety. Tato technika má být použita pro nějaký výzkum nebo pro rozvoj vesmírné turistiky. Nové projekty tohoto druhu nejsou zvažovány v kontextu vývoje plnohodnotného vesmírného programu, ale přesto mají určitý zájem.
Suborbitální vozidlo SpaceShipTwo pod křídlem nosného letadla White Knight Two. Foto Virgin Galactic / virgingalactic.com
Projekty SpaceShipOne a SpaceShipTwo od společností Scale Composites a Virgin Galactic navrhují výstavbu komplexu sestávajícího z nosného letadla a orbitálního letadla. Od roku 2003 tyto dva typy zařízení provedly značný počet zkušebních letů, během nichž byly testovány různé konstrukční vlastnosti a pracovní metody. Očekává se, že kosmická loď typu SpaceShipTwo bude schopna vzít na palubu až šest turistických cestujících a zvednout je do výšky nejméně 100-150 km, tj. nad spodní hranicí vesmíru. Vzlet a přistání by mělo být prováděno z „tradičního“letiště.
Blue Origin pracuje na jiné verzi suborbitálního vesmírného systému od poloviny minulého desetiletí. Navrhuje provádět takové lety pomocí svazku nosné rakety a lodi, podobných těm, které se používají v jiných programech. Kromě toho musí být raketa i loď opakovaně použitelné. Komplex dostal jméno New Shepard. Od roku 2011 rakety a lodě nového typu pravidelně provádějí zkušební lety. Už se jí podařilo vyslat kosmickou loď do výšky více než 110 km a také zajistit bezpečný návrat jak kosmické lodi, tak nosné rakety. V budoucnosti by měl být systém New Shepard jednou z novinek v oblasti vesmírné turistiky.
Opakovaně použitelná budoucnost
Po tři desetiletí, od počátku osmdesátých let minulého století, byl komplex Space Transportation System / Space Shuttle hlavním prostředkem pro doručování lidí a zboží na oběžnou dráhu v arzenálu NASA. Kvůli morálnímu a fyzickému zastarávání a také v souvislosti s nemožností dosáhnout všech požadovaných výsledků byl provoz raketoplánu ukončen. Od roku 2011 nemají Spojené státy žádné funkční opakovaně použitelné lodě. Navíc, zatímco nemají vlastní pilotované vozidlo, v důsledku čehož musí astronauti létat na zahraniční technologii.
Navzdory ukončení provozu Space Transportation System neopouští americká astronautika samotnou myšlenku opakovaně použitelných vesmírných lodí. Tato technika je stále velmi zajímavá a lze ji použít v celé řadě misí. V tuto chvíli NASA a řada komerčních organizací vyvíjí několik slibných kosmických lodí najednou, a to jak orbitální letadla, tak systémy s kapslemi. V současné době jsou tyto projekty v různých fázích a vykazují různé úspěchy. Ve velmi blízké budoucnosti, nejpozději na začátku dvacátých let, se většina nového vývoje dostane do fáze testovacích nebo plnohodnotných letů, což umožní znovu přezkoumat situaci a vyvodit nové závěry.
