Vývoj atomových raket nekončí

Byl jedním z těch, kteří navrhovali raketový motor Raptor využívaný nosiči Falcon 9 a Falcon Heavy společnosti SpaceX. Nyní by chtěl stát na počátku další revoluce v kosmonautice – aeronautický inženýr John Bucknell lobbuje za seriózní uvažování o vývoji atomové rakety, vedle níž by i radikální snížení ceny letu do vesmíru v režii SpaceX vypadalo jako drahý luxus. Má šanci na úspěch?

Rakety SLS vs. BFR

Americká NASA čelí stále tvrdší kritice kvůli svému vývoji supernosiče SLS. Raketa s nosností kolem 130 tun by se měla v příští dekádě stát páteří pilotovaných misí k Měsíci a snad i k Marsu. SLS však působí tak trochu zastaralým dojmem – jednak vypadá tak trochu jako kopie půlstoletí starého Saturnu V, a jednak není znovupoužitelná.

Oproti tomu vyvíjený supernosič SpaceX jménem BFR slibuje mít jak o pár desítek vyšší nosnost, tak i možnost opakovaného létání. Oba stupně BFR bude možné, pokud projekt uspěje, nasadit mnohokrát, díky čemuž má být BFR extrémně levným způsobem létání do kosmu. Za normálních okolností by zřejmě podobné vize bral málokdo vážně. Nerealizovaných zázračných vizí je historie kosmonautiky plná. Elon Musk však úspěchem Falconů 9, které létají čtyřnásobně levněji než konkurenční společnost UAL, jasně ukázal, že má na realizaci vysokých ambicí.

Peníze, peníze, peníze… v tomto případě dolary

Dnešní projekce ceny startu SLS operují s tím, že by let měl vyjít na 500 milionů dolarů – oproti tomu u BFR by jeden let měl stát jen 7 milionů. Leccos se může ještě změnit, stále více se však ozývají hlasy v tom smyslu, že by NASA měla vývoj BFR podpořit – a spolu s tím by měla utnout vývoj SLS. Prozatím je zrušení SLS z mnoha důvodů nepředstavitelnou možností. Za prvé nikdo jasně neví, zdali SpaceX ve vývoji BFR vlastně uspěje.

Pokud by tento černý scénář nastal spolu s předešlým zrušením SLS, Amerika by přišla jak o desítky miliard dolarů, tak i o náskok ve vývoji supertěžkého raketového nosiče. Právě strategické důvody jsou druhým argumentem, proč se prozatím vývoj dvou "konkurenčních" systémů může vyplatit – nikdo ze zákonodárců si v USA nevezme na triko ztrátu pracovních míst zaměstnanců pracujících na SLS, ale ani riziko ztráty nosiče, který v té či oné podobě může definovat příští dvě dekády dominance USA vesmírným letům.

NASA však již pomalu naznačuje, že není vůči BFR zcela netečná. Na počátku července agentura vyhlásila studii, která má zkoumat, zdali bude možné BFR potenciálně využít pro vynesení masivního kosmického teleskopu LUVOIR, který má do vesmíru vyletět někdy ve 30. letech. Prozatím plány operují s tím, že by jej měl vynést jeden z nosičů SLS – pokud však bude BFR skutečně létat tak levně, jak si Elon Musk maluje, mohla by studie LUVOIR být první vlaštovkou využívání BFR i pro mise NASA.

I tato potenciální budoucnost však bledne vůči vizím toho, co by NASA mohla namísto SLS vyvíjet v budoucnu – alespoň podle názoru jednoho inženýra.

Jaderná renesance = jaderná termální raketa

John Bucknell je jedním z těch, kteří se na dnešním úspěchu SpaceX podíleli skrze spolupodíl na vývoji motoru Raptor. Dnes je velkým kritikem vývoje SLS, nemyslí si však, že by NASA měla automaticky adaptovat BFR pro všechny své mise. Namísto toho, tvrdí Bucknell, by se agentura měla vrátit k vývoji experimentálních technologií, na něž si z pochopitelných důvodů soukromé společnosti netroufají. V Bucknellově vizi to znamená zrušit vývoj SLS (plus přejít na využívání BFR) a nahradit jej vývojem jeho jaderné rakety s pracovním názvem Turbo.

Jeho předběžný koncept nosiče Turbo počítá s tím, že by jaderná termální raketa mohla mít až sedminásobnou (!) nosnost oproti BFR a snížit cenu za vyneseni 1 kg na nízkou oběžnou dráhu na 85 dolarů. Toho je dosaženo inherentní vyšší efektivitou jaderné energie vůči chemickému pohonu – zjednodušeně řečeno, fyzikální pohon operuje na jiném, co do zisku energie na kilogram paliva účinnějším principu. Dvě rakety o stejné hmotnosti, jedna jaderná a druhá chemická, budou zkrátka potřebovat jiný poměr paliva. V součtu nelze pochybovat o tom, že jaderný nosič bude výhodnější.

Je nasnadě, že cokoliv s nálepkou jádra má automaticky negativní pověst, jaderné raketové motory mají však dlouhou historii. Nejslavněji testovaly Spojené státy jaderný tepelný motor v rámci programu NERVA. Tento motor nebyl sice určen pro využití pro start ze Země, protože jeho tah byl příliš slabý. Bucknell si je však jistý, že moderní materiálové pokroky by mohly jak dosáhnout potřebné rychlosti pro start ze Země, tak i snížit míru znečištění.

U tepelných motorů je tah generován zahřátím paliva (v případě NERVA vodíku) pomocí štěpné reakce, takže odpadní zplodiny jsou radioaktivní. V případě startu mimo obydlenou oblast by však vyprodukovaný odpad neměl být výrazný. Teoreticky navíc existují i koncepty nepřímého ohřevu paliva, u nichž je zahřátí realizováno skrze další médium, a které by se tak radioaktivních zplodin zbavily zcela – nikdo dnes však neví, zdali je možné podobný systém skutečně postavit. A nikdo se po tom kvůli kontroverzi kolem jádra zatím ani nepídí.

Bucknellovy šance na to, že jej NASA bude poslouchat, jsou samozřejmě v reálu poměrně malé. Změna vývoje mnohamiliardového projektu, jakým je SLS, zkrátka neprobíhá tak, že nějaký inženýr přichází s odlišnými nápady a prezentuje je na konferencích. V dlouhodobém horizontu napříč příštími třemi desetiletími však přesto není idea jaderných tepelných raket úplně bez šance. Pokud BFR či i SLS skutečně začnou do deseti let létat do vesmíru, bude USA naprosto dominovat oběžné dráze i nejbližším planetám. Čína a Rusko dnes o vývoji supertěžkých nosičů sotva jen uvažují. Není proto nepředstavitelné, že tváří v tvář BFR/SLS budou zbylé velmoci muset rychle dohánět americký náskok.

Jaderné tepelné rakety pak mohou být způsobem, jak toho dosáhnout – a pokud začnou s násobně efektivnějším nosičem tohoto typu operovat např. čínské síly, bude se muset zpětně adaptovat i zbytek velmocí.

Text: Ladislav Loukota