Cesty do vesmíru (skoro) zadarmo? Lidstvo je na nejlepší cestě!

Okna vesmíru nám jsou stále do značné míry uzavřena – ačkoliv lidstvo už více jak půlstoletí ovládá patřičnou technologii letů do vesmíru, za uplynulou dobu pramálo došlo na pokrok v technologii raketových nosičů. Právě ty však nejvíce ovlivňují cenu "letenky", dlouhodobě se držící u více jak 10 tisíc dolarů za jediné vynesené kilo.

Pesimisti mluví o tom, že namísto kolonií na Měsíci jsme se v novém století dočkali pouze lepší únikové zábavy skrze kapesní počítače či internet. Trojice soukromníků přesto doufá, že právě jejich revoluční přístup v jednostupňových nosičích (volně přeloženo z výrazu single stage to orbit neboli SSTO, doslova "jediným stupněm až na oběžnou dráhu") může konečně přinést změnu.

Nahoru za 10 %

Jednostupňovým nosičem se míní jediný stroj od startu až po přistání – tedy v zásadě totéž jako dnešní letadla. Z průmyslového hlediska má jednostupňový nosič řadu kritických výhod. V první řadě nespoléhá na rozhazovačnou ztrátu více jednorázově použitelných stupňů. Nejde však jenom o plýtvání materiálem, nýbrž i o předpokládanou snazší údržbu. Americký raketoplán byl totiž rovněž částečně znovupoužitelný (při každém startu byla ztracena pouze ona velká oranžová nádrž), opětovné lovení jeho pomocných raket z oceánu stejně jako náročná údržba a předletová příprava celého složitého systému však přesto odčerpaly značné finance.

Jednostupňový nosič by se uměl vyhnout obojímu – teoreticky by byl stejně snadno udržovatelný jako dopravní letadlo. Zatímco ekonomicky by ovšem podobný prostředek dával vynikající smysl, z inženýrského hlediska jde o nejtvrdší oříšek letů do vesmíru. Vypovídá o tom i dlouhý seznam neúspěšných projektů. Ty nejčastěji spoléhaly na určitou variaci nápadu jednostupňového raketoplánu, jenž přinášel změny do systému spalování paliva nebo spoléhal na lehčí materiály trupu.

Avšak nynější vizionáři jdou ve svých možnostech ještě mnohem dále. A nový trh využití vesmíru jim v tom hraje do karet.

Space X, Skylon a Escape Dynamics: tři králové nové éry

Nejčastěji je v souvislosti s novým nosičem propíraná společenost SpaceX miliardáře Elona Muska. SpaceX má oproti konkurentům výhodu v již fungujícím podhoubí, minulý týden ostatně k Mezinárodní vesmírné stanici vyrazila její zásobovací loď Dragon, do budoucna plánovaná i jako pilotovaný prostředek. Vedle ní upírá SpaceX oči i na obnovitelný nosič skrze praktické testy demonstrátoru Grasshopper. Ten v principu spoléhá na automatický návrat prvního stupně celé rakety do místa startu, a to nikoliv na padácích, nýbrž postupným přistáním vlastním motorem. Pokud idea přežije v praxi, bude implementována na budoucí nosiče Falcon 9 a může srazit cenu startu až o jeden řád níže.

Ačkoliv jsou ve SpaceX nejdále, Grasshopper a Falcon 9 však stále ještě neplatí za jednostupňový nosič jako takový. Tato meta je vyhrazena dvěma jiným nápadům: raketoplánu Skylon a společnosti Orbital Dynamics.

Skylon má potenciál snížit cenu za kilogram až na hodnotu 650 liber na kilogram. Jeho tajemstvím je hybridní motor SABRE, který v sobě kombinuje schopnosti proudového a raketového motoru. Jeho experimentální design totiž při startu v atmosféře spoléhá na přísun atmosférického vzduchu, zatímco výše v atmosféře přepíná na interní zásoby kapalného kyslíku. Díky tomu, stejně jako díky lehké konstrukci, by se nepilotovaný stroj (potenciálně by ale mohl nést i lidskou posádku) obešel bez přídavných raket. Program britské společnosti Reaction Engines Limited, složené ze špiček aeronautického výzkumu, má momentálně podporu britské vlády i soukromých investorů. Pohybuje se sice kupředu vskutku hlemýždím tempem, přesto ale nikdo nepochybuje o jeho potenciálu. I zlí jazykové se sice smějí jeho vizi, že první Skylon by mohl odstartovat již za pět let, jedním dechem však přiznávají, že minimálně vojenská letectva budoucnosti jeho experimentální motor určitě ocení.

Ještě o krok dále jde čerstvá americká společnost Escape Dynamics. I ta spoléhá na nepilotovaný stroj schopný vynést solidní náklad na bázi raketoplánu. Jejím esem v rukávu je zase drastické snížení hmotnosti jednostupňového nosiče, a to doslova o palivo nezbytné k letu do vesmíru. Stroj Escape Dynamics by totiž spoléhal na externí přívod energie – jeho pohonnou složku (zřejmě vodík) by totiž zvenku ohříval svazek mikrovln vysílaný pozemním střediskem. Tím by se ušetřila kritická hmotnost nezbytná pro start jednostupňového nosiče, navíc by byl celý systém výrazně jednodušší než sofistikovaný motor Skylonu – startovací středisko by se tak sestávalo jenom z běžné letecké dráhy, vysílače mikrovln (dle autorů o efektivitě přenosu mezi 10 % až 30 %) a polí solárních panelů dodávajících energii. Stejně jako v případě Skylonu je i nepojmenovaný stroj Escape Dynamics stále jenom na kreslicím prkně, letos v létě však společnost chce začít testovat přesný přenos mikrovln na prvních demonstrátorech.

Příslovečné "ale"

Jakkoliv ambice nových soukromníků sálají optimismem, smutnou skutečností zůstává, že jednostupňových nosičů znají dějiny letů do vesmírů více než dost – a bohužel se žádný z nich nakonec nedočkal uvedení do praxe. A to platí jak pro ideu různých jaderných nosičů, které problém řešily využitím mnohem efektivnější jaderné energie, tak i pro nosiče poháněné externím zářením. Taktéž Skylon má na kontě řadu neúspěšných starších sourozenců, jeho přelomový motor je ostatně nástupcem velmi podobného britského programu HOTOL (společnost, která Skylon vyvíjí, byla založena právě inženýry HOTOLu). Paradoxně přitom v minulosti často platilo, že neúspěšné programy jednostupňových nosičů nakonec často s odstupem času prokázaly svou životaschopnost.

Jedním příkladem z mnoha je americký raketoplán Venturestar, jehož vývoj byl zrušen v roce 2001. Tento svého času toužebně vyhlížený následovník běžného raketoplánu se dočkal zaříznutí mimo jiné kvůli velké váze své interní palivové nádrže. Ta měla být původně sestavena z lehkých slitin, ty však byly nakonec příliš křehké a inženýři proto sáhli po těžší nádrži, která projektu doslova zlomila vaz. Byť NASA dala od Venturestar ruce pryč, Boeing v dalších letech s velmi okrouhaným vývojem pokračoval v projektu i nadále a podařilo se mu vyvinout novou, lehčí a odolnější nádrž z nových uhlíkových vláken. Nevedlo to k obnovení toku vládních financí, prokázalo to však, že technické problémy Venturestar mohly být časem vyřešeny.

Nynější situace však přesto může být výrazně odlišná v tom, že roli v industrializaci vesmíru – jak na úrovni výdělků, tak i způsobu dopravy – výrazně přebírá soukromý sektor, a do značné míry tomu vděčíme za levnější a rychlejší počítače. Existuje poptávka po menších družicích, otevřeně se mluví o možnosti vynést na Měsíc či Mars nejmodernější roboty a levně a dálkově tak vybudovat infrastrukturu potřebnou pro pilotované lety i případnou těžbu vzácných surovin. Taktéž motory Skylonu nebo zaměřovací systémy Escape Dynamics by byly těžko realizovatelné s informační technologií minulého století. Možná tak právě nové možnosti letů bez lidské posádky paradoxně otevřou lidstvu vesmír daleko více, než jak kdy mohlo 20. století.

Ladislav Loukota