21. júla 2011 uskutočnila americká kosmická loď Atlantis posledné pristátie, ktoré ukončilo dlhý a vzrušujúci program System Space Transportation System. Z viacerých technických a ekonomických dôvodov bolo rozhodnuté o zastavení prevádzky systému Space Shuttle. Napriek tomu sa myšlienka opakovane použiteľnej kozmickej lode neopustila. V súčasnosti sa vyvíja niekoľko podobných projektov naraz a niektoré z nich už dokázali ukázať svoj potenciál.
Projekt opakovane použiteľných vesmírnych lodí Space Shuttle sledoval niekoľko hlavných cieľov. Jednou z hlavných bolo zníženie nákladov na let a prípravu naň. Teoreticky možnosť viacnásobného použitia tej istej lode priniesla určité výhody. Charakteristický technický vzhľad celého komplexu navyše umožnil výrazne zvýšiť prípustné rozmery a hmotnosť užitočného zaťaženia. Unikátnou vlastnosťou STS bola schopnosť vrátiť vesmírnu loď na Zem do jej nákladného priestoru.
Posledný štart kozmickej lode Altantis, 8. júla 2011 Foto NASA
Počas prevádzky sa však zistilo, že nie všetky úlohy boli dokončené. V praxi sa teda príprava lode na let ukázala ako príliš dlhá a nákladná - podľa týchto parametrov projekt nezapadal do pôvodných požiadaviek. V mnohých prípadoch opakovane použiteľné kozmické lode v zásade nemohli nahradiť „konvenčné“nosné rakety. Nakoniec postupné morálne a fyzické zastarávanie zariadení viedlo k najvážnejším rizikám pre posádky.
V dôsledku toho bolo rozhodnuté o ukončení prevádzky systému vesmírnej dopravy. Posledný 135. let sa uskutočnil v lete 2011. Štyri existujúce lode boli odpísané a premiestnené do múzeí ako nepotrebné. Najslávnejším dôsledkom takýchto rozhodnutí bola skutočnosť, že americký vesmírny program zostal niekoľko rokov bez vlastnej kozmickej lode s posádkou. Astronauti doteraz museli na obežnú dráhu vstupovať pomocou ruskej technológie.
Navyše celá planéta zostala na dobu neurčitú bez opakovane použiteľných systémov. Niektoré opatrenia sa však už prijímajú. Americké podniky doteraz vyvinuli niekoľko projektov opakovane použiteľných vesmírnych lodí toho či onoho druhu. Všetky nové vzorky už boli prinajmenšom predložené na testovanie. V dohľadnej dobe budú môcť vstúpiť aj do plnohodnotnej prevádzky.
Boeing X-37
Hlavnou súčasťou komplexu STS bolo orbitálne lietadlo. Tento koncept sa v súčasnosti používa v projekte Boeingu X-37. Koncom deväťdesiatych rokov začali Boeing a NASA študovať tému opakovane použiteľných kozmických lodí, ktoré môžu byť na obežnej dráhe a lietať v atmosfére. Začiatkom posledného desaťročia viedla táto práca k spusteniu projektu X-37. V roku 2006 prototyp nového typu dosiahol letové testy s pádom z nosného lietadla.
Lietadlo Boeing X-37B v kapotáži nosnej rakety. Fotografia amerického letectva
Program sa zaujímal o americké vojenské letectvo a od roku 2006 sa implementoval v ich záujme, aj keď s určitou pomocou NASA. Podľa oficiálnych údajov chce vojenské letectvo získať perspektívne orbitálne lietadlo schopné vypúšťať do vesmíru rôzne náklady alebo vykonávať rôzne experimenty. Podľa rôznych odhadov je súčasný projekt X-37B možné využiť aj v iných misiách, vrátane tých, ktoré súvisia s prieskumom alebo plnohodnotnou bojovou prácou.
Prvý vesmírny let vesmírnej lode X-37B sa uskutočnil v roku 2010. Koncom apríla vypustila nosná raketa Atlas V vozidlo na vopred určenú obežnú dráhu, kde sa zdržala 224 dní. Pristátie „ako lietadlo“sa uskutočnilo začiatkom decembra toho istého roku. V marci nasledujúceho roku sa začal druhý let, ktorý trval do júna 2012. V decembri sa uskutočnilo ďalšie spustenie a tretie pristátie sa uskutočnilo až v októbri 2014. Od mája 2015 do mája 2017 vykonal skúsený X-37B svoj štvrtý let. 7. septembra minulého roku sa začal ďalší skúšobný let. Kedy bude dokončená, nie je uvedené.
Podľa niekoľkých oficiálnych údajov je účelom letov študovať prácu novej technológie na obežnej dráhe a vykonávať rôzne experimenty. Aj keď skúsení X-37B riešia vojenské úlohy, zákazník ani dodávateľ tieto informácie nezverejňujú.
V súčasnej podobe je výrobok Boeing X-37B raketovým lietadlom charakteristického vzhľadu. Vyznačuje sa veľkým trupom a strednými lietadlami. Používa sa raketový motor; ovládanie sa vykonáva automaticky alebo príkazmi zo zeme. Podľa známych údajov je v trupe nákladný priestor s dĺžkou viac ako 2 m a priemerom viac ako 1 m, ktorý pojme až 900 kg užitočného zaťaženia.
Práve teraz je skúsený X-37B na obežnej dráhe a rieši zadané úlohy. Kedy sa vráti na Zem, nie je známe. Neboli špecifikované ani informácie o ďalšom postupe pilotného projektu. Nové správy o najzaujímavejšom vývoji sa zrejme objavia najskôr pri nasledujúcom pristátí prototypu.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Ďalšou verziou orbitálneho lietadla je vesmírna loď Dream Chaser od SpaceDev. Tento projekt bol vyvinutý od roku 2004 za účelom účasti v programe NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), ale nemohol prejsť prvou fázou výberu. Developerská spoločnosť však čoskoro súhlasila so spoluprácou s United Launch Alliance, ktorá bola pripravená ponúknuť svoju nosnú raketu Atlas V. V roku 2008 sa SpaceDev stal súčasťou spoločnosti Sierra Nevada Corporation a čoskoro nato získal ďalšie finančné prostriedky na výrobu svojich lietadiel. Neskôr došlo k dohode s Lockheed Martin o spoločnej konštrukcii experimentálneho zariadenia.
Skúsené orbitálne lietadlo Dream Chaser. Foto NASA
V októbri 2013 bol lietajúci prototyp Dream Chaser zhodený z nosnej helikoptéry, potom prešiel na kĺzavý let a vykonal horizontálne pristátie. Napriek poruche počas pristátia prototyp potvrdil konštrukčné vlastnosti. V budúcnosti boli na stánkoch vykonané ďalšie testy. Na základe ich výsledkov bol projekt dokončený a v roku 2016 sa začala výstavba prototypu pre vesmírne lety. V polovici minulého roka NASA, Sierra Nevada a ULA podpísali dohodu o vykonaní dvoch orbitálnych letov v rokoch 2020-21.
Nie je to tak dávno, čo vývojári zariadenia Dream Chaser dostali povolenie na spustenie na konci roku 2020. Na rozdiel od mnohých iných moderných vývojov bude prvá vesmírna misia tejto lode vykonaná so skutočným nákladom. Kozmická loď bude musieť dodať určitý náklad na Medzinárodnú vesmírnu stanicu.
Opakovane použiteľná kozmická loď Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser je v súčasnej podobe lietadlo charakteristického vzhľadu, ktoré navonok pripomína niektoré americké a zahraničné udalosti. Vozidlo má celkovú dĺžku 9 m a je vybavené delta krídlom s rozpätím 7 m. Pre kompatibilitu s existujúcimi nosnými raketami bude v budúcnosti vyvinuté skladacie krídlo. Štartovacia hmotnosť je stanovená na 11,34 t. Dream Chaser bude schopný dodať ISS 5, 5 tony nákladu a vrátiť až 2 tony na Zem. Zostup z obežnej dráhy „ako lietadlo“je spojený s nižším preťažením, od ktorého sa očakáva, že bude užitočný na dodanie určitého zariadenia a vzoriek v oddelených experimentoch.
Spacex drak
Myšlienka obežného lietadla nie je v súčasnej dobe medzi vývojármi nových vesmírnych technológií veľmi obľúbená. Pohodlnejšie a výnosnejšie sa teraz považuje za opakovane použiteľnú vesmírnu loď „tradičného“vzhľadu, ktorá je na obežnú dráhu vypustená pomocou nosnej rakety a bez použitia krídel sa vracia na Zem. Najúspešnejším vývojom tohto druhu je Dragon spoločnosti SpaceX.
Nákladná loď SpaceX Dragon (misia CRS-1) v blízkosti ISS. Foto NASA
Práce na projekte Dragon sa začali v roku 2006 a prebiehali v rámci programu COTS. Cieľom projektu bolo vytvorenie vesmírnej lode s možnosťou viacnásobného štartu a návratu. Prvá verzia projektu zahŕňala vytvorenie dopravnej lode a v budúcnosti sa na jej základe plánoval vývoj modifikácie s posádkou. K dnešnému dňu Dragon vo verzii „nákladného auta“ukázal definitívne výsledky, zatiaľ čo očakávaný úspech pilotovanej verzie lode sa neustále časovo posúva.
Prvé ukážkové spustenie transportnej lode Dragon sa uskutočnilo na konci roku 2010. Po všetkých požadovaných úpravách NASA nariadila plnohodnotné spustenie takéhoto zariadenia s cieľom doručiť náklad na Medzinárodnú vesmírnu stanicu. 25. mája 2012 sa Drak úspešne pripojil k ISS. V budúcnosti bolo uskutočnených niekoľko nových štartov s dodaním tovaru na obežnú dráhu. Spustenie 3. júna 2017 sa stalo najdôležitejšou fázou programu. Prvýkrát v histórii programu bola opravená loď znova spustená. V decembri sa do vesmíru dostala ďalšia kozmická loď, ktorá už letela na ISS. Keď vezmeme do úvahy všetky testy, výrobky Dragon doteraz vykonali 15 letov.
V roku 2014 SpaceX oznámila sľubnú vesmírnu loď s posádkou Dragon V2. Tvrdilo sa, že toto zariadenie, ktoré je vývojom existujúceho nákladného auta, bude schopné dodať na obežnú dráhu alebo sa vrátiť domov až siedmim astronautom. Tiež bolo oznámené, že v budúcnosti by mohla byť nová loď použitá na lietanie okolo Mesiaca, a to aj s turistami na palube.
Ako sa často stáva pri projektoch SpaceX, časová os projektu Dragon V2 sa niekoľkokrát posunula. Z dôvodu meškania s údajným dopravcom Falcon Heavy sa teda dátum prvých testov posunul na rok 2018 a prvý let s posádkou sa postupne „vkradol“do roku 2019. Nakoniec, pred niekoľkými týždňami, vývojová spoločnosť oznámila svoj zámer opustiť certifikáciu nového „draka“pre lety s posádkou. V budúcnosti sa predpokladá, že takéto úlohy sa budú riešiť pomocou opakovane použiteľného systému BFR, ktorý ešte nebol vytvorený.
Transportná vesmírna loď Dragon má celkovú dĺžku 7,2 m s priemerom 3,66 m. Suchá hmotnosť je 4,2 t. Je schopná dopraviť na ISS užitočné zaťaženie s hmotnosťou 3,3 tony a vrátiť až 2,5 tony nákladu. Na umiestnenie určitého nákladu sa navrhuje použiť zapečatený priestor s objemom 11 kubických metrov a beztlakovým objemom 14 kubických metrov. Neuzavretý priestor spadne počas zostupu a zhorí v atmosfére, zatiaľ čo druhý objem nákladu sa vráti na Zem a pristane na padáku. Na opravu dráhy je kozmická loď vybavená 18 motormi typu Draco. Účinnosť systémov zaisťuje dvojica solárnych panelov.
Pri vývoji pilotovanej verzie „Draka“boli použité určité jednotky základnej dopravnej lode. Zároveň sa muselo zapečatené oddelenie výrazne prepracovať, aby sa vyriešili nové problémy. Zmenili sa aj niektoré ďalšie prvky lode.
Lockheed martin orion
V roku 2006 sa NASA a Lockheed Martin dohodli na vybudovaní sľubnej opakovane použiteľnej kozmickej lode. Projekt bol pomenovaný podľa jedného z najjasnejších súhvezdí - Orion. Na prelome desaťročí, po dokončení časti práce, vedenie USA navrhlo opustiť tento projekt, ale po dlhých sporoch sa ho podarilo zachrániť. Práce pokračovali a doteraz viedli k určitým výsledkom.
Perspektívna loď Orion, ako ju vidí umelec. Kresba NASA
V súlade s pôvodnou koncepciou mala byť loď Orion použitá v rôznych misiách. S jej pomocou mal dodať tovar a ľudí na Medzinárodnú vesmírnu stanicu. S príslušným vybavením mohol ísť na Mesiac. Riešila sa aj možnosť letu na jeden z asteroidov alebo dokonca na Mars. Napriek tomu bolo riešenie takýchto problémov pripisované ďalekej budúcnosti.
Podľa plánov z posledného desaťročia sa prvé testovacie uvedenie Orionu malo uskutočniť v roku 2013. Na rok 2014 plánovali začať s astronautmi na palube. Let na Mesiac bolo možné vykonať do konca desaťročia. Následne bol harmonogram upravený. Prvý let bez posádky bol odložený na rok 2014 a štart posádky na rok 2017. Lunárne misie boli odložené na dvadsiate roky. Lety s posádkou sa teraz odkladajú na ďalšie desaťročie.
5. decembra 2014 sa uskutočnilo prvé testovacie uvedenie Orionu na trh. Kozmickú loď so simulátorom užitočného zaťaženia vyniesla na obežnú dráhu nosná raketa Delta IV. Niekoľko hodín po štarte sa vrátil na Zem a v danej oblasti postriekal. Zatiaľ neboli vykonané žiadne nové spustenia. Špecialisti z Lockheed Martin a NASA však neostali nečinní. Za posledných niekoľko rokov bolo postavených niekoľko prototypov na vykonávanie určitých testov v pozemských podmienkach.
Len pred niekoľkými týždňami sa začala výstavba prvého Orionu pre let s posádkou. Jeho spustenie je naplánované na budúci rok. Vynesenie kozmickej lode na obežnú dráhu bude zverené nádejnej nosnej rakete Space Launch System. Dokončenie prebiehajúcich prác ukáže reálne perspektívy celého projektu.
Projekt Orion počíta s konštrukciou lode s dĺžkou asi 5 ma priemerom asi 3,3 m. Charakteristickým znakom tohto zariadenia je veľký vnútorný objem. Napriek inštalácii potrebného vybavenia a nástrojov zostáva v uzavretom priestore o niečo menej ako 9 kubických metrov voľného priestoru, vhodného na inštaláciu určitých zariadení vrátane sedadiel posádky. Loď bude schopná vziať na palubu až šesť astronautov alebo konkrétny náklad. Celková hmotnosť lode je stanovená na 25,85 tony.
Suborbitálne systémy
V súčasnej dobe sa realizuje niekoľko zaujímavých programov, ktoré nezabezpečujú vynesenie užitočného zaťaženia na obežnú dráhu Zeme. Potenciálne modely zariadení od mnohých amerických spoločností budú môcť vykonávať iba suborbitálne lety. Táto technika sa má použiť na výskum alebo rozvoj vesmírneho turizmu. Nové projekty tohto druhu sa neuvažujú v kontexte vývoja plnohodnotného vesmírneho programu, ale napriek tomu sú predmetom určitého záujmu.
Suborbitálne vozidlo SpaceShipTwo pod krídlami nosného lietadla White Knight Two. Foto Virgin Galactic / virgingalactic.com
Projekty SpaceShipOne a SpaceShipTwo od spoločností Scale Composites a Virgin Galactic navrhujú výstavbu komplexu pozostávajúceho z nosného lietadla a orbitálneho lietadla. Od roku 2003 tieto dva typy zariadení vykonali značný počet testovacích letov, počas ktorých sa testovali rôzne konštrukčné vlastnosti a pracovné metódy. Očakáva sa, že vesmírna loď typu SpaceShipTwo bude schopná vziať na palubu až šesť turistických pasažierov a zdvihnúť ich do nadmorskej výšky najmenej 100-150 km, t.j. nad dolnou hranicou vesmíru. Vzlet a pristátie by sa malo vykonávať z „tradičného“letiska.
Blue Origin pracuje na ďalšej verzii suborbitálneho vesmírneho systému od polovice minulého desaťročia. Navrhuje vykonávať tieto lety pomocou zväzku nosnej rakety a lode, podobných tým, ktoré sa používajú v iných programoch. Raketa aj loď musia byť navyše opakovane použiteľné. Komplex dostal názov New Shepard. Od roku 2011 rakety a lode nového typu pravidelne vykonávajú testovacie lety. Už sa mu podarilo vyslať kozmickú loď do výšky viac ako 110 km, ako aj zaistiť bezpečný návrat kozmickej lode aj nosnej rakety. Systém New Shepard by mal byť v budúcnosti jednou z noviniek v oblasti vesmírneho turizmu.
Opätovne použiteľná budúcnosť
Komplex Space Transportation System / Space Shuttle je už tri desaťročia, od začiatku osemdesiatych rokov minulého storočia, hlavným prostriedkom na doručovanie ľudí a tovaru na obežnú dráhu v arzenáli NASA. Z dôvodu morálneho a fyzického zastarania, ako aj v súvislosti s nemožnosťou dosiahnuť všetky požadované výsledky bola prevádzka raketoplánu ukončená. Od roku 2011 nemajú Spojené štáty prevádzkyschopné opakovane použiteľné lode. Navyše, aj keď nemajú vlastné vozidlo s posádkou, v dôsledku čoho musia astronauti lietať na zahraničnej technológii.
Napriek ukončeniu prevádzky systému Space Transportation System americká astronautika neopúšťa samotnú myšlienku opakovane použiteľných vesmírnych lodí. Táto technika je stále veľmi zaujímavá a dá sa použiť v rôznych misiách. V súčasnosti NASA a niekoľko komerčných organizácií vyvíjajú niekoľko sľubných vesmírnych lodí naraz, obežných lietadiel aj systémov s kapsulami. V súčasnej dobe sú tieto projekty v rôznych fázach a vykazujú rôzne úspechy. Vo veľmi blízkej budúcnosti, najneskôr začiatkom dvadsiatych rokov, sa väčšina nového vývoja dostane do fázy testovacích alebo plnohodnotných letov, čo umožní opätovné preskúmanie situácie a vyvodenie nových záverov.
