Presne pred deviatimi rokmi sa raketoplán Atlantis vydal na svoju poslednú cestu do vesmíru. Jeho pristátím o 13 dní neskôr sa tak skončil program raketoplánov a začalo takmer deväť rokov trvajúce obdobie bez americkej schopnosti vysielať na obežnú dráhu astronautov vlastnými nosičmi, ktoré ukončila až nedávna misia DM-2.
Prečo k tomu ale došlo a aké boli plány na náhradu raketoplánov?
Od prvých návrhov až k ich realizácii
História raketoplánov sa podobne ako história celej kozmonautiky začína písať v nacistickom Nemecku. Ich koncept bol však príliš náročný na konštrukciu, a tak k jeho realizácii v Nemecku nedošlo. Po druhej svetovej vojne sa ale nemeckí raketoví inžinieri dostali do područia USA a spolu s nimi aj ich návrhy. Plán vytvoriť okrídlený stroj, ktorý by dokázal vyletieť do vesmíru, následne pristáť a letieť znova zaujal aj NACA (National Advisory Committee for Aeronautics, predchodca NASA), a tak netrvalo dlho a objavili sa snahy vytvoriť americký raketoplán. Pristúpilo sa na upravenú a vylepšenú verziu nemeckého návrhu s novým názvom Boeing X-20 Dyna-Soar. Stále to bol však koncept vytvorený na armádne účely. Úlohou X-20 mala byť údržba satelitov, ale aj bombardovanie a letecký prieskum. Spoločnosť Boeing na projekte pracovala od roku 1957 a ukončený bol v roku 1963, v čase kedy sa ešte len začínali konštrukčné práce. Hlavným dôvodom ukončenia projektu bola zmena prístupu USA k vesmírnemu výskumu a s tým súvisiace financovanie projektu.
V 50. rokoch sa americká kozmonautika vo svojich cieľoch riadila tzv. von Braunovou paradigmou, ktorá predstavovala plán vesmírneho výskumu na najbližšie desaťročia. Wernher von Braun bol zástancom postupného napredovania, a preto navrhoval najprv vytvoriť možnosť posielať astronautov do vesmíru, následne vytvoriť znovupoužiteľné plavidlá, znížiť tak cenu za lety do vesmíru a zjednodušiť ich, neskôr vytvoriť na orbite trvalo obývateľnú vesmírnu stanicu a využiť ju ako prípravu na cesty k Mesiacu a Marsu. Raketoplány v takomto pláne samozrejme zohrávali kľúčovú úlohu. Prvenstvo Sputnika a Gagarina však americkú spoločnosť šokovalo, a tak sa z vesmírneho výskumu stala celospoločenská a politická téma. Američania mali potrebu Sovietov v tzv. space race poraziť tým, že ako prví pristanú na Mesiaci. Plány NASA sa tak rýchlo zmenili, z postupného napredovania sa stala skoková snaha dostať človeka na Mesiac a všetky programy toho pôvodného plánovania, vrátane raketoplánov, boli zrušené.
Po úspechu Apolla a porazení Sovietov sa však otvárala otázka, ako ďalej s vesmírnym výskumom. Záujem verejnosti o cesty k Mesiacu postupne klesal a úmerne s tým klesala aj vôľa Kongresu dávať NASA potrebné množstvo financií (v roku 1966 dostávala NASA 4,4% z federálneho rozpočtu, v 1969 asi 2,3% a v 1972 už iba 1,6%). Pokračovať v preprave astronautov k našej prirodzenej družici bolo tak už nereálne. Ešte v roku 1969 dal preto prezident Nixon urobiť analýzu budúcich plánov pre vesmírny výskum po ére programu Apollo. Komisia, ktorá mala analýzu na starosti navrhovala návrat k von Braunovej paradigme, a teda vytvoriť znovupoužiteľné plavidlo a začať s prípravou vesmírnej stanice. Z pohľadu financií však nebolo možné začať pracovať na oboch plánoch súčasne, preto sa NASA rozhodla zamerať na jeden z nich. V roku 1972 bol tak verejnosti predstavený program raketoplánov, ktorý mal neskôr umožniť aj vytvorenie vesmírnej stanice.
Hlavné nedostatky raketoplánov
Hlavným cieľom programu bolo vytvoriť cenovo výhodné plavidlo, ktoré by bolo možné ľahko a rýchlo opätovne využívať. Plán to bol veľmi sľubný, no raketoplán mal s tým problémy už od svojho vývoja. Pôvodný návrh bol vytvoriť systém schopný úplnej znovupoužiteľnosti, teda vyvinúť okrídlený nosič, ktorý by niesol okrídlené plavidlo. Nosič rovnako ako plavidlo by po naplnení svojej misie horizontálne pristáli. Nosič by ale musel byť veľmi silný, a teda aj veľmi drahý, aby dokázal uniesť hmotnú orbitálnu časť. Návrh sa tak postupne začal javiť ako nevýhodný a konštrukčne náročný. Výsledkom celého procesu vytvárania ďalších upravených návrhov bol systém, ktorý poznáme dnes pod systémom STS (Space Transportation System). Pozostával z orbitálnej časti (raketoplánu) prichyteného k vonkajšej nádrži paliva a dvom pomocným nosičom na tuhé pohonné látky. Jedinou časťou systému, ktorú nebolo možné opätovne použiť bola vonkajšia nádrž. Raketoplán pristával horizontálne a pomocné nosiče pomocou padákov hladko dopadali na hladinu oceána. Znovupoužiteľnosť raketoplánu sa ale neskôr postretla s ďalším a veľmi vážnym problémom – tepelným štítom. Systém tepelnej ochrany raketoplánu sa skladal zo siedmich rôznych typov ochrany rozložených na povrchu raketoplánu podľa teploty, ktorej mal raketoplán v rôznych fázach letu v danej oblasti odolávať. Celý raketoplán tak bol obalený nejakým druhom tepelnej ochrany. Najkritickejšia bola ale spodná časť, ktorá musela odolávať najvyšším teplotám. Všetky dovtedajšie lode mali tepelný štít na jedno použitie, no tentokrát bolo potrebné vytvoriť štít, ktorý by nie len ochránil veľmi rozmerný raketoplán, ale ani nezaberal veľkú časť jeho hmotnosti a bol ľahký na opravu. Výsledkom zdĺhavého procesu hľadania vhodného materiálu boli dlaždice z vysokoporézneho oxidu kremičitého. Boli ľahké a tepelne veľmi málo vodivé, no mali aj svoje nevýhody. Boli krehké, čo sa neskôr stalo osudným pre raketoplán Columbia, a zároveň boli málo prispôsobivé na tvarovanie, preto bolo potrebné vytvoriť veľké množstvo dlaždíc, ktoré pasovali vždy len na konkrétnu časť raketoplánu. A práve tu sa objavuje kameň úrazu celej znovupoužiteľnosti a aj efektívnosti raketoplánu. Každý raketoplán mal 24 300 unikátnych dlaždičiek, ktoré bolo potrebné po návrate vymeniť. To spolu s kontrolou správnosti aj ďalších častí plavidla bolo príliš prácne a zdĺhavé. Výsledkom bolo, že z pôvodne plánovaných 24 štartov raketoplánov ročne sa stalo zhruba 5. Spolu s tým výrazne narastali aj náklady na ich štarty. V pôvodnom plánovaní vychádzala cena za jeden štart raketoplánu na 54 miliónov USD (v roku 2011, po zohľadnení inflácie) v skutočnosti však jeden štart stál NASA 450 miliónov USD (tiež po zohľadnení inflácie).
Ďalším problémom bola nehodovosť raketoplánov. Prvýkrát raketoplán Columbia vzlietol v roku 1981 a už o necelých 5 rokov došlo k prvému nešťastiu. K nehode raketoplánu Challenger došlo 28. januára 1986 len 73 sekúnd po štarte. Dôvodom bola porucha prstencovitej izolácie medzi dvoma segmentami jedného z pomocných nosičov na tuhé pohonné látky. Vyšetrovanie neskôr ukázalo, že k podobným poruchám prichádzalo už aj pri predošlých štartoch a pracovníci NASA o tom vedeli, akurát dovtedy situáciu vždy zachránil záložný prstenec. Bolo teda len otázkou času, kedy k takémuto nešťastiu dôjde, a tak sa na celú NASA a program spustila prvýkrát silnejšia kritika. Raketoplány si prešli revíziou a technickými zmenami, ktoré mali zabezpečiť, aby k podobným nešťastiam už nedochádzalo. O vyše dva a pol roka po nešťastí sa opäť spustili lety, no netrvalo dlho a prihodilo sa ďalšie nešťastie. Misia STS-107 koncom januára roku 2003 prebiehala spočiatku bez problémov a po takmer 16 dňoch sa mala posádka vrátiť na Zem. K tomu však už nedošlo. Počas návratu do atmosféry sa raketoplán rozpadol a posádka zahynula. Vyšetrovanie ukázalo, že problém nastal už pri štarte, kedy sa uvoľnila izolačná pena vonkajšej nádrže na palivo a narazila do spodnej časti ľavého krídla. Tu svoju úlohu zohrala práve krehkosť tepelného štítu, ktorý sa na mieste dopadu poškodil. Pri návrate do atmosféry, tak vznikajúce teplo postupne preniklo do hlbších štruktúr ľavého krídla, spôsobilo jeho roztrhnutie a následne aj rozpad celého raketoplánu. Jednalo sa tak o druhú nehodu v priebehu takmer 22 rokov fungovania raketoplánov. Pre vedenie NASA aj zákonodarcov tak začali raketoplány predstavovať príliš veľké riziko a rozhodli sa program ukončiť. V roku 2004 prezident Bush načrtol novú víziu pre vesmírny výskum, v ktorej sa už počítalo s ukončením programu raketoplánov po dokončení výstavby ISS.
Je však potrebné povedať, že nehoda raketoplánu Columbia celý proces ukončenia programu len urýchlila, nebola jeho priamou príčinou. Raketoplány totiž už strácali aj svoj význam. Keď v 80. rokoch začali lietať, tak patrili medzi hlavných prepravcov satelitov na obežnú dráhu a ich veľký ukladací priestor umožňoval vynášať aj veľké armádne satelity. Postupne sa však trh s nosičmi začal zapĺňať, a tak konštruktéri satelitov vždy siahali po najvýhodnejšej ponuke, ktorou nie vždy museli byť raketoplány. Na začiatku 90. rokoch sa ale objavil veľmi dôležitý projekt pre raketoplány – Hubblov vesmírny ďalekohľad. Raketoplán ho nie len vyniesol na orbitu, ale práve vďaka nim ho bolo možné viackrát opraviť a priebežne vylepšovať, čo opäť upravilo význam raketoplánov. Následne koncom 90. rokoch dostali raketoplány jednu zo svojich najdôležitejších úloh, a to pomôcť pri výstavbe Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS). S výstavbou sa začalo v roku 1998 a trvá prakticky až dodnes, no ukončenie výstavby hlavnej časti bolo v roku 2011 a veľkú väčšinu častí stanice vynášali práve raketoplány, keďže neexistovala iná loď, ktorá by poskytovala toľké možnosti pre konštrukciu na orbite ako práve raketoplány. Po ukončení výstavby ISS by sa však pominul aj zmysel ďalej prevádzkovať tieto finančne nákladné stroje, a teda by s veľkou pravdepodobnosťou program skončili v tomto období aj keby k nehode raketoplánu nedošlo.
Vo výsledku tak ukončenie programu raketoplánov presne pred deviatimi rokmi vyplývalo z niekoľkých problémov. Raketoplánom sa nepodarilo úplne naplniť svoj pôvodný cieľ, a to byť čo najviac znovupoužiteľné, a zároveň, aby príprava na opätovný štart nebola príliš zdĺhavá a finančne náročná. Raketoplány tak nelietali až tak často, ako sa od nich očakávalo a let stál podstatne viac než bol pôvodný zámer. Ich technológia sa zároveň ukázala ako pomerne riskantná, keďže počas 135 letov došlo k 2 nehodám, no a napokon postupne strácali aj svoj účel a význam.
Prínos raketoplánov a plány po ich odstavení
Hoci program raketoplánov môže pôsobiť vo výsledku ako nešťastný projekt, no určite tomu tak nie je. Napriek svojim nedostatkom a neúspechom dal program ľudstvu a vesmírnemu výskumu veľa. Ako už bolo spomenuté, bol nenahraditeľný pri vynášaní niektorých satelitov, ktoré následne slúžili aj pre verejné záujmy. Práve veľkosť ich ukladacieho priestoru umožňovala vypustiť Hubblov teleskop v takých veľkých rozmeroch a bez raketoplánov by nebola možná ani jeho oprava. Pričom je dôležité si pripomenúť, že teleskop bol vypustený s chybou, ktorá spôsobovala vytváranie rozmazaných obrazov. S takýmto chybným teleskop by sme nikdy neobjavili toľké tajomstvá vesmíru. Rovnako kľúčovú úlohu zohrali raketoplány aj pri spomínanej výstavbe ISS. No a v neposlednom rade bol pre skonštruovanie raketoplánov potrebný výrazný technologický pokrok, ktorý sa neskôr pretavil aj do každodenného života napríklad v podobe medicínskych prístrojov, infračervených kamier pre hasičov či tepelnej ochrany pre pilotov pretekárskych áut. Raketoplány tak nie len pomohli výraznému rozvoju na nízkej obežnej dráhe, ale pomohli aj vedeckému a technologickému pokroku a inšpirovali generácie ku kozmonautike a vedeckému bádaniu.
Po raketoplánoch však vznikla diera v americkej kozmonautike, ktorú bolo potrebné zaplátať. V roku 2005 bol ohlásený program Constellation, pod ktorý mala spadať tak preprava astronautov na nízku obežnú dráhu Zeme ako aj cesty k Mesiacu a neskôr aj Marsu. O päť rokov neskôr však prezident Obama naznačil zmenu smerovania vesmírneho výskumu a Constellation bol zrušený. Ciele, ktoré mali spadať pod tento program boli rozdelené medzi dve sféry kozmonautiky. Výskum a preprava astronautov k telesám za obežnou dráhou Zeme mal zostať v kompetencii NASA, no preprava materiálov a ľudí na nízku obežnú dráhu a k ISS sa mala presmerovať na súkromné spoločnosti. V ten istý rok ako odštartoval posledný raketoplán sa tak začal aj Commercial Crew Program, ktorého výsledky môžeme aktuálne sledovať. Deväť rokov po raketoplánoch totiž ešte stále prebieha misia, ktorá po dlhej dobe opäť umožnila prepravu amerických astronautov k ISS z ich vlastnej pôdy – DM-2.
Po deviatich rokoch sa tak ukazuje, že raketoplány už konečne majú svojich nasledovníkov, no aj napriek svojim nedostatkom zostanú aj naďalej jedným z najväčších technologických zázrakov kozmonautiky a jedným z jej symbolov.
Zdroje informácií:
https://www.space.com/12085-nasa-space-shuttle-history-born.html
https://www.theatlantic.com/photo/2011/07/the-history-of-the-space-shuttle/100097/
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle
https://www.space.com/19436-columbia-disaster.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Constellation_program
Zdroje obrázkov:
https://www.flickr.com/photos/nasacommons/18708875244
https://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_X-20_Dyna-Soar#/media/File:NASA_Color_Dyna_Soar.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_thermal_protection_system
https://en.wikipedia.org/wiki/STS-88
https://hubblesite.org/home/mission-and-telescope/servicing-missions
