Létání do vesmíru se rychle proměňuje. Zde jsou nejrealističtější alternativy raket

Vypuštění SES-12 na raketě Falcon 9 společnosti SpaceX
📷
Další 1 fotografie v galerii
 Vesmír 
10. května 2020 15:51 / SpaceX
  3   1
Létání do vesmíru se rychle proměňuje a před našima očima se rodí skutečná vesmírná ekonomika. V rozletu ke hvězdám nám však brání astronomické náklady vypouštění techniky do orbitu.

První rakety či spíše poháněné šípy svištěly v Číně možná už desátého, nejpozději ale třináctého století. Od té doby rakety ušly či spíše uletěly dlouhou cestu. Nejsilnější tahoun mezi v současnosti používanými nosiči je Falcon Heavy od společnosti SpaceX, na nízkou oběžnou dráhu (LEO) vyzvedne až 63 tun nákladu anebo 17 tun na přechodný orbit k Marsu. Sedmdesát metrů vysoký stroj váží i s palivem 1 420 tun a do oblak stoupá rychlostí až 39 tisíc kilometrů za hodinu.

Protože všechny tři součásti prvního stupně rakety lze znovu použít, stojí vypuštění telekomunikačního satelitu o 7 tunách váhy na nosiči Falcon Heavy zhruba 70 milionů dolarů, tedy více než miliardu a půl korun. Což je zhruba pětina nákladů běžných jen před deseti lety. Byla to společnost SpaceX, kdo v roce 2008 definitivně prolomil monopol vládních agentur a také dovyvinul technologii opakovaného používání klíčových komponent. V prosinci 2015 se SpaceX podařilo úspěšně přistát první stupeň nosiče Falcon 9 a o čtrnáct měsíců později poprvé vypravit „recyklovanou“ raketu se satelitem SES-10 evropského operátora SES na palubě.

Malá velká pomoc

Vědci a ekonomové však předpokládají, že abychom začali v širším měřítku využívat naše meziplanetární sousedství, tedy například těžit suroviny v pásu asteroidů, musí náklady na vypuštění čehokoliv do vesmíru klesnout ještě alespoň o řád. Je tedy třeba zamyslet se také nad zcela novými cestami nahoru, případně zkusit kombinovat různé postupy. Z matematicko-fyzikální podstaty věci totiž stačí raketu urychlit jen na malé procento únikové rychlosti, abychom dosáhli obrovské úspory paliva čili váhy a každopádně nákladů.

Pegasus je 17 metrů dlouhá raketa schopná vynést 443 kilogramů nákladu na LEO poté, co byla vypuštěna z pod letadla letícího ve výšce 12 kilometrů. Letoun raketu vynese na pouhá 4 procenta cílové výšky a urychlí ji na 3 procenta její nejvyšší rychlosti. I to však stačí na to, aby se zcela obešla bez prvního stupně. Stroj poprvé vypuštěný v roce 1990 zůstává jediným svého druhu v komerčním provozu. Letos ovšem má společnost Scaled Composites konečně představit Stratolaunch, stroj s rekordním rozpětím křídel, který připomíná dvě spojená dopravní letadla. Bude schopen vynést 250 tun nákladu do 11 kilometrů výšky.

Tedy například hned tři rakety Pegasus najednou, anebo raketoplán Dream Chaser vyvíjený Sierra Nevada Corporation pro NASA. Scaled Composites již létá podobný, ale mnohem menší nosič, White Knight Two určený pro vypouštění SpaceShipTwo do suborbitálních výšek. Jiný projektovaný raketoplán však slučuje „raketu“ a „aeroplán“ v nejdoslovnějším smyslu. Revoluční hybridní motory SABRE britského Skylonu mají fungovat jak v režimu proudového pohonu, tak jako motory raketové. Stroj by měl vzlétat z speciálně upravené ranveje a rychlostí až Mach 5,4 dostoupat do 26 kilometrů, než přepne z atmosférického na tekutý kyslík ve svých nádržích.

Výtah do oblak

Mezi mnohem odvážnější koncepty patří věže tyčící se až do vesmíru, tedy do výše alespoň 100 kilometrů. Anebo „jen“ nad oblaka a plnit podobnou roli jako Stratolaunch, být svého druhu kosmodromem na půli cesty nahoru. Podle jiných představ by taková věž ale mohla dosahovat až na geostacionární orbit (GEO) vzdálený 36 tisíc kilometrů, odkud například satelity SES vysílají televizní signál. Družice vynášené výtahem by mohly být mnohem větší a nést jen zlomek z vybavení, které potřebují pro let z LEO na svoje místo určení. Za otce myšlenky je považován ruský průkopník kosmonautiky Konstantin Ciolkovskij, který si ji v roce 1895 zapsal inspirován Eiffelovou věží.

Proč ale vztyčovat pevnou konstrukci, když stačí napnout lano. Jeho vlastní hmotnost spolu s cílovou stanicí a případným protizávažím je vystavuje značné odstředivé síle, která vyrovná gravitační působení Země. V současnosti ještě nedokážeme vyrobit lano dostatečně pevné i lehké, přestože nanotrubičky uhlíku či nitridu bóru by požadovaných vlastností dosáhnout mohly. Na tělesech s nižší gravitací a tedy únosnějšími nároky na pevnost lana, například na Měsíci nebo Marsu, bychom je však mohli napnout už dnes, vyrobené z běžně používaného kevlaru.

Variací na toto téma je koncept vesmírného věšáku Skyhook, tedy lano nedosahující až k zemskému povrchu, které se hypersonickou rychlostí buď houpe z nebe nebo točí kolem své osy. V dolní úvrati zachytí letící loď a vyšvihne ji na vyšší orbit. Mnohem snáze představitelné je střílet náklad do vesmíru kanónem jako v románu Julese Vernea. Tomu se nejvíc přiblížil americko-kanadský projekt HARP, v jehož rámci pálili do oblak těžké projektily z obřích děl. Největší ráže 406 milimetrů dostřelilo do rekordní výšky 92 kilometrů, koncem šedesátých let byl ale program zastaven.

To děla, kterým patří budoucnost, projektil urychlují elektromagneticky, pomocí takzvané Lorentzovy síly. Jejich hlavní prochází dvě kolejnice, do kterých je sveden elektrický proud. Projektil vyletí mnohonásobkem rychlosti zvuku, nejlépe únikovou rychlostí. Případně je projektil vybaven vlastními motory, aby potřebného zrychlení dosáhl v pozdější fázi letu. Bez nějaké formy vlastního pohonu se ale takový nosič stejně neobejde, pokud má brzdit a manévrovat na orbitu.

Konvenční rakety tedy zůstanou ještě po desítky let páteří vesmírné logistiky, ale alternativy jako ty výše popsané budou stále proveditelnější, i ekonomicky. Zároveň se družice i vesmírné lodi budou stále větší měrou prve servisovat a modernizovat, později částečně a nakonec třeba úplně celé stavět na oběžné dráze. Ze začátku jen na LEO s cílem ušetřit náklady. Jak se však lidstvo začne rozšiřovat na další tělesa, budou se tam získané suroviny co nejvíce využívat na místě, spíš než draze dopravovány na Zemi. Čím dál více našeho „hardware“ tak ani nebude muset být vypouštěno ze Země.

Marek Pokorný | inStory.cz
Komentáře
Reklama

Mohlo by vás zajímat

tech

Aplikace, které byste měli ze svého mobilu vymazat

Dům a zahrada

Posuvné dveře do pouzdra vám v bytě ušetří místo

Cestování

Unikátní ostrov ve Středomoří, na kterém se příroda opravdu vyřádila

Zavřít reklamu