Reklama

Lacnejšie nahor: Najrealistickejšie alternatívy rakiet

Lietanie do vesmíru sa rýchlo mení. Pred našimi očami sa rodí skutočná vesmírna ekonomika. Avšak, aby sme sa skutočne rozšírili z našej modrej kolísky, potrebujeme nové technológie a postupy.

Prvé rakety, či skôr poháňané šípy, svišťali v Číne už od desiateho či trinásteho storočia. Odvtedy rakety prešli, či skôr uleteli, dlhú cestu. V súčasnosti je najsilnejším ťahúňom medzi používanými nosičmi Falcon Heavy od spoločnosti SpaceX. Na nízku obežnú dráhu (LEO) vyvezie až 63 ton nákladu alebo 17 ton na prechodnú orbitu k Marsu. Sedemdesiat metrov vysoký stroj váži aj s palivom 1 420 ton a ku hviezdam letí rýchlosťou až 39 tisíc kilometrov za hodinu.

Pretože všetky tri súčasti prvého stupňa rakety je možné znovu použiť, stojí vypustenie telekomunikačného satelitu s hmotnosťou 7 ton na nosiči Falcon Heavy zhruba 70 miliónov dolárov, teda takmer 65 miliónov eur. Je to iba zhruba pätina bežných nákladov spred desiatich rokov. Bola to SpaceX, ktorá v roku 2008 definitívne prelomila monopol vládnych agentúr, a tiež dotvorila technológiu umožňujúcu opakovane používať kľúčové komponenty. V decembri 2015 sa SpaceX podarilo úspešné pristátie prvého stupňa nosiča Falcon 9, a o štrnásť mesiacov neskôr prvýkrát vypraviť raketu s už použitým prvým stupňom so satelitom SES-10 od európskeho operátora SES na palube.

SES-10 bol vynesený pomocou rakety Falcon 9 spoločnosti SpaceX

Malá veľká pomoc
Vedci a ekonómovia však predpokladajú, že pre zužitkovanie nášho medziplanetárneho susedstva v širšom meradle, teda napríklad pre ťažbu surovín v páse asteroidov, musia náklady na vypustenie čohokoľvek do vesmíru klesnúť ešte aspoň o rád. Je teda potrebné zamyslieť sa aj nad úplne novými cestami nahor, prípadne skúsiť kombinovať rôzne postupy. Z matematicko-fyzikálnej podstaty veci totiž stačí na dosiahnutie obrovskej úspory paliva, a teda nákladov, urýchliť raketu len na malé percento únikovej rýchlosti.

Pegasus je 17 metrov dlhá raketa schopná vyniesť 443 kilogramov nákladu na LEO v prípade, ak je vypustená spod lietadla letiaceho vo výške 12 kilometrov. Lietadlo raketu vynesie iba do 4 percent cieľovej výšky a urýchli ju na 3 percentá jej najvyššej rýchlosti. Aj to však stačí na to, aby sa úplne obišla bez prvého stupňa a veľkého množstva paliva. Stroj, prvýkrát vypustený v roku 1990, zostáva jediným svojho druhu v komerčnej prevádzke. Tento rok má však spoločnosť Scaled Composites konečne predstaviť Stratolaunch, stroj s rekordným rozpätím krídel, ktorý pripomína dve spojené dopravné lietadlá. Bude schopný vyniesť 250 ton nákladu do 11 kilometrovej výšky.

To sú napríklad hneď tri rakety Pegasus naraz, alebo raketoplán Dream Chaser vyvíjaný pre NASA spoločnosťou Sierra Nevada Corporation. Scaled Composites už lieta s podobným, ale oveľa menším nosičom White Knight Two, určeným pre vypúšťanie SpaceShipTwo do suborbitálnych výšok. Iný projektovaný raketoplán doslova zlučuje „raketu“ a „aeroplán“. Revolučné hybridné motory SABRE britskej spoločnosti Skylon majú fungovať ako v režime prúdového pohonu, tak aj ako motory raketové. Stroj by mal vzlietať zo špeciálne upravenej vzletovej dráhy a rýchlosťou až Mach 5,4 dosvištieť do výšky 26 kilometrov kým prepne z atmosférického na tekutý kyslík vo svojich nádržiach.

Výťah do oblakov
Medzi oveľa odvážnejšie koncepty patria veže týčiace sa až do vesmíru, teda do výšky aspoň 100 kilometrov. Alebo iba pár desiatok kilometrov, a plniť podobnú úlohu ako Stratolaunch, čiže byť kozmodrómom svojho druhu nad oblakmi. Podľa iných predstáv by takáto veža mohla dosahovať až na geostacionárnu orbitu (GEO) vzdialenú 36-tisíc kilometrov, odkiaľ napríklad satelity SES vysielajú televízny signál. Družice vynášané výťahom by mohli byť oveľa väčšie a niesť len zlomok z vybavenia, ktoré potrebujú pre let z LEO na svoje miesto určenia. Za otca tejto myšlienky je považovaný ruský priekopník kozmonautiky Konštantín Ciolkovskij, ktorý si ju zapísal inšpirovaný Eiffelovou vežou v roku 1895.

Prečo ale konštruovať celú vežu, keď stačí napnúť lano. Jeho vlastná váha spolu s cieľovou stanicou a prípadným protizávažím vystaví konštrukciu značnej odstredivej sile, ktorá vyrovná gravitačné pôsobenie Zeme. V súčasnosti ešte nedokážeme vyrobiť lano dostatočne pevné i ľahké, hoci nanorúrky uhlíka alebo nitridu bóru by požadované vlastnosti mohli dosiahnuť. Na telesách s nižšou gravitáciou a teda únosnejšími nárokmi na pevnosť lana, napríklad na Mesiaci alebo Marse, by sme ich mohli, vyrobené z bežne používaného kevlaru, napnúť už dnes.

Variáciou na túto tému je koncept vesmírneho vešiaku Skyhook, pri ktorom lano nedosahuje až k zemskému povrchu a hypersonickou rýchlosťou sa buď hojdá z neba alebo točí okolo svojej osi. V dolnej úvrati zachytí letiacu loď a vyšvihne ju na vyššiu orbitu. Oveľa ľahšie predstaviteľné je strieľať náklad do vesmíru kanónom ako v románe Julesa Verna. Tomu sa najviac priblížil americko-kanadský projekt HARP, v rámci ktorého pálili do oblakov ťažké projektily z obrích diel. Najväčší kaliber, 406 milimetrov, dostrelil do rekordnej výšky 92 kilometrov. Koncom šesťdesiatych rokov bol ale program zastavený.

Delá, ktorým patrí budúcnosť, urýchľujú projektil elektromagneticky, pomocou takzvanej Lorentzovej sily. Ich hlavňou prechádzajú dve koľajnice, do ktorých je zavedený elektrický prúd. Projektil vyletí niekoľkonásobnou rýchlosťou zvuku, najlepšie únikovou rýchlosťou. Prípadne je projektil vybavený vlastnými motormi, aby potrebné zrýchlenie dosiahol v neskoršej fáze letu. Bez pohonu sa ale taký nosič nezaobíde, ak má brzdiť a manévrovať na orbite.

Konvenčné rakety síce zostanú ešte desiatky rokov chrbticou vesmírnej logistiky, ale alternatívy, ako tie vyššie popísané, budú stále uskutočniteľnejšie, a to aj ekonomicky. Zmysel dáva kombinovať rôzne pohony a spôsoby vypúšťania. Pritom družice aj vesmírne lode sa budú v čoraz väčšej miere najskôr servisovať a modernizovať, neskôr čiastočne a nakoniec možno úplne celé stavať na obežnej dráhe. Zo začiatku len na LEO s cieľom ušetriť náklady. Ako sa však ľudstvo začne rozširovať na ďalšie telesá, budú sa tam získané suroviny čo najviac využívať na mieste, skôr než draho dopravovať na Zem. Teda čím ďalej tým viac nášho „hardware“ ani nebude musieť byť vypúšťaného zo Zeme.

Testovanie a výroba satelitu SES-10

Mohlo by vás ešte zaujímať