Od startu Columbie je to 40 let. První raketoplán letěl ale už roku 1928, byla to Kachna

V čem byly kvality a v čem slabiny raketoplánu Space Shuttle? A čím triumfovala sovětská a ruská kosmonautika? Těmito tématy i řadou dalších se zaobírá nová kniha edice Blesk extra s názvem Gagarin a ti druzí aneb 60 let kosmonautiky. Přináší rozhovory se současnými kosmonauty ze sojuzů, raketoplánů i nového crew dragonu, velké srovnání kosmických lodí či ohlédnutí se za méně známými českými stopami ve vesmíru.

132 stran vydatného čtení jen za 59 Kč. Kupujte u všech dobrých prodejců tisku a přes ikiosek.cz.

Zatímco profesoru Robertu Goddardovi, jehož dnes uznáváme jako jednoho z otců moderních raket, se doma v Americe vysmívali, že to není důstojným oborem pro předního fyzika, Němci se raketám věnovali docela vážně. Například automobilka Opel testovala raketové motory už v druhé polovině 20. let, osobně se angažoval dědic rodinné firmy Fritz von Opel (1899-1971) zvaný Raketen-Fritz.

V březnu 1928 vůbec první raketové auto („raketenwagen“) Opel RAK.1 svištěl 75 km/h, model 2 poháněný 24 raketami už v květnu uháněl 238 km/h. Ještě o něco rychlejší byl za měsíc kolejový model III.

A tentýž měsíc prvně vzlétl stroj, který můžeme nazvat prvním raketoplánem, tedy aeroplánem s raketovým pohonem. Stala se jím „Kachna“ (Ente), původně kluzák Alexandera Lippische, jehož design se hodil k osazení raketami, neboť neměl klasický ocas. Dvě rakety kluzák akcelerovaly zhruba minutu, zkušební pilot Fritz Stamer krátce zakroužil nad letištěm a úspěšně zase dosedl. Při druhém letu jedna z raket vybuchla, proděravěla křídla a stroj zapálila, naštěstí už ve 20metrové výšce, a tak Stamer dokázal dosednout a z vraku utéct.

„Raketová kachna“ – replika v muzeu kluzáků. | Bergfalke2 (CC BY-SA 3.0)

Opel-Sander RAK.1

Pro další pokus se Raketen-Fritz domluvil s konstruktérem Juliusem Hatrym, který dokončoval nový kluzák, od počátku zamýšlený jako raketoplán. Výsledkem byl Opel-Sander RAK.1. Stejně jako Kachně pomáhal se startem gumový katapult či chcete-li prak, pak se pro získání rychlosti zažehly raketové motory. Opel na veřejné prezentaci vystoupal do 20 metrů a nabral rychlost 100 km/h, po 80 vteřinách ale pohon selhal a po tvrdém přistání byl stroj k nepoužití.

Raketen-Fritz své pokusy nedostal do skutečné praxe, ale k výzkumu svou měrou přispěly – a hlavně dělaly parádní reklamu automobilce.

První masově vyráběný raketoplán a dosud jediná raketová stíhačka vznikla v Německu. Messerschmitt Me 163 Komet navrhl Alexander Lippisch, který s von Opelem zkoušel raketovou Kachnu. Jako první lidský stroj přesáhl symbolickou hranici: 2. října 1941 letěl 1003,7 km/h. Komet se vyrobilo přes 300 kusů a Luftwaffe je nasadila do služby na jaře 1944. Britské bombardéry a jejich stíhací eskorty byly superrychlými stroji zaskočeny, jejich historie však nebyla zrovna slavná. Deset jich Luftwaffe ztratila v boji a podobný počet nepřátel sestřelily. Další piloti však zahynuli při testech. Navíc kometa potřebovala hodně paliva a neměla dlouhý dolet, do bojů tak moc nezasáhla.

Po druhé světové válce některé kusy ukořistili vítězové války a podnikali s nimi své pokusy. Bojovému raketovému letadlu však brzy veškerý smysl vzaly střely země-vzduch.

Messerschmitt Me 163 | Bundesarchiv

Kopie komety vyráběli koncem války i Hitlerovi japonští spojenci pod názvem Mitsubishi J8M. Pak přišli s vlastním konceptem: raketové kamikaze Jokosuka MXY-7 neboli Třešňový květ. Spíš než o letadlo šlo o pilotovanou střelu, ostatně sama neměla dost paliva, aby vzlétla a doletěla k cíli – místo toho ji k bitvě přiblížil bombardér. Třešňový květ pak uháněl skoro tisícikilometrovou rychlostí k cíli - americké válečné lodi - což mělo prakticky znemožnit obranu. Vyrobilo se přes 800 kusů, nasazeny byly hlavně v bitvě o Okinawu na jaře 1945, ale bez skutečných výsledků.

Česká stopa u raketových motorů

Na raketových motorech pro letadla pracoval i Čechoameričan Frank Malina (1912 - 1981), jeden z největších raketových průkopníků meziválečné a druhoválečné éry v USA. Ve 30. letech studoval na Kalifornském technologickém institutu (Caltech) pod uznávanýmu fyzikem maďarsko-židovského původu Theodorem (Tódórem) von Kármánem, který později definoval výšku 100 kiometrů jako hranici vesmíru – tzv. Kármánovu linii. Malina s kolegy ze „Sebevražedného oddílu“ (Suicide Squad, podobnost s akčním komiksem může a nemusí být náhodná) zkoušel první rakety. Na Caltechu s Kármánem založili raketovou laboratoř JPL (Jet Propulsion Laboratory, dnes klíčové pracoviště NASA) a také firmu Aerojet.

Roku 1942 dostali od US Army zakázku na pomocné raketové motory, které by umožnily starty přetíženým letadlům. Při jednom z pokusů letadlu ERCO Ercoupe sundali vrtuli a stroj se vznesl jen díky raketám, čili jako raketoplán.

Posléze analyzovali německé rakety V-2, vyvinuli vlastní sondážní rakety pro výzkum atmosféry WAC Corporal, a začali se dívat i do vesmíru. Přímým potomkem WAC Corporalu byl motor velitelského modulu Apolla a vývoj pak vedl až k manévrovacím tryskám raketoplánu Space Shuttle i nyní dokončované lodi Orion.

Malinovo jméno však poněkud zapadlo, snad i proto, že ho jako netajeného levičáka koncem 40. let sledovala, ba až šikanovala FBI v rámci hysterického honu na komunisty. A tak raketový výzkum opustil a šel se věnovat kultuře a umění.

Raketové kluzáky už před druhou světovou válkou konstruoval i Sergej Koroljov, pozdější legendární „Hlavní konstruktér“, který dal Sovětskému svazu rakety a kosmické lodě Sputnik, Vostok, Voschod i Sojuz. I značka MiG přinesla pokusné stroje, ale ideje kosmického raketoplánu ale bylo velmi obtížné realizovat a Koroljov se uchýlil ke konceptu malé kabiny na jedno použití.

K raketoplánu se v 60. letech Sověti pokoušeli vrátit, například na takovém projektu pracovali první kosmonauti včetně Jurije Gagarina, když si v 60. letech doplňovali univerzitní vzdělání. Projekt pak nesl jméno Spiral. V jeho rámci vzlétl experimentální prototyp raketového letadla pro jednoho pilota MiG-105

Na programu se podílel i druhý sovětský kosmonaut German Titov (1935-2000), který po svém kosmickém letu 6. – 7. srpna 1961 už do kosmu nesměl, působil tedy jako zkušební pilot.

Před 60 lety obletěl Gagarin Zemi: Brno Space Days připomene zajímavosti roku 1961

S raketovými motory v letadlech experimentovaly letecké síly US Army (jež se 1947 osamostatnily coby US Air Force – Letectvo Spojených států) na Edwardsově základně. Chuck Yeager (1923-2020) ve stroji Bell X-1 14. října 1947 poprvé překonal rychlost zvuku. Experimentální raketoplán neměl dost paliva, aby sám startoval, do vzduchu ho proto vynášel a jako bombu shazoval těžký bombardér B-29 Superfortress (Superpevnost).

Bell X-1, první nadzvukové letadlo. | NASA

O dekádu později přišel hypersonický stroj X-15 s ambicí dosáhnout vesmíru; mezinárodně uznávanou definici (Kármánovu linii, tedy 100 km nad mořem) překonal dvakrát v létě 1963 pilot Joseph Walker. Američané však Kármánovu linii počítají v 50 mílích (80 km), a tu v X-15 překonalo dalších sedm pilotů, kteří se tak mohou honosit „astronautskými křídly“. Na tomtéž stroji létal i Neil Armstrong, do vesmíru se však podíval, až když se stal astronautem NASA.

Zůstalo u experimentů, když bylo jasné, že motory X-15 stačí jen na krátké nakouknutí do vesmíru s pár minutami stavu beztíže. Mezitím totiž v USA, které soupeřily o kosmická prvenství se Sovětským svazem, převládl koncept „člověk do vesmíru co nejdřív“. A rychlejší bylo posadit malou kabinu Mercury na raketu Redstone od Wernhera von Brauna.

Až s koncem programu Apollo se NASA začala vážně zaobírat projektem kosmického letounu. Přelomový stroj Space Shuttle měl z dobrodružných kosmických letů udělat rutinu srovnatelnou s dopravními letadly. To se postupně ukázalo nad jeho možnosti, přesto Space Shuttle dobývání oběžné dráhy posunul o ohromný kus dopředu.

Poprvé Columbia startovala 12. dubna 1981. Tedy 20 let po Gagarinově letu. Náhoda, pocta rivalům, nebo naopak dlouhý nos? Původní termín startu byl 10. dubna, což by ale znamenalo přistání 12. dubna. A vlastně přistání je to, co je na raketoplánu důležitější, čím se odlišuje od klasické rakety s kapslí.

“Země na nás byla velice hrdá. Byl to vskutku jedinečný stroj. Nikdo dosud neviděl přistát vesmírnou loď na ranveji,” uvedl pilot Columbie Bob Crippen v dokumentu Challenger: Poslední let. ”Epický let Columbie opět prokazuje, že Spojené státy jsou jednička,” zářil tehdejší šéf NASA Alan Lovelace.

“Chtěl bych tam jednou držet v ruce kameru,“ prohlásil režisér úspěšných sci-fi snímků (E.T., Blízká setkání třetího druhu, …) Steven Spielberg, jenž historickému přistání 14. dubna na ranveji Edwardsovy základny přihlížel v davu tisíců fanoušků a vlastenců.

Po Columbii následovaly další čtyři stroje:  Challenger (1983), Discovery (1984), Atlantis (1985), Endeavour (1992). Když prezident Nixon dával projektu zelenou, měl vyjít na 5,5 miliardy dolarů. V roce 2011, po konci programu, se celkové náklady na vývoj i starty raketoplánů odhadovaly na 209 miliard. Plány nebyly realistické ani ekonomicky, ani technicky.

Počítalo se až s padesátkou startů ročně ze dvou kosmodromů. Jenže Space Shuttle nebyl letadlem, které přistane a brzy zase může startovat. Po každé misi bylo nutné zkontrolovat a obměnit keramickou izolaci, vyndat motory, důkladně prohlédnout každou ze šesti milionů (!) součástek. V hangárech tak každý raketoplán strávil tři čtyři měsíce, než mohl znovu letět. 

Každý měl vydržet sto letů a deset let. Ve skutečnosti se všem prodlužovala životnost, zato letů ubylo: Discovery startoval 39krát a ostatní ještě méně.

Tragédie Challengeru a Columbie

Také ovšem nebyly raketoplány tolik potřeba, jako se původně předpokládalo. Vynášet družice stále bylo levnější obyčejnými raketami a budování Mezinárodní vesmírné stanice koncem 90. let se vleklo.

A do programu vnesly pochybnosti i dvě tragédie: výbuch Challengeru minutu po startu 28. ledna 1986 a Columbie při sestupu 1. února 2003. V obou případech zahynulo všech sedm astronautů na palubě.

Poté směly raketoplány létat jen k ISS, kde by posádka nouzově mohla počkat na jiný stroj. A také padlo rozhodnutí s dobudováním ISS ukončit program Space Shuttle. Naposledy vzlétl Atlantis 8. července 2011 a vrátil se 21., na výročí Armstrongova přistání na Měsíci. Devět let pak mohli Američané do kosmu jen v sojuzu, dokud v květnu 2020 konečně zase neodstartovala americká loď. Ta už ale byla soukromá: Dragon 2 společnosti SpaceX.

Buran | Energia

Space Shuttle měl protějšek v SSSR: Buran. Stroj vypadal podobně; něco vyplývá z fyziky a aerodynamiky, ale nikoli nutně vše… „Když začali Američané vyvíjet raketoplán, tak dostaly všechny výzvědné služby zemí Varšavské smlouvy příkaz, aby zjišťovaly technické podrobnosti, což se v některých případech patrně podařilo,“ konstatoval před lety v Radiožurnálu nedávno zesnulý spisovatel a reportér Karel Pacner (†85), expert jak na kosmonautiku, tak na špionáž.

Buran však neměl vlastní nosné motory, vše obstaraly externí rakety na jedno použití. Podnikl jen jeden let do vesmíru, bezpilotní zkoušku 15. 11. 1988. Dvakrát oběhl Zemi a automaticky přistál na ranveji (což Space Shuttle nedovedl). Jenže záhy se začal hroutit komunismus a SSSR a Buran ani téměř hotová Ptička už nikdy nevzlétly, další kusy byly v různé fázi konstrukce a skončily po muzeích či jiných sbírkách. Třebaže šlo o nejdražší sovětský kosmický program, jenž spolykal 20 miliard rublů - další už se zkrátka nenašly. Navíc náklady na jeden start vycházely mnohonásobně vyšší než na obyčejnou raketu, a u těch už Rusové zůstali. 

Rozhovor s Gagarinem: Stroj bez ducha, vzpomínal na prvního kosmonauta Karel Pacner (†85)

V současnosti americké vesmírné síly (US Space Force nedávno zřízené Donaldem Trumpem) experimentují s nepilotovaným raketoplánem Boeing X-37B (též zvaný Orbital Test Vehicle – OTV). Má 9 metrů na délku a rozpětí křídel 4,5 metru, což jsou podobné rozměry jako malé letadlo Cessna pro pět lidí.

S projektem začala NASA, než si ho přebral Pentagon – a také ho utajil. Poprvé stroj do kosmu vynesla raketa Atlas V 22. dubna 2010. Na nízké oběžné dráze (něco přes 400 km, podobně jako ISS nebo špionážní družice) strávil raketoplán 224 dní a prováděl různé pokusy, dosud většinou nezveřejněné. Přistál 3. prosince 2010, na ranveji píchnul kolo, ale nehodu v docela dobrém stavu přežil. Další mise se násobně prodlužovaly, nejdelší trvala 710 dní (2015-2017).

Budoucnost pro profesionální astronauty se jeví na pohled jako krok zpátky, tedy opět raketa plus kapsle. Ovšem jak SpaceX Crew Dragon, který už létá na ISS, tak Boeing Starliner, jenž má začít v příštích měsících, jsou oproti apollu či sojuzu na více použití. A SpaceX umí znovu použít i nosné rakety Falcon 9, tedy většinu (první stupeň plus aerodynamický kryt), což lety do vesmíru ohromně zlevňuje.

Raketoplánům však neodzvonilo. Firma Virgin Galactic futuristy a podnikatele Richarda Bransona vyvíjí malý raketový kluzák SpaceShipTwo, který má – podobně jako před půl stoletím experimentální X-15 – vynést lidi na skok do vesmíru. Také má místo prvního stupně rakety další letadlo zvané White Knight (Bílý rytíř).

Nosný letoun malou kosmickou loď (pro dva piloty a šest pasažérů) vynese do výšky 15 km; až tam se raketoplánek oddělí a zažehne raketové motory. Vystoupá kousek nad 100 km, posádka si asi na pět minut vyzkouší stav beztíže. Zpátky doplachtí a přistane jako letadlo.

Raketoplán SpaceShipTwo (uprostřed) zavěšený pod letadlem | Virgin Galactic, CC BY-SA 3.0

Menší raketoplán by měl létat i na ISS, opět jde o projekt soukromé firmy. Sierra Nevada Corporation vyvíjí Dream Chaser (Stíhač snů) přes deset let. Původně mělo jít o kosmické letadlo pro sedm lidí (stejně jako Space Shuttle), ovšem s podstatně menším „kufrem“. Mezitím však SpaceX přišla s vidinou levné dopravy lidí do kosmu a projekt Dream Chaser se přeorientoval na bezpilotní dopravu nákladů, jako konkurence bezpilotních dragonů a dalších.

První zkušební let se očekává příští rok, NASA už s firmou uzavřela kontrakt na šest letů. Vynášet ho mají zavedené rakety jako Ariane 5 či Atlas V. Zpátky z orbitální stanice má zvládnout dovézt 1750 kg materiálu – zejména testovaných přístrojů a jiných experimentů, aby je mohli analyzovat vědci na Zemi.

Více se o šedesáti letech kosmonautiky dočtete v knize Gagarin a ti druzí a také na webu blesk.cz/gagarin.