Může být poněkud obtížné zorientovat se v často podobně znějících názvech kosmických lodí. Zvláště, pokud se kromě agentury NASA do průzkumu vesmíru pustí i soukromé společnosti a spektrum používaných vesmírných plavidel se ještě více rozroste. Pokusme se tedy v těchto někdy zmatených pojmech nalézt určitý řád.
Pro lepší porozumění si řekněme, že i dnes budeme stále za hlavního „tahouna“ americké kosmonautiky považovat agenturu NASA. Soukromníky, například Elona Muska nebo Jeffa Bezose, ponecháme poněkud stranou a přisoudíme jim vedlejší (i když, jak uvidíme, důležitou) roli.
V obou případech se projekty letů na Měsíc jmenují podle antických božstev. Zatímco v 60. letech to byl římský bůh Apollo, dnes se jedná o řeckou Artemis. A zatímco Apolla startovala do vesmíru na raketě Saturn V, dnešní měsíční nosič nese název SLS.
Jedná se o zkratku anglického „Space Launch System“. Stavba rakety byla funkcionáři NASA odhlasována v roce 2010, tedy rok před skončením programu raketoplánů. Agentura ji začala vyvíjet namísto plánovaných raket Ares – původně se právě ony měly stát nosiči, které člověka zpět na Měsíc dopraví. V plánu totiž bylo uvést do života program Constellation a v rámci něj uskutečňovat nejen starty posádek na nízkou oběžnou dráhu Země (na lehčí raketě Ares I), ale také návrat člověka na Měsíc v kosmické lodi Orion a brzy poté pilotovanou výpravu na Mars (s využitím silnější Ares V).
Administrativa Baracka Obamy však v roce 2010 rozhodla program Constellation zrušit. Vyžadoval by totiž výrazné navýšení rozpočtu NASA, k čemuž po skončení Studené války a bez rizika ohrožení bezpečnosti státu chyběla vůle. Vývoj potřebných technologií také nabíral stále větší zpoždění. Nakonec vláda odsouhlasila pouze vývoj kosmické lodi Orion a rakety, která by pokud možno využila známé technologie. Tak se zrodil projekt SLS.
NASA se vzhledem k nižším přiděleným prostředkům rozhodla, že dopravu nákladů a posádek na oběžnou dráhu Země přenechá soukromým společnostem. Nejznámějším jménem se v této oblasti stal šéf SpaceX Elon Musk a jeho loď Dragon (nebo pilotovaný Crew Dragon), později mu vyrostla konkurence v osobě Jeffa Bezose a jeho společnosti Blue Origin.
Mezitím však NASA nezahálela a pustila se do realizace svého nástupce raketoplánů. Svou raketou SLS by mohla posílat kosmické lodě do větších vzdáleností od Země než jen několik set kilometrů, což jako „náhradní cíl“ vůbec nebylo špatné. Brzy už začali její zaměstnanci snít o kosmické stanici u Měsíce, vývoji nové generace skafandrů a podobně.
Popis rakety
Nová raketa SLS je vysoká 98,1 metru a plně natankovaná váží asi 2 610 tun. Bezpochyby jde o úctyhodná čísla, ale přesto svého staršího předchůdce nepřekoná. Saturn V byl asi o 12 metrů vyšší a vážil ještě o 360 tun více. Byl také schopen dopravit do vesmíru o poznání těžší náklady (na nízkou oběžnou dráhu Země 140 tun oproti 95 tunám u jeho mladší nástupkyně). Raketa SLS se ve srovnání s tímto králem všech raket může pochlubit alespoň tím, že v okamžiku startu její motory vyvinou větší počáteční tah – neboli startovní rampu dokáže opustit o něco čileji.
Jak již bylo řečeno, cílem inženýrů bylo využít maximálně pracovní síly i infrastruktury a postupů z programu raketoplánů. Takto např. boční pomocné rakety pro SLS se oproti těm dřívějším liší pouze ve své délce, novější elektronice nebo ve velikosti zrnek tvořících pohonnou směs. Přesto, resp. právě proto, se dnes jedná o největší rakety na tuhé palivo kdy postavené. Jsou vysoké 53,9 m (tedy stejně jako např. šestnáctipatrový bytový dům Eden v Brně – Králově Poli) a v průměru mají 3,7 m. Naplněná pohonnou směsí váží každá z nich 726 tun. Doba hoření činí 126 sekund a během této doby vyvine každá z raket tah asi 16 meganewtonů.
Rovněž centrální první stupeň, ke kterému jsou rakety připojeny, své předky nezapře. Má například naprosto stejný průměr jako vnější palivová nádrž raketoplánu. Používá také novou vylepšenou verzi její typicky oranžové izolační pěny – její složení je nyní ekologičtější, došlo např. k omezení obsahu látek poškozujících ozonovou vrstvu. Čtyři motory RS-25, které první stupeň obsahuje, sloužily již u raketoplánů jako hlavní motory okřídleného družicového stupně. A stejně jako u raketoplánů bude start nosiče SLS probíhat tak, že v okamžiku zážehu se probudí k životu společně motory prvního stupně i obě pomocné rakety. Po dobu 126 sekund poběží současně a teprve po oddělení bočních raket převezme centrální stupeň hlavní roli tím, že poběží dál. (Jak víme, u Saturnu V se další stupeň rakety zažehoval až po úplném vyhoření a odpojení toho předchozího.)
Oproti třístupňovému Saturnu tak bude jeho mladší sourozenec tzv. dvouapůlstupňový. Američtí konstruktéři toto pojmenování užívají právě tehdy, když má první stupeň podobu přídavných motorů okolo stupně druhého. Pro zajímavost – tah všech motorů zkombinovaný dohromady bude na raketu v okamžiku startu působit silou, která by dokázala plně naložený nákladní vlak s padesáti vagony urychlit z klidu na 100 km/h zhruba během tří sekund!
Nad centrálním stupněm rakety vidíme zužující se úsek, na který navazuje bílá část. Jedná se o adaptér ve tvaru komolého kužele, pod kterým se ukrývá motor druhého stupně. Tento druhý stupeň pak zasahuje asi do poloviny bíle zbarveného úseku a jedná se o modifikaci jiného druhého stupně, který byl pro změnu převzat z raket typu Delta. Na SLS bude poháněn jedním kyslíko-vodíkovým motorem typu RL10C-2 a astronauti na misi Artemis II jím po startu budou měnit výšku své oběžné dráhy okolo Země, než se vydají k Měsíci. Dokáže vyvinout tah asi 110 kN, což lze přirovnat k moderní stíhačce typu F-16 nebo Gripen letící „na plný plyn“. Sestava s tímto druhým stupněm je označována jako SLS Block 1.
Samotný vrcholek celé sestavy je tvořen nákladem, neboli samotnou kosmickou lodí Orion. Té bude věnován příští díl našeho seriálu.
Dědictví z minulosti
Již mnohokrát jsme v dnešním článku připomněli, že SLS využívá mnohé z toho, co NASA vyvinula v dřívějších dobách. Byla by ale chyba se domnívat, že raketa SLS je vlastně jenom „slepencem“ zastaralých a recyklovaných technologií, který poslouží jako jakási znouzectnost. Je tomu spíše naopak – v době, kdy tyto technologie vznikaly pro program raketoplánů, byly na jejich vývoj vynaloženy obrovské finanční prostředky a jednalo se mnohdy doslova o technologické průlomy předbíhající dobu. (Drobnou vadou na kráse je, že právě proto se nakonec z raketoplánů stala navzdory záměru velmi drahá záležitost.) Jak dnes vidíme, práce odvedená inženýry v 70. a 80. letech byla natolik vynikající, že nese ještě dnes své ovoce a i nová generace vesmírných cestovatelů ji dále vylepšuje a těží z ní. Pro představu – zmíněné motory RS-25 sice nebyly v kosmonautice prvními, které jako palivo využívaly kapalný kyslík a kapalný vodík, ale rozhodně byly jako první opakovaně použitelné. Navíc kyslíko-vodíkové motory na druhém a třetím stupni Saturnu V vydržely oproti RS-25 pouze čtvrtinový tlak ve spalovací komoře a o 400 °C nižší teplotu hoření. Obecně se má za to, že RS-25 je asi vůbec nejdůmyslnějším výtvorem lidských rukou – není tedy divu, že jej chce využívat i dnešní kosmonautika.
Důvěryhodní partneři
Vývoj rakety SLS dostaly na starost z drtivé většiny americké firmy. NASA uvádí, že na tomto „měsíčním děle“ se podobně jako v dobách Apolla podílí asi 2 400 společností ze 48 států Unie. Jako hlavní garant jejího vývoje oslovila NASA např. společnosti Boeing, Northrop Grumman nebo Aerojet Rocketdyne – samozřejmě nás nepřekvapí, že všechny tři firmy už patří k jejím spolehlivým partnerům z minulosti.
Například Boeing stavěl před šesti dekádami první stupeň Saturnu V nebo měsíční vozítko Rover, které využívali astronauti na posledních třech misích Apollo. Dnes má na raketě SLS na starosti vývoj centrálního prvního stupně, přičemž v současné době už by měly běžet práce na stupních pro budoucí mise Artemis III, IV a V.
Grumman byl zase autorem lunárních modulů pro Apollo a bočních urychlovacích raket SRB pro raketoplány. Jejich modernizovanou verzi, jak již bylo uvedeno, dostane nyní SLS – a Grummanovým výtvorem bude také záchranná věžička na špici rakety sloužící jako nouzový prostředek pro astronauty.
Firma Rocketdyne je skutečnou kapacitou v oboru raketových motorů – mezi její díla patří všechny motory pro pohon Saturnu V, zmiňovaný geniální motor RS-25 nebo pohonné jednotky putující dnes za hranice Sluneční soustavy na sondách Voyager.
Co má raketa za sebou?
Až se na vrcholku SLS vznesou k Měsíci astronauti, bude se jednat o její druhý start. Poprvé vzlétla 16. listopadu 2022 a do vesmíru vynesla kosmickou loď Orion bez lidské posádky na misi Artemis I. Inženýři v NASA tehdy na adresu rakety nešetřili chválou – fungovala prý přímo ukázkově: dosáhla jen o 2 m/s nižší rychlosti oproti předem vypočítané, pomocné rakety dosáhly plného tahu v rozmezí méně než desetiny vteřiny jedna od druhé a podobně. Během letu kabiny Orion k Měsíci a zpět byla na jednom z jejích solárních panelů instalována kamera, která zachytila fantastický společný snímek Země a Měsíce ze vzdálenosti 432 210 km.
Pokud vše půjde podle plánu, brzy by se měl velmi podobný pohled na naši planetu naskytnout i živým bytostem. Stane se tak úplně poprvé v historii, protože dosavadní držitelé rekordu v největší dosažené vzdálenosti od Země (astronauti Jim Lovell, Fred Haise a Jack Swigert z Apolla 13) si mohli naši planetu prohlížet toliko ze vzdálenosti 400 171 km. Nyní si můžeme už jen nedočkavě představovat, jaké úžasné záběry a dechberoucí zážitky si posádka Orionu ze své výpravy přiveze.
Zdroje:
https://space.skyrocket.de/doc_lau/sls.htm
https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Orion/The_spacecraft