1. Kozmická Strojovňa – Raketoplány – prvá časť

Raketoplán je znovupoužiteľný okrídlený stroj schopný riadeného letu Zemskou atmosféru a rovnako aj vesmírom. Myšlienka na raketu ktorá by to dokázala bola sprvu považovaná za bláznovstvo. Ale ako povedal známy spisovateľ Arthur C. Clarke, „každá myšlienka ktorej sa ľudia prestanú smiať bude  do päťdesiatich rokov zrealizovaná.“ Možno aj preto sa známa kniha od Karla Pacnera „Mestá v kozme“ začína takto. „Raketobusy pre niekoľko desiatok cestujúcich. Transportéry s nosnosťou 300-500 t. Maximálne dosiahnuteľná výška 500 km nad Zemou. Dvadsať, päťdesiat, sto, päťsto štartov. Žiadna časť sa po jednom použití neodhadzuje. Nijaké chemické plyny nebezpečné pre vzdušný obal planéty.“

To je sen snáď všetkých konštruktérov rakiet. Tí dokonca vypracovali schému toho, ako by mal vývoj takéhoto stroja vyzerať. Na prvý pohľad veľmi rozumný plán zostavený z troch „stupňov obtiažnosti“ sa bohužiaľ nikdy nedočkal úspechu. Títo šikovní ľudia totiž nebrali do úvahy faktor, ktorý je pri vývoji technológií a dokonca aj v normálnom živote limitujúci. A to, peniaze.

Prvotná schéma črtala tri časti:

 Americký a sovietsky raketoplán prvej generácie

Americký a sovietsky raketoplán prvej generácie
Zdroj: http://www.buran.fr

Prvá generácia raketoplánov mala byť akýmsi preverením technológií. Vesmírne lietadlá tohto druhu mali byť demonštrátormi toho, že myšlienka na vesmírny stroj ktorého väčšina častí bude znovupoužiteľná je reálna. Tak vznikol Americký program Space Shuttle a odpoveď na neho bol ruský raketoplán Buran. Oba stroje si boli na prvý pohľad veľmi podobné. Každý mal však svoje osobitosti a bol vidieť rozdielny prístup konštruktérov na Americkej a Sovietskej strane, i keď výsledok bol rovnaký: „Približne sto tonový orbiter schopný vyniesť do vesmíru ďalších tridsať ton užitočného nákladu.“ A nie je sa čomu čudovať. Veď zadanie oboch vlád bolo prakticky rovnaké. K obom strojom sa ešte v článku vrátim.

V druhej generácii okrídlených vesmírnych dopravných prostriedkov už mali byť všetky súčiastky odolné natoľko, že sa nezničia počas prvého letu. Tomu mala prislúchať aj koncepcia. Rátalo sa s dvojstupňovými lietadlami. Pri vertikálnom štarte mali byť oba stupne položené na seba, ako klasická raketa. S tým rozdielom, že prvá časť sa mala po dohorení vrátiť späť a pristáť na ranveji ako lietadlo. Aby prežila návrat z veľkej výšky, bolo potrebné tento stupeň vybaviť tepelným štítom z kremíkových doštičiek. Druhý stupeň by mal potom doletieť na obežnú dráhu Zeme. Naspäť by sa potom vracal podobne ako jeho starší predchodcovia z prvej generácie. Túto koncepciu vypracovala Americká firma Boeing. Úplne inak rozmýšľali Sovieti, ktorí chceli stroj s horizontálnym štartom. Obe lietadlá by boli položené na sebe. Prvé, väčšie lietadlo by bolo vybavené klasickými lietadlovými turbínami a po dosiahnutí rýchlosti 300km/h sa mali zapnúť náporové motory. Tie by sa dali použiť iba do určitej výšky. Preto sa malo vo vhodnej chvíli oddeliť menšie lietadlo, orbiter, uložený na chrbte prvého stupňa, ktorý by klasickými vodíko-kyslíkovými motormi vystúpil na orbitu Zeme. S týmto strojom rátali sovietski konštruktéri okolo roku 2000.

Tretia skupina znovupoužiteľných kozmických dopravných prostriedkov mali byť stroje na skutočne vysokej technickej úrovni. Jednostupňové vesmírne lietadlo schopné dopraviť do vesmíru veľké množstvo materiálu alebo ľudí s minimálnym rizikom a lacno. Pritom jeden stroj mal zvládnuť stovky štartov bez nejakej výraznejšej údržby a bez vymieňania opotrebovaných dielov. Príprava na štart nemala zabrať viac ako deň a let stroja v automatickom móde mal byť rutinou.

Prvý let takéhoto raketoplánu by bol skutočne prelomový bod v dobývaní vesmíru.

Dôvod prečo tento plán nefungoval je jednoduchý. V tej dobe mali obe superveľmoci, USA aj ZSSR, jeden veľký cieľ. Let na Mesiac s ľudskou posádkou. Oči celého sveta sa upierali k nebu a na kozmické programy sa vynakladali desiatky miliárd dolárov ročne. Avšak po úspešnom programe Apollo prišlo niečo, čo nikto nečakal. Záujem o vesmír ochladol. Nikomu sa už nechcelo dávať obrovské peniaze za „zbytočnosti“.

Ak by sa to nestalo, dnes by som mal práce nad hlavu a mohol by vzniknúť celý seriál o rôznych raketoplánoch. Bohužiaľ, realita je iná. A tak mi nezostáva, než opísať množstvo nedokončených projektov a zopár takých ktoré snáď majú nádej na úspech.

Začnem samozrejme tým najúspešnejším, a to programom Space Shuttle.

Tvorcovia tohto stroja boli nespokojní s tým, že drahé rakety sa vždy po prvom štarte zničili. Preto chceli vytvoriť stroj, ktorý by sa dal celý znovu použiť. Nakoniec sa im to bohužiaľ nepodarilo a externá nádrž sa musela po každom štarte nanovo vyrobiť. No ani fakt, že aspoň časť celého komplexu sa hneď nezničí nezaručil zníženie nákladov. Práve naopak. Údržba orbitera a zložitosť celého stroja spôsobili, že náklady na štart sa neúmerne predražovali. A ani bezpečnosť nebola dostačujúca. Preto sa program Space Shuttle v roku 2011 definitívne zastavil a zastarané stroje dnes stoja v múzeách.

Raketoplány svoju históriu začali písať 12. apríla 1981 keď sa zo štartovacej plošiny 39-A, z ktorej predtým štartovali „mesačné“ superrakety Saturn V, vzniesol k nebu prvý raketoplán Columbia. Na palube mal dvoch skúsených astronautov, ktorí mali preveriť všetky systémy a hlavne dvere veľkého hangáru.

Celý stroj sa skladal z troch hlavých častí:

Od amerického raketoplánu sa oddeľujú pomocné úrýchľovacie bloky na tuhé palivo. Bezpečné oddeľujú štvorica motorov na boku.

Od amerického raketoplánu sa oddeľujú pomocné úrýchľovacie bloky na tuhé palivo. Bezpečné oddeľujú štvorica motorov na boku.
Zdroj: http://spaceyideas.com

SRB (Solid Rocket Boosters): urýchľovacie stupne na tuhé palivo raketoplánu pomáhali v prvých dvoch minútach štartu. Obidva mali pôsobivý výkon takmer 14 MN, dokopy teda 28 MN. Prierez stredového kanálu palivového zrna mal tvar jedenásťcípej hviezdy. Po ohorení cípov, zhruba v T +50 s po štarte, sa ťah motoru samovoľne znižoval. Motory mali priemer 3,8m, výšku 45,46m a vzletovú hmotnosť 590t. Po vyhorení paliva sa o oddelenie od zvyšku rakety postarala štvorica motorov, ktoré dostali urýchľovacie bloky do dostatočnej vzdialenosti od zvyšku stroja.

ET (External Tank): externá nádrž, oranžová dominanta raketoplánu, sa v skutočnosti skladala z dvoch menších nádrží skrytých vo vnútri. Spodná, s objemom 1 515 metrov kubických niesla 102,6t vodíka a predná s objemom 553 metrov kubických v sebe mala až 616,5 t kvapalného kyslíka. Pri štarte vážila 769,1t v najľahšej a ešte o päť viac ton v najťažšej konfigurácii. Celá nádrž sa od orbitera oddelila tesne pred navedením na obežnú dráhu a po hodine a pol dopadli jej prípadné zvyšky do pacifiku.

Orbiter: družicový stupeň, raketoplán… táto časť je známa pod viacerými menami. Skladá sa z troch častí.

V prednej časti sa nachádzala dvojpodlažná kabína, dokopy pre sedem astronautov, v prípade núdze dokonca pre desať. Celá kabína mala objem 71,5 metrov kubických. V hornom poschodí boli umiestnené kreslá, v ktorých sedeli astronauti počas vzletu a pristávania. Za prednou priečkou bola umiestnená väčšina techniky vrátane piatich palubných počítačov. V dolnej palube bola kuchynka, toaleta a prechodové komory cez ktoré prechádzali astronauti do voľného vesmíru.

Stredná časť slúžila ako nákladový priestor. Jej súčasťou boli aj obrovské vyklápacie vráta a robotická ruka na manipuláciu a nákladom. Táto sekcia nebola hermeticky uzavretá. Preto bol americký raketoplán ideálny prostriedok na vynášanie jednotlivých sekcií medzinárodnej vesmírnej stanice ISS. Ak chcel doviezť na ISS zásoby, musel použiť špeciálny modul MPLM (multi-purpose logistic module). Do neho sa zmestilo až 10t užitočného nákladu a po hermetickom spojení so staničným modulom Harmony z neho mohli obyvatelia stanice vložiť zásoby a naložiť do vnútra odpad.

Zadná časť obsahovala hlavne motorovú sekciu. Tri veľké motory SSME (Space-Shuttle Main Engines), mali dokopy nominálny výkon 6,3MN. Tieto motory sa používali počas celej doby štartu. Zapli sa počas vzletu z obslužnej rampy a vypli sa až tesne pred oddelením Externej Nádrže (ET). O navedenie na orbitu okolo zeme sa postarali dva menšie motory OMS (Orbital Manouvering System), s ťahom dokopy 53,4kN. Tieto motory sa občas zapli aj počas štartu kvôli tomu, aby sa motory SSME príliž nenamáhali. Pridlhé zapnutie týchto motorov na viac ako 100% totiž mohlo spôsobiť rýchle opotrebenie, alebo dokonca nevratné poškodenie. Na orientáciu vo vesmíre sa používali dva vence trysiek.

Každý orbiter mal predpokladanú životnosť sto letov. Raketoplány boli používané na vypúšťanie družíc, servisné misie Hubblovho vesmírneho teleskopu. Posledné lety sa konali v znamení budovania a zásobovania Medzinárodnej vesmírnej stanice ISS. Nebyť raketoplánov, ľudstvo by pravdepodobne nikdy nevybudovalo 450t ťažké orbitálne laboratórium. Všetky stroje šli nakoniec do dôchodku. Ako posledný sa odpočinku dočkal najnovší Endavour, ktorý bol vyrobený ako náhrada za zničený Chellenger. Pre NASA bol odovzdaný v roku 1991 a službu skončil o dvadsať rokov neskôr pristátím na ranveji pri Kennedyho vesmírnom stredisku.

Takto sa skončil príbeh najúspešnejšieho vesmírneho lietadla. Ale, priznajme si, veľkú konkurenciu nemal.

Raketoplán Buran bol jediným raketoplánom Sovietskeho Vesmírneho Programu, ktorý sa dostal do vesmíru. Do vzduchu vyletel 15. Novembra 1988 a po dvoch obletoch okolo Zeme bezpečne pristál v automatickom režime. Takto sa stal prvým strojom ktorý dokázal z obežnej dráhy pristáť na ranveji bez ľudského zásahu.

Na prvý pohľad rovnaký stroj aký pred desiatimi rokmi predstavili Američania však mal oproti americkým strojom niekoľko výhod. Prvá je tá, že Raketa Energija, ktorá vynášala raketoplán, mohla do vesmíru dostať aj iné náklady. Navyše, Energija používala ako boostre rakety Zenit, ktoré si veselo lietajú dodnes. A aj samotný orbiter sa od amerického raketoplánu odlišoval. Hlavne teda motormi. Tie počas štartu nemal zapaľovať. Nosná raketa ho mala vyniesť do vesmíru a Buran mal používať svoje motory iba na menenie parametrov obežnej dráhy. Narozdiel od amerického Space-Shuttlu, sovietsky stroj mal byť schopný doručiť do vesmíru až 30t balík. Aj miesta pre kozmonautov v ňom bolo viac.  Raketoplán ponúkal riadiacu palubu kde kozmonauti sedeli vo svojich kreslách a o poschodie nižšie mali dve miestnosti kde mohli pracovať. Buran mal byť rovnako ako aj americké raketoplány vybavený robotickou pažou. V strednej, najväčšej, časti mal obrovský úložný priestor pre náklad s maximálnou dĺžkou 17m a vzadu mal umiestnené dva orbitálne motory.

Projekt ruského raketoplánu bol najväčší, najdrahší a čo je najsmutnejšie, zrušený tesne pred dokončením. Dokonca bola vyrobená nová raketa Energija pre štart úplne dokončeného raketoplánu Ptička, (Buran nemal nainštalovanú podporu života) ale nakoniec bol celý projekt v roku 1993 zrušený pre nedostatok financií a komplikovanú politickú situáciu. Bolo to totiž v dobe, keď sa rozpadával Sovietsky Zväz. Po rozpade prešli raketoplány Buran a Ptička spolu s hotovou raketou Energija do vlastníctva Kazachstanu. A tým sa skončil príbeh prvého ruského raketoplánu.

Chcel by som sa Vám poďakovať za prečítanie tohoto článku. Svoje prípadné postrehy alebo otázky sa nebojte napísať do komentárov, alebo navštíve naše fórum kde má tento seriál vlastnú tému. Ak sa vám článok páčil, ohodnoďte ho hviezdičkami (pod článkom). V druhom diely seriálu Vesmírna Strojovňa sa môžete tešiť na tému „rakety päťdesiatych rokov“. Tento diel vyjde budúcu sobotu 19.1.2013. Druhý diel vesmírnych raketoplánov vyjde 9.2.2013.

Zdroje informácií :
http://sk.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle
http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/main/index.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Buran_(spacecraft)
http://www.russianspaceweb.com/buran.html
Karel Pacner – Mestá v kozme – Vydavateľstvo Periskop 1989

Zdroje obrázků:
http://www.zastavki.com/eng/Space/wallpaper-24946.htm
http://www.buran.fr/bourane-buran/img/STS-Buran-grand.jpg
http://spaceyideas.com/images/shuttleboosters.jpg
http://g15.picoodle.com/ltd/img15/5/11/19/coldevil/f_dp_174_u6wh9.jpg
http://i1269.photobucket.com/albums/jj593/eacao/Skylonspaceplaneinorbit.jpg
http://www.flashespace.com/icones/nov05/kliper/04.jpg
http://www.flightglobal.com/blogs/hyperbola/2012/01/25/X-37.bmp
http://kozmos.matak.sk/images/content/sts119-pristatie.jpg
Karel Pacner – Mestá v kozme – Vydavateľstvo Periskop 1989

1. Kozmická Strojovňa - Raketoplány - prvá časť, 2.4 out of 5 based on 46 ratings
Pin It
(Visited 2 001 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.4/5 (46 votes cast)
(Visited 2 001 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


5 komentářů ke článku “1. Kozmická Strojovňa – Raketoplány – prvá časť”

  1. miso napsal:

    zaujímavé spracované určite som sa nenudil

  2. Tomi napsal:

    Super. První porovnání raketoplánů, na které jsem narazil.

  3. G.B. napsal:

    Dobrý den!
    Slovenština není moje rodná řeč, ale tady je myslím chyba: „Celá kabína mala objem 71,5 metrov štvorcových.“

    Je myšlena plocha kabiny v metroch štvorcových nebo objem kabiny v metrech kubických? 71,5 m2 už je plochou takový hezký byt 🙂

    • Samuel Slavkovský napsal:

      Samozrejme že kubických. Ďakujem za postreh. A som rád že aj moje staré články si občas niekto pozrie.

Zanechte komentář