Fanoušci kosmonautiky většinou s nostalgickou slzou v oku vzpomínají na americkou lunární raketu SaturnV a s nadějemi vyhlíží příchod nových těžkých raket – ať už je to Falcon Heavy, BFR, nebo SLS. Velké nosiče nás zkrátka fascinují. Postavit malou raketu dá hodně práce ale postavit velkou raketu? To už chce hodně kumštu. V prvním díle našeho prázdninového pátečního seriálu se ale podíváme na projekty, které mohly být v čele tabulek nosnosti raket. Mohly, ale nejsou. Z nejrůznějších důvodů byl jejich vývoj zastaven. Pojďme se nyní podívat na exkurzi do historie a představme si pět nejzajímavějších těžkotonážních raket, které nikdy nedostaly šanci.

5) N-1F
Kdo by neznal sovětskou lunární raketu N-1, která si při čtyřech startech připsala 4 selhání a jejíž nejdelší let trval 90 sekund. Málokdo ovšem ví, že se chystala modernizovaná verze rakety N-1. Informací je o ní jen minimum. Víme ale, že na prvním stupni měly být místo původních motorů NK-15 použity motory NK-33. Ano, pamatujete si to správně. Jsou to přesně ty motory, které byly firmou Aerojet Rocketdyne modernizovány na AJ-26 a letěly na prvních verzích americké soukromé rakety Antares, dokud nezpůsobily havárii 28. října 2014. Ale zpátky k původní sovětské technologii. Na druhém stupni měly být místo motorů NK-15V použity motory NK-43 a změnami měl projít i třetí stupeň. V něm měly být motory NK-21 nahrazeny motory NK-31.

Byla by modernizovaná raketa N-1 spolehlivější? To dnes nedokáže nikdo s určitostí říct. Pravděpodobně ano, jelikož NK-33 narozdíl od NK-15 byly restartovatelné a tudíž by se mohl provádět zkušební zážeh. U rakety N-1 byl hlavně problém ve velkém počtu motorů, které tehdejší elektronika nebyla schopná uřídit. Výměna motorů za upravené jednotky by nepřinesla vyšší nosnost – ta by zřejmě zůstala velmi podobná 95 tunám na nízkou oběžnou dráhu, což byla plánovaná nosnost původní N-1. NK-33 byly jen upravenou verzí motorů NK-15, takže na prvním stupni by jich stále muselo být třicet. K prvnímu ostrému nasazení rakety N1F totiž mělo dojít až v dalších misích. Začalo se sice s konstrukcí dvou exemplářů označovaných jako N1 8L a 9L, ale po zrušení programu byly rozebrány.

4) Eněrgija-Vulkán
Sovětská raketa Eněrgija prakticky jako jeden z prvních nosičů přišla na krásu modulárního uspořádání. Podle potřeby mohl být k centrálnímu stupni připojen různý počet pomocných urychlovacích bloků (které dnes mimochodem tvoří první stupeň rakety Zenit). Při prvním startu s družicí/stanicí Poljus byly na každé straně připojeny dva urychlovací bloky – celkem tedy byly čtyři. Stejná konfigurace se použila i při jediném orbitálním letu sovětského raketoplánu Buran.

Existovaly ale plány i na slabší verze – třeba Eněrgija-M měla mít místo čtyř urychlovacích bloků jen dva. Kromě toho byl zredukován počet motorů RD-0120 na základním jádru ze čtyř na jeden. Existovala i verze Uragán, která počítala s úpravou urychlovacích bloků tak, aby po vyhoření mohly s pomocí vlastních křídel přistát na běžném letišti. Tento koncept předběhl svou dobu a dodnes se k němu někteří konstruktéři v úvahách vracejí a rozvíjejí jej.

Mezi plány ale najdeme i královskou a nikdy nepostavenou variantu s osmi urychlovacími bloky po stranách. Tato mamutí konfigurace vešla ve známost jako pod označením Eněrgija-Vulkán, nebo také Vulkán-Herkules. Přídomky inspirované řeckým silákem, nebo zuřící sopkou nejsou rozhodně přehnané. Odhady ukazují, že Eněrgija by v této verzi dokázala dopravit na nízkou oběžnou dráhu 175 tun nákladu. Bohužel nikdy nedostala možnost se ukázat v plné síle a proto můžeme jen spekulovat, jak by si vedla v ostrém provozu.

3) NERVA
Uznávám, že dávat do žebříčku mezi kompletní rakety jen raketový stupeň vypadá neobvykle. Ale projekt NERVA si tu své místo zaslouží. Mělo se jednat o horní stupeň modernizovaných raket Saturn V. Použitím motoru NERVA by nosnost Saturnu na oběžnou dráhu vzrostla o 50%. Podle odhadů by tak americká raketa mohla na nízkou oběžnou dráhu s tímto motorem dopravit až dvousettunové náklady. Pokud by se tyto motory použily, byla by raketa o 20 metrů vyšší. Ale plány haly VAB s tím počítaly a byly dimenzovány na tuto výšku. Se stupněm NERVA se počítalo i pro různé meziorbitální, případně meziplanetární tahače. Proč se ale nikdy nedostaly do provozu?

Konstrukce motoru NERVA byla poměrně jednoduchá – palivo (nejspíše kapalný vodík) se prožene aktivní zónou jaderného reaktoru. Tím se velmi silně ohřeje a získá mnohem vyšší rychlost, než jakou by mělo při běžném spalování. A protože už Ciolkovského rovnice říká, že rychlost výfukových plynů je pro raketu klíčovou hodnotou, vzrostla by tím pádem i nosnost celého nosiče. Velkou nevýhodou je, že motor NERVA palivo nejen ohřeje a urychlí, ale také ozáří. Spaliny opouštějící motor jsou tedy radioaktivní. I přesto, že se měl tento motor použít až na třetím stupni – co nejdále od atmosféry, nebyl nikdy nasazen do ostrého provozu právě z důvodu obav o životní prostředí. Stejně tak by byl průšvih, pokud by došlo k havárii rakety. Pozemní testy ale probíhaly. Na přiloženém videu vidíte testovací zážeh motoru NERVA.

2) Nova
O tomto projektu se dnes mluví už jen velmi málo. Projekt Nova nezahrnoval jednu konkrétní raketu, šlo o soubor plánů na stavbu různých raket, které měly být větší než Saturn V. V zásadě můžeme vysledovat dvě linie, které se v projektu Nova vyvíjely – první typ měl plnit úkoly podobné raketám Saturn V, druhý pak měl být jejím větším následovníkem, který měl létat dál a nosit těžší náklady. Američané totiž ještě před přistáním na Měsíci rozvíjeli plány na pokračování programu Apollo. Hovořilo se o pilotovaném letu k Marsu. Na prknech inženýrů tak souběžně vznikaly plány jak pro Saturn, tak pro Novu. Plány se samozřejmě upravovaly a vyvíjely a tak je paradoxní, že Saturn V ve finální konfiguraci byl větší, než některé z prvních verzí rakety Nova.

Z důvodu velkého rozptylu projektů se obtížně určuje i nosnost raket Nova. Zatímco nejslabší plán Nova C měl vážit 1887 tun a na nízkou oběžnou dráhu měl vynést 68 tun nákladu, tak naopak nejsilnější uvažovaná verze Nova MM R10E-2 vážící při startu 9189 tun (cca.3x více než Saturn V) a vybavená náporovým motorem měla na nízkou oběžnou dráhu dopravit stěží uvěřitelných 596 tun nákladu. Na české wikipedii najdete souhrn nejrůznějších verzí rakety Nova, mezi kterými se objevují i plány na raketu s prvním stupněm na tuhé palivo, nebo se znovupoužitelným prvním stupněm.

1) Sea Dragon
Raketa, která má primát nejšílenějšího plánu z našeho dnešního dílu. V roce 1962 se objevil plán na plně znovupoužitelný dvoustupňový nosič odpalovaný z moře. Projekt vedl Robert Truax z firmy Aerojet. NASA se o projekt zajímala jen částečně a Sea Dragon nikdy neopustil fázi úvah. Pokud by byl postaven, pak by s výškou 150 metrů a průměrem 23 metrů byl jednoznačně největší raketou v historii. Vždyť i superširoká N-1 měla v nejširším místě „jen“ 17 metrů. Saturn V má zase výšku „jen“ 110,5 metru.

Z dnešního pohledu si Truax představoval výrobu raket trochu jako Hurvínek válku. Jeho cílem bylo vyrábět nízkonákladové supersilné nosiče. Tomuto programu se proto přezdívá „big dumb booster“, tedy něco jako „velká přihlouplá raketa“. Aby se snížily náklady, měl raketa startovat z oceánu. Po stranách prvního stupně měly být balastní nádrže, které by po naplnění vodou vztyčily nosič do vertikální polohy. Aby Truax snížil náklady na výrobu, chtěl šetřit na materiálech. Raketa se měla vyrábět ze základního 8 mm silného ocelového plechu. Nosič měl vznikat v loděnicích, odkud by byl přetažen na místo startu.

První stupeň měl pohánět jediný motor s tahem 360 MN (pro srovnání celý první stupeň rakety Saturn V tvořený pěti motory F-1 měl tah 31,02 MN). Palivem měl být letecký petrolej a kapalný kyslík. O dopravu paliva do spalovací komory se mělo starat tlakování dusíkem na tlak 32 atmosfér u leteckého petroleje a 17 atmosfér u kapalného kyslíku. Ve spalovací komoře měl být tlak asi 20 atmosfér. První stupeň měl hořet 81 sekund a v době jeho vypnutí by byla raketa ve výše 40 kilometrů a cca 33 km od místa startu. Rychlost by v té době byla 1,8 km/s. První stupeň pak měl padat dál a nebržděně dopadnout na hladinu. Truax počítal s tím, že by se stupeň vylovil a znovu používal – optimista.

I druhý stupeň měl disponovat hodně velkým motorem. Jeho tah měl být 6 tisíc tun a jako palivo měl sloužit zkapalněný kyslík a vodík. Ty měly být tlakovány na 7 atmosfér při době hoření 260 sekund. Po vypnutí měl být horní stupeň ve výšce 230 kilometrů a 940 km od místa startu. Plány počítaly i s tím, že tryska bude při stoupání měnit expanzní poměr ze 7:1 na 27:1, aby měla raketa lepší výkon.

Za zmínku stojí i plán na tankování před startem. Zatímco letecký petrolej a dusík by byly do nádrží naplněny už na pobřeží, kyslík a vodík by byly dotankovány až na místě startu pomocí elektrolýzy mořské vody. Truax to měl promyšlené. Počítal s podporou letadlové lodi s jaderným reaktorem, který měl zajišťovat dostatek energie pro tuto fázi.

Odhady hovořily o nosnosti 550 tun na nízkou oběžnou dráhu, což je sice o 46 tun méně, než nejsilnější verze rakety Nova, ale Sea Dragon je natolik svérázný a z běžné řady vybočující projekt, že si první místo zaslouží. Truax totiž odhadoval, že cena vynášeného nákladu poklesne do rozmezí 59 – 600 dolarů za kilogram.

Víme, že náš výčet pěti projektů nezahrnuje všechny nerealizované superrakety – namátkou tu chybí třeba Ares V. Naší snahou ale bylo, aby byl výčet co nejpestřejší a navíc právě zmíněný Ares V de facto žije dál v podobě rakety SLS. Příští pátek se můžete těšit na další díl pěti kosmických projektů, které jsou nějakým způsobem výjimečné. Pokud se Vám náš nový seriál, který bude vycházet pouze po dobu letních prázdnin líbí, budeme rádi, pokud nám dáte zpětnou vazbu – ať už v komentářích, nebo v hvězdičkovém hlasování.

A mimochodem – úplně na závěr – pokud Vás povídání o nerealizovaných projektech zajímalo, měli byste zájem o specializovaný seriál, který by si bral na mušku právě takovéto projekty? Nejde jen o rakety. V historii najdeme mnoho plánů na kosmické stanice, sondy, pilotované mise, či teleskopy, které zůstaly jen v představách. pokud byste měli zájem, mohli bychom začít uvažovat o nějakém seriálu, který by na tyto polozapomenuté projekty zamířil svou pozornost.

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org/
http://www.buran-energia.com/
http://vesmir.stoplusjednicka.cz/
https://cs.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
http://www.citizensinspace.org/wp-content/uploads/2012/04/AresV_Tele_Cutaway.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f7/N1%2BSaturn5.jpg
http://www.buran.fr/energia/img/vulkan.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e2/Nova_Rocket.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/Sea_dragon.svg/377px-Sea_dragon.svg.png
http://wpsites.nasawestprime.com/…/2010/12/9_ares-v-launch_4inx5in-670×380.jpg