Kosmonautika je krásný obor, který rozšiřuje naše znalosti o vesmíru kolem nás, ale svým způsobem nás učí poznávat nás samotné. Není proto divu, že má kosmonautika tolik obdivovatelů. Ale ruku na srdce, největší část fanoušků zahořela láskou k tomuto oboru díky raketám. Nejde o nic překvapivého, vždyť pohled na několik desítek metrů vysoká a minimálně několik set tun vážící monstra, která se za hromového rámusu na sloupu dýmu a plamenů derou k obloze, musí oslovit každého, kdo alespoň trochu inklinuje k technice. Dnešní díl našeho letního seriálu se proto zaměří na nosné rakety, které nás čekají – od premiéry některých nás dělí měsíce, od jiných roky. Ale na všechny se z nějakého důvodu vyplatí čekat.

Při sestavování žebříčku jsme se rozhodli řadit rakety podle očekávaného termínu jejich premiérového startu. Ani tentokrát nebyl výběr pěti reprezentantů jednoduchý, protože zajímavých nosičů je určitě více. Nakonec jsem se rozhodl, že do článku zařadím pouze rakety, které už jsou rozpracované a o kterých je k dispozici dostatek informací. Stejně tak bude řeč pouze o raketách určených minimálně pro lety na oběžnou dráhu – stranou tedy necháme suborbitální rakety.

5) Dlouhý pochod 5
Čína už vloni v září představila svou lehkotonážní raketu Dlouhý pohod 6. Letos v červnu přišla premiéra středně silné rakety Dlouhý pochod 7 a pokud se nic nepokazí, mohl by ještě letos přijít první start těžké rakety Dlouhý pochod 5. Tato trojice nosičů by se měla v příštích letech stát páteří čínské kosmonautiky a postupně nahradí starší verze raket, které používají toxická paliva na bázi hydrazinu. oproti tomu „pětka, šestka a sedmička“ sází na ekologicky mnohem šetrnější zkapalněný kyslík a letecký petrolej.

Středový stupeň bude mít průměr 5 metrů a v případě potřeby je možné připojit čtyři pomocné stupně. Tyto urychlovací bloky budou mít průměr 3,35 metru a za zmínku stojí i „příbuzenské vztahy“ mezi novými čínskými raketami. Urychlovací bloky pro rakety Dlouhý pochod 5 7 jsou vlastně upravené první stupně rakety CZ-7, pohání je i dvojice motorů YF-100. A jen tak pro zajímavost urychlovací bloky pro CZ-7 jsou upravené první stupně  CZ-6.

Horní stupeň rakety Dlouhý pochod 5 potom používá kryogenní palivo, což této raketě zaručuje opravdu hodně slušnou nosnost. Na nízkou oběžnou dráhu by měla CZ-5 dopravit 25 tun nákladu, na dráhu přechodovou ke geostacionární pak 14 tun. Tím se tato čínská raketa zařadí mezi nejsilnější rakety, které dnes fungují – po bok Ariane 5, Protonu, nebo Delty IV Heavy.

Výhodou tohoto nosiče je modulární konstrukce, která umožňuje postavit nosič přesně podle potřeb aktuálního nákladu. Raketa bude vysoká 62 metrů a průměr jejího těla bude 5 metrů. V plně natankovaném stavu bude vážit 870 tun. Raketa Dlouhý pochod 5 může vynášet moduly kosmických stanic, ale i vědecké sondy – třeba Chang’e5, která v roce 2018 dopraví na Zemi vzorky z Měsíce.

Premiéra této rakety by měla přijít v listopadu letošního roku, přičemž se použije nový kosmodrom Wenčang na ostrově Hainan. Premiérovým nákladem bude družice Shijian-17 zaměřená na testování nových technologií. V tomto případě by se měla zkoušet spolehlivost nové družicové platformy DFH-4. Ta disponuje řadou inovací včetně možnosti využití elektrického pohonného systému.

4) Falcon Heavy
Opravdu nechceme, aby to vypadalo, že skoro v každém díle TOP5 píšeme o plánech SpaceX, ale téhle společnosti se prostě vyhnout nedá. Při rozhodování, kterou raketu zařadím do našeho výčtu, jsem se rozhodl sáhnout po Falconu Heavy, jehož operační nasazení je blíže, než BFR, o kterém navíc máme jen minimum informací.

Raketa Falcon Heavy bude odvozena od nosiče Falcon 9 v1.2, který v současné době dopravuje loď Dragon k ISS, ale vynáší i telekomunikační družice. Hlavní rozdíl bude vidět na první pohled – po stranách prvního stupně budou připojené dva pomocné urychlovací bloky, což ale budou jen minimálně upravené první stupně. To znamená, že raketu požene k nebi 27 souběžně pracujících motorů.

Původně se očekávalo, že Falcon Heavy využije takzvanou funkci cross-feed. To znamená, že palivo z nádrží v postranních stupních nezásobuje pouze „svých“ devět motorů, ale že krmí i tři postranní motory na centrálním stupni. To by znamenalo, že nádrže centrálního stupně by v době  připojení postranních bloků zásobovaly pouze trojici svých motorů, takže by paliva ubývalo pomaleji a po odhození postranních bloků by raketa měla hodně plné nádrže. Postranní bloky by naopak vyhořely dříve a tak by jejich přistání bylo jednodušší díky menší rychlosti a výšce, ve které se oddělí.

Postupem času ale firma SpaceX myšlenku cros-feedu opustila. Je totiž poměrně komplikované zajistit, aby se palivové potrubí při odhození postranních bloků správně oddělilo a aby i do postranních motorů centrálního stupně začalo proudit palivo z centrální nádrže. Falcon Heavy ale zavrhnutím tohoto principu o svou nosnost nepřijde. Za několik let, které uplynuly od prvního návrhu, totiž prošly rakety Falcon 9 mnoha úpravami, které obnášely zvýšení výkonu motorů, nebo použití podchlazeného paliva. To ve výsledku výrazně zvýšilo nosnost, takže Falconu Heavy bude stačit, aby jeho centrální stupeň po startu lehce snížil tah, takže bude spotřebovávat méně paliva a po odhození postranních bloků se výkon centrálního stupně zvýší naplno.

Nosnost Falconu Heavy by měla dosahovat 54 tun na nízkou oběžnou dráhu, 22 tun na dráhu přechodovou ke geostacionární, 13,5 tuny k Marsu a 2,9 tuny k Plutu. Limitujícím faktorem Falconu Heavy je horní stupeň, ale pokud by se opravdu dočkal nasazení motoru Raptor na zkapalněný metan, mohli bychom se dočkat opravdu zajímavých čísel.

SpaceX slibuje, že se bude pokoušet o záchranu obou postranních bloků, které mají téměř souběžně přistávat na pevnině, ale i stupně centrálního, který by podle typu mise přistál na pevnině, nebo na mořské plošině. I v tomto případě Falcon Heavy vydělal na několikaletém odkladu prvního startu. SpaceX zatím nasbírala cenné zkušenosti s přistáváním prvních stupňů, takže Falcon Heavy má ideální podmínky pro první start. Ten je zatím plánován na prosinec letošního roku, ale spekuluje se o skluzu na začátek roku 2017. O nákladu se zatím spekuluje a je možné, že při premiéře poletí raketa bez zátěže, nebo jen s hmotnostní maketou.

3) SLS
Nová vlajková loď Spojených států, která míří výše, než na nízkou oběžnou dráhu. Tato raketa by měla umožnit lety lidských posádek do hlubších částí vesmíru, ale její gigantická nosnost by se dala využít i pro rozměrné a těžké nepilotované sondy v nejrůznějších částech sluneční soustavy. NASA s ní počítá jako s nosičem pro nově vyvíjenou kosmickou loď Orion, SLS by mohla vynášet díly pro nástupce ISS, který pravděpodobně vznikne u Měsíce a mohla by se použít i pro dopravu sondy pro výzkum jupiterova měsíce Europa.

Centrální stupeň bude spalovat zkapalněný kyslík a vodík, na spodní straně najdeme čtveřici motorů RS-25, které poháněly raketoplány, po stranách centrálního stupně budou připojeny dva urychlovací bloky. Nejprve půjde o motory na tuhá paliva, které jsou odvozené z těch, které poháněly raketoplány a později dojde k jejich vylepšení na kapalné palivo. Tady stojí za zmínku, že v tomto případě se použijí na každém urychlovacím bloku dva motory, které budou modernizovanou verzí legendárních motorů F-1 z lunární rakety Saturn V. Horní stupeň se bude postupně vylepšovat, aby zvládal zvyšující se nároky.

Raketa SLS má projít celkem třemi vývojovými stádii. V tom prvním bude její nosnost na nízkou oběžnou dráhu 70 tun, ve druhé verzi už nosnost vzroste na 105 tun a finální verze dopraví na nízkou oběžnou dráhu celých 130 tun. Ale vzhledem k cílům tohoto nosiče nemá údaj o nosnosti na LEO příliš velký význam – SLS míří dál. Vývoj rakety SLS navazuje na projekt Ares V, který byl rozvíjený v rámci již zrušeného programu Constellation. V podstatě se jedná o politický projekt, což mu ale neubírá na zajímavosti.

SLS bude v době uvedení do provozu nejsilnějším nosičem světa a pokud se podaří všechno uchopit za správný konec, může výrazně rozšířit možnosti kosmonautiky. Zatím je letový plán těchto raket nastíněn jen mlhavě, ale známe alespoň první mise. K premiérovému startu by mělo dojít v říjnu 2018, kdy SLS vynese do vesmíru kosmickou loď Orion – zatím ještě bez posádky. Orion vstoupí na protáhlou retrográdní dráhu kolem Měsíce a poté se vrátí na Zemi. Jak již zaznělo v úvodu tohoto bodu, v roce 2020 by mohla SLS startovat se sondou k Europě a nejpozději v roce 2023 by měla poprvé nést loď Orion, ve které bude i posádka. jaký bude další vývoj, to je zatím ve hvězdách. Jisté ale je, že NASA bude chtít zrychlit frekvenci startů, aby SLS startovala minimálně jednou, ale spíše dvakrát do roka. Pro uvažovaný let lidí k Marsu by bylo potřeba minimálně deseti startů, ale to je zatím ještě hodně daleko.

2) Vulcan
Tato raketa by měla nahradit nosiče Atlas V, které používají ruské motory RD-180. Jedná se o velmi výkonné jednotky, ale Spojené státy chtějí být v této oblasti samostatné. Atlasy totiž vynáší kromě vědeckých sond i družice průzkumné a vojenské, což by se Rusku nemuselo líbit. Ze strategických důvodů je proto vhodné být v tomto směru samostatný. Než aby se technici snažili přepracovat již existující raketu na jiný pohon, rozhodla se firma United Launch Alliance pro vývoj úplně nového nosiče.

Zatím není jisté, jaké motory by měl Vulcan mít na prvním stupni. V úvahu přichází buďto dvojice motorů BE-4 od firmy Blue Origin, které spalují zkapalněný metan, nebo čtveřice motorů AR-1 od Aerojet Rocketdyne na letecký petrolej. Ještě letos by se ULA měla rozhodnout, kterému motoru dá přednost. Výhodou je, že k prvnímu stupni je možné připojit až šest urychlovacích motorů na tuhá paliva. Ty bude možné použít podle hmotnosti vynášeného nákladu.

Na druhém stupni by se mohl v prvních letech použít osvědčený Centaur, který již létá na Atlasech. V dalších letech by se měl na Vulcanech používat nový horní stupeň označovaný jako ACES (Advanced Cryogenic Evolved Stage). Tento horní stupeň má oproti Centauru dosahovat delší funkční doby a zároveň bude jeho výkon dostatečný na to, aby nahradil i těžkotonážní Deltu IV Heavy, která často vynáší těžké armádní družice přímo na geostacionární dráhu. Horní stupeň ACES by mohl být vybaven jedním až čtyřmi motory od firem Aerojet Rocketdyne, XCOR, nebo Blue Origin. O tom, který dodavatel se použije, by se měla společnost ULA rozhodnout až později. zatím je totiž na všechno čas, protože premiéra horního stupně ACES by měla přijít v roce 2023.

Důležité je, že společnost ULA uvažuje o tom, že by na raketě Vulcan sáhla ke znovupoužitelnosti. Na rozdíl od SpaceX ale nebude zachraňovat celé první stupně a ani se nebude pokoušet o motorické přistávání. Firma ULA vychází z myšlenky, že nejdražší jsou samotné motory. Plán je takový, že první stupeň po vyhoření pomocí speciálních pyrotechnických náloží odstřelí potrubí a kabeláž, které spojují motorovou sekci se zbytkem prvního stupně. Před poškozením konstrukce při vstupu do atmosféry budou motory chráněny nafukovacím štítem a ve finální fázi dojde k vystřelení padáku. Za tento padák by měla klesající náklad zachytit helikoptéra vybavená hákem, která se zavěšeným motorem přistane na lodi, nebo zaletí na pevninu, aby mohla být motorová sekce použitá opakovaně.

K prvnímu startu rakety Vulcan by mohlo dojít v roce 2019, přičemž zatím ještě není znám vynášený náklad. Při tomto prvním startu se ještě použije horní stupeň Centaur a firma se nebude snažit o výše popsanou záchranu motorů – to vše přijde až v dalších letech. Cílem je, aby byla co nejdříve k dispozici alternativa k Atlasu V. Vzhledem k modularitě, která umožňuje různou nosnost a s přihlédnutím k dalšímu plánovanému vývoji, nabízí raketa Vulcan hodně zajímavé možnosti a i když jí na poli znovupoužitelnosti ujíždí vlak, každá snaha se cení.

1) Ariane 6
Raketa Ariane 6 by měla v první řadě nabídnout úspory. Její start má oproti momentálně používané Ariane 5 stát jen polovinu. Ariane 5 je sice silná a spolehlivá, ale její cena ji v současné době začíná limitovat. Nevýhodou je paradoxně i její nosnost. Jelikož vynáší telekomunikační družice, bývá pro jednu družici většinou zbytečně silná (a navíc drahá). Družice se pak musí poměrně složitě párovat, což zdržuje jejich přípravu.

Nová Ariane 6 prošla v červnu posouzením návrhu a ukázalo se, že zatím nestojí nic v cestě dalšímu vývoji, aby mohlo v roce 2020 dojít k prvnímu startu. V roce 2023 by pak mělo dojít k vyřazení raket Ariane 5, jelikož je plně nahradí nové „šestky“. Společnost Arianespace odhaduje, že výrobní linky a kapacity startovních zařízení by umožňovaly 11 až 12 startů Ariane 6 ročně.

Tato raketa by měla mít na prvním stupni motor Vulcain na kapalný kyslík a vodík, který pohání současné Ariane 5. Na horním stupni by měl pracovat vylepšený motor Vinci, jehož předchůdce byl plánován pro vylepšenou verzi Ariane 5. Oproti momentálně používanému motoru HM7B může být nový Vinci zapalován vícekrát, díky čemuž umožní vynášení více nákladů na různé oběžné dráhy. Uplatní se i při vynášení telekomunikačních družic, které bude moci dopravit blíže k jejich finální geostacionární dráze, čímž satelitům ušetří palivo nutné pro dosažení finální dráhy.

Průměr obou stupňů bude téměř 5,5 metru, tedy stejně jako v případě Ariane 5, což je důležité, aby výrobci nemuseli složitě předělávat výrobní linky. Nová Ariane 6 by mohla mít k prvnímu stupni připojené buďto dva urychlovací bloky na tuhá paliva (pak se nosič označuje jako Ariane 62), nebo čtyři (pak půjde o Ariane 64). Tyto urychlovací bloky přitom budou odvozeny od evropského nosiče Vega C, což je vylepšená, silnější verze nejslabší evropské rakety, která má začít létat v roce 2018. Ariane 6 by měla na výšku měřit 63 metrů a měla by umožnit lety na nejrůznější oběžné dráhy – od nízkých, přes polární až po přechodové ke geostacionární a únikové od Země.

Za vývojem nové rakety stojí především Francie a Německo, částečný podíl má také Itálie. Častěji má létat verze se čtyřmi urychlovacími bloky, jejíž nosnost na dráhu přechodovou ke geostacionární dosahuje 10,5 tuny, což ocení hlavně komunikační družice. Ariane 62 by mohla vynést až sedmitunový náklad na nízkou, nebo polární dráhu, což zase potěší především vědecké sondy.

Nově připravovaná raketa by navíc mohla někdy v budoucnu používat motory na zkapalněný metan a kyslík, přičemž společnost Airbus by ráda v dalších letech dotáhla k operačnímu nasazení program znovupoužitelnosti pojmenovaný Adeline. Ten počítá s tím, že po vyhoření prvního stupně dojde k odhození již nepotřebných nádrží, motorová sekce na svých křídlech doplachtí na ranvej, na které přistane. Zatím není jisté, zda se podaří tuto myšlenku realizovat, ale je chvályhodné, že se různé firmy snaží o znovupoužitelnost, která byla ještě před pár lety považována za zbytečnou.

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org/
http://spaceflight101.com/
http://www.spaceflightinsider.com/
https://sinodefence.com/
http://forum.kosmonautix.cz/
https://en.wikipedia.org/
https://spaceflightnow.com/
http://www.universetoday.com/
http://spaceflight101.com/s
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://www.nasa.gov/
http://www.space.com/
https://en.wikipedia.org/
http://www.ulalaunch.com/
http://spacenews.com/
https://spaceflightnow.com/
http://spaceflightnow.com/
https://en.wikipedia.org/
http://www.esa.int/
https://airbusdefenceandspace.com/
http://www.bbc.com/

Zdroje obrázků:
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/08/ariane6.jpg
https://i.imgur.com/uDHfumK.jpg
https://i.imgur.com/EwwSuWi.jpg
http://www.spacex.com/sites/spacex/files/fheavy_product_page1.jpg
http://i.ytimg.com/vi/4Ca6x4QbpoM/maxresdefault.jpg
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2015/11/2015-11-11-163349-350×225.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/800px-Orange_tank_SLS_-_Post-CDR.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2015/04/Vulcan_441413201565332PM63.png
http://spaceflightnow.com/…/NC2_AdvancedCryoEvolvedStage413201561612PM63.jpg
http://spaceflightnow.com/…/2015/04/NC3_SMARTReuse413201561546PM63.jpg
http://spaceflightnow.com/…Ariane_6_using_four_boosters_A64_node_full_image_2.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/08/SAF2014_0133934_0.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/08/ariane6_diagrams.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/08/vinci.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/08/visuel_adeline1.jpg