OneWeb, Blue Origin, Astra, Virgin Galactic, Relativity Space, Astra Space… Jo, a málem bychom zapomněli na SpaceX. To jsou ambiciózní kosmické firmy, které dnes v menší či větší míře udávají podobu a tempo kosmonautice. Nebylo tomu tak ale vždy. Ještě před deseti lety v této oblasti platil bonmot: „Víte, jak se stát kosmickým milionářem? Buďte nejprve miliardářem, pak rozjeďte svůj kosmický program…“ Bylo to samozřejmě řečeno s mírnou nadsázkou, mnohé „vesmírné“ aktivity jsou už desítky let velmi ziskové. Jen ta nejviditelnější část – doprava na oběžnou dráhu – mezi ně dlouho nepatřila (pro úplnost: představuje jen asi 4 procenta výdajů na kosmonautiku). Ne že by nápadů nebo investorů bylo málo. Nápady tu byly, peníze taky, technologie nebo trh možná též. Ale nikdy se nepodařilo dát dohromady všechny ingredience najednou.

1 – OTRAG

Technici manipulují se zkráceným prototypem pohonné jednotky společnosti OTRAG
Foto: OTRAG

Prvním pokusem o dobytí kosmického prostoru s pomocí ryze soukromého kapitálu byla německá (sic!) společnost OTRAG (Orbital Transport und Raketen AG). Ta vznikla v roce 1975 a vývoj své nosné rakety postavila na jednoduché myšlence: namísto složitého nosiče by vyrobila ohromné množství menších motorů (či spíše kompletních raket) – a ty by poskládala do svazků podle potřeby. Pod pojmem „menší motor“ si představme jednotku o délce 16 metrů, průměru 27 centimetrů a hmotnosti 1500 kg, která by byla extrémně jednoduchá (tedy i extrémně spolehlivá). Raketa s nosností jednu tunu nákladu měla mít takovýchto motorů 48 v prvním stupni, ve druhém dvanáct a ve třetím čtyři. Motory všech stupňů měly být řazené vedle sebe a po spotřebování paliva by se postupně odhazovaly. Společnost OTRAG plánovala i silnější nosiče s kapacitou desítek tun nákladu, které by vznikly spojením stovek až tisíců těchto jednotek.

Lutz Kayser s modelem jedné ze svých zamýšlených raket
Foto: OTRAG

Celkem zakladatel společnosti Lutz Kayser do myšlenky vložit skoro 200 mil. dolarů. Za tyto peníze se mu podařilo koncept dotáhnout velmi daleko: získal dvacet patentů týkajících se maximálního zjednodušení motoru, vytvořil přes tisíc jeho verzí, provedl 6000 zkušebních zážehů (!), realizoval čtrnáct testovacích startů svých raket.

Raketa neměla být efektivní, ale především levná. Třeba nosič OTRAG 10K měl mít na kruhovou dráhu ve výšce 185 km nosnost 10 t nákladu – ovšem při startovací hmotnosti 2300 t. Stejné nosnosti přitom dosahují i rakety s čtvrtinovou až pětinovou startovací hmotností.

Kresba nám dává představu o tom, jak měly svazky pohonných jednotek společnosti OTRAG vytvářet libovolné nosnosti raket
Foto: OTRAG

Zdali by byl koncept úspěšný, se ale asi už nikdy nedozvíme. Přišel totiž do špatné doby a zřejmě i na špatném místě. Velmoci nebyly příliš nadšené, že společnost OTRAG je německého původu – musíme si uvědomit, že bylo jen třicet let po druhé světové válce a že vzpomínky na ni byly stále ještě živé. Kayser si navíc k testování raket (v Evropě vzhledem k hustému osídlení prakticky nelze provádět) vybíral politicky nestabilní země: nejprve Zair, který musel opustit. Potom Keňu, kde dopadl stejně. A nakonec Libyii, kterou nejen že musel opustit, ale ještě mu zde „znárodnili“ veškeré vybavení a zařízení. Zachránil jen technickou dokumentaci a personál. Po této nepřízni ze všech stran musel pro nedostatek financí v roce 1987 firmu zavřít – nicméně až do své smrti v listopadu 2017 hledal nového investora, se kterým by své sny o levné a jednoduché dopravě nákladů do vesmíru realizoval.

2 – Space Services Inc.

Kdo si dnes ještě vzpomene, že první soukromou raketou, která dosáhla kosmického prostoru, byla 9. září 1982 Conestoga společnosti Space Services Inc.?
Foto Space Services Inc.

„Dramaticky snížit cenu startů“ bylo hlavním krédem inženýra Garyho Hudsona, když zakládal společnost Space Services Inc. of America (SSIA). Nepřicházel s ničím revolučním, ale naopak jednoduchým: vytvořit stavebnicovou raketu, použít jednoduchý kerosenový motor. V dubnu 1981 už stála raketa Conestoga (Dostavník) na rampě, ale při prvním testu motoru explodovala.

Společnost SSIA poté změnila koncepci a chtěla vytvořit raketu z vyřazených druhých stupňů rakety Minuteman. Conestoga 1 vzlétla 9. září 1982 a slavila úspěch: vynesla půltunový náklad (z větší části balast) do výšky 313 km. Postarala se tak o první soukromé dosažení vesmíru.

Raketa Conestoga startuje 23. října 1995; jen o několik desítek sekund se za letu rozpadne.
Foto Space Services Inc.

Po marném shánění investora byla SSIA v roce 1990 zakoupena firmou EER Systems, která krátce před tím vyhrála konkurz NASA na projekt COMET (Commercial Experiment Transporter). Mělo jít o levnou standardizovanou platformu pro suborbitální a orbitální experimenty. Pro úplnost: firma Westinghouse měla dodávat servisní modul, Space Industries Inc. modul návratový a EER Systems zajišťovat starty.

Opět došlo ke změně koncepce rakety: nově se počítalo s motory Castor na tuhá paliva z rakety Scout. Raketa měla být stavebnicové konstrukce, nakonec byla použitá jen ve verzi 1620. Odstartovala 23. října 1995, ale ve 46. sekundě letu se doslova „rozsypala“ za letu. Vibrace při startu si letový systém vyložil tak, že je nutné provádět korekce dráhy, které ale vůbec nebyly nutné. Hydraulický systém řízení trysek rychle vypotřeboval palivo – a raketa se stala neovladatelnou.

Už před tímto neúspěchem ale NASA prohlásila, že o další starty nemá zájem a že je nebude financovat: kvůli neplnění harmonogramu prací v minulosti. I raketa Conestoga tak skončila na smetišti dějin.

3 – Rotary Rocket

Záběr z letových zkoušek prototypu ATV (Atmospheric Test Vehicle) rakety Roton
Foto Rotary Rocket

V devadesátých letech minulého století se pokusila soukromá společnost Rotary Rocket o vývoj rakety SSTO (Single Stage To Orbit, jedním stupněm [až] na oběžnou dráhu). Dokázala shromáždit solidní kapitál 33 mil. dolarů a dokonce postavila prototyp své rakety, se kterým uskutečnila několik zkušebních letů.

Její raketa Roton měla používat rotor ne nepodobný rotoru vrtulníku. Listy rotoru přitom neměl roztáčet motor, ale trysky umístěné na jeho konci: jakmile by atmosféra kolem rakety byla příliš řídká, měly být listy sklopené a nosič by přešel na klasické raketové motory. Pak by dosáhl oběžné dráhy. Při návratu by po průletu atmosférou raketa opět rozložila svůj rotor a s jeho pomocí přistála.

Prototyp ATV společnosti Rotary Rocket je dnes k vidění v městské parku v kalifornském Mojare
Foto Tomáš Přibyl

Tento přistávací systém měl mít jen pětinovou hmotnost oproti klasickým návratovým systémům (např. padáky, podvozek či airbagy) a měl umožňovat přistát naprosto kdekoliv, kde bylo alespoň pár metrů čtverečních volné plochy. Ostatně, podobně jako klasický vrtulník. Ač byla společnost Rotary Rocket kritizována za technologicky nereálné cíle (počítala s výkonem raketových motorů, jaký se nikdy nikomu nepodařilo dosáhnout, počítala pro návrat z oběžné dráhy s velmi lehkým tepelným štítem apod.), zůstává nezpochybnitelným faktem, že své podnikání myslela vážně.

Zmenšený (ale pilotovaný) model Rotonu absolvoval tři zkušební lety (byť jen v malé výšce nad letištěm) a dnes stojí zakonzervovaný v Mojavské poušti. Firmě totiž došly peníze: přesto veškerý hardware i dokumentaci zachovala, neb věří, že se dříve či později najde někdo, kdo bude ochoten v rámci na „kosmické helikoptéře“ pokračovat.

4 – Beal Aerospace

Motor BA 810 nebyl žádný drobeček, srovnejte s přistaveným vozidlem.
Foto Beal Aerospace

Už v šedesátých letech minulého století se hovořilo o konceptu rakety, který byl posměšně, leč výstižně, označený jako Big Dumb Booster – Velký hloupý nosič (Elon Musk jej nahradil termínem BFR, Big F***ing Rocket, volně a slušně Zatraceně velká raketa). Ten by byl robustní, ale zároveň extrémně jednoduchý: tato jednoduchost by se projevovala třeba tak, že by pro dopravu určitého zařízení na oběžnou dráhu musel mít dvojnásobnou startovací hmotnost, než rakety srovnatelné kapacity.

Koncept na přelomu tisíciletí oprášil texaský bankéř Andrew Beal (zakladatel a majitel Beal Bank z Dallasu), který chtěl radikálně snížit cenu za dopravu nákladů do vesmíru. V roce 1997 založil společnost Beal Aerospace, která měla během dvou let 200 zaměstnanců. Chtěl vytvořit raketu především z kompozitních materiálů, motory chlazenými ablativně, nádrže tlakované héliem a kerosinem jako palivem. Šlo by tedy o technologie vesměs jednoduché, nikoliv revoluční, leč spolehlivé.

Původně byl zahájený vývoj rakety BA 1: měla mít startovací hmotnost 450 tun, kapacitu 7 tun nákladu („třída Sojuz“) a motory poháněné kapalným kyslíkem a kerosinem. Koncept byl záhy opuštěn a firma se soustředila na třístupňovou raketu BA 2: i ta měla využívat jako palivo kerosin, ale jako s okysličovadlem se počítalo s peroxidem vodíku. Měla mít výšku 72 metrů a při startovací hmotnosti 970 tun nosnost 17 t nákladu.

Motory a další majetek společnosti Beal skončily v muzeu Frontiers fo Flight v Dallasu (Texas).
Foto Tomáš Přibyl

Společnost Beal Aerospace vybudovala testovací stavy u města McGregor v Texasu (dnes je využívá společnost SpaceX). Pro vypouštění raket získala do pronájmu na 98 let ostrov Sombrero Island v souostroví Anguilla. Ten má rozměr 1,6 krát 0,6 km a je ideální jak pro starty východním směrem, tak na polární dráhu. Továrna na výrobu raket měla vzniknout na Panenských ostrovech. Původní záměr byl vypouštět rakety z kosmodromu Kourou ve Francouzské Guayaně, ale z toho sešlo: kvůli americkým restrikcím na vývoz raketových technologií by bylo nutné z části stávajícího kosmodromu udělat americké území, což narazilo na odpor místní vlády.

Společnost Beal Aerospace se nakonec dostala do technických i finančních potíží. O raketu navíc nebyl zájem a prakticky se zhroutil trh počítající s vynášením celých konstelací malých družic, které měly zajišťovat celosvětové telekomunikační služby. Když bankéř Beal v říjnu 2000 ze dne na den zavřel firmu a ukončil aktivity, tvrdil, že hlavním viníkem je nezájem americké administrativy o nový nosič a podpora stávajících letecko-kosmických gigantů. Možná se toto tvrzení zakládá na pravdě, ale je k němu zapotřebí dodat několik drobností. Když Beal Aerospace zahajovala vývoj rakety BA 2, tvrdila, že bude nachystaná ke startu do dvou let. Když končila svoji činnost, počítala s premiérovým startem „ne dříve, než za čtyři roky“. Původní rozpočet projektu byl 250 mil. USD: před jeho ukončením Beal hovořil o částce několika miliard dolarů. Ani „velká hloupá raketa“ se nedá vycucat z prstu…

Přesto za sebou společnost zanechala několik výrazných úspěchů. Například 4. března 2000 provedla 21 sekund trvající zážeh motoru BA 810 pro druhý stupeň rakety BA 2, což byl největší motor na kapalná paliva vyvinutý ve Spojených státech od dob legendárního F-1.

5 – Kistler Aerospace

Původní rodina nosičů řady Kistler
Foto Kistler Aerospace

Nejméně 440 mil. USD, ale podle některých zdrojů až 750 mil. USD, investovala do vývoje nosných raket americká firma Kistler Aerospace. Počátkem devadesátých let přišla s návrhem řady nosičů K-0 až K-3. Všechny měly kuželovitý tvar, první z nich byl pouze pro suborbitální lety. K-1 a K-2 měly nést jako první stupeň čtvercovou konstrukci s motory v každém rohu, která by kuželovitý druhý stupeň vynesla do stanovené výše a zase bezpečně přistála. K-3 měl být jednostupňový kompletně vícenásobně použitelný nosič.

Firma ale záhy tuto koncepci opustila jako předčasnou a rozpracovala projekt rakety K-1. Dvoustupňová raketa měla být kompletně vícenásobně použitelná. Pohon jí měly zajišťovat tři ruské motory NK-33 v prvním a jeden NK-43 ve druhém stupni (původně vyvinuté pro lunární raketu N-1). Raketa byla navržena speciálně pro vynášení družic systému Iridium: vedení firmy předpokládalo, že tato zakázka by mohla zaplatit vývoj a otevřít cestu k dalšímu komerčnímu provozu.

Letový profil opakovaně použitelné rakety K-1
Foto Kistler Aerospace

Stupně měly být zachraňované na padácích, přistávat pak měly do airbagů; druhý měl být pro návrat z oběžné dráhy vybavený tepelným štítem. Výška K-1 měla činit 36,9 m, průměr 6,7 m a startovací hmotnost 382,3 t. Životnost nosiče propočítali na zhruba sto startů, nosnost na 4,5 t. Přestože firma získala řadu zakázek (např. kontrakt na deset startů od firmy Space Systems/Loral za 100 mil. USD), zkrachovala. Důvodem byl jednak bankrot systému Iridium, na který spoléhala, jednak ekonomická krize v Asii (odkud byli její investoři).

Firmu pak koupila společnost Rocketplane a pod názvem Rocketplane Kistler získala v srpnu 2006 od NASA zakázku COTS (Commercial Orbital Transportation Services) v hodnotě 207 mil. USD na vývoj nákladní lodi pro ISS. Jenže neplnila své závazky, a tak byl kontrakt po investování 32 mil. USD v září 2007 ukončený – namísto ní vybral NASA firmu Orbital Science Corp. s lodí Cygnus a raketou Antares. Mimochodem, ta využívala motory NK-33, které byly původně zakoupené v Rusku pro K-1.

Zdroje obrázků:

OTRAG
Space Services Inc.
Rotary Rocket
Tomáš Přibyl
Kistler Aerospace