Úsměvy na tvářích se měnily na výrazy beznaděje. Ještě před chvilkou kontrolovaně letící ohnivá koule se z neznámého důvodu nebývale roztáhla, a vydala do všech možných směru. Takto by rozhodně bezproblémový start do kosmu vypadat neměl. Burácení motorů ustalo a nebylo slyšet nic… Zavládlo podezřelé ticho. Byly vidět padající černé věci z nebe. Nevěřící, a nic netušící publikum právě sledovalo smrt 7 dobrodruhů, jejichž cesta do vesmíru se nepovedla. Bylo jasné, že raketoplán Challenger se do vesmíru už nedostane. Viníkem havárie byl sice jeden z pomocných motorů na tuhé palivo, ale byla to právě NASA, která cestou ke hvězdám zapomněla na to nejdůležitější – na bezpečnost.

Od dob této strašlivé havárie uběhla již hezká řádka let, ale doposud se jako temný stín vznáší nad celým kosmickým programem. Díky připomínání podobných událostí, ovšem snáze dokážeme chápat počínání současná a zejména kroky NASA. Nikdo totiž nechce podobné okamžiky zažívat znovu. Odkaz z programu raketoplánů lze dnes najít v konstrukci rakety SLS včetně pomocných motorů na tuhé pohonné látky (SRB). Motory na tuhé pohonné látky jsou nejstarším raketovým pohonem. Mají řadu předností. Předně mají relativně jednoduchou konstrukci, velký tah a velkou spolehlivost. Uplatnění mají zejména ve vojenském průmyslu a kosmonautice. Byly například využívané raketami Titan 3C a výš, ale příkladů najdeme po celém světě mnohem víc. Motorů na tuhé pohonné látky využívají v některých verzích například rakety H-2, Atlas-5, ale najdeme je i na nosičích Vega nebo Ariane-5. Krom řady výhod mají ovšem i své nevýhody. Tou vůbec největší je nemožnost je zastavit. Pokud se tedy jednou zapálí není možné je jednoduše vypnout. Jejich vypnutí je prakticky možné pouze jejich destrukcí. Další nevýhoda je spjata s jejich konstrukcí. Motor nemá žádná čerpadla a spalovací komorou je v podstatě celá nádrž, jejíž stěny zároveň tvoří vnější obal raketového motoru. Ty musí být velmi dobře utěsněné, protože pokud nejsou může dojít k prohoření. Následek by znamenal úbytek tahu vedoucí až ke ztrátě celého motoru a pokud si vzpomenete na úvod, tak právě tento nedostatek vedl ke ztrátě raketoplánu Challenger. Pomocné motory raketoplánů nebyly tvořeny z jednoho kusu, ale cely motor byl složen z několika segmentů, které byly plněny pohonnou směsí a mezi spoje se dávalo těsnění tzv. O-kroužek, který vlivem studeného počasí nevydržel a přes vzniklou mezeru se pak již snadno dostaly spaliny.

Jeden z 5 segmentů pomocných motorů rakety SLS v roce 2019. Zdroj: NASA

Nová raketa SLS bude k letu potřebovat také dva pomocné motory, které přímo vycházejí z těch, které byly používány v programu STS. Ovšem vylepšené a větší. Krom toho je v architektuře SLS mnoho dalších prvků a částí využitých ze zmíněného programu. Původní SRB pro raketoplány byly vyrobeny společností Thiokol, kterou později získala společnost Orbital ATK, kterou zase v roce 2018 získala společnost Northrop Grumman (NG), což znamená, že NG má nyní na starosti tyto motory pro SLS, a mimo to vyrábí i pomocné motory pro rakety Atlas-V, a v budoucnu i pro novou raketu společnosti ULA: Vulcan. Další informace lze nalézt třeba v této dvojici článků.

Na společnost Thiokol byl vyvíjen v minulosti velký tlak, protože raketoplány vůbec poprvé měly využít tuhé pohonné látky v pilotovaném kosmickém programu. Celkově poskytovaly neuvěřitelný tah až 14 000 000 N a poskytly 85 % tahu raketoplánům při startu. Byly to nejvýkonnější pomocné motory na světě. O zbytek tahu se starala trojice motorů RS-25 na kapalné pohonné látky. Postavit ovšem takto velké a silné SRB nebylo jednoduché a není to ani dnes. Pojďme si tedy na začátek ukázat, co mají společného motory SLS a raketoplánů:

• Celková struktura: Nosní kužel a přední lem (který obsahuje avioniku), několik středních segmentů obsahujících pohonnou látku, zadní segment obsahující trysku a řízení vektoru tahu
• Pohonná látka: PBAN-APCP. Tato hrozivě vypadající zkratka je zkratka pro jedinečnou směs chloristanu amonného (který slouží jako oxidační činidlo), hliníkového prášku (palivo) a polybutadien akrylonitril (palivo, působí také jako pojivo), oxidu železitého jako katalyzátoru a epoxidu.
• Geometrie zrna: Jedenáctistranná hvězda, která poskytovala vysoký tah hned po zážehu, ale postupně klesal, když raketoplán míjel max-Q. (Svislou osou bloku motoru prochází kanál, jehož průřez mívá nejrůznější tvar, v tomto případě hvězda, díky tomu lze omezeně řídit tah motoru).
• Systém zapalování : Pyrotechnická zařízení používající standardní rozbušky NASA, které lze odpálit pouze po odstranění ručního pojistného kolíku před startem. K zážehu nedochází dřív než letový počítač potvrdí, že hlavní motory dosáhly správného tahu a neexistují žádné další problémy.
• Segmentová pouzdra: Jsou ze stejného materiálu, využívá se ocel D6AC.
• Doba hoření : Něco málo přes 2 minuty

Je evidentní, že ani po tolika letech nebylo třeba to nejzákladnější měnit. To je možné taky díky tomu, že se společnostem Orbital ATK a nyní Northrop Grumman podařilo udržet výrobu ve výrobně v Promontory v Utahu, která zde funguje od roku 1950. Zejména v několika posledních desítkách let bojovala doslova o přežití. Na druhou stranu se ke slovům dostaly nepatrné, přesto důležité inovace. Řada věcí se změnila, ale některé jsou naopak pořád stejné. Dokončené segmenty pomocných motorů SLS jsou například pořád ještě přepravovány po železnici z Utahu až na Floridu stejně, jako kdysi ty pro raketoplány, ale došlo i na moderní vylepšení. Zde jsou základní změny, které byly provedeny na pomocných motorech pro SLS:

Přehled změn v novém designu BOLE SRB ve srovnání se současným designem. Nový design si zachovává formu a tvar současných boosterů. Obrázek: Northrop Grumman

• Dodatečná pohonná hmota: Původní raketoplánové SRB měly čtyři hlavní segmenty plné pohonné hmoty, ale tyto modernizované posilovače mají nyní segmentů pět, aby poskytly raketě SLS o 20 % větší tah a o 24 % větší celkový specifický impuls.
• Nová izolace: Nové SRB se zbavily staré izolace s obsahem azbestu. To nejen eliminuje nebezpečný materiál, ale také přináší úsporu nákladů a hmotnosti.
• Rozšiřitelná konfigurace: Pomocné motory raketoplánů byly vybaveny padáky a byly určeny k opětovnému použití. SLS ovšem tuto přednost mít nebude. Toto lze ve světle událostí posledních let vnímat spíše jako zpátečnický krok, než posun, ovšem v architektuře SLS by záchrana SRB nedávala smysl. Náklady na opětovné používání by převýšily cenu těchto motorů, a například pro záchyt helikoptérou jsou segmenty moc těžké.
• Další vylepšení: Modernizovaná avionika, nový, vylepšený design trysek, vylepšené nedestruktivní techniky vyhodnocování během testování.

Sluší se připomenout, že stávající verze je odkazem nejen na raketoplány, ale i na zrušený program Constellation v rámci kterého vznikala raketa Ares-1, která byla založená z velké části na technologiích SRB raketoplánů. Poté, co byl program Constellation zrušen, byl motor upraven ze své jednosložkové aplikace prvního stupně pro Ares-1 na duální pomocné motory připojené k centrálnímu stupni SLS. Už v době vzniku bylo jasné, že pokud program SLS bude dlouhodobě pokračovat, bude nutné vyrobit přepracované SRB. NASA totiž využila hardwaru z programu STS, který vystačuje pokrýt asi osm letů.

Vývoj se ovšem nezastavil a my dnes již víme, že NASA pro SLS plánuje další řadu pomocných motorů, které budou zase o něco vylepšené. Ty by se měly objevit na SLS Block 2. Northrop Grumman vyvíjejí vylepšenou verzi již nějaký čas. Program se nazývá Booster Obsolescence and Life Extension (BOLE). Je ve fázi podrobného návrhu s plánovanou první zkouškou zážehu v roce 2024. Na první pohled mnoho změn patrno není. Pomocné segmenty si zachovají svůj typický tvar, ale změnami projde výrobní proces, který zahrnuje využití moderní výrobní technologie, jiná kompozitní pouzdra a nový vzorec pro tuhá paliva. NASA a Northrop Grumman pracují společně na integraci nového designu s nosičem SLS a zvýšení celkového výkonu na kongresem předepsanou úroveň při minimalizaci dopadů na konstrukci a provoz dalšího letového hardwaru a infrastruktury.

Ukázka přepracovaného uchycení SRB na raketě SLS. Obrázek: Northrop Grumman

Zde je souhrn budoucích vylepšení plánovaných na BOLE: