Píše se 21. prosince roku 1966 a ze startovní rampy SLC-3 Vandenbergovy základny se zvedá raketa SLV-3 Atlas. Pod aerodynamickým krytem na svém vrcholu skrývá dva metry dlouhý kluzák, o kterém by asi málokdo řekl, že letí za hranici naší atmosféry. Jeho úkolem je po oddělení pokračovat v suborbitálním letu a provést návrat do naší atmosféry. Hlavním úkolem je přežít průchod do atmosféry s použitím ablativního tepelného štítu a pokračovat v hypersonickém letu. Právě během letu hypersonickou rychlostí má kluzák prověřit možnosti řízení a manévrovatelnosti. Údaje jsou důležité, protože poskytnou další část dat použitelných ve vývoji okřídlených vesmírných těles. První množství dat přinesl předchůdce projektu X-23, ASSET. X-23 ale není zdaleka konečnou cestou v průzkumu návratu a už se na obzoru rýsuje další pokračovatel v rámci programu START (Spacecraft Technology and Advanced Reentry Tests).

X-23 PRIME 3/3

Znázornění letového profilu X-23 PRIME společně s raketou Atlas SLV-3
Zdroj: Project PRIME: Hypersonic Reentry from space

Než mohl X-23 PRIME vzletět k nebi, bylo třeba dokončit montáž navigačního systému od společnosti Honeywell. Již v minulých dílech jsem zmínil, že společnost měla značný skluz ve vývoji a dodání ke společnosti Martin Marietta. Odhadovaný skluz byl okolo sedmi týdnů, což se nelíbilo zástupcům USAF, pochopitelně. Celá navigační souprava byla nakonec namontována v říjnu a vlivem problémů s nálezem nečistot v konektorech systému došlo k celkovému skluzu dodání až na listopad roku 1966. To znamená měsíc před vzletem. Samotné lety X-23 byly označeny jako FV (Flight Vehicle) s pořadovým číslem letu. Když už se podařilo vypořádat se všemi technickými problémy a mohl nastat start kluzáku, tak nastal zase problém s podporou letu. V průběhu letu mělo být podél letové trasy rozmístěno několik podpůrných lodí a letounů. Problém byl nyní v tom, že podpůrná loď ARIS (Advanced Range Instrumentation Ship) byla odvolána k plnění mnohem důležitějšího úkolu. SSD (Space System Division) tedy přesouvala let den po dni, až přišel 21. prosinec. Samotná trasa byla po dobu letu zajištěna čtyřmi loděmi označenými A, B, C a D. K tomu byl na trase ještě radarový letoun EC-121K podporující telemetrický přenos. Na konci trasy v přistávací oblasti mezitím kroužil záchytný letoun JC-130 B, který měl kluzák během letu zachytit. Pro samotný první let FV-1 byl zvolen mírnější letový profil, tzn. kluzák měl mírný vstupní úhel, aby nedošlo k maximálnímu ohřevu během průchodu atmosférou. Bylo to logické, protože se jednalo o první let nového stroje a bylo žádoucí, aby přežil svůj první let a mohl být podroben důkladné prohlídce po letu.

Vlevo na obrázku je letoun JC-130B během nácviku záchytu vracejícího se kontejneru z oběžné dráhy. Vpravo je pak letoun EC-121K, který sloužil jako radarová podpora pro let X-23
Zdroj: wikipedia.org

Samotný start 21. prosince proběhl bez jakýkoliv problémů. Nosič SLV-3 Atlas pracoval naprosto bezchybně a vynesl svůj náklad na suborbitální trajektorii. FV-1 nebo-li X-23 se oddělil od svého nosiče a pokračoval v letu. Celý let probíhal tak jak měl a po průchodu atmosférou a řízeném letu nastala sekvence vypouštění padáků. Prvně došlo k vypuštění brzdicího padáku, který měl zbrzdit celý stroj na podzvukovou rychlost a stabilizovat ho. Následně mělo dojít k vypuštění hlavního padáku a poté zachycení letounem JC-130B. Jen připomínám, že právě záchranný systém působil problémy do poslední chvíle během vývoje. Právě po vypuštění hlavního padáku nastaly problémy s jeho „nalitím“. Padák byl sice vypuštěn, začal se rozvíjet, ale už se nedokázal rozvinout plně, aby mohl nést X-23. Výsledkem toho bylo, že X-23 „šplouchl“ do moře ve vysoké rychlosti a byl ztracen. Stejně jako v případě letu stroje ASSET ASV-4. Let sám o sobě byl ale i tak úspěšný díky plně fungující telemetrii. Samotné selhání padáku bylo zapříčiněno předčasným vypnutím energie stroje, což vedlo k vypnutí řídicího systému – spodních klapek. Kvůli tomu nedošlo ke stabilizaci letu, což mělo vliv na hlavní padák.

Zobrazení celé oblasti letu i se zobrazením zajištění letu
Zdroj: Project PRIME: Hypersonic Reentry from space

Další let s označením FV-2 proběhl až v březnu roku 1967. Původně byl termín letu stanoven na leden, ale v tento termín do hry vstoupilo více faktorů. Hlavním faktorem byla příprava prvního letu nové kosmické lodi Apollo 1 (AS204), která vyžadovala i plnou pozemní podporu. V realitě to znamenalo, že nebyla v tomto období dostupná loď ARIS a nejbližší termín se díky tomu posunul až na březen. Svou roli v tomto sehrála i kolize termínů, kdy na stejné období byl plánován let X-23 a příprava na let Apolla 1, tzn. téměř stejné termíny startů. Dalším bodem, který zasáhl i do PRIME, byla nešťastná tragédie Apolla 1, která se stala 27. ledna. Během této tragédie došlo k úmrtí celé posádky Apolla 1 během pozemních zkoušek v kabině kosmické lodi. Další událostí, která začala hýbat projektem, byly i finance. Projekt překročil svůj finanční limit i díky problémům s navigačním a padákovým systémem. Navíc docházelo ke škrtům v rozpočtu pro další roky, což celkově představovalo problém pro celý program START (Spacecraft Technology and Advanced Reentry Tests).

Posádka Apolla1. Vlevo Edward H. White, uprostřed Virgil I. Grissom a vpravo Roger B. Chaffee
Zdroj: jalantikus.com

Let byl nyní naplánován na 4. března 1967, ale i tento termín byl ohrožen vlivem požadavku na použití lodě ARIS během letu MBRV (Maneuverable Ballistic Reentry Vehicle). Po vzájemných jednáních za přítomnosti zástupců BSD (Ballistic Systems Division) došlo k ujednání, že PRIME dostane přednost. Nakonec se další let uskutečnil 5. března. Kluzák měl během letu urazit vzdálenost 500+ námořních mil (cca 926 km) s konstantním úhlem sestupu 46°. Během letu pracovaly systémy jak měly. Dokonce i záchranný systém pracoval jak měl a kluzák si držel odchylku od stanovené oblasti dopadu do dvou mil (3,7 km). Co se však nemohlo uskutečnit, byla záchrana zachycením během letu. Na vině byl systém přerušení padákových šňůr, řezačů, který nefungoval správně a zachycení se nepodařilo. Samotný padák byl uchycen na třech bodech, přičemž dva z těchto bodů – šňůr, měly být přerušeny kvůli stabilitě za letícím JC-130. Kvůli tomu putoval i FV-2 opět do vody, kde se ho nepodařilo zachránit vlivem utržené záchranné bóje. Navíc moře v ten den bylo poměrně rozbouřené. Byla to hořká pilulka na závěr jinak úspěšného letu.

Zobrazení návratu vztlakového tělesa s rychlostmi letu v jednotlivých fázích letu
Zdroj: Martin X-24A Lifting Body

Třetí let byl opět plánován na nejbližší termín po druhém. Opět ale sehrála svou roli loď ARIS, která měla své úkoly jinde. Po druhém letu, u kterého se nepodařilo zachránit další kluzák, přišla změna trajektorie. Lépe řečeno, změna místa případného dopadu do vody. Nyní byla zvolena oblast s mělčinami, u kterých bylo možné provést vylovení i po potopení. Bylo to nutné i kvůli průzkumu konstrukce a zbytků tepelného štítu, což byl jeden z bodů celého projektu.

Další let se posunul na duben a hrozilo další posunutí, které se ale nelíbilo velení WTR (West Test Range). WTR se nelíbilo další posouvání letu a požadovalo, aby byla přidělena loď ARIS co nejdříve na třetí let X-23. Nakonec se všechny strany dokázaly dohodnout a dne 19. dubna vyrazil k nebi i třetí exemplář. Let byl předtím odložen o den kvůli závadě na raketě SLV-3 Atlas. Trajektorie měla simulovat návrat z nízké oběžné dráhy Země s maximálním doletem. Všechny letové fázi proběhly na výbornou a FV-3 urazil vzdálenost přes 710 námořních mil (cca 1314 km). Nyní nastal okamžik, u kterého už byla většina personálu nervózní, protože se zatím nepodvedl. Tím okamžikem bylo zachycení FV-3 záchranným letounem JC-130. Na třetí pokus se podařilo zachytit a úspěšně vytáhnout celý kluzák a inženýři si tak mohli oddechnout. Nyní mohl být kluzák konečně odeslán do továrny společnosti Martin Marietta v Baltimoru k poletové prohlídce a testům.

USNS Range Tracker. Loď patřící do systémů ARIS.
Zdroj: history.navy.mil

Dalším v řadě byl čtvrtý let. V původním kontraktu bylo od začátku počítáno se stavbou čtyř strojů v rámci projektu. Čtvrtý kus byl postaven i pro možnou záložní misi v případě selhání té předchozí. Kluzák byl dopraven na Vandenbergovu základnu na konci dubna. Během příprav na let se objevil problém s naváděcím systémem, ale co bylo důležitější, kolem čtvrtého letu se začaly šířit názory, že další let už není potřeba. Výsledky prohlídky třetího kusu ukázaly, že se jednalo o velký úspěch a vše co inženýři potřebovali vědět, už mají. To vedlo ke zprávám z Washingtonu, že tento a další uvažované lety budou zrušeny. Uvažovalo se i o pátém letu, přičemž u každého letu se měl navyšovat dolet. I přes nátlak, aby byl uskutečněn let v určeném termínu, se nic nedělo. Celá situace vedla k tomu, že se začalo na mnoha setkáních představitelů USAF a Ministerstva obrany jednat o důležitosti dalšího letu. Paradoxem je, že „labutí písní“ projektu se stal vlastní úspěšný let. I přes mnoho obhajujících zpráv však nakonec došlo ke zrušení dalších letů v rámci projektu X-23/SV-5D. Nepomohla ani možnost studovat přerušení komunikace během návratu vlivem rozžhavených plynů kolem stroje.

Start rakety SLV-3 Atlas i s kluzákem X-23 PRIME schovaným pod aerodynamickým krytem na vrcholu
Zdroj: thespacereview.com

Dne 23. května se plukovník Curtis L. Scoville, manažer projektu, účastnil konference o X-23 PRIME v Pentagonu. Na této konferenci přednesl svou zprávu i důvody pro zachování X-23.

Dnes bych s vámi rád mluvil o programu technologie zvedacích těles vojenského letectva. Konkrétně bych rád popsal výsledky vývoje manévrovatelné návratové kosmické lodi a letového zkušebního programu. Tento projekt se nazývá PRIME. PRIME je zkratka pro Precision Recovery Including Maneuvering Entry.

Projekt byl schválen v listopadu 1964 s plánem provedení prvního letu za 24 měsíců. Jedeme podle plánu a minulý měsíc jsme úspěšně absolvovali třetí let v rámci jednoho dne od původního letového plánu stanoveného na počátku programu. S úspěšným třetím letem jsme dosáhli většiny primárních cílů projektu. Vyzvednutý kluzák z třetího letu je k dispozici k ověření dosažených cílů.

Než přejdu k obecnému popisu projektu, rád bych vám definoval, co se rozumí, termínem vztlakové těleso. Jedná se o stroj bez křídel, jehož tělo má tvar delty. Vyvíjí proto aerodynamický vztlak při průletu atmosférou stejně jako naše běžná letadla. Musí přežít náročné podmínky při návratu z orbitální rychlosti. To vám může ukázat, že v podstatě spojujeme technologie balistických návratových vozidel s technologiemi letadel. Projekt PRIME představuje první letovou zkoušku úspěšného spojení těchto technologií a tento základní bod pro vás popisuje význam tohoto úspěchu.

Program měl v plánu pět hlavních cílů, které jsou tyto:

1.  Získat data o funkci tepelného štítu a aerodynamiky tělesa
2.  Demonstrovat funkci naváděcího systému schopného dovést kluzák do určeného bodu
3.  Demonstrovat klouzavý let na velkou vzdálenost
4.  Demonstrovat kluzák s konstrukcí o minimální váze schopný provést suborbitální let
5.  Demonstrovat přežití konstrukce kluzáku při průchodu atmosférou

Shromážděná data ze tří provedených letů dokazují, že kluzák byl aerodynamicky stabilní a dobře reagoval na výchylky řídících klapek. Použití tepelného štítu a nové materiály v konstrukci stroje prokázaly svou kvalitu. Dosažená teplota na vnitřní konstrukci byla menší, než se předpokládalo díky tepelnému štítu. Naváděcí systém vedl všechny kluzáky do určené cílové oblasti s požadovanou minimální odchylkou. Lety také prokázaly, že ubývání tepelného štítu nemělo významný vliv na letovou stabilitu a řízení celého kluzáku. To celé díky aerodynamickému uspořádání kluzáku. Poletové rozbory prokázaly, že vnitřní systémy kluzáku jsou v pořádku a pracují bez problémů. To znamená, že byly schopny okamžitého opakování letu. Dosažená data z letu pomohou dalšímu rozvoji v oblasti aerodynamiky a používání materiálů.

PRIME je příhodně pojmenován, protože to bylo první vozidlo, které provedlo skutečně manévrovatelný návrat z vesmíru.

Pohledem do budoucnosti by USAF mělo provádět studie za účelem definice a optimalizace uspořádání vztlakového tělesa. Stejně tak vývoj systémů použitých na palubách těchto strojů, které budou schopné znovu použitelnosti. Programy vztlakových těles vyvíjených NASA a USAF, přispívají k případnému budoucímu vývoji tím, že vytváří technologickou základnu, ze které by se takový systém mohl vyvíjet s minimálním rizikem a náklady.

Letový kus FV-3, který úspěšně přežil návrat atmosférou a nyní je vystaven v muzeu USAF
Zdroj: www.ninfinger.org

I po této zprávě však nakonec došlo k nevyhnutelnému. Projekt X-23 PRIME byl ukončen s výsledkem, že splnil všechny vytyčené body a již není potřeba provádět dalších letů. Dalším z cílů programu START se nyní stává projekt PILOT (Piloted LOw speed Tests), o jehož vývoji diskutoval generál Schriever s vedením společnosti Martin Marietta. Po zrušení projektu došlo ještě k dalšímu rozhodnutí týkající se PRIME. Tím rozhodnutím byl přesun přeživšího stroje FV-3 a nepoužitého FV-4 do muzea, jako připomínka vývoje vztlakových těles. Oba stroje byly umístěny do muzea USAF Ohio v Daytoně. Oba stroje zaujímají místa hned vedle svého předchůdce, kterým byl program ASSET.

Závěrem dílu o X-23 PRIME si opět dovolím přiložit video, které zobrazuje zachycení tělesa na padáku pomocí letounu JC-130B. Ve druhém videu je od cca třetí minuty možné vidět kromě JC-130 během zachytávání i loď ze systému ARIS. Samotné video je velmi zajímavé.

Zdroje informací:
Project PRIME: Hypersonic Reentry from space, Autor Richard P. Hallion, rok vydání 1987
SV-5D PRIME report ER 14465, Autor společnost Martin Marietta, rok vydání 1967
Martin X-24A Lifting Body, Autor Miles Miller, rok vydání 2012, JHU Odyssey Program
https://www.thespacereview.com
http://www.astronautix.com
https://www.whiteeagleaerospace.com

Zdroje obrázků:
Project PRIME: Hypersonic Reentry from space, strana 629
Project PRIME: Hypersonic Reentry from space, strana 703
Martin X-24A Lifting Body, strana 48
Martin X-24A Lifting Body, strana 12
thespacereview.com/archive/
en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_EC-121
wikipedia.org/wiki/Martin_Marietta_SV-5D
assets.jalantikus.com/assets
www.history.navy.mil/
thespacereview.com/
ninfinger.org/models/x_planes