V posledních dvou dílech jsme se věnovali strojům, které vznikly v rámci programu RLV (Reusable Launch Vehicle), což byl výsledek studie Access to Space. Pro připomenutí, prvním strojem byl Delta Clipper následovaný známým programem X-33. Zatímco DC-X prošel celou fází zkoušek a „skoků“, než byl zničen, tak X-33 neměl ani tuto šanci. To, co mají všechny programy společné, je snaha použít nové, lehké kompozitní materiály a využít nové dostupné technologie. Vše v rámci hesla „rychle, lépe, levněji“, jak propagoval tehdejší administrátor NASA Daniel Goldin. Pro zajímavost uvedu, že D. Goldin byl nejdéle sloužícím administrátorem NASA. V dnešním díle se začneme věnovat třetímu stroji v rámci RLV, který měl velmi těžký počátek.

X-34 1/3

Nosný letoun Lockheed L-1011 TriStar společnosti Orbital Sciences Corporation s podvěšenou hypersonickou raketou Pegasus XL
Zdroj: thedrive.com

Jak už zde bylo mnohokrát zmíněno, v devadesátých letech byla velká snaha vyvinout opakovaně použitelný kosmický dopravní prostředek, který by snížil náklady za každý vynesený kilogram. V oficiálních snahách NASA bylo snížit cenu za jednu libru (0,45 kg) vyneseného nákladu z 10 000 USD na 1 000 USD. Proto vznikaly projekty, které by mohly nahradit raketoplán. Další požadavek se pak týkal i rychlé znovu použitelnosti, která by učinila vesmír dostupnějším a právě svou vysokou frekvencí provozu by dokázala snížit i náklady. Za účelem testování nových technologií a konceptu použitelného pro program RLV měl tak vzniknout stroj X-34. X-34 měl představovat okřídlený kosmický stroj poháněný raketovým motorem na kapalné pohonné látky, který by demonstroval opětovný start mezi lety v rozmezí dvou týdnů a následně i během dvaceti čtyř hodin.

Než se však pustíme do historie X-34, je nutné si představit společnost Orbital Sciences Corporation (OSC). Tato společnost vznikla v roce 1982 a mezi její první produkty patřila vícestupňová raketa Pegasus vypouštěná ze letu z nosného letounu NB-52. První let provedl Pegasus 5. dubna 1990. Pro zajímavost uvedu, že nosný letoun NB-52 byl pilotován bývalým astronautem Gordonem Fullertonem. Zajímavostí okolo letového programu této rakety bylo více a přišli už s využitím nového nosného letounu Lockheed L-1011 TriStar, který zakoupila společnost Orbital, do té doby využívající služeb vládního NB-52 „Ball Eight“. Tyto zajímavosti potěší především milovníky sci-fi seriálu Star Trek, konkrétně The Next Generation. Nový nosný letoun byl cíleně pojmenován jako „Hvězdář“ (Stargazer), což byla vesmírná loď, které velel Jean-Luc Picard, před hlavní dějovou linií zmíněné série. Další zajímavostí je, že první důstojník William Riker předtím sloužil na palubě lodi Pegasus. I dnes můžeme vidět symbolická spojení mezi pojmenováním některých kosmických aparátů a sci-fi tématikou. Společnost Orbital dále pak pokračovala studií o finančně méně náročnějším přístupu do vesmíru se znovu použitelností. Výsledkem byla možnost pojmenovaná jako Hypersonic Suborbital Reusable Booster (HSRB) a rozpracování programu MALIBOO (Manned Air-Launched Intermediate Booster). Důvodem, proč je zmiňován program MALIBOO je fakt, že díky tomuto programu spojili své síly inženýři Antonio L. Elias, Caldwell C. Johnson a Maxime Faget. Jedná se tedy o spojení inženýrských legend, které pracovaly už na programech Mercury, Apollo a Space Shuttle. Max Faget se podílel i na letounu X-15. Právě spojení těchto kapacit vedlo k budoucí definici stroje označeného jako X-34. Další posilou při definici X-34 se stal i Burt Rutan, který pomáhal s návrhem křídla a vnitřním uspořádáním raketového letounu. Mimochodem Burt Rutan je zakladatelem společnosti Rutan Aircraft Factory, později známé jako Scaled Composites. O této společnosti jsme už v rámci seriálu slyšeli. Příkladem může být X-38, DC-X či známější SpaceShipOne. Nutno dodat, že projekt MALIBOO se nakonec nikdy nepřesunul z fáze konceptu, ale návrhy v něm použité se projevily jinde. Konkrétně ve zmíněném SpaceShipOne, kdy Rutan navrhl využití dvou trupového letounu, jako nosiče pro raketový letoun. Tento nosný letoun byl pojmenován jako White Knight.

Portréty všech osobností, které ovlivnili X-34
Zdroj: wikipedia.org

Než se budeme zabývat dalším vývojem programu X-34, dovolím si ještě chvíli se věnovat pánům Caldwellovi C. Johnsonovi a Maximu Fagetovi, díky jejich velkému přínosu pilotované kosmonautice. Samotný Max Faget začal po vojenské službě pracovat u výzkumného střediska NACA v Langley, kde působil v nově vytvořené divizi výzkumu bezpilotních letadel (Pilotless Aircraft Research Division-PARD), kterou vedl Robert „Bob“ Gilruth. V průběhu času se rozsah výzkumu rozšiřoval a Fageta to přivedlo i ke studiím nového projektu X-15. Kdo však značně ovlivnil směrování Maxe Fageta byl Julian „Harvey“ Allen, respektive jeho studie o použití tupého tělesa během vysokorychlostního letu. Začal se tak zabývat využitím „kapsle“, jako kosmické lodě. Jeho analýza ukazovala, že použití kapsle má mnoho výhod oproti použití složitějšího okřídleného návratového tělesa. Během formování skupiny STG (Space Task Group), byl Faget vybrán jako jeden z členů této skupiny pracující na projektu Mercury. V následujících letech pokračoval na projektech Gemini a Apollo. V době těchto projektů už působil v NASA jako ředitel inženýrství a vývoje (Director of Engineering and Development). Dalším projektem, na kterém pak pracoval, byl raketoplán. Nutno dodat, že Faget byl velmi znepokojený použitím bočních stupňů SRB na tuhé pohonné látky. Po druhém letu raketoplánu, v roce 1981, pak opustil NASA a spoluzaložil společnost Space Industries Inc. Nyní přejdeme k Caldwellovi C. Johnsonovi, který úzce spolupracoval s Maxem Fagetem na designu kosmických lodí. Narodil se blízko výzkumného střediska v Langley, a tak byl pravidelným návštěvníkem „u plotu“, kde pozoroval letový provoz. Byl velice nadaným modelářem, čehož si všiml i Bob Gilruth a neváhal ho najmout pro práci ve středisku. Ve středisku pak plnil funkci stavitele maket pro výzkumné potřeby. Zde se potkává právě s Maxem Fagetem, který rozpoznal jeho cit pro design. Jejich spolupráce pak měla jistý řád. Faget předal Johnsonovi „hrubý“ náčrt nového návrhu s poznámkou, aby to nakreslil „tak, jak to je“. Věděl, že s tím se Johnson nespokojí a upraví design tak, aby zachoval základní aerodynamickou linii. V dobách projektů Mercury, Gemini či Apollo pak tvořil návrhy, které byly posléze předkládány dodavatelům. Stejně jako Max Faget, i on opustil NASA v roce 1981, aby následně pokračoval jako šéf designu u společnosti Space Industries Inc.

Společnost Orbital, po ukončení projektu MALIBOO pokračovala v úvahách o použitelném RLV. Po zkušenostech z prvního projektu si uvědomila, že bude nutné se spojit s větší společností z oblasti letectví a kosmonautiky. Tímto partnerem se stala společnost Rockwell, se kterou bylo podepsáno memorandum o spolupráci, obě společnosti by pak reagovaly na výzvu NASA k vývoji RLV (Reusable Launch Vehicle) společně. Nutno dodat, že společnost Orbital spolupracovala s NASA už v dobách vývoje rakety Pegasus, a i v případě RLV se prvně obracela na agenturu pro analytickou pomoc. V té době probíhala uvnitř NASA debata okolo podpory programu X-33. Zástupce administrátora NASA pro vesmírnou dopravu a technologie (Deputy Associate Administrator for Space Transportation and Technology) Gary E. Payton se domníval, že právě menší demonstrátor by mohl efektivně podpořit X-33. Payton následně na to požádal Air Force Materiel Command (AFMC) o přidělení dostupného čísla X pro možný demonstrátor. V dubnu roku 1994 Marshallovo středisko prezentovalo zástupcům průmyslové zóny přehled o programu X-33 a novém X-34. Dalším bodem tohoto setkání byla jasná definice bodů pro program X-34 zahrnující:

1. Podpora vývoje opakovaně použitelných komerčních nosičů na LEO, které by výrazně snížily náklady.
2. Demonstrovat technologie použitelné pro budoucí nosné rakety, včetně konstrukce, následného využití rakety jako zkušebního zařízení a nízkých provozních nákladů s rychlou znovu použitelností.
3. Prokázat, že partnerství průmyslu a vlády může dosáhnout stanovených cílů během 30 až 36 měsíců v rámci pevně stanoveného vládního rozpočtu.
4. Zahájit zkušební lety v polovině roku 1997, prokázat schopnost orbitálního letu s nákladem v roce 1998 a uskutečnit dvě zvláštní mise NASA koncem roku 1998 a počátkem roku 1999

Nutno dodat, že v době paralelních programů v rámci Access to Space, existoval vnitřní systém NASA pro hodnocení kritérií programů, než postoupí do další fáze. Samotný systém byl výsledkem dohody mezi NASA a Office of Management and Budget (Úřad pro řízení a rozpočet). Systém byl rozdělen na tři fáze, přičemž v první fázi šlo především o vývoj a zkoušky nových technologií. Do druhé fáze měly postoupit programy, které prokázaly technickou proveditelnost a plnění stanovených programových bodů RLV. Třetí fáze pak byla závislá na obchodních a provozních plánech, specifických technických ukazatelích a programových kritériích. Základem bylo prokázání opětovné rychlé znovu použitelnosti s přijatelnými provozními náklady. Celkovou snahou bylo více přiblížit vládní a soukromý sektor v úzké spolupráci na vývoji nových technologií při udržení rozpočtu.

Vlevo ukázka letového profilu pro misi X-34B s nosným letounem B-747 SCA. Vpravo pak umělecká představa vypouštění nákladu na LEO
Zdroj: Promise Denied, NASA

Dne 24. února 1995 předložily společnosti Orbital a Rockwell společný návrh dohody o spolupráci mezi průmyslem a vládou na vývoji, testování a provozu opakovaně použitelného RLV X-34. V prvotních plánech počítala společnost Orbital s návrhem dvou variant X-34A a B. První varianta byla menší verze, která mohla být vynášena letounem L-1011. U této varianty se počítalo, že bude schopna vynést na LEO náklad o hmotnosti cca 540 Kg (1200 lb). Druhá varianta už měla být větší a tím pádem nemohla využít letounu L-1011, kvůli svým větším rozměrům a také hmotnosti. U X-34B bylo v plánu vynášet náklady do celkové hmotnosti 1130 Kg (2500 lb) a to nutilo společnost požádat NASA o možnost využití agenturního letounu Boeing 747 SCA (Shuttle Carrier Aircraft). Jak už napovídá sám název, jednalo se o transportní letoun pro americké raketoplány. V letové fázi testů pak společnost plánovala provést dva suborbitální lety následované jedním orbitálním. Průběh letu by pak v případě X-34A vypadal tak, že po oddělení od nosného letounu by po krátkém klesání stroj zažehl svůj raketový motor, cca ve výšce 10 km. Následovalo by stoupání do výšky okolo 91 km, kde by došlo k otevření nákladového prostoru a vypuštění nákladu. Během přípravy X-34 na návrat do atmosféry by mezitím vypuštěný orbitální náklad zažehl svůj pohon a provedl usazení na finální oběžné dráze. Plánovaná doba letu byla okolo 20 minut. U X-34A bylo plánováno využít upraveného motoru Rocketdyne MA-5 Atlas nebo ruského motoru NPO Trud NK-33/39. Varianta pro X-34B byla zákonitě odlišná, už jen díky svým parametrům, protože se měl stroj odpoutat z horní části trupu nosného letoun B-747 CSA. Pro Boeing to znamenalo prudké klesání po odpojení X-34, aby nedošlo ke kolizi, než zažehne svůj motor. I pro X-34B byly zvažovány dvě různé varianty pohonu, a to Rocketdyne RS-27 (upřednostňován společností Rockwell) a ruský raketový motor NPO Energomaš RD-120 (upřednostňován Orbitalem a NASA).

U pohonných jednotek se ještě zdržíme, protože se staly velkým „kamenem úrazu“ pro celý program. Dne 6. listopadu 1995 novináři časopisu Aviation Week oznámili, že NASA pozastavila práce na X-34. Důvodem měly být neshody právě okolo pohonné jednotky. Přesněji řečeno, zástupci průmyslové části požadovali využití raketového motoru od společnosti Rocketdyne namísto ruské pohonné jednotky, která byla plánována pro A verzi. Celé spory o použití pohonné jednotky se soustředily kolem několika bodů, a to:

1. Výkon motoru (který byl u motoru Rocketdyne nižší)
2. Letové použití (motor Rocketdyne měl za sebou 125 letů, motor RD-120 jen 25)
3. Dostupnost (motor Rocketdyne byl americké výroby, zatímco motor RD-120 byl ruské výroby)

Celkově byl po „slunném“ začátku narušen nově budovaný vztah mezi průmyslovou základnou a NASA. Problém s motory také nebyl jediný, postupně se ukazovalo, že program byl také kritizován ze strany vedení Marshallova vesmírného letového střediska za nedodržení projektových milníků ze strany společností Orbital a Rockwell. To donutilo NASA pozastavit program na 14 dní a zároveň urychlilo obě společnosti, aby vyřešily kritizované problémy. Například výběr z variant konfigurace draku. Pozastavení bylo účinné a NASA za týden zrušila pozastavení programu.

Ukázka uspořádání konstrukce X-34
Zdroj: Promise Denied, NASA

Ještě zpět k pohonným jednotkám. Výběr vyvolával veliké vášně a například společnost Rockwell hrozila opuštěním programu, pokud budou zvoleny ruské motory. NASA, toužící po ruském motoru, pro změnu také hrozila, že opustí program. Nakonec se do tohoto sporu musel vložit Úřad pro vědeckou a technologickou politiku (OSTP) Bílého domu, který udržel NASA v programu. Důvodem sporů byla i politická nestabilita Ruské federace v té době. Navíc, aby toho nebylo málo, společnost Rocketdyne požadovala za dva motory RS-27 20 milionů dolarů, ale společnost Pratt&Whitney, jako zástupce RD-120 pro americký trh, nabízela poskytnutí makety pro testování a dva motory RD-120 (každý se zárukou na 20 zážehů) bez počátečních nákladů na pořízení, ale za cenu 100 000 dolarů za let. To znělo podle zástupců NASA až pohádkově. Dovolím si dodat, že dalším bodem v argumentaci proti ruským motorům, byla obecná úvaha o používání zahraniční technologie pro stěžejní programy amerického kosmického průmyslu. Samotná společnost Orbital začala v tomto období uvažovat o stavbě menší verze X-34A oproti prosazené verzi B. Z jiného pohledu byla situace vážná i pro projekt X-33, jelikož X-34 měl sloužit jako podpůrný demonstrátor právě pro RLV, tedy i pro X-33.

Postupem času se na povrch dostávalo čím dál více informací o vnitřním sporu mezi společnostmi Orbital a Rockwell. NASA vyzvala obě společnosti k vyřešení neshod, které přímo ohrožovaly celý program. V první řadě stály finance, protože společnost Orbital rychle vyčerpávala své rezervy a to neměla ještě stanovenou ani konečnou konfiguraci. John McLuckey, provozní ředitel Rockwellu pro letectví a kosmonautiku, bez obalu prohlásil:

„Upřímně řečeno, viděli jsme určitou váhavost ohledně toho, jaká konfigurace je nejlepší, takže jsme si nemysleli, že máme úspěšnou dohodu o realizaci programu.“

Koncept X-34 podle Orbital Sciences Corporation
Zdroj: Promise Denied, NASA

Spory mezi společnostmi Orbital a Rockwell se však nedařilo vyřešit, a nakonec vedly k jedinému závěru. Dne 5. ledna 1996 přichází příkaz k zastavení projekčních prací na programu X-34, aby následně došlo k oznámení o ukončení partnerství mezi Orbitalem, Rockwellem a NASA. Tímto vlastně končí první pokus o X-34, nikoli poslední. Ukončení programu znamenalo šrámy jak pro průmysl, tak i vládu. Hlavní kritikou bylo, že nikdo není ochoten vložit do programu dostatek finančních prostředků, které by vedly k vývoji levného dopravního prostředku. Jedna z kritik se nesla na hlavu průmyslu, kdy podle zástupců NASA nebyl průmysl ochotný vložit dostatek financí do X-34, ale ochotně vynakládal velké finanční sumy pro obnovu flotily raket USAF, to vše v rámci Air Force Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV). Komu však nelze upřít snahu jsou znesvářené společnosti Orbital a Rockwell, které do programu vložily dvojnásobek financí, oproti vládní straně. V podstatě se stalo to, že se setkaly požadavky NASA na technologický demonstrátor a na druhé straně požadavky soukromého sektoru na finanční životaschopnost programu. Pro pochopení, soukromý sektor vložil do vývoje značné částky svých financí. Tyto požadavky se však u tohoto stroje vylučovaly a znamenalo by to finanční ztráty pro průmysl. I přes ukončení programu se NASA nevzdávala programu X-34 a rozhodla se využít zbývající rozpočet na nový stroj X-34.

Závěrem si dovolím přidat video, které sice předbíhá děj, ale je velmi zajímavé.

Zdroje informací:
X-34 TECHNOLOGY DEMONSTRATOR, Audit report IG-00-029, Autor NASA, Rok vydání 2000
ACCESS TO SPACE STUDY, Summary Report, Autor NASA, Rok vydání 1994
X-34 TECHNOLOGY DEMONSTRATOR, Autor NASA, Rok vydání 2000
Promise Denied, NASA’s X-34 and the Quest for Cheap Reusable Access to Space, Autor Bruce I. Larrimer, Rok vydání 2020
astronautix.com
thedrive.com
en.wikipedia.org
collectspace.com
en.wikipedia.org

Zdroje obrázků:
Promise Denied, strana 80
Promise Denied, strana 81
Promise Denied, strana 82
Promise Denied, strana 98
hitechweb
s3.amazonaws.com/
astronautix.com/
upload.wikimedia.org/
nationalmedals.org/
upload.wikimedia.org/