V minulém díle jsme pokračovali v oživeném programu X-34, který navázal na svoje základy z prvního pokusu o vývoj. Nyní byl X-34 skromnějších parametrů a s jasným určením provozu, tedy ověření koncepce RLV (Reusable Launch Vehicle) a následně nových technologií. Vývojem a výrobou byla pověřena společnost Orbital, která stála i na začátku první verze, tehdy však ještě se společností Rockwell jako partnerem. V průběhu druhé vlny musela NASA řešit i problémy, které se netýkaly samotné techniky a vývoje, ale čistě politické boje o budoucí letové zkoušky, tedy „tahanice“, na kterém letišti se bude létat. Logickou volbou byla základna Edwards, která měla velmi bohatou historii v experimentálních letech a konec konců na to byla i od začátku určena. Dnešním dílem tak ukončíme povídání o X-34 a shrneme celý koncept RLV z let devadesátých.

X-34 3/3

Smutný pohled na X-34 A-1A poškozeného povětrnostními vlivy na Edwards AFB
Zdroj: Promise Denied, NASA

V první vlně programu, jak už bylo zmíněno, vznikly velké dohady okolo pohonné jednotky, přesněji o původu jednotky. Naštěstí se tyto dohady nepřenesly do druhé vlny, kde byl nový X-34 plánován již s použitím americké pohonné jednotky Fastrac MC-1. Tento motor však nezačal vznikat plánovaně pro program X-34, ale byl to výsledek politiky administrátora NASA Daniela S. Goldina, tedy „rychlejší, lepší, levnější“. Výzvu k vývoji nového motoru obdrželo Marshallovo středisko už v roce 1994. Práce týmu se v roce 1995 vyvinula v Advanced Space Transportation Program (ASTP). Základem nového motoru měla být především jeho jednoduchost a využití nových materiálů. Podle Marshallova střediska se mělo jednat o:

„Raketový motor měl být navržen s výrazně méně součástmi a postaven za použití standardních a méně průmyslových výrobních materiálů a metod“

Poté, co bylo rozhodnuto o „znovuvzkříšení“ programu X-34 byl základní otázkou volba pohonné jednotky. Společnost Orbital se začala zajímat o motor MC-1 a vedla několik diskusí s NASA o použití motoru v konceptu X-34. Výsledkem bylo memorandum mezi NASA a Orbitalem podepsané 22. srpna 1996. Cílem projektu Fastrac MC-1 bylo demonstrovat levný raketový motor s turbodmychadlem, který by bylo možné použít, jak pro opakovaně použitelné systémy, tak i pro nosné systémy. Konstrukce motoru byla co nejjednodušší se sníženým počtem dílů. Klíčovými prvky bylo použití jednodílné komory z křemičitého fenolu a grafitového epoxidu, jednoduchá výroba turbo čerpadla a zjednodušené součásti vstřikovače a generátoru plynu. Samotný návrh a vývoj motoru nebyl jen o vyvinutí levnějšího motoru, ale mělo se jednat o projekt, který by dokázal podpořit i nově vznikající společnosti, které by dokázaly využít potenciálu nových technologií a stát se tak konkurence schopné. NASA odhadovala cenu nového motoru na 1 milion dolarů, což je řádově nižší cena oproti jiným pohonných jednotkám. S motorem se počítalo pro použití i v jiných nosných systémech. V původním návrhu motoru, PTA (Propulsion Test Article), se jednalo o návrh motoru s vertikálním startem, ale pro potřeby X-34 muselo dojít k úpravě návrhu pro verzi s horizontálním startem.

Raktový motor Fastrac
Zdroj: Promise Denied, NASA

Jako palivo byla zvolena směs kapalného kyslíku (LOX) a leteckého petroleje (RP-1). Řízení motoru probíhalo prostřednictvím elektronického sekvencéru. Velikost výtokové ablativní trysky odpovídala parametrům pro X-34, vypouštěného za letu. Důvodem velikosti trysky nebyl tak úplně X-34, ale omezení výrobních možností Marshallova střediska. Velkým rozdílem, oproti jiným motorům, se stala řídící avionika motoru, kterou dodal tým programu X-34. Základním rozdílem bylo, že avionika neupravuje množství pohonných látek proudících do komory podle toho, jak palubní počítače zaznamenávají změny. Místo toho byla provedena pozemní kalibrace poměru tah/směs paliva. Avionika tedy v základu řídila činnost ventilů motoru. Dalším rozdílem bylo použití ablativní trysky místo chlazené trysky. Na motoru byla použita hypergolická zapalovací patrona (samozápalná). Celý motor tak byl opakovaně použitelný, kromě zmíněné trysky a zapalovače. Do prosince roku 1997 bylo dokončeno cca 80 % projektu, přičemž šéfkonstruktér motoru, George Young, poznamenal:

„Inženýři Marshallova střediska vyvinuli tento motor v mnohem kratším než obvyklém konstrukčním cyklu při výrazně nižších nákladech než u typického raketového motoru.“

Podle původního harmonogramu měl být motor Fastrac dodán společnosti Orbital k letovým zkouškám na X-34 v březnu 1999 a první let měl být uskutečněn v srpnu 1999. Tento harmonogram však začal „sklouzávat“ a společnost Orbital a NASA tak začaly uvažovat o alternativním řešení situace. Jednou z uvažovaných možností se tak stal motor MA-5. Mělo se jednat o přechodnou alternativu, než bude dokončen Fastrac. Samotný motor MA-5A měl jisté výhody oproti MC-1. Například spolehlivost motoru byla nastavena tak, aby Fastrac splňoval požadavky programu X-34, ale MA-5A díky své dlouhé provozní historii převyšoval tento požadavek. Navíc provedené zkoušky motorů MC-1 v té době neprokazovaly ani základní stanovenou úroveň spolehlivosti, přičemž MA-5A mohl být upraven tak, aby splnil požadavky X-34 při menších nákladech. Na základě přezkoumání možností pohonné jednotky společnost Orbital v říjnu 1996 doporučila, aby byl motor MA-5A použit v základním provedení pro X-34 se sníženým tahem a zároveň vyzvala NASA k přijetí rychlého rozhodnutí o použití pohonné jednotky z důvodů navyšování finančních nákladů. V roce 1997 sestavila NASA hodnoticí komisi, která měla provést celkovou revizi projektu Fastrac. Ve své zprávě komise konstatovala, že náklady na vývoj převyšují původní rozpočet. Dalším problémem se stala prodleva a problémy s výrobou turbo čerpadel. Závěrem zprávy pak bylo zmíněno i partnerství mezi vývojovým týmem Fastrac a společností Orbital. Podle všeho nebyla společnost Orbital plně spokojena v několika oblastech vývoje pohonné jednotky. A to:

Ukázka rozmístění komponent na motoru Fastrac
Zdroj: Promise Denied, NASA

• Veliké rezervy v konstrukci motoru, které negativně ovlivnily konstrukci X-34
• Nutnost demontáže motoru mezi lety ovlivňuje cíl X-34 pro rychlý obrat mezi lety

Podle Orbitalu byl největší problém v „jistém střetu zájmů“, kdy hlavní dodavatel X-34, tedy Orbital, podléhal organizaci, která je zároveň hlavním dodavatelem pro hlavního dodavatele X-34. Pro pochopení této složitější věty. Orbital měl dodat X-34 pro NASA a podléhal Marshallovu středisku, které bylo zároveň dodavatelem „srdce“ pro X-34, tedy motoru.

Dne 14. května 1999 došlo ve Stennisově středisku k úspěšnému provedení prvního zážehu motoru Fastrac v délce 155 sekund, což odpovídalo délce letu X-34. V rámci zkušebních zážehů pak bylo v plánu provést i zážehy s délkou až 255 sekund. I přes tento začátek programu už měl projekt zpoždění celých šest měsíců, což se promítlo i do X-34. Hlavním důvodem zpoždění byla zmíněná turbo čerpadla.

Nyní se zaměříme opět na X-34, respektive konec programu X-34, se kterým se vlastně pojí konec i pro Fastrac. Samotný odkaz pohonné jednotky Fastrac však dále žije i v jiných aplikacích, za zmínku stojí například motor Merlin společnosti SpaceX. Konec pro X-34 přišel v podstatě ve stejném období, jako pro X-33, kdy nebyla prodloužena smlouva se společností Lockheed Martin. Stejný osud čekal i X-34. Provedený audit projektu agenturou NASA ukázal, že náklady nadále rostou nad rámec rozpočtu a že přínosy plynoucí z pokračování programu tyto náklady neospravedlňují. Paradoxně tak byly ukončeny dva programy najednou, přičemž právě X-33 a další budoucí RLV projekty měly těžit ze zkušeností nasbíraných provozem X-34. Za základní chybu v programu bylo považováno jeho financování. Podle mnohých inženýrů byl rozpočet už na začátku podhodnocený a navíc se měl striktně udržet v původní plánované částce. To byl, ale postupem času problém i díky zpoždění s motorem, náročností nových technologií či zbytečným „dohadováním“ o zkušební oblasti. Dalším problémem, kterým trpěl celý program, byly časté změny v manažerských pozicích, kdy například během pětiletého období prošli programem čtyři programoví manažeři. Ukončení tak přišlo v březnu roku 2001. Je nutné dodat, že společnosti Lockheed Martin a Orbital se nevzdávaly bez boje a snažily se prosadit své stroje alespoň u USAF. Bohužel se nepodařilo prosadit ani jeden z programů z několika důvodů. Prvním byla změna v nejvyšším postu ministra letectví, čímž došlo i k zapadnutí X-34 a zamítnutí X-33, jako tandemového stroje pro X-37. Dalším důvodem byly teroristické útoky provedené 11. září. Právě v tento den nastoupil do funkce i nový ministr letectví a celá pozornost USAF se logicky přesunula směrem k boji s terorismem. Podle mnohých odborníků však byly důvody i jiné, a to upřednostnění X-37 a finanční ztráta 105 milionů dolarů pro společnost Orbital, která už nemohla pokračovat bez vládního financování. Osud X-34 tak směřoval do propadliště dějin.

X-37B Orbital Test Vehicle
Zdroj: Promise Denied, NASA

V té době se první kus X-34 A-1A nacházel na Edwardsově letecké základně, kde absolvoval několik letů ve společné konfiguraci s letounem L-1011. Druhý exemplář A-2 byl u společnosti Orbital, kde se připravoval pro statické zážehy. Třetí kus A-3 se nacházel v počátku stavby konstrukce. Všechny tyto tři kusy se pak sešly na Edwardsově letecké základně v rámci dohody z dubna 2002, kdy byly stroje převedeny ke 412. testovacímu křídlu Air Force Flight Test Center. Dokument o převodu letectva uvádí:

 „AFFTC předvídá potenciál využití testovacích prostředků pro možný navazující přístup letectva (AF) do kosmického (hypersonického) výzkumu a vývoje technologií a demonstračních projektů. Návratnost investice by byla realizována prostřednictvím budoucích vojenských testovacích a vyhodnocovacích schopností.“

O X-34 se později zajímala i společnost Sierra Nevada, která o X-34 uvažovala jako o podpůrném stroji pro svůj program Dream Chaser, tedy opět jako o testovací platformu. Po postupném posouzení stavu strojů A-1A a A-2, které utrpěly jistá poškození manipulací, nakonec nedošlo k dohodě mezi společností Orbital a Sierra. Okolo roku 2010 se pak o stroje začala zajímat zase NASA, která uvažovala o návratu X-34 do provozu, ale následně na to nebyly přiděleny žádné finanční prostředky. Ve hře bylo i možné umístění strojů do muzea, ale i k tomu nedošlo, a tak stroje uložené v otevřeném, starém hangáru čelily nepříznivému počasí a ptactvu. Osud strojů pak pokračoval přesouváním na leteckou střelnici a odtud zase zpět na Edwards. Současným místem „odložení“ je dvorek v Lancasteru v Kalifornii, asi 25 mil od Edwardsovi letecké základny. USAF, které se postupně stalo majitelem obou strojů, totiž darovalo oba stroje do muzea na Floridě. Důvodem, proč se stroje nedostaly až na Floridu, bylo zjevné podcenění dopravy takovýchto exponátů, především pak finanční stránka převozu, logistika a byrokratické řízení, které se liší mezi jednotlivými státy. Dodnes tak oba stroje chátrají na dvoře společnosti Smithʼs Quickcrane Inc. Tato společnost však není prostředníkem, který měl zajistit převoz pro muzeum, ale pouze přepravní společnost, která svolila s dočasným uskladněním strojů ve svém areálu, než dojde k vyřešení dopravy na Floridu. To se však nikdy nestalo a muž, který měl provést převoz, zmizel. Společnost tak musí držet na svém dvoře dva nepotřebné kusy techniky, které tak chátrají dál a jakékoliv pokusy o právní řešení zatím selhávají.

Uskladnění X-34 na dvorku společnosti Smith’s Quickcrane Inc.
Zdroj: thedrive.com

RLV 

Závěrem si shrneme program RLV. Základní snahou bylo vyvinout znovu použitelnou technologii pro dopravu na oběžnou dráhu Země. Důvodem byla snaha o snížení finančních nároků na dopravu a zlevnění dopravy nákladu na 1000 dolarů za libru (0,45 kg). Dalším bodem byla snaha zavést nové technologie a materiály, které by vedly k primárnímu cíli. Za účelem vývoje RLV tak postupně vznikaly programy, které měly uvést myšlenky v život. NASA chtěla nyní jít cestou, kdy hlavní finanční náklady převezmou soukromé společnosti, které provedou vývoj ve spolupráci s NASA a poté postaví výsledek vývoje a budou ho i provozovat, aby se jim vrátila investice. Právě tato myšlenka vedla k problémům, které byly v průběhu seriálu popsány, tedy vývoji technologického demonstrátoru, který má zároveň sloužit jako komerční prostředek. Dalším z bodů, který vedl k problémům, byl vývoj konstrukcí z nových materiálů, se kterými nebyly dostatečné zkušenosti. Příkladem za všechny mohou být kompozitové nádrže, které byly svým způsobem „hřebíčkem do rakve“ pro X-33. Dalším příkladem může být DC-XA, který byl ukončen díky existenci pouze jednoho stroje, který byl zničen během provozu. Čím trpěly všechny programy, byly finance. NASA se velmi snažila v počátcích programů jasně nastavit rozpočet, který nebude v žádném případě překročen, což se nedařilo. Zpětným pohledem se to zdá i logické, že nebyl rozpočet dodržen, protože vývoj technologií byl rozsáhlý, ale na začátku vývoje nebyly známy všechny potencionální problémy s novými technologiemi. Proto však vznikala snaha přenést část nákladů na průmysl. Je nutno dodat, že v devadesátých letech se také začala více řešit otázka vlivu provozu raketové techniky na okolní prostředí a nyní bylo nutné provádět, dnes již dobře známe, studie o vlivu na okolní prostředí, čili environmentální studie. Závěrem dodám, že mnoho inženýrů, kteří se účastnili programů v devadesátých letech, se domnívalo, že ještě nenastal ten správný čas pro popsané projekty a bylo třeba plně vyvinout nové technologie a jejich zpracování.

Společná ukázka X-37, X-40 a X-34 na ploše Edwardsovi letecké základny
Zdroj: dfrc.nasa.gov

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
thedrive.com/the-war-zone/
en.wikipedia.org/
ntrs.nasa.gov/api/citations/20150016565/downloads/20150016565.pdf
dfrc.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
thedrive.com/content/
s3.amazonaws.com/the-drive-staging/
s3.amazonaws.com/the-drive-staging/
s3.amazonaws.com/the-drive-staging/
s3.amazonaws.com/the-drive-staging/
Promise Denied, strana 297
Promise Denied, strana 186
Promise Denied, strana 193
Promise Denied, strana 301