Posledních několik dílů jsme se věnovali strojům z devadesátých let, které měly posunout technologie a možnosti vesmírné dopravy. Žádný z programů RLV (Reusable Launch Vehicle) se však nikdy nedostal do „ostrého“ provozu. Jeden skončil zničením, druhý exemplář byl hotov z 85 %, když byl zrušen a třetí zůstal u atmosférických letů v podvěsu nosného letounu. Ve zpětném hodnocení celé této dekády byla zmiňována především jedna základní informace o tom, že samotný vývoj a celý program byly už od začátku příliš optimistické. Následný vývoj událostí prokázal pravdivost této myšlenky. Přesto z tohoto období vzešel jeden stroj, jehož pozdější nástupce se i dnes opakovaně vrací na orbitu, což asi většina lidí třeba vůbec netuší.

X-40/37 Space Maneuver Vehicle

X-40A během klesání na přiblížení
Zdroj: wikipedia.org

Než se postupně začneme zabývat poměrně složitou historií X-37, přiblížíme si trochu myšlenky USAF. Při rozvoji raketové techniky a následně pilotované kosmonautiky bylo americkému letectvu jasné, že vzniká nový prostor, který bude použitelný i pro vojenské využití. V podstatě se USAF od začátku snažilo vzdušný prostor rozšířit i o ten kosmický. Důkazem mohou být vývoje různých systémů určených především ke špionáži. Příkladem může být projekt MOL (Manned Orbiting Laboratory) nebo X-20 Dyna Soar. Právě u X-20 byla krásně vidět snaha získat pilotovaný stroj, který provede let na oběžné dráze, splní danou misi a poté se dokáže řízeným způsobem vrátit na domovské letiště. Díky politickému rozhodnutí tehdejšího ministra obrany McNamary došlo ke zrušení X-20, ale letectvo se nevzdávalo svého „snu“, což se projevilo přechodem do kategorie vztlakových těles se stroji ASSET, X-23 a vyústilo v legendárním X-24. Po schválení programu Space Shuttle nebylo letectvo úplně spokojené se svou účastí v programu a doufalo ve vlastní stroj, ale politický tlak jinak nedovolil. V devadesátých letech došlo k další vlně vývoje vesmírných technologií použitelných především pro start na sub orbitální nebo orbitální dráhu s řízeným přistáním na domovském letišti a opětovným rychlým startem. To otevíralo další dveře pro realizaci vlastního stroje, čistě vojenského vesmírného stroje.

V roce 1996 schválilo USAF koncept pro nový vesmírný vojenský systém, vícenásobně použitelný raketoplán. Uvažovaný stroj měl v rámci MSP (Military Space Plane) plnit celou řadu úkolů, a to inspekci družic, vynášení vlastních družic, optický i elektronický průzkum či zbraňové použití. V rámci koncepce mohl být stroj vynášen pomocí některého znovupoužitelného stroje z kategorie RLV, ve hře bylo i využití nákladového prostoru raketoplánu. Mělo se tedy jednat o dvoustupňovou konfiguraci, kdy první stupeň vynese malý raketoplán na sub orbitální dráhu, ten se poté oddělí od nosného stroje. Po oddělení by první stupeň řízeně přistál. Další možností pak bylo použití klasické nosné rakety. Kontrakt na vývojové studie obdržely společnosti Lockheed Martin a Boeing, respektive jeho divize McDonnell. Společnost Lockheed navrhla použití vyvíjeného X-33, který byl vyvíjen primárně pro NASA, ale v jiných rozměrech. McDonnell pak navrhl využití evoluce svého DC-XA Delta Clipperu. Oba stroje by pak prošly zvýšením svých parametrů, především pak nosnosti. Tyto stroje měly tvořit první stupeň, který by vynášel následující vojenské stroje:

Ukázka možných prostředků použitelných pro vynášení SMV
Zdroj: hitechweb.genezis.eu

• Miniraketoplán SMV (Space Maneuver Vehicle)
• Suborbitální hypersonický kluzák CAV (Common Aero Vehicle)
• Jednorázově použitelný raketový stupeň MIS (Modular Insertion Stage)

Jak jsme si již popsali v minulých dílech, vývoj X-33 i DX-CA, byl postupně ukončen a USAF tak přišlo o možné alternativy pro svůj záměr. Všechny tyto alternativy pak patřily do většího systému zvaného Space Operations Vehicle (SOV). USAF tak vytvořilo nový program založený na SMV označený jako MiST (Mini-Spaceplane Technology). V rámci MiST se mělo jednat o kosmickou loď, která bude mít vysokou schopnost manévrovatelnosti a bude schopna strávit na oběžné dráze až jeden rok. Než však mohlo dojít k vývoji plnohodnotného stroje X-40, byl vytvořen zmenšený technologický demonstrátor X-40A, jinak také známý jako Integrated Technology Test Bed (ITTB), s rozměry o cca 10 % menší oproti plánovanému plnohodnotnému stroji. Index A byl k X-40 přidán, aby byla odlišena plnohodnotná verze od demonstrátoru. V plánu bylo postavit dva kusy, přičemž první měl absolvovat zátěžové a strukturální testy kompozitní konstrukce a druhý měl pak provést atmosférické lety pro ověření navigace a automatického přistání. Samotný let probíhal tak, že byl demonstrátor vynesen do požadované výšky v podvěsu pod vrtulníkem UH-60 Black Hawk a poté uvolněn. X-40A pak sám přistál na Hollomanově letecké základně. Po prvních dvou kusech měly následovat verze B a C, které by postupně rozšiřovaly letový profil obdobným způsobem, jako tomu bylo například u projektů ASSET a X-23.

X-40A po uvolnění z nosného rámu v podvěsu pod vrtulníkem
Zdroj: wikipedia.org

Začátek celého programu X-40 a následně X-37 je velmi složitý. Ve svém programu MiST letectvo definovalo požadavky a cíle pro svůj budoucí miniraketoplán. V roce 1998 bylo vyhlášeno výběrové řízení na dodavatele X-40. Do výběru se přihlásily společnosti Lockheed Martin, Orbital Sciences Corporation a Boeing prostřednictvím své divize Rockwell. Vítězem výběrového řízení se stala právě společnost Boeing, a to díky svým předchozím zkušenostem s projektem ReFly (Reusable Flyback), respektive Rockwell, která rozvinula celou myšlenku s využitím horizontálně startující rakety Pegasus, vyvinutou společností Orbital. Tak jako jiné stroje té doby, i u X-40 bylo v plánu využít nových materiálů v konstrukci společně s novými technologiemi, především z oblasti navigace a autonomního řízení. Pro zajímavost uvedu, že tak jako u X-33 i u X-40 stála v pozadí skupina podobná Skunk Works společnosti Lockheed. V tomto případě se jednalo o skupinu Phantom Works, která se v rámci Boeingu zabývala vývojem pokročilých vojenských technologií, často spadající to kolonky „tajné“. Celá skupina Phantom Works však vznikla už ve společnosti McDonnell Douglas a má odkazovat na úspěšný letoun této společnosti, F-4 Phantom II. Po akvizici společnosti Boeingem pokračovala skupina v činnosti pod novou organizací.

Předložené návrhy v rámci výběrového řízení MiST
Zdroj: hitechweb.genezis.eu

Dne 11. srpna 1998 byl proveden první let X-40A. Jak již bylo zmíněno, stroj byl v podvěsu vrtulníku UH-60 Black Hawk vynesen do pracovní výšky 2740 m, kde byl uvolněn a pokračoval vlastním letem až na přistání. Po 1,5minutovém letu přistál na dráze Hollomanovi letecké základny, přičemž se let dá hodnotit jako dokonalý, protože X-40A dosedl necelé tři metry od osy dráhy v plně automatickém režimu. Byl to první letový test provedený pod USAF, ale také poslední, protože další lety již prováděla NASA.

Důvodem změny provozovatele letových zkoušek byla politika, respektive administrativa tehdejšího prezidenta Billa Clintona. Projekt vojenského miniraketoplánu se celkově Clintonově administrativě moc nelíbil a následně na to podal veto proti programu. Toto veto bylo nakonec zrušeno nejvyšším soudem, díky protestu několika senátorů na protiústavnost rozhodnutí, ale než se tak stalo, vedlo to USAF k provedení jisté „kličky“ v podobě spolupráce s NASA, přesněji řečeno, NASA převzala X-40A a pokračovala v dalších letových testech v rámci partnerství. Celkem bylo provedeno šest upoutaných letů a sedm samostatných letů, přičemž upoutané lety probíhaly po vlečení za osobním vozem. Návrh pro NASA přišel ve velmi vhodnou dobu. Pro všechny zúčastněné to bylo velmi výhodné partnerství z několika důvodů. Prvním bylo především rozložené financování mezi USAF, DARPA, Boeing a NASA. Další výhodou bylo, že NASA ve stejném období zvažovala vývoj podpůrného demonstrátoru, který by podpořil vývoj prostředků RLV, a byla ve fázi výběru vhodného návrhu. V rámci tohoto podpůrného programu, nazvaném Future X, si následně rezervovala označení X-37. Právě pro X-37 byl X-40A schopný poskytnou cenné informace a zkušenosti. Po vzájemných jednáních se USAF i NASA dohodly na výběru konfigurace Boeingu ATV (Advanced Technology Vehicle). NASA tedy pokračovala v testech X-40A a USAF se soustředilo na vývoj vojenských technologií pro program. X-40A se tak následně stěhoval k NASA, konkrétně na Edwardsovu leteckou základnu, kde pokračovaly letové testy. Celkem bylo do 19. května 2001 provedeno sedm letů, během kterých došlo k vyhodnocení naváděcího a navigačního systému, řídicího softwaru a autonomního přistání. Pro tyto lety byl využit, jako nosný vrtulník CH-47D Chinook, který vynesl X-40A do výšky 4500 m.

X-40A v podvěsu pod vrtulníkem Chinook.
Zdroj: cs.wikipedia.org

USAF původně uvažovalo o stavbě dalších kusů, které by už rozměrově i vybavením odpovídaly plnohodnotným orbitálním strojům. Mělo se jednat o verze X-40B a následně C. Tyto verze měly být již vybaveny pohonnou jednotkou a tepelnou ochranou, ale k rozvoji těchto dalších verzí již nedošlo a byl upřednostněn zmíněný program NASA, X-37.

Dne 14. července roku 1999 byl uzavřen kontrakt mezi NASA a společností Boeing, přičemž se Boeing zavázal investovat 67 milionů dolarů z vlastních zdrojů do programu. Další financování programu pak zajišťovalo, kromě NASA, i USAF a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Nový stroj, označený nyní jako X-37, měl těžit z poznatků X-40A, jak bylo již zmíněno. Ze strany NASA dostalo program na starosti Marshallovo vesmírné středisko v Huntsville. Celý program byl od začátku vývoje v „jistém“ časovém tlaku, protože jednání o rozdělení financování programu mezi jednotlivé účastníky trvalo skoro půl roku. Jedním z problémů, který se projevil během vývoje, byly rozdílné představy USAF a NASA o prázdné hmotnosti stroje. Pro vysvětlení uvedu, že NASA se svou konfigurací pohonu a hmotnosti mohla dosáhnout přírůstku rychlosti cca 1,8 km/s, to však nestačilo pro cíle USAF, protože letectvo plánovalo vybavit X-37 větším množstvím palubního vybavení než NASA.

Samotný stroj X-37 měl rozměry uzpůsobeny pro nákladový prostor amerického raketoplánu, ale bylo možné pro jeho vynesení využít i konvenčních raket, například Delta IV. Díky využití X-40A mohl být X-37 plánován již na orbitální lety, tzn. s raketovým pohonem a tepelnou ochranou. V plánu bylo, že X-37 uskuteční celkem šest letů, z toho dva měly proběhnout na palubě raketoplánu a zbylé lety pak na konvenční raketě. Po vynesení na orbitální dráhu měl být stroj schopný setrvat na orbitě dva až dvacet jedna dní. Pro zajímavost uvedu, že tato doba měla být původně mnohem menší a to dvanáct hodin, ale to se samozřejmě značně nelíbilo USAF. X-37 měl být dále vybaven solárními panely, které se během letu rozvinou z nákladového prostoru. Jako pohon byl zvolen raketový motor Rocketdyne AR2-3, který byl v minulosti původně používán, jako doplňující pohon pro letouny NF-104 Starfighter. Pro milovníky leteckých filmů mohu doporučit snímek „Správná posádka“, kde je v druhé polovině filmu krásně vidět letová ukázka s touto úpravou. Tento motor pracoval na peroxid vodíku a letecký petrolej JP-4. Pro účely použití na X-37 byl dodatečně certifikován i pro JP-8. Důvodem použití této jednotky byly především získané zkušenosti s provozem motoru za dlouhou dobu služby a v neposlední řadě také nízká pořizovací cena. Co se pak týče dalšího vybavení, je možné vzpomenout tyto systémy:

X-37 se solárním panelem, který by se rozevřel po navedení na oběžnou dráhu
Zdroj: secretprojects.co.uk

• Autonomní systém Honeywell SIGI (Space Integrated Global Positioning System and Inertial Navigation System)
• Systém tepelné ochrany TUFROC (Toughened Uni-piece Fibrous Reinforced Oxidation-resistant Composite)
• Reakční řídící systém RCS (Reaction Control System)

Nutno dodat, že systém SIGI byl zkoušen pro X-37 již na palubě demonstrátoru X-40A. V roce 2000 pak byly představeny veřejnosti stroje X-40A, X-37ATV a X-34, který měl také těžit z vývoje prvně zmíněných strojů, na základně Edwards. Nutno připomenout, že vývoj X-40A i X-37 začal ve stejném roce a postupně probírané události se tak prolínají mezi sebou, není to rozhodně tak, že jeden stroj skončil a druhý na něj navázal.

Vlevo ukázka raketového motoru AR2-3. Vpravo titulní obrázek k filmu Správná posádka
Zdroje: filmserver.cz
916-starfighter.de, image.slideserve.com

Celý vývoj pod vedení NASA se postupně přestával líbit jednomu z partnerů, a to USAF. Podle letectva plýtvala NASA rozpočtem bez viditelných výsledků a celkově působil na letectvo vývoj „chaoticky“, a to i v rámci zamýšlených programů RLV. Dalším bodem nespokojenosti bylo překročení hmotnostního limitu, což znepokojovalo armádní činitele, protože hrozilo, že stroj nebude schopný realizovat vojenskou část mise, která obsahovala mnohem větší rozsah přístrojového vybavení. Samozřejmě docházelo i ke skluzům v termínech, a tak se USAF následně rozhodlo, že od září roku 2002 neprodlouží smlouvu s NASA a ukončí tím financování X-37. Rozhodně se však letectvo nevzdávalo svého „vysněného“ raketoplánu. Velikou změnou pro USAF byl rok 2001, jakožto i pro celý svět, kdy došlo k teroristickým útokům na USA. Tato událost změnila mnohé a letectvo se nyní již nemuselo potýkat s omezeným rozpočtem, který ovlivnil i rozhodnutí o odchodu z programu X-37. V rámci boje proti světovému terorismu mělo letectvo nyní značně zvýšený rozpočet, a tak si mohlo dovolit zabývat se dále projektem mini raketoplánu z vlastních finančních zdrojů.

V rámci nespokojenosti s vybraným motorem zadala AFRL v květnu 2001 kontrakt na dodávku nové, vícenásobně použitelné pohonné jednotky pracující na bázi peroxid vodíku, v rámci programu ARRE (Advanced Reusable Rocket Engine). Kontrakt získala společnost Aerojet, která měla za úkol přepracovat motor tak, aby vyřadila rizikové součásti vstřikovačů, využila nové materiály a upravila konstrukci spalovací komory. Samotný vývoj probíhal až do roku 2005. První zážehové zkoušky proběhly v únoru a březnu 2002, kdy prokázaly výkonnostní schopnosti vstřikovače, včetně jeho spolehlivého zapalování a stability i při dvojnásobném rozsahu běžného řízení tahu.

Závěrem dodám, že po ukončení programu X-40A skončil tento stroj v muzeu, konkrétně v National Museum of the United States Air Force na letecké základně Wright-Patterson.

Rád bych tímto poděkoval panu Michalu Václavíkovi z České kosmické kanceláře za neocenitelnou pomoc při vzniku článku o X-37.

X-40A v National Museum of the United States Air Force na letecké základně Wright-Patterson.
Zdroj: en.wikipedia.org

Boční pohled na rozložení vnitřního vybavení X-37 ATV
Zdroj: hitechweb.genezis.eu

Zdroje informací:
SPACE MANEUVER VEHICLE ORBITAL MISSION, PLANNER: DEVELOPMENT OF APPLICATION AND, ANALYSIS OF ON-DEMAND MANEUVERING ABILITY
hitechweb.genezis.eu/
hitechweb.genezis.eu/
engineering.purdue.edu/
popularmechanics.com/
globalsecurity.org/
engineering.purdue.edu/
space.com/
nationalinterest.org/
slideserve.com/
spacedaily.com/
en.wikipedia.org/
en.wikipedia.org/
defensescoop.com/

Zdroje obrázků:
secretprojects.co.uk/
hitechweb.genezis.eu/
hitechweb.genezis.eu/
cs.wikipedia.org/
hitechweb.genezis.eu/
hitechweb.genezis.eu/
hitechweb.genezis.eu/
cs.wikipedia.org/
www.secretprojects.co.uk/
filmserver.cz/i
916-starfighter.de/Large/Special/NF10411.htm
image.slideserve.com/
en.wikipedia.org/wiki/
hitechweb.genezis.eu/