První měkké přistání rakety z kosmu?

V pondělí 23. listopadu se menší a nepříliš známé soukromé kosmické společnosti Blue Origin miliardáře Jeffa Bezose, zakladatele Amazonu, podařilo poprvé navrátit první stupeň nosné rakety bezpečně na zem. Jednostupňová suborbitální raketa New Shepard se vrátila z výšky necelých 100 kilometrů poté, co vynesla prázdnou kapsli pro posádku těsně nad hranici kosmického prostoru.

blueorigin_launch1Úspěšným přistáním společnost Blue Origin předběhla společnost SpaceX, která se již delší dobu pokouší o podobné měkké přistání, ovšem s prvním stupněm své dvoustupňové rakety Falcon 9. Již v roce 2013 provedla úspěšné testy se zařízením Grasshopper (luční koník) které testovalo opětovné dosednutí ve vertikální poloze po vzlétnutí do výšky jednoho kilometru. Tomu se do určité míry podobá současný úspěšný pokus rakety New Shepard, ovšem z podstatně větší výšky. Od března 2013 jsou první stupně rakety Falcon 9 vybaveny testovacím sestupovým zařízením, s jehož pomocí jsou prováděny pokusy o úspěšné měkké přistání. Nejdříve volně na hladinu oceánu a později na autonomní přistávací plošině v Atlantiku. Některé pokusy skončily neúspěšně, což sami tvůrci předpokládali, neboť již na počátku pokusů prohlásili, že očekávají několik nezdarů, než se naučí tento složitý manévr provádět správně.

Přistání rakety New Shepard proto není tak velkým úspěchem, jak by se na první pohled mohlo zdát. Je pravda, že se podařilo přistát ve svislé poloze, ovšem s raketou, která se nedá považovat za plnohodnotnou kosmickou raketu. K úspěšnému přistání došlo po provedení tzv. „balistického skoku“, kdy raketa vylétla téměř na hranici kosmického prostoru, ovšem směřovala při tom v podstatě jen kolmo vzhůru, a tak po necelých deseti minutách přistála na stejném místě. Jedná se tedy o tzv. suborbitální let, který je podstatně jednodušší, než oblet Země, což je kromě dosažení výšky další podmínkou pro uskutečnění „kosmického letu“ a vyžaduje vyvinutí první kosmické rychlosti. Praktický rozdíl je jasný, zatímco při suborbitálních letech setrvá těleso v kosmickém prostoru řádově minuty, či pár desítek minut, při vystoupání na oběžnou dráhu se těleso může pohybovat v kosmickém prostoru velmi dlouhou dobu.

Rozdíl rychlostí a tedy i energií, při suborbitálním a kosmickém letu je značný a návratový systém raketového stupně pro oběžnou dráhu se musí potýkat s mnohonásobně náročnějšími podmínkami. Jednak je celá raketa větší, navíc se pohybuje vyšší rychlostí, kterou je nutné opět zbrzdit.

blueorigin1Pokud tedy porovnáme raketu New Shepard s návratovým prvním stupněm rakety Falcon 9, zjistíme, že New Shepard je 16 metrů vysoký válec o hmotnosti přibližně 10 tun. U Falconu 9 se jedná o stupeň dlouhý 48 metrů a s hmotností asi 28 tun. Navíc oba stroje přistávají mírně odlišným způsobem. New Shepard má jeden regulovatelný raketový motor s možností změny vektoru tahu vychýlením trysky mimo osu tělesa. Falcon 9 disponuje devíti motory Merlin 1D s regulovatelným tahem. Vzájemnou regulací tahů motorů lze také manévrovat. Současný hlavní rozdíl obou návratových dílů je v možnostech manévrování při dosednutí. Zatímco menší a lehčí New Shepard se může nad přistávacím místem po krátkou dobu vznášet, neboť rozsah regulace jeho motoru umožnuje po samotném zbrzdění pádu udržovat stroj v konstantní výšce, větší a hmotnější Falcon 9 musí zvládnout přesné navedení na přistávací plošinu a jemné dosednutí na první pokus, protože jeho motory nelze regulovat na tak malý výkon, aby se vznášel. Postupné brždění je nutné provést tak, aby se sestup zastavil těsně nad plošinou, a pak se motory vypnou, jinak by celý stupeň začal opět stoupat.

Bezpečný návrat prvního stupně Falconu 9 se plánuje opět při dalším letu této rakety, ke kterému má dojít během prosince tohoto roku. Raketa bude mít vylepšené motory a zřejmě se poprvé pokusí přistát na pevnině. Uvidíme, zda tedy pokus „nedospělého“ New Shepardu nebude záhy doplněn o měkké přistání plnohodnotné kosmické rakety Falcon 9. Ať to dopadne jakkoli, i společnost Blue Origin hodlá postavit dvoustupňovou raketu s návratovým hlavním stupněm.