Raketoplán
Obsah boxu
Raketoplán (anglicky Space Shuttle, oficiálně Space Transportation System neboli STS) byl americký, částečně znovupoužitelný kosmický dopravní prostředek provozovaný Národním úřadem pro letectví a vesmír (NASA). Program byl aktivní v letech 1981 až 2011 a uskutečnil celkem 135 misí. Raketoplán startoval vertikálně jako raketa, na oběžné dráze operoval jako kosmická loď a přistával horizontálně jako kluzák.
Byl to první opakovaně použitelný orbitální dopravní prostředek na světě a po desítky let představoval páteř americké i mezinárodní pilotované kosmonautiky. Jeho hlavními úkoly bylo vynášení a oprava družic, provádění vědeckých experimentů v prostředí mikrogravitace a především výstavba a zásobování Mezinárodní vesmírné stanice (ISS).
Celkem bylo postaveno pět raketoplánů určených pro lety do vesmíru: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis a Endeavour. Dva z nich, Challenger a Columbia, byly zničeny při tragických haváriích. Program byl ukončen v roce 2011 z důvodu vysokých provozních nákladů a bezpečnostních rizik.
📜 Historie
Vývoj raketoplánu byl přímou reakcí na extrémně nákladný program Apollo, který sice dostal člověka na Měsíc, ale používal jednorázové nosné rakety a kosmické lodě. NASA hledala způsob, jak snížit náklady na dopravu na nízkou oběžnou dráhu Země a vytvořit rutinní přístup do vesmíru.
🏛️ Vývoj a první testy
Koncepce znovupoužitelného kosmického prostředku se objevovala již v 60. letech 20. století. V roce 1972 schválil americký prezident Richard Nixon program Space Shuttle s cílem vytvořit "vesmírný náklaďák". Původní plány byly mnohem ambicióznější a počítaly s plně znovupoužitelným systémem, ale z rozpočtových důvodů se přistoupilo ke kompromisu s jednorázovou externí nádrží.
Hlavním kontraktorem pro stavbu orbiteru se stala společnost Rockwell International. První postavený exemplář, Enterprise (OV-101), nebyl vybaven pro lety do vesmíru. Sloužil v letech 1976–1977 k testům v atmosféře. Byl vynášen na hřbetě speciálně upraveného letounu Boeing 747 (Shuttle Carrier Aircraft) a po oddělení samostatně klouzavým letem přistával na zemi, čímž se ověřovaly jeho letové vlastnosti.
🚀 První let a operační fáze
Historicky první mise do vesmíru, označená STS-1, se uskutečnila 12. dubna 1981. Raketoplán Columbia pilotovali veteráni John Young a Robert Crippen. Start proběhl z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě. Let trval dva dny a po 37 obězích Země raketoplán úspěšně přistál na Edwardsově letecké základně v Kalifornii.
V 80. letech se raketoplány staly hlavním nástrojem americké kosmonautiky. Vynášely komerční, vědecké i vojenské družice, včetně slavného Hubbleova vesmírného dalekohledu. Na palubě létaly mezinárodní posádky a v nákladovém prostoru byla umístěna evropská laboratoř Spacelab.
⚫ Tragické havárie
Program postihly dvě fatální katastrofy, které zásadně ovlivnily jeho další směřování.
- Havárie raketoplánu Challenger: 28. ledna 1986 explodoval raketoplán Challenger pouhých 73 sekund po startu mise STS-51-L. Příčinou bylo selhání těsnicího o-kroužku na jednom z pomocných startovacích motorů (SRB), což vedlo k prohoření spoje a následné explozi externí nádrže. Zahynula celá sedmičlenná posádka, včetně učitelky Christy McAuliffeové. Program byl na téměř tři roky pozastaven.
- Havárie raketoplánu Columbia: 1. února 2003 se raketoplán Columbia rozpadl při návratu do atmosféry na konci mise STS-107. Vyšetřování ukázalo, že při startu se z externí nádrže utrhl kus izolační pěny a narazil do náběžné hrany křídla, kde poškodil panely tepelné ochrany. Během sestupu atmosférou proniklo žhavé plazma do konstrukce křídla a způsobilo jeho destrukci. Opět zahynula celá sedmičlenná posádka. Lety byly obnoveny až v roce 2005.
🏗️ Éra Mezinárodní vesmírné stanice a ukončení programu
Po havárii Challengeru byl postaven náhradní raketoplán Endeavour. Od konce 90. let se hlavním úkolem flotily stala výstavba Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Raketoplány dopravily na oběžnou dráhu všechny hlavní americké, evropské a japonské moduly, solární panely a další klíčové komponenty.
Po havárii Columbie bylo rozhodnuto, že program bude po dokončení výstavby ISS ukončen. Důvodem byly vysoké náklady, stárnoucí technologie a přetrvávající bezpečnostní rizika. Poslední, 135. misí programu byla STS-135, kterou uskutečnil raketoplán Atlantis v červenci 2011. Po ukončení programu byly zbývající tři raketoplány a testovací prototyp Enterprise umístěny do muzeí po celých Spojených státech.
⚙️ Technický popis
Startovní sestava raketoplánu se skládala ze tří hlavních komponent:
1. **Orbiter (Družicový stupeň)**: Vlastní znovupoužitelný letoun, který nesl posádku a náklad. 2. **Externí nádrž (External Tank, ET)**: Jediná jednorázová část systému, která dodávala palivo hlavním motorům orbiteru. 3. **Dva pomocné startovací motory (Solid Rocket Boosters, SRB)**: Znovupoužitelné motory na tuhé palivo, které poskytovaly většinu tahu při startu.
🚀 Orbiter
Orbiter byl srdcem celého systému. Měl délku 37,2 metru a rozpětí křídel 23,8 metru. Jeho konstrukce byla převážně z hliníkových slitin.
- **Tepelná ochrana (Thermal Protection System, TPS)**: Kriticky důležitý systém chránící orbiter před extrémními teplotami (až 1650 °C) při návratu do atmosféry. Skládal se z desetitisíců speciálních křemičitých destiček a panelů z uhlík-uhlíkového kompozitu na nejvíce namáhaných částech (nos a náběžné hrany křídel).
- **Motory**: Orbiter měl tři hlavní motory SSME (Space Shuttle Main Engine), které spalovaly kapalný vodík a kapalný kyslík z externí nádrže. Dále byl vybaven dvěma manévrovacími motory OMS (Orbital Maneuvering System) pro operace na oběžné dráze a systémem malých reaktivních motorků RCS (Reaction Control System) pro jemné korekce polohy.
- **Nákladový prostor**: Obrovský prostor o délce 18,3 metru a průměru 4,6 metru, který mohl pojmout velké družice, laboratorní moduly nebo komponenty ISS. Byl vybaven kanadskou robotickou paží Canadarm.
- **Pilotní kabina**: Dvoupatrová kabina pro posádku. Horní patro sloužilo jako pilotní a řídicí centrum, spodní jako obytná část s kuchyňkou, toaletou a prostory pro odpočinek.
⛽ Externí nádrž a pomocné motory
- **Externí nádrž (ET)**: Obří oranžová nádrž byla páteří celé startovní sestavy, ke které byl připojen orbiter i oba SRB. Obsahovala oddělené sekce pro kapalný vodík (dolní, větší část) a kapalný kyslík (horní, menší část). Po vyhoření paliva, přibližně 8,5 minuty po startu, se nádrž oddělila a shořela v atmosféře.
- **Pomocné motory (SRB)**: Dva motory na tuhé palivo poskytovaly přes 70 % celkového tahu při startu. Hořely přibližně dvě minuty. Po vyhoření se oddělily, na padácích dopadly do Atlantského oceánu, kde byly vyloveny, dopraveny na pevninu a připraveny pro další použití.
✈️ Start, let a přistání
Start probíhal z rampy 39A nebo 39B v Kennedyho vesmírném středisku. Několik sekund před startem se zažehly hlavní motory SSME, a pokud pracovaly správně, následovalo zapálení motorů SRB, což byl okamžik, od kterého nebylo návratu. Po dvou minutách se oddělily vyhořelé SRB. Po osmi a půl minutách se vypnuly hlavní motory (MECO - Main Engine Cutoff) a oddělila se externí nádrž. Orbiter poté pomocí motorů OMS dokončil manévr pro dosažení stabilní oběžné dráhy.
Návrat na Zemi byl komplexní a riskantní manévr. Orbiter se otočil zádí ve směru letu a provedl zážeh motorů OMS, který ho zpomalil a nasměroval do atmosféry. Vstup do atmosféry probíhal pod velkým úhlem náběhu (cca 40°). Třením o atmosféru se orbiter extrémně zahříval a zároveň brzdil. Pro snížení rychlosti prováděl sérii ostrých zatáček ve tvaru písmene "S". V závěrečné fázi letěl jako kluzák bez motorického pohonu a přistával na speciálně upravené dráze, nejčastěji v Kennedyho vesmírném středisku nebo na Edwardsově letecké základně.
🚀 Flotila raketoplánů
Celkem bylo vyrobeno šest orbiterů, z nichž pět bylo určeno pro lety do vesmíru.
- Enterprise (OV-101): Prototyp pro atmosférické testy, nikdy neletěl do vesmíru. Nyní vystaven v Intrepid Sea, Air & Space Museum v New Yorku.
- Columbia (OV-102): První letuschopný exemplář, 28 misí. Zničen při návratu z mise STS-107 1. února 2003.
- Challenger (OV-099): Původně testovací konstrukce, přestavěná na letový stroj. 10 misí. Zničen při startu mise STS-51-L 28. ledna 1986.
- Discovery (OV-103): Nejvytíženější raketoplán s 39 misemi. Vynesl Hubbleův teleskop. Nyní vystaven v National Air and Space Museum ve Washingtonu.
- Atlantis (OV-104): Absolvoval 33 misí, včetně poslední mise programu STS-135. Nyní vystaven v návštěvnickém komplexu Kennedyho vesmírného střediska.
- Endeavour (OV-105): Postaven jako náhrada za zničený Challenger. Absolvoval 25 misí, včetně první servisní mise k Hubbleovu teleskopu. Nyní vystaven v California Science Center v Los Angeles.
🛰️ Mise a odkaz
Během 30 let provozu uskutečnily raketoplány 135 misí a dopravily do vesmíru 355 astronautů z 16 zemí.
Klíčové úspěchy
- **Výstavba a údržba Mezinárodní vesmírné stanice**: Bez schopností raketoplánu dopravit na oběžnou dráhu masivní moduly a konstrukce by ISS v dnešní podobě nevznikla.
- **Hubbleův vesmírný dalekohled**: Raketoplán Discovery jej v roce 1990 vynesl na oběžnou dráhu. Následné servisní mise, provedené astronauty z raketoplánů, opravily jeho počáteční optickou vadu a mnohokrát modernizovaly jeho vybavení, čímž z něj učinily jeden z nejdůležitějších vědeckých přístrojů v historii.
- **Vynášení sond**: Raketoplány vynesly planetární sondy jako Magellan k Venuši, Galileo k Jupiteru a Ulysses ke zkoumání Slunce.
- **Vědecký výzkum**: Na palubě laboratoří Spacelab a Spacehab proběhly tisíce experimentů z oblasti biologie, medicíny, fyziky a materiálových věd.
Kritika a odkaz
Program Space Shuttle byl často kritizován za to, že nesplnil svůj původní slib – levný a častý přístup do vesmíru. Provozní náklady na jeden start se pohybovaly v řádu stovek milionů až přes miliardu dolarů, což bylo mnohem více, než se původně plánovalo. Dvě tragické havárie také ukázaly, že systém byl přes veškerá opatření stále velmi riskantní.
Přesto je odkaz raketoplánů nezpochybnitelný. Posunuly hranice lidských možností, umožnily bezprecedentní vědecké objevy a zanechaly po sobě Mezinárodní vesmírnou stanici jako symbol mezinárodní spolupráce. Zkušenosti získané z provozu, ale i z havárií, zásadně ovlivnily design a bezpečnostní filozofii všech následujících pilotovaných kosmických lodí, včetně těch vyvíjených soukromými společnostmi jako SpaceX (Crew Dragon) a Boeing (Starliner).
💡 Pro laiky
Představte si raketoplán jako velmi speciální vesmírný "náklaďák", který je zároveň i letadlem.
- **Start jako raketa**: Aby se dostal do vesmíru, musel startovat kolmo vzhůru, stejně jako klasická raketa. K tomu potřeboval obrovskou sílu. Tu mu dodávaly dva postranní motory (bílé válce) a palivo z obrovské oranžové nádrže.
- **Práce ve vesmíru**: Jakmile byl na oběžné dráze, fungoval jako kosmická loď. Otevřel dveře svého "nákladového prostoru", ze kterého mohl pomocí robotické ruky vypustit družici nebo se připojit k vesmírné stanici.
- **Přistání jako letadlo**: Když byla jeho práce hotová, vrátil se zpět k Zemi. Místo aby spadl jako kámen, začal plachtit atmosférou jako kluzák. Neměl žádné motory, které by mu při přistání pomáhaly, takže pilot musel trefit přistávací dráhu na první pokus. Díky svému tvaru a křídlům dokázal přistát na letišti podobně jako běžné letadlo.
Byl to tedy hybrid mezi raketou, kosmickou lodí a letadlem, a právě tato kombinace ho činila tak unikátním, ale i složitým a riskantním.