Vozí náklady a připomínají posunovací lokomotivy či remorkéry šíbující velké lodě na určená místa. Některé už umějí zajistit i doplňování paliv pro jiná kosmická tělesa. Současné orbitální remorkéry, anglicky zvané Space Tug nebo Orbital Transfer Vehicle (OTV), jsou většinou odvozeny od nákladních kosmických lodí zásobujících Mezinárodní kosmickou stanici (ISS). Ty nejznámější a jejich služby jsme si popsali v minulém čísle. V poslední době se však poměrně rychle rýsují další projekty.
S nárůstem kosmických misí a s ambiciózními plány na dobývání vesmíru se výrazněji oživuje otázka, zda není čas na návrat raketoplánů. Tedy nepředstavujte si hned něco, jako byl slavný Space Shuttle Columbia a jeho sourozenci. Do kosmu se zatím chystají „jen“ bezpilotní okřídlené lodě, jako Space Rider zaštítěný evropskou ESA a Dream Chaser soukromé americké společnosti Sierra Nevada Corporation (SNC). Space Rider („Vesmírný jezdec“) je hybridem mezi remorkérem, vědeckou platformou a okřídlenou lodí. Křídla však má používat pouze při návratu na Zemi těsně před přistáním. Má jít o opakovaně použitelný dopravní prostředek, respektive robotickou laboratoř bez posádky, která zajistí „end-to-end integrovaný vesmírný dopravní systém“ pro komerční zákazníky. Po startu do vesmíru by měl pobýt na oběžné dráze zhruba dva měsíce, kdy na jeho palubě proběhnou experimenty či tzv. demonstrace technologií zadané odbornou klientelou. Poté Rider přistane a bude připraven na novou misi. Podobný scénář jako první absolvovala návratová kabina W-1 kalifornské společnosti Varda Space Industries s průměrem pouhých 90 cm. Není sice okřídlená ani nesloužila k postrku jiných těles, ale trendy komerční kosmonautiky ukazuje. W-1, označovaná jako „produkční orbitální satelit“, startovala k původně 30dennímu letu v červnu 2023 a sloužila k pěstování krystalů ritonaviru, antivirotika používaného k léčbě HIV a hepatitidy C. Experimenty s krystalizací se zdařily už záhy po startu, ale i proto měla mise potíže s povolením k návratu od FAA (Federal Aviation Administration) a americké armády. To přišlo až týden před přistáním (21. února) na odlehlých plochách Utahu.
Evropský Vesmírný jezdec
Podobné plavidlo, Space Rider, vyvíjí také ESA. Má být velké asi jako dva minivany a při startu operovat s hmotností přibližně 4 900 kg. Užitečné zatížení nákladem s hmotností až 800 kg bude soustředěno do nákladového prostoru návratového modulu. Vzlétat má s pomocí lehké čtyřstupňové rakety Vega C ze základny Centre Spatial Guyanais v Kourou ve Francouzské Guyaně. [Ta je však od havárie v r. 2022 uzemněna — pozn. red.]. Po skončení mise se Space Rider navrátí do zemské atmosféry rychlostí 28 000 km/h a až tak 5 km od přistávací dráhy rozloží křídla a přejde k hladkému přistání se 150m přesností. Následně bude loď renovována pro další použití. Každá by měla uskutečnit nejméně pět letů. Program byl ohlášen v roce 2016, „zelenou“ však získal až na ministerské radě ESA v Seville v listopadu 2019. Teprve v prosinci 2020 ESA podepsala dva kontrakty s Thales Alenia Space Italy a Avio na dodávku letového modelu Space Rideru, včetně návratového modulu a servisního modulu AVUM (attitude vernier upper module), který „dotlačí“ náklad na příslušnou orbitu a mj. zabezpečí energii pro laboratorní segment. Space Rider měl zahájit lety koncem loňského roku, ale došlo ke skluzu, aktuálně až na 3. čtvrtletí roku 2025. Letos už ale oficiálně zahájil alespoň svou ověřovací a testovací fázi D. ESA připravuje i několik pádových testů, jež ověří schopnosti přistávacích algoritmů lodě a vylepší technologii autonomního přistání i funkcí křídla. Díky schopnosti přepravovat užitečné náklady na různě vzdálené orbity a s různými sklony k rovině rovníku budou mít zákazníci šanci realizovat rozličné experimenty s tím, že výsledky se vrátí na Zemi. Dante Galli, manažer programu pro Nasaspaceflight.com, konstatoval, že existuje mnoho důvodů pro vývoj takovéto kosmické lodi, včetně nárůstu potřebných služeb na oběžné dráze, a „touhy, aby také ESA nabízela služby, které jsou komerčně životaschopné“. Podle něj si Space Rider klade za cíl poskytnout Evropě přístup k „cenově dostupnému a zejména nezávislému“ přístupu do vesmíru tím, že zajistí komplexní službu od startu po přistání. A jedním z hlavních cílů programu je řešit takzvanou znovupoužitelnost.
Americký Lapač snů
Kosmoplán Dream Chaser („Lapač snů“) společnosti Siera Space bude na rozdíl od dřívějších Space Shuttlů startovat na vrcholu klasické rakety a přistávat jako letadlo na běžné ranveji. V současné době se s ním v nepilotované verzi počítá jako s další zásobovací lodí pro ISS. Projekt byl zveřejněn 20. září 2004 společností SpaceDev známou především návrhem a výrobou hybridních raketových motorů pro SpaceShipOne Paula Allena, používaný nyní společností Virgin Galactic v kosmoplánech SpaceShipTwo k turistickým výpravám na suborbitální dráhu. (Dnes je součástí „Space Systems Business“ společnosti SNC.) Obdobný motor měl v původní verzi k suborbitálním turistickým výletům ve čtyřmístné variantě používat také Dream Chaser, zatímco šestimístná modifikace uvažovaná pro orbitální dopravu počítala s jiným motorem. Důležité ale je, že design Dream Chaseru je odvozen od konceptu NASA HL-20 PLS (personnel launch system). Ten vznikl na základě poznatků z řady testovaných, většinou vztlakových těles, kosmických kluzáků. Nejúspěšnější z nichž, model Northrop HL-10, byl v letech 1966—70 shazován z letícího bombardéru B-52 a uskutečnil na 37 bezmotorových i motorických letů. S HL-20 se počítalo ještě počátkem 90. let jako s pilotovaným vícenásobně použitelným orbitálním letounem, vizuálně podobným sovětskému experimentálnímu kosmickému kluzáku BOR-4. Mise PLS měla přepravovat astronauty a malé množství nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země a zpět k potenciální orbitální stanici systémem malých kosmotaxi. Z těchto plánů ale sešlo, neb NASA v té době plně spoléhala na Space Shuttly. Projekt Dream Chaser prošel peripetiemi vývoje od původně uvažované pilotované verze k (prozatím) nákladní, bezpilotní modifikaci, jež se přeci jen propracovala mezi „náklaďáky“ zásobující ISS. Původní kosmoplán byl vyvíjen v rámci programů NASA COTS/CCDev (Commercial orbital transportation services / Commercial crew development) z 18. ledna 2006 se záměrem podpořit privátní společnosti ve vývoji pilotovaných i nákladních lodí pro dopravu na ISS. Ve lhůtě pro podání nabídek v březnu 2006 se přihlásilo více než 20 zájemců, včetně tehdejší SpaceDev. Ta ovšem 18. srpna vypadla a přednost dostali tehdy málo známá začínající SpaceX a gigant Boeing s projektem CST-100 (Starliner). SpaceDev se přesto nevzdávala a v dubnu 2007 uzavřela partnerství s United Launch Alliance, aby prozkoumala možnost použití osvědčené rakety Atlas 5 v roli nosiče. Dne 21. října 2008 však byla SpaceDev i s kosmoplánem koupena společností Sierra Nevada Corporation za pouhých 38 milionů USD a stala se její součástí. Tehdy byl vývoj zaměřen na pilotovaný letoun, který měl dopravit na stanici až sedm astronautů. Ovšem v září 2014 Dream Chaser (pilotovaná verze) nepostoupil ani do dalšího kola programu COTS. SNC sice podala odvolání, ale neuspěla a ze soutěže byla definitivně vyloučena. Přesto projekt přepracovala a v roce 2015 představila Dream Chaser jako zásobovací automatickou loď určenou pro přepravu nákladu. S ní se následně přihlásila do druhého kola programu CRS-2 (Commercial resupply services 2). V lednu 2016 jej tak NASA zařadila do programu bezpilotního zásobování ISS. Samotný raketoplán prošel změnami designu (zaslepení oken, sklápěcí křídla apod.). Od té doby opět uteklo hodně vody a nosič Atlas 5 byl nahrazen nosnou raketou ULA Vulcan. Původně se měl start odehrát v roce 2019, posléze v 1. třetině loňského roku. Tentokráte nebyl na vině kosmoplán, ale právě nosič, kvůli opožděné dodávce motorů BE-4 společnosti Blue Origin, pracující na směs kapalného metanu a kyslíku. První Vulcan proto odstartoval až letos 8. ledna — s lunární sondou Peregrine společnosti Astrobotic Technology (ta ale svého cíle nedosáhla). Další start by se měl odehrát letos v dubnu. Dream Chaser, pod jménem Tenacity neboli Houževnatost, spojený s modulem Shooting Star při celkové hmotností 11,3 t ponese při svém prvním letu více než 3 540 kg nákladu, i když na budoucích misích by mohl nést až 5 410 kg. Samotný kosmický letoun používá k manévrování speciální ekologické palivo: peroxid vodíku a rafinovaný petrolej. Navržen je tak, aby absolvoval až 15 misí a aby zpět na Zemi přivezl při každé z nich až cca 1 590 kg nákladu a experimentálních vzorků, zatímco více než 3 820 kg odpadků uložených v nákladním/servisním modulu Shooting Star může shořet při návratu v atmosféře. Modul je 4,6 m dlouhý a unese až 4 500 kg nákladu. Bude připojen na zadní část raketoplánu a skrze něj se bude celá sestava (Dream Chaser + Shooting Star) připojovat k ISS. Vertikální letový komplet včetně Vulcanu, k jehož špici bude sestava připevněna, měří 16,8 m, což je zhruba délka (amerického) školního autobusu. Kromě přepravy nákladu modul dodává letounu servisní služby, mezi které patří aktivní a pasivní regulace teploty a zajišsolárních panelů. Dále modul umožňuje přesuny na orbitě, stabilizuje Dream Chaser pomocí šesti korekčních trysek, zajišťuje připojení k ISS. Posádka ISS se do Dream Chaseru dostane průlezem v podo-bě rukávu vedoucího skrze Shooting Star. První modul postavila Sierra Space sama, ale 31. května 2022 uzavřela strategické partnerství s leteckým výrobcem Spirit AeroSystems, který výrobu nákladních modulů převzal a zefektivnil. Sierra Space má už téměř jistotu, že se jí náklady vrátí. Od roku 2016 má s NASA v rámci CRS-2 uzavřený kontrakt zajišťující nejméně šest dopravních misí na ISS. A další možná s prodlužováním životnosti stanice přibudou. Navíc byl Dream Chaser vybrán jako jedna z komerčních kosmických lodí pro přepravu posádek a nákladů na budoucí kosmickou stanici Orbital Reef, s boeingovým Starlinerem. SNC a Blue Origin společně s Boeingem navíc na projektu této soukromé stanice pracují v rámci programu NASA CLD (Commercial LEO destinations program). Siera Space pro ni mj. vyvíjí nafukovací obytné a laboratorní moduly LIFE (large integrated flexible environment modul). A Sierra Space už předloni také podepsala dohodu o operačním výzkumu a vývoji (CRADA — Cooperative research and development agreement) s americkým dopravním velitelstvím na vývoj konceptů pro použití kosmoplánu Dream Chaser a nákladních modulů Shooting Star pro „včasné globální dodávky logistiky a personálu ministerstva obrany“. Připojila se tak ke společnostem, jako jsou SpaceX, Blue Origin či Rocket Lab, zkoumajícím možnosti použití kosmických dopravních prostředků k přepravě vojenských posádek a nákladu po světě průletem po balistické dráze. Dream Chaser rozšiřuje jejich pole tím, že sice startuje na raketě, ale dosedá na běžné přistávací dráze. Počátkem února byl kosmoplán v kompletní sestavě s modulem představen novinářům v testovacím zařízení NASA Neila Armstronga v Ohio, v Sandusky, což je domov bratrů Wrightových považovaných za „rodiště letectví“. Pokud v dubnu s nákladem pro ISS odstartuje, dá „na frak“ Boeingu, neboť jeho klasicky koncipovaná kosmická loď Starliner má (snad, konečně!) startovat s posádkou k ISS až někdy v srpnu.
Remorkér i tanker
Blue Origin majitele Amazonu Jeffa Bezose je, co se týče podnikání v kosmonautice, opravdu čilá. Už dříve jsme zmiňovali např. stanici Orbital Reef, motory BE-4 pro Vulcan a plánované pro Bezosovu těžkou raketu New Glenn a je třeba připomenut i jeho podíl na lunárním modulu Blue Moon. Udivující rozsah vesmírné činnosti této firmy nyní zahrnuje také plány na vývoj orbitálního manévrujícího plavidla — remorkéru zvaného Blue Ring („Modrý prstenec“). Společnost to oznámila loni 16. října, čímž potvrdila rok trvající spekulace. „Modrý prstenec“ popsala jako platformu kosmických lodí zaměřenou na poskytování logistiky a doručování ve vesmíru z nízké a střední zemské orbity do cislunárního prostoru a dále — snad až k planetám. Paul Ebertz, seniorní zástupce prezidenta nové obchodní jednotky In-Space Systems společnosti, prohlásil: „Blue Ring řeší dvě z nejobtížnějších výzev v oblasti kosmických letů současnosti: rostoucí vesmírnou infrastrukturu a zvyšující se mobilitu na oběžné dráze. Našim zákazníkům nabízíme možnost snadného přístupu a manévrování na různých oběžných drahách s nízkými náklady a zároveň přístup ke kritickým datům, která zajistí úspěšnou misi.“ Plány sahají za hranice současné konkurence. Svědčí o tom např. prohlášení Brenta Sherwooda ještě v roli seniorního zástupce prezidenta pokročilých vývojových programů během konference ASCEND (Accelerating Space Commerce, Exploration, and New Discovery) loni v říjnu v Las Vegas: „Vyvíjíme orbitální dopravní prostředek, který by mohl nést náklad v cislunárním prostoru, rozmisťovat jej, přemisťovat a poskytovat nám flexibilitu v celém obrovském objemu prostoru, který potřebujeme.“ A při prezentaci plánů Blue Origin před výborem Národních akademií rovněž loni v říjnu se o projektu zmínila i Erika Wagnerová, další představitelka Blue Origin. Právě ona jej nazvala Blue Ring. Její prezentace zahrnovala i graf ukazující různé role „Modrého prstence“ na oběžné dráze Země a na „planetárních cílech“. „Přinášíme Blue Ring na trh, abychom mohli uskutečnit mnoho misí, které se začínají vynořovat z oblasti národní bezpečnosti,“ uvedl i Lars Hoffman, zástupce prezidenta pro národní bezpečnost ve společnosti Blue Origin, v prezentaci na konferenci SpaceCom letos 1. února a doplnil: „Základním posláním Blue Ring je vynášet satelity na požadované oběžné dráhy, ale kosmická loď může být použita také jako sběrnice pro hostované užitečné zatížení. Můžeme sloužit jako velmi schopný autobus.“ Společnost zveřejnila, že Blue Ring bude schopen pojmout náklad přesahující 3 000 kg, což umožní podporovat přepravu jiných těles i hostované náklady. Konstrukčně je návrh zajímavý i proto, že má např. 12 dokovacích portů, z nichž každý je schopen pojmout náklad o hmotnosti až 500 kg. To znamená dělený náklad pro různé účely. Porty by mohly být také použity k začlenění dalších funkcí, např. robotických paží na podporu servisu ve vesmíru. Navíc tzv. „horní paluba“ lodi může nést náklad o hmotnosti až 2,5 t. Sonda nabízí i změnu rychlosti pro manévrování na různé oběžné dráhy. Blue Ring má též schopnost doplňovat palivo jiným kosmickým lodím a může fungovat i jako sklad paliva. Po připojení k už létajícím družicím by tak dokázal nejen postrkem změnit jejich oběžnou dráhu či dodat jim impulz k bezpečné deorbitaci, ale i doplnit jejich zásoby paliva. Postartovní servis na oběžné dráze, např. dotankování paliva, je zatím schopen poskytovat pouze americký gigant Northrop Grumman. Blue Origin však poskytl jen málo dalších podrobností, kromě ilustrace kosmické lodi. Zatím nebylo ani uvedeno, kdy společnost očekává, že Blue Ring vstoupí do provozu, ani žádné informace o cenách. Až tedy do služby vstoupí, může už čelit silné konkurenci. Na orbitálních nosičích, především pro dopravu malých družic a umístění hostovaného nákladu na nízké oběžné dráze Země, či na „úklidových“ robotech už totiž pracuje několik dalších společností.
S tankery se roztrhl pytel
Například japonsko-americká společnost Astroscale nejenže 18. února vypustila z kosmodromu Rocket Lab na poloostrově Mahia na Novém Zélandu raketou Electron družici ADRAS-J (Active debris removal by astroscale-Japan), která má (zatím) jen zkontrolovat vyřazené vybrané těleso (vyhořelý horní stupeň rakety H-2A na oběžné dráze v rámci mise On closer inspection), ale ve spolupráci s USSF (U. S. Space Force) vyvíjí i tanker pro doplňování paliva ve vesmíru. Cílem malého satelitu ADRAS-J o hmotnosti 150 kg je ověřit techniku pro odstraňování kosmického smetí. Jakmile se dostane do těsné blízkosti, vyhodnotí stav tělesa a posoudí, do jaké míry hrozí neřízené zřícení. Bude kroužit nad horním stupněm H-2A a přiblíží se, ale 3t raketu se nebude pokoušet zachytit. To bude úkolem až následných misí. „Pozorování a pořizování snímků ve vesmíru vypadá jednoduše, ale dělat to s neřízeným mrtvým objektem, který sám o sobě neposkytuje žádné údaje o poloze a pohybuje se rychlostí přibližně 7,5 km/s, je extrémně obtížné,“ řekl Nobu Okada, zakladatel a generální ředitel společnosti Astroscale. „Ve skutečnosti je tento druh operace jednou z nejnáročnějších schopností nezbytných pro služby na oběžné dráze.“ Pro Astroscale je ovšem i tento test schopností přiblížení k jinému tělesu nesmírně důležitý nejen kvůli deorbitaci kosmického smetí. Jak bylo uvedeno výše, vyvíjí pro USSF kosmický tanker pro doplňování paliva jiným kosmickým tělesům. Pendlovat má mezi skladištěm paliva RAFTI (rapid attachable fluid transfer interface) Orbit Fab na geostacionární oběžné dráze Země a klientskými satelity. „Tanker dodá např. hydrazin do klientské kosmické lodi či satelitu, spíše než aby klient musel manévrovat ke skladu paliva. To umožní klientským satelitům pokračovat v práci bez přerušení,“ konstatovali zástupci společnosti letos 17. ledna. Tanker APS-R (Astroscale Prototype Servicer for Refueling) bude poměrně malou družicí o velikosti stojanu benzínového čerpadla, navrženou tak, aby zvládla několik tankovacích misí v GEO (geosynchronous equatorial orbit). Nejprve se připojí k palivovému skladu RAFTI, provozovanému startupem Orbit Fab, a následně se vydá na zásobovací turné. Společnost totiž pracuje na hydrazinové čerpací stanici, která má být umístěna na GEO, tj. ve výšce 36 000 km nad Zemí. A projekt společnosti Astroscale se sídlem v Japonsku a americkou dceřinou společností se sídlem v Coloradu hodlá být poskytovatelem orbitálních služeb pro prodloužení životnosti satelitů. Jejich projekt APS-R je částečně financován SSC (Space Systems Command), částkou 25,5 milionu dolarů z vládního rozpočtu a přibližně 12 milionů dolarů dodá Astroscale. Má ovšem nůž na krku, protože Pentagon ji smluvně zavázal, že dodá prototyp tankeru do 24 měsíců (tj. do roku 2025). V tomto segmentu začíná být těsno. Neboť tzv. pasivní tankovací modul PRM (passive refueling module) společnosti Northrop Grumman je prvním, který byl oficiálně přijat jako standardní rozhraní pro vojenské satelity. A USSF také hodlá podpořit vývoj orbitálního tankeru pro doplňování paliva stejnou společností. SSC dohlížející na programy logistiky a služeb ve vesmíru bude také podporovat vývoj orbitálního tankeru pro mise na geosynchronní oběžné dráze (GAS-T — geosynchronous auxiliary support tanker), který by nesl až 1000 kg hydrazinového paliva a dopravoval jej na vyžádání na klientské satelity. Lauren Smithová, programová manažerka pro doplňování paliva ve vesmíru ve společnosti Northrop Grumman, uvedla, že výběr PRM byl založen na vyspělosti a technické životaschopnosti návrhu, stejně jako na zkušenostech společnosti s údržbou satelitů na oběžné dráze. Space Logistics, dceřiná společnost Northrop Grumman, totiž zatím zůstává jedinou komerční firmou, která úspěšně servisovala satelity na geostacionární oběžné dráze, když se 2× připojila k satelitům Intelsat ve výšce asi 36 000 km nad Zemí, aby prodloužila jejich životnost. Ta také logicky podepsala s SSC kontrakt na uvedený tanker GAS-T a souvisejících technologií pro dopravu paliva do vesmíru. Konkurenci se to však nelíbí, proti této standardizaci rozhraní pro doplňování paliva kosmickým objektům tvrdě protestovala. Americký orgán proto vydal prohlášení, že vyhodnocuje další technologie, včetně rozhraní pro doplňování paliva vyvinutého už citovaným startupem Orbit Fab, známého jako RAFTI. Další společnosti, jako například výše citovaný Astroscale či Lockheed Martin, jsou pochopitelně mezi nimi. /Stanislav Kužel/
