Mezinárodní kosmická stanice známá pod zkratkou ISS (International Space Station), právě oslavila 25. výročí své existence. Byť byla její životnost plánována na pouhých 15 let, bude tu s námi ještě asi pět, šest, možná i více let.
Díky spojenému úsilí 15 zemí světa, především pak ale díky zkušenostem Ruska (se stanicí MIR) a americkým penězům dnes krouží kolem Země dosud největší konstrukce, kterou kdy lidstvo ve vesmíru postavilo: International Space Station čili ISS.
Byť se to ze Země nezdá, vesmírem se řítí takovou rychlostí, že obletí celou zeměkouli zhruba jednou za 90 minut. To pro zpravidla sedmičlennou mezinárodní posádku představuje 16 východů a západů slunce každých 24 hodin.
Jde o monstrum s hmotností 420 t, které účastnické státy (a agentury) vyšlo na více než 200 miliard dolarů. Jen pro představu: obytné a pracovní prostory stanice dosahují velikosti průměrného domu se šesti ložnicemi. Je to tedy nejen největší, ale také nejdražší kosmický objekt, který kdy byl postaven. Faktem je, že kdyby „otcové zakladatelé“ na přelomu 80. a 90. let tušili, do jaké výše se celkové investice do projektu ISS vyšplhají, asi by nevznikla. Alespoň ne v tak rozsáhlé podobě, jak vypadá dnes.
Malé ohlédnutí
O velkých orbitálních stanicích se v NASA reálně uvažovalo už ve finále lunárního programu Apollo, ale skutek utek. Příkladem je projekt Space Base plánovaný pro stovku astronautů, který měl být postupně realizován s využitím technologií projektu Apollo, později obsluhován raketoplány. Po dosažení Měsíce však nadšení pro další expanzi do vesmíru v rámci programu Apollo Applications (AAP), včetně vybudování družicové stanice a základny na Měsíci, poněkud opadlo.
Strměji než nadšení padaly ovšem částky, které Kongres pro NASA vyčleňoval. Většina zajímavých projektů zůstala na papíře. Teprve administrativa 40. prezidenta Spojených států Ronalda Reagana našla (po realizaci projektu Space Shuttle) k tak závažnému rozhodnutí, jako je budování velké orbitální konstrukce, odvahu.
„Můžeme následovat své sny ke vzdáleným hvězdám, o životě a práci ve vesmíru pro mírové účely, pro ekonomický a vědecký přínos. Dnes večer dávám příkaz Národnímu úřadu pro letectví a vesmír, aby vyvinul trvale obývanou kosmickou stanici a aby tento úkol splnil do 10 let. Kosmická stanice přinese kvalitativní skok v našem vědeckém výzkumu, v komunikacích, při výrobě nových kovů a život zachraňujících léčiv, které by mohly být vyráběny ve vesmíru...“
Těmito poněkud patetickými slovy narýsoval v podvečer 25. ledna 1984 prezident Ronald Reagan před poslanci obou komor amerického Kongresu základy dosud nejrozsáhlejšího kosmického programu, který dnes známe jako ISS. Pravda, její výstavba trvala poněkud déle, než si Reagan a NASA představovali. Původně šlo o projekt stanice Freedom (čistě NASA), později přejmenované na Alfa, na které se už zavázaly podílet další státy, např. Kanada či Japonsko. Se svým okleštěným projektem stanice Columbus se přidala také Evropská kosmická agentura ESA. Po zapojení Ruska do programu v roce 1993 se ale konstrukce přizpůsobila ruským modulům a na nátlak Moskvy se ujal název Mezinárodní kosmická stanice.
Připomeňme si však problémy s ruskými moduly Hvězda a Zarja, původně určenými pro stanici MIR 2. Tehdy rozvrácená ruská ekonomika po rozpadu SSSR jejich konstrukci v Chruničevu nezvládala finančně ani technologicky. Oba je tedy v podstatě financovala americká strana.
Teprve v sobotu 28. listopadu 1998, po více než 13 letech od Reaganova vystoupení, realizace ISS začala.
Paradoxně to byla ale ruská raketa Proton-K, která na orbitu kolem Země bázový modul Zarja vynesla. Časně ráno 4. prosince 1998 pak vyrazil ke svému 13. startu do vesmíru raketoplán Endeavour a dopravil do vesmíru americký modul Unity. Po zdařilém spojení modulů a mnoha peripetiích vznikl na oběžné dráze ve výši 383—394 km 30tunový zárodek ISS.
První dlouhodobá expedice na ISS, tzv. Expedice 1, ovšem odstartovala ve složení William M. Shepherd (velitel/NASA), Jurij P. Gidzenko a Sergej K. Krikaljov (Roskosmos) až v úterý 31. října 2000. Sojuz TM-31 dorazil ke svému cíli o dva dny později, 2. listopadu.
Pokud chceme určit, kdy byla ISS definitivně dobudována do dnešní podoby, musíme konstatovat, že teprve po připojení dlouho odkládaného ruského vědeckého modulu Nauka 29. července 2021.
Dnes se vedou debaty o tom, jak dlouho vlastně má ISS ještě sloužit k mezinárodnímu vědeckému výzkumu. Marná sláva, jakási „únava materiálu“ se jistě projevuje, licituje se o jejím dalším financování a NASA dnes předpokládá, že stanice ukončí činnost v roce 2030.
Rusové, jakožto druhý nejvýznamnější partner společenství, ale zatím trvají na účasti pouze do roku 2028.
Co ISS nahradí
Budoucností je možná několik komerčních orbitálních stanic. Tak velká struktura, jakou je ISS, už není v plánu.
Jak uvedeno výše, Rusko po jistých tahanicích (vyvolaných mj. i válkou na Ukrajině) souhlasilo s financováním do roku 2028. Zůstává však otázkou, zda bude schopno (jak prohlašovalo ještě předloni) v tomto období vybudovat stanici vlastní. Představitelé NASA vyčkávají, neboť termín je zřejmě spojen s tím, že Roskosmos plánuje ve čtyřletých cyklech, a ten aktuální končí právě ve zmíněném roce. Není jasné ani to, zda v letech 2028—2030 bude mít odpovídající náhradu za tak rozsáhlé kosmické pracoviště i samotná NASA.
Ta podporuje vývoj komerčních stanic, které nazývá komerčními destinacemi na nízké oběžné dráze Země (CLD), s cílem mít v kosmu jednu nebo více takových stanic certifikovaných pro pobyty astronautů do konce 20. let. To by pak umožnilo přechod z ISS na komerční zařízení a následnou deorbitaci (likvidaci) ISS v roce 2030.
Ve hře je hned několik komerčních projektů orbitálních stanic, jako jsou Starlab společnosti Nanoracks, což je dcera Voyager Space, či Orbital Reef (Orbitální útes) firem sdružených pod Blue Origin Jeffa Bezose (zahrnuje společnosti Boeing, Redwire a Sierra Space), vybraných spolu s projektem Northrop Grumman v rámci programu Commercial Low Earth Orbit Destinations neboli CLD v prosinci 2021. Jejich realizace do konce desetiletí by nejen otevřela dveře pro širší škálu komerčních aktivit na LEO, ale zároveň by uvolnila jisté zdroje NASA pro lunární program Artemis a robotický meziplanetární výzkum.
Například sdružení firem pod hlavičkou Blue Origin hodlá vybudovat stanici Orbital Reef do roku 2028 v základní variantě jako bázový a obytný modul a modul vědecký, což ovšem poskytne astronautům prostor kolem 830 m3 (ISS nabízí 916 m3) a prostory snad až pro 10 členů osádky. Obsluhována by měla být lodí Starliner od Boeingu (který snad do půl roku odstartuje) a raketoplánem společnosti Sierra Space Dream Chaser, jehož letové zkoušky (prozatím v nákladní verzi) se očekávají v příštích měsících. Bezos doufá, že mezi ně bude patřit i vlastní kosmická loď zvaná zatím Space Vehicle (či Genesis).
Blue Origin také finalizuje práce na středně těžkém nosiči zvaném New Glenn. Raketa pojmenovaná po prvním Američanovi, který oblétl zeměkouli, Johnu Glennovi by měla vynášet tělesa o hmotnosti až 40,5 t na LEO a 13,5 t na tzv. přechodovou dráhu GTO. Dvoustupňový, 98 m vysoký New Glenn, s průměrem trupu 7 m, se sedmi motory BE-4 na metan a kyslík v 1. návratovém stupni, by byl vážnou konkurencí Muskovým Falconům Heavy či Vulcanu vyvíjenému sdružením ULA (United Launch Alliance), jehož 1. start se očekává 24. prosince. Glenn by se měl odlepit od Země v srpnu příštího roku, nyní prochází testy v novém závodě Blue Origin Exploration park na Floridě.
Mimo tyto plány v dosti pokročilém stadiu oznámila společnost Blue Origin 16. října i vývoj orbitálního manévrujícího plavidla, „remorkéru“ Blue Ring, čímž potvrdila rok trvající spekulace o projektu. Paul Ebertz, senior viceprezident nové obchodní jednotky společnosti In-Space Systems, popsal projekt jako „platformu kosmických lodí zaměřenou na poskytování logistiky a doručování ve vesmíru ze střední oběžné dráhy Země do cislunárního prostoru a dále“.
„Blue Ring řeší dvě z nejobtížnějších výzev v oblasti kosmických letů současnosti: rostoucí vesmírnou infrastrukturu a zvyšující se mobilitu na oběžné dráze,“ upřesnil Ebertz a dodal:
„Zákazníkům nabízíme možnost snadného přístupu a manévrování na různých oběžných drahách s nízkými náklady a zároveň přístup ke kritickým datům, která zajistí úspěšnou misi.“
Blue Ring bude schopen pojmout náklad přesahující 3 t a má dostačovat k přepravě kosmických plavidel na jiné dráhy i dalších nákladů. Remorkér (tzv. Space Tug) bude také schopen zajišťovat tankování jiných objektů, přenos dat a další logistické služby. Pravda, až vstoupí do služby, může čelit silné konkurenci. Několik dalších společností pracuje na orbitálních nosičích, jako například Quantum Space, která také vyvíjí prostředky pro vynášení nákladu na geostacionární oběžnou dráhu a cislunární prostor.
Je tu také texaská společnost Axiom Space, která v rámci programu partnerství veřejného a soukromého sektoru NASA NextSTEP-2 (Next Space Technologies for Exploration Partnerships 2) vyvíjí vlastní privátní stanici, jejíž tři moduly mají být nejprve (do roku 2027) připojeny k ISS. Po doplnění o modul čtvrtý bude schopna samostatné existence jako komerční mezinárodní platforma pro práce na LEO.
První dva moduly jsou už ve výrobě v italské Thales Alenia Space (mj. dodavatel modulu Columbus pro ISS) a první by měl být vynesen raketou od SpaceX nikoliv v příštím roce, jak předpokládal původní plán, ale až v roce 2025 či 26. Nicméně, jak se zdá, jde o privilegovaný projekt, který na pár let rozšíří prostory ISS a k realizaci asi má nejblíže.
Panuje však jistá nejistota ohledně dodržení potřebných termínů realizace stanice na oběžné dráze např. v případě Axiomu. Snad proto Ken Bowersox, přidružený administrátor NASA pro vesmírné operace, ve svém projevu 2. listopadu na sympoziu Beyond Earth řekl, že vyřazení ISS z provozu je sice v současné době plánováno ke konci desetiletí, ale bude záležet na pokroku, který společnosti udělají při budování komerčních stanic.
„Časová osa je flexibilní,“ řekl o přechodu z ISS na komerční stanice. „Není povinné, abychom v roce 2030 přestali létat na ISS. Naším plným záměrem je však přejít na nové platformy, jakmile budou k dispozici,“ konstatoval Bowersox.
Dal také jasně najevo, že NASA neočekává, že bude jediným zákazníkem pro komerční stanice. Současné požadavky NASA na tyto stanice předpokládají, že na nich budou jen dva astronauti na jedné misi, což je méně než na ISS.
Podle Angely Hartové, manažerky programu CLD v NASA, ale může ještě trvat několik let, než bude jasné, že komerční stanice bude připravena do konce desetiletí. „Nyní je opravdu těžké to hodnotit,“ řekla Hartová. „NASA nebude mít lepší přehled o plánech vývoje komerčních orbitálních stanic, dokud neudělí kontrakty Fáze 2 na jejich certifikaci a nákup služeb.“ A tím je myšlen rok 2026.
A hrozí ještě jedno nebezpečí: pokud bude přechod z ISS na komerční objekty špatně zvládnutý, mohlo by se stát, že vznikne pauza v přítomnosti NASA na nízké oběžné dráze.
Klíčovou otázkou zůstává, zda některá z několika společností, které na takových konceptech pracují, uspěje do konce desetiletí s realizací. Phil McAlister, ředitel komerční vesmírné divize NASA, ve svém projevu 20. listopadu na zasedání Poradního výboru NASA pro pilotovaný průzkum a operace řekl, že agentura nebude ohrožovat bezpečnost, aby splnila současný harmonogram. A konstatoval, že „krátkodobá mezera mezi ISS a komerčními nástupci nebude koncem světa“.
Starlab v centru pozornosti
Obavy NASA ze zpoždění vývoje soukromých stanic nejsou neopodstatněné. Začátkem října totiž z původní trojice vybraných odstoupila od vývoje vlastní stanice společnost Northrop Grumman (s Dynetics), a to asi rok a půl po podepsání dohody CLD s NASA. Zřejmě si vyhodnotila, že na to prostě nemá, ať už kapacitně, nebo finančně. Přitom plány společnosti byly ambiciózní. Zahrnovaly mimo jiné modulární koncepci s kapacitou posádky čtyř až osmi lidí v konfiguraci druhé fáze a až s šesti spojovacími uzly pro dopravní lodě.
Ovšem pozor! Northrop odstoupil od svých sólových plánů, aby se stal partnerem Nanoracks, dceřiné společnosti Voyager Space.
V rámci tohoto nového spolku se Northrop Grumman zaměří především na poskytování dopravních služeb pro stanici Starlab. Za tímto účelem bude dosavadní nákladní loď Cygnus modernizována tak, aby umožnila autonomní pevné spojení s budoucí orbitální stanicí přímo v doku, nikoliv pomocí robotického ramene jako doposud u ISS. Zvýší se také její tonáž z nynějších 3 750 kg na 5 000 kg v přetlakovém prostoru. Kromě toho Northrop hodlá vyvinout autonomní kosmickou loď nazvanou Persistent Platform, tedy volně létající platformu založenou na Cygnusu, určenou pro komerční výzkum a výrobu v mikrogravitaci.
Společnosti také uvedly, že budou „dále zkoumat příležitosti k posílení vývoje Starlabu“, což by mohlo zahrnovat i to, že Northrop bude poskytovat i inženýrské či designové služby pro tuto stanici.
Ve hře tak (vedle Axiom Space) zbyli jen dva kontraktoři: Blue Origin Jeffa Bezose s projektem Orbital Reeff a Nanoracks, dceřiná společnost Voyager Space s Lockheed Martin s projektem Starlab. I když vlastně už ani to plně neplatí.
Jak známo, projekt stanice Starlab vznikl v říjnu 2021 ve spolupráci Nanoracks, jejímž majoritním akcionářem je denverská společnost Voyager Space, s renomovnou společností Lockheed Martin, jako reakce na již citovaný program Commercial LEO Destinations. Zajímavé je, že prvotní koncepce stanice se skládala ze servisního modulu s panely solárních baterií, se spojovacím uzlem a s navazujícím velkým nafukovacím modulem. Ten měl mj. dodat Lockheed Martin. Tato technologie, vyvinutá v devadesátých létech a prosazovaná dnes společností Bigelow Aerospace, se zřejmě mohla stát kamenem úrazu pro spolupráci s Lockheed, byť s ní počítá i Blue Origin u stanice Orbital Reef. Technologie nafukovacích modulů je pořád ještě považována za nedostatečně vyspělou a bezpečnou ve srovnání s pevnými kovovými moduly, zejména pak pro použití na bázovém hermetickém modulu pro posádku. Poslední varianta stanice sice má podobnou konfiguraci, ale počítá s klasikou — základní modul bude kovový.
Zachrání ESA Starlab?
Změny kolem Starlabu nabraly obrátky nejen technologické. Když Voyager učinil krok k evropské účasti na Starlabu už tím, že na začátku ledna letošního roku oznámil, že se k projektu připojuje i evropská (francouzská) společnost Airbus Defence and Space, asi to vyvolalo překvapení nejen u Lockheed. Pokud tedy Lockheed vypadl, bylo potřeba nalézt nového silného parťáka, a tak v srpnu své spojenectví Airbus a Voyager stvrdili vytvořením společného podniku. Lockheed už není zmiňován, jeho roli převzal právě Airbus.
Zapojení Airbusu má pomoci nejen s technickým vývojem Starlabu, ale také s rozvojem možností kosmického podnikání v rámci vznikající vesmírné ekonomiky, což předznamenalo možnost rozšíření zákaznické základny stanice o Evropany, tedy zejména o členy ESA.
Mimochodem, Airbus Defense and Space je divize společnosti Airbus SE, která je zodpovědná za vývoj a výrobu obranných a kosmických produktů společnosti a zároveň poskytuje související služby. Není tedy v kosmonautice žádným outsiderem. Jedná se totiž o druhou největší aerokosmickou společnost na světě po Boeingu a jednu z deseti největších obranných společností na světě. Airbus je spojen např. s vývojem všech nosných raket Ariane či s vývojem nákladní lodi ATV s nosností cca 6 t, zásobující ISS. A co je důležité, konstrukce ATV byla posléze upravena tak, aby sloužila jako servisní modul kosmické lodi NASA Orion, později přejmenovaný na ESM (European Service Module). Takže sázka Voyageru na Airbus nebyla jistě náhodná. Zejména když má v tomto případě za zády ESA.
„Ve spolupráci s Airbusem rozšíříme ekosystém Starlabu tak, aby umožnil ESA a jejím členským kosmickým agenturám pokračovat ve výzkumech v prostředí mikrogravitace na LEO,“ prohlásil zase mimo jiné Dylan Taylor, předseda představenstva a výkonný ředitel společnosti Voyager Space.
Matthew Kuta, prezident společnosti Voyager Space, odmítl diskutovat o finančních podrobnostech partnerství, včetně podílu ve společném podniku, uvedl však, že společný podnik bude řízen z USA, což znamená, že nejméně 51 % společnosti bude vlastněno americkými subjekty, jako je Voyager Space. Mít evropskou společnost jako součást společného podniku by pak mělo usnadnit účast evropských vlád a organizací, jako je Evropská kosmická agentura, na Starlabu.
Evropa, tedy ESA, nemá nyní ambice vyvinout a postavit vlastní orbitální stanici, jako kdysi v sedmdesátých létech minulého století (viz projekt Columbus) a navíc se potýká s nedostatkem vlastních nosičů, např. opožděným vývojem nosiče Ariane 6. Pravda, podílí se významně na kosmické lodi Orion v programu Artemis, ale pokud jde o pilotované kosmické lety na ISS, byla odkázána na „barterový obchod“.
Proto ESA učinila důležitý krok k zabezpečení svého podílu na pilotovaném kosmickém programu po zániku ISS během summitu ve španělské Seville. Sedmého listopadu podepsala dohodu (tzv. Memorandum o porozumění) se společnostmi Airbus Defence a Voyager Space o spolupráci na možném využití orbitální stanice Starlab. Jistě, společný podnik Airbus-Voyaer k tomuto kroku přímo vybízel. A Evropa se konečně rozhoupala...
Prameny ESA uvádějí, že „dohoda nastínila zaměření stanice na vědecký a technologický vývoj a také perspektivu spolupráce, která nabídne alternativní možnosti práce na tzv. nízké oběžné dráze Země (LEO)“.
Proto se podpis dohody mezi ESA s citovanými společnostmi Airbus a Voyager Space o společném využití Starlabu jako nástupce ISS rýsuje jako velmi vítané východisko. Starlab tak bude alespoň částečně plnit zadání od kosmických agentur jednotlivých členských států ESA (doufejme i z Česka).
Stanice se má podle předpokladů skládat ze dvou modulů: servisního, zajišťujícího pohon a energii se solárními panely, a bázového, sloužícího jako obydlí a laboratoř a s dokovacími porty. Bázový modul má mít průměr 8 m a „poloviční objem“ ISS, tj. 450 m3 (předchozí konstrukce s nafukovacím modulem počítala jen se 340 m3). Solární panely mají dodávat 60 kW energie. Na modulu má být umístěno velké robotické rameno pro obsluhu nákladu a externího užitečného zatížení. Do vesmíru by se měla dostat v roce 2028 při jediném startu (!), což znamená, že jako jediná schopná nosná raketa se nabízí pouze Starship od SpaceX, a to jak z důvodu velikosti (aerodynamický kryt o průměru více než 8 m), tak z důvodů hmotnosti.
Pravidelný provoz by měl být zahájen v roce 2029, což bude zahrnovat pilotované mise kosmonautů ESA a provádění výzkumů, stejně jako nabídku šancí pro rozvoj komerčního podnikání. Například by Starlab mohl hostit výzkumy v oblasti pokročilé robotiky a umělé inteligence, které jsou založeny na evropských technologiích.
ESA by také mohla perspektivně zajistit přepravu nákladu a posádky pro Starlab (modifikací ATV?). Zatím se počítá s Dragony od SpaceX.
Jistě, plány jsou to zajímavé. Uvidíme, zda se je podaří realizovat. A můžeme jen doufat, že i díky spolupráci ESA na Starlabu uslyšíme (někdy) z kosmu i hlas českého kosmonauta.
I když ISS ještě po 25 letech neodchází do důchodu, je dobré myslet i na takové věci v dostatečném předstihu. Jak uvádí NASA, příprava experimentů, nákladu a posádky na expedici zabere v průměru tři roky.