Ariane, Maia a Space Rider: Evropa vstupuje do nové éry kosmické dopravy

Geopolitická situace se po roce 2022 výrazně změnila, a ESA kvůli tomu prakticky ze dne na den přišla o rakety Sojuz ST-A a ST-B, které startovaly z kosmodromu v Kourou. Vynášení vlastních nákladů do vesmíru je však strategicky významné, společně s technologiemi transportních prostředků. Nejde přitom jen o kvalitní rakety, ale také o tzv. kosmické tahače, znovupoužitelné platformy a infrastrukturu.

Vylepšování Ariane 6

Nejnovější příspěvek ESA do sektoru těžkých kosmických nosičů představuje Ariane 6, i když se o ní zatím hovoří spíš s negativními konotacemi, a to zejména kvůli zpoždění a ceně vývoje. Nástupkyně velmi úspěšné, ale také ohromně drahé Ariane 5 měla přinést úsporu a větší kadenci, dosud však startovala pouze třikrát, z toho dvakrát zdařile. Její nespornou výhodu tvoří modularita neboli možnost nastavení, podobně jako tomu bylo u „čtyřky“. Evropa se k uvedenému designu vrátila z praktických důvodů, aby se dal nosič lépe přizpůsobit konkrétní misi. K dispozici jsou prozatím verze 62 a 64, tedy typ se dvěma nebo čtyřmi pomocnými motory. Mnohem zajímavější by ovšem mohla být budoucnost.

Francouzská agentura CNES zahájila v roce 2010 studie alternativního, opakovaně použitelného prvního stupně pro Ariane 6, u nějž by se uplatňovala směs kapalného kyslíku a kapalného metanu namísto současného kapalného vodíku. Středový stupeň poháněný metanem by mohl využívat jeden či více exemplářů motoru nazvaného Prometheus neboli Precursor Reusable Oxygen Methane Cost Effective Propulsion System, jehož vývoj už běží. Společnost ArianeGroup počítá s jeho nasazením na více platformách a nosičích: Jednak by mohl sloužit právě na upraveném prvním stupni Ariane 6 nebo na její nástupkyni s pracovním názvem Ariane Next. Dále se má dostat na soukromou raketu Maia a na demonstrátory jako Themis, jež budou testovat nové znovupoužitelné technologie.

Uplatnění nového motoru na stávající Ariane 6 nicméně zdaleka není jisté: Vše zaleží na ekonomickém modelu a kadenci. K tomu, aby se vyplatilo, by musela raketa startovat alespoň třicetkrát ročně, k čemuž má v současnosti opravdu daleko. Prozatím se vše vyvíjí pomalu, ledy se však hýbou. A pokud je skutečně něco posouvá, pak jde jednoznačně o Future Launchers Preparatory Programme neboli FLPP.

Příprava na budoucnost

Ve skutečnosti zmíněný program běží od roku 2004 a je málo známý, přestože si už připsal řadu úspěchů. V roce 2015 se pod jeho záštitou podařilo do kosmu vyslat demonstrátor Intermediate eXperimental Vehicle alias IXV – čili nepilotované vztlakové těleso sloužící pro vývoj vesmírného letounu – a z výsledku těží například i kosmická loď Space Rider. 

Pod křídly FLPP vznikl také motor Vinci používaný dnes na Ariane 6 nebo již zmiňovaný metanový Prometheus a daný program zaštiťuje i rozvoj soukromých nosičů v Evropě. Cílem je držet krok, aby evropská kosmonautika obstála v intenzivní technické a komerční konkurenci USA, Číny, Ruska a Indie.

Klíčovou strategii FLPP tvoří využití demonstrátorů – praktických projektů, kde se jedna či několik technologií integrují do modelu nebo prototypu a testují se v podmínkách velmi věrně kopírujících reálné scénáře. Lze tak posoudit jejich výkon i bezpečnost a poté je přezkoumat pro integraci s budoucím uvedením na trh. Program se však nezaměřuje pouze na rakety, nýbrž i na následnou dopravu a operace ve vesmíru. 

Ne včelka, ale raketa Maia

Ve Spojených státech dnes hraje zásadní roli soukromý sektor, který vyvíjí a provozuje vlastní nosiče a vesmírné lodě. Evropa by samozřejmě chtěla svůj průmysl podpořit podobným způsobem, ale není to tak jednoduché, jak se zdá. Přenos kosmických technologií vždy byl a je citlivým tématem. Mezi úkoly FLPP tak patří i zaručení jejich efektivního a bezpečného přenosu do soukromého sektoru. Jako příklad mohou posloužit plánované rakety, jež mají stavět na technologiích z popsaného programu.

Řadí se k nim i nosič Maia od společnosti MaiaSpace spadající pod ArianeGroup. Částečně znovupoužitelná raketa po vzoru SpaceX se bude skládat z prvního stupně se třemi metanovými motory Prometheus, z druhého stupně s vakuovým typem Promethea s možností vícenásobného zažehnutí a z volitelného stupně Colibri s více motory, které vyvinul polský institut Łukasiewicz – ILOT. Motor Prometheus i stupeň Colibri tvoří součást FLPP, a vznikající raketa Maia tedy hezky dokládá, jak vlastně daný program funguje.

Pět statečných

Maia ovšem nepředstavuje jedinou soukromou raketu z Evropy, která se připravuje. ESA letos vybrala celkem pět společností, jež mají nabídnout nové nosiče a uskutečnit první start do konce roku 2027. Evropská agentura by si tak platila služby u komerčních subjektů, podobně jako NASA ve Spojených státech. Financování zároveň pomůže rozvíjet infrastrukturu a zlepšovat služby, přičemž má v Evropě vzniknout zajímavá flotila soukromých nosičů. ESA firmám nabízí kontrakty na mise, jež by měly odstartovat nejpozději v roce 2030.

Raketa Spectrum německé společnosti Isar Aerospace dokáže na nízkou oběžnou dráhu neboli LEO vynést asi 1 000 kg nákladu. Poprvé vzlétla loni z norského kosmodromu Andøya, nicméně po 30 sekundách se kvůli nedostatku výkonu zřítila a vybuchla; rampa však zůstala neporušená. Další dva nosiče stejného typu už vznikají a nového pokusu se možná dočkáme ještě v tomto roce – aktuální plán počítá se startem na počátku března. Cesta k premiéře trvala šest let a k zajímavostem patří použití propanu jako paliva pro motory Aquila, do nichž se pohonné látky dodávají pod relativně vysokým tlakem pomocí turbočerpadla.

Německá Rocket Factory Augsburg pro změnu nabízí raketu RFA One, schopnou vynést na nízkou orbitu 1 300 kg. Startovat má z Kourou – z rampy ELM-Diamant, jež původně sloužila pro sondážní rakety Diamant – ale i z kosmodromu SaxaVord Spaceport, který vyrůstá v Británii.

Nosič Orbex Prime britské firmy Orbital Express Launch umožňuje dostat na LEO asi 200 kg a startovat by měl z nového kosmodromu Sutherland na skotském poloostrově A’Mhoine. Miura 5 španělské společnosti PLD Space pak vynese na nízkou orbitu náklad o hmotnosti 1 200 kg. Firma ji přitom plánuje nadále upravovat a do budoucna chce dosáhnout částečné znovupoužitelnosti; zamýšlí ovšem postavit také těžší verze raket. Ambice jí rozhodně nechybějí, protože už dnes chystá pilotovanou loď Lince pro misi 4–5 kosmonautů na nízkou oběžnou dráhu, ale třeba i k budoucí cislunární stanici Gateway. Zázemí má přitom firma na evropském kosmodromu v Kourou, ale například také v Ománu.

Tahače z Evropy

Budoucnost si však žádá mnohem víc než jen vývoj levnějších nosičů. Počítá se s misemi na Měsíc a dál do Sluneční soustavy a za uvedeným účelem se hodí rozvíjet rovněž infrastrukturu v kosmu – na což se zaměřuje projekt ESA s názvem In-Space Proof-of-Concepts alias InSPoC, spadající rovněž pod program FLPP. Cílem je i ve vesmíru vyvíjet opakovaně použitelné dopravní platformy, schopné dokovat s družicemi a jiným nákladem anebo přečerpávat palivo a dopravovat materiál na požadovaná místa.

Zajímavě vypadá například vesmírný tahač ASTRIS od ArianeGroup, který by měla využít Ariane 6: Mimo jiné dokáže usadit náklad přesně na požadovanou pozici, a ušetřit tak vynášeným družicím palivo. Kromě toho je zvládne dopravit i na vyšší orbity, ale také dál od Země – k Měsíci, Marsu či asteroidům. Nabídne rovněž víc možností pro sdílené starty, kdy se několik menších nákladů vypouští společně, a to i do různých destinací. V neposlední řadě se díky němu zvýší počet nákladů, jež může raketa při jednom startu vynést na odlišné dráhy okolo Země. Pro Ariane 6 ovšem vznikají rovněž další tahače: Kupříkladu Spacevan od firmy Exotrail by se měl dočkat startu už letos.

Obdobné platformy se rodí i pro další evropské rakety, ať už jde o tahač Colibri společnosti MaiaSpace, či třeba o Redshift od firmy Rocket Factory Augsburg. SAB Aerospace potom zpracovává studii pro systém IOSHEX, jenž by měl umožnit servis a opravu družic přímo ve vesmíru. Podobné projekty rostou jako houby po dešti a jistě se je nepodaří realizovat všechny.

Loď jako dva minivany

Okřídlenou platformu se schopností návratu vyvíjí Thales Alenia Space: První evropská znovupoužitelná kosmická loď Space Rider nabídne široké možnosti využití a vynášet by ji měla raketa Vega-C. Půjde o nepilotovanou robotickou laboratoř na nízké orbitě, schopnou vrátit se na Zemi. Dokončené experimenty se tak dostanou k odborníkům na vyhodnocení, zatímco se Space Rider bude chystat na další start. Daná technologie by měla umožnit snadný přístup na oběžnou dráhu a zpět širokému spektru evropských kosmických i nekosmických aplikací – od výzkumu nejrůznějšího druhu až po demonstrace technologií.

Samotná ESA o Space Rideru hovoří jako o vztlakovém tělese s rozměry zhruba dvou minivanů a experti jej navrhují tak, aby dokázal přistát s přesností 150 metrů, k čemuž poslouží řiditelný padák neboli parafoil. Na oběžnou dráhu má loď dopravovat náklady pro široké spektrum aplikací a podle konkrétních potřeb bude možné létat na orbity s rozličnou výškou či sklonem k rovníku. Po bezpečném návratu na Zemi projde Space Rider přípravou na další start, s tím že každý stroj zvládne nejméně pět misí, jež potrvají vždy zhruba dva měsíce. Nákladový prostor s řízeným prostředím pojme až 1 000 liltů nebo 600 kg nákladu a jeho dveře půjdou dle potřeby otevřít, aby měly uložené přístroje výhled na Zemi či do hlubokého vesmíru. Kvůli pozorovacím misím pak dostane loď do vínku schopnost jemné prostorové stabilizace.

ESA projekt vnímá jako budoucnost evropského výzkumu na nízké oběžné dráze a v mikrogravitaci, přičemž by měl podpořit vývoj materiálů, léků, ale i pozorování naší planety a mnoho dalších oborů. Zároveň se má jednat o ideální platformu pro validace a demonstrace nových technologií na orbitě.

Dlouhá cesta kosmická

Evropa stojí na prahu nové éry kosmické dopravy. Ať už jde o modernizaci Ariane 6, vývoj motorů Prometheus na metan, či rozvoj soukromých nosičů a znovupoužitelných platforem, cílem je jediné – zajistit autonomní a konkurenceschopný přístup do vesmíru. Programy jako FLPP či projekty typu Space Rider ukazují, že Evropa nechce zůstat pozadu a dokáže spojit síly státního i soukromého sektoru. Čeká ji sice ještě dlouhá cesta a spousta technologických i ekonomických výzev, ale už dnes je zřejmé, že evropská kosmonautika získává nové sebevědomí. Největší problém zatím představuje rychlost a efektivita spojená s mírou byrokracie. Důležité bude dotáhnout klíčové projekty do konce, aby Evropa i nadále zůstala v oblasti kosmu soběstačná a konkurenceschopná.

---

Čtěte také:

Vzestup země draka: Čína je nastupující vesmírnou supervelmocí

Čínský vesmírný program začal sice později, ale země draka své konkurenty postupně dohání, a v některých ohledech se již dokonce dostala do čela pomyslného pelotonu.