Startovací komplex 39: Legenda světové kosmonautiky se do důchodu nechystá

Když prezident John F. Kennedy vyhlašoval v roce 1961 plán dostat do konce dekády člověka na Měsíc, vycházel z jednoduché logiky – pustit se do kosmického programu, kde všechny dosavadní úspěchy nebudou znamenat nic a kde bude potřeba začít úplně znovu. Náskok Sovětského svazu v pomyslných závodech v dobývání vesmíru se tak měl smazat. 

Jenže „nová hra na novém hřišti“ se týkala i Spojených států, tudíž se vyrojily mnohé otazníky: Jak by měla vypadat raketa? Půjde o jeden velký nosič, nebo o více malých? S kolika stupni a s jakými motory? Měly by být motory větší a v menším počtu, nebo raději zvolit víc menších? Kde se bude nacházet kosmodrom? A jakou podobu má mít pozemní zařízení pro úkol, o jaký se ještě nikdy nikdo nepokusil? Tisíce otázek, žádné odpovědi…

Na rampě, nebo v hangáru?

Co se místa týká, padla volba na floridský mys Canaveral a jeho okolí. „Lunární přístav“, který později dostal jméno Kennedyho vesmírné středisko, vyrostl na přilehlém ostrově Merritt. Šlo totiž o prověřenou lokalitu, s možností využít existující dopravní i třeba sledovací infrastrukturu a podobně. Původně se přitom uvažovalo rovněž o startech z tichomořského ostrova Kiritimati, s příhodnou polohou blízko rovníku, či z ostrova Cumberland u pobřeží Georgie. Dopravní dostupnost a další faktory ovšem převážily.

Nový kosmodrom na Floridě vznikl k 1. červenci 1962 a jeho formální název zněl Ředitelství startovacích operací, tedy Launch Operations Directorate (LOD). V tu chvíli ještě nikdo netušil, kolik a jakých ramp bude potřeba vybudovat. Vědělo se jen, že mys Canaveral narazil na své limity. Tamní legendární „raketová řada“ alias Rocket Row měřila na délku 16 km a nebylo k ní možné přidat další rampy – už proto, že se pro ně u nových a větších nosičů počítalo s pětikilometrovými bezpečnostními rozestupy. Proto bylo nutné se přesunout na ostrov Merritt. A v jednu chvíli se tam plánovalo dokonce deset ramp, které by se kvůli zmíněným rozestupům táhly na sever do vzdálenosti asi 50 km.

Předpokládalo se, že se budou rakety podle dosavadní americké praxe chystat přímo na vypouštěcím zařízení, a převoz v horizontální či vertikální poloze z přípravného hangáru se tudíž neřešil. Každá rampa měla přitom ročně zajistit tři až čtyři starty.

Mezi vagony a pontony

Jenže u obřích raket, které měly dostat člověka na Měsíc, panovala jiná situace. Vybavení bylo drahé, výstavba pozemního zařízení komplikovaná. A gigantický nosič měl při startu uvolnit takové množství energie, že bylo obtížné, až nemožné vybavení chránit. Proto se zrodil koncept Mobile Launch čili „mobilní start“, s nímž se na novém floridském kosmodromu začalo pracovat: Raketa se měla sestavit v hangáru a teprve následně zamířit na rampu. 

Neodzkoušený režim měl samozřejmě své odpůrce, včetně Wernhera von Brauna, ale čísla mluvila jasně. Každá rampa mohla nabídnout násobně větší kapacitu, neboť ji nosič neblokoval dva nebo tři měsíce, ale deset dní. V dedikovaném hangáru byly rakety i pozemní vybavení lépe chráněny před rozmary počasí a pracovní čety mohly souběžně chystat několik nosičů, což bylo i přesně vyčísleno: Příprava raket na dvou rampách vyžadovala 3 700 techniků, pokud se však obě chystaly ve sdíleném hangáru, stačilo jich 2 200. Jen na platech to tehdy znamenalo úsporu 18 milionů dolarů ročně.

V listopadu 1962 dostal zelenou Saturn C-5, pozdější Saturn V, i scénář cesty na Měsíc, kdy mateřská loď zamíří do kosmu společně s lunárním modulem při jediném startu. Několik otázek se tedy podařilo zodpovědět, ale další přetrvaly nebo se objevily nové – například jak dostat obří raketu z hangáru na místo startu. Řešily se dvě možnosti, konkrétně železnice a vodní pontony, přičemž vše hovořilo pro druhou variantu.

S železnicí položenou na floridských bažinách by byly jen potíže. Předpokládala se výstavba čtyřkolejné trati v délce 19 km, takže by situaci komplikovaly i nezbytné výhybky a zatáčky. Také ekonomicky vycházela doprava po vodě lépe: Vybudování systému lodních cest mělo stát „jen“ 259,1 milionu dolarů, oproti 278,2 milionu u železniční infrastruktury. Ovšem ani „voda“ neřešila vše. Jak například raketu na ponton naložit? Sestavovat ji na něm totiž znamenalo mít kanál zavedený až do montážní haly. Jak po cestě na rampu nosič stabilizovat? A jak ho poté zvednout do startovní polohy, kdy se kvůli odvodu plamenů musel nacházet ve výšce minimálně 18 m?

A vítězem se stává…

Všechno změnila náhoda, když v únoru 1962 jistý Barry Schenik vyslechl rozhovor o problémech s dopravou obřích raket z hangáru na místo startu. Debatujícím pak přinesl fotografie crawlerů používaných v povrchových uhelných dolech v Kentucky. Gigantické stroje měly dostatečnou nosnost, a dokonce i stabilizační systém pro pohyb na nerovném povrchu. O měsíc později už bylo jasné, že kosmické nosiče budou vozit právě ony.

Objednávka tedy zněla na dva dopravní crawlery a pět vypouštěcích plošin s věží (později se jejich počet zredukoval na tři). Následně přibyla ještě jedna samostatná mobilní „arming tower“, kterou mohly crawlery také převážet. Tato „výstrojná věž“ měla umožnit instalaci pyrotechnických prvků, motorů na tuhá paliva či autodestrukčního systému. Všechny popsané operace se totiž považovaly za extrémně nebezpečné, takže se nemohly provádět v hangáru ani na vypouštěcí plošině. Arming tower se postupně vyvinula do věže obslužné, neboť dovolovala „obejmout“ celou raketu, a nabízela tak pohodlný přístup na většinu míst. Dostala název MSS alias Mobile Service Structure.

V prosinci 1963 byl vývoj crawleru prakticky dokončen, v březnu následujícího roku započala na kosmodromu montáž a v listopadu absolvoval hotový stroj prvotní pojezdové zkoušky. V březnu 1965 pak NASA převzala první kus.

Platforma, věže i ramena

Zatímco crawler byl „jen“ dopravním prostředkem, vlastní montáž raket a jejich starty se odehrávaly z mobilní vypouštěcí platformy s obslužnou věží. Plošina dostala název ML čili Mobile Launcher, věži se říkalo UT neboli Umbilical Tower a celek pak nesl označení LUT, tedy Launch Umbilical Tower. Platforma měřila 49 × 40 m a uprostřed měla otvor o rozměrech 14 × 14 m, kterým procházely spaliny z nosiče. 

Při startu na ni působilo obrovské tepelné a akustické namáhání: Když se Saturn V začal zvedat, dosáhla teplota povrchu až 1 650 °C a hluk se odhadoval na 190 dB. Po zkušenosti s Apollem 4 z listopadu 1967 se na plošinu i věž instaloval záplavový Sound Suppression Water System, aby oba negativní vlivy snižoval a chránil nejen rampu a okolí, ale především startující raketu.

Stodvacetimetrová obslužná věž UT se dělila na pravidelně rozmístěná patra, označovaná podle výšky ve stopách nad platformou: Například podlaží 240 se tak nacházelo 240 stop (čili 73 m) nad plošinou. První dvě patra od sebe přitom dělilo 30 stop a všechna ostatní dvacet. Věž disponovala trvalým i dočasným vybavením a uvnitř fungovaly dva rychlovýtahy.

Největší výzvu však představovalo devět obslužných ramen, která se přiklápěla k Saturnu V. Na délku měřila od 11 do 14 m, jejich průměrná hmotnost dosahovala 22 tun a každé neslo 24 svazků elektrických kabelů. Kromě toho jimi procházelo 44 trubek o průměru od 12 do 25 mm s pracovními látkami. Každé rameno bylo tak velké, že po něm mohl projet automobil, a každopádně na ně musel být naprostý spoleh – některá se totiž odpojovala až od letící rakety! Vývoj komplikovalo rovněž množství vybavení či požadovaná schopnost rychle se k nosiči přiklopit nebo se od něj naopak odklonit, a to bez poškození ramene, rampy i rakety. Práce mělo na starost 250 inženýrů a vrásky jim přidělávaly také časté změny zadání.

Součást komplexu 39 tvořila rovněž již zmíněná výstrojná věž MSS. Původně měla být statická, někde na půli cesty k rampě: Nosič by se u ní na den či dva zastavil, doplnil by se o pyrotechnické vybavení a pokračoval by dál. Také popsaná věž byla nakonec mobilní, s výškou 125 m, půdorysem 41 × 41 m a hmotností 5 400 tun – což mimochodem od začátku znamenalo problém. Při splnění požadavků NASA se totiž nedal hmotnostní limit dodržet, tak aby byl možný převoz crawlerem. Agentura poté souhlasila, že je třeba zadání změnit, a přesunula část instalací pyrotechniky do montážní haly.

Áčko, béčko, céčko

Pozemní práce na komplexu 39 začaly v říjnu 1962. A přestože byl na ostrově Merritt první, označení dostal v návaznosti na rampy na mysu Canaveral. Po tamním nejvyšším čísle 37 se „osmatřicítka“ vynechala a zůstala jako rezerva, i když se nakonec stejně pokračovalo ciframi 40, 41 atd. Po odvodnění a odlesnění byl prostor budoucí rampy „A“ zasypán 24,4 m vysokým kopcem hlíny a písku, aby se podloží usadilo. Teprve po nějakém čase se terén definitivně upravil a vybetonovaly se základy. Stejným způsobem se následně přichystalo místo pro druhou rampu.

Konečnou podobu místa budoucího startu ovlivnil nenápadný kus hardwaru, který je jen málokdy vidět – tedy deflektor neboli odrážeč plamenů. Pro Saturn V měřil 13 m na výšku, 15 m na šířku, vážil 317 tun a po kolejnicích se zasunoval do prostoru o rozměrech 18 × 137 m pod motory rakety. Každá rampa měla deflektory dva, a na kolejích proto byla výhybka. Kdyby se jeden z páru tlakem a žárem spalin při startu poškodil, nemuselo se dlouho čekat na opravy a zastoupil by jej druhý.

Rampy 39A a 39B jsou jinak prakticky identické, s perimetrem ve tvaru téměř pravidelného osmistěnu, a obě si vyžádaly mimo jiné asi 52 000 m³ betonu. Každá zahrnovala 375 km potrubí o průměru 8 mm až 285 cm a pro Saturn V na nich nevznikly žádné obslužné věže ani další viditelné vybavení. V roce 1965 byly ze stavebního hlediska oba komplexy hotové, ale ještě je čekala instalace více než 40 tisíc kusů dalšího zařízení.

Růst všemi směry

Hangár VAB alias Vertical Assembly Building, v únoru 1965 přejmenovaný na Vehicle Assembly Building, sloužil ke skladování a přípravě Saturnů V, později také raketoplánů a nyní i nosičů SLS. Bez nadsázky ho lze přitom označit za ikonický. Ani jeho budoucí podoba nebyla zpočátku jasná a řešilo se několik variant návrhů: Budova mohla mít kruhový tvar, kde by crawler popojížděl se sestavovanou raketou, jež by postupně rostla. Montáž v jednotlivých blocích předpokládala i stupňovitá stavba, kam by transportér vjel z jedné strany a z druhé by vyjel s hotovým nosičem.

Nakonec se NASA rozhodla pro konzervativní kvádr. V budově vznikly čtyři montážní prostory, tzv. bays, v rozložení dva na dva, přičemž každý měl mít samostatný vjezd, aby mohl fungovat nezávisle na ostatních. V prvotních plánech hala zahrnovala i řídící středisko startu na střeše a měla představovat nejdražší část nově budované oblasti kosmodromu: Celkový rozpočet dosahoval 432 milionů dolarů a na halu připadalo 129,5 milionu. Zvolený koncept jí přitom dovoloval růst všemi směry, a to do výšky (proto nakonec řídící středisko na střeše nevzniklo) i do šířky. Počítalo se totiž s přistavěním nejméně dvou dalších montážních prostor, kvůli budoucím pilotovaným výpravám na Mars, kdy se předpokládalo více startů během krátké doby.

Kancelářská budova VAB

U hangáru VAB byly kritické základy, protože budova je velmi rozměrná, což mohlo při floridských hurikánech znamenat problém. Proto se muselo až do vápencového podloží zapustit několik tisíc pilotů o průměru 41 cm a celkové délce 16,8 m. V noci se svařovaly a přes den navážely, přičemž se souběžně pracovalo na deseti kusech zaráz: Tři elektrické stroje je zavrtávaly zhruba do 36 m, kde spočívalo vápencové podloží. Následovalo ještě zavrtání do hloubky 46–52 m, což obstarávaly dieselové stroje, a v případě jejich nedostatku dokonce i parní.

VAB stojí na půdorysu 135 × 156 m a dosahuje výšky 160 m. Vedlejší „přístavba“, kde docházelo k přejímce jednotlivých stupňů, má potom půdorys 134,7 × 83,5 m a výšku 64 m. Stupně se na kosmodrom vozily po vodě a vykládaly se z přepravních plavidel v několik set metrů vzdáleném přístavišti. V bezprostřední blízkosti přístavby se pak nachází řídící středisko startu LCC alias Launch Control Center. Málo se ovšem ví, že VAB zahrnuje také šest kancelářských bloků až pro deset tisíc administrativních pracovníků: Tzv. Towers neboli „věže“ našly místo ve výšce 16.–34. patra, mezi montážními prostory.

Od Saturnu po Falcony

Komplex 39 vznikal pro potřeby programu Apollo, s pozdějším předpokládaným rozšířením pro cesty člověka na Mars. Počítalo se minimálně ještě s výstavbou rampy 39C, odbočka k níž je dodnes patrná i na družicových snímcích, a s rozšířením hangáru VAB. Ten byl zhruba o 20 m vyšší, než postačovalo pro základní verze Saturnu V, protože se plánovaly také větší a výkonnější horní stupně. Jižně od VAB byl potom vyhrazen prostor pro stavbu NAB čili Nuclear Assembly Building, kde se měly připravovat horní stupně Saturnu V s jaderným pohonem.

Americká kosmonautika se nakonec vydala jinudy, cestou raketoplánů, a komplex 39 se měl opět probudit k životu. Jen musel projít určitými změnami: Konstrukce mobilních plošin se upravila, protože vesmírné letouny měly jiné uspořádání motorů než Saturn V, a zmizely z nich obslužné věže UT. Další využití se nenašlo ani pro vystrojovací věž MSS, která tak skončila ve šrotu. Naopak na obou rampách vznikly obslužné konstrukce Service Structure. Později měl raketoplány vystřídat program nosičů Ares, došlo však pouze na jediný start experimentálního stroje Ares I-X z rampy 39B.

Rampu 39A si poté pronajala společnost SpaceX pro své rakety Falcon 9 a Falcon Heavy a počítá se s ní i ro obří sestavu Starship Super Heavy. Rampu 39B si ponechala NASA, strhla z ní obslužnou konstrukci a upravila ji pro použití v programu Artemis s raketami SLS. První z nich úspěšně odstartovala v listopadu 2022, a komplex 39 se tak do starého železa rozhodně nechystá, přestože některé jeho části byly prohlášeny za americkou národní památku.