Plovoucí kosmodromy: Výhody startů raket z mořské hladiny
S narůstajícím počtem letů do vesmíru přibývá také nových otázek, například ohledně vlivu kosmonautiky na životní prostředí či míru hluku. Zmíněné problémy budeme muset do budoucna řešit – a jednu z cest mohou nabídnout plovoucí kosmodromy.
Loni se uskutečnilo neuvěřitelných 261 pokusů o start do vesmíru, z toho 253 úspěšných. Jde o rekordní číslo, a to již čtvrtý rok za sebou (v roce 2023 to bylo 224 startů). Starty kosmických raket dnes už nejsou tak výjimečné jako dřív, přičemž se opakuje někdejší situace s letectvím: Kdysi znamenal vzlet čehokoliv společenskou událost a zázrak převedený do reality. V současnosti se však již okřídleným strojům nad hlavami nikdo nediví a považujeme je za zcela běžnou součást života.
Příliš mnoho raket
Rozvoj raket probíhá o něco pomaleji. Samotný princip je jednoduchý, ale celková složitost a náročnost letů do vesmíru zkrátka neumožnila prudký nárůst ze dne na den. Zásadní změny přišly s firmou SpaceX, jež po létech stagnace posunula hranice kosmonautiky o kus dál. Elon Musk se rozhodl pojmout kosmické lety jinak než ostatní: Začal s technologií výroby vlastních raket Falcon tak, že prakticky celé vznikají pod jednou střechou, čímž odpadá nákladná logistika.
Další přínos spočívá v oživení staré techniky místo stavění nové za každou cenu – SpaceX takto modernizovala rampy pro své nosiče. A vůbec největší skok kupředu znamená znovupoužitelnost. Za roky praxe a po řadě často nevydařených zkoušek se povedlo vypilovat techniku přistávaní raketových stupňů s devíti motory a tím výrazně ušetřit. Postupem času přibyla i záchrana aerodynamických krytů, a jako jediná část Falconů se tedy znovu nevyužívá horní stupeň.
Jen samotná SpaceX uskutečnila loni 138 úspěšných letů do vesmíru a posunula možnosti znovupoužitelnosti. Výrazně se zkrátil i rozestup mezi dvěma starty, a to na tři hodiny, což představuje nejnižší hodnotu od roku 1966. Takové kadenci lze konkurovat jen stěží. Krok jakž takž udrží pouze Čína (68 startů), kde ovšem nejde o jednu společnost a rodinu raket. Ostatní hráči jako Rusko, Japonsko, Evropa či Indie mají na popsaných statistikách jen zanedbatelný podíl, přesto alespoň někteří z nich své počty také navyšují. Uvedená čísla každopádně ukazují, že kosmické starty budou čím dál běžnější, a tudíž je potřeba hledat cesty, jak jejich kadenci efektivně navyšovat bez velkých dopadů na civilizaci.
Výhody startů z moře
Jednu z cest mohou nabízet plovoucí kosmodromy. Proč ovšem chtít startovat z moře, když jde o poměrně náročnou disciplínu? Výhod existuje celá řada, v čele s vyšší bezpečností díky vzdálenosti od obydlených oblastí. Klesá tak riziko pro veřejnost v případě selhání nosiče, nehrozí dopad trosek do osídlených lokalit a obyvatele neruší velký hluk. Místo startu na moři je flexibilnější, což může maximalizovat kapacitu rakety a zlepšit ekonomický výnos. Nosič lze dopravit do nízkých zeměpisných šířek pro vzlet z plavidla či mobilní platformy. Maximálně se tak využije zemská rotace, omezí se množství paliva potřebného pro vstup rakety na oběžnou dráhu, zlepší se její nosnost a klesnou náklady na start. Kromě toho může vzlet z oceánu prolomit omezení velikosti kosmických nosičů pro silniční a železniční dopravu atd.
San Marco: Na zbytcích ropné plošiny
Už okolo roku 1963, ještě než se lidská noha dotkla měsíčního povrchu, propagovalo myšlenku startu do vesmíru z lodní paluby americké námořnictvo. Uvažovalo se o plavidle o výtlaku 17 700 tun a délce 172 metry, schopném převážet až tři rakety najednou, přičemž rampa se nacházela na horní palubě na zádi. Takto se měly vynášet především družice na geostacionární dráhu a hlavní důvod spočíval v nižších nákladech a vyšší efektivitě ve srovnání se starty z mysu Canaveral.
První krok ke startům z moře ovšem překvapivě učinila Itálie. Stavbě kosmodromu v Evropě bránilo příliš husté osídlení poblíž vhodných lokalit, a jihoevropská země se proto rozhodla vynášet vlastní družice z netradičního komplexu. S jeho financováním a stavbou pomohla NASA, jež se stala partnerem projektu, a USA dodaly také rakety Scout. Pro svůj záměr Itálie přestavěla tři ropné plošiny v mezinárodních vodách poblíž Keni, velmi blízko rovníku, se střeleckým sektorem mířícím nad oceán. Největší platforma San Marco určená pro samotné starty zahrnovala rampu, menší Santa Rita ležící od ní na jihovýchod sloužila jako řídící středisko a pro přenos telemetrických dat. Santa Rita II pak obsahovala radar a ke komplexu patřila i dvojice podpůrných lodí a pozemní stanice.
Kosmodrom San Marco Equatorial Range alias SMER fungoval v letech 1964–1988 a celkem z něj odstartovalo 27 raket převážně z rodiny Scout. Létala odtud ale i řada suborbitálních sondážních raket Nike Apache, Nike Tomahawk, Arcas a Black Brant. První vědeckou družici Uhuru speciálně určenou pro rentgenovou astronomii pak z platformy 12. prosince 1970 vynesla raketa Scout B. Pozapomenutý kosmodrom se přitom částečně využívá dodnes – pozemní stanice totiž stále slouží pro satelitní komunikaci: Sleduje družice ASI, ESA a NASA a mise s čínskou posádkou. Trojice plošin však od 90. let chátrá, navzdory pokusům o jejich znovuoživení. Itálie upřednostnila kosmodrom ESA v Kourou, který také nabízí velmi výhodnou polohu.
Výjimečný, ale nevyužitý Sea Launch
Výhody startů z moře si samozřejmě uvědomoval i Sovětský svaz, který v roce 1960 vyvíjel rakety Ciklon. Hlavního výrobce, moskevskou konstrukční kancelář KBTM, úspěch motivoval také k návrhu námořní verze. Počítalo se s přepracováním nákladních lodí, ale technická náročnost a nízká nosnost zmíněných raket pro vynášení družic na geostacionární oběžné dráhy odložila dané plány na neurčito. Pokusy se startováním z vody však pokračovaly a například raketa odpálená z ponorky vynesla malou komunikační družici Tubsat-N berlínské univerzity.
Když se ovšem kancelář KBTM pustila v roce 1975 do navrhování nosiče Zenit, který měl mnohem lepší parametry než Ciklon, vrátila se do hry i myšlenka startů z moře. Tentokrát se nicméně podařilo dotáhnout koncept do zdárného konce, přestože šlo o dlouhou a náročnou cestu. Věci se daly skutečně do pohybu až po rozpadu Sovětského svazu.
Kvůli začínajícím napjatým vztahům s Kazachstánem se Rusko obávalo ztráty svého hlavního kosmodromu na Bajkonuru. Alternativní řešení, včetně startů z moře, se tak najednou jevila mnohem atraktivněji. Osmnáctého prosince 1991 – jen několik dnů poté, co nad Kremlem dovlála sovětská vlajka – vydal Jurij Semjonov coby šéf NPO Energija pokyn k zahájení předběžné studie odpalovací rampy na moři. Navzdory mnoha nápadům ovšem neměla ruská vláda šanci najít na další rozvoj peníze. Ekonomická situace nebyla dobrá, a jedinou možnost tak skýtali mezinárodní partneři. Nakonec se podařilo dohodnout s americkým Boeingem, což znamenalo počátek mořského kosmodromu Sea Launch.
Projekt začal jako nadnárodní společnost uzavřením partnerství mezi Boeingem a RKK Energija s norským a ukrajinským přispěním. Norové nabídli poloponornou ropnou plošinu Odyssey, Boeing měl na starosti propagaci, shánění komerčních zákazníků a celkovou organizaci, Rusko pracovníky a části hardwaru, zatímco Ukrajina byla hlavním výrobcem raket Zenit. V listopadu 1994 se během setkání v Oslu všichni partneři shodli na základní koncepci a podepsali další smlouvu o spolupráci. Systém zahrnoval zmíněnou plošinu Odyssey a podpůrné plavidlo Sea Launch Commander, plnící více funkcí. Šlo o účelově postavenou, velmi dobře vybavenou loď – doslova plovoucí řídící středisko, v jehož útrobách se nacházela v podstatě i výrobní hala pro sestavování částí raket. Dále plavidlo nabízelo ubytování pro posádku a zákazníky, kteří mohli start sledovat z bezpečné vzdálenosti.
Všechno zhatila politika
Navzdory obrovskému množství výzev se podařilo uskutečnit 36 startů družic na geostacionární oběžnou dráhu, z toho 32 úspěšných. Plně se však potenciál systému nikdy nevyužil. Společnost Sea Launch získala v roce 2000 zcela zaslouženě cenu Space Foundation Space Achievement Award: Projekt totiž předběhl svou dobu, ale přesto se na trhu neuchytil podle očekávání a důvodů existovalo víc. Časté odklady kvůli administrativě a soudním sporům vzbuzovaly u zákazníků nedůvěru, stejně jako selhávání nosiče. Jednou dokonce raketa Zenit-3SL explodovala přímo na palubě krátce po zážehu motorů a z družice Boeing 702 NSS-8 se rázem staly střepiny poletující všude kolem. Plošina se ztratila v ohnivé kouli, ale díky pasivním zábranám neutrpěla vážnější poškození.
Celý projekt nicméně zhatila politická situace. V roce 2014 z něj Ukrajina vystoupila kvůli anexi Krymu a vojenskému konfliktu na Donbase a výrobu raket Zenit zastavila. Některé jejich součásti, zejména motory, totiž dodávaly ruské podniky. Rusko poté nenašlo za nosič důstojnou náhradu, tudíž muselo inovativní projekt úplně zmrazit, a v tomto stavu se Sea Launch nachází dodnes.
Východočínský mořský kosmodrom
Myšlenka jako taková ovšem přetrvala a k životu ji znovu probudila Čína. V červnu 2019 se uskutečnil první čínský start z mořské platformy a zároveň první start z moře od roku 2014, přičemž se plovoucí kosmodrom nacházel u pobřeží provincie Šan-tung. Nové plavidlo, postavené a upravené speciálně pro daný účel, měří 110 metrů. Do cílové oblasti je vlečeno doprovodnou lodí a vyplouvá vždy už s raketou na palubě, která se poté přichystá a vztyčí na připravené rampě.
Proč se však Čína rozhodla vydat i tímto směrem? Tři z jejích čtyř kosmodromů leží hluboko ve vnitrozemí, takže vyhořelé stupně a části raket dopadají spíš na souš než do moře a často zasahují obydlené oblasti. Evakuace pak zvyšuje ekonomické náklady na lety a problém představuje i vysoká kadence. Starty z moře přitom všechny uvedené neduhy z velké části řeší.
Loď bez posádky
Proto byl vybudován tzv. Východočínský kosmodrom – průmyslová oblast v provincii Šan-tung, kde kromě státních raket vznikají v režii různých soukromých společností komponenty a montují se menší nosiče na tuhé pohonné látky pro starty z mořských plošin. Největší zázemí si tam zatím vytvořila firma Orienspace Technology: Ve městě Chaj-jang má obrovské testovací centrum pro montáž a integraci raket, které může odbavit až 20 nosičů za rok. V místě se nachází i komunikační centrum a další potřebná zařízení.
Raketa Gravity-1 zmíněné společnosti již absolvovala první start a nabídla vskutku výjimečnou podívanou. Nejsilnější světový nosič na tuhé pohonné látky zaujme neobvyklým vzhledem a startuje z úplně nové lodi, jež dokáže plout a udržovat pozici v autonomním režimu bez posádky. Raketa se naloďuje ve zmíněném přístavu Chaj-jang a její části přepravují na palubu speciální kolová vozidla. Následně se převáží spolu se startovacím stolem, na němž už spočívá ve vertikální poloze – a to ve speciálním „obalu“, který slouží jako tepelná izolace, ale také tlumí otřesy způsobené přepravou. Loď má potom upravenou palubu, s šachtami pro odvod spalin. Poprvé takto Gravity-1 vzlétla loni 11. ledna a šlo o jeden z nejzajímavějších startů z mořské platformy, jaký se kdy uskutečnil.
Budoucnost kosmických přístavů
S narůstající kadencí letů do vesmíru bude přibývat také startů z moře. Velké plány má právě Čína, jež takto provozuje už několik nosičů i platforem a chystá další. Ve Spojených státech je v uvedeném směru aktivní především SpaceX, která své rakety naučila ve vlnách i přistávat. Pro nový systém Super Heavy Starship by chtěla v budoucnu vybudovat rovněž mořské kosmodromy, a to jak pro kosmické lety, tak pro nový druh cestování po planetě. Zcela mimo hru zatím není ani zmiňovaný Sea Launch, ale na jeho vzkříšení bychom si příliš nevsadili.
Pokud jde o Evropu, v Německu vzniklo konsorcium GOSA alias German Offshore Spaceport Alliance, jež plánuje postavit vlastní platformu pro starty ze Severního moře – a to nejdřív suborbitální lety menších raket, a v budoucnu snad i orbitální. Do roku 2030 by také měl být pod záštitou ESA k dispozici nový opakovaně použitelný nosič, pro jehož testy, a nakonec i návraty raketových stupňů po vzoru SpaceX se počítá s mořskou plošinou poblíž Francouzské Guyany, kde se nachází evropský kosmodrom. Přestože je koncept startů do vesmíru z moře starý téměř 60 let, nikdy se masově neuchytil. Situace se však mění: Zvyšující se poptávka, narůstající kadence i stále větší a silnější rakety ukazují, že moře a plovoucí kosmodromy představují schůdnou možnost.
