Z zazdrości ptakom jest samolot
_{Wincenty Faber, poeta, “Wędrówka”}

Fantazja Von Brauna

Początki podboju kosmosu są powiedzmy niechlubne. Pierwszym bowiem w historii rakietowym pociskiem balistycznym było V2 (niem. Vergeltungswaffe-2 – broń odwetowa nr 2). Nad rakietą pracował zespół niemieckich konstruktorów pod kierunkiem Wernhera von Brauna w czasie II wojny światowej. To właśnie pocisk V2 po raz pierwszy w historii ludzkości przekroczył linię Kármána. Linia Kármána to umowna granica pomiędzy atmosferą Ziemi i przestrzenią kosmiczną przebiegająca na wysokości 100 km. Granica, za którą zaczyna się przestrzeń kosmiczna. (Obecnie wiele wskazuje na to, że jednak linia ta przebiega nieco bliżej Ziemi). Wernher von Braun z zawieruchy wojennej wyszedł cało, przede wszystkim dzięki zainteresowaniu St. Zjednoczonych dokonaniami niemieckich naukowców, zajmujących się aerodynamiką, bronią rakietową oraz chemiczną i medycyną. W ramach Operacji Paperclip, prowadzonej przez amerykańskie służby specjalne, został przerzucony do USA, gdzie zajął się m.in. projektowaniem pocisku balistycznego średniego zasięgu Redstone. Na jej bazie powstała rakieta Jupiter C. To ona wyniosła na orbitę w 1958 roku pierwszego amerykańskiego sztucznego satelitę Ziemi Explorer 1. W tym samym roku von Braun został zatrudniony w szacownej National Aeronautics and Space Administration (NASA). Nazistowska przeszłość nie przeszkodziła też w powierzeniu von Braunowi stanowiska dyrektora Centrum Lotów Kosmicznych imienia George’a C. Marshalla w Alabamie. Von Braun interesował się jednak nie tylko rakietami. Jedną z jego idee fix była kolonizacja Marsa. Już w w 1948 r. Werhner von Braun napisał powieść (podobno nienajlepszą) “Das Marsprojekt”, w której przedstawiał projekt załogowej misji na Marsa, do której według autora mogłoby dojść już w 1965 r. W książce przeprowadził dokładne wyliczenia matematyczne oraz analizę całego planu. W załogowej wyprawie miało wziąć udział siedem statków kosmicznych oraz 70 osób. Każdy ze statków miał ważyć 3720 ton. Do wywiezienia statków na orbitę miał posłużyć trzyczęściowy wahadłowiec.

Do lądowania wykorzystane miały zostać szybowce, a do poruszania się po powierzchni Marsa pojazdy gąsienicowe. Sam pobyt na Czerwonej Planecie miał trwać półtora roku. Każdy statek pasażerski miał mieć niewielką powierzchnię mieszkalną dla załogi. W planach nie było wcześniejszej zwiadowczej misji bezzałogowej. Projekt von Brauna był dopracowany w najdrobniejszych szczegółach i według Marka Wade’a, twórcy rekomendowanej przez NASA Encyclopedia Astronautica scenariusz von Brauna jest wciąż aktualny. Pomysł von Brauna doprowadził do tego, że w 1962 r. powstał projekt Early Manned Planetary – Interplanetary Roundtrip Expedition “Empire”, prowadzony przez NASA Marshall Spaceflight Center. W misji miały był użyte rakiety typu Nova, które miały zastąpić Saturny V. Wybrano firmy, które miały zająć się realizacją Empire (Aeronutronic, General Dynamics i Lockheed). W rezultacie powstał szczegółowy plan lotu i lądowania na Marsie, a wyprawę ośmioosobowej załogi przewidziano na marzec 1975 r. Ostatecznie skończyło się na planach, zabrakło bowiem woli politycznej i finansów na wdrożenie projektu. 

Rosjanie też wybierali się na Marsa

Zainteresowanie USA Marsem nie uszło uwadze władzom ZSRR. Dlatego 30 czerwca 1969 r. Ministerstwo Obrony ZSRR wydało dekret, w którym zatwierdzono prace nad projektem MEK-700 (kryptonim „Aelita”). Dokument określał wymogi dla Kompleksowej Ekspedycji Marsjańskiej. Według twórców dokumentu załogowa wyprawa na Marsa wymagałaby statku o masie 1500 ton. Trzy lata później rozwiązanie zaproponował Władimir Czełomiej.

Podróż kosmiczna jest triumfem rozumu i klęską rozsądku.
_{Max Born, fizyk, matematyk, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki}

Marsjański statek MK-700 miałby powstawać na orbicie. Projekt przewidywał dwie wersje. W pierwszej do złożenia ważącego 1500 ton MK-700 potrzebne byłyby dwa kursy i jedno dokowanie na orbicie Ziemi. Drugi przewidywał pracę w trzech etapach. Sam statek miał się składać z kapsuły powrotnej, modułu mieszkalnego oraz modułu podstawowego zawierającego lądownik marsjański, sondy i stopień z reaktorem, do wykonywania manewrów podczas dryfu i do manewrów na orbicie Marsa. Ostatecznie, kiedy okazało się, że pierwszy człowiek postawił nogę na Księżycu i nie był to Rosjanin, a sami Amerykanie powoli rezygnują z podboju kosmosu, ówczesne władze zrezygnowały z wyprawy na Marsa. Z pewnością jednym z powodów był ten, że koszt marsjańskiej misji szacowany był na 30-40 mld rubli.

Buran – wahadłowiec jednorazowego użytku

Buran (z ros. Буран, „burza śnieżna”) 15 listopada 1988 roku odbył swój pierwszy i jedyny bezzałogowy lot na orbicie Ziemi trwający 3 i pół godziny. Test zakończył się sukcesem. Wahadłowiec powrócił z przestrzeni kosmicznej i automatycznie wylądował niczym samolot. Koszt tej wycieczki to ogólnie rzecz biorąc (wziąwszy pod uwagę cały projekt) 14,5 mld rubli. Tyle kosztowało ZSRR urzeczywistnienie snu o kosmicznej potędze.

Buran był odpowiedzią ZSRR na amerykańskie wahadłowce kosmiczne – Space Transportation System (pierwszym była Columbia, ostatnim Atlantis). Buran został wyniesiony na rakiecie Energia, zasilanej paliwem ciekłym. Radziecki wahadłowiec był łudząco podobny do amerykańskich. Był podobnej wielkości, miał w zasadzie identyczny kształt kadłuba. Inny był natomiast sposób wynoszenia go na orbitę: podczas gdy Space Shuttle był wyposażony we własne silniki główne, wspomagane jedynie dwoma SRB (Solid Rocket Booster – pomocniczy silnik rakietowy na paliwo stałe), Buran był wynoszony w kosmos na rakiecie nośnej i nie miał silników nośnych. Na to, by Buran rozwinął skrzydła nie wystarczyło czasu. Ustrojowe przemiany i rozpad ZSRR spowodowały, że Buran już nigdy więcej nie wyleciał na orbitę. Program rosyjskiego wahadłowca został zamknięty przez prezydenta Jelcyna w roku 1993. Czy w innej sytuacji miałby szansę? Zapewne tak. Głównie za sprawą kilku różnic, które czyniły ten wahadłowiec naprawdę sensownym pojazdem kosmicznym.

Czarne dziury nie są takie czarne.
_{Stephen Hawking, Krótka historia czasu}

Nad wahadłowcem pracowało ponad 150 tysięcy osób, które nie zawsze wiedziały nad czym tak naprawdę pracują. Sam program, który uruchomiono w 1974 r., przez długi czas był utrzymywany w tajemnicy. Jednak już 8 lat później australijski samolot zwiadowczy przyłapał radzieckie statki, które z wód oceanu wyciągały coś niewielkiego, co z kształtu przypominało amerykański wahadłowiec. Podobieństwa do STS nie są przypadkowe. Rosjanie skorzystali z gotowej koncepcji i układu aerodynamicznego opracowanego przez Amerykanów, co narzuciło szereg podobnych rozwiązań. Jednak Buran znacząco różnił się od promów kosmicznych z USA. Korzystając z doświadczeń z eksploatacji Columbii i jej następców, Rosjanie mogli zaprojektować swój pojazd w taki sposób, żeby uniknąć kilku pułapek, w jakie wpadli przecierający szlaki Amerykanie.  Można powiedzieć, że był “STS 2.0”. W typowym dla radzieckiego programu podboju kosmosu stylu Buran został wyposażony w możliwość pracy w trybie całkowicie autonomicznym, włącznie z lądowaniem. Taki był właśnie pierwszy i ostatni zarazem lot Burana. Jednak najważniejszą różnicą była rezygnacja z montażu silników nośnych w samym orbiterze. Amerykanie chcieli w ten sposób obniżyć koszty, zapewniając temu bardzo skomplikowanemu i drogiemu elementowi pełną odzyskiwalność, jednak jak się okazało, ponowne przygotowanie promu do lotu wymagało wymontowania, dokładnej kontroli i remontu każdego z silników. Było to czaso- i pracochłonne, podnosząc koszty i wraz z całą resztą prac (konieczne było na przykład odnawianie całej powłoki ochronnej z płytek ceramicznych) wydłużając odstępy między lotami wahadłowca z planowanych dni do miesięcy. Buran nie miał silników nośnych, polegając podczas wynoszenia na orbitę wyłącznie na możliwościach potężnej rakiety Energia (o której piszemy dalej). To uprościło jego konstrukcję i zmniejszyło wagę, pozwalając wykorzystać zapas masy na powiększenie nośności. Dla obniżenia kosztów to rakieta Energia miała być odzyskiwana, jednak tej planowanej cechy nigdy nie wdrożono.

Ciekawym pomysłem były zaplanowane dla Burana silniki odrzutowe (w pierwotnej wersji projektu dwa, potem cztery), dzięki którym po powrocie do atmosfery miałby zdecydowanie większe możliwości jeśli chodzi o wybór miejsca lądowania i drogi schodzenia, niż miało to miejsce w przypadku orbiterów STS. Swój jedyny lot kosmiczny Buran odbył jednak w wersji pozbawionej jeszcze napędu atmosferycznego.

W odróżnieniu od amerykańskich wahadłowców, orbitalne silniki manewrowe Burana używały jako paliwa nafty lotniczej (kerozyny) i tlenu. Silniki wahadłowców STS wykorzystywały monometylohydrazynę i czterotlenek azotu. Przy tym, silniki Burana były wydajniejsze (ciąg 180 kN wobec 55 kN promu NASA). Do przewożenia wahadłowców klasy Buran do miejsca startu służyć miał największy na świecie samolot transportowy, zaprojektowany specjalnie do tego celu – Antonow An-225. Największy samolot transportowy przewoził wahadłowiec, a na orbitę wynosiła go najmocniejsza rakieta na świecie.

Energia była najpotężniejszą radziecką rakietą nośną. Jej wysokość to 58 m, a średnica 20 m. Pełna nazwa to URKTS (Uniwersalnaja Rakietno-Kosmiczeskaja Transportnaja Sistema – Uniwersalny Rakietowo-Kosmiczny System Transportu). Ponieważ jednym z jej podstawowych zadań miało być wynoszenie na orbitę promów typu Buran, inaczej niż w przypadku pozostałych rakiet nośnych została zaprojektowana do przenoszenia ładunku na boku, a nie szczycie rakiety. Silniki dla Energii powstały w zespole Walentina Głuszki. Energia miała potężną nośność. Była w stanie wynieść na niską orbitę okołoziemską aż 100, na orbitę geostacjonarną 20 a na trajektorię translunarną – 32 tony ładunku. Jednocześnie projektowano szereg wariantów i modeli, z których najpotężniejszy miał być najpotężniejszą rakietą nośną świata i móc wynieść na LEO (Low Earth Orbit, niską orbitę okołoziemską) ponad 170 ton ładunku! Dotychczas niepobitym rekordzistą jest pod tym względem amerykański Saturn V, zaprojektowana jeszcze przy udziale Wernera von Brauna rakieta programu Apollo, mająca nośność 145 ton na LEO. W przypadku Energii nie powstała żadna z planowanych wersji rozwojowych.

Energia odbyła tylko dwa loty. Pierwszy odbył się 15 maja 1987 r. Zadaniem było dostarczenie na orbitę bojowego satelity Polus. start się powiódł, jednak z powodu błędów w oprogramowaniu w module samego satelity nie udało mu się wejść na orbitę i spłonął w atmosferze. Drugim lotem było wyniesienie na orbitę wahadłowca. Na tym skończyła się kosmiczna kariera zarówno Burana, jak i Energii.

Wahadłowiec Buran 1.01, czyli ten, który odbył swój kosmiczny rejs uległ zniszczeniu w 2002 roku. Ironicznie, pogrzebał go jego własny żywioł: w hangarze na Bajkonurze, w którym był przechowywany zawalił się przeciążony śniegiem dach… (przypomnijmy, nazwa Buran oznacza śnieżną zamieć). Dwa kolejne testowe wahadłowce niszczeją – jeden na Bajkonurze, drugi w bazie lotniczej Żukowski blisko Moskwy.

Pozostałe dwa testowe wahadłowce miewają się trochę lepiej. W Technik-Museum Speyer w Niemczech znajduje się egzemplarz wykorzystywany do testów lotów w atmosferze, wyposażony w cztery silniki odrzutowe. Z kolei w Ogólnorosyjskim Centrum Wystawowym w Moskwie można obejrzeć orbiter służący do obciążeniowych testów statycznych i będący w konfiguracji takiej, jaka poleciała w kosmos.

Łunnyj Korabl, czyli pojazd dla jednej osoby

Łunnyj Korabl (ros. Лунный корабль, księżycowy statek) to radziecki lądownik księżycowy. Cel tego pojazdu był tylko jeden. Umożliwienie lądowania na Księżycu jednej osobie. Odbył jedynie trzy loty testowe na niskiej orbicie okołoziemskiej. Każdy z testów  miał swoją nazwę: Kosmos 379, Kosmos 398, Kosmos 434. Łunnyj Korabl był jednym z czterech elementów kompleksu N1/L3. Kompleks składał się z ciężkiej rakiety nośnej N1. Drugim elementem był dwuosobowy Sojuz ŁOK (Łunnyj Orbitalnyj Korabl). Łunnyj Korabl był trzecim elementem ekspedycji. A czwarty stanowił moduł napędowy o nazwie Blok D. Moduł był odpowiedzialny za korekty kursu w trakcie lotu oraz prawidłowe umieszczenie ŁOK na orbicie.

Pierwszy lot, czyli Kosmos 379 odbył się 24 listopada 1970. Lądownik wystrzelono na pokładzie rakiety Sojuz-Ł. Dwa następne starty – Kosmos 398 i Kosmos 434 – miały miejsce w 1971. Później lądownik ŁK miał być wynoszony wraz ze statkiem ŁOK za pomocą rakiety N1. (Ostatecznie testów zaniechano ze względu kolejne katastrofy związane z awariami rakiet nośnych N1) Skorzystanie z ŁK dla ewentualnego pasażera lądownika wymagał jednak sporej odwagi. Łunnyj Korabl umieszczany był za Sojuzem. Z różnych względów nie przewidziano takiej możliwości jak specjalny tunel prowadzący z Sojuza do ŁK. Przejście kosmonauty z Sojuza do lądownika polegać więc miało na wyjściu z Sojuza i “przespacerowania” się do lądownika. Lądowanie na Księżycu miało być poprzedzone misją bezzałogowych łazików, opracowanych w ramach programu Łunochod (ros. – Луноход). Księżycowy statek z jednym kosmonautą miał osiąść w miejscu zbadanym i przygotowanym przez łaziki. Ostatecznie Łunnyj Korabl nie wylądował na Księżycu. Amerykanie wygrali kosmiczny wyścig głównie za sprawą problemów z rakietą N1, w której Rosjanie ulokowali wszystkie nadzieje na lot do Księżyca.

Lockheed Martin i jego X-33

W 1996 r. NASA rozpoczęła prace nad programem wprowadzenia nowych statków kosmicznych wielokrotnego użytku (Reusable Launch Vehicle), które miałyby zastąpić dotychczas stosowane wahadłowce. Udziałem w programie zainteresowanych było pięć firm. Jedną z nich była Lockheed Martin Corporation. I ostatecznie to ona wygrała wyścigu o zamówienie NASA. W ramach współpracy z NASA firmy opracowała wówczas X-33 – bezzałogowym prototyp wahadłowców nowej generacji, które miały być znane jako VentureStar.

Docelowo miały zastąpić STS. X-33 opracowany został w skali 1:2. Pojazd miał mieć chowane podwozie, nowy silnik rakietowy aerospike (silnik powietrznostożkowy) oraz wytrzymały metalowy system ochrony termicznej. X-33 miał być pojazdem bezzałogowym, startującym pionowo jak rakieta, ale lądującym jak samolot. Już trzy lata później, do 5 marca 1999 r. udało się wyprodukować elementy X-33 i rozpoczęto próby na stanowisku silnikowym. Testowano między innymi systemy ochrony termicznej, kompozytowe zbiorniki paliwa, silnik typu aerospike, autonomiczne sterowanie lotem, system szybkiej zmiany położenia wahadłowca. Do końca 1999 r. X-33 miał wykonać co najmniej 15 suborbitalnych lotów testowych.

Jednym z ważniejszych elementów sukcesu miało być zastosowanie materiałów kompozytowych w celu zmniejszenia ciężaru maszyny. Tymczasem w listopadzie 1999 r. podczas testów zawiódł kompozytowy zbiornik paliwa wodorowego. Kompozyt się nie sprawdził. Lockheed Martin zaproponowało wówczas zastąpienie kompozytowych zbiorników ciekłego wodoru zbiornikami aluminiowymi. Na to jednak nie zdecydowała się NASA.

Inwestycja NASA w program X-33 wyniosła 912 milionów dolarów. Lockheed Martin pierwotnie zobowiązał się do zainwestowania 212 milionów dol. Ostatecznie firma wyłożyła 357 milionów dolarów. Kolejne wypadki w czasie testów spowodowały, że NASA w 2001 r. anulowała program. Na decyzji zaważył fakt, że prototypowy pojazd miał m.in. problem z niestabilnością lotu. Jednak Lockheed Martin do 2009 r. kontynuował prace nad X-33. Łącznie na cały program wydano 1,2 mld. dol. X-33 miał mieć możliwości, jakich do tej pory nie oferuje żaden pojazd kosmiczny (np. SSTO – single-stage-to-orbit, możliwość osiągnięcia orbity okołoziemskiej bez odrzucanych stopni czy rakiet wspomagających) osiągnięte dzięki nowatorskim technologiom takim jak silnik z dyszą powietrznostożkową. Został anulowany, bo jedna z nich nie była gotowa. A tak to miało wyglądać:

Pomysł na inny rodzaj wahadłowca mieli Francuzi. Prace nad projektem Hermes prowadzone były przez Narodowe Centrum Badań Kosmicznych (CNES). Budową europejskiego wahadłowca miały się zając firmy Aérospatiale i Avions Marcel Dassault-Breguet Aviation. Hermest miał służyć europejskim astronautom w ramach lotów załogowych przygotowywanych przez ESA. Pierwszy bezzałogowy lot Hermesa miał odbyć się w 1995 lub 1996 roku. W 1992 r. CNES dojrzało do decyzji o anulowaniu projektu, który kosztował 2 mld. dolarów.

Excalibur Almaz – pogoń za marzeniami

Istnienie tej firmy to dowód na to, że nie tylko Elon Musk marzy o podróż przez kosmiczną pustkę. Jej szef Arthur M. Dula w 2009 r. oświadczył, że od 2012 r. Excalibur Almaz będzie oferować komercyjne loty w kosmos. Czym mają lecieć kosmiczni turyści? Otóż firm ma dla nich niezwykłą ofertę – lecieć będą poradzieckimi statkami kosmicznymi, które Rosjanom zostały po zamkniętym wojskowym programie Ałmaz. (Szczegóły znajdziecie w tym dokumencie.) A dokładnie Excalibur Almaz planuje wykorzystać pojazdy oparte na kapsułach VA z radzieckich pojazdów TKS.

TKS to radziecki załogowy statek kosmiczny zaprojektowany pod koniec lat 60. ubiegłego wieku. Arthur M. Dula uważa najwyraźniej, że dobry sprzęt jest jak wino – im starszy, tym lepszy. Firma w tym celu już odkupiła dwa kadłuby stacji kosmicznych typu OPS i cztery kapsuły załogowe. Oczywiście, kosmiczni turyści nie zostaną wysłani w kosmos całkowicie w stylu retro. Poradziecki sprzęt miał być tylko bazą dla najnowszych rozwiązań projektowanych przez przez EADS Astrium. Co zadziwiające, NASA dopuściła EA do programu Commercial Crew Program. Jak na razie jedynym sukcesem firmy jest odsprzedanie w 2014 r. jednej z postsowieckich kapsuł za milion dolarów.

Eksploracja kosmosu wzbudza emocje i pobudza wyobraźnię. Miłośnicy SF nie mogą się doczekać czasów, gdy będą niczym bohaterowie “Star Treka” mknąć przez nieskończoną pustkę ślicznym, wypieszczonym statkiem kosmicznym z wygodnymi kabinami i oczywiście tarasem widokowym. Rzeczywistość jednak skrzeczy. I choć umiemy oderwać się od Ziemi, to jest to raczej lot kuraka niż albatrosa. Przed nami zdecydowanie długa droga. Za nami dopiero jej początek, ale jakże już kosztowny. Każdy bowiem kolejny projekt to miliardy dolarów, rubli, euro, a ostatnio także coraz częściej juanów.  | CHIP