Spotřeba 100 litrů na kilometr. Jak se vozily americké raketoplány

aktualizováno 
Nejslavnější cesty amerických raketoplánů mířily do kosmického prostoru, všechny však musely během své kariéry podniknout celou řadu přízemnějšího cestování. Měly na to své nosiče.

Boeing 747 N905NA (vpředu) a N911NA spolu za dobu služby letěly pouze jednou, 2. srpna 2011, během cvičného letu. | foto: NASA (volné dílo)

Americké raketoplány většinu své kariéry „prožily“ ve floridském Kennedyho vesmírném středisku (John F. Kennedy Space Center - KSC). Odtud startovaly do vesmíru a většinou se tam i vracely. Ale ne vždy to bylo možné, například kvůli špatnému počasí. Poměrně často se tak stávalo, že raketoplán při návratu z kosmické mise přistál na Edwardsově letecké základně (Edwards Air Force Base - EAFB) v Kalifornii. Místo jeho dalšího startu přitom bylo jako vždy na Floridě. 

Již letmý pohled do mapy prozradí, že ta leží na úplně druhé straně Spojených států, obě místa jsou od sebe vzdálena zhruba 3 600 kilometrů vzdušnou čarou. Protože nebylo možné, aby se raketoplán přemísťoval vlastními silami (viz box), musel se jeho přesun zajistit jiným způsobem.

Ale jak? Doprava po zemi se ukázala jako nevhodná hned z několika důvodů. Na tak velkou vzdálenost by byla pomalá, kvůli rozměrům kosmického plavidla značně obtížná a ještě hrozilo nebezpečí, že by se mohlo cestou poškodit. Kombinace pozemní a lodní dopravy by byla ještě komplikovanější. Jako nejvhodnější se nakonec ukázal letecký transport.

Proč neletěl sám?

Možná by někoho mohlo napadnout, proč raketoplán do KSC nelétal sám? Z pohledu laika je to v podstatě takové „zvláštní letadlo“, tak by to snad měl zvládnout. Problém je v tom, že raketoplán sice vzhledem opravdu připomíná letadlo, ale jinak nebyl pro dlouhodobější létání v atmosféře přizpůsoben. Jeho motory sloužily k jiným účelům. Hlavní motory raketoplánu (Space Shuttle Main Engine – SSME) a pomocné startovací rakety (Solid Rocket Booster – SRB) se používaly výhradně k vynášení stroje na oběžnou dráhu. Manévrovací motory (Orbital Maneuvring System – OMS) a reaktivní motory orientace a stabilizace (Reaction Control System – RCS) se zase staraly o korekce dráhy v kosmickém prostoru.

Další potíž spočívala v tom, že hlavní motory měly veškeré palivo uloženo ve vnější nádrži, samotný orbiter žádnou zásobu pohonných hmot pro ně neměl. Příliš by nepomohlo, ani kdyby se tato vnější nádrž k orbiteru připojila. Těch více než 700 tun kapalného vodíku a kyslíku, které v ní byly uskladněny, by motorům vystačilo jen zhruba na 8,5 minuty letu. A to zcela pomíjíme její hmotnost, rozměry a aerodynamiku.

Motory raketoplánu se příliš nepoužívaly ani během přistávání. Pouze na úplném začátku přistávacího manévru se zážehem motorů OMS snižovala rychlost stroje a pak bylo možné pomocí OMS a RCS provádět korekce dráhy ve výškách, kde byla atmosféra ještě velmi řídká. Jakmile se raketoplán dostal do hustějších vrstev atmosféry, začal k úpravám své dráhy používat výhradně své aerodynamické prvky. V konečné fázi přistával stejně jako bezmotorové kluzáky.

NASA proto začala vybírat vhodný letoun, který by tento úkol zvládl. Jedním z kandidátů byl mohutný čtyřmotorový transportní letoun Lockheed C-5 Galaxy, který je přímo stavěn pro přepravu nadměrných nákladů na velké vzdálenosti. Nakonec se však poněkud překvapivě stal vítězem Boeing 747. Měl výhodu v tom, že to byl dolnoplošník, což je vhodnější konstrukce pro přenášení objektů na „zádech“. Navíc v případě volby C-5 Galaxy by tento stroj zůstal majetkem amerického letectva a to vedení NASA také nevyhovovalo.

První letoun, který měl v budoucnu nosit raketoplány, se NASA podařilo získat již počátkem 70. let 20. století. Byl to klasický Boeing 747, konkrétně ve variantě 100. Tehdy letecká společnost American Airlines vyřadila několik letadel z běžného provozu a tento exemplář byl mezi nimi. Když se dostal do vlastnictví NASA, obdržel od federálního leteckého úřadu označení N905NA. Zajímavostí je, že nového bílého nátěru s modrým pruhem, jaký používá NASA, se dočkal až roku 1983. Do té doby měl barevné provedení od American Airlines, tedy stříbrný trup s modro-bílo-červeným pruhem uprostřed.

Se stíhačem v závěsu

Jedno z prvních využití letadla pod hlavičkou NASA spočívalo v tom, že létalo v těsné formaci se stíhačkami Lockheed F-104 Starfighter a zkoumaly se vlastnosti odtokového víru. Účelem studie Leteckého výzkumného střediska Dryden (Dryden Flight Research Center – DFRC) bylo najít způsob, jak snížit turbulence, které způsobují velká letadla. Po ukončení těchto testů čekaly Boeing rozsáhlé úpravy, aby co nejlépe zvládl létat s rozměrným a těžkým raketoplánem na hřbetě.

Kvůli tomu se roku 1976 vrátil do mateřské společnosti, kde mu zesílili trup a na horní část letounu umístili tři konstrukce. Jedna byla v přední části, dvě v zadní a používaly se k ukotvení kosmického letounu. Z bývalého prostoru pro cestující bylo odstraněno vše, co už nebylo zapotřebí, aby byl letoun co nejlehčí. Naopak některé věci letadlu přibyly.

Boeing 747 N905NA zasunuje podvozek po posledním vzletu z Edwardsovy letecké...

Nosný Boeing 747 N905NA zasunuje podvozek po posledním vzletu z Edwardsovy letecké základny v Kalifornii

Kromě již zmíněných konstrukcí to byly například vertikální plochy na ocasní části, které zajišťovaly větší stabilitu při letech se zátěží. Došlo zároveň na modernizaci motorů a celé avioniky. Pro zvýšení bezpečnosti posádky byl přidán únikový tunel, který by v případě nouze mohla použít k evakuaci. Letadlo se tak z běžného dopravního stroje proměnilo v unikátní speciál, který dostal název Shuttle Carrier Aircraft, zkráceně SCA. Přibližný český překlad tohoto výrazu je letadlový nosič raketoplánu.

Poprvé se upravený boeing a raketoplán setkaly začátkem roku 1977 na Edwardsově letecké základně. Prototyp raketoplánu Enterprise byl připevněn na hřbet letadlového nosiče a 15. února se spojené letouny třikrát projely po ranveji. Byly to takzvané taxi testy, při kterých se zkoušelo, jak se bude celá sestava chovat. Při každé „projížďce“ se zvýšila rychlost, až dosáhla hodnoty 253 km/h. Výsledky se ukázaly uspokojivé, takže nic nebránilo tomu, aby se přistoupilo k dalšímu kroku, kterým byl let letadlového nosiče s raketoplánem.

Proběhl 18. února 1977 a zkoumalo se, jaké bude mít sestava obou letounů letové vlastnosti. Při prvních pěti letech zůstal raketoplán bez posádky. Nejvyšší dosažená rychlost při těchto letech byla 760 km/h, výška 9 180 metrů a délka 2 hodiny a 28 minut.

Další tři lety se uskutečnily v červnu a červenci 1977. Největší změnou bylo, že na palubě raketoplánu Enterprise již byla dvoučlenná posádka. V ní se střídaly dvě dvojice pilotů. Jednu tvořili Joe Henry Engle a Richard Harrison Truly, ve druhé byli Fred Wallace Haise mladší a Charles Gordon Fullerton. Protože se během nich neobjevily ani tentokrát větší problémy, bylo možné přistoupit k další fázi testování.

V období od 12. srpna do 26. října 1977 proběhlo pět letů, při kterých opět letadlový nosič s Enterprise vystoupal do výšky mezi pěti a sedmi kilometry nad povrchem. Zde se od něj raketoplán oddělil a oba stroje pak přistávaly odděleně. Prověřovalo se při tom, zda se raketoplán může pohybovat v atmosféře a přistávat podobně jako bezmotorový letoun.

Celý tento komplex testů se označuje jako program ALT (Approach and Landing Tests – testy přiblížení a přistání). V listopadu 1977 na něj navázaly poslední letové zkoušky, zahrnující dlouhodobé lety nosiče a raketoplánu. Nejdelší trvala 4 hodiny a 17 minut a uskutečnila se 16. listopadu 1977.

Enterprise, prototyp amerického raketoplánu, se během zkoušky přistání v roce...

Enterprise, prototyp amerického raketoplánu, se během zkoušky přistání v roce 1977 odděluje od nosného Boeingu 747. Na zádi Enterprise je připevněný kryt, který zlepšoval aerodynamické vlastnosti, a byl odstraněn až na posledních několik zkoušek.

Když skončil program ALT, čekala letadlový nosič ještě jedna úprava. Byl demontován únikový tunel pro posádku, protože jeho použití se ukázalo jako riskantní. Mohlo by se totiž stát, že by evakuace skočila tragicky - nasátím posádky do motoru.

Made for Japan

Protože se časem ukázalo, že jeden letadlový nosič na vše nestačí, roku 1988 pořídila NASA ještě druhý. I tentokrát to byl Boeing 747, v tomto případě v provedení 100SR. Písmena SR na konci jsou zkratkou výrazu Short Range, neboli krátký dolet.

Tyto letouny byly vyvinuty na základě požadavku japonských aerolinek, které potřebovaly zvýšenou kapacitu strojů. Používaly je pro přepravu pasažérů na vnitrostátních linkách mezi velkými městy. Boeing při konstrukci modelu SR vycházel z varianty 747-100, ale značně ji upravil. Posílil trup a podvozek, aby stroj bez problémů zvládl větší počet plánovaných vzletů i přistání. Snížila se kapacita palivových nádrží o 20 % a hlavně bylo přidáno několik desítek nových míst pro cestující.

Zejména zesílení vybraných partií bylo velmi dobrým předpokladem, aby stroj mohl přenášet raketoplány. Ale než se ale poprvé vydal na let s kosmickým letounem na hřbetě, také musel, stejně jako jeho starší „bratříček“, projít celou řadou konstrukčních úprav. Teprve v listopadu 1990 byla jeho přestavba dokončena a mohl se vrátit do služeb NASA. I on získal nové označení, konkrétně N911NA. Premiéru si odbyl začátkem května 1991, když přenesl nově vyrobený raketoplán Endeavour z Palmdale, kde byl vyroben, do KSC.

Jak už bylo zmíněno na začátku článku, hlavním a nejčastějším úkolem letadlového nosiče raketoplánu byla doprava kosmického plavidla z Edwardsovy základny do Kennedyho vesmírného střediska. Jak vlastně takový přesun probíhal? Byla to značně složitá záležitost, na které se podílelo kolem 170 lidí, a trvala asi týden. Kvůli lepší aerodynamice se na zadní část raketoplánu nasazoval speciální kryt, který vylepšil letové vlastnosti sestavy a snížil spotřebu paliva.

Pak se musel kosmický letoun i jeho nosič přesunout ke kovové konstrukci s několika jeřáby, které zajišťovaly spojování i rozpojování obou strojů. Tomuto spojovacímu zařízení se říkalo Mate-Demate Device (MDD) a skládalo se ze dvou věží o celkové výšce 30,48 metru. Mělo čtyři pracovní plošiny ve výškách přibližně 6, 12, 18 a 24 metrů nad zemí. Ve stejné výšce jako nejvyšší plošina byla vodorovná konstrukce, která měla délku přes 21 metrů a vyčnívala směrem dopředu. Byl na ní umístěn mohutný nosník, který se připevňoval k raketoplánu a pak jej zdvihl, případně snesl níže, do potřebné výšky. Byl ovládán vepředu jedním a v zadní části dvěma kladkostroji. Nosnost každého z kladkostrojů byla více než 45 tun, dohromady unesly břemeno těžší než 100 tun.

Každá z věží obsahovala dvě menší zdvihací zařízení o nosnosti 4,5 tuny a schopnosti vynášet náklad do výše maximálně 18 metrů. Používala se ke zvedání různého příslušenství a zařízení. Pro servisní specialisty byly připraveny dvě plošiny, které byly zavěšeny pomocí teleskopických tyčí na vodorovné konstrukci. Běžně zůstávaly ve výšce 18 metrů, ale pokud to bylo zapotřebí, daly se spustit na úroveň raketoplánu a umožnily k němu přístup. Spojovací zařízení bylo postaveno již v roce 1976 firmou George A. Fuller Co. za cenu 1,7 milionu dolarů. Poprvé bylo použito během již zmíněného programu Approach and Landing Tests a sloužilo až do ukončení celého programu Space Shuttle.

Samotný proces spojování letounů nebyl jednoduchý. Nešlo totiž jen o připevnění raketoplánu na horní část letadlového nosiče, ale zahrnovalo také propojení celé řady přístrojů mezi oběma stroji. Pomocí nich mohla posádka Boeingu sledovat stav kosmického plavidla po celou dobu spojení s nosičem. Jestliže se neobjevily nějaké problémy, zabralo kompletní propojení asi 8 až 10 hodin.

Upravený Boeing 747 odváží raketoplán Endeavour zpět na Floridu.

Upravený Boeing 747 odváží raketoplán Endeavour zpět na Floridu.

Boeing 747 odváží raketoplán z kalifornské Edwardsovy základny na Floridu.

Boeing 747 odváží raketoplán z kalifornské Edwardsovy základny na Floridu.

Spojovací zařízení MDD musela být samozřejmě postavena dvě: jedno pro Edwardsovu leteckou základnu, druhé pro Kennedyho vesmírné středisko. Třetí podobné zařízení vzniklo pro Vandenbergovu leteckou základnu (Vandenberg Air Force Base, VAFB) a nazývalo se Orbiter Lifting Fixture (OLF). Původní plány počítaly s tím, že i odtud budou raketoplány startovat na oběžnou dráhu, ale nakonec k tomu nikdy nedošlo.

Později bylo zařízení OLF rozebráno a přesunuto na letiště v Palmdale. Zde sídlil závod společnosti Rockwell, kde se družicové stupně raketoplánu vyráběly a také se zde prováděly jejich rozsáhlejší údržbové a rekonstrukční práce. Kromě těchto tří existovalo ještě jedno zařízení, které se nazývalo mobilní MDD. To se používalo, pokud bylo nutné z nějakého důvodu naložit nebo odpojit raketoplán z letadlového nosiče na místě, kde nebylo k dispozici žádné z výše uvedených zařízení.

Jak se létá s raketoplánem na zádech

Pokud letadlový nosič přenášel raketoplán, výrazně se měnily jeho možnosti. Například spotřeba sestavy při takovém letu se udávala asi 100 litrů paliva na jeden kilometr. Také kvůli tomu se dolet snížil z původní hodnoty 10 100 km na méně než pětinu, konkrétně na 1 850 km. Bylo tedy jasné, že lety na delší vzdálenosti se neobejdou bez mezipřistání a doplnění paliva. Experimentovalo se sice s doplňováním pohonných hmot přímo během letu, ale to se neosvědčilo.

Problémy dělaly zejména vertikální stabilizátory, a proto byl tento záměr nakonec zamítnut. Při letech s raketoplánem byla omezena i rychlost a maximální letová výška. Klasické boeingy 747 s pasažéry se běžně pohybují rychlostí kolem 900 km/h a létají ve výškách zhruba 11 kilometrů. Letadlový nosič s raketoplánem měl nastavené výrazně nižší limity. Jeho rychlost neměla překročit 640 km/h a výška přesáhnout 4,5 km nad zemským povrchem.

Přelet mezi Edwardsovou leteckou základnou a Kennedyho vesmírným střediskem trval obvykle kolem 12 hodin čistého času a býval rozdělen do dvou, nebo tří dnů. Letadlovému nosiči dělalo doprovod průzkumné letadlo, které se nazývalo Pathfinder. To by se do češtiny dalo přeložit jako průkopník, případně naváděč, obecně „ten, kdo hledá cestu“. Tento výraz naznačuje, jakou funkci měl tento letoun. Letěl před nosičem a jeho pilot sledoval, jaké je počasí v dráze letu.

Protože raketoplán byl velmi choulostivý náklad, musel se dávat pozor zejména na silný vítr, turbulence a bouřkové mraky. Také neměl být vystaven teplotám pod ‑9 °C, a proto s ním nosič často létal (zejména v zimním období) ve výškách jen přibližně tři kilometry nad zemí. A na kolik vyšlo jedno takové přemístění raketoplánu? Nebylo to zrovna málo, odhady hovoří o ceně kolem 230 tisíc dolarů (cena podle NASA z roku 2005).

Pokud letadlový nosič přepravoval raketoplán, byli na jeho palubě během letu čtyři členové posádky. Dva jako piloti a další dva zastávali funkci palubních inženýrů. Když letěl letoun bez nákladu, palubní inženýr stačil jen jeden. Pro tak specifický úkol museli být speciálně vytrénovaní lidé, většinou to byli bývalí vojenští piloti s bohatými zkušenostmi, kteří dříve létali na několika různých typech strojů. Výcvik pro letecký transport raketoplánu získalo celkem deset osob. Šest mělo oprávnění pilotovat sestavu letounu s kosmickým plavidlem na zádech, zbylí čtyři mohli zastávat post palubního inženýra.

Jedním členem tohoto týmu byl Charles Gordon Fullerton. Je vám to jméno povědomé? Pak máte správný pocit, protože jeho jméno už v článku jednou padlo. Tento muž byl úplně prvním člověkem, který pilotoval raketoplán. Byl to prototyp Enterprise a Fullerton s ním přistával již roku 1977 během programu Approach and Landing Tests. Později se účastnil také dvou kosmických výprav, konkrétně v roce 1982 STS-3 a o tři roky později STS-51-F.

Boeing 747 N905NA zvedá prach z letiště Northrup Strip v oblasti vojenské...

Boeing 747 N905NA zvedá prach z letiště Northrup Strip v oblasti vojenské střelnice White Sands 6. dubna 1982. Raketoplán zde za 30 let Space Shuttle programu přistál pouze jednou.

Více než 100krát

Raktoplán na hřbetě letadlového nosiče letěl nakonec více než stokrát. První let proběhl v únoru 1977, poslední v září 2012. Jistě si všimnete, že frekvence letů nebyla příliš veliká, piloti museli alespoň dvakrát za rok trénovat na simulátorech, aby si udrželi a upevnili potřebné návyky.

A kam se létalo? Nejčastěji samozřejmě z Kalifornie na Floridu. Celkem 61krát přistál raketoplán po návratu z oběžné dráhy mimo KSC a musel se tam letecky dopravit. Kromě jednoho případu to bylo vždy na Edwardsově letecké základně a cesta odtud do KSC se stala nejčastěji létanou trasou. Výjimkou byl pouze let STS-3, který skončil přistáním na letišti Northrup Strip v oblasti vojenské střelnice White Sands.

Druhé místo v četnosti obsadily lety, které začínaly i končily na Edwardsově letecké základně. Byly to nejčastěji různé testy. Několik letů se uskutečnilo mezi KSC a výrobním závodem v Palmdale a zbytek připadl na různé další transporty. Letadlové nosiče byly připravené i na variantu, kdyby raketoplán musel z nějakého důvodu přistát na některém ze záložních letišť, ležících mimo území USA. K tomu však nikdy nedošlo.

Úplně nejdelší let nosiče s raketoplánem proběhl již v roce 1983, kdy se prototyp Enterprise jako jediný z flotily raketoplánů vydal do Evropy. V Paříži se stal velmi vyhledávaným a obdivovaným exponátem mezinárodní letecké a vesmírné přehlídky Salon International de l’Aéronautique et de l’Espace.

Tento let se pochopitelně neobešel bez několika mezipřistání a doplňování paliva. Z území USA zamířil letadlový nosič nejprve do severovýchodní Kanady. Zde se zastavil na letecké základně Goose Bay, aby dále pokračoval přes Atlantský oceán. Ještě než se dostal do Paříže, udělal mezipřistání na Islandu, v Anglii a tehdejším Západním Německu. Od startu z Edwardsovy letecké základny do návratu na stejné místo uplynul bez tří dnů celý měsíc a nosič s raketoplánem za tu dobu uskutečnil celkem 21 zastávek.

Příští týden se v druhém díle článku budeme věnovat průběhu některých letů raketoplánových „soumarů“. 

Autor:

Nejčtenější

Oumuamua může být mimozemskou časovou schránkou, řekl expert v Rozstřelu

Astronom Petr Scheirich v diskusním pořadu Rozstřel.

„Můj názor je, že jde o těleso přírodního původu, ale přál bych si, aby tomu tak nebylo,“ řekl v Rozstřelu o prvním...

Samopal vz. 58, který není samopalem, má vyšší kadenci než kalašnikov

Československý samopal vz. 58 V - verze pro výsadkáře se sklopnou opěrkou.

V Československu vzniklo několik typů palných pěchotních zbraní, které se mohly směle rovnat se zahraniční konkurencí....

Okřídlení géniové. Vrány si při pokusu zvládly vyrobit složené nástroje

Vrány se ukazují jako stále chytřejší a chytřejší.

Nový experiment naznačuje, že bychom měli přehodnotit rčení chytrý jako liška na chytrý jako vrána. Skupina...

Nové implantáty dovedou zlepšit paměť, ale nesmí se k nim dostat hacker

DBS

Elektronické implantáty by mohly podle neurovědců již v příštím desetiletí pomáhat vylepšovat paměť, zejména pacientům...

Změna v TV vysílání se blíží. Vše, co musíte vědět o přechodu na DVB-T2

Nelamte si s DVB-T2 hlavu. Vše podstatné se dozvíte níže.

Informační kampaň k přechodu na nový standard pozemního televizního vysílání DVB-T2 může stát až 350 milionů korun. V...

Další z rubriky

Platba jízdného v MHD podle Fujitsu: systém vypočítá nejlevnější variantu

Fujitsu

Prototyp terminálového systému pro platbu jízdného v hromadné dopravě nás zaujal na konferenci Fujitsu Forum 2018 v...

Video: Robot v parlamentu vysvětlil, jak funguje umělá inteligence

Britské poslance navštívila robotka Pepper. Popsala využití umělé inteligence.

Nedávno měli poslanci v dolní sněmovně britského parlamentu návštěvu. Robotka Pepper odpovídala na jejich otázky a...

Zatracovaný Orchestrion dostal naloženo víc, než k čemu byl stvořen

Druhý prototyp motorového vozu M152, později řady 810 je udržován v původním...

Orchestrion, Šukafon, Skleník, Plevel a řadu dalších přezdívek si vysloužil motorový vůz řady M152.0. Když už mu někdo...

Co když vás auto nechá ve štychu? Nepodceňujte rozsah asistenčních služeb
Co když vás auto nechá ve štychu? Nepodceňujte rozsah asistenčních služeb

Myslíte si, že základní asistenční služby obsažené v povinném ručení nebo v havarijním pojištění opravdu stačí? Každý vám říká, kam máte volat v případě nepojízdného vozidla, ale nikdo zřetelně nevysvětlí, jak vám v dané situaci pomůže vaše pojišťovna.

Najdete na iDNES.cz