Maximální recyklace

Celkem trojice soukromých společností má dle zakázky NASA zjistit, nakolik by bylo možné komponenty jejich raket po příletu na nízkou oběžnou vyčistit a upravit pro obývání lidskými posádkami. United Launch Alliance má zkoumat obytné repasování druhých stupňů rakety Atlas V, které by ve vesmíru mohly na stanici překopat vyvíjené robotické systémy společnosti Space Systems Loral, přičemž laboratorní a obytné komponenty má dodat firma NanoRacks.

"Tento inovativní přístup nabízí levnější a méně riskantní způsob, než jakým je prefabrikované budování modulů na Zemi a teprve poté jejich následné vynášení na orbitu," uvedl Jeff Manber, ředitel NanoRacks.

Dnes jsou orbitální raketové stupně po dokončení letu "vyhazovány" - buď shoří v zemské atmosféře nebo častěji skončí jako kus vesmírného smetí na oběžné dráze. Opětovné využití druhých stupňů nedávno oživila právě SpaceX, která zkoumá, zda je možné s druhými stupni raket Falcon 9 znovu vstoupit do atmosféry a přistát.

Není to bez rizik - vrchní stupeň by byl při začlenění tepelného štítu a dalších komponentů stále příliš těžký, což by znamenalo méně prostoru pro náklad. Falcon 9 by se tím však, alespoň teoreticky stal kompletně znovu využitelný. Jelikož SpaceX létá do vesmíru až čtyřnásobně levněji než United Launch Alliance, pro jejího konkurenta je opačný přístup k recyklaci - přestavba stupňů na stanice - dost možná i racionální cestou, jak se udržet v konkurenceschopném stavu.

Nápad na repasování raket v moduly ovšem není bez nešvarů. Na první pohled je to chytré řešení dvou problémů najednou - fanoušci kosmonautiky navíc dost možná zaplesají nad tím, že se znovu vynořil nápad, který se objevil už několikrát v minulosti. Blahé paměti úpravu pro kosmickou stanici z vrchní části rakety SM-65 Atlas navrhoval v roce 1958 již inženýr Krafft Ehricke ze společnosti Convair.

Přeměnu vrchního stupně rakety Staurn 1B ve stanici o desetiletí později zvažoval i Wernher von Braun. A další tři desetiletí na to si zase inženýři stěžovali na to, že raketoplány při každém letu do vesmíru odhazují externí palivovou nádrž, která pak shoří někde nad Indickým oceánem. S trochou snahy by přitom nádrž bylo možné vynést až na orbitu a překovat v obří stanici.

Odsouzeno k neúspěchu

V jádru jde o správný nápad. Největší dosavadní stanice z jednoho kusu, americký Skylab, byl ostatně také do určité míry třetím stupněm rakety Saturn V. Skylab byl však zkompletován ještě na Zemi, nikoliv ve vesmíru, a mezi použitým a nepoužitým stupněm upravovaným v odlišných podmínkách může být velký rozdíl. Například nádrž raketoplánu byla stavěna primárně pro krátkodobý operační tlak kolem 230 až 250 kPa. Oproti tomu v modulech Mezinárodní vesmírné stanice panuje dlouhodobě tlak kolem 100 kPa, tedy podobný jako na zemském povrchu. Není jasné, nakolik by změna mohla nebo nemusela vadit. 

Obě konstrukce se navíc liší i vnitřním médiem, a to nejen co do skupenství, ale i toxicity. Jistě, oba problémy lze nakonec řešit - raketové stupně by bylo možné důkladně vyčistit, kontrolovat i modifikovat pro lepší dlouhodobou výdrž. Je to však podobné řešení jako upravovat nádrže ropného trajektu pro pasažéry. S dostatkem peněz je to možné, nakonec se však může klidně ukázat, že postavit loď primárně určenou pro cestující je snazší i levnější.

Základní studie, zda jde raketové stupně měnit na kosmické stanice, má přesto smysl. Může se ukázat, že se specifickým palivem a dnešními možnostmi v robotice či nafukovacích modulech je orbitální recyklování raketových stupňů přece jenom racionálnější, než bylo v minulosti. Dostatečně efektivní roboti by rozhodně vyřešili problém s lidským přebudováním modulu tím, že by práci jednoduše realizovali levněji sami.

Evropská kosmická agentura ostatně podobné vesmírné "stavby na klíč", předpřipravené robotickou prací pro pozdější lidské posádky, plánuje navrhnout pro základnu na Měsíci. Jednou z jednodušších možností pro snazší využívání bylo vnitřek modulů vyplnit nafukovací konstrukcí. I tak by však vnitřní prostor byl ze své podstaty omezen na rozměry raketového stupně - a ačkoliv i to může mít své využití, daleko realističtějším řešením pro budoucí kosmické stanice se jeví být nafukovací konstrukce sama o sobě.

Od května 2016 je na Mezinárodní vesmírné stanici testován modul BEAM společnosti Bigelow Aerospace. Po necelém roce a půl prozatímní výsledky jeho zkoušení potvrdily, že kvalita vzduchu, výdrž vůči tlaku, ale i odolnost k mikrometeoritům a radiaci jsou na stejné, a v posledním případě možná i lepší úrovni, než co nabízení tradiční "pevné" moduly.

Bigelow by přitom v budoucnosti rád vynesl do kosmu i obří nafukovací modul BA 2100, který má skoro třikrát větší vnitřní obsah než Mezinárodní vesmírná stanice, a při hmotnosti kolem 70 tun by jej celý zřejmě mohl vynést jediný let vyvíjeného nosiče Falcon Heavy.

Jakkoliv tak recyklace raketových stupňů může být užitečná třeba pro budování základem na Marsu a dále, kde se hodí každý kus materiálu, minimálně u Země bude výhodnější stupně zachovávat pro další let tak, jak to dělá SpaceX a plánuje Blue Origin. Pro budoucí stanice v naší blízkosti se totiž rýsují daleko slibnější metody stavby.