Do vesmíru bez rakety? Hypersonické vesmírne delo vystrelí satelit na orbitu

Nie, spôsob, akým v románe Cesta na Mesiac dopravoval klasik sci-fi Jules Verne ľudí do vesmíru, nebol dobrý nápad. Určite nie pre posádku, ktorú by preťaženie pri štarte rozdrvilo na kašu. Ale pre špeciálne satelity s odolnou konštrukciou by to mohla byť efektívna a ekonomicky zaujímavá alternatíva. Myslí si to spoločnosť Green Launch, ktorá vyvíja, a aktuálne už aj testuje, hypersonické vesmírne delo.

Myšlienka vynášať náklady do vesmíru bez rakety nie je nová. Motiváciou fantastov, aj serióznych vývojárov je zníženie ceny za vesmírne štarty, aj zjednodušenie celého procesu letov na obežnú dráhu.

Kým SpaceX ide cestou opakovane použiteľných nosičov a inšpirujú sa ňou aj ďalšie spoločnosti, ako Rocket Lab, alebo Blue Origin (zatiaľ v štádiu príprav), alternatívci chcú využiť iné spôsoby dopravy.

Kým nápad v podobe vesmírneho výťahu je pravdepodobne technicky nerealizovateľný, vesmírny katapult, alebo skôr prak (vyvíja ho spoločnosť SpinLaunch), či vesmírny „vlak“, a jeho modifikácia – vesmírne delo, vyzerajú nádejne.

Kinetický štartovací systém SpinLaunch roztáča raketu vysokou rýchlosťou na konci dlhého ramena z uhlíkových vlákien vo vákuovej komore a potom ju vypúšťa k nebu rýchlosťou viac ako Mach 6 (šesťnásobkom rýchlosti zvuku).

Na scéne je však ďalší hráč, ktorý má ešte vyššie ambície. Spoločnosť Green Launch chce použiť obrovské plynové delo založené na koncepcii SHARP (Super High Altitude Research Project), vyvinutej pred troma dekádami v Národnom laboratóriu Lawrence Livermore National Laboratory.

„Vodíkový impulzný odpaľovač“ je dlhá trubica naplnená vodíkom s prímesou hélia a kyslíka, a vpredu sa nachádza projektil. Keď sa z tohto plynového dela vystrelí, plyny extrémne expandujú a projektil dostane obrovský impulz. Program SHARP postavil a otestoval v roku 1992 impulzný odpaľovač s dĺžkou 122 m a dosiahol úsťovú rýchlosť až Mach 9.

Green Launch však pokročil oveľa ďalej. Podľa jeho riaditeľa pre rozvoj podnikania Erica Robinsona, dosiahol projektil vypustený s vodíkovým pohonom z ich testovacieho dela rýchlosť až 11,2 km/s (Mach 32,7). Firma však plánuje obmedziť rýchlosť štartu na 6 km/s (Mach 17,5), aby sa rozšírila možnosť opätovného použitia a zabránilo sa rýchlemu opotrebovaniu hlavne. Podľa Robinsona je koncept s delom oveľa lepší ako rotačný akcelerátor, akým je systém SpinLaunch.

Princíp vesmírneho dela Green Launch, tak ako v prípade katapultu SpinLaunch, spočíva vo vystrelení projektilu s malou raketu druhého stupňa, ktorá by poskytla nákladu (satelitu) finálne zrýchlenie a nasmerovala ho na správnu obežnú dráhu. Keďže vodíkové delo vystrelí obrovskou rýchlosťou, raketa môže byť podstatne menšia a ľahšia, ako keby štartovala priamo zo Zeme.

Astronauti sa ale cesty do vesmíru pomocou takéhoto dela nedočkajú. Preťaženie môže dosiahnuť až okolo 30 000 G, čiže 1 kg hmotnosti bude mať váhu až 30 ton. Z dostupných materiálov však bude možné vyrobiť odolné satelity, ktoré takéto zrýchlenie vydržia, tvrdí Green Launch.

Náklady na štart budú oproti klasickým raketám 10x nižšie a kadencia štartov naopak vysoká – výstrely by sa mohli opakovať každých 60-90 minút. Podľa Robinsona by nízku obežnú dráhu (300 – 1 000 km) mohol takýto satelit dosiahnuť za menej ako dve hodiny, v extrémnych prípadoch dokonca za 10 minút.

Green Launch zatiaľ disponuje prototypom dela o dĺžke 16,5 m, s ktorým dosiahol úsťovú rýchlosť Mach 3. V tomto roku chce tím vývojárov dosiahnuť rýchlosť potrebnú na dosiahnutie Karmanovej línie (100 km nad Zemou), ktorá sa považuje za hranicu vesmíru.

Nasledovať bude suborbitálny a potom prvý orbitálny systém, ale už skôr chce Green Launch využiť vesmírne delo na vypúšťanie meteorologických sond na odber plynov z horných vrstiev atmosféry, ktoré budú po ekonomickej stránke úspešne konkurovať sondážnym suborbitálnym raketám.