Z předstartovní přípravy poslední Delty IV Heavy
Ve pátek 29. 3. 2024 se startem D389 (tedy 389. kosmickým startem rakety rodiny Delta) uzavře mimořádně dlouhá, úspěšná a zajímavá kariéra nosiče, který je součástí řady s původem v 50. letech minulého století. Nynější potomek má na oběžnou dráhu vynést v rámci mise NROL-70 náklad pro Národní úřad vojenského kosmického zpravodajství (NRO, National Reconnaissance Office), který se mimo jiné stará o provoz a vypouštění špionážních družic.
Kusé informace nasvědčují tomu, že vynášena je družice pro sběr informací z elektronických zdrojů (zjednodušeně bychom mohli říct, že pro elektronický odposlech, ale to není úplně přesné). Čtvrteční start mohlo zhatit počasí, ale nakonec to byl blíže nespecifikovaný technický problém, který odlet zastavil čtyři minuty před zážehem. Další pokus může přijít nejdříve v pátek.
As we prepare for #TheDeltaFinale, @torybruno shares his top three #DeltaIVHeavy launches!
What is your favorite Delta IV Heavy launch? 🚀 https://t.co/t0FECtPGAD
První z rodiny
Raketa Thor spatřila světlo světa tempem vpravdě raketovým. Americké letectvo oslovilo 30. listopadu 1955 firmy Douglas, Lockheed a North American Aviation a dalo jim jeden týden na to, aby předložily nabídku. Ano, čtete dobře: jeden týden.
Dlužno podotknout, že o podobné zbrani USAF hovořilo už od roku 1954. V požadavcích bylo mj. vyvinout raketu s doletem 1 850 až 3 700 km a vysokou maximálně 20 m, aby se vešla do transportních letounů Douglas C-124 Globemaster. Ještě v prosinci 1955 letectvo podané nabídky vyhodnotilo a 27. oznámilo, že nejlepší řešení nabídl Douglas. Týž den byl podepsán kontrakt.
Raketa Thor přitom představovala z nouze ctnost, protože byla z kategorie středního doletu (IRBM, Intermediate Range Ballistic Missile). Vývoj amerických mezikontinentálních nosičů (ICBM, Intercontinental Ballistic Missile) jaderných zbraní vázl a byla obava, že jimi už zanedlouho bude disponovat Sovětský svaz. Ručička rovnováhy mezi supervelmocemi by se tak výrazně vychýlila.
Z Británie do Moskvy
Thor (plným jménem PGM-17A Thor, původně SM-75) pojmenovaná po norském bohu bouří byla první operační balistickou raketou u amerického letectva a první v kategorii IRBM na světě. Jak vidno z výše uvedeného doletu (nakonec byl 2 800 km), nemohla v žádném případě překonat oceán a zasáhnout důležitá centra Sovětského svazu. To však nebylo potřeba, protože nasazena byla u tradičního spojence Spojených států, ve Velké Británii, v rámci projektu s kódovým označením Project Emily.
Dohodu o jeho realizaci podepsali v květnu 1957 americký prezident Dwight D. Eisenhower a britský premiér Harold Macmillan. Celkem bylo Thorem vyzbrojeno dvacet perutí, každá se třemi palebnými stanovišti. Suma sumárum, zasáhnout důležitá místa bylo připraveno šedesát raket. Formálně byly provozované britským letectvem, ale povolení k případnému startu museli autorizovat přítomní američtí důstojníci.
Vykládka rakety Thor z letounu Douglas C-124 Globemaster ve Velké Británii
Thory byly skladovány v horizontální poloze pod krytem. Když přišel rozkaz ke startu, byl kryt odsunutý po kolejnicích, následně došlo ke vztyčení rakety a jejímu natankování. Od vydání rozkazu do odpalu uplynulo 15 minut. Nevýhodou Thoru byla snadná zranitelnost (lehký kryt chránil před rozmary počasí, ale nikoliv před nepřátelskou činností), problematická paliva (kerosin byl snadno skladovatelný, ale kapalný kyslík se neustále odpařoval a bylo ho třeba často doplňovat) a nízká spolehlivost. Technickou slabinou bylo totiž pěnění mazacího oleje turbočerpadla motoru při práci ve větších výškách (tedy v tlaku blízkém vakuu). Mnoho raket bylo za letu zničeno vinou zadření ložisek turbočerpadla, než se problém podařilo identifikovat a vyřešit.
Raketa Thor putuje po Harrington Road ve městě Rothwell (North Northamptonshire)
Havárie střídá havárii
První raketa Thor na startovací rampě mysu Canaveral (leden 1957)
Vývoj Thoru se rozběhl naplno hned po podepsání kontraktu. Už za půl roku, v červnu 1956, byl hotový první letový raketový motor, o další čtyři měsíce stála na rampě mysu Canaveral první kompletní raketa. Měla výšku 19,76 m, průměr 2,4 m a startovací hmotnost 49,6 t. Když 25. ledna 1957 vzlétla, hlavní a jediný motor prakticky vzápětí selhal a Thor dopadl s následnou neodvratnou explozí na rampu LC-17B.
Odklízení trosek z havárie první rakety Thor, k níž došlo 25. ledna 1957
Druhá raketa startovala už 20. dubna ze stejné rampy a vedla si lépe: letěla 35 sekund, pak bezpečnostní důstojník základny vydal příkaz k aktivaci autodestrukčního systému a jejímu zničení. Dostal totiž varování, že se vymkla kontrole a míří nad pevninu, nikoliv nad moře. Později se ukázalo, že raketa letěla správně a obsluha dostala chybnou informaci kvůli dvojici prohozených kabelů v operátorské konzoli.
Třetí Thor explodoval 21. května čtyři minuty před plánovaným startem, čtvrtý se 22. srpna rozpadl v 92. sekundě letu. Až pátý (20. září 1957) letěl úspěšně.
Delta, čtvrté písmeno v řecké abecedě
Dne 19. září 1958 dodalo americké letectvo do Velké Británie první raketu Thor. V březnu 1960 pak bylo nasazeno všech šedesát operačních raket. Jenže… Už v lednu 1963 začaly být první rakety vyřazovány z výzbroje a v září téhož roku nebyla ve Velké Británii ani jedna operační. Nové mezikontinentální rakety učinily ze systému Thor nepotřebnou záležitost.
Peruť raket Thor na základně RAF v Melton Mowbray
Několik Thorů bylo v operačním stavu na ostrově Johnston v Tichém oceánu: byly vybaveny hlavicemi W-49 Mod 6 a měly sloužit jako protidružicové zbraně. Deaktivovány byly až v dubnu 1975.
Grün: Jak odstřelit družici, lidstvo řeší již téměř 50 let |
Tady by se dal příběh uzavřít, kdyby… Kdyby se raketa nedostala do kosmického programu. Bylo ji jen potřeba doplnit o druhý, někdy i třetí stupeň. Thor byl levný a dostupný, takže ho k vynášení svých nákladů používali vojáci i NASA. První variantou byl Thor s horním stupněm Able (tedy Thor-Able) s kapacitou cca 120 kg nákladu na nízkou dráhu nebo 40 kg k Měsíci. Tato raketa se pokusila mj. vyslat sondy Pioneer 0, 1 a 2 k Měsíci, ale pokaždé selhala. Pak přišly verze Thor-Ablestar a Thor-Agena, které byly pojmenované podle horních stupních převzatých z jiných programů.
Start kosmické rakety Thor-Able
V květnu 1960 letěla čtvrtá kosmická verze s druhým stupněm odvozeným od stupně Able a novým třetím stupněm. Když se už během vývoje řešilo, jak ji pojmenovat, někoho (jméno nám bohužel historie nedochovala) napadlo použít název Delta: šlo o čtvrtou kosmickou variantu a delta je čtvrté písmeno v řecké abecedě. Zrodil se tak Thor-Delta.
A teď pozor: když si tento „prozatímní nosič pro obecné použití“ se záměrem vynášet „družice komunikační, meteorologické a vědecké a lunární sondy během let 1960 a 61 v lednu 1959 objednávala NASA, stálo v kontraktu jen označení Delta. Byla totiž snaha odlišit vojenské a civilní využití tohoto nosiče, i když technicky šlo o naprosto stejnou raketu. I když se lze v civilním programu někdy setkat s označením Thor-Delta, jen Delta je správně.
Nikomu ovšem nepřesné používání názvu nelze mít za zlé: vojáci totiž dále vynášeli své družice s identickým nosičem, který označovali právě jako Thor-Delta.
Sázka na kosmické raketoplány
Nemá smysl vyjmenovávat všechny verze „prozatímního nosiče“ Delta, který si NASA oblíbila. Původně byly označovány písmeny: Delta A, B, C… Verzí rakety ovšem začalo přibývat a hrozilo, že písmena brzy dojdou. V roce 1972 se tak označování zastavilo u N a začal se používat čtyřmístný kód. První číslice označovala typ prvního stupně, druhá počet pomocných motorů na tuhé pohonné látky připojených k prvnímu stupni, třetí typ druhého stupně a čtvrtá typ stupně třetího (pokud nebyl přítomen, což mohlo platit i pro pomocné motory, použila se 0). Jako zajímavost uvádíme fakt, že rakety Delta v licenci vyrábělo Japonsko, kterému pomohly vybudovat vlastní kosmický program. Jejich označení bylo N-1, N-2 a H-1.
Japonská H-1 (stejně jako její předchůdkyně N-1 a N-2) byly licenčními raketami Delta
Delta se stala oblíbenou a využívanou americkou raketou. Pak však přišla osmdesátá léta a filozofie „všechno na raketoplán“. Klasické rakety měly zmizet ze světa (amerického) a veškerou dopravu na oběžnou dráhu měly zajistit právě raketoplány. Přišel ovšem 28. leden 1986, zkáza raketoplánu Challenger a procitnutí ze snu o jejich absolutní nadvládě. Ve skladech či továrnách byly poslední rakety Atlas, Titan a Delta. Těch bylo přesně šest (z náhradních dílů se narychlo postavily ještě tři další). Navíc jedna z nich čtvrt roku po Challengeru v devadesáté sekundě letu explodovala. Amerika si musela vypít svůj kalich hořkosti do dna.
Delta II se stala legendou
Narychlo se tak vyvinula raketa označovaná jako Delta II (správně bychom ve výše uvedeném číselném rozlišení měli hovořit o řadě 6000 a 7000), která se na následující tři dekády stala vzorovou raketou: nízká cena, vysoká spolehlivost, vysoká frekvence startů. Bez nadsázky se dá říci, že tím, čím je dnes Falcon 9, byla v devadesátých a nultých letech pro americkou kosmonautiku Delta II.
Delta II se stala ikonickou raketou, která je podepsaná pod úspěšným vypuštěním desítek unikátních družic a sond.
Konečně, posuďte sami. Původně stávala pod čtyřicet milionů dolarů (v cenách konce osmdesátých let), v devadesátých letech se „vyšplhala“ na částku 55 milionů USD za kus a počátkem tohoto století se prodávala za 65 milionů USD. Když se později snížila produkce a vyrobilo se několik dodatečných kusů, zdražila přibližně na dvojnásobek. Nicméně rozhodně patřila k tomu levnějšímu, co americká i světová kosmonautika nabízela. V dobách největší slávy startovala dvanáctkrát ročně: k dispozici měla rampy na východním i západním pobřeží USA.
A nejvýznamnější náklady? Navigační družice systému GPS Navstar (24 ks), první generace družic Iridium (60 ks), teleskopy Spitzer nebo Kepler a širokou paletu meziplanetárních sond. Abecedně 2001 Mars Odyssey, CONTOUR, Dawn, Deep Impact, Deep Space 1, Genesis, GRAIL, Mars Climate Orbiter, Mars Exploration Rovers (tedy rovery Spirit a Opportunity), Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder, Mars Phoenix, Mars Polar Lander, MESSENGER, NEAR či STEREO.
Celkový počet raket Delta II vypuštěných v letech 1989 až 2018 byl 155. Za tu dobu si připsaly jednu havárii a jeden částečný úspěch, kdy se sice podařilo vynést náklad do vesmíru, ale na dráhu významně odlišnou od plánované.
Delta II uskutečnila v letech 1989 až 2018 celkem 155 startů
Nástupce trojky, která se opravdu nepovedla
Na Deltu II měla navázat Delta III (tedy řada 8000) a v jednu chvíli vypadala její budoucnost skutečně optimisticky: podepsány byly desítky kontraktů a opcí. Jenže po velkých očekáváních následovalo velké zklamání, když ze tří vypuštěných raket dvě havarovaly (27. srpna 1998 a 5. května 1999). Třetí (23. srpna 2000) zaznamenala alespoň částečný úspěch, když vynášený demonstrační náklad dopravila na oběžnou dráhu, byť výrazně odlišnou od plánované. Zbývající rozestavěné Delty III byly buď sešrotovány, či (pokud to šlo) přestavěny na Deltu II.
Nás však nejvíce zajímá Delta IV (řada 9000). Její příběh se začal psát v roce 1994, kdy americké letectvo zahájilo program EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle). Dal si za cíl konsolidovat americkou dopravní kapacitu na oběžnou dráhu. V té době se pro „účely národní bezpečnosti“ používaly nosiče Titan II, Delta II, Atlas 2 a Titan IV (a příležitostně i kosmické raketoplány). Každá raketa měla svoji infrastrukturu, své rampy (často jak na východním, tak západním pobřeží USA), dodavatele, rozměry, nosnost... Každá navíc měla unikátní parametry, takže nebylo možné podle potřeby přesouvat vynášený náklad z jedné na druhou. Kromě Delty II létaly všechny „jednou za uherský rok“, takže díky relativně malému počtu startů byla jejich jednotková cena vysoká.
A tak vznikl nápad na pořízení jedné dostatečně univerzální rakety, která by měla dostatečně široký rozsah nosnosti. Snížil by se počet dodavatelů, startovacích ramp, sériovou výrobou by poklesla cena, zvýšila se spolehlivost apod. Zakázka byla nesmírně lukrativní, protože bylo jasné, že vítěz v tomto případě bere vše.
I proto se nehrálo jen férově: jeden ze dvou vítězů (Boeing) tehdy získával nelegálně technické a obchodní materiály svého konkurenta (Lockheed Martin). Ale nepředbíhejme.
Kdo půjde z kola ven?
Hlavními favority klání byly nové verze raket Atlas, Delta a Titan. Jenže v roce 1995 koupila firma Lockheed (výrobce Atlasu) firmu Martin Marietta (výrobce Titanu) a vznikl gigant Lockheed Martin, který pochopitelně nešel do klání se dvěma raketami, ale vyhodnotil, že Atlas má mnohem větší perspektivu. Stál tak proti Deltě (výrobce Boeing). Americké letectvo se nakonec rozhodlo šalamounsky a namísto jedné rakety podpořilo obě dvě, tedy Atlas i Delta. Prvním důvodem byla bezpečnost: i případné problémy jedné rakety znamenaly, že USA pořád ještě mají druhý nosič (byť rakety mají některé společné komponenty). A taky se předpokládal vstup těchto nových raket na komerční trh. Polovina startů měla být vyhrazena pro potřeby americké vlády, druhá polovina pro komerční lety (s komunikačními družicemi, satelity dálkového průzkumu Země apod.).
V roce 1998 americké letectvo objednalo 19 startů raket Delta IV a devět Atlas V. Tyto počty se několikrát změnily: nejprve letectvo škrtlo dvě objednávky raket Delta, pak přesunulo dva náklady z Atlasu právě na Deltu. A poté, co vyšetřovatelé našli u Boeingu 25 tisíc stran interních dokumentů konkurenta, došlo k přesunu dalších sedmi objednaných startů z raket Delta IV na Atlas V. Do dalšího kola zakázek se nesměl Boeing zapojit, takže Atlas si znovu polepšil.
Trest za průmyslovou špionáž byl opravdu citelný: role obou raket se totiž prohodily. Atlas V měl původně jen doplňovat Deltu IV. Jenže do dnešního dne letěl Atlas V 99krát, kdežto Delta IV má za sebou 44 startů. Zajímavé je, že obě znepřátelené firmy se nakonec usmířily a v roce 2006 společně založily společnost ULA (United Launch Alliance), v níž mají rovný podíl a která pod svá křídla převzala provoz raket Atlas i Delta. Začalo tak jejich sbližování, kdy došlo ke sdílení nejen obchodních, ale i technických kapacit: např. výroba Atlasů se přesunula z Denveru (Colorado) do továrny ve městě Decatour (Alabama), kde vznikají i Delty.
Když na trh přišel nový silný hráč v podobě společnosti SpaceX a s raketami Falcon 9 a Falcon Heavy se začal ucházet o lukrativní armádní zakázky, rozhodla se ULA reagovat. Jednak vývojem nové rakety Vulcan (poprvé letěla 8. ledna letošního roku), jednak vyřazením slabšího hráče (tedy Delty IV) ze svého portfolia. Dočasně si ponechala jen Deltu IV Heavy, která je nejsilnějším a nenahraditelným členem flotily ULA. I ta se ovšem nyní definitivně loučí.
Pohled na generační vývoj nosičů z rodiny Delta.
Různé varianty Delty IV
Základem Delty IV se stal stupeň CBC (Common Booster Core) o délce 40,8 m, průměru 5,1 m a hmotnosti s pohonnými látkami (kapalný vodík/kapalný kyslík) 226,4 t. V první verzi využíval motor RS-68 (tah 2,95 MN), později RS-68A (3,14 MN) s nominální dobou práce 367 s. Delta IV měla být vyvinuta ve třech základních verzích. Nejmenší (Small) ovšem nikdy nevznikla: na standardní první stupeň CBC (Common Booster Core) měla mít posazený druhý stupeň PAM-D z Delty II. Střední varianta (Medium) měla druhý stupeň Centaur a byla k dispozici ve čtyřech konfiguracích: Medium, Medium+ (4,2), Medium+ (5,2) a Medium+ (5,4). První číslo znamená průměr aerodynamického krytu v metrech, druhé pak počet pomocných motorů na tuhé pohonné látky GEM-60 (základní Medium měla čtyřmetrový kryt a byla bez pomocných motorů).
Delta IV Medium+ ve verzi 4,2 (čtyřmetrový aerodynamický kryt, dva pomocné motory na tuhé pohonné látky)
Nosnost verze Medium byla podle konfigurace 8,1 až 11,5 t nákladu na nízkou dráhu. A konečně Delta IV Heavy, která využívá trojici spřažených stupňů CBC. Ty při startu pracují na plný výkon (přesněji na 102 procent nominálního), ale motor středového CBC snižuje v padesáté sekundě letu tah na 58 procent. Až když dojde k odhození obou bočních CBC, raketa „šlápne na plyn“ a motor se znovu rozjede na 102 procent. Tah ale opět postupně snižuje: jak raketa nabírá výšku a rychlost, její hmotnost rychle klesá a přetížení plus dynamické namáhání by bylo příliš velké.
Mimochodem, existovaly i plány na vývoj silnějších variant, kdy se zvažovalo spojení až sedmi stupňů CBC. Vznikl by tak nosič s kapacitou 94 t nákladu. I bez něj byla Delta IV Heavy až do příchodu Falconu Heavy (6. února 2018) nejsilnějším nosičem 21. století: na nízkou oběžnou dráhu mohla vynést až 28,8 t nákladu.
Ve službách národní bezpečnosti
První Delta IV odstartovala 20. listopadu 2002 s komerční telekomunikační družicí Eutelsat W5. První Delta IV Heavy pak letěla 21. prosince 2004, přičemž šlo o jediný ne stoprocentně úspěšný let v celém programu Delta IV. Kavitace v potrubí CBC zmátla senzory a všechny tři spřažené stupně se vypnuly předčasně, byť v nádržích ještě zůstávaly pohonné látky. Druhý stupeň se výpadek snažil kompenzovat, ale nebylo to v jeho silách. Naštěstí byl tenkrát nesený jen demonstrační náklad, takže testovací mise splnila účel.
11. června 2016 |
Od roku 2019 už létá z celé rodiny jen Delta IV Heavy; dosud startovala patnáctkrát. Většinou, stejně jako dnes, nese náklad „pro potřeby národní bezpečnosti“, za což se schovají různé zpravodajské družice (včasné výstrahy, dálkového průzkumu, elektronického odposlechu, ale třeba i meteorologické).
V prosinci 2014 vynesla Delta IV Heavy prototyp kosmické lodi Orion na oběžnou dráhu kolem Země
Kromě zpravodajských nákladů letěla Delta IV Heavy dvakrát i pro NASA. V prosinci 2014 uskutečnila let EFT-1 (Exploration Flight Test 1) s prototypem kosmické lodi Orion a v srpnu 2018 vynesla sondu Parker Solar Probe ke studiu naší mateřské hvězdy.
Aktualizace: Doplnili jsme informace o odkladu startu.
