Kosmonautika VI – Pegasus

Nosná raketa Pegasus se může pyšnit hned několika prvenstvími. Prvním je její "soukromý" původ. Na jejím vývoji se podílely americké firmy Orbital Sciences Corporation (OSC) a Hercules Aerospace, které také provozují starty rakety. Za druhé je to první raketa, která startuje z letadla, tím pádem je to také prní raketa, která nepotřebuje pro svůj start kosmodrom. Pegasus je také první okřídlenou nosnou raketou, která využívá aerodynamického řízení polohy po dobu funkce prvního stupně.

Obr. 1: Letadlo L-1011 Stargazer čeká na povolení ke startu. Pod trupem je podvěšena raketa Pegasus XL [4].

Obr. 2: Letadlo L-1011 letí v letové hladině 12 000 metrů a je připraveno vypustit raketu Pegasus na svůj let [4].

Obr. 3: Sestavování rakety Pegasus v montážní hale na americkém kosmodromu Eastern Test Range (Cape Canaveral). Montáž provádějí pracovníci společnosti Orbital Sciences Corporation [4].

Obr. 4: Snímek rakety Pegasus jen několik vteřin po startu z letadla ve výšce okolo 12 000 metrů [4].

Počátky vývoje okřídlené rakety sahají až do počátku 50. let 20. století, kdy vznikl v USA projekt Bold Orion. Cílem projektu bylo vypustit z bombardéru raketu, která by byla schopna zničit družici umístěnou na oběžné dráze kolem Země. Tento záměr byl realizován v roce 1985, kdy byla pomocí protidružicové střely ASAT zničena vědecká družice Solwind. Mezi další projekty patří americký NOTSNIC, ruský Burlak, ukrajinský Space Clipper a projekt Francie, Itálie a Německa nazvaný Diana. Ani jeden z těchto projektů však nebyl úspěšný nebo nebyl vůbec realizován. Jediným zástupcem je tedy již zmiňovaný Pegasus. Jeho vývoj trval od roku 1987 do roku 1990, kdy se uskutečnil první start s družicemi PegSat a NavySat.

Raketa je vynášena do výšky okolo 12 km pomocí letadla L-1011 Stargazer (dříve ze strategického bombardéru B-52, který je ve službách NASA). Letadlo může odstartovat z jakéhokoliv většího letiště na Zemi. Starty doposud probíhaly z letišť všech tří amerických kosmodromů, z americké vojenské základny na Kanárských ostrovech a na atolu Kwajalein. Provozovatelé také jednají o možnosti startu z letiště brazilského kosmodromu Alcantara. Pozemní personál čítá necelou dvacítku lidí, kteří jsou schopni sestavit a připravit Pegasus v silničním návěsu. Pouze připojení družice k nosné raketě se musí uskutečnit v čistém bezprašném prostředí. U letadla B-52 se raketa zavěšuje na pravé křídlo mezi trup a první gondolu motoru, u L-1011 je Pegasus zavěšen pod trupem.

Pegasus je konstruován jako třístupňový, resp. čtyřstupňový se všemi motory na tuhé pohonné látky (TPL). Po vystoupání do výšky 12 km se raketa oddělí při rychlosti 0,82 M (M = rychlost zvuku) od letadla a po pěti sekundách volného letu se zažehne motor prvního stupně Orion 50S. Stupeň ukončí svou činnost ve výšce 63 km a je odhozen. Delta křídlo o rozpětí 6,7 m i pohyblivé ocasní plochy jsou v důsledku rychlosti okolo 8,7 M částečně odpařeny. V době od zažehnutí po dohoření prvního stupně probíhají veškeré korekce dráhy rakety podobně jako u letadla pomocí směrového kormidla. V další fázi letu jsou již veškeré korekce prováděny změnou vektoru tahu raketových motorů. Po ukončení činnosti třetího stupně nastává oddělení užitečného zatížení. K raketě však může být připojen ještě čtvrtý stupeň HAPS pro další korekce dráhy užitečného zatížení. Nosnost je 263 kg na polární dráhu ve výšce 463 km nebo 408 kg na kruhovou rovníkovou dráhu také ve výšce 463 km.

V roce 1994 proběhl neúspěšný start (první úspěšný start v roce 1997) nové verze rakety Pegasus nazvané Pegasus XL. Proto byla výše popisovaná základní verze přejmenována na Pegasus Standart. Pegasus XL se od svého předchůdce liší pouze rozměrově. Celková délka vzrostla ze 15,25 m na 17,4 m a hmotnost z 18 tun na asi 22 tun. V prvním stupni je o 24% více pohonné látky než bylo obsaženo v prvním stupni Pegasus Standart a ve druhém stupni dokonce o 30% více. Třetí stupeň zůstal nezměněn. U Pegasus XL je rovněž možné použít také čtvrtý stupeň HAPS. Nosná kapacita se zvýšila přibližně o 20%, což odpovídá asi 480 kg na nízkou oběžnou dráhu kolem Země (LEO).

O vynášení nákladů pomocí rakety Pegasus mají zájem především soukromé telekomunikační společnosti. Pozadu však nezůstává NASA, ESA ani americká armáda. V roce 1997 se dokonce uskutečnil první vesmírný pohřeb. Raketa Pegasus XL vynesla na LEO malé urny s popelem 24 lidí.

Nakonec ještě shrneme výhody startů kosmických raket z letadel. Ty pro svůj start vůbec nepotřebují kosmodrom, což přináší jak obrovské technické zjednodušení provozu, tak i finanční úspory které se pak projeví v ceně za 1 kg vyneseného nákladu. Letadlo tvořící s trochou nadsázky první stupeň je po přistání samozřejmě opět použitelné pro další starty. To staví Pegasus do pozice první soukromé částečně vícenásobně použitelné rakety. Mezi další výhody patří absence vlastního letu rakety v energicky nejnáročnější fázi letu ve výšce od 0 km do 12 km. Ve výšce okolo 12 km je také řidší atmosféra což dovoluje použití lehčí konstrukci s použitím levnějších materiálů. V neposlední řadě je nutno uvést, že letadlo může doletět na nejideálnější místo pro start užitečného zatížení, čímž se opět dosahuje snížení energetických nároků letu.

V nejbližší době se nejspíš nesetkáme s dalším obdobným nosičem jakým je Pegasus. Útěchou nám snad může být vícenásobně použitelný stupeň Bajkal pro raketu Angara. Bajkal navrhlo a zkonstruovalo Chruničevovo kosmické středisko spolu s NPO Molnija. Bajkal je po oddělení od rakety poháněn proudovým motorem. Stabilitu zajišťuje přímé křídlo a manévrování ocasní plochy s řídícími kormidly. První start se podle mého názoru uskuteční nejdříve v roce 2005.