Spoločnosť United Launch Alliance v roku 2015 vyhlásila, že bez získania kontraktov na vynášanie komerčných satelitov skrachujú. Trhu dominoval a dodnes dominuje SpaceX a rakety ULA sú pre komerčné účely prevažne pridrahé. Pre spoločnosť boli kľúčové vládne kontrakty na vynášanie armádnych a špionážnych satelitov, ktorých množstvá ale začali klesať. Začal sa črtať zrod rakety Vulcan.

Ukázalo sa totiž, že je nutné prísť na trh s novou raketou. Kľúčovú úlohu v tomto rozhodnutí však zohral aj konflikt medzi Ukrajinou a Ruskom, kvôli ktorému zažila spoločnosť silný politický nátlak na nahradenie rakety Atlas V, ktorá využívala ruské motory RD-180.

Štart rakety Atlas V. Zdroj: ULA / Flickr

ULA nakoniec oznámila, že vstúpila do spolupráce s kozmickou firmou Blue Origin a pracujú na vývoji raketového motora BE-4, ktorý použijú na novej generácii rakiet Vulcan Centaur. Lietať však mal už v roku 2019.

Raketa Vulcan Centaur s opakovateľne použiteľnými motormi

Na prvý pohľad je Vulcan konvenčnou raketou, ktorá ničím neprekvapí. Na jej prvom stupni je pripevnených niekoľko prídavných raketových motorov na pevné palivo, ktoré je možné použiť v požadovanom množstve, vďaka čomu je raketa čiastočne modulárna a prispôsobiteľná podľa špecifických potrieb zákazníka.

ULA

Nemá plutvy pre navigovanie počas pristávania, nemá dokonca ani pristávacie nohy. Napriek tomu je ale čiastočne opakovateľne použiteľná. ULA má totiž v pláne vylepšenie, vďaka ktorému sa motorová časť oddelí od prvého stupňa a bezpečne vstúpi naspäť do atmosféry, kde ju nakoniec zachytia pomocou helikoptéry a opäť použijú. NASA túto raketu pridala do svojej „flotily“ plavidiel, ktoré môže využiť, len nedávno, píše SPACE.

Ide pritom o najkomplexnejšiu a najdrahšiu časť prvého stupňa, vďaka čomu bude mať spoločnosť možnosť ušetriť značnú časť nákladov a vďaka tomu ponúknuť nižšie ceny. Bez toho je konkurencia voči SpaceX veľmi zložitá. Ako naznačuje aj samotného meno, Vulcan Centaur využije osvedčený druhý stupeň Centaur s raketovými motormi RL-10.

Prvý stupeň rakety Vulcan. Zdroj: ULA

Ten zažil svoj debut už v roku 1962, avšak vo verzii Centaur III. Nový systém využije Centaur V, ktorý je zatiaľ najväčší a ako sa vyjadril Tory Bruno, CEO ULA, bude mať o 40 % vyššiu výdrž a až dva a pol násobok energie v porovnaní s druhými stupňami, ktoré ULA momentálne používa. Výška Vulcanu dosiahne až 61,6 m, priemer trupu prvého stupňa 5,4 m a celkovú hmotnosť pri štarte takmer 550 ton.

Motory BE-4, za ktorými stojí firma najbohatšieho človeka na Zemi

Aj keď Blue Origin zatiaľ na obežnú dráhu, napriek obrovským ambíciám a sľubom, nič nevyniesol, vyvinuli najsilnejší raketový motor na skvapalnený zemný plyn (LNG) na svete. BE-4 dosahuje ťah až 2 400 kN so schopnosťou drastického zníženia, čo je kľúčové predovšetkým pri pristávaní. BE-4 totiž využije aj raketa New Glenn, ktorej prvý stupeň bude pristávať vertikálne tak, ako to robia rakety Falcon 9.

Blue Origin

Voľba LNG ako paliva je odôvodnená nízkou cenou a širokou dostupnosťou, ako aj možnosť autogénneho tlakovania palivovej nádrže. Vďaka tomu odpadáva potreba tlakového systému, ktorý zvyčajne využíva hélium pre vytvorenie potrebného tlaku v nádržiach.

BE-4 je, ako informuje Blue Origin, motor, ktorý od začiatku navrhli ako komponent s vysokým výkonom, ktorý pracuje na “strednej” úrovni svojich kapacít. Vďaka tomu je minimalizované ich opotrebenie a umožnené opakované použitie práve aj na raketách Vulcan Centaur. Momentálne prebieha naštartovanie sériovej výroby, keďže debut oboch rakiet Vulcan a New Glenn sa blíži.

Blue Origin

Poletí už tento rok, Vulcan má už dnes pripravených šesť letov

Aj keď vývoj značne mešká, do rakety vkladá vláda Spojených štátov amerických značnú dôveru a už dnes má na konte šesť kontraktov, z ktorých tri dostala od Vesmírnych síl USA a dva od NASA. Jej debutový let, ktorého sa dočkáme už koncom tohto roku, vynesie do kozmu lunárny pristávací modul Peregrine spoločnosti Astrobotic Technology. Ide o komerčnú platformu, pomocou ktorej chcú nosiť na povrch Mesiaca sondy a experimenty svojich zákazníkov až do hmotnosti 90 kg.

Vulcan poletí pre túto misiu vo verzii VC2S. VC v tejto skratke znamená Vulcan Centaur, nasledujúce číslo označuje množstvo prídavných motorov na pevné palivo a posledné písmeno špecifikuje veľkosť aerodynamického krytu nákladného priestoru. V tomto prípade ide o veľkosť Standard, k dispozícii je však aj veľkosť Long s dĺžkou cez 21 m a Long s dvomi komorami, ktorá nájde svoje využitie pre misie s viacerými zákazníkmi.

Horný raketový stupeň Centaur v konfigurácii s dvomi motormi RL-10. Zdroj: NASA

Kapacitou hravo prekoná Falcon 9, motory RL-10 sú osvedčené už desaťročia

Vo svojej najsilnejšej verzii vynesie na nízku obežnú dráhu Zeme s inklináciou 28,7° až 27 200 kg nákladu. Tým prekoná Falcon 9 spoločnosti SpaceX, ktorý vynesie najviac 22 800 kg – to však v prípade, že nebude jej prvý stupeň pristávať.

Prvý stupeň Vulcan vyvinie ťah až 4900 kN a v prípade najsilnejšej verzie so šiestimi prídavnými motormi až ~17 000 kN. Za týmito prídavnými motormi stoja spoločnosti Orbital ATK, Northrop Grumman a Alliant Techsystems, pričom Vulcan využíva práve ich najväčšiu verziu s výškou až 22 m a priemerom 1,6 m.

NASA

Pre porovnanie, orbitálna raketa Electron spoločnosti Rocket Lab má výšku len 17 m a priemer 1,2 m. Tá nešťastne zlyhala len nedávno, keď došlo k chybe druhého stupňa krátko po jeho oddelení od prvého.

Jediný takýto motor váži až 53 400 kg a poskytuje ťah 2026 kN pri atmosférickom tlaku so špecifickým impulzom 280 s. Ako palivo využívajú tieto motory HTPB (Polybutadién ukončený hydroxyskupinou) a chloristan amónny.

NASA

Motory RL-10 druhého stupňa sú, rovnako ako Centaur, v službe už od roku 1962 a využili ich rakety ako Atlas, Delta III a Delta IV, Titan IV a dokonca ich mal použiť aj Raketoplán či SLS, od čoho sa však upustilo. Nový Centaur V využije konkrétne raketové motory RL-10C, ktoré dosahujú ťah 106 kN vo vákuu a špecifický impulz 453,8 s.

Vývoj zafinancoval aj štát, dôvod meškania je bizarný

Tory Bruno sa vyjadril, že až 75 % vývoja rakety Vulcan bolo financovaných zo súkromných zdrojov. Približne 1,2 miliardy amerických dolárov poskytla vláda USA, ktorá je zrejme aj najväčším zákazníkom tohto dopravného systému.

Okrem satelitov pre Vesmírne sily vynesie pre NASA do kozmu raketoplán Dream Chaser, ktorý skonštruovala spoločnosť Sierra Nevada Corporation. Ten dostane k Medzinárodnej vesmírnej stanici a v prípade osvedčenia spoľahlivosti oboch plavidiel bude možné Vulcan použiť aj pre lety s posádkou, čím sa ich schopnosť konkurencie voči SpaceX ešte väčšmi posilní. ULA má v rámci tohto kontraktu zaručených ďalších päť letov s raketoplánom Dream Chaser, píše NASASpaceflight.

Systém Dream Chaser podobný raketoplánu. Zdroj: SNC

Keďže vývoj mešká, jedna z misií musela byť pozmenená a poletí na rakete Atlas V. K oneskoreniu sa spoločnosť ULA vyjadrila, že Vulcan Centaur bude pripravený letieť vtedy, keď budú pripravení aj jej zákazníci. Bližšie problémy ale nešpecifikovala. Okrem zásobovania ISS je Vulcan pripravený aj na vynášanie množstva cubesatov a na trhu môže spôsobiť veľké zmeny.