Letošní letní start rakety Dněpr z ruské raketové základy Jasny se může stát prvním krokem k vybudování zcela nové kosmické stanice. Na její palubě byl totiž prototyp nafukovacího modulu společnosti Bigelow Aerospace. Komerční kosmický hotel této společnosti by mohl své pokoje nabídnout hostům kolem roku 2015.
Společnost Bigelow Aerospace, které mj. patří i hotelový řetězec Budget Suites of America, financuje výzkum z vlastních prostředků. Pro další expanzi svých aktivit si vybrala teritorium dosud neosídlené, pro většinu lidí neznámé a nebezpečné, ale zároveň také jedno z nejlákavějších, přímo oběžnou dráhu kolem naší planety. Celý plán, kromě prostor pro turisty, zahrnuje i obyvatelnou kosmickou stanici, která by sloužila pro vědecký výzkum a výrobu materiálů.
Zatím jen pro vyvolené
Kosmická turistika v dosavadní podobě je vyhrazena velmi úzkému okruhu lidí. Kromě toho, že takový turista musí disponovat dostatkem finančních prostředků nebo mít zazobaného sponzora, musí být také ochoten strávit dlouhé měsíce mentální i fyzickou přípravou pro krátký kosmický let. Část svého kosmického dobrodružství navíc stráví ve stísněných podmínkách kosmické lodi.
Aby se komerční kosmonautika mohla i nadále rozvíjet a stát se dostupnější pro širší okruh zájemců, je nezbytné, aby na oběžné dráze fungovaly „hotely“, které by návštěvníkům nabízely alespoň základní komfort, na jaký jsou zvyklí v pozemských podmínkách.
Z NASA do soukromé firmy
Společnost Bigelow Aerospace tedy nyní, po několika letech výzkumu a vývoje, vypravila na oběžnou dráhu Země první experimentální modul. Vývoj takové kosmické stanice je samozřejmě dlouhodobou a finančně ne zrovna levnou záležitostí. Sám zakladatel společnosti, americký miliardář Robert Bigelow, odhaduje, že k naplnění jeho plánů a snů bude potřeba ještě minimálně 500 miliónů dolarů (v přepočtu 12 miliard korun – za to by se u nás dalo postavit zhruba 60 km dálnice).
Na projektu se podílí celá řada odborníků, kteří dříve působili v leteckém či kosmickém průmyslu. Jedním z nejcennějších „úlovků“ je William Schneider, který předtím pracoval v NASA na projektu TransHab. A právě jeho nafukovací modul TransHab se stal inspirací pro Roberta Bigelowa. Když byl v roce 2000 projekt NASA, částečně z politických a částečně z finančních důvodů ukončen, Bigelow Aerospace převzala dosažené výsledky a navázala na ně. Zlanařila i vedoucího projektu TransHab, který se tak stal konzultantem pro vývoj nafukovacího modulu Genesis.
Prodané patenty
Kosmická agentura má zvláštní oddělení, které se zabývá patentováním vyvinutých technologií a jejich předáváním do komerční sféry. Soukromá společnost odtud získala dva patenty NASA, týkající se právě nafukovacích struktur. Za jistě nemalou částku, jejíž výše nebyla zveřejněna, tak získala exkluzivní práva na komerční vývoj těchto technologií.
Již postavené moduly Bigelow Aerospace podstoupily vibrační a vakuové testy v laboratořích JPL (Jet Propulsion Laboratory) v kalifornské Pasadeně. Mike Gold z Bigelow k tomu uvádí: „Vyhodnotili jsme poznatky z projektu NASA TransHab a významně se posunuli z místa, kde oni skončili.“
První nafukovací vlaštovky
Už na samotném počátku kosmického věku se objevily návrhy na využití nafukovacích modulů. V roce 1961 vytvořili lidé z Goodyear Aircraft Corporation návrh kosmické stanice ve tvaru válce o délce 8 metrů, kterou by obývali dva lidé. Následovalo několik dalších konceptů, ale všechny byly opuštěny z obav před následky dopadů mikrometeoroidů a kosmického smetí. V té době totiž ještě nebyly dostupné dostatečně pevné materiály.
V NASA Langley Research Center byla později představena kosmická stanice tvořená šesti pevnými moduly, které by k centrálnímu uzlu byly připojeny pomocí nafukovacích přechodových tunelů. Tyto „stavby“ by se po vynesení do vesmíru raketou Saturn 5 automaticky rozvinuly. Ani tento návrh však nebyl realizován.
Zatím jen průzkum, ale…
Zjevnou výhodou použité technologie je možnost moduly těsně poskládat do nákladového prostoru nosné rakety. Zmenší se tak nutný objem, a to umožní využití menší, a tedy levnější rakety. Rovněž použité materiály jsou podstatně lehčí než ty, které se běžně používají při stavbách kosmických lodí a stanic.
Po dosažení oběžné dráhy je struktura nafouknuta a pro posádky a experimenty pak nabízí vzduchotěsný prostor o dostatečně velkém objemu. Cena je přitom nesrovnatelně nižší než v případě klasických pevných modulů.
Protože se pohybují na velmi neznámém a nevyzkoušeném poli, zvolili odborníci z Bigelow Aerospace cestu postupných kroků. Nestaví proto ihned velký modul, který by se stal základem kosmického stanice, ale začínají s menšími objekty. V plánu mají až deset startů s různými prototypy.
Prvním (průzkumným) krokem ke kosmickému hotelu se staly menší moduly, postavené v měřítku 1:3 ve srovnání s budoucím obytným prostorem. Genesis Pathfinder 1 je tedy ve skutečnosti jakýmsi experimentálním balónem. Na startu letos v létě vážil zhruba 1 360 kg a zabíral prostor tvaru válce o délce 3 metrů a průměru 2,4 metru. Po rozvinutí na oběžné dráze se pak průměr válce zhruba zdvojnásobil.
Podle plánu by měl nyní následovat Genesis 2, který má odstartovat na počátku roku 2007. Dalším krokem pak bude lépe vybavená řada Galaxy, s dvakrát větším vnitřním prostorem.
Třikrát prostornější
Až budou důkladně vyzkoušeny všechny technologie a „vychytány mouchy“, přijde na řadu Nautilus, velký modul, který bude mít – plně naložený – hmotnost kamionu, tedy 20 až 23 tun. Zcela rozvinutý dosáhne ve vesmíru délky 13,7 metru a průměru 6,7 metru. „A co je nejdůležitější, Nautilus bude nabízet 330 krychlových metrů použitelného objemu (jako malý 3pokojový byt v paneláku),“ zdůrazňuje Mike Gold. Ve srovnání s Mezinárodní kosmickou stanicí ISS je to téměř trojnásobek objemu jednotlivých modulů stanice.
„Snažíme se o postupné starty, tedy přístup s nízkým rizikem. Nechceme sázet všechno na jednu kartu,“ vysvětluje postup společnosti Eric Haakonstad, manažer projektu Genesis. Pokud při některém startu budou zjištěny závady, mohou být na následném modulu odstraněny ještě předtím, než se vydá do vesmíru. Tento přístup by měl zajistit postupné vyladění všech technologií a systémů na požadovanou spolehlivost.
Se selháním se počítá
S více než půlročním zpožděním a na palubě zcela jiné rakety nakonec letos 12. července první z modulů odstartoval do vesmíru. Raketa Dněpr, narozdíl od startu o pět dnů později, při kterém se zřítila na zemský povrch s 18 malými družicemi na palubě, pracovala správně a dopravila Genesis 1 na požadovanou oběžnou dráhu ve výšce 550 km nad povrchem.
Jakmile modul dosáhl oběžné dráhy, proběhlo během 10 minut jeho rozvinutí do požadovaného tvaru. Přístroje ukázaly, že vnitřní teplota dosahovala příjemných 26 ºC. „Systémy pracují na 100%, všechno funguje. Je to úžasné a jsme nadšeni.“ komentoval tuto fázi manažer projektu Mark Pierson. Na následné tiskové konferenci přiznal Robert Bigelow, že byl připraven i na neúspěch prvního letu. „Jsme stoprocentně výzkumným programem, připravili jsme se i na selhání a nebudeme příliš šokováni, když k němu dojde.“
Než shoří v atmosféře
Genesis 1 na oběžné dráze vykazoval jen drobné problémy. Byl pouze zaznamenán nepatrný únik vzduchu, ovšem na hranici měřitelnosti. Za zmínku stojí zřejmě jen pomalá rotace modulu, která v plánu nebyla. Kvůli tomu bylo obtížné v prvních týdnech monitorovat stav systémů, protože se nedařilo přesně zaměřit na palubní antény. Místo on-line videa z vnitřku modulu tak bylo možné přenášet „jen“ jednotlivé obrázky.
Modul se bude kolem Země pohybovat následujících 7 až 13 let. Jeho oběžná dráha bude vlivem odporu řídké atmosféry postupně klesat až nakonec shoří jako jasný meteor. Odborníci věří, že jim to umožní dlouhodobě sledovat parametry modulu. Přístroje na palubě neustále monitorují vnější i vnitřní podmínky, komunikační systém i kompaktnost modulu. „Chceme si být jisti, že nebude fungovat jenom první týden či měsíc, ale že bude spolehlivý dva tři roky,“ říká Eric Haakonstad.
Prvními zákazníky jsou švábi
Ačkoliv v kosmickém hotelu dosud nefunguje, jako v pozemských, recepce, už se zde „ubytovali“ první zákazníci. Jedná se o čtveřici madagaskarských švábů, které pracovníci Bigelow Aerospace před startem do modulu umístnili.
Během startu byly vystaveni vibracím a zrychlení, po rozvinutí modulu pak dokonce i několika minutám vzduchoprázdna. Takové podmínky by spolehlivě usmrtili naprostou většinu živočichů, ale ne odolné šváby. „Na základě předstartovních testů byli vybráni právě tito šváby, kteří dokonce vydrželi více než dvě hodiny v prostředí vakua. Po 20 až 30 minutách se probudili zpět k životu a my jsme si pomysleli ‘Sakra, ti jsou opravdu hodni letu do kosmu’,“ komentoval to Robert Bigelow.
Ani havárie je neodradila
Pro tyto jednotlivé testovací lety nafukovacích modulů by měly být klíčové dvě rakety, Falcon a Dněpr. Genesis 1 měl původně být vynesen raketou střední třídy Falcon 5, ta ale nakonec nebude vůbec vyvinuta a místo ní společnost SpaceX staví silnější Falcon 9. První start je nyní plánován na rok 2008. „Máme zájem o více než jeden start rakety Falcon 9,“ říká Robert Bigelow.
Mezitím bude společnost spoléhat na ruské rakety Dněpr. I následující moduly tak budou vyneseny právě touto raketou.
Zatímco první raketa Falcon 1 má za sebou neúspěšnou premiéru, ruská raketa pro změnu havarovala hned při následujícím startu Genesis 1. Přesto mají oba nosiče důvěru Robert Bigelowa, který ale připouští, že riziko havárie nosné rakety existuje.
Chcete 50 miliónů dolarů?
Scott Hubbard, bývalý ředitel NASA Ames Research Center, který nyní přednáší na americké Stanford University, vypracoval se svými studenty studii, jež si dala za cíl vyhodnotit šance nastupující komerční kosmonautiky. Tým došel k závěru, že toto odvětví bude mít šanci na úspěch, pokud se podaří dát dohromady tři klíčové prvky: levný přístup do vesmíru, zájem ze strany zákazníků a existence platformy na nízké oběžné dráze. Autoři jsou přesvědčeni, že tým Roberta Bigelowa učinil velký krok ke splnění poslední podmínky.
Robert Bigelow ovšem zřejmě myslí i na podmínku číslo jedna z Hubbardova seznamu. Je si samozřejmě vědom toho, že mít kosmickou stanici na oběžné dráze je důležité, ale nejprve musí existovat způsob, jak do ní dopravit pasažéry. Vypsal proto novou kosmickou soutěž, jejíž vítěz získá prémii ve výši 50 miliónů dolarů (1,2 miliardy korun).
Ovšem podmínky jsou velice tvrdé! Kosmická loď s minimálně pěti lidmi na palubě musí být schopna dosáhnout oběžné dráhy a zde se bezpečně spojit s orbitálním modulem. A pak se samozřejmě vrátit zpět na Zemi. To vše pochopitelně v určeném časovém intervalu a opakovaně.
Některé vědecké skupiny a společnosti už projevily zájem se soutěže zúčastnit. Vítěz totiž získá nejen zmíněnou finanční prémii, ale také zakázky na dopravu osob do nově vznikajícího hotelu. Prémie vyprší koncem roku 2010.
Projekt TransHab
V rámci projektu NASA TransHab byl vyvíjen obytný nafukovací modul pro využití v kosmickém prostoru. Původně byl zamýšlen pro výpravy na Mars, posléze se uvažovalo i o Mezinárodní kosmické stanici (ISS). Díky využití nových pevných vláken bylo možno postavit výrazně lehčí strukturu.
Stěny modulu jsou během startu složeny kolem středového jádra modulu a po dosažení oběžné dráhy nafouknuty. William Schneider, který projekt v Johnson Space Center vedl, uvádí, že ve srovnání s běžným kovovým modulem ISS by tento nafukovací měl při stejné hmotnosti 4 až 5krát větší objem.
Prototyp modulu byl dokonce sestaven a testován v pozemských podmínkách, přičemž vydržel i vnitřní tlak čtyř atmosfér. Jiné testy ukázaly, že vůči dopadům mikrometeoroidů je materiál odolnější, než 7,5 cm silná vrstva hliníku.
Přestavěná válečná raketa
Pro prvních několik startů modulů Genesis a Galaxy bude použito raket Dněpr, které prodává rusko-ukrajinská společnost ISC Kosmotras. Ve skutečnosti se jedná o vyřazené a přeměněné mezikontinentální rakety R 36-M, které byly známy pod označení SS-18 nebo také „Satan“.
Zajímavostí je, že ke startu Genesis 1 došlo přímo z raketového sila aktivní základny Jasny. Modul byl vysazen na oběžnou dráhu s přesností na 400 metrů, což ukazuje, že dřívější americké odhady přesnosti této mezikontinentální rakety byly správné.
Okno je zranitelným místem
Podle výpovědí mnoha astronautů i kosmonautů patří mezi nejpůsobivější zážitky z cesty do vesmíru pohled na rodnou planetu rychle ubíhající „pod“ kosmickou lodí . Lze tudíž předpokládat, že kosmičtí turisté budou tuto „kratochvíli“ rovněž vyžadovat a kosmický hotel by tedy měl mít oken více. Konstruktéři kosmických lodí ale vědí, že okna jsou problematickým a zranitelným místem.
Pracovníci Bigelow Aerospace nechtěli nic podcenit a tak už první modul Genesis 1 je oknem skutečně vybaven. To jim umožní získat zkušenosti s touto nezbytnou součástí stanice a ubezpečit se, že se nestane rizikovým místem. Jedna z kamer umístněných v modulu je namířena přímo na okno a nedělá nic jiného než jen snímá jeho obraz.
