Przez pierwsze dekady ery kosmicznej rakieta była jednorazowa: po kilku minutach lotu jej stopnie spadały do oceanu. Idea pojazdów, które można wykorzystać ponownie, jest jednak niemal tak stara jak sama astronautyka. Oto najważniejsze etapy tej historii.
Samoloty rakietowe i wahadłowiec
Pierwsze kroki zrobiono w lotnictwie. Amerykański samolot rakietowy X-15 w latach 60. wielokrotnie osiągał granicę kosmosu i lądował na pasie. Kolejnym etapem był program Space Shuttle. Pierwszy lot (STS-1) odbył się 12 kwietnia 1981 roku, ostatni (STS-135) – w lipcu 2011 roku. Łącznie wykonano 135 misji.
Wahadłowiec był częściowo wielokrotnego użytku: orbiter wracał i lądował jak szybowiec, a dopalacze na paliwo stałe spadały na spadochronach do oceanu i były odzyskiwane. Jednorazowy był za to wielki zbiornik zewnętrzny. Przegląd i naprawa orbitera po każdym locie okazały się tak pracochłonne, że koszt startu nie spadł tak, jak zakładano. Program przyniósł też dwie katastrofy – Challengera (1986) i Columbii (2003).
Buran – radziecka odpowiedź
ZSRR zbudował własny wahadłowiec Buran, wynoszony przez potężną rakietę Energia. Odbył tylko jeden, bezzałogowy lot 15 listopada 1988 roku – w pełni automatycznie okrążył Ziemię i wylądował na Bajkonurze. Po rozpadzie ZSRR program zamknięto.
Lądowanie na ogniu: DC-X
W latach 90. w USA testowano demonstrator DC-X – niewielką rakietę, która startowała i lądowała pionowo na silnikach. Loty nie sięgały kosmosu, ale udowodniły, że pionowe lądowanie z precyzyjnym sterowaniem ciągiem jest możliwe. Ten pomysł wrócił dwie dekady później.
New Shepard i Falcon 9
W listopadzie 2015 roku suborbitalna rakieta New Shepard firmy Blue Origin jako pierwsza poleciała w kosmos i wylądowała pionowo. Miesiąc później, 21 grudnia 2015 roku, SpaceX posadził na lądowisku pierwszy stopień rakiety Falcon 9 po locie orbitalnym. W marcu 2017 roku po raz pierwszy wystartował odzyskany wcześniej stopień.
Dziś ponowne użycie pierwszych stopni Falcona 9 to rutyna – pojedyncze egzemplarze latały już kilkadziesiąt razy, a odzyskiwane są też osłony aerodynamiczne ładunku. To jedna z głównych przyczyn spadku cen wynoszenia ładunków na orbitę w ostatniej dekadzie.
Co dalej
Kolejnym krokiem są systemy w pełni wielokrotnego użytku, w których wracają wszystkie stopnie – tak projektowany jest m.in. Starship. Odzyskiwanie stopni testują też inni producenci, w tym Rocket Lab z rakietą Electron i nową Neutron oraz Europa w programach demonstratorów lądujących rakiet.
Dlaczego odzyskiwanie rakiet jest tak trudne
Pierwszy stopień rakiety orbitalnej po rozdzieleniu porusza się z prędkością kilku tysięcy kilometrów na godzinę na wysokości kilkudziesięciu kilometrów. Żeby wylądował w jednym kawałku, musi:
- obrócić się i ponownie uruchomić silniki, by wyhamować,
- przetrwać wejście w gęste warstwy atmosfery,
- sterować lotem za pomocą stateczników kratownicowych,
- wykonać precyzyjne odpalenie przy samej ziemi, mając na to tylko jedną próbę.
Każdy kilogram paliwa zostawiony na powrót to mniejszy ładunek, który rakieta może wynieść. Dlatego wielokrotne użycie opłaca się dopiero wtedy, gdy przegląd i ponowne przygotowanie stopnia są tańsze niż budowa nowego – czego nie udało się osiągnąć przy wahadłowcu, a udało przy Falconie 9.
Kalendarium najważniejszych wydarzeń
| Rok | Wydarzenie |
|---|---|
| 1959–1968 | loty X-15 na granicę kosmosu |
| 1981 | pierwszy lot wahadłowca (STS-1, Columbia) |
| 1988 | jedyny lot Burana |
| 1993–1996 | testy demonstratora DC-X |
| 2011 | zakończenie programu Space Shuttle |
| 2015 | lądowanie New Shepard (XI) i pierwszego stopnia Falcon 9 (XII) |
| 2017 | pierwszy ponowny lot stopnia Falcon 9 |
Kosmiczne samoloty bez załogi
Osobną gałęzią są małe bezzałogowe wahadłowce, jak amerykański X-37B, który wykonał kilka wielomiesięcznych misji orbitalnych i lądował automatycznie na pasie. Pokazują one, że idea skrzydlatego pojazdu wracającego z orbity nie umarła wraz z końcem programu Space Shuttle – zmieniła tylko skalę.
Przeczytaj też: Jak długo leci się na Marsa · Voyager 2 w przestrzeni międzygwiezdnej
Najczęściej zadawane pytania
Czy wahadłowiec był w pełni wielokrotnego użytku?
Nie – orbiter i dopalacze były odzyskiwane, ale zbiornik zewnętrzny spalał się w atmosferze.
Kiedy po raz pierwszy wylądował stopień Falcona 9?
21 grudnia 2015 roku, po locie orbitalnym.
Ile lotów wykonał Buran?
Jeden – bezzałogowy, 15 listopada 1988 roku.
Źródło: NASA – program Space Shuttle
Zdjęcie główne: Pierwszy stopień rakiety Falcon 9 po lądowaniu na LZ-1. Fot. SpaceX Photos, Wikimedia Commons, CC0.
Czy ten artykuł był dla Ciebie przydatny?
Ten tekst nie ma jeszcze ocen – możesz być pierwszą osobą, która go oceni.
Tekst został utworzony przy pomocy sztucznej inteligencji (modeli językowych).
