Wahadłowce: 7 najciekawszych statków kosmicznych wielorazowego użytku

Wahadłowce to nie tylko słynne amerykańskie maszyny z programu STS. Konstrukcje tego typu tworzyli również Rosjanie, którzy poza Buranem eksperymentowali z kosmiczną maszyną bojową MiG-105. Gdy w 2011 roku NASA oświadczyła, że rezygnuje z dalszej eksploatacji wahadłowców, media ogłosiły zmierzch epoki tych imponujących maszyn. To nieprawda. Poznajcie 7 najciekawszych konstrukcji, które latały, latają lub będą latać w Kosmos.

Warto na początku uściślić definicję wahadłowca, nazywanego również promem kosmicznym. Jest to rodzaj statku kosmicznego wielorazowego użytku, który w różny sposób dostaje się na orbitę, ale ląduje podobnie jak samolot, czyli na pasie startowym.

Pierwsze koncepcje takich maszyn powstały jeszcze podczas drugiej wojny światowej, gdy Niemcy, marząc o zbombardowaniu Nowego Jorku, projektowali orbitalny bombowiec Silbervogel. To właśnie na nim wzorowali się Amerykanie, przygotowując w latach 60. wahadłowiec Dynasoar (więcej na jego temat znajdziecie w artykule „Niezwykłe konstrukcje [cz. 12]. Orbitalny bombowiec X-20 Dynasoar”). Budowano prototyp, ale kilka miesięcy przed rozpoczęciem prób projekt został skasowany.

Pierwszą maszyną, którą można uznać za wahadłowiec, był eksperymentalny samolot North American X-15. Oblatana w 1959 roku maszyna była wynoszona w powietrze przez samolot B-52 i mogła osiągać pułap 108 kilometrów, czyli przekraczać linię Karmana. Jest to umowna granica, wytyczona na wysokości 100 kilometrów, oddzielającą ziemską atmosferę od Kosmosu (amerykańskie siły powietrzne przyznają odznakę astronauty osobom, które przekroczyły pułap 80 kilometrów).

Pilotami samolotu byli m.in. późniejsi astronauci, w tym Neil Armstrong, a doświadczenia zdobyte podczas eksploatacji X-15 miały przydać się przy projektowaniu i budowie wspomnianego wcześniej promu kosmicznego Dynasoar. Przed wycofaniem, które nastąpiło pod koniec 1968 roku, X-15 ustanowił wiele rekordów, w tym wysokości lotu i prędkości: osiągnął 7274 kilometry na godzinę, czyli ponad 2 kilometry na sekundę.

Prawdopodobnie najbardziej znanymi wahadłowcami pozostają modele opracowane w ramach programu STS (Space Transportation System). Rozpoczął się on pod koniec lat 60., a jednym z kluczowych celów, po dołączeniu do projektu USAF, było opracowanie maszyny zdolnej do wynoszenia dużych i ciężkich ładunków na orbity okołobiegunowe. Nazywając sprawę po imieniu, chodziło o obsługę floty satelitów szpiegowskich.

W ramach projektu STS zbudowano 6 wahadłowców i jedną pełnowymiarową makietę. Pierwszy z nich, ukończony w 1976 roku Constitution, został następnie przemianowany na Entreprise, nigdy jednak nie poleciał w Kosmos. Posłużył do testów na ziemi i lotów na niewielkich wysokościach, umożliwiając naukę lądowania i manewrowania.

Rok później ukończono pełnowymiarową makietę o nazwie Pathfinder, a w latach 1979-1985 zbudowano promy, które wzięły udział w kosmicznych misjach: Columbia (1979 r.), Challenger (1982 r.), Discovery (1983 r.), Atlantis (1985 r.) i Endeavour (1991 r.).

W 1986 roku, chwilę po starcie doszło do katastrofy Challengera, na którego pokładzie poza szóstką astronautów znajdowała się również Christy McAuliffe – przeszkolona do lotów kosmicznych nauczycielka. Jak wykazało śledztwo, a przede wszystkim zaangażowany w wyjaśnianie katastrofy noblista, Richard Feynman, przyczyna była banalna. Pewna istotna uszczelka nie została zaprojektowana z myślą o eksploatacji w niskich temperaturach, a pech chciał, że na ciepłej zazwyczaj Florydzie tego dnia był lekki przymrozek.

Warto wspomnieć, że wyruszający w Kosmos wahadłowiec jest przyczepiony do znacznie większego od siebie zbiornika paliwa, z boków którego znajdują się dodatkowe rakiety na paliwo stałe. To podczas katastrofy Challengera nie doszło do eksplozji płynnego paliwa, a część załogi przeżyła rozpad wahadłowca i zginęła prawdopodobnie dopiero po upadku kabiny do morza.

Do kolejnej katastrofy doszło w 2003 roku, gdy podczas wejścia w atmosferę prom Columbia rozpadł się w wyniku uszkodzenia osłony termicznej.

Program STS zakończono w 2011 roku, wycofując pozostałe trzy wahadłowce. Wahadłowce STS wykonały w sumie 135 misji, wyniosły na orbitę – niekiedy wielokrotnie – 834 osoby i przebywały w Kosmosie łącznie przez 1318 dni.

Uważa się, że pierwszym radzieckim wahadłowcem był Buran, opisany szczegółowo w artykule „Wahadłowiec Buran. Rdzewiejące resztki radzieckiego programu promów kosmicznych”. Nie jest to jednak prawda. Pod koniec lat 60. Rosjanie w ramach projektu Spiral przystąpili do projektowania własnej kosmicznej maszyny bojowej, zbliżonej pod względem części założeń do amerykańskiego Dynasoar.

Maszyna o oznaczeniu MiG-105 była suborbitalnym samolotem wynoszonym w powietrze na pokładzie innej dużej maszyny. Co istotne, MiG-105 został wyposażony w dodatkowy silnik turboodrzutowy, dzięki któremu miał być zdolny do wielokrotnego podchodzenia do lądowania (amerykańskie wahadłowce muszą wylądować za pierwszym razem).

Jakie było jej zadanie? Zbudowany w 1976 roku MiG-105 był prawdopodobnie demonstratorem technologii i miał posłużyć do budowy docelowej maszyny o nazwie Uragan – bojowego samolotu kosmicznego, którego celem miało być niszczenie satelitów i amerykańskich promów kosmicznych. Ze względu na brak wiarygodnych dokumentów pozostaje to jednak w sferze spekulacji.

Po zbudowaniu pierwszego egzemplarza i przeszkoleniu dwóch grup pilotów w 1978 roku program anulowano, a MiG-105 - mimo prób prowadzonych w powietrzu - nigdy nie znalazł się w Kosmosie.

Doświadczenia zdobyte podczas prac nad projektem Spiral zaowocowały przy kolejnym programie budowy radzieckiego wahadłowca, który pod względem konstrukcji i zastosowanych rozwiązań był bardzo zbliżony do amerykańskich wahadłowców STS. Radziecka maszyna wyróżniała się jednak zaprojektowaną od samego początku autonomią – Buran miał być zdolny zarówno do lotów załogowych, jak i bezzałogowych.

Kluczem do powodzenia programu było opracowanie odpowiedniej rakiety nośnej. Wybór padł na projekt Energia. Były to rakiety zdolne do wyniesienia na orbitę ładunku sięgającego 100 ton. W latach 80. rozpoczęto budowę pięciu egzemplarzy wahadłowca, ale z powodu narastających problemów gospodarczych Związku Radzieckiego tylko jeden został skompletowany na tyle, by wyruszyć w Kosmos.

Pierwszy i jedyny lot Burana odbył się w 1988 roku, po ponad dwóch latach prac wykończeniowych prowadzonych w kosmodromie Bajkonur. Termin startu był kilka razy przekładany. Jedno z opóźnień wynikło z faktu, że pilnujący wahadłowca żołnierz, stojąc na warcie, wydrapał na osłonie termicznej Burana słowa „napis pamiątkowy”.

15 listopada 1988 roku udało się w końcu rozwiązać wszystkie problemy i Buran wyruszył w swoją pierwszą i jedyną kosmiczną podróż. Bezzałogowy lot, w którym wahadłowiec dwukrotnie okrążył Ziemię, przebiegł zgodnie z planem.

Kolejnych, zaplanowanych na następne lata lotów nie wykonano. Nie ukończono również następnych maszyn. Okazało się, że na skutek trudności gospodarczych dla radzieckich wahadłowców nie ma na razie ładunków, a w 1991 roku program zamrożono. Odmrożono go w 2002 roku po to, by zdecydować o kasacji.

Ten eksploatowany obecnie wahadłowiec to wyjątkowo tajemnicza konstrukcja. Wiadomo o jego istnieniu, znane są rozmiary i daty wykonywanych misji, ale to niemal wszystko, co można z całą pewnością powiedzieć na temat tej maszyny.

X-37 został oblatany w 2010 roku po serii testów prowadzonych od 2005 roku na modelu X-37A. Jest to bezzałogowy prom kosmiczny o długości zaledwie 8,9 metra, ważący niecałe 5 ton. Jego ładownia ma wymiary 2,1 na 1,2 metra, a projekt wahadłowca został opracowany przez DARPA.

Obecnym właścicielem X-37 są siły powietrzne Stanów Zjednoczonych, a dwa istniejące egzemplarze wahadłowca wykonały na razie 3 misje kosmiczne. Co istotne, jedna z nich trwała wyjątkowo długo. Choć podawana publicznie autonomiczność maszyny wynosi 270 dni, nie przeszkodziło to X-37 w orbitalnej misji trwającej 486 dni. Szczegóły dotyczące działań tych wahadłowców na orbicie nie są znane.

Prywatną i komercyjną inicjatywą jest program kosmiczny Tier One, będący dziełem Burta Rutana. Rutan to amerykański konstruktor, który w swojej firmie Scaled Composites od kilkudziesięciu lat konstruuje wyjątkowe maszyny. Przykładem jest samolot Voyager, który jako pierwszy w historii okrążył Ziemię bez tankowania. Finansowanie projektu zapewnia m.in. współtwórca Microsoftu, Paul Allen.

Dziełem Rutana jest również eksperymentalny prom X-38, który miał służyć jako kapsuła ratunkowa dla załogi ISS. Odrębną kategorię stanowią konstruowane przez jego firmę samoloty kosmiczne: SpaceShipOne i SpaceShipTwo.

SpaceShipOne, startujący z latającej platformy startowej o nazwie White Knight, w 2004 roku jako pierwszy prywatny statek kosmiczny osiągnął granice Kosmosu. Na jego podstawie zbudowano drugi, większy samolot kosmiczny o nazwie SpaceShipTwo, przeznaczony do obsługi suborbitalnych lotów turystycznych i zabierający na pokład dwóch członków załogi i sześciu pasażerów.

Warto przy tym zauważyć, że choć pasażerowie lotów komercyjnych przez kilka minut będą znajdowali się w Kosmosie na wysokości około 110 kilometrów, to samolot ma zbyt małą prędkość, żeby wejść na orbitę. Jest zdolny jedynie do lotów suborbitalnych. Pierwsze komercyjne loty rozpoczną się w 2014 roku (początkowo planowano koniec 2013 r.).

Loty orbitalne ma zapewnić opracowywany obecnie SpaceShipThree, który – zgodnie z zamiarami konstruktora – umożliwi komunikację z Międzynarodową Stacją Kosmiczną.

Następcą wahadłowców STS będzie prom kosmiczny Dream Chaser, budowany we współpracy z NASA przez firmę Sierra Nevada. Dream Chaser bazuje na doświadczeniach zdobytych przez NASA podczas opracowywania wahadłowca HL-20, którego rozwój został zawieszony w 2005 roku.

W porównaniu ze swoimi poprzednikami Dream Chaser jest niewielką maszyną. Może zabrać na pokład do 7 osób lub niewielki ładunek, a jego głównym zadaniem będzie zapewnienie komunikacji z Międzynarodową Stacją Kosmiczną.

Masa promu wynosi zaledwie nieco ponad 11 ton, co zdecydowanie ułatwi jego eksploatację i zmniejszy koszty misji - prawdopodobnie będzie wynoszony na orbitę za pomocą rakiet Atlas V. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to pierwsza załogowa misja Dream Chasera odbędzie się w 2016 roku.