X-Planes / Dělníci kosmonautiky (12.díl)

Program ASSET splnil úspěšně svůj letový plán a poskytl inženýrům neocenitelná data pro další vývoj návratových těles. Konstrukce tohoto stroje umožnila i ověření různých materiálů najednou. Po ukončení ASSETu bylo logickým pokračováním výzkum letových vlastností okřídlených těles, která projdou bez úhony atmosférou. Na tento úkol navazoval projekt X-23 PRIME (Precision Recovery Including Maneuvering Entry). Tento projekt spadal společně s ASSET a X-24 do programu START (Spacecraft Technology and Advanced Re-entry Tests), který USAF započal po zrušení X-20 Dyna Soar v rámci dalšího vývoje návratových těles, tzv. lifting bodies. Oficiálně byl tento program označen jako Air Force Program 680A. Tyto snahy dále dokazují, že USAF se nehodlalo vzdát své myšlenky o vztlakovém tělese operujícím na oběžné dráze, které se po splnění své mise bez problémů vrátí zpět na domovskou základnu. Dalším důvodem podpory této technologie nebyla jen přítomnost příslušníků letectva na oběžné dráze Země, ale i možnost dopravy výzvědného materiálu zpět na Zem.

X-23 PRIME 1/3

Jak již bylo popsáno v předchozích dílech, projekt ASSET měl ověřit odolnost různých materiálů, rozložení tlaků po konstrukci atd. V návrhu byl zvolen koncept „horké konstrukce“, tedy konstrukce bez ablativních vrstev nanášených na povrch stroje. X-23 PRIME, jako následník, měl už jiné zaměření a provedení konstrukce. Nyní byla použita klasická konstrukce s ověřenými materiály a ablativním povrchem. Účelem stroje bylo ověření řízeného letu a manévrovatelnosti po průchodu atmosférou s rozšířením doletu. Jako nosná raketa pro PRIME byla vybrána raketa Atlas, na jejímž vrcholu byl PRIME upevněn pod aerodynamický kryt. Výrobcem X-23 se stala společnost Martin Marietta, která navázala na úzkou spolupráci s USAF. Tato úzká spolupráce, oproštěná od některých byrokratických „nutností“, vedla k rychlejšímu a efektivnějšímu vývoji už v době ASSETu. Tehdy se jednalo o spolupráci mezi FDL a McDonnellem. X-23 PRIME je vlastně původní vztlakové těleso označené jako SV-5 PRIME, které bylo později přeznačeno na X-23, ale není zaznamenáno, kdy k tomu přesně došlo.

Počátek vývoje X-23 se dá vysledovat do roku 1960, kdy společnost Martin uzavřela kontrakt s NASA pro výzkum návratových těles. Před tímto kontraktem se právě Martin věnoval studii návratových těles, která slibovala potenciál pro systém SAMOS (Satellite and Missile Observation System/Satelitní a raketový pozorovací systém). Pro upřesnění uvedu, že se jednalo o možnost návratu kontejnerů s fotografickým materiálem na palubě vztlakového tělesa, podobného studii M-1 od Dr. Alfreda Eggerse. V srpnu 1960 zadalo středisko AMC (Air Material Command) požadavek na řiditelné návratové těleso použitelné pro mise se SAMOS. Tento úkol získala právě společnost Martin Marietta, která nový projekt označila jako „Projekt 726“ vycházející z předešlých studií společnosti. Projekt byl po několika vládních změnách v roce 1961 změněn na „Program 202“, který se měl zabývat návratem satelitů s možností řízení. Nebyla to poslední změna, a tak roku 1962 došlo k další a z programu 202 se stává „Program 698A“, kterým USAF nasměrovalo snahy Martinu zpět ke vztlakovému návratovému tělesu vyvíjeného na základě stroje M-1. V plánu bylo vynášení na vrcholu rakety Titan IIIC startující z Vandenbergovi letecké základny v Kalifornii. Během studie došlo k zahrnutí dalších strojů uvažovaných pro vztlakové těleso. Byly to stroje Aerospace Corporation A-3 a Eggersův M-2.

Právě u stroje M-2 však muselo dojít k mnoha změnám v konstrukci stroje z důvodu aerodynamických požadavků. Překonstruovaný stroj nesl nyní označení M-2b. V roce 1962 se společnost Martin plně věnovala testům stroje A-3 v aerodynamickém tunelu. V té době pracoval u společnosti inženýr Hans Multhopp. Hans Multhopp byl německý inženýr, který během druhé světové války pracoval pro Focke-Wulf a poté pro Tanke. U společnosti Tanke byl pověřen vývojem projektu Ta-183 Huckebein (Hrbáč). Po válce zamířil Hans, jako jediný z konstrukčního týmu, do Anglie, kde byl zaměstnán u Royal Aircraft Establishment (RAE) ve Farnborough. Ale ani zde nakonec nezůstal a v roce 1949 se, po nabídce od společnost Glenn L. Martin Company (později přejmenována na Martin Marietta), přestěhoval do USA. Právě Hans Multhopp se začal samostatně věnovat této tématice. Výsledkem jeho práce byl návrh A3-4. Samotný Hans měl z čeho čerpat, protože se podílel už na projektu X-20 a znal i výsledky práce doktora Eggerse. Díky této snaze se nyní vedle sebe sešly tři návrhy, ze kterých bylo možné vybírat na základě nejlepších výsledků

Do trojice návrhu patřily tyto stroje :

•   modifikovaná verze M-2b (NASA)
•   původní návrh A-3 (Aerospace Corporation)
•   návrh H. Multhoppa A3-4 (Martin Marietta)

Všechny tři návrhy byly podrobeny pečlivému přezkoumání v aerodynamických tunelech, aby byl vybrán nejvhodnější design, který by měl nejlepší poměr vztlak/odpor. V těchto testech všech variant spolu úzce spolupracovaly společnosti Martin a Aerospace. Společnost Aerospace byla navíc v tomto projektu jako takové oči a uši vlády, která tím měla dohled nad projektem. Tento dohled přes Aerospace měl i vedlejší efekt v podobě zvýšené rivality, což bylo ku prospěchu samotného projektu. V roce 1962 přeznačila společnost Martin první návrh A3-4 na SV-5 a společnost Aerospace svůj návrh A-3 na SV-1. V březnu 1962 udělilo USAF kontrakt AF04-103 na vývoj a dodávku vztlakového tělesa právě společnosti Martin Marietta.

Vývoj pokračoval kupředu a například jen v aerodynamických tunelech strávily modely SV-5 stovky hodin. Během těchto testů vyšlo najevo, že SV-5 má problém s transonickými rychlostmi. Při rychlosti okolo M=0,8 docházelo ke zrychlení proudění na horní části trupu až na M=1 a tím docházelo ke vzniku lokální rázové vlny, která pak způsobila odtržení proudnic v oblasti řídících klapek a kormidel. Díky tomu byl celý stroj nestabilní. V Langley byl tento problém odstraněn a následně testován. Řešením se stalo vychýlení řídících klapek o 30 a 20 stupňů. Při mnoha měřeních, která se uskutečnila v několika různých aerodynamických tunelech, vyšel najevo problém s vertikálními stabilizátory, konkrétně problém s interferenčním odporem mezi stabilizátorem a trupem s řídícími kormidly, což významně ovlivňovalo vztlak stroje. Společnost Martin provedla mnoho měření s různými úpravami vertikálních stabilizátorů, aby nakonec roku 1963 došla k řešení v podobě upraveného sklonu přední části.

Opět zde musím zmínit zrušení X-20 v roce 1963, protože v prohlášení o zrušení projektu Dyna Soar a upřednostnění programu MOL se nacházel ještě jeden bod, který ovlivnil budoucí snahy USAF. Tím bodem bylo: Program Element 6.34.09.87.4 – Advanced Reentry and Precision Recovery. Tímto rozhodnutím se měl rozšířit program výzkumu návratových těles a možnosti přítomnosti příslušníka USAF ve vesmíru. De facto úkoly, které byly spojené s návratem do atmosféry, přešly na menší programy, tzn. aerodynamická řiditelnost a manévrování, tepelná ochrana a rozložení tepelného ohřevu po konstrukci, tlakové poměry na konstrukci atd. Všechny tyto úkoly a výzkumy měl v popisu už Dyna Soar, ale kvůli jeho zrušení je převzaly jiné, mnohem méně nákladné stroje typu ASSET, X-23 a jiné další. Právě ASSET se věnoval otázkám konstrukce, materiálů a vstupu do atmosféry. V prosinci 1963 oslovil generál B. A. Schriever (velitel Air Force Systems Command – AFSC) velitele SSD (Space Systems Division) generála Bena I. Funka, aby se ujal vedení všech projektů snažících se dosáhnout vojenské přítomnosti ve vesmíru. Právě generál Schriever považoval za nutné pokračovat v programu ASSET a rozšířit ho o další úkoly. Účelem bylo, co nejrychleji prozkoumat oblast řízení, aby bylo možné vyvinout pokročilou vesmírnou loď schopnou návratu a použitelnou jako podporu programu MOL (Manned Orbiting Laboratory).

Všechny tyto snahy vedly ke vzniku programu Air Force 680A START (Spacecraft Technology and Advanced Reentry Tests), který sdružoval projekty ASSET, X-23 PRIME a PILOT (Piloted Lowspeed Tests). Program START měl naplnit všechny úkoly spojené právě s Program Element 6.34.09.87.4 – Advanced Reentry and Precision Recovery. V dubnu roku 1964 došlo k výběru SV-5 jako nejvhodnější konfigurace pro další výzkum návratových těles. Původně byly uvažovány dvě varianty provedení programu. První varianta uvažovala o použití většího stroje s hmotností okolo 12 000 liber (cca 5400 Kg) s nosnou raketou Titan IIIC, aby byla maximálně využita technická návratnost. V druhé variantě se jednalo o stroj o hmotnosti do 1600 liber (cca 725 Kg) a hlavní myšlenkou této varianty bylo snížení celkových nákladů na celý program. Každá z těchto variant přinášela jistá pozitiva. Při použití větší velikosti by se urychlila vojenská přítomnost ve vesmíru, zatímco menší velikost by představovala výrazný technický pokrok. Mezi další logické úvahy v rámci celého programu patřilo i větší zapojení NASA. USAF nebylo jedinou institucí, která se zabývala výzkumem návratových vztlakových těles. Už během vývoje X-23 a předešlých projektů byly využívány laboratoře NASA a aerodynamické tunely středisek v Ames a Langley. Stále platilo, že například středisko v Langley patřilo mezi lídry v této oblasti.

V roce 1964 došlo k rozhodnutí, že bude použit stroj o max. váze do 1600 liber s nosnou raketou Atlas, která poskytovala větší flexibilitu pro letové trajektorie. Měly se uskutečnit celkem čtyři lety na 3/4 orbitální trajektorii ze střediska Cape Canaveral. První let se měl uskutečnit již v prosinci roku 1966. V původním rozhodnutí o letu čtyř strojů se počítalo se strojem o velikosti 48 inch (cca 121 cm), ale zmenšením na 40 inch (cca 101 cm) by došlo k úspoře nákladů a mohl by se zvýšit počet letů ze čtyř na pět. O program se intenzivně zajímal i generál B. A. Schriever, který v rámci tohoto zájmu navštívil prezidenta společnosti Martin Marietta. V rámci rozhovoru okolo SV-5 přišla na řadu i myšlenka vývoje stroje, reprezentující vztlakové návratové těleso, poháněné raketovým pohonem s dosahovanou maximální rychlostí do M=1,8. Důvod tohoto rozhovoru byl jednoduchý. V rámci snahy o přítomnost USAF ve vesmíru existovalo už více programů, ale bylo třeba mít i stroj, na kterém by se mohly začít trénovat potenciální posádky budoucích návratových strojů. Tyto posádky se měly cvičit na Edwardsově letecké základně v rámci Aerospace Research Pilot School. Samotný stroj měl být vynášen letounem NB-52, od kterého by se pak odděloval a pokračoval v samostatném letu. Právě tento rozhovor vedl ke vzniku projektu PILOT (Piloted Lowspeed Tests), který patřil pod program START. Výsledkem projektu PILOT byl letoun X-24.

Ještě jednou se vrátím ke zmíněné změně velikosti SV-5, protože SV-5 prošlo několika změnami. Důvodem těchto změn byly kromě nákladů i systémy montované do draku X-23. To znamená, že v průběhu se velikost měnila kvůli systémům nutným k provedení úspěšného letu, což zahrnuje především systém záchrany stroje. Tak jako u ASSETu, i u X-23 bylo žádoucí, aby bylo možné provést po–letovou prohlídku kluzáku. Pro zajímavost uvedu, že X-23 byl první stroj ze skupiny vztlakových návratových těles, který použil ablativní tepelnou ochranu během letových testů. Letoun X-15 či kluzák ASSET používaly tzv. horkou konstrukci, tedy bez ablativního štítu.

Závěrem dnešního dílu o X-23 PRIME si dovolím ještě jedno doplnění, které ale není plně potvrzeno. Jedním z tichých sponzorů projektu X-23 měl být i tehdy tajný vládní úřad NRO (National Reconnaissance Office). Tento úřad měl na starosti špionážní družice, které svůj nasbíraný fotografický materiál posílaly zpět na Zemi v návratových kontejnerech. Právě možnost využití X-23 jako „náklaďáku“ tohoto citlivého materiálu, byla velmi zajímavá. Tato úvaha ale není ničím podložena, i když se nedá ani vyloučit. NRO měl totiž zájem na zkrácení doby, po kterou trvalo dostat film z oběžné dráhy k analytikům ve Washingtonu D. C. Tato informace se měla objevit v dopise, který v roce 1965 napsal tehdejší ředitel NRO Brockway McMillan, ministru obrany Robertu McNamarovi.

Na závěr dnešního dílu si dovolím přidat ještě jedno video k projektu X-23

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=gDAPjumZA1s?feature=shared]

(pokračování příště…)

Zdroje informací:
Project PRIME: Hypersonic Reentry from space, Autor Richard P. Hallion, rok vydání 1987
SV-5D PRIME report ER 14465, Autor společnost Martin Marietta, rok vydání 1967
http://www.astronautix.com
https://www.thespacereview.com
https://www.thespacereview.com
https://en.wikipedia.org/
Martin X-24A Lifting Body, Autor Miles Miller, rok vydání 2012, JHU Odyssey Program

Zdroje obrázků:
https://space.skyrocket.de/
http://www.hitechweb.genezis.eu/
https://www.thespacereview.com/archive/1426c.jpg
https://en.wikipedia.org/
Martin X-24A Lifting Body, strana 33
Martin X-24A Lifting Body, strana 39
https://www.nasa.gov/sites/
https://en.wikipedia.org/wiki/