7 rakiet kosmicznych, które zmieniły oblicze astronautyki

Przez sześć dekad rozwoju astronautyki na całym globie opracowano rakiety kosmiczne najróżniejszego typu. Jedne się sprawdziły, inne były totalnymi bublami – ale niektóre pchnęły nas do przodu, otwierając kolejne rozdziały w dziejach eksploracji kosmosu.

Ta rakieta uwolni człowieka od wiążących go łańcuchów, łańcuchów grawitacji, które nadal wiążą go z tą planetą. Otworzy mu bramy nieba.

Werner von Braun

1.
V2

Rakieta V2

W październiku 1942 roku z nadbałtyckiego ośrodka naukowego Peenemünde wystartowało urządzenie A4 (Aggregat 4), bardziej znane pod późniejszym wojskowym oznaczeniem V2. Jako produkt nazistowskiej myśli technicznej, Vergeltungswaffe-2 zaprojektowano jako pocisk bojowy, jednak to właśnie ta wyprzedzająca epokę konstrukcja, wyznaczyła standard dla przyszłych rakiet kosmicznych.

Wycofujący się Niemcy próbowali zatrzeć ślady swoich mniej i bardziej chlubnych osiągnięć, lecz bezskutecznie. Wraz z końcem II wojny światowej plany, inżynierowie oraz elementy V2 padły łupem żołnierzy amerykańskich oraz sowieckich, penetrujących terytorium upadłej Rzeszy. Był to niesamowity prezent. Hitlerowski pocisk siłą swego ciągu przewyższał nieśmiałe projekty aliantów ponad pięciokrotnie. Wystarczyło tylko ten cud techniki odwzorować ze zdobycznych podzespołów i dokonać koniecznych modyfikacji – do czego zabrano się błyskawicznie. Już w kilka lat później na poligonach w Kapustin Jarze pod Astrachaniem i White Sands w Nowym Meksyku, dało się słyszeć huk startujących rakiet. Potrafiły ustrzelić cel oddalony o “zaledwie” 350 kilometrów, ale oba supermocarstwa zamierzały to szybko zmienić. Oczywiście nie dlatego, że któryś polityk rozważał eksplorację kosmosu – pozostającą ówcześnie domeną fantastów i marzycieli – a w związku z zapotrzebowaniem na nowy, szybki i trudny do przechwycenia nośnik głowic jądrowych. W ten sposób pocisk V2, który w zasadzie nie wpłynął na losy samej wojny, stał się przyczynkiem do nuklearno-rakietowego wyścigu zbrojeń. A przy okazji również, punktem startu do wyścigu w kosmos.

2.
R-7

Radziecka rakieta R-7

Wspomniana łapanka niemieckich inżynierów znacznie lepiej wyszła Amerykanom, którzy w ramach Operacji Spinacz przechwycili gros czołowych specjalistów na czele z genialnym Wernerem von Braunem.

Komuniści nie wrócili do siebie jednak z pustymi rękami. Poza drogocennymi elementami V2, do Moskwy sprowadzono prawą rękę von Brauna, Helmuta Gröttrupa. Kreml był tak bardzo zdeterminowany aby ujarzmić potencjał broni rakietowej, że nie wahał się nawet przed rehabilitacją utalentowanych więźniów politycznych skazanych w czasach Wielkiego Terroru. W ten sposób łagier opuścił przyszły ojciec radzieckiej kosmonautyki, Siergiej Pawłowicz Korolow. Urodzony na Ukrainie uczony rychło przeanalizował i udoskonalił niemieckie pomysły, kreśląc autorskie projekty rosyjskich rakiet. Już przedstawiona Stalinowi w 1949 roku R-3 posiadała zasięg ponad 3 tysięcy kilometrów. Wciąż zbyt mały aby dosięgnąć terytorium imperialistycznego wroga, ale aż ośmiokrotnie większy od V2. Do przełomu doszło jednak w latach 50., za sprawą niełatwej kooperacji Korolowa z nielubianym przez siebie twórcą silników, Walentinem Głuszką. Obaj panowie doszli do wniosku, że nic nie stoi na przeszkodzie aby kilka silników o osobnych komorach spalania, korzystało z pojedynczego zestawu pomp turbinowych. Takie łączenie silników pozwoliło naczelnemu konstruktorowi ogłosić plan budowy rakiety międzykontynentalnej, z silnikiem głównym otoczonym przez cztery pomocnicze odpadające podczas lotu. Tak powstała Semiorka, czyli rakieta R-7.

Nie było łatwo, gdyż pierwsze trzy starty zakończyły się kosztownym fiaskiem, leczy gdy wyeliminowano usterki R-7 stała się zdecydowanie najlepszą rakieta świata. Osiągi były tak dobre, że Korolowowi udało się przekonać politbiuro aby wykorzystać ją również do spełnienia marzenia jego życia i pionierskiego umieszczenia obiektu w kosmosie. 4 października 1957 roku to właśnie R-7 wyniosła na orbitę okołoziemską Sputnika – pierwszego sztucznego satelitę Ziemi. Natomiast w 1961 roku jej wariacja oznaczona jako Wostok 8K72K, pozwoliła na wystrzelenie ponad atmosferę Jurija Gagarina.

3.
SSM-A-14 Redstone

Amerykańska rakieta SSM-A-14 Redstone

Czym zajmował się Werner von Braun w momencie, gdy Sergiej Korolow konstruował swoją Semiorkę? Jak powszechnie wiadomo były sturmbannführer SS wylądował w Ameryce, gdzie zaoferowano mu możliwość kontynuowania prac nad techniką rakietową pod nowym sztandarem. Jednak początek jego kariery za oceanem wcale nie okazał się usłany różami. Nie dostał tak dużego wsparcia jakiego się spodziewał, toteż jego nieposkromiona ambicja uległa znacznemu przyduszeniu. Prawdopodobnie nowych chlebodawców von Brauna trapiła niezbyt medialna przeszłość uczonego. Z usług byłego nazisty wolano korzystać możliwie oszczędnie i raczej wspierać w pierwszej kolejności koncepcje czysto amerykańskie. Z tego też powodu lata 50. stały się dla Waszyngtonu pasmem kompromitacji. Rodzima konstrukcja Vanguard na 12 startów aż ośmiokrotnie eksplodowała, nie osiągając żadnego z wyznaczonych celów. Dopiero po tych porażkach decydenci oddali program rakietowy w ręce doświadczonego Wernera, który rzecz jasna, postanowił sięgnąć do wzorców wypróbowanych w jego własnej V2.

W 1958 roku z hangaru wyjechała pierwsza rakieta Redstone. Prawdę mówiąc nie wyglądała zbyt imponująco: była o 10 metrów mniejsza i miała niemal o połowę skromniejszy udźwig w porównaniu z rosyjską rakietą R-7. Silniki pozwalały sięgnąć celu oddalonego o nieco ponad 300 kilometrów, więc niewiele więcej od samej V2. Jednak mimo technicznych słabości nie mógłbym jej pominąć w takim zestawieniu. Wszakże to od tej konstrukcji w 1958 roku rozpoczęła się wielka amerykańska przygoda z przestrzenią kosmiczną. Rozwinięta wersja Redstone’a pod postacią cywilnej rakiety Jupiter C, wyniosła na orbitę pierwszego amerykańskiego satelitę Explorera 1. Z kolei w maju 1961 roku, w miesiąc po Gagarinie, za sprawą Redstone’a w przestrzeni kosmicznej znalazł się astronauta Alan Shepard. Redstone stanowiło dla USA swoistą bramkę kontaktową w meczu z Sowietami. Jednak do odniesienia zwycięstwa potrzebna była znacznie ambitniejsza maszyna.

4.
Saturn V

Amerykańska rakieta Saturn V

Właściwie cały pierwszy etap wyścigu w kosmos, do połowy lat 60., można śmiało uznać za triumf sowieckiej myśli technicznej. Podrażnienie amerykańskiego ego dało jednak skutek. W słynnym przemówieniu prezydent Kennedy obwieścił założenia fantastycznego i horrendalnie kosztownego programu księżycowego. Rzecz jasna tak ambitny plan wymagał równie ambitnej rakiety kosmicznej, za której zaprojektowanie odpowiadać miał sam Werner von Braun.

Centralnym punktem wielkiego przedsięwzięcia był gargantuiczny silnik rakietowy F-1, o ciągu ponad czterdzieści razy większym od V2. Pod względem mocy pozostawał bezkonkurencyjny aż do końca lat 80. i rosyjskiego RD-170 (ten jednak został wykorzystany raptem kilka razy i niespecjalnie zapisał się w historii). Początkowo zamierzano oprzeć nową rakietę o osiem takich potworów, aby wysłać ludzi bezpośrednio z Ziemi na Srebrny Glob. Później pomysł ten – noszący roboczą nazwę Nova – porzucono na rzecz bardziej racjonalnego projektu Saturn V. Jak wskazuje nazwa, rakieta korzystała z pięciu silników F-1, co musiało wystarczyć do połączenia lądownika z orbitującym wokół Księżyca statkiem. Nowiutki Saturn posiadał aż 110 metrów wysokości (3,5 raza więcej od rakiety, która wyniosła w przestrzeń Gagarina i prawie połowę Pałacu Kultury i Nauki!) i był w stanie wyrzucić w kosmos ważący 43 tony ładunek w postaci modułu księżycowego i statku Apollo. W 1967 roku rekordowa pod każdym względem rakieta von Brauna, wyruszyła w dziewiczy lot w ramach misji Apollo 4, startując z otwartego kilka lat wcześniej kosmodromu im. Kenndy’ego na przylądku Canaveral. 16 lipca 1969 roku trójstopniowy Saturn V pozwolił wreszcie załodze Apollo 11 osiągnąć powierzchnię Księżyca i bezpiecznie powrócić do domu.

Dziecko von Brauna ostatni raz wzbiło się w powietrze pod koniec 1972 roku i właściwie do chwili obecnej pod wieloma względami pozostaje niedoścignione.

5.
Chang Zheng 2

Chińska rakieta Chang Zheng 2C

Trzecim państwem, które postanowiło wcielić kosmiczne ambicje w życie była Chińska Republika Ludowa. Nie ma co czarować i udawać, że Chińczyków należy uważać za pionierów równych Rosjanom i Amerykanom, ale też trudno przemilczeć ich obecność w przestrzeni pozaziemskiej. Nawet jeśli czerpali z gotowych wzorców, to dzięki taniej sile roboczej i olbrzymim zasobom stali się realną alternatywą, realizując zamówienia z całego świata.

Przepustką Państwa Środka do kosmicznej ekstraklasy okazał się projekt DF-5 (Dongfeng 5). Chiński międzykontynentalny pocisk balistyczny rodził się w bólach, trwających przez dziesięć lat, począwszy od pierwszego nieudanego startu w 1971 roku. W międzyczasie pojawiła się cywilna wariacja DF-5 oznaczona jako Chang Zheng 2, czyli Długi Marsz 2 – dla upamiętnienia słynnej wędrówki Armii Robotniczo-Chłopskiej pod wodzą Mao Zedonga w czasie chińskiej wojny domowej. Rakieta okazała się na tyle niezawodna i skuteczna, że doczekała się pięciu wersji, z których ostatnia – opracowana w 1999 roku CZ 2F – wykorzystywana jest do chwili obecnej. Łącznie maszyny z serii Chang Zheng 2 zaliczyły ponad sto startów przy zaledwie czterech wpadkach. Mimo przeciętnych osiągów i wielkości (61 metrów), owa bezawaryjność uczyniła chińską rakietę jedną z najczęściej eksploatowanych na świecie, stosowaną zwłaszcza do wynoszenia na orbitę satelitów komercyjnych i wojskowych. O pozycji Chińczyków na rynku najlepiej świadczy kontrakt z 1993 roku, podpisany z silną wtedy Motorolą, na wystrzelenie w kosmos dwunastu satelitów sieci Iridium. Chang Zheng 2 poradziła sobie również z transportem ludzi. To właśnie CZ 2F w 2003 roku wyniosła na orbitę kapsułę Shenzhou 5 z pierwszym chińskim astronautą na pokładzie.

6.
Proton

Rosyjskie rakiety kosmiczne Proton

Na dobrą sprawę program Apollo zakończył wyścig w kosmos. Sowieci mieli co prawda własną odpowiedź na Saturna V, pod postacią niemal równie wielkiej rakiety N-1, ale nie zaliczyła ona ani jednego udanego startu. Trzydzieści małych silników nie chciało ze sobą współpracować, a po przedwczesnej śmierci Sergieja Korolowa, brakowało lidera, który potrafiłby przywrócić radziecki program księżycowy na właściwe tory. ZSRR został zepchnięty do roli wyrobnika, mogącego konkurować z rywalami jedynie ceną i ilością. Taktyka ta jednak się opłaciła, a Bajkonur nigdy nie narzekał na brak klientów.

Za prawdziwy hit należy uznać rakietę UR-500, znaną też pod nazwą Proton, używaną w różnych wersjach przez ponad pół wieku(!), do chwili obecnej. Właściwie trudno powiedzieć do czego radziecka konstrukcja nie była wykorzystywana. Wynoszono nią na orbitę moduły stacji Salut, potem słynnej stacji Mir, sondy badawcze na Księżyc, Wenus i Marsa, a w końcu podzespoły i członków Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. A przecież – standardowo – UR-500 schodził z desek inżynierów jako międzykontynentalny pocisk balistyczny. Dwa najpopularniejsze warianty trójstopniowej maszyny – Proton K oraz Proton M – zaliczyły łącznie grubo ponad czterysta startów, co czyni Protona chyba najchętniej wykorzystywaną rakietą świata. To taki Kałasznikow świata astronautyki. Sięga do przedpotopowych mechanizmów pamiętających epokę Chruszczowa, ale po drobnym liftingu wciąż znajduje użytkowników (zwłaszcza amerykańsko-rosyjski koncern International Launch Services) i daje radę. Na tyle, że Proton wciąż lata częściej niż próbująca go zastąpić od 2014 roku Angara.

7.
Falcon 9

Rakieta Falcon 9 SpaceX

W tamtym tygodniu w dziewiczy lot wyruszył Falcon Heavy. W mediach zahuczało równie mocno co w Centrum Kosmicznym im. Kennedy’ego, ale był to rozgłos w pełni zasłużony. Postawiono kolejny istotny krok w rozwoju astronautyki. Jednak nie nastąpiłby on gdyby nie wcześniejsze dokonania inżynierów SpaceX i skonstruowanie pierwszej w pełni użytecznej rakiety wielokrotnego użytku. Do momentu powstania Falcona 9 wydawało się, że rakieta kosmiczna z definicji jest jednorazowa. Tymczasem szalony pomysł Elona Muska polegał na wykonaniu dwustopniowej rakiety, której pierwszy człon z gracją i w pełni samodzielnie wyląduje, wykorzystując jedynie własne silniki. Po kilku kosztownych próbach, które nieomal doprowadziły młode przedsiębiorstwo do upadku, w grudniu 2015 roku osiągnięto przełom.

Falcona 9 można śmiało określić mianem pierwszej rakiety kosmicznej naprawdę odpowiadającej potrzebom XXI stulecia. Dzięki niej loty na orbitę zamiast setek milionów dolarów, zaczęły kosztować najwyżej kilkadziesiąt, przestając być czymś tak elitarnym jak niegdyś. Sama maszyna prezentuje się nowocześnie, prosto, przywodząc na myśl niemal skandynawski minimalizm. Zasila ją dziewięć silników Merlin produkowanych, jak wszystkie segmenty Falcona, w amerykańskich zakładach SpaceX – uniezależniając firmę od zewnętrznych dostawców. Teoretycznie dziecko Muska nie imponuje mocą, gdyż w podstawowej wersji potrafiła wynieść w przestrzeń ładunek o połowę mniejszy od rosyjskiego Protonu. Jednak wersja Full Thrust posiada już zbliżone osiągi, zaś Falcon Heavy powstały de facto z połączenia trzech “dziewiątek” dysponuje potencjałem wystarczającym do podniesienia nawet 50 ton, a zatem dwukrotności tego co rosyjski konkurent. Nie dość więc, że Falcon rozbija konkurencję dzięki możliwości recyklingu, to na dodatek, w wariancie Heavy pozostaje najsilniejszą z dostępnych aktualnie rakiet.

W tym roku, zapewne całkiem niedługo, powinniśmy być świadkami jubileuszowego, pięćdziesiątego lotu Falcona. 

Literatura uzupełniająca:
M. Brzezinski, Wschód Czerwonego Księżyca. Wyścig supermocarstw o dominację w kosmosie, przeł. A. Sak, Kraków 2009;
R. Godwin, Apollo 11. Historia podboju kosmosu, przeł. A. Markowski, Warszawa 2005;
A. Vance, Elon Musk. Biografia twórcy PayPala, Tesli, SpaceX, przeł. A. Bukowczan, Kraków 2016;
T. Heppenheimer, Podbój kosmosu. Historia programów kosmicznych, przeł. K. Bednarek, Warszawa 1997;
Birth of Proton: The Iconic Rocket That Almost Wasn’t, [online: www.russianspaceweb.com/proton_origin.html];
Chang Zheng 2 (Long March 2), [online: www.chinaspacereport.com/launch-vehicles/cz2/].
Czym była “mysz” towarzysząca misji Crew Dragona? Co i kiedy opuści Układ Słoneczny? Filozofia to nie nauka, filozof to nie naukowiec