kozmická raketa

kozmická raketa — nosná raketa, ktorá sa používa na vynášanie dopravných prostriedkov zo Zeme do vesmíru. Jej základnými časťami sú raketový motor (motory), nádrže s palivom a nákladný priestor alebo kozmická loď s posádkou. Jednotlivé samostatné a oddeliteľné časti rakety sa nazývajú stupne.

Kozmická raketa pri svojom štarte prekonáva gravitáciu Zeme. Na dosiahnutie obežnej dráhy okolo Zeme musí nadobudnúť prvú kozmickú rýchlosť, pri ktorej sú gravitačné pôsobenie Zeme a odstredivá rýchlosť rakety v rovnováhe. Na prekonanie gravitačného pôsobenia Zeme a preniknutie do voľného vesmíru musí raketa nadobudnúť minimálnu únikovú rýchlosť približne 11,2 km/s (druhú kozmickú rýchlosť). Kozmická raketa štartuje kolmo nahor (pomocou odpaľovacej rampy), pričom využíva reaktívnu silu plynov, ktoré vznikajú spaľovaním paliva v spaľovacom priestore motora a unikajú z dýz motora.

Kozmické rakety sa konštruujú s motorom (motormi) na tuhé a na kvapalné palivo alebo s hybridnými motormi (tuhé palivo, plynné oxidačné činidlo – kyslík, oxid dusnatý). Motory na tuhé palivo majú palivo i oxidačné činidlo (okysličovadlo) v tuhom stave, ako palivo sa používa APCP – homogénna zmes práškového hliníka (okolo 16 %), chloristanu amónneho (okolo 70 %; oxidačné činidlo), polymérneho spojiva (okolo 12 %) a katalyzátora (oxid železa). Tuhé palivo využívali alebo využívajú napr. rakety Atlas, Ariane 5 a Delta IV, ale aj prvý stupeň rakiet vynášajúcich raketoplány Space Shuttle.

V motoroch na kvapalné palivo sa používa jednozložkové palivo (hydrazín, peroxid vodíka), ktoré sa rozkladá na vhodnom katalyzátore alebo samovoľne za vzniku plynných produktov, a dvojzložkové palivo, ktoré sa skladá zo samotného paliva (letecký benzín – kerozín, kvapalný vodík) a z oxidačného činidla (kvapalný kyslík). Motory na kvapalné palivo dosahujú veľmi vysoké pomery ťahu a hmotnosti. Sú veľmi rozšírené, využívali ich aj hlavné štartovacie motory raketoplánov Space Shuttle i prvé stupne rakiet Delta, Atlas, Saturn, Proton, Sojuz, Ariane a i.

Podľa počtu stupňov sa rakety rozdeľujú na jednostupňové, dvojstupňové a viacstupňové (troj- a štvorstupňové). Jednostupňové rakety sú konštruované ako jeden celok (s motormi a palivovými nádržami). Vyznačujú sa stálym ťahom a konštantnou rýchlosťou bez možnosti akcelerácie. Spočiatku sa využívali ako nosiče zbraní (aj jadrových) a na vedeckovýskumné účely, neskôr sa začali používať i na vynášanie kozmických lodí do vonkajšieho vesmíru (umelé družice, kozmické lode, kozmické sondy; prvou bola sovietska balistická raketa R-7, ktorá 4. októbra 1957 vyniesla do vesmíru prvú umelú družicu Zeme Sputnik 1). Z vojenských balistických rakiet boli vyvinuté prvé viacstupňové rakety používané na lety do vesmíru.

Viacstupňová raketa je zložená z viacerých samostatných stupňov (častí), z ktorých každý má vlastné motory a palivové nádrže. Počas letu rakety sa po vyhorení paliva jednotlivé stupne postupne odpájajú (odpojené časti následne zhoria v atmosfére alebo sa vrátia bezpečne na Zem), pričom raketa nadobúda potrebnú vypočítanú rýchlosť a je navádzaná na naprojektovanú dráhu, vo vesmíre sa napokon pohybuje relatívne malá kozmická loď. Viacstupňová raketa umožňuje dosiahnuť vyššiu rýchlosť letu ako jednostupňová raketa, pretože každý stupeň zvýši jej zrýchlenie (zvyšuje sa aj jej užitočná záťaž – hmotnosť nákladu). Stupne rakety môžu byť umiestnené nad sebou alebo vedľa seba. Pri umiestnení nad sebou dochádza k ich tzv. sériovému odpájaniu, pri umiestnení na boku rakety (väčšinou prvý stupeň) k tzv. paralelnému odpájaniu. Prvými viacstupňovými raketami boli sovietska raketa Vostok používaná v rokoch 1958 – 91 a americká raketa Juno používaná v rokoch 1958 – 61. Ako dvojstupňové sú konštruované raketové nosiče Falcon, ktoré sú vyvíjané od začiatku 21. stor. súkromnou spoločnosťou SpaceX a na rozdiel od klasických rakiet sú opakovane použiteľné na lety do vesmíru, napr. Falcon 9 je dvojstupňová raketa (nosič kozmickej lode Dragon), ktorej raketové stupne sú po vyhorení paliva a oddelení sa od zvyšku rakety schopné pristáť na Zemi a možno ich opakovane použiť.

Opakovane použiteľný je aj raketoplán, kombinácia lietadla a rakety. Americký raketoplán Space Shuttle (v prevádzke 1981 – 2011) pozostával z orbitálnej časti (kozmickej lode) v tvare lietadla vybavenej hlavným motorom na kvapalné palivo, z nádrže na kvapalné palivo a z dvoch pomocných rakiet s motormi na tuhé palivá. Štartoval ako raketa – kolmo zo Zeme (mohol štartovať aj horizontálne) pomocou dvoch pomocných rakiet a hlavného motora. Pomocné rakety sa po vyhorení paliva odpojili (padli do mora a po vylovení sa dali opätovne použiť), orbitálna časť pri návrate na Zem pristála ako bezmotorové lietadlo na pristávacej dráhe.

Prehľad rakiet využívaných na orbitálne lety