Mezikontinentální raketa R-7 a nosná raketa Vostok

Základním prvkem sovětských kosmických nosičů v prvních letech pronikání do vesmíru se stala modifikace mezikontinentální balistické rakety R-7, vyvíjené mezi roky 1954 a 1957.

Raketa Vostok

Mezikontinentální balistická raketa R-7 byla v Sovětském svazu pro vojenské použití projektována od počátku roku 1954 v konstrukční kanceláři Sergeje P. Koroljova (OKB-1) a byla připravována v naprostém utajení. V této souvislosti je zajímavá informace, že CIA v polovině srpna 1957 oznámila americkému prezidentu Eisenhowerovi, že SSSR dokončil vývoj mezikontinentální balistické rakety - tedy krátce před jejím prvním úspěšným pokusným vzletem 21. srpna 1957. CIA přitom měla k dispozici první informace o vývoji podobné rakety již od února 1954. Nedávno vyšlo najevo, že americká CIA měla svého informátora dokonce v těsné blízkosti hlavního konstruktéra sovětské raketové techniky Koroljova.
Před prvním zdařilým srpnovým vzletem mezikontinentální balistické rakety R-7 (typové označení 8K71) se ale uskutečnilo několik neúspěšných pokusů o start rakety. První z nich proběhl na základně Tjuratam dne 15. května 1957; podle plánu měla raketa doletět do vojenského prostoru na Kamčatce ve vzdálenosti přes 6300 km. Ale 20 vteřin po startu vypukl v motorové části rakety požár. Přesto se podařilo pokračovat až do 98. vteřiny v řízeném letu a raketové motory byly nouzově vypnuty až asi 100 vteřin po startu. Poškozená raketa dopadla ve vzdálenosti 3197 km od startu a od osy letu se odchýlila "jen" o 12,6 km. Další tři neúspěšné pokusy o vypuštění rakety R-7 proběhly ve dnech 10. a 11. června 1957, ale ani v jednom případě se u rakety, kvůli nejrůznějším technickým potížím, nezdařilo zapálit motory a odstartovat. Nakonec bylo z neúspěšné rakety odčerpáno palivo a okysličovadlo a raketa byla ze startovací rampy odvezena. Později byla využívána pro trénink obsluhy a testování technického vybavení odpalovací rampy. Podruhé se raketu typu R-7 podařilo odpálit 12. července 1957, ale raketa s výrobním číslem M1-7 se po 32,9 vteřiny letu rozpadla ve vzduchu (zřejmě následkem dynamického namáhání) a její trosky dopadly do prostoru vzdáleného asi sedm kilometrů od startovní rampy (některé zdroje odhadují uletěnou vzdálenost jen na 4 km).
Jak už bylo uvedeno, ve středu 21. srpna 1957 z rampy číslo 1 základny Tjuratam (později pojmenované Bajkonur) v Kazachstánu poprvé s plným úspěchem odstartovala mezikontinentální balistická raketa R-7 (výrobní číslo M1-8). Poprvé hlavice rakety, kterou představoval model vodíkové bomby, měla dopadnout po 6500 km letu na polygon na poloostrově Kamčatka, ale při návratu do hustých vrstev atmosféry došlo ve výšce asi 10 km k destrukci hlavice a její úlomky shořely v atmosféře - v cílové oblasti na Kamčatce nebyly žádné zbytky nalezeny. O tomto úspěšném pokusu vydala sovětská agentura TASS až po pěti dnech (26. srpna 1957) tiskovou zprávu, v níž se o nové mezikontinentální raketě kromě jiného píše, že "...zkouška proběhla úspěšně a raketa dopadla do stanovené oblasti".
Raketa R-7 byla potom zkoušena při dalším pokusném startu 7. září 1957 (výrobní číslo M1-9). Vzlet a samotný let rakety byl normální, ale hlavice byla při svém návratu do hustých vrstev atmosféry opět poškozena a její části společně s dalšími díly horního stupně rakety dopadly v oblasti cílového polygonu Kura na Kamčatce. Na stránkách [4] se uvádí, že zřejmě došlo ke srážce hlavice s horním stupněm rakety po jejich rozdělení.
Stejný typ rakety jen s upraveným krytem užitečného zatížení (typové označení 8K71PS; výrobní číslo M1-10) pak v říjnu 1957 vynesl na oběžnou dráhu první umělou družici Země - Sputnik 1. Tato raketa odstartovala v letech 1957 a 1958 ke čtyřem kosmickým letům a v jednom případě (start z 24. dubna 1958) havarovala; v ostatních případech dopravila na oběžnou dráhu umělé družice Sputnik 1 až Sputnik 3.
Již v roce 1959 vzniká varianta "Vostok" (oficiálně takto pojmenovaná až v roce 1967, kdy byla odtajněna), která má přidaný třetí stupeň na rozdíl od dvoustupňové varianty "Sputnik". Také toto pojmenování je neoficiální a někteří autoři pro označení dvoustupňové varianty kosmického nosiče používají název "Vostok 0". Maketa nosné rakety Vostok (v měřítku 1:1) byla poprvé předvedena na pařížském aerosalónu v roce 1967 a v roce 1971 byla stejná maketa vystavena v Praze v rámci výstavy o sovětské kosmonautice.
První stupeň nosné rakety "Vostok" tvoří čtyři kuželové bloky o délce přes 19 metrů s maximálním průměrem 2,7 metru. Každý z bloků (jejich označení je B, V, G a D - podle pořadí písmen v ruské azbuce) je opatřen čtyřkomorovým raketovým motorem RD-107, spalujícím petrolej T-1 (kerosin) a kapalný kyslík, s tahem 813 kN; motor je doplněn dvěma řídicími motory. Hmotnost jednoho motoru RD-107 s rámem byla 1155 kg. Motory prvního stupně pracují od 104 do 130 vteřin (typická doba je 120 vteřin) a pak se ve výšce kolem 50 km oddělují od centrálního druhého stupně. Oddělení od centrálního stupně zajišťuje zbytkový tah motorů a tryska v horní části bloku, jíž je vypouštěn odpařený plyn z kyslíkové nádrže; díky tomu se bloky prvního stupně bezpečně vzdálí od zbytku startující rakety.
Druhý stupeň (blok A) je dlouhý 28 metrů a jeho maximální průměr je 295 cm. Je opatřen čtyřkomorovým raketovým motorem RD-108 o tahu 779 kN (jiné typové číslo má proto, že je opatřen čtyřmi řídicími motory). Motor se zažehuje na startu současně s motory bloků prvního stupně a pracuje maximálně 320 vteřin po startu; delší dobu práce motoru proti blokům prvního stupně umožňují větší nádrže na pohonné látky. Motor RD-108 má společně se čtyřmi řídicími motory celkovou hmotnost 1200 kg. U všech bloků rakety Vostok je doprava paliva a okysličovadla zajišťována turbočerpadlem poháněným paroplynem. Výhodou paralelního uspořádání stupňů rakety byla (a stále je) v tom, že celková délka rakety byla menší, než při řazení stupňů za sebou, a tím byla zjednodušena manipulace s raketou při její instalaci na odpalovací rampě. Raketa se na odpalovací rampu přepravovala v horizontální poloze na speciálním železničním vagónu a po příjezdu na rampu byla raketa zvedacím zařízením ustavena do vertikální polohy. Pohonné hmoty a další provozní tekutiny se do nádrží rakety přečerpávaly těsně před startem z přistavených železničních cisteren.
(Poznámka: obdobnou konstrukci paralelního spojení stupňů využívá i americký raketoplán, jehož dva startovní stupně SRB pracují současně s hlavními motory SSME raketoplánu.)
Ke druhému stupni rakety Vostok je pomocí příhradové konstrukce připojen třetí stupeň s užitečným zatížením. Třetí stupeň je vybaven jednokomorovým raketovým motorem o tahu kolem 50 kN. Přidáním třetího stupně se zvýšila nosnost rakety na nízkou oběžnou dráhu až na 5000 kg; dvoustupňová varianta může na nízkou oběžnou dráhu vynést užítečné zatížení o hmotnosti maximálně 1500 kg a na dráhu k Měsíci těleso o hmotnosti asi 500 kg. Raketa v třístupňovém provedení pak byla požívána v sovětském pilotovaném programu (podle kosmické lodi Vostok byla také pojmenována) a stala se základním pilířem sovětské kosmonautiky té doby. Později vzniklé varianty - Molnija (čtyřstupňová) a Sojuz (se čtyřkomorovým motorem o tahu 295 kN ve třetím stupni) - ale vycházejí ze stejného základu a využívají stejný princip řazení jednotlivých stupňů.
Inerciální řídicí systém rakety Vostok byl umístěn na horním dnu kyslíkové nádrže bloku A (na horní straně bloku). Kabeláž od řídicí jednotky k dalším místům rakety byla vedena po povrchu stupně v krytých drahách. Řídicí systém navrhla konstrukční kancelář N. A. Piljugina.
Varianta raketa Vostok L startovala v letech 1958 až 1960 celkem desetkrát a v pěti případech havarovala.
Varianta rakety Vostok K (byla určena zejména pro pilotované lety) startovala celkem šestnáctkrát, z čehož byla jen ve třech případech neúspěšná. Raketa byla používána v letech 1960 až 1964.
Později byly ještě vyrobeny varianty Vostok 2 (celkem 50 startů v letech 1962 až 1967) a Vostok 2M (celkem 90 startů v letech 1967 až 1991). Vostok 2M byl využíván většinou k vynášení meteorologických družic řady Meteor.

HLAVNÍ PRAMENY:
[1] J. Kroulík, B. Růžička: Vojenské rakety, Naše vojsko, Praha 1985
[2] B. Růžička, L. Popelínský: Rakety a kosmodromy, Naše vojsko, Praha 1986
[3] P. Toufar: Uskutečněné fantazie, Práce, Praha 1978
[4] http://www.russianspaceweb.com/

-----
Příště: Rakety druhé poloviny 17. století; plánované zveřejnění: 25.4.2011.