20. Kozmická Strojovňa – rakety nového milénia – druhá časť

V treťom tisícroči sa vymenila väčšina rakiet za nové, lepšie, väčšie, lacnejšie, silnejšie a šetrnejšie k životnému prostrediu. Niektoré štáty absolvovali premiérový kozmický štart. Kozmonautika sa po dlhých desaťročiach znovu rozbieha a my sme svedkami druhého zlatého veku. Návrat na Mesiac, lety na Mars, to všetko nás ešte len čaká. Je síce pekné, že NASA plánuje svoju v poradí už tretiu superraketu, ale hlavné je, že sa nikdy v histórii na dobývaní vesmíru nepodieľalo toľko štátov, ako práve dnes. Medzinárodná Vesmírna Stanica vznikla v spolupráci mnohých kozmických agentúr. Ďalšie vyvíjajú svoje vlastné stanice, družice, lode, pre ktoré potrebujú nové rakety. A práve o nich dnes bude reč. To čo sa stihlo postaviť za posledných trinásť rokov je neuveriteľné a je to výsledok tvrdej práce miliónov ľudí po celom svete. Kozmonautika už nie je výsadou dvoch – troch veľmocí. Vstúpili do nej aj také štáty ako Irán. Severná a Južná Kórea… Dnes sa v okrúhlom dvadsiatom diely Kozmickej Strojovne dočítate o raketách, ktoré síce nie sú úplne dokonalé, ale napriek tomu veľmi zaujímavé a pozadie ich vývoja berie dych.

Asi najzaujímavejším výtvorom bola nová indická raketa GSLV. India už síce do kozmického klubu vstúpila pred niekoľkými desaťročiami, ale až nedávno postavila raketu schopnú efektívne na geostacionárnu dráhu vynášať družice. GSLV však má oproti svojej staršej sestre PSLV jednu nevýhodu. Nie je veľmi spoľahlivá. Zo siedmich štartov štyri krát zlyhala, dva krát bola úspešná na celej čiare a raz sa objavila porucha, ktorá však neznamenala úplný koniec.

Zaujímavo a nie veľmi vhodne je riešené radenie stupňov. Nultý stupeň tvoria štyri radiálne sa odpájajúce boostre, ktoré využívajú nesymetrický dymetilhydrazín  a kyselinu dusičitú. Počas 160s práce štyri silné motory Vikas-2 (na každom boostri jeden) s ťahom 680 kN vyčerpajú všetky pohonné látky a oddelia sa. V tej chvíli sa zapáli prvý stupeň na tuhé pohonné látky s mizerným špecifickým impulzom iba 166 s. Za sto sekúnd jeho ťah klesne pod rozumnú medzu a zvyšok rakety sa od neho oddeľuje. Zároveň sa zapaľuje motor Vikas-4 s ťahom 720 kN a špecifickým impulzom 300 s a vynesie náklad na nízku obežnú dráhu. Tento motor podobne ako boostre používa N2O4/UDMH. Pracuje iba 150 sekúnd, ale aj tento krátky čas mu stačí na splnenie svojej úlohy. Vo vesmíre začína pracovať tretí stupeň. Existujú hneď dve varianty. Jedna dokáže na GTO vyniesť 2 000 kg. Pri nej sa používa upravený ruský kryogénny motor KVD-1 s ťahom 69 kN a dobou horenia 720 sekúnd. Druhá verzia využíva Indický motor na kryogenické palivá s ťahom 71 kN a na GTO dokáže poslať o pol tony ťažšiu družicu.

Raketa GSLV bola vyvinutá ako následník staršej PSLV. Na rozdiel od nej sa však veľmi neosvedčila. Môže za to hlavne prvý stupeň na TPL, ktorý často robí problémy, ale aj relatívne nový motor Vikas-4, ktorý ešte nebol poriadne zalietaný. To že GSLV nie je ani zďaleka taká úspešná ako prvá veľká indická raketa však v konečnom dôsledku až tak nevadí. Aj tak je to iba akýsi medzistupeň a už o pár rokov bude na scéne úplne nová GSLV Mk III využívajúca nové technológie, nové postupy a snáď konečne zosadí z trónu cez 20 rokov starú PLSV.

Prvý štart rakety GSLV prebehol 18. apríla 2001 a div sa svete, bol neúspešný. 8. mája však už druhý pokus dopadol lepšie. Na geostacionárnu obežnú dráhu sa vtedy dostala družica GSat-1. India sa tak čiastočne osamostatnila a už nebola úplne závislá od ruských, amerických či európskych rakiet.

 

V posledných rokoch sme boli svedkami legendárnych vesmírnych pretekov v malom. Severná a Južná Kórea súťažili o to, kto sa prvý dostane do vesmíru. Unha verzus Naro. Dve rakety, ktoré mali len veľmi málo spoločného, pozadie ich vývoja je úplne iné a to sa nakoniec odzrkadlilo aj na výsledku. Ak mi niekto povie že história sa neopakuje, dám mu facku. Spomeňte si ešte na druhý siel Kozmickej Strojovne. Opisoval som tam začiatky vesmírneho výskumu. Súperili v ňom dve svetové veľmoci. Na jednej strane technologicky vyspelá Amerika a tej druhej zaostalý Sovietsky Zväz. Kto bol prvý? Verím, že odpoveď ste poznali skôr, než som položil otázku. Presne to isté sa stalo koncom minulého roka. Zničená Severná Kórea pod vedením nového diktátora Kim-čong Una do vesmíru vystrelila svoju prvú družicu. Stala sa tak desiatou krajinou, ktorá sa dostala na obežnú dráhu vlastnými silami. Južná Kórea potom svoj nosič Naro odpálila o pár týždňov neskôr, to však už nebolo podstatné. North Corea is the best Corea. Pozrime sa však aj na pozadie celého duelu a vysvetlime si aspoň hlavné rysy vesmírnych programov oboch štátov.

Raketa Unha na odpaľovacej rampe.

Raketa Unha na odpaľovacej rampe.
Zdroj: http://newsinfo.inquirer.net/

Víťaz, Severná Kórea s vývojom rakiet začala už dávno. Práve preto mala pred svojim južným susedom veľký náskok. Prvý pokus o vynesenie družice na LEO prebehol už 24. februára 2009, nebol však úspešný. Po odpale sa na KĽDR zniesla vlna kritiky. USA a ich spojenci vyhlásili, že Severná Kórea buduje raketu, ktorou potom bude zastrašovať celý svet. Severokórejská elita síce vyhlásila že Unha bude slúžiť na mierové účely, ale nie je až taký problém na vrch miesto družice namontovať atómovú bombu. KĽDR teda vymenila zastavenie programu Unha za potravinovú pomoc, no potajme naďalej vyvíjala novú zbraň.
Už o dva mesiace bola dohoda bola porušená a štart Unha-2 sa opäť zapísal medzi tie neúspešné. Potom bolo chvíľu ticho ale 12. 12. 2012 na polygone Sohae zaburácali mocné motory Nodog 2-1 a o chvíľu sa celým svetom ako blesk rozšírila správa, že chudobná Severná Kórea to dokázala. Satelit Kwangmyongsong-3 síce pravdepodobne nefungoval, ale aj tak to bol, a je, veľký úspech.

Ale za akú cenu? Peniaze poslané na vývoj nových technológií by sa mohli použiť aj inak. Väčšina obyvateľov KĽDR žije na hranici hladomoru. Ani potravinová pomoc už nie je taká, aká bývala. Ak by sa všetky tieto peniaze radšej použili na rast ekonomiky, nákup základných životných potrieb a zlepšili by sa vzťahy so zahraničím, 23 miliónov Kórejčanov by sa teraz malo oveľa lepšie.

Prečo ostatné štáty, nezakročia a neskončia túto hrôzovládu? Vyhovuje im to. Nikto nechce zo dňa na deň dostať 23 miliónov hladných krkov. Najviac by asi spojenie Kórejského polostrova stálo Južnú Kóreu, ktorá by musela na sever naliať obrovské množstvo peňazí a vyrovnanie by prišlo asi tak o sto rokov. Preto môže maličká Severná Kórea aj naďalej odpaľovať rakety, týrať svojich občanov a ohrozovať mier vo východnej Ázii.

A čo Južná Kórea? Tá sa rozhodla ísť najrýchlejšou možnou cestou. Prvý stupeň si objednala z Ruska. Spolupráca s kozmickou veľmocou sa však nie vždy musí vyplatiť. O pár rokov po začatí programu už síce mali na rampe raketu, tá však zlyhala. Presnejšie, havarovala jej ruská časť. Druhý štart v roku 2010 dopadol podobne. Až nedávno sa Juhokórejcom podarilo dosiahnuť obežnú dráhu a zaradili sa tak do zoznamu krajín, ktoré sa dostali vlastnými silami do vesmíru. Alebo?

Poďme pekne od začiatku.
V roku 2000 sa začalo s výstavbou Vesmírneho centra Naro (Naro space center) na ostrove Goheung. 28. novembra 2002 sa nový kozmodróm dočkal prvého štartu. Odpal rakety KSR-3 bol úspešný. Suborbitálny skok sa podaril a to mal byť začiatok novej éry juhokórejskej kozmonautiky. Do vývoja sa dostal malý raketový nosič, ktorý mal byť dokončený v roku 2005, založený na technológii z rakety KSR-3. V roku 2005 Južná Kórea podpísala dohodu s Ruskom. V prvom stupni sa mal použiť nový motor RD-151, ktorý mali dodať práve oni. Tým Južná Kórea verejne dokázala, že sa dostala do slepej uličky, z ktorej sa nevie vyhrabať.

Nová raketa Naro ktorej dominantou bol nakoniec veľký prvý stupeň kompletne dodaný Ruskou federáciou sa na odpaľovaciu rampu postavila až koncom augusta 2009. Po necelých dvoch minútach závada na ruskom prvom stupni spôsobila haváriu rakety. Druhý štart o rok neskôr skončil obdobne. Čo je najzaujímavejšie, Rusi sa ohradili, že za to nemôžu. Raketa vybuchla počas práce prvého stupňa, ale oni vyhlásili, že problém bol v spojovacom prstenci alebo niekde v kórejskej časti rakety. Dôvod tohto konania bol jednoduchý. Ak by si priznali chybu, museli by ďalší stupeň dodať zadarmo. To sa nakoniec nestalo. Južná Kórea sa očividne obávala, že tým stratí silného partnera. Preteky so Severnou Kóreou sa stupňovali a bez Ruska by to jednoducho nemali šancu vyhrať.

Nakoniec nepomohlo nič. December 2012 znamenal porážku. Severokórejská Unha dosiahla obežnú dráhu a víťaz bol jasný. Nakoniec sa prvý a posledný úspešný štart rakety Naro uskutočnil 30. januára 2013, ale to už bola len formalita. Nový nosič odišiel do dôchodku a Južná Kórea začala práce na vlastnej rakete. Občas je proste jednoduchšie spoľahnúť sa na vlastné možnosti, pretože potom to končí zle.

Replika rakety Naro. Veľký prvý stupeň dodávalo Rusko, druhý stupeň si vyrobila Južná Kórea.

Replika rakety Naro. Veľký prvý stupeň dodávalo Rusko, druhý stupeň si vyrobila Južná Kórea.
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Prvý stupeň rakety Naro sa veľmi podobá prvému stupňu plánovaného ruského nosiča Angara. Skrýva v sebe už spomínaný motor RD-151 využívajúci kerozín a kvapalný kyslík s ťahom 1670 kN a pracovnou dobou päť minút. Druhý stupeň je čisto kórejský, ale nie je to žiadna sláva. Maličký a slabý motor na TPL s ťahom 86,2 kN urýchli družicu na prvú kozmickú rýchlosť za 25 sekúnd. Ak si to tak vezmeme, tak Naro je vlastne ruská raketa s primitívnym druhým stupňom dodaným Južnou Kóreou. Nosnosť 100 kg na LEO nie je žiadna sláva a s váhou 140 000 kg je to najslabšia raketa v histórii. Juhokórejci síce vedia vyrábať dobré telefóny, klavíry a motorky, ale rakety by mali radšej, ako sa to u nás na Slovensku hovorí, zavesiť na klinec.

Vo výsledku nakoniec tieto vesmírne preteky v malom vyprodukovali 23 miliónov úbohých ľudí a dve rakety vhodné akurát tak na zošrotovanie. Občas jednoducho nie sú víťazi, iba porazení.

Poďme sa trochu rozveseliť. Minulý rok novú raketu predstavila aj ESA. Jedná sa o ľahkotonážnu Vegu, ktorá za sebou má už dva úspešné štarty a ponúka širokú paletu využitia. Vega bola od začiatku stavaná ako nosič na vynášanie menších družíc či študentských satelitov. Mala byť hlavne lacná.  Pravdepodobne to je dôvod, prečo vývojári siahli po tuhých pohonných látkach. Vo svojej podstate sú motory na TPL úplne primitívne. Dokonca nemôže byť reč ani len o motore. Je to vlastne niekoľko ton výbušniny rovnomerne uloženej vo valci s tryskou  na konci. Keď sa pracovná látka zapáli, začne sa riadená explózia a raketa sa vznesie do vzduchu. V skutočnosti je to trochu zložitejšie, pretože aj malá chybička môže spôsobiť explóziu, ale pri dodržaní všetkých bezpečnostných predpisov by mala byť miera spoľahlivosti skutočne vysoká.

Vega má výšku 30 m, maximálny priemer 3 m, váhu 137 ton a na LEO môže vyniesť až 1 500 kg. Oproti juhokórejskému nosiču Naro je teda pätnásť krát účinnejšia! Štvorstupňová raketa má prvé tri stupne na TPL, ten štvrtý využíva nesymetrický dymetilhydrazín a ako okysličovadlo oxid dusičitý.

Prvý stupeň vyvíja ťah cez 3 MN a horí 110 sekúnd. Vďaka svojmu silnému ťahu má Vega veľmi prudký odpich a už o pár sekúnd letí vysoko nad obslužnou vežou. Druhý stupeň má ťah 1,2 MN a horí 77,7 sekúnd. Tretí stupeň s ťahom 213 kN svoju prácu končí za 117 sekúnd a tu sa už k slovu dostáva štvrtý stupeň. Ten má za úlohu dosiahnuť prvú kozmickú rýchlosť a vyniesť všetky družice na plánovanú obežnú dráhu. ESA má očividne záľubu v motoroch so slabým ťahom. Ten na Vege dosahuje len 2,45 kN. Je tak úplne najslabší posledný stupeň rakety v histórii. ESA samozrejme vie, čo robí. Vo vesmíre už silné motory nie sú potrebné. Malý motor je veľmi ľahký, a tak môžu družice vážiť viac. Počas piatich minút horenia vyčerpá motor RD-869 všetko palivo a po retrográdnom zážihu zhorí v atmosfére. Momentálne je na najbližšie 2-3 roky naplánovaných sedem štartov Vegy, medzi nimi bude aj nový miniraketoplán IXV. Máme sa na čo tešiť.

Raketa Vega tesne po štarte.

Raketa Vega tesne po štarte.
Zdroj: http://talkingpointsmemo.com/

Vega disponuje aerodynamickým krytom, ktorý by mal byť schopný schovať všetky sondy danej váhy. Inžinieri z ESA mysleli hlavne na súkromné firmy a vytvorili univerzálnu veľkosť krytu. Zatiaľ teda existuje iba jeden typ Vegy, a to ten základný. Náklady na vývoj Vegy dosiahli 710 miliónov dolárov. Jeden štart si môžete kúpiť za 32 miliónov, čím Vega cenovo úspešne konkuruje ruským či indickým nosičom.

Do budúcnosti sa uvažuje s jej vylepšením. Mohla by dostať nový štvrtý stupeň využívajúci kerozín a kvapalný kyslík. Po celkovom upgrade by nosnosť Vegy mohla vzrásť až o 30% bez zvýšenia ceny. Istý čas sa dokonca rozmýšľalo aj o spojení Vegy a rakety Ariane 5. Cieľom bolo vyvinúť raketu s nosnosťou cca 8 t na LEO. Kríženie rakiet však nikdy neskončilo dobre. Odlišné systémy nespolupracujú ideálne a výsledkom je malá spoľahlivosť. Navyše, ESA používa ruské Sojuzy 2.1, ktoré jej vyhovujú aj cenovo a má možnosť vypúšťať ich z kozmodrómu Kourou. Ťažko by ste našli odskúšanejšiu a úspešnejšiu raketu, ako Sojuz. Preto by podľa mňa vývoj podobného nosiča nemal pre ESA zmysel.

Toto je koniec okrúhleho dvadsiateho dielu Kozmickej Strojovne. Verím, že sa vám páčil. Ak áno, ohodnoťte ho hviezdičkami, prípadne napíšte komentár. Na budúci týždeň sa môžete tešiť na ďalšiu várku kozmických staníc.

Zdroje informácií:
http://mek.kosmo.cz/nosice/index.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Naro-1

Zdroje obrázkov:
http://www.isro.org/newsletters/contents/spaceindia/apr2007sep2007/images/GSLV-FO4-LIFTOFF.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b0/KSLV-1_Naro_Replica.jpg
http://newsinfo.inquirer.net/files/2012/04/Unha-3-rocket-3-clos-e-up.jpg

20. Kozmická Strojovňa - rakety nového milénia - druhá časť, 2.4 out of 5 based on 28 ratings
Pin It
(Visited 594 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.4/5 (28 votes cast)
(Visited 594 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


Zanechte komentář