24. Kozmická Strojovňa – rakety nového milénia – štvrtá časť

Od začiatku hralo Rusko v dobývaní vesmíru významnú úlohu. Za všetko hovorí množstvo prvenstiev, z ktorých najznámejšie sú prvá družica, prvý živý tvor a prvý človek na obežnej dráhe. Po úžasnom nástupe však prišiel menší útlm. Američania ako pristáli na Mesiaci, Sovieti dokázali kontrovať iba automatickými sondami, ktoré v mnohých ohľadoch prekonali program Apollo, ale nedokázali to najdôležitejšie, dopraviť tam človeka. Po neúspechoch s raketou N1, ktorá štyri krát vybuchla sa lunárny program aj vďaka pričineniu nového letového inžiniera Gluška zrušil a priestor dostali kozmické stanice. Sedem viac menej úspešných Saljutov, nasledovala stanica Mir a tento Sovietsko-Ruský program orbitálnych staníc po zrušení Miru 2 pokračuje v podobe ISS. ZSSR a neskôr Rusko sa vždy spoliehalo na svoje staré dobré rakety, ktoré s menšími či väčšími vylepšeniami vydržali dodnes. No zatiaľ čo pred štyridsiatimi rokmi sa ešte mohlo hovoriť o nosičoch prvej triedy, dnes sa už obhajujú len horko ťažko. Aj preto sa chystá nová raketová rodina Angara, ktorá by mala postupne nahradiť dnešné nosiče zastaranej koncepcie. Tento diel však nie je o budúcnosti. Dnes si povieme niečo o najnovších ruských raketách.

Ako som pred niekoľkými týždňami v 14-tom diely Kozmickej Strojovne poznamenal, Rusi sa po rozpade Sovietskeho Zväzu snažili vytvoriť nové nosiče. Dôvodom boli samozrejme peniaze. Vo výsledku sa však žiaden z nich neujal. Samozrejme sa priam núka otázka, čo ich k tomu viedlo. Prečo nepoužívať staré odskúšané stroje? Po rozpade sa časť výrobných závodov dodávajúcich diely na rakety ocitla mimo ruského územia. Rovnako kozmodróm Bajkonur musel byť za obrovské peniaze prenajatý. Jednoducho, kedysi lacná výroba sa neúmerne predražila. Jediným východiskom bolo upraviť staré balistické strely, dať im nové navigačné systémy, vrchné stupne a použiť ich na vyvezenie materiálu na obežnú dráhu.

Raketa Dnepr krátko po štarte.

Raketa Dnepr krátko po štarte.
Zdroj: http://thefutureofthings.com/

Jednou z takýchto rakiet v novom tisícročí bol Dnepr.  Vznikol prestavbou medzikontinentálnej balistickej strely RS-20 raketového komplexu Vojevoda. Rusko disponovalo 308 raketami tohto typu. Na úpravu na vesmírny nosič bolo potrebné doplniť tretí stupeň. Jeho vývojom a výrobou bola poverená medzinárodná spoločnosť Ruska a Ukrajiny. Prvý let sa uskutočnil 24. apríla 1999 z kozmodrómu Bajkonur, kde pre rakety RS-20 existuje odpaľovacia rampa. Na zemskú orbitu sa vtedy dostal minisatelit UoSAT-12. S váhou 211 ton a nosnosťou 4 500 kg na LEO sa Dnepr zaraďuje medzi stredne veľké  rakety. Naposledy štartoval 17 augusta 2011. Celkovo má za sebou už šestnásť úspechov a jedno zlyhanie v júli 2006, pri ktorom sa zničilo viac než desať družíc.

Ak sa na tento nosič pozrieme s nadhľadom, vlastne to nie je taká katastrofa, ako ostatné ruské pokusy o vytvorenie rakety. Po rozpade ZSSR je to vlastne najúspešnejšia ruská raketa vôbec. Jediný problém je v tom, že je veľmi neekologická. Ako palivo používa hypergolické látky. Navyše je aj zastaraná. V podstate nejde o žiaden posun vpred. Tá istá technológia stále dookola. Najzaujímavejšou súčasťou nosiča je asi motor RD-264 s ťahom viac než 4,5 MN. Radí sa medzi najsilnejšie motory na svete. Celá raketa je väčšinou trojstupňová, ale na dosiahnutie ďalekých cieľov ako napríklad Mesiac sa používa štvrtý a piaty stupeň na TPL.

Ďalšia „nová“ ruská raketa vyšla z dielne NPO Mashinostroyeniya. Založená je na základe strategickej jadrovej strely UR-100NU. S váhou viac než sto ton a nosnosťou 1 700 kg na LEO sa zaraďuje medzi ľahké nosiče. Použila sa iba raz, a to v decembri 2003. Potom bola nahradená o niečo výkonnejším Rokotom, ktorý tiež vychádza z balistickej strely UR-100NU. Rokot prvý krát na obežnú dráhu letel 26 decembra 1994. Z dvadsiatich štartov dva krát zlyhal. Obe rakety používajú neekologický dimetylhydrazín. Preto ich čoskoro nahradí Angara-1.

Raketa Rokot na štartovacej rampe.

Raketa Rokot na štartovacej rampe.
Zdroj: http://4.bp.blogspot.com/

Rokot je nosič, ktorý ponúka svoje služby ľahším družiciam. Kvôli jeho relatívne nízkej cene je využitý približne dva krát ročne. Naposledy sa tak stalo 13 januára 2013. Pri tomto lete po odpojení nákladu na plánovanej obežnej dráhe zlyhal nešťastný stupeň Briz-M. Rokot môžeme hodnotiť ako celkom úspešnú raketu. Jediný problém je v tom, že podobne ako Dnepr používa technológie staré niekoľko desaťročí. Tretí stupeň je síce sčasti založený na moderných technológiách, ale prvé dva mali už dávno ležať na smetisku dejín. Pre zaujímavosť, Rokot na Orbitu vyniesol aj známe družice GRACE a GOCE.

Začiatkom nového milénia sa vylepšenia dočkala konečne aj legendárna Semjorka. Stroj, ktorý od začiatku dobývania vesmíru vozil ľudí na obežnú dráhu. Rozdiel medzi jej prvou a súčasnou verziou je obrovský, základná konštrukcia však zostala nezmenená a úžasný dizajn Sergeja Koroľjova prežíva  viac než pol storočia. Štyri urýchľovacie boostre a centrálny stupeň plus horný stupeň, ktorý náklad urýchľuje na prvú kozmickú rýchlosť. Tento základ sa nikdy nezmenil. Nebol na to dôvod. Viac než šesťdesiat rokov sa používajú štvorkomorové motory, ktoré boli samozrejme modifikované, no aj tu zostalo rovnaké jadro. Čo sa týka vrchného stupňa, ten sa menil častejšie. Počas desaťročí sa ich vystriedalo niekoľko. Momentálne sú v službe tri verzie tejto nestarnúcej legendy.

Sojuz-FG je pre ľudí brána do vesmíru a nemyslím to iba obrazne. Skutočne je to raketa, ktorá vynáša lode Sojuz k ISS. Nie je však jedinou raketou, ktorá dnes môže dostať ľudí na obežnú dráhu, ako mylne uvádzajú niektoré zdroje. Aj Čína má svoju raketu CZ-2F, ktorá to dokáže. Sojuz-FG po dvadsiatich rokoch nahradil jeho skoršiu verziu Sojuz-U2, ktorý posielal kozmonautov do vesmíru ešte za čias Saljutov a Miru.

Prvý štart tejto rakety sa udial 20 mája 2001 a na dráhu k ISS sa vtedy dostala zásobovacia loď Progress M1-6. Prvý pilotovaný štart prišiel koncom októbra 2002 so Sojuzom TMA-01. Na vrch rakety sa občas montuje aj stupeň Fregat, ktorý vynáša družice na vyššie dráhy. Takto bol nosič použitý desať krát. Potom bola táto konfigurácia zavrhnutá, keďže je výhodnejšie použiť o niečo výkonnejší Sojuz-2.

Raketa Sojuz-FG štartuje s rovnomennou kozmickou loďou.

Raketa Sojuz-FG štartuje s rovnomennou kozmickou loďou.
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Sojuz-FG má pri štarte hmotnosť približne 305 ton a nosnosť na LEO až 7 000 kilogramov v závislosti od toho, či je použitý horný stupeň Fregat. Let prebieha nasledovne. Najprv sa zapália motory RD-107A v štyroch boostroch a RD-108A v centrálnom stupni. Postupne sa zvyšuje ich ťah a približne v piatej sekunde od zážihu sa nosič začne zdvíhať. Motory majú ťah 835 a 792 kN a spaľujú kerozín s kvapalným kyslíkom. Boostre sa odpoja po 118 sekundách a centrálny stupeň horí od začiatku až do 280. sekundy od štartu. Pred tým než sa odpojí začína pracovať motor druhého stupňa RD-0110 s ťahom takmer 300 kN. Aby mali spaliny z trysky kde unikať, oba stupne sú oddelené priehradovou konštrukciou. Tento systém používa väčšina ruských, čínskych a aj indických rakiet. Druhý stupeň potom horí ďalšie štyri minúty a dostane náklad (loď Sojuz alebo Progress) na nízku obežnú dráhu. V prípade že je použitý tretí stupeň Fregat, náklad sa dostáva na stabilnú orbitu až po zapálení jeho motora.

Stupeň Fregat používa jeden motor S5-92 na hypergolické palivá s ťahom necelých 20 kN. Podľa mňa nie je veľmi vhodný na vynášanie družíc na vysoké obežné dráhy kvôli svojmu nízkemu špecifickému impulzu (iba 327 s). Pre porovnanie, európske, americké čínske alebo dokonca aj indické vrchné stupne využívajú kryogenické pohonné látky a vďaka tomu majú špecifický impulz až 450 s. Paradoxne, krajiny ako India a Čína kúpili túto technológiu práve od Rusov a ja nerozumiem, kde je v tom logika. Je problém napasovať už existujúcu techniku do existujúcej rakety a zdvihnúť tak jej nosnosť? Určite to nie je jednoduché, ale keď to zvládla India, prečo by to mal byť pre Rusov problém? Každopádne, dnes sa na vrch Sojuzov montuje Fregat, ktorý je síce lacný a spoľahlivý, ale ani zďaleka nie ideálny. Váži 6 535 kg a môže horieť až 1 350 sekúnd. O správne natočenie sa stará dvanásť motorčekov na hydrazín.

Raketový stupeň Fregat pripojený k adaptéru.

Raketový stupeň Fregat pripojený k adaptéru.
Zdroj: http://orbitrax.com/

Každopádne, raketa Sojuz-FG sa zaraďuje medzi najúspešnejšie v histórii a určite ešte nepovedala svoje posledné slovo. Stopercentná úspešnosť po 43. štartoch je prakticky neopakovateľná a ja osobne nepoznám raketu, ktorá by sa mohla pýšiť takou štatistikou.

Ďalším nosičom z rodiny R-7 je Sojuz-2, raketa slúžiaca na vynášanie družíc a lodí Progress. Celkovo sa veľmi podobá svojej predchodkyni. V prvom a druhom stupni rovnako ako aj v boostroch má však namontované silnejšie motory RD-117 s ťahom 1,08 MN, RD-118 s ťahom 1MN a v druhom stupni RD-0124 s ťahom 294 kN. Sojuz-2 sa používa od novembra 2004 a v modifikácii 2B štartoval z Kourou v decembri 2006 krátko po Vianociach. Je to predvoj úplne novej generácie Sojuzov, ktoré budú používať nové motory a ich nosnosť na LEO môže stúpnuť až na desať ton. Z 26 štartov bolo 24 úspešných, jeden skončil výbuchom nosiča a raz zlyhal stupeň Fregat.

Siedmeho apríla 2001 odštartovala najsilnejšia ruská raketa súčasnosti Proton-M. Po dlhých rokoch príprav sme sa tak konečne dočkali výraznejšieho vylepšenia nosiča z rodiny Proton. To spočívalo hlavne v použití novších technológií, aj keď základná konštrukcia zostala nezmenená. Protony sa už od šesťdesiatych rokov používajú na vynášanie ťažkých nákladov do vesmíru. Na obežnú dráhu sa v nich „zviezli“ všetky Saljuty, šesť modulov stanice Mir, niektoré časti ISS, ale aj legendárne lunochody, Venery a množstvo iného nákladu. Práca ktorú urobili za polstoročie fungovania ťažké nosiče z rodiny Proton sa ani nedá opísať. Za zrodom týchto monštier stál Gluško. Používajú hypergolické pohonné látky a preto by mali byť do konca desaťročia nahradené modernou Angarou-5.

V prvom stupni rakety Proton-M nájdete šesť motorov RD-253 s ťahom takmer 11 MN (spolu). Tie majú za úlohu počas 108. s vyniesť náklad nad najhustejšiu atmosféru. Potom sa zapaľuje druhý stupeň používajúci štyri motory RD-0210. Tie pracujú 206 sekúnd. Nakoniec tretí stupeň s motorom RD-0212 dostane náklad na nízku obežnú dráhu. Ak sa vynáša nejaká družica alebo medziplanetárna sonda, montuje sa na vrchol rakety stupeň Briz-M, ktorý používa rovnako ako zvyšok rakety hypergolické látky. Donedávna bol Briz-M synonymom neúspechu. V tridsiatich percentách prípadov sa s ním niečo stalo a zlyhal. Po zmenách vo vedení sa však ľady konečne pohli a posledné štyri štarty vyšli bez chyby. Občas sa používa aj piaty stupeň na kerozín a kvapalný kyslík. Blok DM-2 disponuje motorom DM-58, ktorý dokáže horieť takmer šesť minút.

Vývoj rakety Proton počas posledných rokov. Posledný typ zatiaľ ešte neletel.

Vývoj rakety Proton počas posledných rokov. Posledný typ zatiaľ ešte neletel.
Zdroj: http://www.ilslaunch.com/

Proton-M je v súčasnosti pilierom ruského kozmického programu. Používa sa hlavne na komerčné štarty telekomunikačných družíc. Vďaka svojej nízkej cene je to veľmi obľúbená raketa, ktorá má však tendenciu zlyhať v tých najmenej príhodných situáciách. Z 68. štartov sa niečo pokazilo až šesť krát, čo je dosť veľa. Za väčšinu zlyhaní však mohol spomínaný Briz-M.

V roku 2007 vznikla vylepšená verzia Protonu-M a nahradila tú starú. Používajú sa v nej lepšie motory, nový navigačný systém, avionika, ľahšie nádrže a silnejší motor stupňa Briz-M. Vďaka tomu nosnosť na GTO vzrástla na 6,7 ton. 713-tonová raketa je momentálne druhým najsilnejším nosičom na svete hneď po americkej Delta-IV heavy.

Rusko za posledných dvadsať rokov neurobilo veľký pokrok. Prakticky len vylepšovalo existujúce rakety, lode… To by sa ale malo čoskoro zmeniť. Snáď už tento rok prvý krát odštartuje Angara-1, prvá lastovička, po ktorej budú nasledovať ďalšie a v rokoch 2018-2019 snáď aj pilotovaná vesmírna loď. Rusi postupne stavajú nový kozmodróm, takže nebudú závislí na službách Kazachstanu. Ak ich vesmírny program dostane dostatok financií, bude to veľmi zaujímavé.

Ďakujem vám za prečítanie tohto článku. Ak sa vám páčil, nezabudnite ho ohodnotiť hviezdičkami alebo napísať komentár.

 

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

Zdroje obrázkov:
http://spacevids.tv/wp-content/flagallery/proton-m-ses-5/vlcsnap-2012-06-18-14h44m53s150.jpg
http://thefutureofthings.com/upload/image/articles/2006/a-room-with-a-view-of-mars-please/dnepr-rocket-launch.jpg
http://4.bp.blogspot.com/-jGjCS__eQsk/UBPJDdlE11I/AAAAAAAAHIU/9esuoGG4SGM/s1600/rokot2.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9a/Soyuz_TMA-9_launch.jpg/200px-Soyuz_TMA-9_launch.jpg
http://orbitrax.com/wp-content/uploads/2011/08/IMG_8530.jpeg
http://www.ilslaunch.com/sites/default/files/Proton%20Evolution.jpg

24. Kozmická Strojovňa - rakety nového milénia - štvrtá časť, 2.4 out of 5 based on 78 ratings
Pin It
(Visited 1 982 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.4/5 (78 votes cast)
(Visited 1 982 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)


3 komentáře ke článku “24. Kozmická Strojovňa – rakety nového milénia – štvrtá časť”

  1. Jaroslav.Alois napsal:

    Vrcholem demagogie jsou tvrzení v úvodu článku. Sověti dosáhli sice několika prvenství u Země a Měsíce v prvních pěti létech kosmického věku, jen díky obří / na tehdejší poměry/ raketě R-1 a následně je však Američané totálně převálcovali.
    . Tvrdit, že sovětské Luny v automatické verzi PŘEKONALI projekt Apollo, je čirý nesmysl. To by mne vskutku zajímalo čím, doufám že nikoli několika gramy regolitu.
    Pokud se týče Saljutů, tak to byla též tragédie, až do čísla sedm fungovaly bídně, nebo vůbec, ve srovnání se Skylabem byl Saljut “ chudý příbuzný“.

    • Spytihněv napsal:

      Jo, to by mě taky zajímalo, čím automatické Luny překonaly Apollo. Navíc „v mnohých ohledoch“.

    • Ondřej Šamárek napsal:

      Byl bych opatrný v případě tvrzení o Saljutech. Konkrétně Saljut 1 a Saljut 4 vůbec nebyly blamáží. A Saljut 6 byl poměrně významným milníkem. Nejenže fungoval déle, než bylo plánováno, ale znamenal také malou „revoluci“ v pobývání ve vesmíru. Mnoho aspektů, které jsou dnes na ISS naprosto samozřejmé, mělo původ právě na Saljutech a zejména na „šestce“.

Zanechte komentář