Horní stupeň superrakety

Z45

Pokud se mluví o nosnosti chystané americké superrakety SLS, tak se v naprosté většině případů používají hodnoty pro nízkou oběžnou dráhu (LEO). Na ni by měla SLS dopravit nejprve 70, později až 130 tun. Nicméně tato raketa je určena pro lety mnohem dál,než jen na nízkou oběžnou dráhu. Jak to bude s její nosností do vzdálenějších končin Sluneční soustavy? U nosnosti na LEO hraje hlavní roli základní tělo rakety spolu s urychlovacími bloky, horní stupeň pak dráhu zakulatí. Naopak nosnost do vzdálených končin už zajišťuje pouze horní stupeň a právě o něm se v posledních týdnech začalo spekulovat.

Vzpomínáte si na náš nedávný článek, ve kterém jsme se věnovali dalším možnostem využití superrakety SLS? Zmiňovali jsme, že by mohla vynášet náklady nejen k Měsíci a Marsu, ale třeba i jupiterově Europě, saturnově Titanu, nebo dokonce až k Uranu. NASA a hlavně společnost Boeing, která za těmito úvahami stojí, se myšlenek na tyto cíle nevzdává. Jaká by byla nosnost do těchto destinací? To záleží hlavně na horním stupni. V současné době je ve hře hned několik variant a všechny si nyní představíme.

Horní stupeň iCPS

Horní stupeň iCPS
Zdroj: http://www.nasaspaceflight.com/

iCPS – Pro začátek to stačí
Na první dva starty si superraketa SLS vypůjčí horní stupeň označovaný jako iCPS (interim Cryogenic Propulsion Stage), který spaluje kapalný kyslík a vodík a najdeme na něm jeden motor RL-10 B2. Tento horní stupeň je již ozkoušený, protože létá na raketách Delta, ale jeho nosnost není úplně ideální.
K Měsíci – 24 tun
K Marsu – 20,2 tun
K Europě – 2,9 tuny
K Titanu – 1,8 tuny
K Uranu – 130 kilogramů

Jak bude horní stupeň LUS vypadat zatím nikdo neví.

Jak bude horní stupeň LUS vypadat zatím nikdo neví.
Zdroj: http://www.nasaspaceflight.com/

LUS – Pojďme to vylepšit!
Poměrně nevhodné parametry horního stupně iCPS vedly k tomu, že tento model poslouží pouze pro první dva zkušební lety. Na další mise už bude muset přijít něco lepšího. Celý projekt zatím nese označení LUS – new Large Upper Stage. Ten by měl vylepšit očekávané hodnoty, ale také pro SLS otevřít cestu do vzdálenějších oblastí Sluneční soustavy. Stupeň by se měl vyrábět v Michoud Assembly Facility, kde bude vznikat i základní tělo rakety SLS.

Projekt počítá s tím, že by se horní stupeň vyráběl s využitím stejného zázemí, což by vedlo k redukci nákladů. Kterou cestou se projekt LUS vydá zatím není jasné, nicméně vzniklo hned několik studií, které posuzují různé varianty. Podle slov zástupců společnosti Boeing, jsou všechny tři navržené směry shodné. Liší se jen v použitých motorech, systému změny vektoru tahu a vedením paliva.  Důležité je, že pro všechny navržené projekty by se použily shodné nádrže, které by mohly pojmout až 105 tun paliva. Můžeme tedy jendotlivé modely mezi sebou porovnávat. Díky nasazení LUS se má zvýšit nosnost na LEO o 50% a nosnost k Měsíci dokonce o 60% (ve srovnání s použitím iCPS).

Využití motoru J2-X na horním stupni

Využití motoru J2-X na horním stupni
Zdroj: http://www.nasaspaceflight.com/

J2-X – Dřívější favorit
O tom, že by mohl na horním stupni rakety SLS letět právě upravený motor J2-X se mluvilo už od začátku existence superrakety SLS. Ani očekávaná nosnost není špatná, nicméně s rostoucí vzdáleností cílové destinace rapidně klesá jeho výhodnost.
K Měsíci – 38,5 tuny
K Marsu – 31,6 tuny
K Europě – 7,1 tuny
K Titanu – 4,6 tuny
K Uranu – 500 kilogramů

Projekt dvoumotorového horního stupně

Projekt dvoumotorového horního stupně
Zdroj: http://www.nasaspaceflight.com/

Motorové dvojspřeží
Jako nejvážnější konkurence pro výše popsaný horní stupeň by mohl být projekt, který počítá s použitím dvou motorů s uzavřeným spalovacím cyklem. Zatím není blíže specifikováno palivo, ale téměř s jistotou můžeme počítat s kombinací kapalný vodík, kapalný kyslík. Tento projekt nabízí prozatím nejlepší čísla, alespoň co se nosnosti týče.
K Měsíci – 39,7 tuny
K Marsu – 32,6 tuny
K Europě – 8,5 tuny
K Titanu – 6 tun
K Uranu – 2 tuny

Projekt čtyřmotorového horního stupně

Projekt čtyřmotorového horního stupně
Zdroj: http://www.nasaspaceflight.com/

Méně je někdy více
Zástupce firmy Boeing během vývoje systému LUS napadlo, jak by pracoval horní stupeň, který by měl 4 motory RL-10 C2. Jenže v raketové technice neplatí pravidlo – dáme tam dvojnásobek motorů a doletíme dvakrát dál. Nosnost by vypadala takto:
K Měsíci – 38,1 tuny
K Marsu – 31,7 tuny
K Europě – 8,1 tuny
K Titanu – 5,7 tuny
K Uranu – 1,7 tuny

Jistě, jako vždy budou hrát při závěrečném rozhodování hlavní slovo peníze. Finanční náročnost jednotlivých podprojektů zatím neznáme, nicméně plány jsou to velmi smělé. Díky SLS by se mohla lidstvu otevřít nová cesta do Sluneční soustavy. Vědci by už konečně nemuseli nuceně omezovat váhu průzkumných družic. S pomocí nové rakety by mohly do vesmíru létat opravdu velké, komplexní sondy, které by posunuly lidské vědění zase o velký kus dál. Ostatně jak říkají zástupci firmy Boeing: „Díky SLS budeme moci vynášet náklad rychleji a dál, než kdykoliv dříve.“

Zdroje informací:
http://www.nasaspaceflight.com/
http://en.wikipedia.org/
http://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2013/11/Z45.jpg
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2013/11/Z66.jpg
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2013/11/Z29-350×138.jpg
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2013/11/Z101.jpg
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2013/11/Z95.jpg
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2013/11/Z85.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

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


2 komentářů ke článku “Horní stupeň superrakety”

  1. rexino napsal:

    Počkať .. 38,1 tony k mesiacu? To sa počíta s navedením na TLI? Tak to by v konečnom dôsledku SLS neprekonala SaturnV kedže ten mal nosnosť na TLI 45 ton. Alebo sa mýlim?

    • Dušan Majer napsal:

      Pokud jsem to dobře pochopil, tak všechny údaje pro Měsíc jsou vztaženy k TLI. Ovšem zatím bych těm číslům příliš nevěnoval pozornost. Ono taky záleží strašně na tom, pro jakou variantu SLS se to počítá – nejdřív bude 70 tunová na LEO, pak 105 tunová a nakonec 130 tunová. Saturn V by měla překonat až ta poslední, přičemž pokud se nepletu, tak zde prezentované výkony jsou vztažené je 105 tunové verzi.

Zanechte komentář