Japonský průzkumník radiačních pásů

Vylepšená japonská raketa Epsilon odstartovala v úterý 20. prosince v poledne našeho času k nočnímu nebi z rampy kosmodromu Kagošima na ostrově Kjúšú. Šlo o premiérový let této vylepšené varianty a nákladem na této misi byl výzkumný satelit označovaný zkratkou ERG (Exploration of Energization and Radiation in Geospace). Tato družice se vydala na silně protáhlou oběžnou dráhu, která protíná van Allenovy pásy kolem Země. Právě na jejich výzkum se nová sonda zaměří. Japonci si od ní slibují lepší pochopení částicově-vlnové interakce v tomto silném magnetickém poli.

Vylepšená raketa se někdy označuje též jako Enhanced Epsilon a konstrukčně vyhází z nosiče Epsilon, který letěl jen jednou – v roce 2013. Díky vylepšením vzrostla nosnost této rakety o celých 30%.  Změny spočívaly především v odstranění zbytečné zátěže, zesílení druhého stupně, který pojme více paliva a změnami prošly i trysky na druhém a třetím stupni, které jsou nyní odolnější.

Vylepšená raketa Epsilon

Vylepšená raketa Epsilon
Zdroj: http://spaceflight101.com

Jelikož raketa používá větší druhý stupeň  s pevnou tryskou, měří vylepšený Epsilon o 1,6 metru více, než jeho předchůdce, ale i tak je to stále jen 26 metrů vysoký stroj. Jelikož druhý stupeň zesílil, už nepotřebuje, aby jej ukrýval aerodynamický kryt. Nabízí se tak více místa pro náklad, takže vylepšený Epsilon může nést i vyšší satelity.

Raketa Epsilon přišla jako nástupce japonské rakety M-V, která odešla do důchodu v roce 2006, protože přestalo být ekonomicky únosné provozovat raketu, která při relativně malé nosnosti (1850 kg na LEO) stála více než 90 milionů dolarů. Epsilon přitom stojí jen polovinu a do budoucna by měl ještě zlevnit. Právě úspory byly při vývoji nové rakety jedním z hlavních faktorů. Použily se proto osvědčené komponenty, předstartovní příprava se co nejvíce zjednodušila a v široké míře se vsadilo na automatizaci při předstartovních i letových operacích.

Porovnání původní a vylepšené (níže) verze rakety Epsilon.

Porovnání původní a vylepšené (níže) verze rakety Epsilon.
Zdroj: http://spaceflight101.com/

Přípravy na start vstoupily do finální fáze tři hodiny před zážehem. Odpalovací stůl byl otočen od servisní struktury do odpalovací pozice. Nosič byl v čase T-2:40 napojen na externí elektrické zdroje, načež začala série mnoha automatických kontrol. Vše přitom řídil ROSE – Responsive Operation Support Equipment – zařízení, které kontroluje průběh předstartovních příprav až do času T-1 sekunda.

Jakmile bylo jasné, že je raketa i náklad v dobrém stavu a přišlo i potvrzení o správném počasí, odpalovací týmy v čase T-15 minut nakonfigurovaly raketu pro let. 70 sekund před startem začala závěrečná fáze odpočtu. K přepnutí na vnitřní baterie došlo v čase T-55 sekund a ve stejnou chvíli se aktivovaly pyrotechnické šrouby, počítač se přepnul do letového režimu a ještě naposledy zkontroloval systém naklápění trysky prvního stupně.

Start vylepšené rakety Epsilon s družicí ERG

Start vylepšené rakety Epsilon s družicí ERG
Zdroj: http://spaceflightnow.com/

95 tun vážící raketa Epsilon se tak mohla postarat o pěknou podívanou, když ve 20:00 místního času vyrazila k temné obloze. Vpřed ji hnaly tři postupně zapalované stupně na tuhé palivo První stupeň je ve skutečnosti lehce upravenou verzí urychlovacího bloku ze známější rakety H-II, která nedávno vynášela zásobovací loď HTV-6. Jeho úkolem bylo dostat při tahu 220 tun raketu mimo atmosféru. Raketa měla při startu 2,3× vyšší tah, než hmotnost a díky tomu přešla rychle do nadzvukové fáze letu. Motor pálil 600 kilogramů paliva každou sekundu a první stupeň dohořel 109 sekund po startu, když raketa letěla rychlostí 2,5 km/s.

Pak přišla krátká fáze setrvačného letu a v čase 2:41, když byla raketa ve výšce 115 kilometrů mohl být odhozen aerodynamický kryt. Díky tomu se otevřela cesta k zážehu druhého stupně. Ten se označuje jako M-35 a vychází z konstrukce použité na raketě M-V. Oproti ní ale prošel mnoha vylepšeními a změnil složení použitého paliva. Druhý stupeň generuje tah 45 tun a hořel po dobu 129 sekund tedy o 27 sekund déle, než u původní verze Epsilon. Když se druhý stupeň vypnul, měla sestava rychlost téměř 6 km/s.

Logo aktuální mise

Logo aktuální mise
Zdroj: http://spaceflightnow.com/

Následovala další přeletová fáze s vypnutým motorem a teprve když byla sestava na správném místě, zapálil se třetí stupeň KM-V2c. Jeho původ můžeme také dohledat u rakety M-V. Stupeň stabilizovaný rotací s tahem téměř deset tun, hořel šest a půl minuty, až výsledná rychlost narostla na 10,2 km/s. Konečná dráha tak má nejnižší bod ve výšce 219 km a nejvyšší leží 33 200 km vysoko, přičemž dráha je o 31° skloněna vůči rovníku.

Pokud je to potřeba, je možné doplnit ještě dodatečný stupeň označovaný jako Post Boost Stage, který zajistí jemné úpravy oběžné dráhy, což se hodí tehdy, pokud má být cílová dráha kruhová. V případě aktuální mise to nebylo potřeba – výrazně protáhlá dráha potřebovala jen hrubou sílu základní třístupňové verze. Jelikož let probíhal podle plánu, mohla se třináct a půl minuty po startu od horního stupně oddělit samotná 365 kg těžká sonda ERG.

Tato mise je provozována pod hlavičkou japonské kosmické agentury JAXA a má studovat zemské radiační pásy a jevy, které v nich probíhají. Specialisté doufají, že díky tomu lépe pochopí vliv kosmického počasí na jevy, které ovlivňují provoz satelitů, ale i zdraví astronautů na oběžné dráze. Samotná družice ERG má tvar kvádru s rozměry 1,5 × 1,7 × 2,7 metru a disponuje čtveřicí solárních panelů, které se postarají o dodávku energie.

Družice ERG

Družice ERG
Zdroj: http://spaceflight101.com/

Satelit disponuje dvojicí pevných pětimetrových ramen se senzory a čtveřicí 15 metrů dlouhých drátových senzorů, které budou sbírat údaje při průletu skrz moře nabitých částic v zemském elektromagnetickém poli. O přítomnosti těchto pásů jsme se přesvědčili už v roce 1958 díky senzorům na první americké družici Explorer-1. Od té doby jsou tyto neviditelné pásy objektem podrobného výzkumu.

Už víme, že jde o oblasti s velkou dynamikou změn, kde dochází k urychlování částic a předávání energie. Většinou existují pásy dva – vnitřní a vnější, ale jak zjistily americké sondy Van Allen Probes, občas může vzniknout i pás třetí v závislosti na aktuálních podmínkách kosmického počasí. Velké množství elektronů v těchto pásech žije dynamickým životem, který různě tvaruje tyto pásy, deformuje je a mění jejich tvar i velikost.

Vizualizace sondy ERG na oběžné dráze

Vizualizace sondy ERG na oběžné dráze
Zdroj: http://spaceflightnow.com/

Sonda ERG by měla zmapovat mechanismy, které vedou ke vzniku, urychlení a nakonec i ke ztrátě energie vysoce energetických elektronů. To by mohlo pomoci pochopit chování a vznik kosmických bouří. Nová japonská sonda se připojí k ostatním dřívějším a budoucím průzkumníkům, kteří studují van Allenovy pásy a jejich chování ve vztahu ke slunečnímu větru. Oběžná dráha sondy je zvolena tak, aby sonda mohla přímo na místě zkoumat podmínky v pásech. V nejvyšším bodě proto prolétá vnějším radiačním pásem, kde dochází k největším urychlovacím procesům.

Japonská sonda disponuje přístroji, které jsou schopné provádět analýzu nabitých částic v širokém energetickém spektru, ale dokáží sledovat i vlastnosti plasmatu a elektromagnetických vln, které pronikají skrz pásy a mají na svědomí urychlování částic. Prvním přístrojem je PPE (Plasma and Particle Experiment), který se skládá ze čtyř detektorů elektronů a dvojice iontových detektorů. Jejich úkolem je sbírat data o částicích ve všech energetických spektrech až do relativistických rychlostí.

Rozložení přístrojů na družici ERG.

Rozložení přístrojů na družici ERG.
Zdroj: http://spaceflight101.com/

Druhý přístroj má zkratku PWE (Plasma Wave Experiment) a ukrývá elektrické a magnetické senzory rozmístěné po všech výstupcích ze sondy ERG – ať už jde o pevná ramena, nebo již zmíněných patnáctimetrových drátů. Tento přístroj měří elektrické a magnetické pole až do frekvencí 10 Mhz respektive 100 kHz. Třetí přístroj je tím, co dělá tuto misi unikátní. Jde o zařízení S-WPIA (Software-Type Wave Particle Interaction Analyzer), což je systém, který zpracovává data nasbíraná všemi senzory a snaží se přímo měřit interakce mezi vlnami a částicemi v blízkém okolí Země. Cílem je získat kvantitativní měření energie převáděné mezi elektrony a vlnami. Podobné měření nebylo v historii kvůli technologiím možné.

Jak již zaznělo na minulých řádcích – sonda ERG cílí na elektrony,především pak na to, jak jsou tyto částice urychlovány v radiačních pásech. Data z této sondy by měla pomoci pochopit neuvěřitelně komplexní párování napříč energiemi, které je poháněné vysoce energetickými procesy kosmického počasí.

Zdroje informací:
http://spaceflight101.com/
http://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
http://spaceflight101.com/…/2016/12/0fb267888ac10cf491dab3de861caebc.jpg
http://spaceflight101.com/…/sites/132/2016/12/Czoz-mVEAAg3_V.jpg-large.jpg
http://spaceflight101.com/erg/wp-content/uploads/2016/12/Epsilon-2-Comparison.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/12/epsilon_launch1.png
http://spaceflightnow.com/…/2016/12/48ef8a48896842da8b18e966d39b8b93.jpg
http://spaceflight101.com/…/132/2016/12/fe472cea7721bf7b70ca764dce5d7540.jpg
http://spaceflightnow.com/…/2016/12/b5f0ff0e8debcb478993d26ed62463f4.png
http://spaceflight101.com/…/132/2016/12/ec193f19f6a6aa3485e365d8d8b453bb.jpg

Japonský průzkumník radiačních pásů, 2.5 out of 5 based on 24 ratings
Pin It
(Visited 1 105 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (24 votes cast)
(Visited 1 105 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)


14 komentářů ke článku “Japonský průzkumník radiačních pásů”

  1. Jaroslav Alois napsal:

    Nechce se mi věřit tomu, že jsme tak neschopný národ, že bychom nedokázali v horizontu, řekněme pěti let, postavit podobný jednoduchý nosič 1:2, nebo 1:3 za miliardu Kč ročně, kterou jinak servilně sypeme do ESA. Odpalovat by se mohl na kosmodromu ESA.

    • Midrys napsal:

      Proč bychom to dělali? Myslíte, že je lepší posílat jednou za pár let několik set kilogramů těžký satelit nebo se účastnit mnohem větších projektů pod hlavičkou ESA? Nebo vám jde o vlajku na nosiči?

      • Jaroslav Alois napsal:

        Z naprosto stejného důvodu, jako kdysi začali stavět rakety Japonci. Pro ně též bylo jednodušší spolehnout se se na americké nosiče.
        Na Kosmu.cz jsem se dočetl o nadšenci, který staví raketový motor na KPH, nebylo by od věci z miliardy kterou sypeme do ESA “ usypat “ příkladně něco málo tomuto člověku a kdyby mu pomohl průmysl jsem přesvědčen, že by dokázal zvládnou logistiku tímto směrem a dokázal by postavit slušnou sondážní raketu. Odpalovat by se dala třeba v Rusku, když tam svého času jezdili za podobným účelem vojáci, proč by dnes nemohli civilisté.
        Od sondážní rakety je jen krok k nosiči. Na THP stačí váha kolem 15 tun.
        Miliarda je hromada peněz, jen pozastavuji nad tím, že ji klidně necháváme rozplynout se v molochu, kde jsme fakticky jen trpěný plátce.

        • Tovy napsal:

          Miliarda za nosič je kapka v moři. Nedovedu si představit, kolik by stála úprava kosmodromu, vývoj nosiče, administrativa kolem toho, atd. i za předpokladu startu z již hotového kosmodromu a minimálních problémů při vývoji. Navíc je otázka, kolik by pro něj bylo zakázek. Pro např. jeden start ročně nemá cenu něco vyvíjet.

          ČR by to asi dokázala (ideálně něco na způsob Pegasu XL), ale za jakou cenu? Jednotky procent HDP ročně za to nikdo nedá. Všichni víme, jak to dopadá s cenou za velké projekty v kosmonautice.
          Raději bych chtěl vidět nějakou vlastní družici (klidně smečku studentských cubesatů), nebo našeho kosmonauta.

        • Dušan Majer napsal:

          Snad již brzy přijde VZLÚSat. 🙂
          Ale na kosmonauta si musíme nechat zajít chuť ještě hezkých pár let.

        • Štěpán napsal:

          K Dušanovi – proč? Nebo co myslíte tím hezkých pár let? Myslím ze kluky jsou v česku dost dobří a za chvilku se nám otevřou dveře na Mars, kam budou létat stovky (!) lidí každé 2 roky. Bude to tak za 20 let-ale to mě bude třeba 36 a myslím, že budu docela ještě v kondici na cestu do vesmíru… Já docela věřím tomu, že se brzo do vesmíru nějaký cech podívá 🙂 (třeba do 30 let). A když přemýšlím nad sebou jako kosmonautem (ano, je to jen můj sen 😀 ) tak se spíše“bojím“ jestli budu Čechem prvním, než jestli tam vůbec někdo poletí 🙂

        • Dušan Majer napsal:

          Uvažuju v časovém horizontu 15 – 20 let. Co bude potom, se hrozně těžko předvídá. Pokud nechám stranou plány SpaceX, u kterých je termínová realizace hodně diskutabilní (byť jim fandím), tak tu máme jen ESA. Ta dělá čas od času nábory, ale je potřeba si uvědomit, že nároky na kosmonauty jsou opravdu vysoké – jak po zdravotní stránce, tak i co se vzdělání a kvalifikace týče. Konkurence je navíc velká. A pak je tu ještě jeden faktor a sice ekonomická síla té země. Oficiálně se to sice nepřizná, ale svou roli hraje i to, jak moc daná země přispívá do rozpočtu ESA. Ostatně se to ukázalo už když byli na ISS Kelly a Kornijenko a bylo potřeba poslat „střídací“ Sojuz – ve kterém letěli nakonec Volkov, Mogensen a Ajmbetov. Důležité je, že původně měl na tuto sotva týdenní misi letět Tim Peake z Velké Británie a Mogensen měl absolvovat půlroční pobyt. Britové ale začali protestovat, že přispívají více než Dánsko a tak si zaslouží, aby jejich kosmonaut měl delší pobyt. A ESA opravdu nominace prohodila. Mogensen byl na stanici týden, Peake půl roku.

        • Štěpán napsal:

          A myslíte si, zpe dá Elon přednost raději Američanovi než cěchovi? Dá se očekávat že kolonizace Marsu bude hlavně (85% a víc) americká?

        • Dušan Majer napsal:

          Na takové spekulace je zatím příliš brzy.

    • Dušan Majer napsal:

      Už zase? Proč pořád u různých článků prosazujete svůj názor bez ohledu na to, že jste u minulého dostal X odpovědí, které vám logickými argumenty říkají, že se mýlíte. Pak přijdete k jinému článku a napíšete tam úplně to samé jako kdyby předtím žádná diskuse nebyla. Stojíte vůbec o diskusi, nebo nepřijmete argumenty, pokud se vymykají vašemu pohledu na svět?
      Znovu opakuji, že peníze investované do ESA ze z 85% (!!!) vrací do účastnických států formou zakázek. Jen díky tomu můžeme být součástí velmi smělých projektů v celosvětovém rámci. Přestaňte, prosím, snižovat význam ESA, tato agentura si to nezaslouží. Děkuji

    • ventYl napsal:

      Myslim, ze v pripade rozhodnutia japoncov vyvijat vlastne nosice slo aj o to, ze sa zacali specializovat na misie s malym payloadom, na ktore boli velke americke rakety urcene na vynasanie tazkych nakladov a/alebo nakladov na vyssie nez nizke orbity neekonomicke a americania o vyvoji rakety s tymto rozsahom payloadov neuvazovali.

    • maro napsal:

      A už jste si, pane Alois, někdy odpověděl, proč třeba taková americká Alabama cpe peníze do rozpočtu jakési divné, lidem z Alabamy třeba nic neříkající NASA? Proč tu svou miliardu nebo dvě radši nevrazí do své vlastní rakety, na které by pak mohli mít tu svou krásnou červenobílou vlajku s tím červeným křížem v úhlopříčkách. No neříkejte mi, že by to ti lidé z Alabamy nezvládli.

  2. ptpc napsal:

    Výborný článok!

Zanechte komentář