První díl cis-lunární stanice

Mezinárodní vesmírná stanice se dočká nástupce, který ale nevznikne na nízké oběžné dráze, ale v takzvaném cislunárním prostoru – to je zpráva, která se v loňském roce začala šířit internetovým prostorem a i náš portál vydal na toto téma několik článků. Nyní se zaměříme na první detailní rozbor, který na svém webu prezentoval ruský bloger Anatolij Zak. Ten již dříve několikrát prokázal, že vzhledem k dobrým kontaktům na správné lidi v kosmické branži dokáže přinášet informace, které se od výsledku příliš neliší. Pojďme se tedy podívat na jeho rozbor základního dílu nové mezinárodní stanice.

Vizualizace modulu PPB

Vizualizace modulu PPB
Zdroj: http://russianspaceweb.com/
Překlad: Autor

Na našem blogu se snažíme poskytovat zajímavé informace, ale záleží nám i na vizuální stránce, tedy na hezkých obrázcích. V tomto případě, ale už předem žádáme o shovívavost. K dispozici je pouze jediná vizualizace modulu PPB, kterou najdete napravo od tohoto odstavce. Všechny ostatní obrázky v tomto článku jsou pouze ilustrační a nemusí obsahovat modul PPB, o kterém celý článek je. Za nedostatek obrazových materiálů se omlouváme předem, ale téma je natolik atraktivní, že stojí za to jej zveřejnit i přes menší počet dostupných vizualizací.

V závislosti na plánech představených v roce 2016, začne stavba příští lidské výspy v cislunárním prostoru vypuštěním modulu označovaného zkratkou PPB (Power and Propulsion Bus). Tento modul se postará o veškeré manévry na oběžné dráze, ale kromě toho zajistí i dodávky energie a komunikační prostředky pro budoucí obytné moduly. Vůbec poprvé v historii pilotovaných letů bude toto srdce stanice, tento nepřetlakový modul vybaven iontovými motory, jejichž výrobu zajistí Evropa a USA. Podobný systém by jednou mohl posloužit i k pilotované výpravě na Mars. PPB by tak na kosmické stanici mohl ověřit svou spolehlivost, což je ostatně jeden z úkolů nové stanice.

Teoretická podoba mezinárodní stanice v cis-lunárním prostoru

Teoretická podoba mezinárodní stanice v cis-lunárním prostoru
Zdroj: http://russianspaceweb.com/
Překlad: Autor

Základní modul bude mít tvar kvádru a využije komponentů a vlastně i celkového návrhu, který se na ISS nepoužívá. Na ní je starost o manévrování převedena na ruský modul Zvezda, zatímco o dodávky energie se primárně starají americké solární panely umístěné na příhradové konstrukci. Oproti tomu PPB nebude mít žádný přetlakový prostor. Jinými slovy půjde o modul, který nebude obyvatelný. Jedinou výjimkou má být přechodová komora, která ovšem nemá sloužit lidem, ale experimentům, které by skrz ni mohly být umístěny na vnější část stanice.

V roce 2016 byly detailně rozpracovány dva základní kameny celého modulu PPB – prvním je systém označovaný jako Solar-Electric Propulsion, což je v podstatě jen jiný výraz pro iontový motor, který používá elektřinu generovanou solárními panely pro ionizaci pohonného média a druhým je komunikační a provozní sestava. Celá filosofie návrhu modulu míří na minimalizaci všech rozhraní mezi systémy uvnitř a vně stanice.

Teoretická podoba mezinárodní stanice v cis-lunárním prostoru

Teoretická podoba mezinárodní stanice v cis-lunárním prostoru
Zdroj: http://www.nss.org/

Modul PPB bude ke zbytku cis-lunární stanice připojen pomocí standardního dokovacího portu. Na cestu do prostoru mezi Zemí a Měsícem se tento modul vydá zřejmě společně s kanadskou robotickou paží. Ta by tak měla být okamžitě k dispozici pro práci i experimenty. V loňském roce ESA odsouhlasila, že se bude na výstavbě modulu podílet vlastním elektrickým pohonem. Ten je označován zkratkou HEAT (Hall Effect Auxiliary Thruster), ze které můžeme vyčíst, že se jedná o Hallův motor. Tento pohonný systém je speciálním druhem iontového pohonu (více informací o Hallových motorem nabízí Wikipedie). Za zmínku stojí, že Hallovy motory jsou velmi perspektivním technickým exemplářem, který je prý momentálně testován na tajném armádním miniraketoplánu X-37.

Princip Hallova motoru

Princip Hallova motoru
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

HEAT by měl být umístěn v ose modulu na samostatném podstavci. Ten bude připojen k zadní části modulu PPB, kde nahradil původně plánovaný záložní dokovací port, který se pro toto místo původně zvažoval. Na rozdíl od dvou párů amerických „elektrických motorů“, které budou připojeny ke speciálním pohyblivým závěsům na zadní části modulu PPB, mnohem větší evropské motory nebudou disponovat možností naklánění a tedy i zatáčení. Nové motory by měly poskytovat specifický impuls 1800 – 3000 sekund, takže nová stanice by měla disponovat opravdu výraznými možnostmi změny oběžné dráhy, k čemuž pomůže i nízká gravitace v těsném sousedství Měsíce.

Jak evropský, tak americký pohonný systém bude schopen simultánního zážehu a jejich palivo má být čerpáno ze společných xenonových nádrží. Kromě hlavního pohonného systému, který jsme si popsali na předchozích řádcích, má být PPB osazen osmi malými svazky trysek na hydrazin. Ty mají sloužit ke změně orientace stanice v prostoru.

Jeden z návrhů podoby nové stanice

Jeden z návrhů podoby nové stanice
Zdroj: http://www.space.com/

Na těle modulu mají být na strategicky výhodných místech rozmístěné i radiátory systému pro udržování vhodné teploty, ale i úchyty pro astronauty, kteří se zde mohou při výstupech do volného prostoru pohybovat.

Segment solárně-elektrického pohonu
Pohonná část modulu ponese i dvojici velkoformátových solárních panelů, přičemž každý by měl dodávat mezi 25 a 30 kW elektrické energie. Najdeme zde i akumulátory, čtyři nádrže s xenonem, setrvačníky a počítač řídící průběh letu včetně navigačních a řídících senzorů, nebo datového úložiště.

Komunikační a provozní sestava
Menší část modulu PPB obsadí systémy kontroly telemetrie a tepelného hospodaření. Budou zde i dvě antény určené pro komunikaci. Ta by měla probíhat jak směrem k Zemi, tak i k povrchu Měsíce. Právě k němu by z paluby stanice mohly vyrážet nepilotované, ale i pilotované výpravy! V této oblasti bude navíc připojena i robotická paže.

Vizualizace jedné z možností základu nové stanice

Vizualizace jedné z možností základu nové stanice
Zdroj: http://spacenews.com/

U dokovacího portu bude umístěna malá přechodová komora , takže astronauti v lodi Orion, nebo v přetlakové části stanice (podle toho, co se k PPB zrovna připojí) budou moci uložit nejrůznější experimenty do přechodové komory a vystavit je nefalšovanému kosmickému prostředí včetně radiace, jejíž parametry jsou srovnatelné s meziplanetárním prostorem. Poté, co bude přechodová komora odtlakována, její obsah bude vystaven vnějšímu vakuu a bude se jej moci ujmout robotické rameno.

Scénáře mise

PPB a Orion u Měsíce

PPB a Orion u Měsíce
Zdroj: http://russianspaceweb.com/

Podle scénáře představeného v roce 2016 by k vypuštění modulu PPB mohlo dojít v roce 2023 – pozor pozor, chvíle pro famfáry – při Exploration Mission-3. V tuto chvíli by tak bylo zajištěné pokračování programu rakety SLS, který zatím – přiznejme si to – připomíná noty na buben. V roce 2018 nás čeká mise EM-1, která pošle nepilotovanou loď Orion na průlet kolem Měsíce. V roce 2021 by mohl přijít pilotovaný let, přičemž detailnější informace o těchto dvou misích najdete v tomto článku.

Oficiálně poprvé tak dochází k potvrzení mise další, tedy EM-3. Při ní by měl být na raketě SLS společně s lodí Orion vynesen modul PPB. Let by měl trvat 16 dní, z čehož pět dní by měla být sestava spojená na oběžné dráze Měsíce. Orion se následně oddělí a vrátí se k Zemi, přičemž modul PPB zůstane na své oběžné dráze a bude čekat na další expedici, která se zatím plánuje na rok 2024. Selským rozumem se dá očekávat, že půjde o misi EM-4.

Zatím jen počítačově generovaný obrázek rakety SLS

Zatím jen počítačově generovaný obrázek rakety SLS
Zdroj: http://www.nasaspaceflight.com/

Byly zde i úvahy o vypuštění modulu PPB na menší raketě jako je třeba Atlas V nebo Delta IV. Modul by pak pomocí vlastních elektrických motorů postupně zvýšil svou oběžnou dráhu až by se dostal do blízkosti Měsíce. Tento přesun by podle odhadů zabral rok až rok a půl, protože iontové motory jsou sice mimořádně účinné, ale poskytují jen minimální tah, takže jim všechno trvá hodně dlouho.

Při vynesení raketou SLS by se o umístění na finální dráhu postarala samotná raketa, čímž by se ušetřilo palivo modulu PPB. V roce 2016 zůstaly ve hře obě možnosti a další jednání určí, který scénář dostane přednost. Za naši redakci mohu slíbit, že se dalšímu vývoji v tomto oboru budeme určitě věnovat. V budoucích kosmonautických plánech najdeme jen málo projektů, které jsou atraktivnější než nástupce ISS.

Základní údaje o PPB
Solárně-elektrický pohon – 3 224 kg
Komunikační a provozní sestava – 1 299 kg
Robotická paže – 741 kg
HEAT (Hall Effect Auxiliary Thruster) – 192 kg
CELKOVÁ SUCHÁ HMOTNOST MODULU – 5 456 kg
Rezerva hmotnostního odhadu – 818 kg
CELKOVÁ HMOTNOST SE ZAPOČTENÍM REZERVY – 6 274 kg
Hydrazin a tlakovací médium – 202 kg
Xenon pro iontové motory – 2 202 kg
CELKOVÁ HMOTNOST V NATANKOVANÉM STAVU – 8 500 kg

Zdroje informací:
http://russianspaceweb.com/
http://www.planetary.org/

Zdroje obrázků:
http://2.bp.blogspot.com/…/s1600/L2-xfer-lander-AIAA-HOU-580×326.png
http://russianspaceweb.com/images/spacecraft/manned/lunar/mpp/ppb/ppb_iso_silo_1.jpg
http://russianspaceweb.com/images/spacecraft/manned/lunar/mpp/mpp_architecture_1.jpg
http://www.nss.org/settlement/roadmap/waystation.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/Wfm_hall_thruster.svg/1052px-Wfm_hall_thruster.svg.png
http://www.space.com/images/i/000/058/641/original/boeing-cislunar-exploration-habitat.jpg
http://spacenews.com/…/uploads/2015/05/jupiter-spacecraft-orion-moon-lockheed-879×485.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2015/11/2015-11-11-163349-350×225.jpg

První díl cis-lunární stanice, 2.5 out of 5 based on 54 ratings
Pin It
(Visited 3 743 times, 4 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (54 votes cast)
(Visited 3 743 times, 4 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

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


39 komentářů ke článku “První díl cis-lunární stanice”

  1. dolph1888 napsal:

    Vidím budoucnost velmi podobně, později i vylepšená řešení s vlastními (jadernými) reaktory, výkonnějším pohonem na mise do vzdálenějších oblastí sluneční soustavy. Za nedostatek obrázků se není třeba omlouvat, umím číst a představivosti mě naučila četba knih. Článek luxusní, dík.

  2. Andrej Vrbenský napsal:

    Nejak som tam nezachytil kto vlastne PBB stavia, predpokladám že NASA.
    Na to koľko funkcií má je tá hmotnosť veľmi nízka.
    Je nejaká alternatíva k tomu hydrazínu? Táto látka ma dosť straší.
    Stačilo by aby sa kozmonaut pri EVA dotkol niečoho postriekaného touto látkou a už je problém.
    Tiež ma zaujíma že v roku 2024 bude modul MSM na ISS určite ešte v dobrej kondícií a či by sa nedal využiť namiesto horenia v atmosfére.
    Napríklad jeho spojením s Čínskou stanicou.

    • Jiří Hošek napsal:

      Modul Power and Propulsion Bus (PBB) se zatím nestaví, celá cis-lunární stanice bude ještě minimálně celý letošní rok v počáteční fázi vývoje, nazývané Fáze A. Jinak předpokládáte správně, stavbu PBB by měla zajistit americká strana (mimo výše popsaného evropského a kanadského příspěvku).
      Hmotnost PBB vychází z nosnosti rakety SLS Block 1B pro společný start s Orionem.
      Ruská strana počítá pro případ deorbitu ISS v roce 2024 s odpojením MLM a jeho vlastním využíváním na nízké oběžné dráze Země.

    • Dušan Majer napsal:

      Jirka odpověděl velice dobře, já zareaguju ještě na ten hydrazin. On to zase takový strašák nebude. Nádrže budou určitě velmi dobře izolované. Ostatně i na ISS jsou trysky na nesymetrický dimetylhydrazin a na astronauti taky při výstupech s ničím nepřišli do styku. Tady to bude asi podobné. K samotnému přečerpávání hydrazinu bude docházet vlemi opatrně, takže nevěřím tomu, že by došlo k postříkání nějakého povrchu touto látku.

  3. ventYl napsal:

    Hm, zmenit pristup moze byt vyhodne. Jedna mala otazka, ktora zatial nemala zmysel: pojde iontove motory dotankovat? Principialne tomu nic nebrani, ale zatial to asi nikto neskusal.

  4. Malky napsal:

    Parádní článek, díky za něj! Chci se zeptat, máme nějaké informace či spekulace o (plánovaném) umístění stanice? Librační body, oběžná dráha kolem měsíce (v tom případě parametry či alespon typ)? Přecijen cislunární prostor může znamenat mnoho různých míst 🙂

    • Jiří Hošek napsal:

      Anatolij Zak uvádí na dvou místech svého článku oběžnou dráhu kolem Měsíce. Myslím si totéž, navíc bych s ohledem na možnosti Orionu vyloučil nízkou oběžnou dráhu.

      • Dušan Majer napsal:

        Tohle je hodně zajímavé téma, nad kterým jsem při psaní článku přemýšlel. Přiznám se, že v tom mám trochu zmatek. Doteď jsem si myslel, že cislunární prostor je oblast mezi Zemí a Měsícem, ale objekt není na oběžné dráze Měsíce. Mám tomu rozumět tak, že se do cislunárního prostoru počítají i nějaké specifické oběžné dráhy kolem Měsíce – např. protáhlá retrográdní a podobně?

      • gg napsal:

        Navíc nízká oběžná dráha Měsíce je přeci nestabilní. Asi by nebylo tolik produktivní tam něco posílat.

        Člověka také napadá otázka termoregulace a energie. Na jiných orbitách by mohlo být možné zajistit trvalé zásobování stanice teplem a elektřinou prostě tak, že nebude prolétat žádným stínem.

  5. Zdeněk napsal:

    Dobrý den. Zajímá mě, jestli máte nějaké informace o motoru VASIMR – vx 200-SS který se měl zkoušet na iss? Jinak článek je super.

  6. Peter P napsal:

    Netusite ci sa pocita pri tejto stanici so spolupracov s SpX? Mam na mysli aspon Cargo verziu Dragon2. V kombinacii s FH by na orbit Mesiaca bol schopny priniest celkom slusne zasoby mozno by mal energiu i na navrat.

    • Dušan Majer napsal:

      Na tohle jsme se ptali Michala Václavíka v České kosmické kanceláře v tomto rozhovoru. Odpověděl, cituji: „To, kam se posunou komerční lety je otázkou, ale v budoucnosti není vyloučeno ani jejich využití.“

    • Jiří Hošek napsal:

      Odpověď na tuto otázku se možná ukrývá v komentáři ředitele NASA Advanced Exploration Systems Jasona Crusana k udělení kontraktů na pozemní prototypy modulů v rámci NextSTEP-2 „Zaměřujeme se na specifika deep space habitatů, v nichž budou lidé žít a pracovat několik měsíců nebo let bez dodávky zásob ze Země.“
      Hlavními zformulovanými úkoly cis-lunární stanice má totiž být demonstrace schopností operací v hlubokém vesmíru a ověření technologií nutných pro cestu k Marsu. Jestli bude nová administrativa tyto úkoly nějak modifikovat, a zásobování stanice bude podobné zásobování ISS, to už je jiná otázka.

      • ventYl napsal:

        Toto je vlastne velmi dobry postreh. Umiestnit stanicu inam a tahat k nej pupocnu snuru a mat k nej primontovany motor by asi za tie peniaze navyse nestalo, ale robi to inac zmysel ma.

        Da sa predpokladat, ze sukromne spolocnosti (a hlavne ochota investovat do vesmirnych projektov) v tej dobe na tom budu tak, ze budu moct rozvijat nejake vlastne aktivity.

  7. Štěpán napsal:

    Na ten let EM-3 se moc těším otevírá se nám hezká budoucnost

    • Jiří Hošek napsal:

      K tomu je třeba upřímně dodat, že k dnešku jsou zatím schváleny jen EM-1 a EM-2. EM-3 a další mise včetně deep space habitatu měly silnou podporu minulého (114.) Kongresu Spojených států, deklarovanou naposledy v Autorizačním zákoně pro NASA H.R.6531 z 20. prosince 2016. Jak slíbil Dušan v článku, budeme další vývoj sledovat.

      • Štěpán napsal:

        Jiří, vy se hodně vyznáte v USA, jejím systému a tak, nebo se mýlím?

        • Jiří Hošek napsal:

          Ani ne, tohle vím z diskuse na NSF, tak jsem si ten zákon přečetl 🙂

  8. Spytihněv napsal:

    Selským rozumem se dá očekávat, že po misi EM-3 přijde EM-4. V Číně to ovšem funguje jinak (viz série Chang’e). Ale doufejme, že v USA po včerejší inauguraci alespoň posloupnost čísel zůstane nezměněna 🙂

    • Michael Voplatka napsal:

      Číňané nejedou v tomto případě nějak nelogicky 🙂 Chang’e 4 bude uskutečněna až po pětce kvůli tomu, že původně neměla mířit na odvrácenou stranu Měsíce. Původně to byla záloha pro Chang’e 3. Protože však trojka znamenala značný úspěch, došlo k ambiciózní změně cíle mise Chang’e 4, vyžádalo si to určité úpravy a s tím související posun termínu startu. Proto však není nutné odkládat i Chang’e 5, která má jiné cíle na čtyřce nezávislé.

      • Spytihněv napsal:

        To víme my. Ale na širší veřejnost to může působit zmatečně. Na druhou stranu k tomuto rozhodnutí došlo už před lety, kdyby to tehdy přečíslovali, nic by se snad nestalo. Ale neznáme interní důvody, třeba by to problém byl.

  9. Petr Kasan napsal:

    Udělat modul z OSB desek je chytrý nápad, dost se tím ušetří. 🙂
    Díky za supr článek i příspěvky v diskuzi.

  10. Vážení,
    Anatoly není blogger. Je to novinář, odborník na ruskou kosmonautiku, autor úžasných publikací. Neshazujte ho.

    • Dušan Majer napsal:

      Nevím, proč považujete pojem blogger za dehonestující. Je to označení pro člověka, který vede webovou stránku a pravidelně na ni přispívá. Což Anatoly splňuje – souhlasím se všemi dalšími označeními, ale nevidím jediný důvod, proč by označení blogger nemělo být přesné, nebo dokonce považováno za nevhodné.

  11. MartinH napsal:

    Nějak nevidím důvod proč by tam měl být modul PBB dopraven raketou SLS spolu s lodí Orion. Nedovedu si představit výhody takovéto mise. Jediné co PBB může Orionu nabídnout je přechodová komora pro experimenty, což mi připadá trochu málo (energii, pohon a stabilizaci má Orion vlastní). Jediné co mě napadá je politický tlak aby se použila SLS a Orion, když už se vyvíjela za tolik peněz.

    Rozumnější mi přijde použít třeba Falcon Heavy s tím že pokud nebude mít dostatečnou sílu popolítne si ten zbývající kousek na určenou dráhu už PBB sám. A SLS by pak mohla vynést Orion už třeba s obytným modulem.

    Další možnost je poslat PBB na SLS s dalším modulem stanice, například vědeckým či obytným. Po příletu lodi Orion na další raketě SLS už máte celkem použitelnou základnu pro vědecký výzkum a delší pobyt posádky.

    Třetí možnost (s největší pravděpodobností nereálná) je postavit stanici jako jednomodulovou (něco na způsob o hodně modernějšího Skylabu) a vynést jí pomocí SLS na nízkou oběžnou dráhu a pak další raketou vynést jednoúčelový urychlovací stupeň, který tuto stanici dotlačí na požadovanou dráhu.

    • Dušan Majer napsal:

      Ta třetí možnost je opravdu nereálná. Jak už popsal v našem rozhovoru Michal Václavík, půjde o komplex několika modulů.
      A proč využít SLS – dovedu si představit, že by astronauti mohli být platní při aktivaci modulu.

      • MartinH napsal:

        Ano vím že ta třetí možnost není reálná, napsal jsem jí sem jen tak pro zamyšlení, že jsou i jiné cesty jak postavit takovou stanici (ušetřili by hmotnost na dokovací porty). Vždy je třeba přemýšlet nad alternativami a ne brát jednou vymyšlené jako dané a neměnné (viz Elon Musk, když chce letět k Marsu s planetoletem jen z jedné části – doteď se uvažovalo o stavebnici z několika částí pospojovanou na nízké orbitě Země).

        Já si zase dovedu představit plnou aktivaci modulu čistě roboticky bez přičinění astronautů. 😉

    • Jiří Hošek napsal:

      Podle prvotních úvah měl být PPB vynesen už při EM-2 v roce 2021, kvůli nepřipravenosti však došlo k odkladu.
      Mimochodem, Anatolij Zak má ve svém článku asi třináctkrát zkratku PPB a jen jednou se upsal na PBB. Dušan tu chybu převzal do článku, a od něj ji opsali tři diskutující včetně mne… 🙂

    • Andrej Vrbenský napsal:

      8,5 t modul by sa dal možno vyniesť aj Protonom. Sojuz okolo mesiaca mal 6-7 t a za 40 rokov hadam zlepšil Proton alebo DM aby to zvládol.
      Akú nosnost má k Mesiacu Angara 5?

      • Jiří Hošek napsal:

        V situaci, kdy budou existovat čtyři americké nosiče schopné vynést energetický a pohonný modul PPB (SLS, Falcon, Atlas, Delta), je ruský nosič (byť třeba levnější) politicky neprůchodný. Nicméně ve hře je ruská účast ve formě vlastního přechodového modulu umožňujícího výstupy v ruských i amerických skafandrech. Tento ruský modul by mohl být vynesen Angarou 5 http://russianspaceweb.com/imp-shm.html

        • Andrej Vrbenský napsal:

          Ano máte pravdu, išlo len o alternatívu, či by to bolo možné.

  12. Jiří Hošek napsal:

    A. Zak má vpravo od vizualizace PPB ještě jednu vizualizaci: PPB + Orion. Možná jí tam přidal dodatečně. Mohla by se vložit do článku?

Zanechte komentář