Nesouměrná raketa Atlas V čeká na floridskou misi

Je to jedno z pravidel, která se naučí hráči známé hry Kerbal Space Program už na začátku – pokud k raketě přidáváte urychlovací bloky na tuhá paliva, rozložte je kolem trupu rovnoměrně, jinak riskujete náhlé neplánované rozložení svého výtvoru. A přesto najdeme ve skutečném světě rakety, které se tomuto pravidlu vymykají a nejsou souměrné – ostatně i raketoplány byly v jedné ose nesouměrné. Ale asi nejvzornějším příkladem nesouměrnosti je raketa Atlas V v konfiguraci 411. I přesto, že na první pohled vypadá nestabilně, létá velmi spolehlivě.

Atlas V 411 - na první pohled nestabilní raketa, ale přesto spolehlivá.

Atlas V 411 – na první pohled nestabilní raketa, ale přesto spolehlivá.
Zdroj: http://space.skyrocket.de

Označení 411 znamená, že raketa má aerodynamický kryt s průměrem 4 metry, jeden jediný urychlovací blok a jednomotorový horní stupeň Centaur. Statistika říká, že tato konfigurace zatím letěla čtyřikrát a zatím vždy úspěšně. Motor na tuhé palivo se po zapálení nedá nijak korigovat. O to, aby raketa neskončila v ničivém saltu, se musí postarat pokročilá elektronika, která sleduje průběh letu a podle toho orientuje trysku motoru RD-180, aby výsledný vektor síly procházel optimálním směrem. Na floridské rampě 41 již stojí další exemplář tohoto nosiče, který by měl dnes odstartovat na svou misi. Jeho úkolem je vynést na oběžnou dráhu družici SBIRS GEO-4, která bude sloužit k detekci nepřátelských střel.

Někoho možná ve světle předchozí věty překvapilo, že jsou k dispozici fotky této družice. Někdo si ve světle nedávných událostí (Zuma, nebo NROL-47) může myslet, že všechny armádní družice jsou tajné, jak to jen jde. Ale není tomu tak. Tajnosti se dělají jen kolem družic, které spadají pod Národní průzkumný úřad (a nesou označení NROL-číslo), nebo těch, ke kterým se nikdo nehlásí (viz Zuma). Armáda ale vypouští i další typy družic, které tajné nejsou a mezi ně patří i ty pro systém SBIRS.

Zkratka vznikla z anglického výrazu Space-Based Infrared System (volně přeloženo vesmírný infračervený systém) a jeho úkolem je zajišťovat Spojeným státům včasné varování před nepřátelskou střelou. Celý systém je tvořený dvěma samostatnými typy družic – první se nachází na geostacionární dráze a jejich zorné pole pokrývá celou Zemi po obvodu rovníku.

Architektura systému SBIRS - senzory na geostacionární ráze doplňují ty na protáhlé dráze Molnija (HEO)

Architektura systému SBIRS – senzory na geostacionární ráze doplňují ty na protáhlé dráze Molnija (HEO)
Zdroj: http://spaceflight101.com

Jelikož však vojenské rakety mohou létat přes póly, nemohly by ji tyto družice vidět. Proto existuje druhý typ družic, které kolem Země krouží po silně protáhlých drahách, které se někdy označují jménem Molnija. Na této dráze mohou trávit většinu času nad severní polokoulí a svým zorným polem pokrývají i vyšší zeměpisné šířky.

Součástí systému je pak pochopitelně i pozemní segment pro vyhodnocování naměřených údajů a řídící střediska, která by identifikovala dráhu rakety a poskytla v reálném čase informace pro vhodnou obrannou taktiku. Název aktuální družice tedy napovídá, že SBIRS GEO-4 poletí na geostacionární dráhu. Při startu se zažehne motor RD-180 na prvním stupni a jeden urychlovací blok na tuhé palivo. Nejprve odhoří a bude odhozen urychlovací blok a následně i první stupeň. Ke slovu se dostane horní stupeň Centaur, který 14 minut po startu dosáhne parkovací oběžné dráhy. Po desetiminutové přeletové fázi se motor zapálí podruhé – tentokrát na pět minut. Tento zážeh protáhne oběžnou dráhu do elipsy a deset minut po vypnutí motoru se družice oddělí na dráze přechodové ke geostacionární. SBIRS GEO-4 následně s pomocí vlastních motorů dosáhne geostacionární oběžné dráhy.

Systém SBIRS je náhradou dřívějšího projektu Defense Support Program, který se po čtyřech desetiletích provozu dočkal posledního startu v roce 2007. Jeho kořeny sahají do dob Studené války, kdy vrcholilo napětí mezi Západem a Východem. Novější systém SBIRS poskytuje oproti svému předchůdci přesnější možnosti detekce, flexibility i citlivosti. Díky nasbíraným údajům je možné určit typ střely a zlepšit přesnost předpovědi pro taktická a strategická rozhodnutí. Data z družic SBIRS se používají k detekci raket v reálném čase pro výpočet jejich dráhy i pro určení případných dopadových oblastí, což je klíčové pro obranné systémy. Senzory družic SBIRS zaznamenají jak rakety dlouhého tak i krátkého doletu, přičemž zvládají detekovat i teplo vznikající při vstupu družic a kosmického odpadu do atmosféry.

SBIRS GEO-4

SBIRS GEO-4
Zdroj: https://spaceflightnow.com

Systémy detekce nepřátelských střel byly původně založené na pozemních radarových stanicích, které však měly jen omezený dohled, takže neposkytovaly moc velký informační náskok. První družice určené k detekci raket se do vesmíru podívaly v šedesátých letech a pracovaly na nízké oběžné dráze. Na začátku let sedmdesátých se Spojené státy dočkaly vypuštění celé sestavy družic na dráhu geostacionární.

Systém SBIRS je Spojenými státy momentálně považován za jeden z nejdůležitějších kosmických programů – jeho historie se začala oficiálně psát v roce 1996 na ministerstvu obrany, kdy bylo definováno, že nový systém budou tvořit nejméně čtyři družice na geostacionární dráze a na protáhlou eliptickou dráhu poletí družice se sdíleným nákladem, přičemž vše dohromady spojí pozemní segment.

SBIRS GEO-4

SBIRS GEO-4
Zdroj: http://spaceflight101.com/

Jako hlavní dodavatel pro nový systém byl vybrán Lockheed Martin a jako subdodavatel pak firmy Northrop Grumman zodpovědná za vývoj infračervených senzorů a Honeywell, která zajistila systémy pro předzpracování dat na palubě družic. Prvotní kontrakt pokrývající práce na dalších deset let byl podepsán na sumu 1,8 miliardy amerických dolarů.

V roce 2005 už byl projekt v pokročilé fázi vývoje, ale trápilo jej navyšování rozpočtu. Bylo tedy rozhodnuto snížit počet družic na maximálně tři. V dalších letech se tento názor změnil a tak po SBIRS GEO-3 objednané v roce 2009 přišla o dva roky později objednávka na SBIRS GEO-4. Do září 2017 tak celý program stál 10,4 miliardy amerických dolarů.

Senzory pro protáhlou oběžnou dráhu byly umístěny na dvě tajné družice Národního průzkumného úřadu, které startovaly v letech 2006 a 2008. První družice SBIRS určená pro geostacionární dráhu letěla 7. května 2011 na raketě Atlas V a druhý exemplář následoval 19. března 2013. V roce 2014 přišlo vypuštění tajné družice USA-259 (NROL-35), která také letěla na protáhlou oběžnou dráhu a nesla na své palubě třetí náklad pro tuto dráhu.

Vizualizace družice SBIRS na oběžné dráze.

Vizualizace družice SBIRS na oběžné dráze.
Zdroj: http://spaceflight101.com

V červnu 2014 byly objednány družice SBIRS GEO- 5 a 6 za 1,8 miliardy dolarů a budování systému stále pokračovalo. Aby se dosáhlo úspornějšího řešení, došlo k prohození pořadí startů třetí a čtvrté družice. SBIRS-SV3 tak zůstala ve skladu zatímco SBIRS-SV4 letěla jako SBIRS GEO-3 – opět na Atlasu V v lednu 2017.

Družice SBIRS GEO jsou postaveny na oblíbené platformě A2100 od Lockheed Martin, která našla uplatnění u mnoha komerčních i vládních projektů ať už na geostacionární nebo střední oběžné dráze. Celkem se A2100 použila na více než 40 misích a během let se rozdělila do několika poddruhů šitých přesně na míru potřebám daných projektů. Podle toho, kolik daná družice potřebuje energie, nebo jaké má rozměry, může vážit mezi dvěma tunami a 6740 kilogramy.

Hmotnost družice SBIRS GEO neznáme, ale na základě použité rakety portál spaceflight101 odhaduje rozpětí hmotností mezi 4200 a 4900 kilogramy. Samotná platforma A2100 je tvořena centrálním válcem, ze kterého vychází strukturální panely nesoucí díly družice. Ve válci se ukrývají nádrže s palivem, ale jinak slouží jako hlavní nosná konstrukce. Modernější verze této platformy používají kompozitní materiály a pokročilé výrobní metody včetně 3D tisku. Ve výsledku tvoří tuto platformu méně dílů, než bývá zvykem u jiných platforem. To ocení především zákazníci, protože to s sebou přináší snížení nákladů.

Při montáži družice je vidět palivová nádrž

Při montáži družice je vidět palivová nádrž
Zdroj: http://spaceflight101.com

Družice nese dvojici galium-arsenových solárních panelů s výkonem kolem 3 kW, přičemž se vytvořená energie uloží do baterie s kapacitou 100 ampérhodin. Pohon družic založených na A2100 zajišťuje většinou nádrž na 2,5 tuny hypergolického paliva (oxidu dusičitého a hydrazinu) a jako tlakovací médium slouží helium. Palivo pak proudí k motoru LEROS-1c od firmy Moog ISP. Jeho nominální tah je 458 N a specifický impuls 324 s. Tah je ale závislý na podmínkách ve spalovací komoře (tlak, směšovací poměr) a může kolísat od 386 do 470 N. Tlak v komoře může být od 1,3 do 2 MPa a směšovací poměr zvládá od 0,75 do 0,85. Sestavený motor má průměr 29 centimetrů, je dlouhý 53 centimetrů a váží 4,3 kilogramů.

Stabilizaci v prostoru při zážezích hlavního motoru nebo drobné korekce pro udržení dráhy zajišťují malé korekční trysky společně s gyroskopy. Družice je vybavena sledovači hvězd pro monitorování své orientace a kromě toho disponuje i senzory pro detekci Země a Slunce, nebo inerciální měřící jednotkou – ve výsledku dosahuje přesnosti orientace 0,05 stupně.

Družice SBIRS GEO nesou dva sofistikované přístroje – oba jsou citlivé na infračervenou oblast spektra. První z nich provádí neustálý monitoring a dohled nad mezikontinentálními balistickými střelami, zatímco druhý nabízí vyšší přesnost a rychlejší frekvenci opakovaného snímkování dané oblasti, čímž se hodí spíše pro střely krátkého doletu.

Dva přístroje družic SBIRS mohou fungovat nezávisle na sobě.

Dva přístroje družic SBIRS mohou fungovat nezávisle na sobě.
Zdroj: http://spaceflight101.com

Ale aby to nevypadalo, že družice SBIRS slouží jen armádě. Jejich infračervený zrak nachází využití v mnoha dalších oblastech – kromě již zmíněného sledování zániků družic a kosmického smetí je tu monitorování lesních požárů, sopečných erupcí. Oba senzory mohou být zaúkolovány nezávisle na sobě, takže systém dokáže rychle za sebou vytvářet opakované globální skenování infračervených aktivit zatímco současně druhý typ senzorů provádí detailní snímkování aktivity ve specifických oblastech zájmu.

Citlivé senzory jsou před teplem ze slunečních paprsků chráněny výklopným stínidlem. Srdcem obou typů senzorů je krátký teleskop Schmidtova typu, který nabízí široké zorné pole a nízkou optickou aberaci. Tvoří jej sférické primární zrcadlo, asférické korekční čočky a detekční prvek umístěný v zorném poli. Družice SBIRS pokrývají tři oblasti infračerveného pole – krátkovlnný kanál, střední infračervenou oblast a kanál pro pohled na povrch. Celý systém SBIRS má pod palcem 460th Space Wing sídlící ve státě Colorado na Buckley Air Force Base.

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

Zdroje obrázků:
https://scontent.fprg2-1.fna.fbcdn.net/…cf7d4e3ac5877242bf3eb5d88c1e4845&oe=5AF5664C
http://spaceflight101.com/atlas-v-nrol-42/wp-content/uploads/2017/09/SBIRS-Architecture.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…/38653522692_a8f5ca4969_b-678×493.jpg
http://spaceflight101.com/spacecraft/…/18/2015/09/26774874364_c9026b0334_k.jpg
http://spaceflight101.com/spacecraft/…/18/2015/09/6048932155_59548d33e6_o.jpg
http://spaceflight101.com/spacecraft/…/18/2015/09/5616141015_a1544229a1_o.jpg
http://spaceflight101.com/spacecraft/…/18/2015/09/6048932157_d727b2c678_o.jpg

Nesouměrná raketa Atlas V čeká na floridskou misi, 5.0 out of 5 based on 21 ratings
Pin It
(Visited 7 796 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: 5.0/5 (21 votes cast)
(Visited 7 796 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)


13 komentářů ke článku “Nesouměrná raketa Atlas V čeká na floridskou misi”

  1. Vlastimil Pospíchal napsal:

    Vektor tahu postranního motoru je orienován tak, aby procházel těžištěm sestavy. Hlavní motor tedy téměř nemá co korigovat.

    • Vojta napsal:

      Máte pravdu, Atlas v této konfiguraci létá trochu mimo osu centrálního stupně. Hlavní motor ale i tak musí korigovat směr letu a poprat se s dynamickým namáháním, které při letu šejdrem není tak symetrické. Navíc se těžiště během letu mění kvůli spotřebovaného palivu. Ono se to všechno musí dělat i u symetrické rakety, ale tady to bude výraznější.

    • Dan napsal:

      Mění se těžiště, mění se tah boosteru. Ten RD-180 s tím nějakou práci má 🙂 Pak se booster odhodí a na to se taky musí reagovat.

  2. Spytihněv napsal:

    Atlas V (411) před rokem a půl vynesl OSIRIS-REx. Už tehdy se mi nelíbil a měl jsem z něj špatný pocit. A to se nezměnilo. Ale je to rozhodně zajímavý model a nemá to vůbec snadné.

  3. frank napsal:

    Proto existuje druhý typ družic, které kolem Země krouží po silně protáhlých drahách, které se někdy označují jménem Molnija…

    Molnija = Молния = Blesk 🙂

    Jednalo se o řadu sovětských telekomunikačních družic na protáhlých polárních drahách, sloužící k pokrytí SSSR ( systém orbita).

    Je možné, že se časem jejich jméno stalo pojmem pro vysoce protáhlé polární dráhy, ale nějak se mi to úplně nezdá nebo jsem se s tím prostě ještě nesetkal.

    Vaše stránky jsou jinak výborné:)

  4. vj napsal:

    Jediné jakž takž osově souměrné Atlas V jsou v konfiguraci bez SRB (401 a 501). Ale 411 je prostě do očí bijící.

  5. David napsal:

    “jedno z pravidel, která se naučí hráči známé hry Kerbal Space Program… pokud k raketě přidáváte urychlovací bloky na tuhá paliva, rozložte je kolem trupu rovnoměrně” 😀
    Milý pane Dušane, víte, že někdy jsou Vaše hlášky fakt hodně vtipné? Díky za ně, hned se to lépe čte.

  6. Štěpán napsal:

    Bude Živé a česky nebo jen Živě?

  7. maro napsal:

    Brrr. Ale vypadá to teda strašně. Tuhle fotku bych si asi jako malý kluk na dveře nedal. Jenže ekonomika se samozřejmě na estetiku neptá. Jde jen o ty náklady.

Zanechte komentář