Zapojí se Falcon Heavy do budování stanice u Měsíce?

Stanice DSG může otevřít dveře pro pilotovaný let k Marsu.

Velké projekty potřebují dlouhý čas na přípravu a během této doby není neobvyklé, že se plány upravují a přehodnocují. Úplně stejným osudem prochází i návrh nové mezinárodní stanice, která má vzniknout u Měsíce a které se snažíme dlouhodobě v našich článcích věnovat. V minulých měsících jsme se seznámili s plánovanou podobou základního modulu PPE, přechodové komoryobytných modulů. Nutno říct, že od doby vydání článků prošly jednotlivé moduly více či méně výraznými změnami, ale dnes přichází čas na představení posledního významného prvku stanice DSG – evropského modulu ESPRIT.

Začátek roku 2017 – Zrození nápadu
Na začátku roku 2017 prošel celý návrh stanice DSG významnými změnami kvůli hmotnostním omezením prvního vynášeného dílu – modulu PPE (tehdy ještě PPB). Aby se tento problém podařilo vyřešit, přišel mezinárodní tým specialistů s několika návrhy včetně doplnění paliva ve vesmíru. Podle evropských inženýrů by nově navržený prvek mohl celou situaci vyřešit tím, že by na sebe převzal některé úkoly původně plánované právě pro modul PPE.

Vůbec první vizualizace modulu PPE podle Anatolije Zaka.

Vůbec první vizualizace modulu PPE podle Anatolije Zaka.
Zdroj: http://russianspaceweb.com/
Překlad: Autor

Možnost dotankování paliva do nádrží modulu PPE by nejen elegantně vyřešilo problém s jeho hmotností, ale také by do budoucna umožnilo významně prodloužit jeho životnost i celkové schopnosti. Doplňování paliva není v kosmonautice nic nového. Sovětské stanice Saljut a Mir by mohly vyprávět. Ostatně ruský segment ISS tento princip používá pořád. Ovšem začlenění této technologie na stanici DSG může být komplikované. Saljut, Mir i ISS totiž do svých nádrží přečerpávají klasické tekuté palivo pro chemické motory. DSG však bude primárně využívat motory iontové, které využívají xenon.

Jeho přečerpávání do palubních nádrží by tak muselo být velmi pomalé, aby se zkapalněný xenon neohřál. Sousloví velmi pomalé možná nedokáže přesně vystihnout tempo přesunu – bavíme se o řádu několika měsíců pro transport několika set kilogramů xenonu. Rychlejší tankování by sice možné bylo, ale všechny nádrže a palivová potrubí by musela být vybavena speciálním ochlazovacím systémem, jehož přítomnost by značně navýšila hmotnost modulu a opět bychom se dostali do křížku s omezeními.

Mise k asteroidu

Mise k asteroidu
Zdroj: http://www.redorbit.com/

Odborníci z Evropské kosmické agentury proto přišli s jiným návrhem – rozdělit modul na dvě samostatné sekce. Podle jednoho ze scénářů by byl nejprve vypuštěn pohonný modul, který by v hojné míře využíval technologie, které NASA plánovala pro misi ARM (Asteroid Retrieval Mission – transport asteroidu k Měsíci). Tyto technologie by byly vylepšeny evropskými motory eHEAT na principu Hallova motoru. Tento modul by měl nádrže kompletně naplněné xenonem, kterého by nesl 2,2 tuny.

Takový modul by však postrádal některé prvky, se kterými se v předchozích návrzích pro PPE počítalo. Ty by se přesunuly na nově navrhovaný modul, který dostal při svém představení na začátku roku 2017 název LCUB (Logistics Communication and Utilization Bay). Právě na něm by byla umístěna kanadská robotická paže, malá přechodová komora pro vědecké vzorky nebo komunikační vybavení. Součástí by mohlo být i okénko pro pozorování dění v přechodové komůrce, která by byla posádce přístupná přes standardní dokovací port.

Průřez horní částí rakety SLS při misi EM-2 - pod záchrannou věžičkou vidíme loď Orion, níže pak modul PPE, dole pak horní část stupně EUS.

Průřez horní částí rakety SLS při misi EM-2 – pod záchrannou věžičkou vidíme loď Orion, níže pak modul PPE, dole pak horní část stupně EUS.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Tento modul by byl navržený a postavený tak, aby byl lehký. Nemusel by tak spoléhat na start na raketě SLS, ale mohla by jej vynést i slabší komerční raketa. Evropa v první fázi navrhla třeba připravovanou Ariane 6. K vypuštění tohoto modulu mělo podle tehdejších plánů dojít zhruba devět měsíců po misi EM-2, která měla podle tehdejších představ k Měsíci dopravit „odlehčený“ modul PPE.

Aby se modul LCUB dostal ze své původní dráhy do cislunárního prostoru k zárodku stanice DSG, musel by dostat nějaký kosmický tahač. Po připojení k modulu PPE by zůstal trvale připojen ke stanici mezi modulem PPE a obytným modulem (ten měl podle tehdejších plánů přivézt Orion při misi EM-3). Modul LCUB by zafungoval i jako tanker, protože by přivezl 1100 kg xenonu. Mohl by být vybaven tradičními osvědčenými systémy přečerpávání paliva. Případně může disponovat výměnnými nádržemi, které by zabránily náročnému přečerpávání xenonu mezi moduly.

Pokud by se agentury rozhodly kompletně opustit myšlenku doplňování paliva, mohl by LCUB obsahovat větší přechodovou komoru, která by se při cestě od Země k Měsíci dala využít jako hermetizovaný sklad materiálu. Tato verze modulu by při délce tři metry a průměru dva metry nabídla osm metrů krychlových hermetizovaného prostoru, který by mohl pojmout až 1070 kilogramů zásob.

Odborníci z firem Airbus Defense and Space, Thales Alenia Space a OHB System, kteří pro ESA zpracovávají návrhy, přišli s celou řadou možností, jak by mohl modul vypadat, jaké by mohl mít uspořádání, případně jaké systémy by se na něj z původního návrhu PPE přesunuly. Samotný návrh na rozdělení modulu PPE byl oficiálně prezentován v květnu 2017 v Montrealu, kde byli ostatní partneři seznámeni s výhodami či nevýhodami jednotlivých alternativ.

Polovina roku 2017 – z LCUB se stává ESPRIT
Na časové ose se nyní přesuneme do poloviny roku 2017, kdy byl návrh modulu LCUB překřtěn na ESPRIT, což je název, který platí dodnes. Jedná se o zkratku názvu European System Providing Refueling Infrastructure and Telecommunications, ve kterém je přehledně vysvětlen účel modulu. Nesl by nádrže s xenonem a hydrazinem, které by se přímo napojily na pohonný systém modulu PPE. ESPRIT by přitom do budoucna nevylučoval možnost zkoušek přečerpávání paliva z připojené lodě. Tento princip by totiž v budoucnu využil planetolet DST (Deep Space Transport), na jehož palubě by měli lidé jednou vyrazit k Marsu.

Podoba modulu PPE z poloviny roku 2017 podle Anatolije Zaka.

Podoba modulu PPE z poloviny roku 2017 podle Anatolije Zaka.
Zdroj: RussianSpaceWeb.com
Překlad: Dušan Majer

Návrh z poloviny roku 2017 už dostával přesnější obrysy a bylo vidět, že ESA zúžila výše zmiňované široké spektrum možností. ESPRIT měl podle tehdejšího návrhu nést komunikační vybavení speciálně určené k udržování kontaktu s výsadky na povrchu Měsíce. Kromě toho měl disponovat odděleným kanálem v pásmu S pro komunikaci mezi loděmi. Součástí měl být i vysokorychlostní kanál pro velkoobjemové přenosy dat na Zemi. Stanice DSG by tak díky ESPRITu mohla sloužit jako retranslační bod mezi pozemním řídícím střediskem a zařízeními na povrchu Měsíce.

Strana modulu přivrácená k modulu PPE by byla vybavena aktivním dokovacím portem, který by umožňoval transport paliva. Na opačné straně – směrem k obytnému modulu – by byl pasivní dokovací port. Modul by mohl dostat i třetí dokovací port pro dočasné uložení nákladu. Tento port by však neumožňoval transport paliva. Inženýři navíc zapracovali i na návrhu exteriéru modulu, kde by se mohla nacházet speciální paleta pro instalaci vědeckých přístrojů, kamer či nejrůznějších senzorů.

Ariane 64

Ariane 64
Zdroj: http://www.russianspaceweb.com

V polovině roku 2017 už byl upřesněn i plán, jak by se měl modul ESPRIT dostat k zárodku stanice DSG. Návrh počítal s jeho vypuštěním společně s tahačem, který by byl buď odvozený od japonské lodi HTV, případně by jej dodal soukromý sektor.

Podle zvoleného řešení by měla celá sestava odhadovanou hmotnost 6 000 – 7 400 kilogramů, což by bylo v možnostech silnějších konfigurací Atlasu V nebo Ariane 64 (silnější verze nové evropské rakety se čtyřmi urychlovacími bloky).

ESPRIT by mohl být vypuštěn před i po startu mise EM-3, při které má Orion k Měsíci dopravit obytný modul. Tato mise je zatím plánována mezi roky 2023 a 2024. Pokud by ESPRIT letěl před EM-3, je situace jednoduchá. ESPRIT by se spojil s modulem PPE a následně by se k němu připojil obytný modul.

Pokud by však ESPRIT startoval až po EM-3, musel by Orion oddělit obytný modul od modulu PPE, nechat ESPRIT, aby se připojil. Následně by se od ESPRITu musel oddělit jeho tahač a na uvolněný dokovací port by Orion připojil obytný modul.

Vizualizace modulu ESPRIT, jak ji na základě informací ze září 2017 vytvořil Anatoly Zak.

Vizualizace modulu ESPRIT, jak ji na základě informací ze září 2017 vytvořil Anatoly Zak.
Zdroj: http://www.russianspaceweb.com/
Překlad: Dušan Majer

Začátek roku 2018: Na scénu přichází Falcon Heavy
V dubnu letošního roku se začalo poprvé mluvit o možnosti, kterou jste si přečetli už v názvu článku. Mezi potenciální nosiče modulu ESPRIT pro start v roce 2024 byla zařazena nová raketa Falcon Heavy. Na místě je samozřejmě otázka, zda by využití Falconu Heavy mělo pro ESPRIT nějaký přínos. Odpověď je pozitivní – oproti výše zmíněnému Atlasu V či Ariane 64 by při startu na Falconu Heavy mohl být ESPRIT těžší – konkrétně by mohl pojmout více paliva. Jeho celková hmotnost by tak mohla být mezi pěti a šesti tunami.

Nejnovější dostupná vizualizace modulu ESPRIT ze začátku roku 2018.

Nejnovější dostupná vizualizace modulu ESPRIT ze začátku roku 2018.
Zdroj: ESA

Evropští odborníci navíc přišli s návrhem, že by ESPRIT nemusel palivem zásobovat jen stanici DSG, ale mohl by naplnit i nádrže lunárního landeru, případně znovupoužitelného sestupového stupně. Japonští odborníci mezitím studují možnosti experimentálního optického komunikačního systému, který by se mohl k ESPRITu připojit. Další představenou novinkou je, že by modul mohl disponovat elektrickými systémy, které by dodala NASA a také speciálními konektory pro robotické systémy, o jejichž dodávku by se postarala Kanada.

Kde však zatím nepanuje shoda, je tvar modulu. Inženýři se stále nerozhodli, zda dají přednost kvádru s šestiúhelníkovou základnou, nebo krychli. Ustálil se však odhad délky modulu – 3,91 metru – měřeno v hlavní ose budované stanice DSG. V květnu letošního roku měly paralelně začít dvě vývojové fáze označované jako A a B1. Společně by měly projekt dotáhnout k prvnímu významnému milníku – Zhodnocení systémových požadavků SRR (System Requirements Review), který by mohl přijít nejdříve v červnu 2019. Mezinárodní partneři plánují, že by dodatečný vývoj modulu ESPRIT provedly specializované firmy zvolené ve výběrovém řízení.

Minulé řádky ukazují, že slova na začátku článku jsou pravdivá – projekt prošel mnoha změnami a je velmi pravděpodobné, že aktuální verze není konečná. Odborníci se neustále snaží projekt vylepšovat a hledat optimální řešení. Náš článek vychází z informací, které na svém webu prezentoval ruský odborník na kosmonautiku Anatoly Zak. Je ale možné, že nyní je již situace jiná. O případných změnách Vás budeme informovat v dalších článcích.

Zdroje informací:
http://www.russianspaceweb.com/imp-lcub.html

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…/atoms/files/20171130-nac-heoc-ppe_final2.pdf
http://russianspaceweb.com/…/manned/lunar/mpp/ppb/ppb_iso_silo_1.jpg
http://www.redorbit.com/media/uploads/2013/08/arv-bag-eva_0.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/20171130-nac-heoc-ppe_final2.pdf
http://russianspaceweb.com/…/lunar/mpp/ppb/imp_ppb_2017_silo_1.jpg
http://www.russianspaceweb.com/images/rockets/ariane/ariane6/ariane64_2.jpg
http://www.russianspaceweb.com/…/mpp/lcab/imp_esprit_infographic_1.jpg

Zapojí se Falcon Heavy do budování stanice u Měsíce?, 5.0 out of 5 based on 30 ratings
Pin It
(Visited 5 734 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 (30 votes cast)
(Visited 5 734 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.


35 komentářů ke článku “Zapojí se Falcon Heavy do budování stanice u Měsíce?”

  1. Zdeněk napsal:

    Tak tohle je článek nabytý velice zajímavými informacemi.

  2. Jiří Hošek napsal:

    Zaznamenal jsem, že zatímco v popularizačních článcích je běžné označení “cislunární stanice” či “stanice u Měsíce”, samotná NASA se označení “stanice” pro Gateway vyhýbá. Prostě používá termín “brána”. Bránu definuje jako platformu umožňující významnou cislunární vědu, vývoj kosmických technologií…..
    V memorandu z 2. května je Gateway označena za cislunární kosmickou loď. To se mi líbí.
    https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/gateway_domestic_and_international_benefits-memo.pdf

    • Miroslav Pospíšil napsal:

      Podle mne je to tak trochu zbytečná hra se slovíčky. Jako stanice je myslím většinově vnímán samostatný objekt(y) / stavba, která je odloučená, vzdálená od větších lidských sídel a je užívána dlouhodobě. Může být obydlená trvale, nebo dočasně.
      Například pozemská polární stanice, orbitální stanice na LEO, cislunární stanice, stanice na povrchu Měsíce / jiné planety. Princip zůstává stejný.
      To, že se teď NASA brání označení stanice bych viděl spíš jako nějakou politickou hru, než že by byl účel nebo typ plánované stavby v kosmu jiný.

    • V moji poslední přednášce o DSG na KNP 2018 jsem této problematice věnoval 5 slides a ten kdo na přednášce byl ví, že jde jenom o hru se slovíčky pro uspokojení politické sféry.

  3. vj napsal:

    Článek o evropském modulu, ale titulek o Falcon Heavy, aby to vůbec někdo četl 😛
    Jinak směřuje to k tomu, že evropské průmyslové zapojení bude jako vždy nevýhodné.

    • V čem by mělo být evropské zapojení nevýhodné a pro koho by mělo být nevýhodné?

      • Dušan Majer napsal:

        To by mne také zajímalo, zvlášť pak proč to má být „jako vždy“.

        • vj napsal:

          Evropský příspěvek je tradičně těžko přenositelný pro komerční aplikace.
          Když se podívám na americký PPE, tak to bude upravená komerční satelitní platforma, Falcon Heavy je komerční nosič. A pak je tu evropský ESPRIT.
          To samé na ISS – Američané kupují od svých firem desítky startů komerčních raket. Evropané jim za to staví dva unikátní servisní moduly pro Orion.
          Ale jasné, Američané platí podstatně víc, tak si můžou nastavit rozdělení práce, které vyhovuje zejména jim a jejich firmám.

        • tyčka napsal:

          Evropa taky ISS zásobovala a po dohodě od toho sama ustoupila.

        • tyčka napsal:

          Jinak pokud by ESA se rozhodla postavit sama pilotovanou loď pro přepravu k ISS tak jí v tom nikdo podle mne bránit nebude.

        • vj napsal:

          “po dohodě” je ta kouzelná část.
          Bránit možná nebude, ale pokud nedojde k nějaké dohodě s ostatními partnery, tak to nic neřeší, protože evropský modul je závislý na zbytku stanice.
          I když dohoda s ostatními partnery v kontextu nedávných událostí… 😀

    • Dušan Majer napsal:

      A ještě k tomu nadpisu: Články o stanici DSG jsou na našem webu nadprůměrně čtené. Nepotřebujeme tedy jejich čtenost uměle navyšovat. Falcon Heavy jsem zmínil v nadpisu, jelikož je to jedna z posledních novinek spojených s tímto projektem.

      • Jirka Hadac napsal:

        I bez zminky o FH by me ten clanek rozhodne zaujal. Taky vim, ze netreba spekulovat, novinka je sama o sobe hodne zajimava, osobne jsem rad jak zapojeni FH, tak i za vetsi zapojeni ESA nez jen servisnim modulem pro Orion. Budu se hodne tesit na A. Gersta ci Samanthu u Mesice. Lepe min overenych informaci nez vic naspekulovanych.

    • Miroslav Pospíšil napsal:

      Taky nechápu tvou poznámku o nevýhodnosti zapojení Evropy.
      Je fakt, že v současné fázi plánování a úvah o konečné podobě DSG se informace valí v nepřehledném až chaotickém sledu, o čemž svědčí i tento článek, ale to je jen klasický projektový “kvas” v situaci, kdy není úplně jasné zadání.
      Snad z toho vykrystalizuje něco užitečného a hlavně realizovatelného.

  4. Jiří Hošek napsal:

    Nevíte někdo, co to je Utilization Mod, který je v harmonogramu v tweetu od A. Zaka? Něco, co by mělo letět společně s modulem ESPRIT?
    https://twitter.com/RussianSpaceWeb/status/992400686364192770

  5. Honza napsal:

    Hezký článek.
    Modul ESPRIT bude určitě přínosem pro stanici, akorát mi přijde zvláštní způsob, jak ho chtějí ke stanici dopravit. Vyvíjet kvůli němu tahač (i když ten by našel určitě i jiné využití) je docela risk že nebude tahač včas a na start se bude muset čekat. Mě by přišlo smysluplnější vypustit ESPRIT na SLS spolu s Orionem, který by s ním domanévroval kam je třeba.
    Jestli má nějaký modul startovat samostatně na jiné raketě (třeba na FH), tak by to měl být PPE, který jako jediný nepotřebuje tahač a dokáže se ke stanici dostat sám.
    Chápu že PPE, asi musí být první, protože bude napájet ostatní moduly. Mě by přišlo nejlepší vyslat nejdříve samostatnou raketou PPE, pak obytný modul spolu s Orionem, a nakonec ESPRIT s další misí Orionu a připojit ho mezi, jako je popsáno v článku. Tím by se mohl ušetřit tahač a možná i hmotnostní limity pro ESPRIT.
    I když tenhle můj pohled nejspíš bude způsoben spíš tím, že jsem něco přehlédl já, než že by něco přehlédla NASA 😀

  6. Bohumil Boruvka napsal:

    To je uzasne! Diky za clanek-zase je na co se tesit!

  7. Jarda napsal:

    V článku bylo uvedeno že atlas nebo Ariane by vynesli 6-7tun a FH že unese vice a pritom je tam uvedeno 5-6tun prosím mohl by mi to někdo osvětlit?

    • Dušan Majer napsal:

      U Ariane a Atlasu by těch 6-7 tun vážilo celé soulodí včetně tahače odvozeného z lodi HTV. U FH je uvedena jen hmotnost samotného modulu ESPRIT.

    • Jiří Hošek napsal:

      Sice už odpověděl Dušan, ale ještě to zrekapituluji:

      V roce 2017 byla hmotnost modulu ESPRIT přibližně 4 tuny.
      Ve variantě vynesení nosičem Ariane-64 byla celková hmotnost s HTV-X servisním modulem 7,4 tuny.
      Ve variantě vynesení nosičem Atlas V byla celková hmotnost s KOMERČNÍM servisním modulem 6,0 tuny.

      Nová varianta vynesení nosičem Falcon Heavy umožňuje zvýšení hmotnosti samotného modulu ESPRIT ze 4 na 5 – 6 tun.

  8. hansnasa napsal:

    Super článek,čte se to jedním dechem.díky

  9. Jaroslav Jansa napsal:

    CAPE CANAVERAL – S nadcházejícím výzvou pro komerční letové služby na měsíční povrch NASA odrazí návrat na Měsíc s nástroji a užitečným zatížením, které jsou připraveny k letu již v tomto století.

Zanechte komentář