Znovupoužitelný Electron

Společnost Rocket Lab si v uplynulých měsících vypracovala velmi slušnou pozici na rodícím se trhu s malými družicemi. Její malá raketa Electron má za sebou již sedm startů, při kterých vynesla dohromady 35 družic. její plány však nejsou vůbec malé – firma by chtěla současnou frekvenci startů zvýšit na dvojnásobek, vyvíjí vlastní družicovou platformu Photon, která by mohla poprvé letět leště letos. Vyrobila již sto 3D tištěných motorů Rutherford s elektrickým čerpadlem, a buduje novou startovní rampu na východním pobřeží USA. Ta by se mimochodem mohla stát nejrychleji postavenou startovní rampou kosmické rakety. Její stavba začala letos v lednu a do konce roku by se z ní mohl uskutečnit první start. V tomto týdnu však přišlo ještě jedno oznámení, které bylo avizováno jako začátek nové éry firmy.

Spekulovalo se o různých možnostech – třeba o představení rakety Electron heavy, ale skutečnost byla jiná. Přesně s úderem středoevropské půlnoci ze 6. na 7. srpna měla začít příslušná prezentace, kterou společnost živě vysílala na internet. Peter Beck, šéf firmy, v krátkosti představil úspěchy, jakých jeho firma dosáhla. Pak vzpomněl vynález knihtisku. „Před tímhle objevem jste museli každé písmeno či odstavec napsat zvlášť. Knihtisk provedl demokratizaci informací – nepotřebovali jste na každou kopii jednoho písaře, mohli jste masově rozšířit znalosti do světa. Ale musím uznat, že by bylo hloupé vytisknout na tomhle krásném stroji jeden papír a pak jej vyhodit.“ Po těchto slovech se za řečníkem spustilo níže vložené video.

Pokud by po této prezentaci ještě někdo pochyboval o významu sdělení, přidal Peter Beck jasné zhodnocení: „Electron míří k znovupoužitelnosti.“ Přiznal se, že nejprve považoval tuto myšlenku za nereálnou. Jak bylo vidět, jeho firma neplánuje provádět brzdící zážehy nebo motorické přistávání. Electron je malá raketa a aby se s ní daly dělat podobné věci, muselo by dojít k jejímu zvětšení na střední velikost. Ale to je v kolizi s cíli firmy, která stojí právě o malé rakety, které mohou často létat na vyhrazené mise pro zákazníky.

Vizualizace namáhání prvního stupně rakety Electron při vstupu do atmosféry.

Vizualizace namáhání prvního stupně rakety Electron při vstupu do atmosféry.
Zdroj: https://www.youtube.com/

Některé věci se prostě nedají jednoduše škálovat. A tohle je jedna z nich. Začínáme na osmi a půl násobku rychlosti zvuku a musíme se během asi 70 sekund dostat na setinu rychlosti zvuku. To je opravdová výzva z hlediska energie, se kterou si musíte při cestě dolů poradit. Konkrétně je to 3,5 GJ energie – to pro lepší představu odpovídá okamžité spotřebě 57 000 domácností,“ vysvětil Peter Beck, jaké energie se musí jeho první stupeň zbavit a přitom nemůže použít motorické manévry.

Při vstupu do atmosféry navíc vzniká i velké množství rázových vln, které spolu navíc interagují. Teplota plazmatu v tu chvíli dosahuje poloviny teploty na povrchu Slunce – máme tedy co dělat s neskutečnou termodynamickou zátěží. Takže se asi nedivíte, že jsem říkal, že je to složité. A aerodynamická zátěž odpovídá situaci, kdy na první stupeň Electronu posadíte tři slony. Máte raketu z uhlíkových vláken se stěnami o síle 1,8 milimetru, na které sedí tři sloni, která zažívá poloviční teploty povrchu Slunce, vstupujete do atmosféry rychlostí 8,5× větší než je rychlost zvuku a chcete se vrátit v jednom kuse,“ uvedl Beck.

Detail simulace v okolí motorové sekce.

Detail simulace v okolí motorové sekce.
Zdroj: https://www.youtube.com/

Ve firmě bylo mnoho lidí, kteří si mysleli, že je záchrana prvního stupně nereálná, ale pak Electrony začaly létat a díky tomu bylo k dispozici stále více dat. „Ta raketa je v podstatě létající laboratoř. Z každého letu získáváme údaje pomocí zhruba 15 000 kanálů, takže máme opravdu hodně dat. Na jejich základě jsme mohli začít tvořit dynamické modely proudění a snažili jsme se pochopit, k čemu přesně tam dochází,“ vzpomínal Beck na prezentaci. Na základě těchto informací se rozhodli, že pokud chtějí stupeň zachránit, potřebují inovativní řešení. Vsadili tedy na pasivní metody – intenzivní tepelnou ochranu a velké množství aerodynamických zpomalovačů.

Bíle zvýrazněné rázové vlny fungují jako plazmatický nůž.

Bíle zvýrazněné rázové vlny fungují jako plazmatický nůž.
Zdroj: https://www.youtube.com/

Tím se téma začalo stáčet na další plány firmy. Peter Beck připomněl, že první komerční zakázky přišly na konci loňského roku a tehdy začala přicházet důležitá data. Poslední realizované mise se už nesly ve znamení výrazně zacílených požadavků na sběr konkrétních údajů. Šestá mise (That’s a Funny Looking Cactus) již podle Beckových slov přinesla velké množství cenných údajů a sedmý let (Make it Rain) pak ještě víc. „Osmá mise, která nás teď čeká na rampě je mimořádně důležitá. Raketa nese pokročilý systém získávání dat, který jsme pojmenovali Brutus. Tohle jméno dostal kvůli tomu, že by měl pracovat po celou dobu průchodu atmosférou ve všech fázích. Ano, čekáme, že se stupeň rozpadne, ale Brutus by měl dopadnout do oceánu, odkud ho vylovíme. Je to velice přesný záznamník dat, takže díky němu mnohem lépe pochopíme okolní prostředí. Tyto informace pak použijeme k validaci našich modelů,“ prozradil Peter Beck.

Desátá mise má pak přinést významná konstrukční vylepšení a změny. „Pokud s námi Vaše družice poletí, nepanikařte! Všechna vylepšení budou provedena samostatně a nebudou nijak zasahovat do letových systémů. Půjde o pasivní zařízení, která budeme testovat, ale nehrozí u nich, že by mohly ohrozit jiné systémy,“ uvedl bez bližšího upřesnění šéf Rocket Lab.

Kroky k záchraně prvního stupně rakety Electron - některé jsou již hotové (červeně), jiné zatím čekají.

Kroky k záchraně prvního stupně rakety Electron – některé jsou již hotové (červeně), jiné zatím čekají.
Zdroj: https://www.youtube.com/

Ve slajdu promítaném na stěnu byla kromě výše uvedených misí uvedena i mise s označením N. Firma totiž zatím neví, u kolikáté mise se poprvé pokusí o záchranu, takže N je jakási náhrada. Firma si celý proces záchrany rozdělila do dvou hlavních bloků. „Mnoho z vás si při sledování videa u scény s helikoptérou řeklo – tohle bude těžké. Jakožto začínající pilot helikoptéry vám mohu říct, že tohohle se bojím ze všeho nejméně. Mnohem složitější je prorazit Zeď,“ uvedl Peter Beck. Zeď je, jak jsme se na prezentaci dozvěděli, výraz, který se ve firmě RocketLab používá pro složité podmínky při průchodu atmosférou. Firma prý vyvinula větší množství nových technologií a technik, které mají umožnit zvládnout tento složitý úkol.

Vizualizace prvního stupně rakety Electron na padáku.

Vizualizace prvního stupně rakety Electron na padáku.
Zdroj: https://www.youtube.com/

Při první fázi se proto nepočítá s helikoptérou, ani se znovupoužitelností. Stupeň by měl dopadnout do oceánu, odkud bude vyloven, aby mohl být analyzován. Jakmile bude splněn první úkol – průchod Zdí – bude možné přistoupit k druhé fázi – zachycení za letu a dopravě za sucha na pevninu. Prvních pokusů bychom se mohli dočkat během příštího roku, tak se nechme překvapit.

V ideálním případě bychom zachytili stupeň v dobrém stavu – pak by stačilo jen posadit jej zpátky na rampu, dobít akumulátory a letět znovu,“ představuje si Beck. V samotném závěru pak ještě šéf Rocket Lab prozradil, proč se jeho firma vůbec o znovupoužitelnost pokouší. „Naprostým základem je frekvence startů. Je to něco, co může změnit náš obor a třeba i celý svět. Když totiž dostaneme náklad na oběžnou dráhu rychle, spolehlivě a pravidelně, budeme moci mnohem více inovovat a dostaneme mnohem více příležitostí. A kromě toho bychom mohli také snížit ceny. Ale mnohem důležitější je zvýšení frekvence startů. i kdybych každý stupeň zachránil jen jednou, tak bych zdvojnásobil náš výrobní poměr,“ uvedl v samotném závěru.

Zdroje informací:
https://www.rocketlabusa.com/
https://www.youtube.com/
https://www.youtube.com/

Zdroje obrázků:
https://www.youtube.com/watch?v=joONWIGtcdY

Znovupoužitelný Electron, 5.0 out of 5 based on 20 ratings
Pin It
(Visited 3 895 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 (20 votes cast)
(Visited 3 895 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)


58 komentářů ke článku “Znovupoužitelný Electron”

  1. Aurelius napsal:

    prajem pekný večer, Falcon 9 brzdí okrem iného aj preto, aby do jeho trysiek nevstupoval vzduch veľkou rýchlosťou, lebo by ich mohol poškodiť, chcem sa preto opýtať ako toto chcú riešiť u Electronu, respektíve v čom sú motory Rutherford iné a brzdiaci manéver nepotrebujú?

  2. 132456 napsal:

    Díky za přehledné shrnutí, Dušane! Hezký článek. A obecně fajn novinka. Jestlipak bude Elon dál předstírat, že neexistují?

  3. Radoslav Karásek napsal:

    Paráda, takže sa nám tak nejak blíži komentovaný prenos. Už sa těšíš Dušan? 🙂

  4. Radim Pretsch napsal:

    Šikovná věc. Zároveň to podle mě, podtrhuje eleganci Muskova řešení.

    Je až k neuvěření, jaký je vizionář. Zatímco on má plně funkční systém, ostatní zatím zkoušejí polovičatá řešení. Jsem zvědavý na čínskou technologii.

    • Dušan Majer napsal:

      Dnes zrovna vyjde krátký článek o LinkSpace. 😉

    • Vláďa napsal:

      Nenazval bych to polovičaté řešení. V článku jsou uvedeny důvody, proč né motorově. Já bych to nazval pasivní řešení, kdy nespotřebovávám palivo na brzdění, brzdění provádím aerodynamicky. Pokud jim to bude fungovat, tak si dovolím tvrdit, že to je dobré řešení pro tento typ rakety. Ale myslím že to nebude vůbec jednoduché.

      • Radim Pretsch napsal:

        Tu polovičatost vidím v tom zachytávání vrtulníkem. Vkládají další systém, vrtulník, a dost náročnou operaci, zachycení ve vzduchu a doprava na loď.

        A k tomu, jak popisují, se musí vypořádat s tepelným a dynamickým namáhánim větším než u motoristického přistání. Je to výzva. Souhlasím s Vámi, že pokud uspějí, bude to pro tuhle třídu nosičů optimální.
        Ale přikláním se k frankovi, že navýšení výroby by bylo jednodušší a levnější.

    • Jakub napsal:

      Já Muska nepovažují za vizionáře jenom má kolem sebe PR.

      To je krásna ukázka jak každá technologie má svoje použiti.

      • Dušan Majer napsal:

        Mýlíte se. Elon Musk je hlavním technikem SpaceX a jeho vize jsou mimořádné – bez ohledu na to, zda je tak vnímáte, nebo ne. PR je sice důležitá věc, nicméně za SpaceX stojí skutečně mimořádné úspěchy technologického rázu, které jsou vizionářské a které se pomocí PR udělat nedají.

        • Petr Groh napsal:

          Velmi pěkně řečeno, pane Majere.
          Je škoda, že řada lidí svádí úspěchy druhých na dobrý PublicRelations.

          Muskův přínos bude plně doceněn až později. Obdivuji ho, přiznávám.

          (Ale za šéfa bych ho mít nechtěl. :-)))

        • Jakub napsal:

          Technikem je kde kdo (neříkám tím že je blby a nic neumí) jakou novou technologií vymyslel? Svými výroky o Marsu atd… získal peníze a něco málo posunul dál. Zatím znovu nepoužil celou raketu.

          • Radim Pretsch napsal:

            Ta vize není v tom, že by vymyslel plazmový motor.

            Postavil systém, kdy se první stupeň (90% nosné rakety) vrací zpět (v optimálním případě přímo na kosmodrom) a v řádu týdnů/ dní je opět připraven ke startu. Vzpomeňte si jak to před pár lety komentovali “mazáci” od konkurence. V tom je vize.

            Peníze samozřejmě nedostal “za výroky o Marsu a podobně”, ale za to, že svou vizi uvedl v praxi (velmi výnosnou a proto atraktivní pro investory).

            Musí není “kdekdotechnik”. Jako inženýr se podílí přímo na konstrukci.

          • Dušan Majer napsal:

            Vy byste potřeboval ke konstatování, že je vizionář to, aby použil celou raketu znovu? Nu, nemáte tedy malé cíle. Ale jste vzorným příkladem toho, jak se lidé snaží ignorovat úspěchy SpaceX a pořád jim vymýšlí další a další milníky, které musí splnit, aby je začali brát vážně. Vaši otázku o tom, jaké technologie SpaceX vymyslela, beru spíše jako řečnickou, protože takový dotaz by mi seděl spíše na Novinky.cz, kde diskutující o tématu nic neví, ale zato mají nezlomný pocit, že to chápou.

          • Asdf napsal:

            Těch technologií vymysleli hodně, např. velkoformátové třecí svařování, které do té doby nikdo neuměl a už vůbec se nepoužívalo v aerokosmickém průmyslu.
            Příště se trochu víc informujte, než začnete něco dehonestovat 😉

      • Vít Výmola napsal:

        Co si představujete pod pojmem ‘vizionář’? To není totéž, co vynálezce. Vizionář je člověk, který světu představí novátorskou vizi a svou činností ji uvede do pohybu. Kolonizace Marsu systémem ITS, znovupoužitelné nosiče, hyperloop, boring company, megatovárny na akumulátory a elektroauta, na co jsem ještě zapomněl? To je vám málo?

  5. frank napsal:

    No uvidíme, při současných celkových nákladech kolem 5 milionů dolarů za start a při potencionální váze záchranného systému a současné nosnosti rakety, navíc při cenně stroje k zachycení, nákladech na posádku provoz, nákladech na revizi prvního stupně / motorů je otázkou nakolik se záchrana, byť technicky možná, vlastně vyplatí 🙂 Každopádně držím palce, budou to hezká videa…

  6. Mr. G napsal:

    Velmi dobre napisany clanok.
    Pozrel som si aj prezentaciu a to co ma najviac zaujalo, ze tam nepadla zmienka o manevrovacom systeme. Podla toho to vyzera tak, ze planuju nechat prvy stupen neriadene padnut do atmosfery. Velmi nizko polozene tazisko by malo stupen stabilizovat vo vertikalnej polohe. Stupen len vybavia tak, aby aerodynamicke brzdenie prezil v celku.
    Drzim im palce, mne sa Electron velmi paci 🙂

  7. jarpe napsal:

    Nejslabší článek bude ten vrtulník. To bude jak sázka do loterie, to zachytit vrtulníkem.

  8. Pacholik napsal:

    Kdyz to zacnou chytat běžně, cekal bych dalsi vyvoj bude Electron Heavy (EH). Pocital nekdo jakou by mohl mit EH nostnost na LEO? Jinak tomu chytani verim, je to takova vetsi nedopita petflaska od pivka.. to chytnou…

  9. Asdf napsal:

    Trochu mi připadá, že se tváří, jako kdyby byli první, kdo se pokouší o znovupoužitelnost.

  10. David R. napsal:

    Byl zde v úvodu diskuze dotaz na ochranu motorů při vstupu do atmosféry.
    Moje domněnka je, že když bude nejhůř, mohou obětovat trysky. Tryska je jediný exponovaný díl, a je vyměnitelná. A navíc je dosti odolná, takže by mohla plnit funkci jakéhosi jednorázového tepelného štítu. Tvar nehraje roli – jak už bylo řečeno, těžiště je v podstatě na konci rakety. A také, motor není použit pro přistání, takže poškození trysek není konec konců fatální ztráta.
    Electron má každopádně mnohem jednodušší návrat, než F9. S ohledem na rozměry a cenu ani nelze jinak. Teké si nemusí nechávat část paliva, což jej činí ještě lehčím. O to méně má kinetické energie. A každopádně mne těší, že baterky neskončí v moři.
    Pokud jde o Elona, tak sice asi není nejlepším technikem na Zemi, ale špatný rozhodně není. A hlavně: dokázal své firmě “naložit” přesně takovou dávku inovací, kterou ještě zvládla, zůstal nohama na zemi a nevrhnul se na žádné atomové pohony, ramjety apod. a přesto udělal docela slušnou díru do trhu “vyspělým” konkurentům, což nemůže zpochybnit ani ten největší skeptik. A to nemluvím o tom, že předvedl v podstatě to samé automobilkám. Pokud se mu podaří to samé (=nezkrachovat a uspět) se Starlinkem a Starshipem, tak to bude husarský kousek.

  11. Hawk napsal:

    Libi se mi ,ze na to jdou jinak nez SpaceX. Trochu zamrzi, ze maji zatim ambice zustat jen v segmentu lehkych nosicu.

    Trochu nerozumim proc nevolili od zacatku start z letadla, odpadly by naklady na provoz kosmodromu, zmensila by se zavislost na pocasi a trochu by to mozna zvedlo i uzitecnou nosnost.

  12. pbpitko napsal:

    Motorické pribrzdenie vyžaduje dosť veľký podiel z celkového množstva paliva. Ak by návratová fáza nepotrebovala žiadne palivo, o hmotnosť ušetreného paliva sa môže zvýšiť hmotnosť užitočného nákladu. Mŕtva hmotnosť rakety by mohla zostať rovnaká a z malej rakety sa razom môže stať minimálne raketa strednej nosnosti !
    pb 🙂

  13. Pacholik napsal:

    Take si myslim, ze klesne nosnost cca o 80kg. Treba ale jeste z tech motoru dostanou neco navic…
    K EH- dovedu si predstavit, ze by si ji nekdo obednal na cestu k mesici za dob soutezi, nebo i ted tam letaji male sondy na drahych nosicich.. doletela by vubec EH aspon s 200kg k mesici? Diky pokud vite..

Zanechte komentář

You must be logged in to post a comment.