Zprávy ze světa

4ae3_illustration-ariane5
30.11.2018

Evropská agentura ESA...

… v roce 2018 zaznamenala 100. start její nejsilnější rakety Ariane 5.

Po dvou desetiletích vynášení nejtěžších nákladů pro Evropskou kosmickou agenturu ESA i pro další agentury a společnosti, od neslavného začátku, kdy let prvního exempláře kvůli chybám v použitém softwaru skončil explozí 39 sekund po startu, přes úspěšné vynášení mnoha dalších vědeckých družic na oběžnou dráhu Země i sond vyslaných na dlouhou cestu k planetám ve sluneční soustavě, přes velký počet startů s různými těžkými telekomunikačními a meteorologickými družicemi, přes pět startů s bezpilotními loděmi pro dopravu zásob na Mezinárodní vesmírnou stanici, až ke startům s družicemi navigačního systému Galileo, celkový počet startů raket Ariane-5 dosáhl čísla 100, když dne 25. září 2018 úspěšně vynesla telekomunikační družice Horizons 3e (pro společnost Intelsat and Japan’s SKY Perfect JSAT) a Azerspace-2/Intelsat 38 (pro Azercosmos a Intelsat). Hmotnost první družice byla 6 441 kg, hmotnost druhé 3 500 kg, celková hmotnost vyneseného nákladu (tj. družic a nezbytných adaptérů a nosných struktur) byla 10 827 kg.

Obr.: Raketa Ariane 5 úspěšně vzlétá 25. září 2018 s telekomunikačními družicemi Horizons 3e a Azerspace-2/Intelsat 38 při 100. startu těchto nejvýkonnějších raketových nosičů agentury ESA. Zdroj: ESA/CNES/Arianespace

 

Obr.: Raketa Ariane 5 úspěšně vzlétá 25. září 2018 s telekomunikačními družicemi Horizons 3e a Azerspace-2/Intelsat 38 při 100. startu těchto nejvýkonnějších raketových nosičů agentury ESA. Zdroj: ESA/CNES/Arianespace

Raketa Ariane 5 je dvoustupňová s motory na kapalné pohonné látky, dva pomocné startovací bloky po stranách prvního stupně pracují na tuhé pohonné látky.
Podle použité varianty mají rakety Ariane 5 výšku 46 až 52 metrů (tedy zhruba výška domu o 15 patrech) a hmotnost 777 tun.
Z mnoha významných družic a sond vynesených v minulosti raketami Ariane 5 lze připomenout například start 1. března 2002 s družicí dálkového průzkumu Země Envisat, start 2. března 2004 se sondou Rosetta a přistávacím modulem Philae pro průzkum jádra komety 67P/Churyumov-Gerasimenko v letech 2014 až 2015 nebo start 9. března 2008 s první bezpilotní zásobovací lodí ATV-001 Jules Verne k Mezinárodní vesmírné stanici.
Po jubilejním 100. startu následoval 101. start už 20. října 2018, kdy Ariane 5 vynesla náklad pro misi BepiColombo (hmotnost 4081 kg), která je společným projektem evropské agentury ESA a japonské agentury JAXA. Mise se skládá ze dvou sond, evropské MPO (z angl. Mercury Planetary Orbiter) a japonské MMO ( z angl. Mercury Magnetospheric Orbiter), určených pro průzkum planety Merkur, na jejíž oběžnou dráhu se dostanou po složité cestě sluneční soustavou v prosinci 2025.
Co se týká rekordu v celkové hmotnosti nákladu vyneseného při jednom startu rakety Ariane 5, nynější hodnota je 10 865 kg ze dne 1. června 2017, kdy raketa vynesla komunikační družice ViaSat 2 (pro americkou společnost Viasat Inc.) a Eutelsat 172B (pro evropskou společnost Eutelsat S.A.). Tento náklad byl celkem pojištěn na cenu 800 milionů amerických dolarů a je proto považován za nejdražší a nejtěžší komerční náklad, jaký byl kdy jednorázově dopraven na oběžnou dráhu.
V hodnocení spolehlivosti dosahují rakety Ariane 5 momentálně 95%. K havárii rakety došlo dvakrát, poprvé, jak už výše zmíněno, hned při prvním letu rakety 4. června 1996 v důsledku banálních chyb v softwaru, které vyřadily navigační systém. Raketa se začala stáčet ze správného směru a postupně rozpadat kvůli vysokým aerodynamickým silám, let nakonec ukončil automatický bezpečnostní systém sebezničením rakety.
Pro odborníky z řad IT je to dodnes učebnicový varovný příklad, jak se zdánlivě bezvýznamný nedostatek v programu, který dříve bezchybně fungoval u starších a slabších raket Ariane 4, v důsledku nedostatečné kontroly a řady chybných úvah dramaticky projevil až po jeho použití na mnohem silnější raketě Ariane 5.
Protože byla zničena nejen raketa, ale i jí vynášený náklad čtyř družic Cluster pro studium zemské magnetosféry, je dotyčná softwarová chyba někdy označovaná jako jedna z nejdražších softwarových chyb v dějinách.
Podruhé skončila raketa Ariane 5 v plamenech dne 11. prosince 2002 při 14. startu, kdy ovšem poprvé vzlétala její nová varianta, označovaná jako Ariane 5ECA, s novým centrálním motorem prvního stupně Vulcain 2. V důsledku závady na chlazení motoru přestal být let rakety řiditelný a raketa byla bezpečnostním systémem řízeně zničena.
Obě havárie tedy způsobily jiné příčiny, ale průběh byl podobný, v obou případech zafungovaly bezpečnostní systémy, které neovladatelnou raketu řízeně zničí explozí v letu, takže spadnou jen relativně malé trosky, které jsou mnohem méně nebezpečné, než kdyby se k zemi zřítila 777 tun vážící raketa v jednom kuse.
Po fiasku s prvním startem rakety Ariane 5 ani start jejího druhého exempláře 30. října 1997 neproběhl úplně dobře, centrální motor prvního stupně zhasnul předčasně, druhý stupeň rakety fungoval bezchybně, ale družice se nepodařilo vynést do požadované výšky. Při dalších sedmi startech rakety fungovaly bezchybně, podobný problém se opakoval při 10. startu dne 12. července 2001, kdy raketa sice oběžnou dráhu také dosáhla, ale kvůli nižšímu výkonu tentokrát druhého stupně rakety se družice opět nepodařilo dostat do požadované výšky nad Zemí. Jedné ze dvou družic se nakonec podařilo na požadovanou oběžnou dráhu dostat vlastními silami za cenu spotřebování části paliva určeného k dlouhodobému udržování pracovní oběžné dráhy.
Poslední problém se objevil dne 25. ledna 2018 při 97. startu, kdy se raketa dostala mírně mimo plánovaný kurz a vypustila družice na oběžné dráhy s chybným sklonem. Raketa v tom ovšem byla tentokrát nevinně, motory obou stupňů fungovaly bezchybně, problém vznikl chybně zadanou hodnotou azimutu v inerciální jednotce. Obě družice se povedlo zachránit a navést na správné oběžné dráhy, ovšem opět za cenu obětování části jejich vlastního paliva.
Z prvních 100 startů tedy rakety Ariane 5 pouze dvakrát havarovaly a jen třikrát z různých důvodů vypustily družice na nesprávné oběžné dráhy, i při nejpřísnějším hodnocení mají v součtu 95% úspěšnost bezchybného splnění zadaných misí.

Všechny rakety Ariane 5 startovaly z evropského kosmodromu poblíž města Kourou na území jihoamerické Francouzské Guyany, kde se nachází Guyanské kosmické centrum (fr. Centre Spatial Guyanais).

Obr.: Evropský kosmodrom Kourou v březnu 2012. V popředí je startovní rampa lehkých raket Vega, v pozadí je přesouvána raketa Ariane 5 z montážní budovy na svou startovní plochu. Zdroj: ESA–Stephane Corvaja

 

Obr.: Evropský kosmodrom Kourou v březnu 2012. V popředí je startovní rampa lehkých raket Vega, v pozadí je přesouvána raketa Ariane 5 z montážní budovy na svou startovní plochu. Zdroj: ESA–Stephane Corvaja

Francie si toto místo vybrala jako vhodné pro vybudování kosmodromu už v roce 1964, počátky francouzské kosmonautiky jsou ale spojené se zcela jiným místem na jiném kontinentě. První starty francouzských raket, včetně vypuštění první francouzské družice Astérix-1 pomocí rakety Diamant A v roce 1965, se totiž uskutečnily z kosmodromu Hammaguir v Alžírsku, který vznikl z vojenské raketové základny. Alžírská Národní osvobozenecká fronta ale vedla od roku 1954 proti Francii oboustranně krutou guerillovou válku za nezávislost a v roce 1962 nad Francouzi definitivně zvítězila. V roce 1965 pak ještě v už nezávislém Alžírsku proběhl státní převrat a politická situace v socialistickém Alžírsku se silně centralistickým státem, autoritářskou vládou a nedobrým ekonomickým stavem byla nadále krajně nejistá a k Francouzům poměrně dost nepřátelská. Provoz tohoto afrického kosmodromu byl proto postupně utlumován a definitivně skončil v červenci 1967. Francouzská kosmonautika se definitivně přeorientovala na kosmodrom Kourou, odkud první francouzská raketa Diamant B úspěšně odstartovala 10. března 1970.

V roce 1975 pak vznikla společná Evropská kosmická agentura ESA (angl. European Space Agency, fr. Agence spatiale européene, francouzsky se tedy označuje zkratkou ASE) a Francie nabídla agentuře tento kosmodrom k užívání.
Přestože se to na první pohled nemusí zdát, umístění kosmodromu je v mnoha ohledech velmi výhodné a dokonce bývá považován za nejvýhodněji umístěný kosmodrom ze všech v současnosti fungujících.
Francouzská Guyana měla v minulosti neblahou pověst jako trestanecká kolonie s pověstnými Ďábelskými ostrovy u pobřeží, které se staly světoznámé především kvůli autobiografii vězně Henri Charrièrea s názvem Motýlek a později stejnojmennému filmu. Trestanecká kolonie tu byla od roku 1852 až do roku 1946, vězni tu žili ve tvrdých podmínkách, kromě dozorců, nucených prací, vedra a tropických nemocí je tu mořili dokonce i upíři, což jsou netopýři (přesněji jedna jejich podčeleď s latinským názvem Desmodontinae) žijící ve Střední a Jižní Americe a v noci se živící sáním krve teplokrevných živočichů, obvykle jen ptáků, ale jeden druh (tzv. upír obecný, lat. Desmodus rotundus) si rád pochutnává na krvi jakýchkoliv savců a to včetně člověka. Ve skutečnosti tito netopýři nejsou příliš obratní letci, vyhýbají se osvětleným místům a dobytek na pastvinách nebo zvířata v lese jsou pro ně daleko pohodlnějším zdrojem potravy, ale pro vězně v dusných tmavých celách, kam mohla tato zvířátka prolétnout mezi mřížemi, to byla další děsivá zkušenost, která jim navíc po těžkých dnech znemožňovala se v klidu vyspat, takže někteří vězni rychle umírali naprostým vyčerpáním tělesných i duševních sil.
V důsledku takových podmínek zůstávala Francouzská Guyana dlouho téměř neobydlená a i dnes, kdy už je možné s pomocí technických prostředků vytvořit si životní podmínky nesrovnatelně příjemnější, je obydleno pouze 6% území, vlhký tropický deštný prales pokrývá 81% území. Pro kosmodrom je to ale výhoda, protože je jen minimální riziko, že trosky z havarovaných raket někoho ohrozí a nebo zažehnou rozsáhlý požár.
Politicky je Francouzská Guyana francouzským zámořským departementem (a tedy je i územím Evropské unie), nejsou tu separatistické tendence, sklony k politickým převratům a nebo k častějšímu a výraznějšímu sociálnímu neklidu, alespoň ne více než ve Francii samé. O bezpečnost se na kosmodromu a v okolí starají francouzští četnící (fr. Gendarmerie) a 3. cizinecký pěchotní pluk francouzské Cizinecké legie. Co se týká požární ochrany, je to detašované pracoviště pro hasiče z Pařížské hasičské brigády.
Kosmodrom je nedaleko pobřeží Atlantského oceánu, takže kromě drahé letecké dopravy je možné dovážet větší náklady i levnou lodní dopravou.
Naprosto největší fyzikální výhodou kosmodromu Kourou je ale to, že leží blízko zemského rovníku (který prochází zhruba jen 500 km jižněji), takže pokud raketa vynáší obzvláště těžký náklad a startuje směrem na východ, rotace Země jí tu přidává rychlost 460 m/s, což je 1 656 km/h! Stejná raketa startující z Kourou tedy dokáže vynést výrazně těžší náklad, než kdyby startovala z jiných od rovníku mnohem dále umístěných kosmodromů.
Snad jedinou nevýhodou tohoto kosmodromu jsou tedy jednak ony venkovní vysoké teploty a především vysoká vlhkost vzduchu, které jsou nejen nepříjemné pro venku pracující personál, ale hlavně nesvědčí technice a zejména elektronice. Některé součástky musí být pro provoz v těchto podmínkách upravované a nebo přímo vyráběné v odolnějších verzích pro použití ve vlhkých tropech.
V současnosti z kosmodromu Kourou startují tři typy raket. Kromě už popsaných nejsilnějších a nejvýkonnějších raket Ariane-5 to jsou také lehké evropské rakety Vega pro ekonomickou dopravu lehčích družic. A jako střední nosiče tu jsou používané ruské rakety Sojuz 2. Podle podmínek rusko-evropské dohody za to výměnou získala ruská strana přístup na kosmodrom Kourou a možnost vypouštět odtud rakety Sojuz i se svým nákladem. Rampa pro vypuštění těchto raket se tu začala stavět v roce 2007 a první start se z ní uskutečnil v 21.října 2011, kdy raketa Sojuz v modifikaci ST-B vynesla dvě družice pro budovaný evropský navigační systém Galileo.
Z mnoha plánovaných budoucích startů z tohoto kosmodromu, které mají velkou šanci zapsat se do dějin, je vhodným příkladem vynesení Vesmírného dalekohledu Jamese Webba (angl. James Webb Telescope), který má být nástupcem dosloužilého Hubbleova vesmírného teleskopu. Teleskop byl postaven americkou agenturou NASA ve spolupráci s evropskou ESA a kanadskou CSA. Tento nový vesmírný dalekohled má hmotnost 6 500 kg a podle plánu by ho z Kourou měla vynést Ariane 5 dne 30. března 2021. Průměr tohoto dalekohledu je 6.5 metru (kdežto Hubbleův vesmírný teleskop měl průměr 2.4 metru), takže má velmi dobré šance způsobit v astronomii ještě daleko větší revoluci, než jeho slavný předchůdce.

S činností kosmodromu v Kourou také úzce souvisí globální síť pozemních stanic ESA, které sledují let odtud startujících raket v různých fázích jejich letu a později udržují komunikaci s vypuštěnými družicemi a sondami a přijímají od nich pořízená data.

Obr.: Globální síť pozemních stanic zajišťujících pro ESA sledování jejich vzlétajících raket a následnou komunikaci s družicemi a sondami (stav v roce 2015). Modře jsou označené stanice vlastněné agenturou ESA, oranžově stanice pracující pro ESA, ale provozované komerčními organizacemi, zeleně pak stanice provozovaný jinými agenturami a s agenturou ESA pravidelně spolupracujícími. Zdroj: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

 

Obr.: Globální síť pozemních stanic zajišťujících pro ESA sledování jejich vzlétajících raket a následnou komunikaci s družicemi a sondami (stav v roce 2015). Modře jsou označené stanice vlastněné agenturou ESA, oranžově stanice pracující pro ESA, ale provozované komerčními organizacemi, zeleně pak stanice provozovaný jinými agenturami a s agenturou ESA pravidelně spolupracujícími. Zdroj: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

Právě před 10 lety se do sítě připojila klíčová stanice na ostrově Santa Maria na Azorech, která je schopná sledovat rakety vzlétající z Kourou. Pro své umístění uprostřed Atlantského oceánu je nezbytná pro sledování trajektorie raket letících s obzvláště těžkým nákladem východním směrem (kvůli výše zmíněnému efektu zvýšení nosnosti raket využitím rychlosti rotace Země), měla tedy pro agenturu ESA zásadní úlohu například při zásobovacích letech bezpilotních transportních lodí k Mezinárodní vesmírné stanici.

Obr.: Anténa o průměru 5.5 metru pozemní stanice ESA na ostrově Santa Maria na Azorech pro sledování raket startujících z kosmodromu Kourou. Zdroj: ESA

 

Obr.: Anténa o průměru 5.5 metru pozemní stanice ESA na ostrově Santa Maria na Azorech pro sledování raket startujících z kosmodromu Kourou. Zdroj: ESA

Stanice Santa Maria je strategická svou polohou, pro sledování vzlétajících raket jí ale postačuje poměrně malá anténa. Pro udržování komunikace i se vzdálenými sondami pro průzkum sluneční soustavy je potřeba vybavení výrazně větší. Agentura ESA má momentálně vybudované tři takové stanice, první z nich byla stanice New Norcia v Austrálii, která byla uvedená do provozu v březnu 2003 a zajištovala komunikaci se sondami Mars Express, Rosetta, Venus Express, Gaia a mnoha dalšími.

Obr.: Anténa o průměru 35 metrů pozemní stanice ESA New Norcia v Austrálii od svého uvedení do provozu v roce 2003 přijímala signály od vzdálených sond prozkoumávajících objekty ve slunečních soustavě. Zdroj: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

 

Obr.: Anténa o průměru 35 metrů pozemní stanice ESA New Norcia v Austrálii od svého uvedení do provozu v roce 2003 přijímala signály od vzdálených sond prozkoumávajících objekty ve slunečních soustavě. Zdroj: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

Kosmodrom v Kourou s jeho výhodným umistěním, tři druhy vyzkoušených raket pro orbitální náklady všech velikostí a účelů od čistě vědeckých až po čistě komerční a globální síť pozemních stanic pro podporu misí do všech vzdáleností, to vše je pro agenturu ESA skvělým základem k dalšímu rozvoji a zároveň velmi hodnotným příspěvkem, jaký může agentura ESA nabídnout při vyjednávání spolupráce s ostatními agenturami. V oblasti praktických projektů celoplanetárního významu by měla agentura ESA brzy dosáhnout prestižního úspěchu, když těmito svými prostředky úspěšně dokončí a uvede do plné operační schopnosti družicový navigační systém Galileo.

Článek zpracoval: Jiří Šustera

 

nahoru

zpět