Zprávy ze světa

80f94_illustration
30.12.2018

Nové rakety Electron...

… absolvovaly za rok 2018 tři starty a získaly ve svém oboru několik prvenství.

Rakety Electron se tak stávají dalšími raketovými nosiči na poli komerční kosmonautiky, u kterých si mohou zajistit vynesení své družice i soukromé firmy.

Tvůrcem, stavitelem a provozovatelem raket Electron je novozélandsko-americká společnost Rocket Lab, která pro jejich starty postavila od základů světově první zcela soukromě provozovaný kosmodrom Rocket Lab Launch Complex 1 na poloostrově Māhia na Severním ostrově Nového Zélandu. Díky úsilí a štěstí na setkání se správnými lidmi ve správný čas se tu splnil jeden ambiciózní dětský sen.

Obr.: Kosmodrom společnosti Rocket Lab na poloostrově Māhia na Severním ostrově Nového Zélandu. Zdroj: Rocket Lab

 

Obr.: Kosmodrom společnosti Rocket Lab na poloostrově Māhia na Severním ostrově Nového Zélandu. Zdroj: Rocket Lab

Zakladatelem a výkonným ředitelem společnosti Rocket Lab je Novozélanďan Peter Beck, který se narodil v Invercargill, městě s počtem obyvatel nepříliš přes 50 000, které je zároveň nejjižnějším městě Nového Zélandu. Peter Beck tu vyrůstal se svým snem stavět v dospělosti rakety. Později začal pracovat jako nástrojářský učedník a zaměstnanec v průmyslovém výzkumu, kde se seznámil s kompozitními materiály a supravodiči. Kromě toho stále experimentoval se stavbou malých raket. Svou společnost Rocket Lab založil v roce 2006. Podařilo se mu získat peníze od soukromých investorů a v roce 2009 se Rocket Lab stala první soukromou společností na jižní polokouli, která dosáhla vlastní raketou hranici kosmického prostoru. Raketa se jmenovala Ātea (maorské slovo pro vesmír), byla 6 metrů dlouhá a vážila 60 kg. Technicky to byla suborbitální sondážní raketa, dokázala vynést 2 kg nákladu do výšky 120 km. Takto malou raketou sice nebylo možné vypustit žádnou družici na trvalejší oběžnou dráhu, ale protože hranice mezi zemskou atmosférou a kosmickým prostorem (tzv. Kármánova hranice) je všeobecně určená výškou 100 km nad zemským povrchem, raketa tuto hranici překonala a úkol dostat se do kosmického prostoru tedy splnila.
Díky úspěchu s raketou Ātea získala společnost Rocket Lab v roce 2010 kontrakt, který jí umožňoval využít zdroje americké vládní agentury NASA pro vývoj nového nízkonákladového raketového nosiče malých družic na oběžnou dráhu. Úspěch zárověň přilákal další investory a v roce 2015 se jejich strategickým investorem stala velká americká společnost Lockheed Martin. Výsledkem úsilí bylo vytvoření inovativní rakety Electron. Kvůli štědrému financování z USA ovšem byla společnost Rocket Lab nucena založit si tam hlavní sídlo, které je nyní v městě Huntington Beach v Kalifornii. Ve většině statistik jsou proto rakety Electron vedené jako rakety původem z USA, přestože jejich finální montáž a starty se odehrály na Novém Zélandu, kde byl pro jejich starty postaven a 26. září 2016 oficiálně otevřen výše zmíněný kosmodrom na poloostrově Māhia.

Raketa Electron má výšku 17 metrů, průměr 1.2 metru a startovní hmotnost 13 tun. Dokáže vynést 150 kg nákladu na dráhu ve výšce 500 km, nebo až 231 kg nákladu na eliptickou dráhu ve výšce 180 až 300 km. Cena za jeden start je kolem 5 milionů amerických dolarů, což je při přepočtu na 1 kg vynesené hmotnosti méně, než u většiny konkurentů. A kde by cenou nevítězily, což jim hrozí například proti raketám společnosti SpaceX známého Elona Muska, tam by měly rakety Electron zákazníka zaujmout možností rychlejšího termínu startu, protože nový snadno vyrobitelný exemplář rakety Electron by v případě poptávky měl být dostupný během několika dnů.
Rakety Electron jsou technicky inovativní v mnoha směrech. Raketa je v základu dvoustupňová, pohání jí Rutherfordovy motory na kapalné palivo, které jsou pojmenované po významném fyziku Ernestu Rutherfordovi (žijícímu v letech 1871-1937), který se narodil v novozélandském městě Nelson. První stupeň rakety Electron pohání 9 raketových motorů a druhý stupeň jeden motor optimalizovaný pro provoz ve vakuu. Spalovací komora, injektory, pumpy a ventily těchto motorů jsou vyráběné 3D tiskem tavením materiálu elektronovým paprskem.
Inovativní palivová turbočerpadla motorů jsou poháněná elektricky z baterií, čímž pro svůj provoz jednak nespotřebovávají raketové palivo (ovšem za cenu, že raketa musí nést navíc i váhu baterií, které se ale po jejich vybití od rakety odhodí a zaniknou v atmosféře), především se dá od elektrických turbočerpadel očekávat jejich mnohem lepší regulovatelnost a tedy lepší ovladatelnost tahu rakety.
Tělo rakety je postavené z uhlíkových kompozitních materiálů, které jsou pevné a lehké, ale bylo třeba technologicky vyřešit jejich citlivost k rozdílným teplotám, například v chladu mají někdy tyto materiály výrazné sklony křehnout a následně pak praskat.

Obr.: Třetí exemplář rakety Electron je připraven ke startu a úspěšnému letu „Je čas na byznys“. Zdroj: Kieran Fanning, Rocket Lab

 

Obr.: Třetí exemplář rakety Electron je připraven ke startu a letu s názvem „Je čas na byznys“. Zdroj: Kieran Fanning, Rocket Lab

První start rakety Electron se uskutečnil 25. května 2017 a let dostal název „Je to test“ (v originále angl. It’s a Test). Po startu vše probíhalo úspěšně, ve čtvrté minutě letu už raketa měla zažehnutý druhý stupeň a byla ve výšce 224 km nad Zemí. Pozemní řízení bezpečnosti letu ale náhle přestalo dostávat její poziční údaje. Protože je nepřípustné, aby se raketa pohybovala bez kontroly, je podle předpisů nutné v takovém případě let okamžitě ukončit, což se také stalo. Následné vyšetřování ukázalo, že ztrátu přenosu dat přivodilo chybné nastavení počítačového programu v pozemním vybavení od externího dodavatele, raketa ve skutečnosti letěla i vysílala svoje data zcela správně. Takže zkouška rakety byla vedením společnosti vyhodnocena jako vlastně ve výsledku úspěšná, protože, jak konstatovalo s určitou dávkou černého humoru vedení společnosti, vyzkoušeny byly téměř všechny důležité systémy, neplánovaně dokonce i systém pro předčasné ukončení letu.

Druhý exemplář rakety Electron odstartoval 21. ledna 2018. Let se jmenoval „Pořád ještě testujeme“ (v originále angl. Still Testing), tentokrát už ale raketa vynášela náklad tří malých družic pro americké soukromé společnosti Spire Global (dvě družice Lemur-2) a Planet Labs (družici Dove Pioneer) o celkové hmotnosti přes 10 kg. Současně bylo vypuštěno i těleso pojmenované „Hvězda lidstva“ (angl. Humanity Star), které bylo zaneseno do statistik jako první umělá družice Země původem z Nového Zélandu.

Obr.: Zakladatel a ředitel společnosti Rocket Lab Peter Beck a první umělá družice z Nového Zélandu Hvězda lidstva - Humanity Star. Zdroj: Rocket Lab

 

Obr.: Zakladatel a ředitel společnosti Rocket Lab Peter Beck a první umělá družice z Nového Zélandu Hvězda lidstva – Humanity Star. Zdroj: Rocket Lab

V tomto případě ale šlo spíše o počin symbolický a umělecký, z technického hlediska to je pouze pasivní družice bez jakéhokoliv přístrojového vybavení, zhruba metrová sféra složená z 65 trojúhelníkových odrazných segmentů, ve kterých se odráželo sluneční světlo a družici tak bylo možné ráno a večer vidět na obloze i prostým okem jako pohybující se objekt podobný malé hvězdě, ovšem jasem nepřekonávající nejjasnější hvězdy noční oblohy. Toto umělé těleso mělo také na své dráze omezenou životnost, dne 22. března 2018 vstoupilo zpět do zemské atmosféry a zaniklo.
Z technického hlediska byl start druhého exempláře významný tím, že k raketě byl přidán malý stupeň Curie (pojmenovaný po Marii Skłodowske Curie), který je v nákladovém prostoru rakety a slouží k přesnému navedení vypouštěných družic na jejich požadované oběžné dráhy. Tento přídavný stupeň pro družice je také vyráběn pomocí rychlého 3D tisku a označuje se někdy podle svého účelu i jako „nakopávcí stupeň“ (angl. kick stage) a on, nebo jeho nějaký budoucí vylepšený nástupce, se pravděpodobně stane běžnou součástí letů raket Electron. Při všech třech startech roku 2018 byl použit.

Start třetího exempláře Electronu se uskutečnil 11. listopadu 2018 a let měl už sebevědomější název „Je čas na byznys“ (v originále angl. It’s Business Time) a bylo při něm vyneseno 7 družic soukromých společností o celkové hmotnosti přes 40 kg.

Čtvrtý Electron pak úspěšně odstartoval už 16. prosince 2018 a pro společnost Rocket Lab tak zdárně završil hattrick roku 2018. Vynesen byl náklad o celkové hmotnosti cca 75 kg složený ze 13 malých družic typu cubesat, což jsou malé družice konstruované do krychlových bloků o straně 10 cm. Družice se nejčastěji skládá z jednoho, dvou, tří nebo maximálně šesti takových bloků, podle toho se pak označuje jako cubesat 1U, 2U, 3U nebo 6U. Tyto malé družice většinou slouží technologickým firmám k levnému otestování jejich technologií a také studentům technických univerzit k vypuštění jimi postavených přístrojů, což je pro ně jednak motivace a také zkouška, zda už umí postavit zařízení, které bude fungovat nejen v laboratoři, ale i v drsných podmínkách kosmického prostoru na oběžné dráze.
Vypuštění 10 z těchto cubesatů raketou Electron sponzorovala agentura NASA v rámci vzdělávacího programu ElaNa (z angl. Educational Launch of Nanosatellites). Jako jednu ukázku lze z tohoto nákladu jmenovat například 3U cubesat RSat, který postavili praktikanti z Námořní akademie Spojených států. Tato družice má vyzkoušet své dvě robotické paže, které by se v budoucnu mohly používat u malých opravárenských družic provádějících prohlídky, údržbu a případně i menší opravy své velké mateřské družice.

Malé družice cubesat byly dříve vynášeny jako vedlejší náklad, tj. jen pokud při nějakém startu rakety s větší a dražší družicí ještě zbylo v nákladovém prostoru nějaké místo. To mělo pro tvůrce cubesatů nevýhodu v tom, že parametry letu se podřizovaly pouze požadavkům primárního nákladu a cubesaty tak mohly být vypuštěny na pro ně nevhodnou dráhu. Také v případě jakýchkoliv technických potíží se snaha o záchranu soustředila pouze na hlavní drahý náklad a studentské cubesaty mohly být pro úspěch mise obětovány. Tady tomu bylo jinak, raketa Electron si připsala další prvenství v tom, že poskytla těmto cubesatům sponzorovaným agenturou NASA první let na komerčním nosiči, kdy byly cubesaty hlavním a jediným nákladem, nikoliv pouze přívažkem, parametry letu se tak mohly přizpůsobit jejich potřebám.

Let rakety čtvrtého exempláře Electronu se jmenoval „Tohle je pro Pickeringa“ (v originále angl. This One’s For Pickering). Je tím míněn William Hayward Pickering (zkráceně Bill Pickering), raketový vědec původem z města Wellington na Novém Zélandu, žijící v letech 1910 až 2004, který se po studiích na americkém Caltechu stal později jako naturalizovaný občan USA na 22 let (od 1954 do 1976) ředitelem Laboratoře proudového pohonu JPL (angl. Jet Propulsion Laboratory), která je výzkumným a vývojovým centrem agentury NASA.
Pickeringův tým se pod jeho vedením podílel na první družici USA Explorer-1 a později na dalších velmi významných bezpilotních družicích a sondách, jako např. Explorer 3, Pioneer, Ranger, Surveyor a Mariner. Po svém odchodu z JPL do penze Pickering intenzivně podporoval vědu na svém rodném Novém Zélandu.

Co se týká plánů do budoucna, během roku 2019 by společnost Rocket Lab chtěla uvést do provozu druhý kosmodrom pod názvem Launch Complex 2, který by měl být v USA na ostrově Wallops u pobřeží Virginie na pozemku Wallops Flight Center agentury NASA, odkud by se mohlo startovat už po polovině roku 2019.
Předběžně se také uvažuje o výstavbě rampy pro starty raket Electron v Sutherlandu ve Skotsku.

Z dlouhodobého hlediska společnost plánuje v budoucnu vypouštět až jednu raketu týdně. V roce 2019 by se zatím počet startů Electronů měl pohybovat kolem desítky a mezi vynesenými družicemi by měly být například družice dálkového průzkumu Země BlackSky Global 1 (která by měla pořizovat optická data s rozlišením okolo 1 metru) a další družice Flock/Dove společnosti Planet Labs.
Nejbližší další start rakety Electron by měl proběhnout už během ledna 2019.

Odkaz na webové stránky společnosti Rocket Lab se záběry ze startů je zde.

Článek zpracoval: Jiří Šustera

 

nahoru

zpět