Za 20 miliónů dolarů na Měsíc – 3.díl (Rumunská raketa)

Už samotná konstrukce roveru, který by splňoval podmínky k získání ceny Google Lunar X Prize, je poměrně obtížnou záležitostí a velkou technologickou výzvou. Ovšem postavit si kromě toho i svou raketu, která poslouží nejen k vynesení sondy k Měsíci, ale zároveň umožní týmu rozjezd komerčních aktivit na poli suborbitálních turistických letů, případně vynášení družic na nízkou oběžnou dráhu a dál, to už vyžaduje velkou odvahu, pevné odhodlání, tým šikovných lidí a a v neposlední řadě hodně finančních prostředků. Uvidíme, zda rumunský tým ARCA všechny potřebné dispozice pro své velké plány má.

Rumunsko a dobývání kosmu

Říkáte si proč zrovna rumunský tým, copak Rumunsko má nějaký kosmický průmysl? Budete se divit, ale má a to poměrně rozsáhlý s velkou tradicí. Již za sovětské éry se Rumunsko aktivně účastnilo programu Interkosmos. Kromě zlatého hřebu v podobě letu kosmonauta (Dumitru Prunariu na Sojuzu 40 v roce 1981) dostalo možnost podílet se na více než třiceti vědeckých misích. Od roku 1977 má na svém území i dvě pozemní stanice Intelsatu.

I historicky je Rumunsko zemí pro kosmonautiku zaslíbenou. Narodily se nebo působily na jeho území některé významné osobnosti počátků kosmonautiky. Nejslavnějším rodákem je bezesporu Herman Oberth. Po pádu komunismu vznikla Rumunská kosmická agentura (1991), která navázala spolupráci s národními kosmickými agenturami a jako vůbec první z východoevropských zemí přímo s ESA (1992), jehož se stala členem až v roce 2011 (ČR již 12.11.2008).

Přichází ARCA

To jsme se ovšem stále bavili o státu a jeho agentuře, ale na rumunském území působí i firmy, jejichž náplní práce jsou zakázky pro kosmické agentury a také nezisková organizace ARCA v jejíž čele stojí Dumitru Popescu. Ta vznikla v roce 1999 a už o pět let později vypustila raketu s názvem Demonstrátor 2B.  Jemu předcházely ještě dva exempláře, které měly otestovat konstrukční řešení neobvyklé i na dnešní dobu. Komplet celá raketa včetně nádrží i motoru!! je z kompozitních materiálů. I když motor obsahuje několik součástek z oceli a ze slitin hliníku.

Po odstranění několika závad spadajích do kolonky chyba lidského faktoru se 18,2 metru vysoká raketa 9.září 2004 vznesla k obloze. Protože vanul silný vítr okolo 50-60 km/h, byly nádrže naplněny na pouhých 20%, aby v případě nevhodné trajektorie raketa nedosáhla obydlených území. I tak byl test úspěšný a dosažená výška 1200 metrů s maximální rychlostí 630 km/h je na první pokus vcelku pěkný výkon.

Úvodní nadějný začátek vystřídalo testování raketky STABILO s motorem na peroxid vodíku, kterou vynese do stratosféry balón naplněný heliem. První test z 2.prosince 2006 dopadl ještě dobře. Sestava vystoupala do výšky 14,7 km a odtud bylo spuštěno pouzdro na padáku, které bezpečně přistálo na zemi. Ovšem testy 2,3 a 4 poznamenaly problémy s balónem. V druhém testu byl naplněn více než měl být a tak byl test ukončen o 4 km níže než se nacházela plánovaná výška výstupu. Test 3 poznamenalo kroucení a test 4 dokonce prasknutí balónu.

To už se ovšem nejednalo jen o STABILO, ale o třístupňovou sestavu HELEN. Ta má jednotlivé stupně alias rakety STABILO spojené za sebou na laně. Od balónu se oddělí celá sestava, svrchní stupeň se zažehne. Po dohoření se lano přesekne a zažehne se stupeň pod ním. Tak to pokračuje až k dosažení požadované dráhy a rychlosti. Raketa by díky gravitačnímu působení na lana údajně neměla potřebovat stabilizační prvky, což se během testů nepotvrdilo a ani výpočty nic takového nenaznačovaly. To patrně zlomilo tomuto konceptu, jehož obdobu testovala i NASA v 50.letech, vaz.

Nakonec ARCA provedla ještě test 4B a ten dopadl téměř úspěšně.  Balón byl v Černém moři vypuštěn z vojenské lodi NSSL 281 Constanta rumunského námořnictva. Jak nabíral výšku, vytahoval z vody postupně jednotlivé části sestavy. Tentokrát byl pokus nastaven trochu skromněji. Na laně čekal pouze jeden stupeň a návratové pouzdro. Po dosažení výšky 14 km se přeťalo lano, zažehl se motor prvního stupně. Ve 40-ti km se oddělilo pouzdro a začalo klesat. Bohužel jeho padáky se neaktivovaly, takže se roztříštilo o vodní hladinu. Trosky pouzdra se sice najít nepodařilo, ale naštěstí většina dat byla přenášena bezdrátově, takže byl celý test zaznamenán.

HAAS – změna konceptu

ARCA došla k závěru, že pomocí HELEN vesmíru nedosáhne. Zkusila to tedy s jinou koncepcí. Jedná se o tradiční raketu. Ta navíc může být pro vynášení těžších nákladů umístěna v podvěsu nadzvukového letadla IAR-111, které ARCA též vyvíjí vlastními silami. Všechny dosavadní koncepty počítají s letadly podzvukovými. Jako příklad uveďme legendární X-15, raketu Pegasus nebo Space Ship 1,2, případně koncept Stratolaunch.

Základem je raketa HAAS, pojmenovaná po německém inženýrovi Conradu Haasovi, který při pedagogickém působení v Rumunsku rozpracoval koncept vícestupňové rakety již v roce 1529! Později ho i ozkoušel s raketkami naplněnými střelným prachem.

Raketa HAAS (konkrétně HAAS-2C) může být díky masivnímu využití kompozitních materiálů i

jednostupňová, pak je ale její nosnost pouze 50 kg na nízkou orbitu, s čímž není možné pomýšlet na vynesení sondy k Měsíci. Proto musí přijít ještě druhý stupeň. Ten zvedne nosnost na 400 kg, což by se vám, uvyklým hmotnostem tradičních kosmických strojů, mohlo zdát málo, ale pro zařízení European Lunar Explorer (dále jen ELE) navržené organizací ARCA, je to prý dost a dost. Narozdíl od předchozí rakety STABILO využívá HAAS motory na kapalný kyslík a kerosen. V prvním stupni se jedná o motor Executor mající otevřený cyklus s turbočerpadly . Výfuk turbíny je využíván pro řízení letu. Druhý stupeň s motorem Venator trochu připomíná pohony kosmických lodí. Opět se jedná o spalování kapalného kyslíku a kerosenu, ale tlakování se provádí pomocí nádrže s héliem.

HAAS-2C měl být v jednostupňové variantě testován již toto léto, kdy měl vynést na oběžnou dráhu malý satelit. O tomto testu nejsou žádné zprávy, patrně ho zdržel vývoj motoru Executor. Tentýž motor by měl být i v nadzvukovém letadle, které bude vynášet rakety HAAS v podvěsu. Ke startu a přistávání ledadlo využije klasický proudový pohon. Navíc má mít měnitelnou geometrii křídel.

European Lunar Explorer – ELE

Teď už se blíže podívejme na sondu, která má pomoci získat onu vytouženou sumu v rámci soutěže Google Lunar X Prize. Asi nejlépe je celý koncept vidět na počítačové animaci. Jako nosič na oběžnou dráhu Země je ale zobrazen původní koncept HELEN. Pokud máte 3 minuty čas, zde je video:

Celá sonda se sestává ze tří částí tvaru koule. První dvě jsou si konstrukčně podobné. Vycházejí ze stupně STABILO a jsou na peroxid vodíku. Největší koule má celou sestavu vymanit z nízké oběžné dráhy Země a nasměrovat k Měsíci. Prostřední část, jež má navíc solární panely, slouží k brzdícímu manévru u Měsíce. Nejsofistikovanější přední část nazvaná European Lunar Lander (ELL), která má vlastně finální misi vykonat, nese na palubě také motor. Ten je narozdíl od zbylých dvou částí hybridní. Používá kapalný kyslík a parafín. Jeho výhodou je restartovatelnost, což se využije při „poletování“ po Měsíci. Jeho testy již proběhly, jak dokládá toto video. Na korekce dráhy, ať už během letu, přistávání nebo změny stanoviště, ústí ven z modulu trysky RCS. Pro změkčení dosednutí na povrch je zvnějšku modul poset pružnými silikonovými polokoulemi. Součástí vybavení jsou kamery, vysílací aparatura a baterie. O mnoho víc vybavení se do sondy vážící pouhých 42 kg nevejde.

Přejme tedy organizaci ARCA ať jí její smělé plány vyjdou a budeme doufat, že se brzy dočkáme dalších úspěšných testů. Mnoho času na ně ARCA nemá. Pokud chce dodržet původní termín, musí jí na to stačit něco málo přes rok.

Zdroje informací:
http://www.googlelunarxprize.org/teams/arca
http://www.arcaspace.com/
http://en.wikipedia.org/wiki/ARCA_%28NGO%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Romanian_Space_Agency

Zdroje obrázků:
http://www.googlelunarxprize.org/sites/googlelunarxprize.org/files/new_arcasmall.png
http://www.arcaspace.com/images/proj_ELL.jpg
http://www.arcaspace.com/images/ARCA_Haas_2C_presentation_70.jpg
http://lh6.ggpht.com/-m73Mv1aYNIA/SVAaULb9bII/AAAAAAAAAOk/Hk40SYREUJ4/s912/IMG_0587mic.jpg
http://www.arcaspace.com/images/stire_2012_donatii_executor.png