Kosmické rakety jednoho typu většinou vypadají na první pohled při každém startu prakticky stejně. Málo se však ví o tom, že jejich útroby, tedy technické vybavení, prochází postupným vývojem, modernizací a úpravami. I když raketa létá spolehlivě, pracují inženýři na stovkách drobných vylepšení, které se postupně zavádí do provozu. Jedna taková na první pohled nenápadná změna se připravuje i pro evropskou raketu Vega, jejíž horní stupeň vidíte na náhledové fotce tohoto článku.

Vega je nejslabší evropská raketa, která se používá k vynášení lehkých nákladů. O její pohon se starají tři stupně na tuhé palivo, nad kterými sedí horní stupeň AVUM. Zatímco motory na tuhé palivo se nedají během letu řídit, stupeň AVUM spaluje směs kapalného paliva (nesymetrický dimetylhydrazin a oxid dusičitý). Díky tomu je schopen přesně korigovat generovaný tah, takže se využívá k dosažení finální oběžné dráhy.

Palivo pro stupeň AVUM se skladuje ve čtyřech válcovitých nádržích zakončený kupolemi, přičemž každá z nich má objem 142 litrů. Tyto nádrže jsou vyrobeny z titanu, což je kov, který se kromě nízké hustoty vyznačuje i velkou pevností a odolností vůči vnějším vlivům. Jenže právě to může být někdy na škodu – to, že je tento kov velmi odolný, znamená, že nádrže z něj vyrobené při vstupu do atmosféry neshoří.

To se na první pohled nemusí zdát jako velký problém, ovšem před několika týdny dopadla neshořelá nádrž rakety Vega do Indie. Sice se nikomu nic nestalo, ale je to opravdu velké varování, že tento design není úplně ideální. Odborníci z ESA naštěstí už delší dobu pracují na nových nádržích.

Pro někoho bude znít paradoxně, že nový typ má být méně odolný, ale je potřeba dodat, že tato nižší odolnost se týká teploty. Zatímco současné nádrže vznikají z titanu, nově se má používat hliník. Rozdíl mezi teplotou tání těchto dvou prvků je téměř 1000°C (1667,85°C u titanu oproti 660,32°C u hliníku). Hliníkové nádrže tak při vstupu do atmosféry shoří mnohem rychleji.

Při návrzích jednotlivých dílů se samozřejmě musí stanovit i jejich výrobní proces. Ten je závislý na mnoha faktorech, mezi kterými je i použitý materiál. Různé kovy mají jiné mechanické vlastnosti a vyhovují jim jiné výrobní procesy. To samé se týká i nádrží pro raketu Vega.

Zatímco současné nádrže se vyrábí běžným obloukovým svařováním netavící se elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu (metoda TIG), nové hliníkové nádrže využijí inovativní postup označovaní jako třecí svařování s promíšením (friction stir welding). Pravidelným čtenářům našeho webu není potřeba tuto metodu dlouze představovat, jelikož se používá třeba i při výrobě nádrží pro americkou raketu SLS, nebo pro přetlakovou kabinu lodi Orion.

Při tomto procesu (který byl patentován v roce 1991) jsou dva spojované díly pevně upnuté, aby se při svařování nepohnuly. O vlastní spojení se stará rotační nástroj s kolíkem, který se zanoří do spáry mezi oběma díly. Teplo vzniklé tímto třením se postará o změknutí okolního materiálu, který je následně rotačním pohybem promíšen s materiálem z druhého svařovaného dílu. Jak se kolík posouvá spárou mezi oběma díly, zanechává za sebou již hotový svar.

Výhodou metody, jejíž animaci najdete pod tímto odstavcem je perfektní propojení obou svařovaných povrchů, přičemž svar je tvořen stejným materiálem, z jakého jsou vyrobeny svařované díly. To má pochopitelně pozitivní vliv na kvalitu svaru a mechanickou odolnost celého dílu.

Informace o přípravě nového typu nádrží jsme získali v Technologickém středisku Evropské kosmické agentury (ESTEC) na dni otevřených dveří. Součástí akce jsou totiž i stánky, na kterých odborníci z jednotlivých oborů prezentují to, na čem pracují. I nás zajímala odpověď na otázku, kdy by mohlo dojít k nasazení této nové technologie do reálného procesu – první část odpovědi byla diplomatická – až budou hotové všechny testy a všichni si budou jistí, že je nový návrh bezpečný ve všech směrech. Nakonec však přišel i konkrétní časový horizont – hliníkové nádrže by mohly začít na raketách Vega létat zhruba za tři až pět let. Velice nás proto těší, že můžeme našim čtenářům zprostředkovat informace o tomto zajímavém pokroku.

Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/…/vega_s_upper_stage/9261315-5-eng-GB/Vega_s_upper_stage.jpg
Fotografie Ondřeje Šamárka