O raketovém motoru Prometheus jsme na našel webu poprvé psali v polovině roku 2017, kdy začaly první přípravy. Dnes přinášíme nové zprávy, které jsou potěšující. Firma ArianeGroup, která stojí za vývojem tohoto motoru, totiž 1. února zakončila fázi přezkoumání definovaných parametrů (Definition Review) demonstrátoru raketového motoru Prometheus. Na projektu se kromě zmíněné firmy podílí i Evropská kosmická agentura, francouzská agentura CNES a německá DLR. Během posuzování se podařilo prokázat přiměřenost návrhu a technologických možností. Důležité je, že analýza potvrdila i reálnou úroveň očekávaných finančních nákladů.
Pokud jste ještě o Prometheovi neslyšeli, pak vězte, že jde o technologický demonstrátor, který má vést k velmi levným a potenciálně znovupoužitelným raketovým motorům. Statické zážehy prvních dvou zkušebních exemplářů by mohly proběhnout nejdříve v roce 2020. Samotný program Prometheus probíhá pod hlavičkou Evropské kosmické agentury, ale základy položili odborníci z francouzské agentury CNES (Centre National d’Etudes Spatiales). Firma ArianeSpace byla v prosinci 2017 pověřena návrhem, konstrukcí a otestováním prvních dvou exemplářů. Půjde o velmi nízkonákladové demonstrátory, které budou spalovat kapalný kyslík s metanem a které mají otestovat technologie pro případnou znovupoužitelnost.
Zdroj: https://pbs.twimg.com
Prometheus není motor, který by měl být nasazen na nějakou raketu. Jeho úkolem je ověřit technologie a vyšlapat cestu k jiným motorům, které by mohly být na evropských raketách použity kolem roku 2030. Inovativní výrobní technologie a procesy otestované v rámci tohoto demonstračního ověřovacího programu by se mohly použít u budoucích vylepšení pohonných systémů rakety Ariane 6.
Samotný proces posouzení (či přezkoumání) definovaných parametrů (Definition Review) probíhal od 30. listopadu loňského roku do 1. února 2019. Specialisté jej prováděli na dvou místech, která patří firmě ArianeGroup – ve francouzském Vernon a německém Ottobrunnu. Posuzovacího procesu se zúčastnili experti jak z ArianeGroup, tak i z Evropské kosmické agentury, nebo z agentur CNES a DLR.
„Tento důležitý milník programu Prometheus ukazuje, že týmy z ArianeGroup a jejích partnerů byly schopny vytvořit inovativní design za extrémně krátkou dobu – sotva rok od podpisu dohody s ESA. Tento úspěch skvěle ukazuje efektivnost nových výrobních metod, které jsme zapracovali ve spolupráci s našimi partnery,“ říká André-Hubert Roussel, ředitel firmy ArianeGroup a dodává: „Jde o velmi důležitý krok i z hlediska toho, že přichází necelý rok před Space19+, konferencí ministrů členských zemí ESA. Povzbudilo nás to, abychom byli více odhodlaní z hlediska technologického vývoje, organizace a výrobních metod. Naším cílem je, aby evropské rakety byly stále konkurenceschopné, aby mohly plnit mise pro naše vládní i komerční zákazníky. Děkuji všem týmům za tento podstatný úspěch, který povzbudí evropský kosmický průmysl, aby se stále posouval výš.“
Zdroj: http://www.esa.int
Motory, kterým má Prometheus vytvořit technologické základy, mají být pochopitelně také na kapalné pohonné látky a uvažuje se o tahu kolem 100 tun. Podstatné je, že tyto nové motory by měly stát jen desetinu toho, na kolik dnes přijde současný motor Vulcain 2, který dnes pohání centrální stupeň rakety Ariane 5. Tento cíl však není snadno dosažitelný a inženýři musí překonat hned několik technologických výzev. Nejde přitom jen o změnu pohonných látek – zatímco Ariane používají kombinaci kapalného kyslíku s vodíkem, Prometheus bude pracovat s již zmíněným kapalným kyslíkem a metanem. Tlak ve spalovací komoře by měl dosahovat 110 barů (11 MPa) při specifickém impulsu 360 s.
Demonstrátor bude vybaven i významně upravenými konstrukčními prvky – jde třeba o digitalizaci řízení a diagnostiky motoru. Samotný návrh byl postaven na využití inovativního designu a využití pokročilých produkčních metod a nástrojů včetně 3D tisku. Po splnění důležitého milníku se můžeme těšit na další krok vpřed. V první polovině letošního roku by měl proběhnout proces MRR (Manufacturing Readiness Review), tedy posouzení připravenosti k zahájení výroby dvou demonstrátorů. Samotné zkoušky těchto dvou exemplářů proběhnou v roce 2020 na stanovišti P5, které patří německé agentuře DLR v Lampoldshausenu.
Zdroje informací:
https://www.ariane.group/
https://twitter.com/
https://www.ariane.group/
https://en.wikipedia.org/
Zdroje obrázků:
http://3.bp.blogspot.com/…/s1600/Vulcan%2Bverses%2BPrometheus.jpg
https://pbs.twimg.com/media/DyoPoiiXcAIe5R_.jpg:large
http://www.esa.int/…/2017/06/prometheus/17019374-1-eng-GB/Prometheus.jpg
Mě by se líbil jako palivo ethan, molekula obsahuje též jen uhlík a vodík, ale je zhruba 2x těžší, tudíž nádrž by byla poloviční než u metanu.
Má i vyšší teplotu varu, což by taky něco ušetřilo. Na druhou stranu má trochu nižší výhřevnost. Metan je kompromis mezi vodíkem a RP1. Použít lze libovolný ne moc těžký uhlovodík. Jen jde o to, jestli chceme být blíž výkonu vodíku nebo skladovatelnosti RP1.
Záleží na tom, jaký cyklus používáš. U uzavřeného cyklu kde do turbíny jde směs bohatá na palivo (nebo jsou tam obě varianty jako u Raptoru) je žádoucí co nejlehčí palivo, protože vede k nejmenšímu zanášení motoru neúplně spálenými látkami. To je důležité zejména u znovupoužitelného motoru.
Spalováním ethanu a vyšších uhlovodíků bohužel vznikají saze, které se nehodí, pokud má být motor snadno znovupoužitelný.
hlavně ne ethanol ….. ten by mohla posádka upíjet a pak by se nemohli vrátit zpátky 😉
Dříve se skutečně používal, ale dnes už ne. 😉
Nechápu jak motor s otevřeným spalovacím cyklem a tlakem v komoře 110 bar může mít impuls 360 s, když Raptor s Full-flow staged spalováním a tlakem 270 bar (plánovaných 300 bar) má plánovaných 330 s u moře a 360 ve vakuu. Tady něco musí být špatně…
tak to je super ESA možná bude mít lepši motor než spacex
Tak obrázek už maji :-))
Protože ho samozřejmě taky uvádějí pro vakuum? Co vám vyšší tlak poskytne především je menší *pokles* tahu na hladině moře, který už raději neuvádějí. (Pro potřeby SpaceX také ještě plošnou hustotu tahu pro velký čistě kapalinový prvnín stupeň.)
Teoreticky je to možné – snížením tlaku ve spalovací komoře ze 250 barů na 110 se sníží specifický impulz cca o 5%. Pokud se ale ve spalovací komoře zvýší teplota o 300°K tak se zase ten impulz vrátí na původní hodnotu. Odpovídá to i vlastnostem materiálů – ty mají při vyšších teplotách nižší pevnost a opačně. Pak je to vše vlastně konstrukční kompromis.
Jinak je to nutno brát jako o demonstrátor, ne prototyp, skutečnost bude jiná.
Jenže nižší tlak v komoře povede i ke snížení teploty ….
Jaký je proto důvod?
„Podstatné je, že tyto nové motory by měly stát jen desetinu toho, na kolik dnes přijde současný motor Vulcain 2, který dnes pohání centrální stupeň rakety Ariane 5.“
Tak snad to klapne. Diky za clanek 🙂
Až na to, že těch motorů tam bude muset být podstatně více, tah 1000kN je nic. Asi tak jako těch 9 kousků u Falconu. :)))
Takže hlavní pokrok je asi ten přechod na metan a vzhledem k tomu, že třeba u Amazonu na tom dělají už tuším 10 roku a stejně jako SpaceX mají už finální funkční zařízení, tak myslím žádná velká sláva.
Zalezi na koncepcii. Pokial sa stale rata s pouzitim velkych SRB tak jeden az dva taketo motory su uplne postacujuce (vid Ariane 5 a 6). Naopak, ak by bol pouzity cluster motorov ako v pripade Falconu, tak to sice bude stat podobne ako jeden Vulcain, ale zas nepotrebujete tie SRB. Tak ze vo vysledku tam uspora bude v oboch pripadoch.
Celkovo nerozumiem tej aktualnej mode kritizovat automaticky vsetko co ESA/Arianespce robi. Nie ze by na kritiku nebol dovod, ale ked sa divam na to co vsetko sa v poslednej dobe rozbehlo a kupodivo relativne uspesne a na cas finisuje – Vega-C a -E, Ariane 6, Calysto, SpaceRider, vylepseny Vulcain, Prometheus, Vinci, M10, P120… nie je toho tak malo, aj ked asi kazdy z nas by si zelal viac. Nebyt SpaceX, tak by sme aj sucasny progres oznacili raketovym vyvojom.
„ale ked sa divam na to co vsetko sa v poslednej dobe rozbehlo a kupodivo relativne uspesne a na cas finisuje – Vega-C a -E, Ariane 6, Calysto, SpaceRider, vylepseny Vulcain, Prometheus, Vinci, M10, P120… nie je toho tak malo“
No tak třeba Vinci začal v roce 1999. To je podle vás „rozeběhlo v poslední době“ nebo „finišuje na čas“? Vyvíjet jeden menší motor dvacet let není pro evropskou kosmonautiku moc dobrá vizitka.
Teď hlavně aby na to neskočil nějaký auditor s tím, že levnější by bylo vůbec rakety v EU nevyrábět…
Budete se možná divit, ale tenhle názor tu nedávno prezentoval dokonce někdo v diskusi. Takovým lidem se těžko vysvětluje, že není možné všechno nakoupit, byť by to vyšlo levněji.
Přesně, to neplatí jen v kosmonautice i když i zde by se mohlo nakonec stát, že by levný nákup narazil na dvojí ceny nebo dokonce národní zájmy/bezpečnosti jiných zemí. Prostě vaší družici vyneseme za příplatek, o hodně později, nebo vůbec, protože vy nemáte možnost volby….
No to se opravdu lidem těžko vysvětluje, když se ve velkém a neefektivně utrácejí státní peníze za něco, co lze jinde levněji koupit.
ano to je pravda, jenže pak se třeba přijde na to, že to co se dnes levně koupí ohrožuje soukromí lidí, bezpečnost klíčové infrastruktury a případně i bezpečnost země ( viz třeba některé dnešní čínské technologie, které mají kořeny v úsporách, přehnané ekologii nebo snaze o zvýšení zisku firem a západních států)
Pokud chce být EU světovou velmocí ( což zjevně občas říká, ale nesnaží se o to:), tak si nemůže dovolit úplně outsorcovat klíčové technologie a služby. Ono je hezké, že to momentálně někdo umí levněji, ale EU neví jestli to vydrží. To se týká i Spacex, ani USA si ( viz nedávný článek zde o americkém letectvu) si nemůže dovolit mít jen jednu, byť zatím nejlevnější firmu, co když jí odletí na Mars nebo opačným směrem spadne do bankrotu ?), co když jí Spacex oznámí, že díky tomu, že EU nabízí vyšší ceny nemá v daný okamžik pro USA kapacitu ? 😀
Tak je to práce těch lidí. Je dobré mít nějakou oponenturu. Jen nepřikládat takovým analýzám větší váhu, než mají.
Dle mého názoru po roce 2030 nebude třeba vyvíjet žádné ekonomicky přínosné evropské rakety, protože trh obsadí jiní producenti kosmické techniky. V roce 2030 bude evropská státní (unijní) kosmonautika ve stejném postavení jako v dnešním Rusku. Velké plány, hodně řečí, málo peněz a projekty ve srovnání se skutečně tržním hospodářstvím příšerně drahé. Evropě jako takové ujel vlak a bude trvat ne 10 ale 20 let, než bruselský strojvedoucí opět spatří červená světla v předu jedoucí soupravy (SpaceX, Blue Origin aj.). Spíš se domnívám, že v tomto období i v Evropě konečně vzniknou malé soukromé inženýrské týmy, které za trochu peněz od EU dodají ESA hospodárné a použitelné kosmické stroje. Státní výzkumné a konstrukční týmy jsou výborné pro nejzákladnější výzkum, třeba materiálový, ale ne pro finální výstupy. Tam měli a mají Edisoni vždycky navrch.
Ona se ESA a EU dost snaží, aby ony malé inženýrské týmy vznikly. Ale zatím je to dost daleko. Arianespace proti SpaceX ani Blueorigin určitě vlak neujel. A klidně se vsadím, že až komerční doprava do vesmíru bude dávat skutečně smysl, dopadne to úplně stejně jako v letectví. Celý trh si obsadí Airbus s Boeingem, a ostantí budou rádi jako subdodavatelé.
Nevím proč to srovnávání s Ruskem. Technologická úroveň i tržní síla EU je momentálně největší na světě, je tady sice Čína, ale tam je většina věcí zatím stále okopírovaná od zbytku světa a vyrobená za zlomek ceny díky ceně práce.
Zadruhé z hlediska inovací je Evropa stále na špici (i přes toho „bruselského“ ouřadu) a dále je tady největší letecký výrobce Airbus. Nic z toho není v Rusku a už vůbec ne v Číně. USA, které mají v tomhle odvětví stále vedoucí roli samozřejmě neřeším, to je o level výše z mnoha důvodů (i díky vojenské síle, kterou si vynucují lecjaké výhody).
To by mě s dovolením moc zajímalo, jak si USA vojensky vynucují „lecjakými výhodami“ vyšší úroveň svých technologiích?
Musk neni „Edison“ vynalezce,ale inovator..pouzije co uz existuje novym chceteli odvaznym zpusobem..v tom je jeho nejvetsi prinos.S nim uz necekame na nove uzasne technologie,ale zlevnujeme ty stavajici..on proste odmitl chapat,ze to prece „zatim“ nejde a zmenil pravidla hry.I ty prepracovane plany ESA jsou toho dukazem..apropo v evrope je naprosto unikatni potencialne konkurenceschopny projekt ze ktereho se navic muze rozvinout i hypersonicke letani „skylon“..doufam,ze az se otestuji jeho unikatni motory evropa zainvestuje jeho vyvoj.. To by byla odpoved na SpaceX vic nez dustojna.
Musk ve skutečnosti nezměnil vůbec nic. Evropa ztratila konkurenceschopnost jen pro nízkou oběžnou dráhu, a to kvůli problémům u dodavatelů Sojuzu.
Musk předpokládal, že snížením ceny se rozšíří trh, ale to se zatím neděje. Zákazníkům je pořád jedno, jestli zaplatí o deset milionů za raketu více nebo méně. Spíše tlačí na menší a efektivnější satelity. Takže tu není žádná revoluce, ale spíše evoluce a ještě úplně někde jinde.
Zajímavější to bude až s příchodem masovější vesmírné turistiky. Ale jestli to dokáže SpaceX těžko říct. Protože znovu, o tohle už se přece snažili rusové o 20 let dříve. Vypadá to, že jde SpaceX v jejich šlépějích, jen s řádným spožděním. Ceny musí jít ještě mnohem níže než se dočkáme té skutečné revoluce.
RIP Opportunity 🙁
Sorry za tento vylev ale aky vyznam ma vyvoj motoru ktory v case jeho dokoncenia bude uz pozadu voci jeho konkurentom ktory budu v ostrej prevadzke viz Raptor a BE4.(a viem ze to teraz schytam)
Europa si potrebuje uvedomit ze 6mld na ESA proste nestaci a treba minimalne dorovnat nasa na 20mld. Ak to nespravime a ESA sa netransformuje na organizaciu ktora podobne ako nasa zacne vypisovat rozne grantove programi a vytvarat to spravne prostredie na to aby tu vznikly nosice ktore dokazu konkurovat spacex a blue origin realne nam hrozi ze monopol nad dobyvanim vesmiru si rozdelia US a Cina. To samo o sebe este nemusi byt na zaciatku taky problem ale s rastucim trhom a technologickym progresom to problem zacne bude. Ako priklad sa staci pozriet ako sa dari Europskym internetovym firmam a kde su tie americke.
US GDP 20bilionov – nasa budget 20miliard
EU GDP 19bilionov – esa budget 6.6miliard
Cina GDP 13bilionov – cnsa budget 11miliard
Každá agentura musí vyvíjet bez ohledu na konkurenci. Nejhorší by bylo, kdyby se nedělalo nic.
Ehm… nebudu rozebírat, jestli tento motor bude pozadu za konkurenty nebo jestli i dnes nemá ESA nosiče, které nezvládnou konkurovat SpaceX, Blue Origin či Číně. To jsou vaše názory které není čím podložit. Stejně tak je otázkou, jetsli by se kosmická agentura vlastně měla zaměřovat na vývoj nosičů a nebrát je jen jako prostředek pro svou práci…
Já bych samozřejmě přál ESA větší rozpočet. Ale nemůžu souhlasit, že by zaostávala za NASA, natož kýmkoliv ostatním. Spíš naopak. Je třeba si uvědomit, že ESA jen nadnárodní, nikoliv národní agentura. Většina členů má vlastní národní kosmické agentury které s ESA úzce spolupracují a typicky mají na vlastní provoz více peněz, než dávají do ESA. Však CNES nebo DLR spolupracující na tomto projektu jsou sami o sobě obří instituce. ESA Navíc nemusí dávat podstatnou část rozpočtu na politické projekty, které sami nechtějí, jako je tomu u Ruska, Číny i NASA. Osobně považuju Evropu jako celek za lídra kosmického výzkumu i před NASA, byť nemá tolik projektů, které jsou vidět běžné veřejnosti. Ale o to větší mají skutečný dopad. A mimochodem, třetí určitě není Čína, dokonce ani Rusko, ale JAXA. Která přitom taky nemá rozpočet nějak velký. Jen využívá peníze efektivně a nemrhá s nimi ani na vlastenecké kosmodromy, ani na vesmírné stanice které jim „závidí svět“.
„nemůžu souhlasit, že by (ESA) zaostávala za NASA“
…jako opravdu? tak jo…
Myslím si, že NASA je v současnosti na špičce, ale jinak souhlasím. Rozpočet Číny nikdo nezná, zrovna tak, jako Ruska.
Ti oficiálně napíší, co se jim hodí. Rusové možná nafukují aby vypadali, Čína možná neuvádí vše, pokud nechce vyvolat předčasně závody se západem, když ví, že na rozdíl od Ruska na to konkurenčně v budoucnu může mít. Kdo ví?
Ty hodnoty co uvádí Qmox záleží na zdroji. Např. tyhle: https://www.statista.com/chart/8879/nasas-budget-is-without-parallel/
jsou pro Evropu oproti Číně výrazně pozitivnější. Záleží taky jestli se uvádí v reálu nebo v paritě kupní síly.
Přesně jak píšete v Evropě má každý stát ještě svoji kosmickou agenturu,
např. Francie https://en.wikipedia.org/wiki/CNES. Ta se chlubí, že má po NASA druhý největší rozpočet jako samostatný stát.
Evropa se tolik nezabývá kosmonautikou, která ostatním odebírá značné prostředky. Přitom tyhle prostředky jdou hlavně na bezečnost a zabezpečení života lidí na oběžné dráze.
Evropa díky své politice získává zkučenosti i v tomhle, ale mnohem levněji díky spolupráci na ISS a Orionu. Nic jí opravdu neuteče. kolonizovat Mars se hned tak nebude. Robotický výzkum je důležitější a v tom je špička. Stačí se podívat na to, kdo dodával přístroje na InSight. Pěkně je to popsáno na zdejším webu v jednom z video přehledů. Člověk si říká je to opravdu americká sonda? No platili to asi Američani.
Tohle dokládá cosi o Evropě. I když je to asi pod rozlišovací schopnost obdivovatelů silných raket od SpaceX a jejich „kolonizárotu Marsu“ :).
I tak bych byl rád, kdyby rozpočet ESA dál rychle rostl.
Narazil jsem na zajímavý koncept stanice na Měsíci od ESA: http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2019/01/Concept_for_a_Moon_base
Podobně jsem si to vždy představoval. Pokud má malá posádka přežít ve zdraví rozumnou dobu na Měsíci, tak v podzemí – tedy raděj pod povrchem. Za měsíc na povrchu Měsíce totiž obdrží astronaut stejnou dávku záření jako za celý život na Zemi. A to ovšem jen bez mimořádných událostí.
Vážení přátelé,
nejsem vůbec odborník na raketové motory, pouze chemik. Ale sleduji pokusy s metanovými motory, z hlediska kompromisu mezi RP1 a vodíkem je to jasná volba, ten metan. Ale: ve všech zkouškách, které byly kdy jako video publikovány, jsem z hoření metan/kyslíkové směsi měl takový divný pocit jakési nestability, „prská to“. Máte podobný dojem, případně jsou o stabilitě hoření dostupné informace, nebo se mýlím, či jsem dokonce zaujatý? Děkuji Vám
Musím říct, že já takový dojem nemám. Právě naopak. Hoření mi připadá stabilní. Ale vždy se to lépe posuzuje z delších záběrů.
Trysky raketových motorů jsou tzv. nadkritické dýzy u nichž nastává rázová vlna jako u nadzvukových letadel (samozřejmě slabší). Pokud motor běží na normativní parametry – zejména tlak ve spalovací komoře, tak rázová vlna nastává za ústím trysky. Pokud je tlak menší, tak rázová vlna nastává v trysce, pokud větší tak ve větší vzdálenosti.
Jak to bylo u současných testech raptorů nemohu soudit, poněvadž jsem to podrobněji nezkoumal.
Na tom dvousekundovém videu nic nevidím. Na starších delších testech tam možná nějaké prskání je, ale těžko říct proč a jestli to něčemu vadí.
Ale jsem na ty metanové rakety celkem zvědavý. Ještě nedávno měl být spásou vodík a kompozity, teď zase „zemní plyn“ a nerez. No fakt se těším, jak to dopadne.
O tom jak se konkrétně provádí regulace výkonu raketových motorů jsem prozatím nikde nedočetl. Pravděpodobně jednou z metod je regulace množstvím dodávané směsi do spalovací komory, což při jejím snížení rázy vyvolá, ale zřejmě se to při testování prototypů odzkouší a podle výsledků testů se pak finální motory provozují. Pravděpodobně se to kombinuje i s jinými metodami. To vše je však jen můj odhad. Snad se něčeho podrobnějšího dopátrám.
Tvrdí se, že použití metanu jako paliva u raketových motorů je dobrý kompromis. Ale je to otázkou, zda úspora na hmotnosti nádrží je výhodnější než o dost větší specifický impulz a tím menší hmotnost paliva u vodíkových motorů. Na druhé straně mohou být metanové motory jednodušší a tím levnější. Prostě je to alchymie a dal bych si pozor, kdybych prohlašoval, který motor je jednoznačně lepší.