Tak trochu jiný raketový motor (2/2)

V roce 1987 byly Spojené státy v kosmonautice v nezáviděníhodné pozici a samozřejmě hledaly cestu ven. V předcházejícím roce totiž utrpěla nejen národní bezpečnostní komunita USA, ale i veřejnost hned dvěma bolestnými ránami v řadě. Tou první byla smutná havárie raketoplánu Challenger v lednu 1986 a o tři měsíce později přišla druhá, již sice méně tragická, ale neméně udivující pohroma. Vojenská nosná raketa Titan 34D již podruhé v řadě selhala, ale tentokrát připravila přihlížejícím divákům nevídanou a velmi nebezpečnou podívanou, protože nosič explodoval krátce po startu nad rampou SLC-4E na Vandenbergově letecké základně a napáchal škody doslova po celém kosmodromu, který nakonec i vyřadil na rok a půl z provozu. Množství menších požárů na místě hořelo po dva dny a vážně poškozeny byly i okolní budovy. Kosmodrom byl zamořen jedovatým spadem a několik lidí muselo být následně ošetřeno. Incident se jen jako zázrakem obešel bez ztrát na životech. Tyto tragické nehody však patří dodnes mezi nejhorší katastrofy, které se v historii kosmických letů odehrály, a v obou případech za jejích vznik s největší pravděpodobností vděčíme selhání pomocných motorů na tuhé pohonné látky.

Raketoplány tehdy využívaly stejnou technologii urychlovacích raketových motorů, která byla zavedena právě na raketách řady Titan již o mnoho let dříve. Šlo o technologii vrstvení jednotlivých segmentů motoru na sebe a sestavení do podoby jednoho obřího segmentu. Po těchto haváriích však bylo zřejmé, že existovaly ještě mnohé nevyřešené problémy, které musely být okamžitě a bez kompromisů upraveny. Důvěra v bezpečnost motorů na tuhé pohonné látky však plošně klesla.

Raketa Titan 4A se starší verzí pomocných motorů (vlevo). V červené nádrži byl kapalný oxid dusičitý, který sloužil k řízení vektoru. Vpravo je vylepšená verze – raketa Titan 4B, která už měla pomocné motory od firmy Hercules.

Raketa Titan 4A se starší verzí pomocných motorů (vlevo). V červené nádrži byl kapalný oxid dusičitý, který sloužil k řízení vektoru. Vpravo je vylepšená verze – raketa Titan 4B, která už měla pomocné motory od firmy Hercules. Zdroj: http://www.thespacereview.com/USAF

Vzhledem k probíhajícímu programu STS byla v 80. letech v USA značně snížena poptávka po nosných raketách a výrobci tak logicky snižovali své náklady, propouštěli technický personál a připravovali se na postupné vyřazování klasických raket na jedno použití (ELV-Expendable Launch Vehicle) z provozu. Fakticky se totiž věřilo, že je brzy plně nahradí starty moderních raketoplánů. Katastrofa raketoplánu Challenger a následné rapidní změny v celém programu však naopak vedlo k obnovenému důrazu na kosmické nosiče, kterým pomalu končila životnost a zvýšila se poptávka po jejich modernizaci. Dobrým příkladem je raketa Titan 4, která měla nahradit předešlou verzi 3. Po havárii raketoplánu Challenger se letectvo Spojených států stáhlo a začalo narychlo vyvíjet vlastní nosič schopný dopravit na oběžnou dráhu desítky tun nákladu, aby zaplnil mezeru, která začala vznikat skluzem v programu STS. Výsledkem byla nová, silná, ale také velmi drahá raketa Titan 4, která měla svou premiéru v roce 1989. Plánovaná životnost nového nosiče byla pouze deset let a ten byl fakticky považován jen za jakýsi záložní plán. Nicméně situace se brzy změnila a Titan 4 se ještě před svým premiérovým startem stal prioritou a číslem jedna pro vynášení těžkých kosmických družic z území USA.

Dva roky před prvním startem Titanu 4, navrhl hlavní dodavatel – Martin Marietta letectvu Spojených států, že stávající problém vyřeší. V roce 1987 tedy společnost představila svůj plán. Tím mělo být nahrazení pomocných raketových motorů za modernější, které by nově pomohla vyrábět společnost Hercules. Ta by navrhla a vytvořila základ pro nový, cenově dostupný a výkonný pomocný motor SRMU (Solid Rocket Motor-Upgrade) a zaručila tím budoucnost raketě Titan 4 a zároveň prodloužila její životaschopnost. V podstatě by se tedy podařilo „zabít všechny mouchy jednou ranou“.

Společnost Hercules se sídlem v Utahu byla ve vojenském průmyslu známá především díky rozsáhlým zkušenostem v oblasti výroby kompozitních materiálů pro armádní motory a již delší dobu chtěla zasáhnout i do průmyslu s kosmickými raketami. To se perfektně hodilo v nastupující éře raketoplánů, protože součástí původních plánů programu STS (Space Transport Systém) bylo vynášet raketoplány také na polární dráhy a to z letecké základny Vandenberg v Kalifornii a právě pro tyto případy společnost Hercules navrhla a postavila pro NASA základ pro lehký pomocný raketový motor z karbonového kompozitu. Těmto segmentům z kompozitu se říkalo – Filament Wound Case (FWC) a palivem měly být plněny společností Morton Thiokol. Jednalo se o identickou směs, kterou používaly raketoplány po mnoho let a stejný typ pohonných látek doposud využívaly také SRB nosných raket Titan. Spolupráce fungovala skvěle. Obě společnosti se zaměřily na to, co uměly nejlépe a také pozemní testy byly úspěšné. Pak ale přišla zkáza raketoplánu Challenger a všechny plány na starty z Vandenbergu byly zrušeny a spolu s nimi i kompozitní segmenty společnosti Herkules…

Vylepšený pomocný motor SRB s pláštěm z uhlíkového kompozitu tzv. Filament Wound Case. Bílé části jsou z kovu.

Vylepšený pomocný motor SRB s pláštěm z uhlíkového kompozitu tzv. Filament Wound Case. Bílé části jsou z kovu. Zdroj: https://www.capcomespace.net

Poté, co společnost Hercules přišla o lukrativní smlouvu s NASA, chtěla nabyté zkušenosti z programu STS nějak zužitkovat a nabídla stavbu silných pomocných motorů nové generace. Nabídka přišla ve správnou dobu, protože perfektně řešila problém nastupující rakety Titan 4 a splňovala požadavky společnosti Martin Marietta: zvýšení výkonu rakety Titan 4 o 25% a snížení počtu jednotlivých segmentů pomocných motorů ze sedmi na tři, což eliminovalo riziko spojů, které ostatně vedly k nehodě raketoplánu Challenger. Tentokrát však měla společnost Hercules, kromě svých karbonových kompozitních pouzder, motory také plnit novou, vysoce výkonnou polymerovou směsí HTPB (hydroxylem zakončený polybutadien) a měla také nahradit stávající, složitý systém řízení vektoru (TVC) rakety Titan, který vyžadoval přídavnou nádrž na kapalný oxid dusičitý. Lukrativní smlouva byla na 15 sad pomocných motorů, které měly být připraveny za pouhé 3 roky!

Nové pomocné motory (SRMU) měly být jen o něco málo širší, aby mohly využívat stávající startovací plochy a už vybudovanou infrastrukturu. Další části rakety se již vyráběly a tak měla společnost Hercules trochu „svázané ruce“. Smlouva s Martin Marietta na více než 500 milionů dolarů však byla lákavá a navíc byla součástí nových komerčních smluv s fixní částkou, které měly USA ušetřit až miliardy dolarů. Všechno šlo až příliš hladce, ale co by se mohlo pokazit, že?

Pro požadované zvýšení výkonu o 25% musela společnost Hercules zahrnout do svých plánů řadu nových a neodzkoušených technologií, s nimiž nebyla obeznámena. Samozřejmě, že ve společnosti již měli spoustu zkušeností s lehkými kompozitními pouzdry, které navrhli pro raketoplány, ale například s výměnou řízení vektoru si nevěděli příliš rady a proto požádali o pomoc společnost Moog, která byla subdodavatelem systému řízení vektoru SRB na raketoplánech, kde byla tato soustava řízena pomocí hydrauliky a podobný systém byl použit i pro Titan 4B.

Společnost Herkules si však tentokrát vzala až příliš velké sousto. Tyto motory měly být podstatně větším projektem než cokoliv, co v minulosti společnost dělala. Popravdě řečeno jim chyběly zkušenosti a to zejména s velkými motory rozdělených na velké segmenty. Předešlé firmy získaly praxi právě při práci na raketách Titan a raketoplánech. Motory na tuhé pohonné látky rozdělené na více částí jsou podstatně komplexnější než motory s jednodílnými pouzdry bez dalších spojů a celistvým spalovacím kanálem. Pro Hercules bylo dalším oříškem zvolené palivo, které mělo sice větší účinnost, ale jeho zpracování se velmi lišilo od předešlé směsi obsahující pět složek (PBAN-APCP). Starší směs se používá již velmi dlouho. Využívaly jí například už balistické střely Minuteman ICBM a její výhoda tkví v tom, že v podstatě nikdy zcela nezatuhne, pokud jí tedy vhodně zahřejete ještě před samotným procesem tuhnutí, a lze s ní tedy teoreticky bezpečně pracovat i po celé týdny. Zatímco směs na bázi HTPB je spíše něco jako „vteřinové lepidlo“. Jakmile se smísí všechny chemické složky paliva, dojde k reakci a v tu chvíli hrajete v podstatě závod s časem. Směs je nutné co nejrychleji dostat do formy a naplnit segment pomocného motoru ještě předtím, než začne umělý kaučuk tuhnout. U malých raketových motorů to není až tak velký problém, ale naplnění pouzdra pomocného motoru pohonným materiálem o hmotnosti 136 000 kg vyžaduje opravdu um, rozsáhlé přípravy a přesné načasování. Navíc šlo nejen o největší motory, které společnost Hercules kdy vyrobila, ale byly to tehdy zároveň i největší motory na směs HTPB vůbec a společnost tak od skutečné katastrofy dělil jen krůček.

Kdykoliv je v nějakém programu podstupováno riziko nasazení nové technologie, automaticky se očekává, že se dříve nebo později objeví nějaké problémy. Pokuste se však dělat příliš mnoho nových věcí najednou a jednoduše vám brzy dojdou zkušení lidé, peníze a čas opravit všechny nedostatky. To je ostatně jeden z důvodů, proč bývají některé nadějné programy předčasně zrušeny. A společnost Hercules na sebe vzala hned tři velká rizika: přechod na složitější pohonnou látku HTPB, odlévání největších pomocných stupňů, které kdy společnost vyráběla a nově se učili i výrobu jednotlivých segmentů na tuhé pohonné látky. Martin Marietta, ale i letectvo spojených států si toho bylo celkem dobře vědomo a přesto nějak zásadně nezasáhli a společnost Hercules si na sebe dál pomalu, ale jistě šila z ostudy kabát.

První test pomocného motoru SRMU se nepovedl a skončil tragicky.

První test pomocného motoru SRMU se nepovedl a skončil tragicky. Zdroj: http://www.thespacereview.com

Netrvalo dlouho, než každá z těchto rizikových procedur „vykolejila“ a ztratila směr“ na dlouhou dobu. Jak pomocné motory SRMU, tak zbytek celého programu Titan 4 se řítil „do pekla“. V prosinci 1989 společnost Hercules ztratila již druhý segment, který plnila, protože se palivo řádně nepřilepilo na stěny pouzdra a bylo ztraceno 90 718 kg pohonné látky. Vedení sebejistě uvedlo, že ztráta nezpozdí plánovaný harmonogram. V září 1990 se společnost vzpamatovala ze ztraceného segmentu a byla připravena vyzkoušet část svého raketového motoru vůbec poprvé na testovacím polygonu. Pokus měl však fatální následky: Při manipulaci na Edwardsově letecké základně jeřáb těžký segment upustil. Ten se převalil z kopce a skončil v plamenech. Nehoda zabila jednu osobu a zranila dalších devět. Proč však pád zapříčinil i vznícení motoru, není dodnes zcela jasné. Vedení přesto po události uvedlo, že ztráta nezpozdí plánovaný harmonogram. Nakonec, v dubnu 1991, tedy už rok poté, co měly být dodány první hotové kusy pomocných motorů, se pracovní tým jen s obtížemi připravoval na zkoušku celého pomocného motoru SRMU a ani ta neskončila dobře. Společnost nepočítala s dodatečným spalováním a motor se vinou vyšších tlaků roztrhl už krátce po svém zážehu a poškodil testovací oblast. Vedení tentokrát uvedlo, že ztráta jen nepatrně oddálí plánovaný harmonogram…

Bylo více než jasné, že se kontrakt nepovedl a celý proces si vyžádá mnohem víc času. Vylepšené motory SRMU nakonec přeci je sloužily na raketách Titan 4B, ale bylo to až o sedm let později než se původně plánovalo. Společnost Hercules ještě stačila navrhnout poslední řešení, které ale nemohlo být realizováno za slíbenou cenu, ale zadavatel Martin Marietta překvapivě přijal optimistické požadavky v naději, že znovu oživí svou privilegovanou raketu. Tou dobou se už ale řešil spíše její nástupce. A jak už to v podobných případech bývá, obě strany skončily u soudu. Není žádným tajemstvím, že hodně lidí zainteresovaných do tohoto projektu by bylo mnohem šťastnějších, kdyby raketa Titan 4B skončila v zapomnění.

Oba podniky pak nepřežily ani nadcházejících 10 let. Ze společnosti Martin Marietta vzniklo spojení Lockheed Martin a společnost Hercules Aerospace se nejprve stala součástí korporace Thiokol, kterou nakonec odkoupila za 2,9 miliardy dolarů společnost ATK, která se stala součástí Northrop Grumman Innovation Systems. Pokus o udržení raket Titan 4B v provozu déle se nepovedl. Raketa v nové konfiguraci absolvovala pouze 17 letů (oproti původní smlouvě, tedy pouze o dvě sady pomocných motorů navíc) a nasazena do provozu byla až v roce 1997. Zdravý raketový program přitom trvá 20 až 30 let a za takto dlouhou dobu se dají s přehledem postupně odstraňovat menší nedostatky a celý systém lze neustále vylepšovat. Čím kratší ale program je, tím složitěji se podobné věci řeší a prakticky to naznačuje, jak se raketový nosič ve skutečnosti hodí na zamýšlený trh, což je velmi užitečné a poučné také dnes. Raketa Titan 4B sloužila pouze osm let. Zbývající předpřipravené rakety stejného typu byly odeslány do šrotu a s nimi byl pryč také sen o 100 letech raket Titan 4…

Bylo nad slunce jasné, že ani raketoplány, ani jejich opětovná použitelnost nepřinese řešení pro budoucí potřeby letectva USA, což podnítilo vznik nových kosmických nosičů jako součást programu EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle program). Není divu, že právě v tomto období vznikla ze společné spolupráce firem Boeing a Lockheed Martin společnost ULA. Pomyslnou korunu krále pro nejsilnější nosič dostala raketa Delta 4 Heavy, která poprvé vzlétla v roce 2004 a je v provozu dodnes. Ona pomyslná koruna však dnes již patří jiné raketě – Falconu Heavy. Naopak návrh na stavbu těžké rakety Titan 5 byl smeten ze stolu. A ani s výkonnými motory na tuhé pohonné látky to nevypadalo příliš dobře. NASA však trochu překvapivě opět projevila zájem o vylepšené boostery pro raketoplány, který by umožnily dostat na budoucí vesmírnou stanici přeci jenom více užitečného nákladu. Tentokrát se však obrátili na posledního zbývajícího výrobce raket na tuhé pohonné látky – firmu Aerojet. Pokročilý raketový motor na tuhé pohonné látky (ASRM) měl také používat účinnější a stále populárnější pohonnou směs na bázi HTPB, ale přitom se měla společnost vyhnout výrobě z kompozitu ve prospěch již zavedeného kovového pouzdra. V prvních třech letech kontraktu plánovaný harmonogram sklouzl hned o další tři roky a cena se zdvojnásobila. Proto není divu, že ještě před nasazením do provozu byl tento projekt zrušen. Namísto přidání výkonu raketoplánům se NASA snažila odlehčit vše, co se dalo. Od vnějšího tanku až po sedadla v kabině, na kterých seděli astronauti. V USA si na široce využitelné a silné motory na tuhé palivo podobné SRMU museli ještě další generaci počkat.

Společnost z Utahu dvakrát porazila svého kalifornského konkurenta tím, že slibovala snížení ceny a zároveň zvýšení výkonu. V obou případech to bylo však stejně náročné. Jak je ale vůbec možné, že dva raketové programy GEM-63 a SRMU nakonec dopadly tak rozdílně, když vycházely ze stejných principů a na svědomí je měla v podstatě jedna a ta samá společnost? Přitom míra pokušení záměrně podceňovat náklady nebo předem slibovat nesplnitelné kvůli získání lukrativní zakázky je i dnes stejně velká, jako byla před třemi desítkami let. Občas totiž stejní lidé, na stejném místě, používají stejné technologie, ale s drasticky odlišnými výsledky. Rozdíl totiž není v technologii, nýbrž ve filozofii. A za tu v průmyslovém odvětví můžeme poděkovat automobilovému inženýrovi, který se narodil v zemi vycházejícího Slunce.

Taichi Ohno (Taiči Óno) : filosof moderní doby

Vizionář a filozof moderní doby Taichi Ohno.

Vizionář a filozof moderní doby Taichi Ohno. Zdroj: http://scrumizate.com

V osmdesátých letech pronikla ve velkém (nejen) do Spojených státu japonská kultura. Rychlé zlepšení průmyslové zdatnosti po druhé světové válce, které se objevilo zdánlivě odnikud, umožnilo Japoncům dostat se až na pozici ekonomického lídra. Japonská kultura se významně odrážela také v popkultuře 80. let. Vznikla například skvělá trilogie o cestování v čase s Marty McFlyem a neustále zmateným doktorem Brownem, který nebyl z padesátých let minulého století zvyklý na kvalitní japonské výrobky.

Jedna z oblastí, ve které japonský průmysl jednoznačně vynikal, byla výroba kvalitních a dostupných vozů. Snad největší zásluhy na japonské automobilové revoluci měl právě skromný vizionář Taichi Ohno.

Taichi Ohno pracoval po druhé světové válce pro koncern Toyota v oddělení výroby automobilů. Japonské poválečné hospodářství bylo v troskách a poválečné sankce ekonomickou situaci ještě zhoršovaly. I přes otřesné podmínky v jeho zemi začal Taichi Ohno pracovat na zlepšení hospodářských praktik. Podle jeho filozofie každý vadný výrobek, každý nepotřebný předmět, který se neprodal, mohl být jídlem pro něčí hladová ústa nebo přístřešek nad něčí hlavou. Hospodaření s odpadem, ať už s jakýmkoli, se stalo pro Taichiho Ohna a společnost Toyota Motor Company doslova náboženstvím. Toyota se rychle naučila dělat více z mála. Ohno i jeho spolupracovníci se tedy snažili eliminovat „muda“ (odpad) ve všech jeho formách. Dalším pokrokem byl náhled na pracovní proces. Proč by přeci měl dělník jen tak stát a čekat na díl k vozu, aby mohl pokračovat v kompletaci? Nebyla to ale vina pracovníka, že plýtval časem, byla to chyba celého procesu, který měl zaručit požadovaný díl pokaždé, když jej pracovník potřebuje, aby nemusel ztrácet čas. Proč bylo vyrobeno 100 vozů v tomto týdnu, ale pouze 50 z nich prodáno? Neprodané vozy představovaly odpad a polovinu pracovníků bylo potřeba zaměstnat jinou činností, protože vyráběli více, než požadoval trh. Časem malá, nepostřehnutelná zlepšení vedla k masivním ziskům, které překvapily doslova celý svět. Tyto zásady byly kodifikovány jako výrobní systém Toyoty.

Síla tohoto postupu zaskočila i americké výrobce vozů. Toyota „narušovala“ automobilový trh inovativními procesy výroby a kontrolami kvality o mnoho let dříve, než podobný systém našel nový domov i v Silicon Valley. Zbytek USA se však nejdříve musel naučit onen nový způsob myšlení a nový způsob podnikání a to samozřejmě nějakou dobu trvalo. Přesto konkurenční technologie, ale i obchodní praktiky se mohl dobře naučit každý. A tak do amerického automobilového průmyslu vstoupilo nové myšlení a proslavilo pojmy jako Just In Time, Kanban a Lean Manufacturing. A tak se americký automobilový průmysl naučil dělat více z mála. Postupem času snad každá automobilka tyto zásady přijala. Neznamenalo to však, že výrobci pouze kopírovali Toyotu. Konkurence jednoduše zefektivnila provoz, snížila náklady a rychleji dodávala nová a stále atraktivnější vozidla na trh.

A automobilový průmysl nebyl jediný, kdo si všiml velkých vylepšení, když přijal zeštíhlovací techniky. Koncept „štíhlé výroby“ v osmdesátých a devadesátých letech minulého století postupně pronikl do celého amerického průmyslu a agilní vývoj zakořenil i v technologickém centru Silicon Valley a odtud se postupně rozšířil i na společnosti, které v posledních dvou desetiletích doslova boří hranice kosmického průmyslu. Stejně jako automobilový průmysl v osmdesátých a devadesátých letech minulého století, zareagoval podobně také aerokosmický průmysl a přijal stejné zásady a jejich přizpůsobení vlastní firemní kultuře.

Pro nové pomocné motory vznikl unikátní transportér, který umožní přepravu GEM-63 (XL) do místa startu a prakticky ihned je možné je připojit na kosmickou raketu.

Pro nové pomocné motory vznikl unikátní transportér, který umožní přepravu GEM-63 (XL) do místa startu a prakticky ihned je možné je připojit na kosmickou raketu. Zdroj: https://twitter.com/northropgrumman

Jedním z pěkných příkladů odstranění zbytečných výrobních procesů v našem případě může být nový způsob systému přepravy a skladování nových raketových motorů série GEM-63. Tradičně je kompletní set urychlovacích motorů transportován do místa startu, buď tedy na Floridu, nebo do Kalifornie s poměrně dlouhým předstihem. Nově však společnost Northrop Grumman Innovation Systems vyvinula speciální přepravní přívěsy, které mohou přepravovat buď GEM-63 nebo GEM-63XL přímo na startovací rampu, kde mohou být sundány přímo z přívěsu a prakticky ihned připevněny přímo na raketu před startem. Člověk jakoby téměř slyšel slova Taichiho Ohna: „Proč stavíte rakety tak brzy před startem a pak je necháte ležet ve skladu, kde by mohly být poškozeny? Kolik stojí pronájem těchto skladů? Kolik lidí musí trávit čas údržbou budov a zajištěním bezpečnosti raket? Proč se vám nedaří celý sklad zcela odstranit a dát lidem jinou práci tak, aby pro společnost dělali něco užitečnějšího?“.

NGIS znovu pečlivě prozkoumala celý pomocný raketový motor GEM a hledala úspory ve všech možných oblastech. Již hotový GEM-63 prochází řadou výstupných zkoušek a je pečlivě kontrolován ultrazvukem i rentgenem, aby se všem nesrovnalostem dalo zabránit ještě předtím, než je motor odeslán zákazníkovi, ale vše je mnohem efektivnější než dříve. Ve snaze o zkrácení doby celého cyklu a rychlosti dodání zákazníkovi totiž společnost spojila některé kroky a eliminovala redundantní procesy. Izolace se nyní například pokládá na navíjecí buben a na vršek jsou postupně navíjeny kompozitní vlákna a poté je už segment přesunut do vytvrzovací pece. Vzniká tedy více procesů naráz. Také tryska i pyro roznětka jsou instalované ještě před odesláním zákazníkovi za účelem možnosti přímé montáže na raketu ihned po transportu. Je zřejmé, že i tradiční kosmické společnosti se naučily dělat více z mála a dobrou zprávou je, že i nadále se v tom zlepšují.

V dobách rozkvětu raketového průmyslu zaměstnávala společnost ATK v Utahu více než 6 000 lidí. Tento počet postupně sice klesal a v současnosti společnost NGIS zaměstnává přibližně „jen“ 1400 pracovníků, ale přitom má stále bohatou klientelu a to jak v řadách vojenského, tak i komerčního sektoru a efektivita práce je přitom ještě na vyšší úrovni. Ovšem snaha o větší efektivitu je také dvousečnou zbraní, protože i přesto, že NGIS získala novou smlouvu na výrobu výkonných urychlovacích motorů nové generace, ztratila zároveň svou dominantní pozici pro výrobu jiných kompozitních struktur pro rakety Atlas a Delta společnosti ULA, která si navíc nově vybrala společnost Ruag Space (Švýcarsko) pro výrobu těchto kompozitních částí na rakety Vulcan. Společnost kvůli tomu již založila v USA úplně novou továrnu. První aerodynamický kryt od nového výrobce by se měl objevit už na raketách Atlas V.

Nemělo by se ani zapomínat na to, že zkrácení doby uvedení rakety na trh nebo zjednodušení výrobních kroků neznamená snížení technické náročnosti. Ve skutečnosti je to spíše naopak. Jen klesla míra zbytečného hazardu a namísto toho se více staví na znalostech a k cíli se postupuje postupně, krok za krokem. Míra rizika je tedy spíše pečlivě řízená dopředu. NGIS slibuje, že i nadále bude vylepšovat stávající projekty a pokusí se nadále snižovat náklady. Největším předsevzetím společnosti je však zcela nový a silný kosmický nosič OmegA. Tato raketa nemá být sice nejlevnější ze všech, ale jak se zdá, trh si jí žádá. Nosič OmegA připomíná již zaniklou raketu Ares 1, se kterou má mnoho společného. Vývoj segmentů, známých jako OmegA Common Boosters (navržených také pro SLS Block 2), je výsledkem mnohaleté práce, která se opírá o nasbírané zkušenosti předešlých generací v oblasti výroby uhlíkových pouzder a pomocných motoru složených z několikero segmentů. Pouzdra v plné velikosti se však nově nejdříve vyzkouší naplnit inertním palivem a teprve později směsí na bázi HTPB – hydroxylem zakončeného polybutadienu. Jen těžko nelze vzpomenout na časy rakety Titan 4. Tentokrát je však společnost z Utahu, zdá se, skutečně připravena. Prvního ostrého testu této rakety bychom se mohli dočkat snad již v průběhu roku 2020.

Pokud si to celé shrneme, tak lze dobře vidět, že neexistuje žádný magický technologický skok, ale jen neustálé zdokonalování a optimalizace již stávajících technologií za účelem snižovaní cen a urychlení uvedení produktů na trh. Průmysl kosmických raket po celém světě zažívá velké období změn, neboť politika a účastníci učinili celý trh mnohem konkurenceschopnějším. Tradiční aerokosmické společnosti reagují na toto nové a neokoukané prostředí novými výtvory a aplikují jiné postupy. Pokrok se v této oblasti konečně posouvá dopředu.

Společnosti jako Hercules nebo Martin Marietta vsadily před několika lety na použití neznámých technologií a postupů a neuspěly. Dnes však jejich přímí nástupci přistupují k věcem mnohem disciplinovaněji. Jejich přístup k vývoji produktů se změnil, stanovují si rozumné a proveditelné cíle a mají naopak úspěchy. To vše je dalším důkazem zrajícího raketového průmyslu, ve kterém vznikají další subjekty a spolu s těmi tradičními přinášejí nové nápady na tvoření dalších příležitostí a lepších služeb pro stávající i nové zákazníky. Tím, že se kosmické a letecké společnosti naučily „trikům“ z automobilového průmyslu, dělají věci fakticky mnohem efektivněji. Přijetím štíhlé výrobní a agilní vývojové filosofie tradiční aerokosmické společnosti přizpůsobují své know-how tak, aby mohly být konkurenceschopné. A dosažený úspěch při tvorbě pomocných motorů GEM-63 jakoby to jen potvrzoval. Od podepsání smlouvy až po skutečně funkční hardware uběhly pouhé tři roky a tím vším se liší od svých předchůdců a proto jsou to fakticky tak trochu jiné raketové motory. Myslím si, že Taichi Ohno by byl pyšný, ale řekl by, že je zde stále prostor pro zlepšení. (Konec).

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxyl-terminated_polybutadiene
https://en.wikipedia.org/wiki/Graphite-Epoxy_Motor#cite_note-GEM63/XL-3
https://www.nytimes.com/1991/04/02/us/air-force-rocket-booster-explodes-in-initial-firing.html
https://www.deseretnews.com/article/122387/TITAN-MOTOR-ACCIDENT-DEALT-YET-ANOTHER-BLOW-TO-HERCULES.html
http://www.thespacereview.com/article/3658/1
http://www.thespacereview.com/article/3660/1
https://www.kosmonautix.cz/2019/04/tak-trochu-jiny-raketovy-motor-1-2/
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19920000825.pdf

Zdroje obrázků:
https://forum.nasaspaceflight.com/assets/8005.0/1184142.jpg
http://www.thespacereview.com/archive/3660a.jpg
https://www.capcomespace.net/dossiersn.jpg
http://www.thespacereview.com/archive/3660c.jpg
http://scrumizate.com/uploads/genchi-genbutsu-scrum.jpg
https://pbs.twimg.com/media/D3QZaaPXkAIdELI.jpg:large

Tak trochu jiný raketový motor (2/2), 5.0 out of 5 based on 23 ratings
Pin It
(Visited 5 520 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (23 votes cast)
(Visited 5 520 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


36 komentářů ke článku “Tak trochu jiný raketový motor (2/2)”

  1. bill napsal:

    Výborný článek! Děkuji.

  2. Hawk napsal:

    Rusove tenkrat meli ten system Energia-Buran vymakanejsi. Jedna tolik omilane, ze Buran umel bezpilotni rezim , ale hlavne Energia mohla fungovat jako samostatna raketa – viz. vyneseni Poljusu.
    Velka skoda z dnesniho pohledu, ze americke raketoplany nevynasel nosic podobny Energii, ktery by byl schopny fungovat i  samostatne pro jine naklady a vynaset je klasicky “na spici” rakety.
    V podstate by to usetril i vyvoj novych verzi Titanu,Deltu,Atlasu apod..
    Usetrilo by se hodne casu i s vyvojem SLS – byl by zbytecny a lunarni program by mohl byt uz dnes v plnem proudu.

    • Hawk napsal:

      Tak beru zpet, koukam ze Poljus take startoval na hrbetu rakety.

    • Vojta napsal:

      Ani jedna konstrukce nebyla ideální. Jak píšete, Energia mohla vynášet i jiné náklady a Shuttle zase zachránil drahé motory horního stupně. Uvidíme, jak dopadne Starship/Superheavy, která by měla brát z obou přístupů to nejlepší.

      • AKA the A napsal:

        Na druhou stranu SSME byly extrémně drahé právě protože byly znovu použitelné. Jejich cena byla několikrát větší než těch, co poháněly Energiu, a s tím opakovaným znovupoužitím to nebylo tak horké, takže ekonomika tohoto rozhodnutí nevychází zrovna v jejich prospěch. Dále k tomu se pak přidává to, že při návratu musel raketoplán s sebou táhnout několik tun motorů na zadku, což snižovalo užitečné zatížení a motory stejně musely být “na sklad”, protože jejich inspekce trvala poměrně dlouho (a v případě neshod by nějakou dobu trvalo vyrobit nové).

        Takže ve výsledku Energia používala jednodušší, levnejší a lehčí KeroLOX motory, které po splnění účelu udělaly malý kráter kdesi v kazašské stepi a nikdo nemusel řešit jejich návrat, inspekci, opravy…Výrobní linka by vesele vyráběla jenom nové motory a Sověti by byli spokojení že s jedním nosičem mohou:
        – si “půjčit” cizí satelit na prostudování
        – mít mírový vesmírný program (byť s jeho mírovým využitím to tak jednoznačné nebylo…)
        – mít možnost dostat na suborbitální dráhu (stačí provést “zakulacení”, relativně málo potřebné deltaV) kolem 80t, což nikdo jiný tehdy neměl.

        • František napsal:

          Akorát je problém, že s tou Energií jsou to jenom samá “možná” a “kdyby”, nic z toho se prostě nestalo.

        • frank napsal:

          V přepočtu nákladů na systém Energia na celkový výkon ekonomiky vycházela Energia o dost dražší než systém STS, jinými slovy tehdejší SSSR si nemohlo ani tak řídký provoz ,jaký měly americké raketoplány , bez omezení pro obyvatelstvo prakticky dovolit…

          • Karel Zvoník napsal:

            Levné určitě ne, ale tvrdit, že raketa Eněrgija byla dražší než STS chce důkaz. Konkretní čísla, jinak je to pouhé plácnutí do větru. Vývoj systému Eněrgija-Buran byl jistě finančně náročný, ale kolik stál jeden start oproti STS opravdu nevím. Osobně si však myslím, že to bylo spíše méně.

          • Jan Jančura napsal:

            S panem K. Zvoníkem naprosto souhlasím.
            Anglická wikipedie uvádí náklady na celý projekt STS 210 mld. USD a na jeden start 450 – 1500 mil. USD. Moc pochybuji, že Sověty stál projekt i jeden start více. V tom článku v 100+1 se psalo, že Sověti pro tentokrát všechno důkladně testovali, což však určitě dělali i Američané – není proto důvodů, aby to stálo více. Na druhé straně to asi v poměru k HDP mohlo být více. I když, jak píše p. Zvoník, jsou to všechno dohady a pravda se už asi nedá dohledat
            V každém případě to byla raketa velice zajímavá a pokud by během dalšího vývoje, jak se předpokládalo, došlo i na návraty stupňů a k té raketě o nosnosti 180 tun, tak by kosmonautika byla dnes podstatně dále. Ale bohužel je to jen “kdyby”.

  3. rhronza napsal:

    Velmi poutavé čtení. Nejvíce mě zaujala tato věta (neplatí jen pro kosmonautiku): “Občas totiž stejní lidé, na stejném místě, používají stejné technologie, ale z drasticky odlišnými výsledky. Rozdíl totiž není v technologii, nýbrž ve filozofii.”

  4. JanHonnza napsal:

    Skvělé, čte se to jako detektivka, pohled z jiného úhlu. Díky, velmi poučné.

    • Karel Zvoník napsal:

      Děkuji, snažil jsem se a přiznám se, že to stálo nějaký ten čas.

      • frank napsal:

        To muselo stát spoustu času, ale líbí se mi ten výsledný mix, který ukazuje co je vlastně za tím vším, než nakonec z rampy bezpečně vzlétne náklad až do kosmu, nebo jestli to bude jen více či méně efektní prskavka, která zničí neskutečné množství ” člověkohodin” v jedné vteřině.

  5. frank napsal:

    K japonské kontrole a japonskému výrobnímu přístupu nemám výhrad ( ostatně mám už 15 let jedno japonské auto a stále je bez závad 🙂

    Ale k bez-skladové koncepci mám u kosmického průmyslu trošku výhrady 🙂

    Bez-skladovost je bezesporu ekonomické řešení, ale v dnešní době bývá někdy dovedena až k absurdní závislosti na příliš mnoha faktorech, kdy se pak totálně zastaví výroba kvůli jedné chybějící komponentě ať už z důvodů logistických( přeprava/počasí/lidský faktor ), katastrofických ( různé průmyslové havárie/počasí/lidský faktor-terorismus) až po sociální ( stávka).

    Známe příklady zastavené výroby automobilek, zastavené jen proto, že vyhořel/stávkuje klíčový subdodavatel poměrně malého dílu, který nevyráběl na sklad ale prakticky ” v taktu” s pásem automobilky.
    Automobilky to obvykle řeší sehnáním jiného subdodavatele, případně nasazením mimořádných prostředků typu dodávky letadlem přes celý svět prakticky bez ohledu na náklady.

    V kosmickém průmyslu, se startovními okny, ale bez-skladovost považuji za trochu větší riziko:)
    Ano můžeme si říci, že celkem se ani nic nestane, když prostě odložíme start sondy o pár dní, pár měsíců nebo pár let ( i když skladovat ji asi bude něco stát) ale přesto představa, že třeba prakticky hotová meziplanetární sonda v hodnotách miliard dolarů bude mít nosič(jeho klíčovou část) prakticky ještě ve výrobě/přepravě , se všemi riziky, mi přijde trošku jako větší risk, než že se pár týdnů nevyrobí 30,000 aut za den 🙂

    A ano vím, netuším jak stárne třeba palivo pomocného stupně, netuším kolik stojí v USA momentálně ostraha a jaká je státní regulace kolem skladování, ale přesto mi přijde, že před-výroba pro 1-2 lety mi přijde jako celkem rozumná věc, co kdyby jsme potřebovali urgentně trefit nějaký asteroid a Spacex by zrovna měl moc zakázek ? 🙂

  6. tonda napsal:

    Výborný článek,spoustu mě neznámých věcí.Vůbec jsem netušil,že s motory na tuhé palivo bylo tolik komplikací a problémů.Děkuji Ti za něj!

    • frank napsal:

      tak to mi, pamětníci motorů řady S ( až do S4) ze Synthesie, docela ještě pamatujeme, hlavně když se do nich už nedaly sehnat tablety paliva a experimentovalo se na plotně se sorbitolem, míchalo se to v kaši s xx03 a s  x a s  x … to už se psát nebudu 🙂

      • Jiný Honza napsal:

        Proč to sem psát nebudete? Co je na draselném ledku tak závadného? 🙂

        • frank napsal:

          Ať si každý ty vzájemné poměry a další ingredience plus postup jak vzniklou kaši a to bez bublin ,rovnoměrně a dostane na místo určení, zjistí laskavě sám 🙂 Docela dost experimentů

          Moje klika byla, že jsme na to měli slušnou výbavu, tedy oční štít, tehdy ještě azbestovou zástěru,parádní rukavice a hlavně slušný odtah a odolnou prostoru ( vařili jsme to ve výhni kovárny ) a létalo to jedna radost, bohužel občas dřív než by člověk čekal, inu hříchy nezralého mládí…

          • Karel Zvoník napsal:

            Paní. To by byl prima článek nahodou. Dnešní nevýhodou je, že se ta chemie už nedá téměř sehnat…

          • Samo2 napsal:

            KNO3 a Sorbitol nieje problém sám v 15 som robil hokusy pokusy ale bez tavenia iba zhutnený prášok najprv obe zložly pomlel v elektrickom mlinčeku na kávu osve, potom zmiešal opatrne nabil do PVC rúrky a vrtákom ručne s malou dušičkou odvrtal stredový kanál, kúsok zápalničky a raketka na svete bola. 😀 Prosím neskúšajte pre vlastné bezpečie, jeden motor mi vykopol bentonitovú trysku, malá diera vysoký tlak. 😀

          • Jiný Honza napsal:

            Tak vy jste to tavili ve výhni kovárny, i vy filuto 🙂
            Teplota tání sorbitolu je 95 stupňů, dá se použít hrnec na mléko.

            Kdo by chtěl víc informací stačí hledat “candy rocket”
            https://en.wikipedia.org/wiki/Rocket_candy

            Nebo jsou staré české stránky:
            http://raketky.x2u.cz/

          • Jiný Honza napsal:

            Samo2:

            Pro ty, kdo by to chtěli zkoušet, nemelte to proboha dohromady. Ani na tom stejném mlýnku radši ne.

          • Samo2 napsal:

            Jiný Honza Dobrá poznámka, mlynček bolo treba pred mletím druhej zložky vymeniť akebo veľmi dôkladne očistiť. Dokopy jasné že sa to nemlelo.

        • frank napsal:

          jiný honza, tak ona ta výheň nemusí mít puštěný spodní tah a nemusí tam být uhlí že třeba tam může být položená plotýnka, že ?
          Prostě to tak vyšlo, že bylo takové misto po ruce, pořád lepší než to vařit v paneláku

    • Karel Zvoník napsal:

      Tak to mě moc těší, že se ti článek líbí. Večerníček to sice není, ty umí jen Ondra, ale snažil jsem se.

  7. Jan Jančura napsal:

    Zajímavý článek, je v něm vidět do jakého rizika se pouští firma, která chce najednou provést více změn v jinak zavedené technologii.
    Na to může podobně doplatit i SpaceX s SHS – nové motory (vysoký tlak a tah, nové palivo metan, špičkový poměr tah/váha), obrovské rozměry rakety s 31 motory v 1. stupni, plná návratnost obou stupňů, nový materiál pláště, speciální tepelná ochrana 2°stupně, čerpání paliva na oběžné dráze, dlouhodobé cestování kosmem apod. Navíc k tomu Starlink a zajištění obrovských financí na to vše po dlouhou dobu. No – gigantický úkol s obrovskými riziky.

  8. Racek napsal:

    Hezky jsem si početl. Díky.

  9. Kluzo napsal:

    Pěkný článek, mě z toho ale vychází že nějakého “Taichi Ohno” by to chtělo také v programu SLS potažmno NASA. Myslím že se v tom hoši pěkně plácaj…

    • Karel Zvoník napsal:

      NASA dělá pouze to co si objedná vláda. Není to soukromá firma a má naprosto rozdílné ambice. Ve skutečnosti se toho v současnosti v NASA děje mnohem víc než kdy dříve a za méně peněz a to je dobře.
      Pokrok něco stojí a i to špatné vždy přineslo nakonec něco dobrého.

Zanechte komentář