Horní stupně nosných raket se povětšinou vyrábí z hliníku či jeho slitin. Pokud by se však místo nich začaly používat uhlíkové kompozitní materiály, mohlo by dojít ke snížení výrobních nákladů a naopak zvýšení nosnosti až o dvě tuny! Firmy MT Aerospace a ArianeGroup 14. května podepsaly s Evropskou kosmickou agenturou dohodu o vývoji demonstrátoru Phoebus (Prototype of a Highly OptimisEd Black Upper Stage – Prototyp vysoce optimalizovaného černého horního stupně). Za firmu MT Aerospace byl přítomen Ulrich Scheib, hlavní ředitel strategického a byznys vývoje a kosmického programu, ESA reprezentoval ředitel kosmického transportního oddělení Daniel Neuenschwander a společnost AraineGroup zastupoval Jean-Christophe Henoux, viceprezident divize budoucích programů. Smlouva podepsaná v pařížském ředitelství ESA staví na odkazu technologií horních stupňů a postupném rozvoji kompozitů pro kryogenní aplikace.
Nízkonákladový demonstrátor Phoebus s nízkou hmotností by měl využívat uhlíkové kompozity k výrobě nádrží pro uchování kapalného kyslíku a vodíku, ale i k výrobě primárních a sekundárních struktur. Kompozitní materiály umožní nové architektonické možnosti a kombinace funkcí, které nejsou při použití čistě kovových materiálů možné. Dalšími optimalizacemi kompletní architektury horních stupňů, zlepšením metod tankování, minimalizací ztrát, aplikací bezdrátových senzorů a použitím alternativních technik rozhraní by mohlo dojít ke zvýšení nosnosti na geostacionární dráhu o dvě tuny.
Zdroj: http://www.esa.int/
„Budoucí kompozitní horní stupně budou vypadat výrazně jinak než ty dnešní,“ řekl Josef Wiedemann, projektový manažer ESA a dodal: „Uhlíkové kompozity nahradí většinu kovu a tím sníží hmotnost sestavy. Kromě toho otevřou nové možnosti pro změnu architektury horních stupňů podle požadavků mise.“ Cílem je dosáhnout optimálních úspor hmotnosti při zachování kompatibility pohonných látek s těmito materiály při zachování nízké výrobní ceny.
Program Phoebus cílí na špičkové technologie, které chce dovést na dostatečně vysoký stupeň technické připravenosti, aby bylo možné doručit integrovaný demonstrátor tohoto stupně na pozemní kryogenní zkoušky v roce 2022. Tím dojde k prověření technologií v odpovídajícím prostředí a nasbírané zkušenosti poslouží jako základ pro zahájení vývoje budoucích lehkých a nízkonákladových horních stupňů, které by se po roce 2025 mohly uplatnit na raketě Ariane 6. Tento pokročilý horní stupeň pro ostré letové použití má označení Icarus (Innovative Carbon Ariane Upper Stage) a měl by být z plastů vyztužených uhlíkovými vlákny.
Zdroje informací:
http://www.esa.int/
https://spacenews.com/
Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/…/2019/05/phoebus/19388545-3-eng-GB/Phoebus.jpg
http://www.esa.int/…/19386991-2-eng-GB/Contracts_signed_for_Phoebus.jpg
Omlouvam se mozna za naivni dotaz,
ale je v zadani pocitano i s dalsi evoluci napr jako kosmicky tahac na LEO, pripadne casem dale?
Dekuji za clanek [z mobilu]
Přiznám se, že nevím. Ale myslím si, že je na podobné aplikace zatím brzy.
6 let na změnu materiálu. Pozoruhodné tempo! Jen nevím, jestli ty špičkové technologie ještě budou v roce 2025 špičkové…
Jak se v článku píše, nejde jen o jiné materiály. Byť to samo o sobě je hodně významná změna.
To v podstatě znamená, že nějaký 18.-20. let Arianne 6 to už může mít 🙂
Práve preto sa na to Elon vykašľal. Vývoj by bol zdĺhavý a nákladný. A oni potrebujú SHS dokončiť čo najskôr. Ale je dobré že na tom niekto pracuje. Môžu s tohto profitovať budúce nosiče. Nízka hmotnosť plus znovu použiťie znie veľmi dobre.
Tak on se na to úplně nevykašlal. Dle vlastních slov nakonec udělali nejlepší kompozitní kryogenní nádrž ve vesmíru. Makali na tom několik let. Ty nádrže pořád létají na F9, která má brzo vozit lidi.
No a jaká bude budoucnost rakety z nerezové oceli „na hrnce“ časem uvidíme.
Kde presne je na F9 nejaka kompozitni kryogenni nadrz?
Je v ní kapalný kyslík.
Kde presne ma F9 kompozitni nadrz na kapalny kysik? Nejak tapu kam by ji tam vedle klasickych kovovych nadrz vecpali…?
Toto jsem zkopíroval na Spaceflight 101 o Falconu 9. Věnujte pozornost poslední větě.
The second stage shares its diameter with the first stage and a similar architecture and tank structures with identical construction of tank domes and walls. SpaceX has always followed a policy of choosing simple solutions to reduce cost and risk in order to manufacture a robust launch system. Using the same materials, tools and manufacturing techniques for the two stages is a perfect example of that policy.
The tanks are built using Aluminum-Lithium Monocoque structure for both tanks.
Nojo, ale to ze neco blbe pochopite je ciste vas problem 🙂
Jak jste na zaklade tohoto clanku dospel k dojmu ze ma F9 kompozitni kyslikovou nadrz je mi zahadou.
F9 nema krome heliovych COPV zadne kompozitni nadrze. Vsechno poctiva slitina.
Josef: pardon, prehledl jsem ze to pise nekdo jiny nez puvodni autor
Jardovi:
Také jsem chtěl napsat p. Pospíchalovi, trochu jsem se netrefil.
Že by to byla ta nádrž COPV na tlakovací hélium uvnitř kyslíkové nádrže? Amos-6, pamatujete? Není to tak dlouho…
Tak nezbývá, než jim držet palce, aby to zeštíhlení o dvě tuny na 4,5 tunovém stupni vyšlo. A taky to zlevnění. To je velmi obvyklý efekt při přechodu na uhlíkové kompozity. 🙂
Špatně jsem to pochopil. Je to tak, že ten vývoj nemá smysl uspěchat, protože ty špičkové těchnologie jsou šíleně drahé a použít je kvůli zvýšení nosnosti teď hned by se nevyplatilo. Za 6 nebo 10 let se ale natolik zlevní, že jejich použití začne dávat smysl. Geniální!
A tak to je dobrá zpráva. Třeba ty různé technologie natolik zlevní, že časem proniknou i do jiných oborů než je kosmonautika.
Představte si třeba tenisovou raketu z uhlíkových kompozitů vybavenou různými elektronickými čidly, která bezdrátově přenáší údaje o úderech a pohybu hráče do počítače trenéra. Nebo by se to dalo použít na rámy kol. Nebo, a to už je fakt sci-fi, třeba na odlehčení kočárků.
🙂
Z uhlíkových kompozitů mám golfové hole, takže to zas takové sci-fi není. Jen u raketové techniky jsou řádově náročnější požadavky na kvalitu, protože jedna blbá bublinka dokáže zlikvidovat nákladnou misi.
🙂
Nežereš maso, nepochopíš vtip.
Tak očividná ironie a stejně jí někdo nepobere…
Kompozitní materiály a levnější než konvenční výroba? To čtu poprvé 🙂 Dále se zde jedná o horní stupně, které zatím ani nelze zachraňovat, takže netuším, co tohle má společného s BFR (dotaz na diskutující)? A poslední dotaz, jak to bude hořet při deorbitaci?
To máte tak. Musíme počítat, kolik stojí dvě tuny nosnosti na GTO v ceně družice nebo družic. Může to být rozdíl mezi vynesením jednoho či dvou satelitů najednou. Nebo pro stavbu meziplanetární sondy, kde se počítá každý gram. Cena toho kompozitu ovšem proti ceně výzkumu nebude hrát asi roli. Je to určitě velmi složitý oříšek.