Před necelým rokem jsem sepsal článek, ve kterém byly mimo jiné shrnuty plány ESA, respektive francouzského Národního centra kosmického výzkumu (CNES), které se týkaly i připravovaných raketových nosičů a demonstrátorů. Jeden z ředitelů CNES, jenž má na starosti raketové nosiče – Jean-Marc Astorg, nyní tyto plány aktualizoval a přidal podrobnější informace o tom, jak chce Evropa dosáhnout dalšího snížení nákladů, a to až o polovinu v porovnání s aktuálními propočty na provoz rakety Ariane-6. Navíc se zdá, že se významně mění také rétorika. CNES zcela otevřeně přijal přístup „design-to-cost“ inspirovaný SpaceX a nejen to, potvrdil zahájení příprav na opakovanou použitelnost v první fázi, která povede přes koncept k velmi podobné raketě jako je Falcon 9.
Tento velký krok však přinese ESA a ArianeGroup řadu nových problémů, protože nový opětovně použitelný nosič, předpokládejme, že se bude jmenovat třeba Ariane-7 (Ariane Next), nebude již navazovat na „dědictví“ raket Ariane-5 a 6. Nebude tedy moci využívat stávající hardware. Ať už jde o pomocné motory na tuhé pohonné látky, motory Vulcain 2.1 pro první stupně nebo motory Vinci pro horní stupně. Pokud má tedy opětovně použitelný nosič vzniknout, bude pravděpodobně velmi těžké ho „prodat“ ostatním členským státům ESA, zejména pak Německu a Itálii. Itálie má v současnosti například kontrakt na výrobu pomocných motorů P120 pro Ariane-6, které mají být v podobné formě využity i v první fází italského lehkého nosiče Vega C, který vzniká samozřejmě pod záštitou ESA. Pokud ovšem dojde k nenavázání na předešlé nosiče, tak ArianeGroup bude muset zvýšit propočítané výdaje, což by mohlo potenciálně Vegu-C postupně vytlačit z trhu. Budoucnost raket Vega ovšem může být ještě o něco horší, pokud raketa Ariane-7 dosáhne svého cíle, kterým je dosažení ceny za start okolo 37 milionů eur. Vega má cenový cíl okolo 35 milionů euro, přičemž se zohledňují sdílené výdaje spojené s motory P120C.
Základní srovnání Ariane-6/Ariane Next
Ariane-6 Ariane Next
Pohon: 1x Vulcain 2.1, 1x Vinci 9+1 Prometheus
Palivo: LOX/LH2 LOX/CH4
Variabilita nastavení: 2 nebo 4 P120 Záchrana 1. stupně
Výška: 62 m 70 m
Maximální vzletová hmotnost: 540 t (konf. A62) 790 t
Třída nosiče: Jedno použití Jedno použití/opětovněpoužitelné
Zaměření: Duální starty Singl starty
Kadence: Max. 11 Až 25
Výkon: A62/ 4,5 t na GTO *EV 6,6 t na GTO 1500 m/s
*RV 4,5 t na GTO 1800 m/s
*EV- Expendable verze (jedno použití), RV-Reusable verze (opětovně použitelná verze).
Kredit: ESA/CNES
Dokonce i ve Francii lze očekávat silnou opozici, protože hlavními výrobci Ariane jsou Airbus Group a Safran, kteří například vyrábějí motory Vulcain a již jednou se jim podařilo zabít koncepci Ariane-6 předloženou CNES, protože to až příliš snižovalo jejich zisky. Koncept CNES se jmenoval PPH a jako první a druhý stupeň u nového nosiče měly sloužit motory na tuhé pohonné látky a pouze na horním stupni motory na kapalné látky. Společnosti Safran i Airbus vyslyšely veřejné pochybnosti provozovatelů družic, který se obávaly vibrací a možného poškození nákladu způsobeného pohonem. Netrvalo dlouho a podařilo se přesvědčit také francouzskou vládu i ostatní partnery z ESA, aby vybrali řešení s mnohem větším odkazem na Ariane-5 a dali průmyslu mnohem více vlivu na výslednou architekturu. Totéž by se mohlo stát i s Ariane-7 a současnými plány společnosti CNES, kdyby se nepodařilo vzbudit zájem průmyslu. Což se prozatím daří. Jako příklad uvedu fakt, že raketový motor navržený pro Ariane-7 – Prometheus, je vyvíjen stejnými společnostmi a vzniká i ve spolupráci s německým výzkumným centrem DLR a tudíž je před podobnými pokusy částečně chráněn.
Vyhráno ovšem úplně není. Jiné instituce by stále mohly vznést námitky. Například francouzské ministerstvo ozbrojených sil, které velmi pečlivě dohlíží na výrobu velkých raketových motorů na pevné pohonné látky. Důvodem je to, že se tyto technologie používají pro balistické rakety vybavené francouzskými jadernými hlavicemi, které jsou součástí odstrašovací strategie. Faktem je, že koncept PPH vycházel částečně s této potřeby a zajišťoval, že vojenský sektor byl podporován civilním odvětvím. To, že v budoucnu dojde k útlumu v civilním sektoru, by mohlo znamenat pro dodavatele těchto raket velké problémy, protože mezi každou generací balistických raket je přibližně 30leté období, kdy se používají, takže by se klidně mohlo stát, že se ESA vzdá dovednosti navrhovat a budovat velké motory na pevné pohonné látky.
Zatím to tedy vypadá, že budoucnost Ariane-7 je postavená na úspěchu programu Prometheus, který má nahradit poslední řadu motoru Vulcain, jehož vývoj započal v roce 1988 a doposud prošel řadou vylepšení. Nic však netrvá věčně a staré bývá nahrazeno novým, v tomto případě právě motorem, který vznikne z programu Prometheus. Od nového motoru na metan se očekává větší flexibilita a hlavně snížení nákladů.
Základní parametry motoru Prometheus:
Tah ve vakuu: 1000 kN
Doprava paliva a okysličovadla: Otevřený cyklus
Specifický impuls (ISP): 320 s (první stupeň), 360 s (horní stupeň)
Hmotnost: 780 kg
Palivo: metan (CH4)
Okysličovadlo: kapalný kyslík (LOX)
Směšovací poměr: 3:4
Tlak v komoře: 110 barů
Schopnost přiškrcení tahu: 30% do 110 % tahu
Znovupoužitelný potenciál: Až 5
Aditivní výroba: Většina částí motoru
Velkou výhodou je fakt, že kapalný methan a kapalný kyslík se skladují při podobných teplotách. Což znamená, že lze použít podobné palivové nádrže. To samozřejmě představuje významnou úsporu oproti použití kapalného kyslíku a kapalného vodíku. Kapalný vodík je totiž výrazně chladnější, klidně i přes -250 °C, a proto vyžaduje speciální konstrukci odisolované nádrže, aby jej bylo možné udržet tímto způsobem a nejen to, vodík je mnohem méně hustý než kyslík a vyžaduje nádrže větších rozměrů. Dalším důležitým bodem v přístupu CNES k Ariane-7 je filozofie: „učit se, za pochodu“. Což znamená, že namísto toho, aby byl celý nosič navržen od nuly, bude koncepce nejdříve prokázána pomocí opětovně použitelného demonstrátoru Callisto, o kterém na našem blogu již také vyšel článek. Další fází bude již plnohodnotný testovací první stupeň Themis k opakovanému použití. Některé další informace o evropské znovupoužitelnosti lze najít zde. A aby toho nebylo málo, tak je zde také projekt, který se zaměřuje na období po roce 2040. Nástupcem částečně znovupoužitelné evropské rakety by mohl být silný jednostupňový nosič (SSTO), kterému se provizorně říká Ariane Ultimate. Jeho zaměřením bude jednoduchost a co největší využívání 3D tisku a stavba co možná nejednodušší infrastruktury, ale k němu je ještě hodně daleko.
Celkově tedy Ariane-7 kombinuje využití nejúspěšnějších prvků SpaceX jako: použití stejného typu motoru pro první i druhý stupeň, opětovné použití prvního stupně s restartovatelným motorem schopným přistání v blízkosti místa startu nebo na moři s použitím metanu jako vysoce výkonné pohonné látky. Držme tedy palce, aby se v blízké budoucnosti na ministerské konferenci ESA našly pro nový nosič peníze i podpora. Nová raketa by Evropě poskytla trvající, nezávislý přístup do kosmu a umožnila prosadit se na velmi konkurenčním trhu. Nejoptimističtější odhady hovoří o zahájení provozu ve 30. letech 21. století.
Je politováníhodné, že kdyby Prometheus získal více finančních prostředků už dříve, mohl být připraven klidně už v roce 2015 a mohl být vybrán pro pohon rakety Ariane-6. To mohlo značně urychlit časový plán, a to až o deset let. Ironií je pak fakt, že odložením Ariane-6 o několik let by se dosáhlo shodného výsledku, protože zahajovací let je plánován na rok 2020 a stejný rok se očekává také první zkušební zážeh motoru Prometheus.
Zdroje informací:
https://www.kosmonautix.cz/2019/03/znovupouzitelnost-kosmickych-nosicu-vcera-dnes-a-zitra/
https://www.elonx.cz/znovupouzitelnost-kosmickych-nosicu-1-evropa/
https://satelliteobservation.files.wordpress.com/2020/01/astorg-conference-7-may-2019.pdf
Zdroje obrázků:
https://preview.redd.it/2mtatid2hce41.png
https://satelliteobservation.files.wordpress.com.pdf str. 44
https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa.jpg
https://www.defencetalk.com/wp-content/uploads.jpg
https://satelliteobservation.files.wordpress.com.pdf str. 51
https://www.aerospatium.info/wp-content.jpg
Veľmi dobré správy.
No, já nevím, když vidím ty termíny a ještě si je posunu o všelijaké eurobyrokratické odklady, tak SpaceX bude mít mezitím warp.
Zní to jako super náhrada raket Ariane 62 a Vega-C. Problém je, že tohle jsou spíš jen doplňkové rakety k verzi 64 kterou Evropa skutečně potřebuje a zároveň má i největší komerční potenciál.
Je to dost velký pokrok pro Evropu, ale není Prometeus jen takový metanový Merlin? A srovnání s Raptorem (uzavřený cyklus, regulovatelný 20-100, v spal.komoře 265 bar). Navíc hotový, no skoro…
S klasikem se ptám:“….dvě sestry, Antone Pavloviči, není to málo?“
Určitě to nebude Raptor. Počet na prvním stupni mluví za vše. 🙂
Raptor je opravdu skvělý motor, no těch 20% je při jeho regulaci nereálná hodnota, 50% označil Elon Musk za těžkou, leč dosažitelnou metu, více prý nejspíše nebude ani potřeba.
Evropským snahám fandím. Jakékoliv bláboly o opičení se po někom jsou zcestné, pokud si dělám vlastní vývoj. A Evropským konstruktérům a manažerům bych přál, aby vzali v potaz dnešní „state of the art“ stav techniky a i možnosti, které nabízejí tyto technologie do budoucna a postavili třeba takový Evropský Raptor nebo New Glenn.
Slovy jiného klasika: nemusí pršet, stačí když kape.
Ona je docela sranda sledovat, jak všichni reagují „okopírováváním“, když si někdo jiný než SpaceX přidělá na raketu nohy. Obzvláště, když jsou pouze 3 způsoby, jak přistát s raketou.
zo zaciatku clanku, resp. z prvej polovice som nadobudol dost neprijemny pocit, ze v europe kym sa na niecom dohodneme (resp. dohadame), tak elon musk bude lietat so starshipom za avizovanu cenu 2mil. $.
snad sa mylim, ale prve 4 odstavce clanku na mna fakt tak posobia.
Aspoň má Musk náskok a nech sa mu darí.Všetci ako hejtovali znovupoužiteľnosť a teraz po vijne je každý odborník a každý sa po ňom opičí.
A nebo spíš ne. Naopak jde dobře, že se jde v Evropě více směry a nakonec se vybere ta skutečně správná varianta.
Ja som mal podobny pocit, ale ani po precitani clanku ma nepresiel.
Akurat si aj ti co brania zmene uvedomuju ze bude musiet zmena prist, a su ochotni svoje stavajuce prevadzka zmenit. Ale kedze to bude stale viac politika, tak ratat s prespustanim a zlacnovanim by som urcite nratal.
Obávam sa že úspory budú minimálne alebo skôr strata. Aby sa vrátili náklady na vývoj museli by lietať veľmi často minimálne raz za mesiac. Ale nemyslím že Európa bude mať dostatok zákaziek. A komerčný úspech to nebude mať keďže to príde neskoro a konkurencia bude veľká. A ešte asi aj SABRE riadne zamieša karty.
Souhlas. Ariane 6 je malá domů, to znamená efektivnější Ariane 5, ale zásadní inovace se nekonají. Takže je to promrhaný čas na vývoj něčeho, co by zajistilo konkurenceschopnost na dalších dvacet let. Pokud se podaří Starship a to i se zpožděními danými Muskovým koeficientem, tak Evropa bude hrát v kosmonautice jen druhé nebo třetí housle a tomu bude odpovídat i prodělečnost.
Takže za nějakých 25 let bude mít Evropa první kus vlastní modernější verzi falconu 9. Tomu říkám raketové tempo. 😀
Hodily by se nejake ciste evropske startupy treba zpocatku jen na lehke nosice a I kosmodrom blize evropskemu kontinentu, preci jen lifrovat lehky nosic pres ocean do Jizni Ameriky se musi do ceny a flexibility promitnout.
Netusim jak moc je Arianspace exkluzivne svazana s ESA treba co se tyce zakazek na vynaseni satelitu, ale dalsi evropske dravejsi firmy by byly prinosem.
Něco tu už je, kosmodrom ve skotsku: https://www.theguardian.com/uk-news/2018/jul/16/spaceport-receives-go-ahead-on-scottish-peninsula
nebo společnost produkující malé rakety Skyrora: https://www.skyrora.com/skyrora-xl
Nic o nich nevím, ale zajímavá jsou jména vedení:
VLADIMIR LEVYKIN CEO
LAURA EDISON Director & Legal Counsel
PAVEL BOTSULA Head of Skyrora UA
OLEG DMITRIEV Head of Technical Operations
Faktem je, že v Evropě se už velmi dlouho nic moc inovativního neobjevilo.
Psali jsme o nich před pár týdny: https://www.kosmonautix.cz/2020/01/skyrora-xl-dalsi-hrac-na-trhu-malych-nosicu/
Aha – díky, to mi uteklo.
Krom výše zmiňovaných jsou tu ještě menší společnosti a jejich projekty , které ESA také podporuje. Samozřejmě, že mnohem méně než NASA. Článek o tom zde: https://www.kosmonautix.cz/2018/04/evropske-kroky-k-znovupouzitelnosti/
Diky vsem za upresneni, o Skotsku jsem neco zaznamenal, ale prijde mi to az moc na severu daleko od idealniho rovniku, cekal bych to trochu jizneji, Francie myslim mela sveho casu kosmodrom v Alzirsku, nez se zmenila tamni politicka situace . Zminovane startupy mi unikly uplne.
Při letech na polární dráhy je jedno, že je kosmodrom daleko od rovníku.
Tj. akorat je otazka jak moc jsou tyto drahy poptavany zakazniky.
Heliosynchronní dráhy jsou docela žádané. A pokud chcete pokrýt celou planetu včetně pólů, a je jedno, jestli snímkujete, nebo poskytujete internetové připojení, tak jiné, než polární dráhy (+- nějaká inklinace) nepřipadají v úvahu.
Podívejte se, kam se lítá. K ISS (nad 54° zeměpisné šířky nevhodné), na GEO (to je ta Vaše varianta, kdy rovník je to nejlepší možné) a na HSO. Jinam poměrně zřídka.
A mimochodem, není jedno, jestli na polární dráhu vystartujete z Kourou nebo z Plesecku. Při startu z Kourou musíte umořit tu rychlost asi 500 m/s, která Vám při letu na GTO pomáhá, protože její složka je na polárních drahách malá. Z Plesecku je to méně než polovina, protože je nad 60° SŠ.
Evropě přeji nosič typu F9, ale bojím se, že tady se schyluje k průseru. Už jsem viděl korporát, který si myslí, že je start-up. A tento plán mi to dost připomíná. A tohle je navíc korporát placený primárně státy, takže má „své jisté“.
Vezmou si z obou světů prakticky to nejhorší. Start-up „neví“ kam jde a cíl zjišťuje až za běhu (agile). Korporát má cíl, jde za ním a tlačí ho vší silou, ikdyž to není úplně optimální (waterfall).
No a tento nápad si přímo nabíhá na vidle. Máme pevné zadání a chceme k tomu dojít iterativně. S náklady korporátu a cenovou konkurencí start-upu a postup rychlostí a silou ledovce.
Agile i Waterfall jsou způsoby, jak se dopracovat cíle, v případě Agile to platí o to více. Na začátku ale musí být definovaný cíl (projekt) na základě analýzy a invence, což Evropa v této oblasti nemá, takže musí kopírovat cíle se všemi riziky, že to nemá pod kontrolou. Jelikož samozřejmě nemá a nemůže mít všechny informace, včetně těch neveřejných – firemně-interních. K těm by se může dopracovat vlastním výzkumem, který ale evidentně je zatím ponejvíce ve stadiu zvažování nebo základních testů. Celkově to taktéž vidím průšvih, který se bude pracně dohánět celá léta.
Nemáš úplně pravdu, u waterfallu máš daný cíl, který musíš splnit. U agile máš ten cíl definovaný dost vágně a iteracema teprve zjištuješ kde je optimum. Oboje jsou vyzkoušené metody projektového řízení, ale každá je vhodná na něco jiného.