První exemplář plnorozměrového testovacího prvního stupně rakety Vulcan od společnosti ULA se dvěma raketovými motory BE_4 od firmy Blue Origin dorazil minulou sobotu na Cape Canaveral Space Force Station. Bylo to poprvé po více než deseti letech, kdy na floridský kosmodrom dorazil první stupeň nosné rakety z úplně nové rodiny. Stupeň měřící na délku 33,5 metru vyjel v sobotu s pomocí tahače z transportní lodi přezdívané RocketShip, která připlula do Port Canaveral. Na stupeň čeká v nejbližších měsících zevrubná testovací kampaň. Tento exemplář je určen především k testům kompatibility a také pro nácviky všech pozemních systémů, které vznikly právě pro rakety Vulcan.

Stupeň, který firma ULA postavila v alabamském městě Decatur, však není určen pouze ke zkouškám – jedná se o první vyrobený letuschopný exemplář. Dva metanové raketové motory BE-4 připojené ke spodní části prvního stupně, jsou pouze vývojové exempláře, ale během zkoušek na Mysu Caneveral dojde k jejich zážehu. Raketa, často označovaná celým názvem jako Vulcan Centaur, má být nosičem nové generace, kterým chce firma ULA nahradit existující letku svých raket Atlas a Delta. Nová raketa může být vybavena žádným, dvěma, čtyřmi nebo šesti pomocnými urychlovacími stupni na tuhé pohonné látky a ULA pro ni vyvinula vylepšenou verzi kyslíkovodíkového spolehlivě prověřeného horního stupně Centaur, který bude létat na raketách Vulcan. „Tohle je naše budoucnost,“ říká Ron Fortson,  ředitel ULA a generální manažer startovních operací.

Centrální stupeň Vulcanu má průměr 5,4 metru a tvoří jej především hliníkové nádrže na zkapalněný metan a kyslík pro dva raketové motory BE-4. Týmy ULA v Alabamě již dokončují práci na prvním stupni Vulcanu i na horním stupni Centaur, které mají v letošním roce vyrazit na první misi. Nácvik, který nyní čeká na testovací první stupeň na Floridě, nebude obnášet ani instalaci pomocných urychlovacích motorů ani připojení horního stupně Centaur. Kompletně sestavený Vulcan se proto na Floridě objeví až když na kosmodrom dorazí hardware určený pro premiérový start. První stupeň, který je nyní na Mysu Canaveral, se po skončení určených testů vrátí do Alabamy, aby mohly být jeho motory BE-4 vyměněny za letové kusy. Poté se stupeň přesune opět na Floridu a bude připraven na start při některé budoucí misi.

Ale to už předbíháme. Pojďme se nejprve podívat, co čeká na tento stupeň v nejbližších týdnech. Jeho první zastávkou byla montážní hala VIF (Vertical Integration Facility), která se nachází zhruba půl kilometru jižně od rampy 41. Tady již čekal vypouštěcí stůl označovaný jako Vulcan Launch Platform. Tento hardware vážící zhruba 590 tun minulý měsíc poprvé opustil halu VIF a při vývozu prošel základními zkouškami. Samotná hala VIF prošla v minulých letech modernizací, při které dostala nová přístupová patra, do kterých se vejde první stupeň Vulcanu, jehož průměr je zhruba o metr a půl větší, než v případě prvního stupně Atlasu V. Tyto změny umožní, že hala vytvořená před více než 20 lety dokáže současně obsluhovat jak rakety Vulcan, tak i Atlas V, dokud se ULA nerozhodne ukončit provoz raket Atlas.

Pokud půjde vše dobře, mohli bychom se podle Fortsona koncem tohoto měsíce, případně v březnu, dočkat vývozu stupně a vzletové plošiny na rampu 41. Jakmile dojde k propojení elektrických a plynových rozhraní mezi prvním stupněm, plošinou a rampou, začnou inženýři provádět sérii zkoušek, které mají vyvrcholit testovacím tankováním stovek tisíc litrů kapalného kyslíku a kapalného metanu do nádrží stupně.

Ověří se tak všechny novinky, které na rampě 41 v poslední době vznikly právě pro potřeby raket Vulcan. Vyrostla tu třeba nová „farma“ zásobníků metanu pro motory BE-4, jelikož první stupeň atlasu V je vybaven ruskými motory RD-180 a ty spalují kapalný kyslík a speciální letecký petrolej. ULA také rozšířila kapacitu skladovacích systémů kapalného kyslíku, aby byla schopna naplnit kyslíkové nádrže Vulcanu i stupně Centaur. V obou případech jsou totiž tyto nádrže větší než u Atlasu V, což by mělo zajistit lepší nosnost Vulcanu. Inženýři se také pustili do vylepšení vodních chrličů, které mají za úkol tlumit ničivý řev raketových motorů, což opět souvisí se skutečností, že Vulcan bude silnější než Atlasy. Vznikly také nové elektrické tahače, které budou doplňovat mobilní plošinu pro Vulcany.

Všechny tyto systémy budou v dalších měsících důkladně ověřeny, přičemž všechno bude komplikovat skutečnost, že rampu 41 budou během této doby používat rakety Atlas V ke svým startům. zařízení označované jako Spaceflight Processing Operations Center (SPOC), upravená budova původně sloužící ke skládání raket Titan, pomůže firmě ULA zvládat souběžný provoz raket ze dvou odlišných rodin – Atlas a Vulcan. „Snaha postavit novou raketu, zatímco ze stejné rampy vypouštíte jiné rakety, není snadná,“ přiznává Fortson. ULA je nyní ve fázi, kdy jednou nohou stojí v budoucnosti, ale druhá je stále v kontaktu se současností. Krásně vidět je to na lodi RocketShip zmíněné v začátku článku. Ta totiž na Floridu nepřivezla pouze testovací stupeň Vulcanu, ale také první a druhé stupně pro raketu Atlas V, která má letos vyrazit na misi STP-3 pro americkou armádu, ale i druhý stupeň pro chystaný start rakety Delta IV Heavy.

Vulcan is here! And it's a big boy at 11 stories tall… The #VulcanCentaur pathfinder booster is here at Cape Canaveral in all its 5.4-meter-diameter, 33.5-meter-long glory. Heading over to our ULA facilities to prep for LVOS #ToryTimelapse #CountdownToVulcan pic.twitter.com/UzdHFJLvWP

— Tory Bruno (@torybruno) February 13, 2021

V současné době je vypouštěcí plošina pro rakety Vulcan v hale VIF a plošina pro Atlas V je uložena v budově SPOC. ULA přitom chce začít sestavovat Atlas V ještě před koncem února – start tohoto nosiče z rampy 41 je plánován na 25. března a půjde o vynesení nepilotované lodi Starliner od Boeingu. Jakmile bude v hale VIF potřeba plošina pro Atlas V, dá se očekávat, že plošina s prvním stupněm Vulcanu zajede do haly SPOC, kde budou moci odborníci provádět dodatečné kontroly. Hala SPOC není vybavena systémy, které by umožňovaly skládat zde rakety Atlas V nebo Vulcan, ale Fortson nevylučuje možnost budoucí změny – pokud si startovní tempo vynutí nutnost dvou montážních hal, dočká se hala SPOC příslušných úprav.

Ještě krátká odbočka k chystanému startu Atlasu – při něm zažije kosmická loď od Boeingu druhý nepilotovaný testovací let. Pokud mise ke stanici ISS dopadne dobře, mohla by NASA souhlasit s realizací pilotované testovací mise někdy v září letošního roku, která také využije Atlas V. Pak by měla NASA k dispozici dvě americké pilotované lodě pro dopravu astronautů na ISS a zpět. Jak to souvisí s Vulcanem? Atlasy totiž běžně vyjedou na rampu 41 zhruba den až dva před startem, takže po většinu času bude rampa k dispozici Vulcanu a jeho testům. Fortson také uvedl, že by ULA mohla být připravena k prvnímu cvičnému tankování Vulcanu ještě předtím, než dojde k březnovému startu Starlineru.

„Bude to jako hraní skořápek,“ říká Fortson a dodává: „Vulcan tam může být a podstupovat testy, jaké budou potřeba. Jen bude muset na pár dní uvolnit rampu, abychom z ní mohli odstartovat. Pak se zase bude moci vrátit a pokračovat v testech. Díky všem těmto možnostem, které máme k dispozici, jsme připraveni dostat se ke startu před koncem čtvrtého čtvrtletí.“ Vývoj motorů BE-4 od firmy Blue Origin dlouho ovlivňoval harmonogram příprav rakety Vulcan. Na tiskové konferenci vloni v prosinci uvedl šéf ULA, Tory Bruno, že motory BE-4 pro testovací stupeň Vulcanu mají „téměř finální konfiguraci, ale není to ten úplně závěrečný návrh.“

Každý motor BE-4 dokáže vyvinout tah 250 tun. „V létě dostaneme motory BE-4 konfigurované pro let,“ uvedl v prosinci Bruno a dodal: „V tuto chvíli probíhá jejich stavba.“ Společnost Blue Origin patřící miliardáři Jeffu Bezosovi, staví první várku motorů BE-4 ve svém sídle ve městě Kent, stát Washington. Motory BE-4 pro budoucí mise raket Vulcan, ale i pro rakety New Glenn, které připravuje sama Blue Origin, se mají vyrábět v nové továrně u města Huntsville v Alabamě, poměrně nedaleko od výrobního závodu firmy ULA ve městě Decatur. „Opravdu hodně moc těmto motorům věříme,“ říká Bruno a dodává: „BE-4 předvádí lepší parametry, než jaké jsme chtěli. Kusy s letovou konfigurací mají za sebou již opravdu hodně sekund i minut zkoušek a pracují výborně. Moc se tedy těšíme, doufáme, raději to zaklepu na dřevo, že kvalifikační testy budou v pořádku a budeme mít volnou cestu do kosmu.“

Aktuální zkoušky mají ověřit, že celý projekt nemá žádná nečekaná překvapení a až se ULA rozhodne rozjet přípravu na první start, tak že nepřijdou významná zdržení. „V naší továrně na rakety opravdu neděláme nic jen tak podle libosti. Každý provedený pohyb je v procesu, který byl nejprve ověřen a vyzkoušen, následně certifikován a poté byla jeho konfigurace uzamčena,“ říkal Bruno v prosinci a dodává: „V této počáteční fázi prototypování se chceme ujistit, že je všechno perfektní, tedy že pokud se nám na nějakém prvku něco nelíbí, tak to upravíme a zkusíme to znovu. Jestli je v celém procesu něco, co chceme změnit, tak to uděláme. Tento přístup razíme od jednoho konce továrny až na druhý. A pak přichází to samé, když chceme, aby se raketa dostala na RocketShip, abychom ji mohli při převozu na Mys sledovat a chránit ji, nebo když ji chceme dostat z lodi a usadit na Vulcan Launch Platform.“

Podle Brunových slov má vzletová plošina „desítky aktivních systémů, které dodávají plyny a vodu pro systém tlumení hluku, ale i pro všechny systémy a sledování. Není to jen velká struktura s koly. Je to velká složitá věc – to samé se týká i VIF a tak dále. To vše se s těmito neletovými motory vypiluje, půjdeme až do závěrečné fáze předzážehové sekvence. Pak dokážeme velmi rychle s letovými motory projít celým tím procesem.“

Firma ULA představila raketu Vulcan v roce 2015 – byla navržena pro novou éru americké kosmonautiky, která se vyznačuje vyšší úrovni konkurence (především od SpaceX), což změnilo podmínky na trhu. „Atlasy a Delty tvořily páteř našich startů a v uplynulých desetiletí si vybudovaly důležitý odkaz pro americkou kosmonautiku. Teď je vhodné, že tu máme novou raketu – Vulcan. S její pomocí budeme odkaz tohoto dědictví dále rozvíjet a zároveň našemu národu přineseme nové možnosti,“ uvedl v sobotu Fortson. Společnost ULA je společným projektem firem Lockheed Martin a Boeing, který vznikl v roce 2006 a oba partneři v něm mají poloviční podíl. Klíčovým zákazníkem této firmy je americká armáda, což bude platit i do budoucna. Vloni v září oznámili zástupci Pentagonu, že 60 % kontraktů na vynesení nejkritičtějších armádních družic, které budou uděleny do konce roku 2024 na starty realizované v letech 2022 až 2027, bude právě pro ULA.

Zbylých 40 % těchto kontraktů za stejné období má dostat SpaceX, takže Pentagon bude mít dvě navzájem nezávislé firmy, které budou schopny obsloužit potřeby vynášení středně těžkých a těžkých nákladů. Dohoda s ULA a SpaceX pokrývá kontrakty na vynášení družic pro Kosmické síly (USSF = U.S. Space Force), Národní úřad vojenského kosmického zpravodajství (NRO = National Reconnaissance Office), Agentura protiraketové obrany (Missile Defense Agency) a různých dalších armádních služeb, složek a agentur. Jakmile bude raketa Vulcan certifikována Kosmickými silami, měla by si ukousnout lví podíl z velkých armádních kosmických misí.

„Atlasy a Delty splňují všechny požadavky, které vyžadují všichni naši dnešní zákazníci,“ říká Fortson a dodává: „Ale potřebujeme k tomu dvě rakety. Až přijde Vulcan Centaur, budeme moci splnit všechny tyto požadavky jen s jedinou raketou – to se týká i požadavků na Deltu IV Heavy, i ty zvládne Vulcan Centaur.“ ULA plánuje, že do roku 2023 vypustí ještě čtyři těžkotonážní rakety Delta IV Heavy – ve všech případech půjde o vynášení utajených nákladů pro NRO. Raketa Atlas V, která je levnější než Delta IV, bude také během pár let přesunuta do výslužby. Vulcan Centaur totiž má být z hlediska výroby i startů levnější než obě aktuálně používané rakety ULA.

Firma ULA uvádí, že nejsilnější konfigurace této nové rakety bude schopna vynést na nízkou oběžnou dráhu ve výšce 200 kilometrů náklad vážící 22,7 tuny. S pomocí restartovatelného motoru na horním stupni Centaur s dlouhou výdrží bude moci nejsilnější konfigurace rakety Vulcan doručit 7,2 tuny vážící náklad přímo na geostacionární dráhu ve výšce zhruba 36 000 kilometrů nad rovníkem. ULA do budoucna plánuje zachraňovat motory BE-4 pomocí vrtulníku, který by za letu zachytával celou motorovou sekci. ULA by tak mohla tyto motory používat na více misích a přitom by k jejich záchraně nepotřebovala žádnou palivovou rezervu pro přistávací manévry, jako to dělá SpaceX. Je však jisté, že první mise raket Vulcan nebudou zkoušet záchranu motorů – inženýři se zaměří především na sběr údajů o tom, jak si BE-4 vedou za letu. „Naše nosiče jsou ve srovnání s těmi od SpaceX silnější, doletí dál i výš a dosáhnou vyšších rychlostí,“ uvedl Bruno a dodal: „Nevím přesně kolik startů budeme potřebovat ke sběru dat.“ Podle jeho slov je však záchrana motorů a jejich opakované použití „postupem, který se nachází v našem harmonogramu. Aktivně na tom teď pracujeme a očekávám, že budeme připraveni, až přijde vhodný čas.“

Behold #VulcanCentaur! For the first time ever, our next-generation rocket is vertical on the Vulcan Launch Platform at Space Launch Complex-41! #ToryTimelapse #CountdownToVulcan pic.twitter.com/awJ0tNrblZ

— Tory Bruno (@torybruno) February 16, 2021

Přeloženo z:
https://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/PTT_Roll-3.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/IMG_1093-copy.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/IMG_1055-copy.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…/2021/02/50899185912_906dfc3fed_k.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/IMG_1077-copy.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/IMG_1078-copy.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/IMG_1090-copy.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/IMG_1113-copy.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/PTT_Roll-1-2.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/PTT_Roll-2-2.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/02/IMG_1125-copy.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EuHZu1UWgAAhc92?format=jpg&name=large
https://pbs.twimg.com/media/EuMXkoTXMAIKmVO?format=jpg&name=large
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…/2021/02/50219312327_0f936ebfd8_k.jpg