Společnost Astra se nedávno podělila o nové detaily, které se týkají nové nosné rakety. Ta má být schopna vynášet těžší náklady a také startovat častěji. Zástupci firmy toto oznámení přinesli 12. května, kdy v kalifornském města Alameda, kde firma sídlí, probíhal „Spacetech Day“. Nový projekt nese generické označení Launch System 2.0 a počítá se v jeho rámci s novou raketou, která by se měla jmenovat Rocket 4.0. Tento název odpovídá dosavadnímu schématu pojmenovávání nosičů firmy Astra. Nový nosič má být schopen dopravit na blíže neupřesněnou nízkou oběžnou dráhu zhruba 300 kilogramů nákladu. Při letu na sun-synchronní dráhu by to mělo být 200 kg. Základní cena za start by měla být 3,95 mil USD. Nový nosič bude stále patřit mezi slabé / lehké rakety, ale půjde o výrazné zlepšení oproti aktuálně používané raketě Rocket 3.3, která vynese jen zlomek avizovaného nákladu – najednou vynese vždy jen pár CubeSatů.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/
Výkonný ředitel firmy Astra, Chris Kemp, na zmíněné akci uvedl, že firma odhaduje průměrnou hmotnost nákladu, který bude potřeba v horizontu dalších 10 let vynést, je 180 kilogramů a dodal: „Naším cílem je oslovit většinu trhu, který tvoří družicové megasítě.“ Největší změnou bude muset projít pohonný systém na prvním stupni. Aktuálně používaná Rocket 3.3 má na prvním stupni pět motorů Delphin, které společně vytváří tah necelých 16 tun. Rocket 4.0 má dostat pouze dva motory, které však budou silnější a dohromady vyvinou dvojnásobný tah – téměř 32 tun.
Firma neuvedla mnoho bližších technických informací o motorech. Omezila se pouze na konstatování, že motory budou využívat klasický systém turbočerpadel (motory Delphin využívají elektrická čerpadla) a budou spalovat kapalný kyslík a letecký petrolej. Společnost také ukázala videozáznamy z ověřovacích statických zážehů tohoto motoru. Nebylo však upřesněno, kdy byly záběry natočeny. Na otázku, zda si firma motory vyrábí interně (jako je tomu u stávajících motorů Delphin), nebo zda využívá technologii jiné společnosti, zástupci firmy Astra neodpověděli. V loňském roce se totiž objevily informace, že Astra plánovala licenční výrobu motorů Reaver od firmy Firefly Aerospace. Jejich parametry se totiž docela podobají těm, které mají mít představené motory.
Ačkoliv bude nová raketa větší než stávající nosiče Rocket 3, stále si má zachovávat snadnou přepravovatelnost. „Stále se bude jednat o mobilní vypouštěcí systém. Raketa bude stále přepravitelná v transportních kontejnerech,“ uvedl Kemp a dodal: „Schopnost celou věc zabalit a naložit ji do letadla, na vlak, kontejnerovou loď, či za tahač a nenápadně přepravit po celém světě, je něco, co nás opravdu odlišuje od velkých raket.“ Nový systém má také vyžadovat méně lidí v řídící místnosti. Kemp uvedl, že firma již zredukovala počet potřebných zaměstnanců z 21 na 8, přičemž u nového nosiče není vyloučena další redukce. „V rámci nového režimu uvažujeme o schématu pilota a kopilota. Když mohou stovky lidí nastoupit do letadla, které přes oceán přepraví jen pilot a kopilot, proč by dvojice lidí nemohla vypustit raketu?“
Jak již bylo uvedeno výše, firma očekává u Rocket 4.0 vyšší startovní frekvenci. „Náš nový systém je navržen pro starty s týdenními rozestupy,“ uvedl Kemp a dodal: „Na tuto frekvenci je navržena i výrobní hala.“ Samotný startovní systém by podle jeho slov dokázal odbavit start a poté být připraven na další start během jediného dne. Firma zatím neuvedla cenu za vývoj Launch System 2.0 a neznáme ani podrobnější časový harmonogram. Pouze na jediném slajdu se objevila zmínka, že by testovací start Rocket 4.0 mohl proběhnout ve čtvrtém čtvrtletí tohoto roku.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/
Firma se tedy snaží zvětšit svůj nosič, ale zatím nepočítá se začleněním znovupoužitelnosti. „Na znovupoužitelnost se nás ptá mnoho lidí,“ uvedl Adam London, technologický ředitel firmy Astra a dodal, že ačkoliv opakované používání raket je mimořádně lákavé, tak pro Astru nedává ekonomický význam: „Znovupoužitelnost je těžká. Naše modely a analýzy naznačují, že by se to začalo vyplácet až někde v rozmezí 20 až 50 opakovaných použití.“ Dále uvedl, že je třeba odepsat jak kapitálové náklady, tak náklady na renovaci stroje mezi lety. „Jsem opravdu velmi rád, že se mohu zaměřit na to, abychom dělali jednoduché rakety. Už to samo o sobě je dost těžké,“ dodal s tím, že je z jeho pohledu lepší škálovat produkci jednorázových raket. „Určitě si ale nemůžeme být jistí, zda se v tomhle nemýlíme,“ uzavřel.
Zdroje informací:
https://spacenews.com/
Zdroje obrázků:
https://astra.com/…/Astra-Launch-Purchase-Order-February-2020-Final.pdf
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2020/02/Astra-Rocket.png
https://pbs.twimg.com/media/ERoeCgqX0AAr1kM?format=jpg&name=medium
Abych řekl pravdu, pomalu přestávám vidět smysl v těchto aktivitách. Jakmile totiž SpaceX zprovozní v dostatečné kadenci systém SHS, vznikne na LEO překladiště a tyto malé náklady budou řešit orbitální tahače, které je dopraví na danou dráhu a pak se zase vrátí zpět. Je otázka, zda budou mít chemický pohon pro rychlé přesuny a nebo iontový pro levné přesuny byť za cenu delší doby přesunu.
Ta cesta ještě bude dlouhá a nemusí se podařit. Je správné, že se chystají i jiné varianty.
Očekávám rychlé iontové systémy pro nákladní dopravu
1N tahový iontový tryskový motor s Isp přibližně 2500 s vyžaduje výkon přibližně 20 kW a zjednodušením výpočtu by se mohlo zrychlit o 1 mm za sekundu na celkovou hmotnost 1 t. 1 mm/s se zdá velmi málo, ale jako nepřetržitý tah to znamená delta-v asi 3 km/s, za asi 2 měsíce byste byli na oběžné dráze Měsíce (například brána má zrychlení asi 0,2 mm/s). Navíc u iontových trysek je delta-v, kterou brána potřebuje k dosažení měsíční oběžné dráhy, velmi podobná té, která je potřebná k tomu, aby se dostala z měsíční na marťanskou oběžnou dráhu (ačkoli doba cesty se může lišit).
Se současnými technologiemi má pohon / solární systém 1N hmotnost asi 180 kg, zatímco s vyvíjenými technologiemi by mohla klesnout i pod 50 kg (vnořené kanály, X3, výroba solárních panelů na oběžné dráze, OSAM, a solární články v Perovskitu, 23 kW/kg).
Pokud chcete vědět více, pošlu odkazy v angličtině
Omluvte mě, pokud není text příliš srozumitelný, ale k překladu používám google
Souhlasím, že inotové motory jsou budoucnost, ale pořád to nemusí dávat smysl pro nahrazení lehkých nosičů jako Astra.
Meziplanetární lety ale budou s takovými motory daleko jednodušší. Jestli máte odkazy na zdroje, budu za ně rád.
Souhlasím s vámi … skutečně iontové motory (a lunární IRSU) by mohly nahradit Starship pro meziplanetární přesuny … zejména z následujících důvodů:
– nemáte žádná aerodynamická omezení (válec o průměru devíti metrů je noční můra, když jste v mikrogravitaci)
– aerodynamické plochy, tepelný štít, použití oceli … jinými slovy mnohem nižší suchá hmotnost (od 120t do 10t (druhý stupeň sokolu nese 119t pohonné hmoty a má suchou hmotnost 4t) … přejít od 220t (120 t hmotnostního hejna hvězdné lodi + 100 t užitečného zatížení) na 110 t (10 + 100) znamená snížení letů na polovinu
– být schopen nahradit pohonný systém, který vyžaduje přepravu 550 % hmoty jako pohonná látka (1200 t / 220 t) pohonným systémem, který vyžaduje pouze 20 % při startu z vysoké měsíční oběžné dráhy nebo kolem 60 % při startu z pozemské oběžné dráhy
– dlouhé doby cestování na Mars jsou vhodné pro nepřetržitý pohon iontových trysek
Takový logistický systém by vyžadoval marťanské hvězdné lodě, které by přepravily náklady na povrch
LINK
Solar Array 220 W/kg (1 N = 20 kW = 91 kg)
https://ntrs.nasa.gov/citations/20200000669
page 29 „The estimated wing mass for the 25kW BOL class wing is 113.7
kg.“
Solar Array 1035 W/kg
https://ntrs.nasa.gov/citations/20190027359
perovskite solar cells for space applications 23 kW/kg
https://www.researchgate.net/publication/319524549_Organic_and_perovskite_solar_cells_for_space_applications
Propulsion gateway
http://electricrocket.org/2019/651.pdf
AEPS (thruster Gateway) 0,589 N 50kg (1 N = 85 kg)
X3 (future) 200 kW 250 kg (800 W/kg)
https://ntrs.nasa.gov/citations/20180003521
X3 360 page
https://pepl.engin.umich.edu/pdf/2017_Hall_thesis.pdf
Fanoušci SpaceX změnili rétoriku z „FH všechno zvládne“ na „Starship všechno zvládne“ poměrně rychle 🙂
Něco takového je ještě hodně daleko pokud vůbec. A stejně to nemusí dávat smysl na specifické orbity malých družic, pro které jsou rakety jako Astra dělané.
V době o které mluvíte nelze považovat iontový pohon za levný.
Proč by neměl být iontový pohon levný? Je levný již dnes, není potřeba nahoru tahat tolik paliva a navíc u těchto tahačů ten pohon bude sloužit opakovaně a ne jen jednorázově jak je dnes zvykem.
Moc tomu co jste psal vlastně asi ani nerozumíte. Dnes je iontový pohon „levný“ protože je drahá doprava nahoru. Až ta bude levná, tak jak píšete, tak bude iontový pohon dražší než chemický. Kdy ta doprava tun pohonných latek vyjde laciněji než energeticky a konstrukčně náročný iontový pohon a k němu drahé pracovní látky jako krypton nebo xenon.
Ano, doprava bude levná, ale pouze pro SpaceX. Bude to stejné jako nyní u F9/FH, nemají konkurenci a tak drží ceny extrémně vysoko. Navíc dnes už se testují motory pracující s Argonem případně Jódem, kde jsou ceny úplně někde jinde. Dalším faktorem je bezpečnost, přece jen hydrazin není zrovna ideální chemikálie.
Iontový pohon potřebuje ionizovat molekulu, aby ji urychlil, čím těžší molekula, tím větší tah má, z tohoto důvodu se používá těžký prvek, jako je xenon.
Nové studované iontové motory (například motor Gateway) mají magneticky stíněnou trysku, to má dvě výhody zvyšuje životnost motoru 10x … umožňuje to ionizovat molekuly jinak žíravé pro trysku.
Magnetické stínění umožňuje použití různých alternativ místo xenonu:
– jód, který je dvojitou molekulou I2 (a proto je těžší než xenon);
– organické molekuly, nemají těžká jádra, ale mají dlouhé řetězce, jsou to těžké molekuly (někteří vědci předpokládají použití C10H16)
– atmosféry (která by místo zpomalení satelitu poskytla pohonnou látku, aby zůstala na oběžné dráze)
– pohonná látka již obsažená v nádržích by neměla stejnou účinnost jako xenon a jód, ale v každém případě by zaručovala mnohem vyšší Isp než chemický pohon.
Tato řešení snižují náklady na iontové pohonné látky. Nádrže jsou ve srovnání s chemickým pohonem mnohem menší jak pro mnohem vyšší ISP, který vyžaduje méně paliva (motor Bepi Colombo má 4285 s, 11x lepší než Raptor), tak pro vyšší hustotu než při stejné hmotnosti snižuje jeho velikost (jeden m3 kapalného kyslíku má hmotnost 1141 kg, jód 4930 kg)
Při startu malou raketou si můžete vybrat vlastní dráhu. Když vezmu jako příklady geostacionární dráhu, dráhu ISS a sunsynchronní, tak přemístit se mezi nimi by bylo na spotřebu paliva náročnější, než přistát a znovu odstartovat na správnou dráhu. Takže tahače se dají použít jen v nějakém poměrně omezeném rozsahu drah s malým delta v oproti té „mateřské“.