V uplynulých dnech internet zaplavila dávka fotografií a videí ukazující přípravy a samotný start nové a neokoukané rakety Gravity-1 z Číny. Množí se také otázky, cože je to vlastně za raketu? Kde se tu vzala a co vlastně dokáže? Rozhodl jsem se tedy posbírat dostupné informace a složit z nich ucelené informace, které budou na jednom místě pěkně pohromadě. Šlo přitom už o druhý start nové rakety tento rok a to máme teprve polovinu prvního měsíce. Další starty nových nosičů budou následovat. Čeká se například na start Ariane 6 nebo malé rakety Agnibaan SOrTeD a další. Vraťme se však do Číny a začněme hezky na začátku u společnosti, která má Gravity-1 na svědomí.

Čínský Elon Musk? 

Yao Song spoluzakladatel a spolugenerální ředitel společnosti Orien Space ve svých 24 letech. Foto: innovatorsunder35.com

Yao Song spoluzakladatel a spolugenerální ředitel společnosti Orien Space (Shandong) již několik let bedlivě sleduje počínání Elona Muska a jeho společnosti SpaceX. Yao byl pilným studentem a v roce 2011 studoval elektronické inženýrství v rámci Národní fyzikální soutěže pro studenty středních škol a během svých vysokoškolských let navštívil i prestižní Stanfordovu univerzitu. Po absolvování bakalářského studia založil v roce 2016 svou první společnost Deejian Technology, která neměla s kosmonautikou nic společného. Firma byla zaměřena na čipy související s umělou inteligencí. I to však později dokázal zužitkovat ve svém kosmickém počínání. V roce 2018 svou první firmu prodal společnosti Xilinx za 300 milionů dolarů a ta se stala prvním startupem v čínském oboru umělé inteligence, který někdo odkoupil. Pokud má tedy něco s Elonem Muskem společného je to zájem o technologie a podnikatelský duch.

V tomto období získal Yao téměř všechna podnikatelská ocenění na trhu a po akvizici společnosti získal i určitou finanční nezávislost. Ještě důležitější bylo, že nabyl pocit sebedůvěry a bezpečí, protože věděl, že nyní může dělat cokoli a kdykoli. Ovšem nejvíce ho lákaly nové technologie a jejich aplikace do průmyslu. V roce 2021 založil fond SEE jako zakládající partner, který se zaměřuje na integrované obvody, inteligentní průmysl, nové materiály a další oblasti, aby pomohl univerzitě Tsinghua transformovat její úspěchy. Vždycky měl pocit, že jestli má do něčeho investovat mělo by to být něco smysluplného a ne něco v pozadí. Proto, když přemýšlel o tom, co dál, cítil, že letectví je velká věc, která ho vzrušuje už od dětství, kdy od otce dostal dvanácti svazkovou encyklopedii a jeho nejoblíbenější se stal svazek s názvem Cosmic Science (Kosmická věda). Podnikatelsky se o kosmonautiku začal zajímat teprve nedávno. Prakticky až po nástupu soukromých kosmických společností v jeho zemi.

V roce 2020 pracoval Yao Song na částečný úvazek jako investor ve společnosti Jingwei China. Shodou okolností nejvíce investovala do komerčních leteckých projektů, což Yao Songovi umožnilo hlouběji porozumět soukromému leteckému průmyslu. Později se na něj obrátil spolužák, který se narodil v letecké rodině a chystal se začít podnikat v komerčním leteckém průmyslu a vzpomněl si na Yao Songa. Ve skutečnosti jeho původním záměrem bylo požádat Yoa jen o radu ohledně podnikání a financování, ale po rozhovoru se oba rozhodli ke společnému podnikání a tak se Yao Song v říjnu 2021 oficiálně připojil k Orien Space a stal se jedním z generálních ředitelů a zakladatelů.

Start rakety Dlouhý pochod-11 z mořské plošiny v roce 2019. Foto: nasaspaceflight.com

Rychle zjistil, že vybraný technický tým je velmi silný a skládá se z lidí, kteří v minulosti stavěli a vyvíjeli raketu Dlouhý pochod 11, která může také startovat z mořské plošiny a má k architektuře rakety Gravity-1 celkem blízko. Je totiž též kompletně na tuhé pohonné látky, ale mnohem slabší. Takže tým nevařil jen tak z vody. Například druhý generální ředitel Bu Xiangwei, byl hlavním konstruktérem nosné rakety Dlouhý pochod 11 a provozní ředitel Wei Kai byl ředitelem projektové kanceláře stejné rakety. Což je i jeden z důvodů, proč se Orien Space hned od počátku tak daří a to nejen po technické stránce. Dobré jméno a velké zkušenosti lákají statní i soukromé investory a díky tomu se společnosti podařilo získat poměrně dost financí.

V současnosti už mají výzkumné středisko se sídlem v Pekingu. Dále mají vývojové středisko raketových motorů ve městě Xi’an (Si-an) a zázemí pro výrobu a montáž raket v přístavu Yantai (Jen-tchaj) kde se nachází též loď upravená na kosmodrom. 

„Bude trvat 3 roky, než se šíp nabrousí“

Progres společnosti a její evoluce od roku 2020 je skutečně obdivuhodná. Popravdě ale stahují pouze náskok a to nejen konkurenčních společností ze své země jako: Galaxy Power, Blue Arrow Aerospace, Lingke Aerospace, Aerospace Science and Industry, Interstellar Glory, Zero One Space, Deep Blue Aerospace a další, ale i SpaceX.

Ukázka raket a typů raketových motorů využívající tuhé pohonné látky od Čtvrté akademie leteckých věd a technologií. Zleva doprava: Kinetica-1, Jielong-3, Dlouhá pochod-6A, Dlouhý pochod-11, Gravity-1 Foto: mp.weixin.qq.com

Elon Musk buduje na oběžné dráze internetovou megakonstelaci Starlink, která již několikrát ukázala, že může být strategicky velmi významná a proto se Čína chystá vybudovat něco podobného a k tomu bude třeba hodně startu a ucházet se o vynášení těchto družic může i soukromý sektor a právě to je primárním cílem Orien Space. Za pouhé 3 roky téměř dostáli ve společnosti svým slovům, když v roce 2020 zaznělo: „Bude trvat 3 roky, než se šíp nabrousí“. Vývoj, předvedení, testování, výroba a montáž jejich první rakety Gravity- 1 trvala tři a půl roku. Není to však obyčejná kosmická raketa, jakých je na trhu desítky, naopak je nejsilnější svého druhu a my si nyní ukážeme proč. 

Raketa Gravity-1 je v současnosti nejsilnější raketou na tuhé pohonné látky na světě. Foto: Orientspace

Gravity-1 (YL-1)

Celá architektura rakety Gravity-1 byla dělána hlavně na míru vynášení vícero družic najednou na nízkou oběžnou dráhu (LEO). Cílem je tedy zapojit se do vynášení početnější satelitní konstelace. Jde o raketu střední třídy kompletně na tuhé pohonné látky s cílovou kapacitou asi 6,5 t na LEO. Pokud bude využit horní stupeň na kapalné pohonné látky může být nosnost navýšena. V takovém případě bude tato verze rakety označena jako Gravity-1A. Vzletová hmotnost rakety je 405 tun a tah asi 600 tun. Tyto parametry výrazně překonávají největší nosnou raketu na trhu Vega-C na tuhá paliva na světě a hravě překonává i raketu Kinetica-1 soukromé čínské společnosti CAS Space, která úspěšně odstartovala v červnu 2023 a má nosnost asi 2,2 t na LEO. Do nedávna byla přitom největší čínskou raketou na tuhé pohonné látky. Úspěšný start Gravity-1 jí však odsunul na druhé místo.

Ládíkova nafukovací raketa Gulliver-5 vlevo a vpravo Gravity-1 v „kabátku“. Foto: vlevo – comic.highlightzone.de/vpravo – Oriens Space /úprava – Karel Zvoník

Gravity-1 na první pohled vypadá jako splácnutá raketa Ariane-6, ale zdání klame. Raketu rozhodně nelze přehlédnout. Někteří dokonce vtipkují, že je to raketa převedena ze hry Kerbal space do reality. Jiní zase, že připomíná raketu Guliver-5 Vládi Smolíka z kresleného seriálu o rodině Smolíkových, jak podotkl na našem discordu uživatel s přezdívkou @Garion: „Její největší předností je, že je nafukovací a vejde se do futrálu na housle.“ Pravdou je, že raketa Gravity-1 je převážená ve speciálním „kabátku“, který může působit tak, že je celá raketa nafukovací. Zdání však klame. Jde o High tech raketu, která je doslova přeplněná moderními technologiemi, které nikde jinde zatím nejsou!

Od spuštění projektu Gravity-1 v březnu 2021 prováděl tým Orien Space výzkumné a vývojové práce efektivně a to i v oblasti námořní a pozemní infrastruktury. Celkově se podařilo vymyslet 4 klíčové technologické zlepšení a dalších 17 novátorských technologií. O jaké konkrétně jde bohužel nevím, ale věřím, že časem se o nich dozvíme více. Celkově bylo provedeno 23 rozsáhlých pozemních testů a 489 individuálních testů a 1 452 testovacích iterací a to všechno v poměrně krátké době. Jeden z testů stabilizačních trysek rakety lze vidět na tomto animovaném obrázku.

Test stabilizačních trysek. Zdroj: Orien Space

Věřím, že některá vylepšení budou spojená se starty na moři. Ač se to možná nezdá, tak je třeba v takovém případě řešit celou řadu na první pohled banálních problému, jako je třeba komunikace. Bezdrátová komunikační technologie je jednou z důležitých součástí v cestě při realizaci námořních startů raket. Na rozdíl od pozemních startů, které mohou být přenášeny kabelovým systémem, na moři může být start přenášen pouze prostřednictvím bezdrátového komunikační sítě. A zde je celá řada problémů, jako je vzdálenost, změna hladiny, specifické prostředí atd. Proto je zvládnutí stabilní a spolehlivé námořní bezdrátové komunikační technologie nezbytné.

Na své rozměry poměrně výkonná raketa Gravity-1, která se zapojí do budování čínské obdoby satelitní konstelace Starlink. Foto: Orien Space

Gravity-1 měří na výšku 29,4 m a na šířku má průměr 2,65 m bez pomocných motorů, které mají každý identický průměr 2,65 m. Během vzletu se nejdříve zapálí pomocné motory a až později centrální stupeň. Průměr aerodynamického krytu je 4,2 m a výška činní 9,3 m. Všech sedm motorů na tuhé palivo bylo vyvinuto Čtvrtou akademií (Akademií letectví a kosmonautiky pro technologie pohonu na tuhé pohonné látky AASPT). Pouzdra jsou vyrobeny z uhlíkových vláken a trysky jsou natáčející (vektor) za pomoci elektrického systému vektorování o výkonu 40 kW. Pokud se nemýlím, tak podobné řešení u motoru na tuhé pohonné látky je novinkou a mohlo by jít o jednu z inovací. Společnost Orien Space se nebála zariskovat a začala rovnou od velké a celkem těžké rakety, namísto malého nosiče, jak bývá v podobných případech zvykem a důvod je prostý. Pro vynášení satelitní konstelace se nejlépe hodí raketa, do které se vejde co nejvíce družic a navíc je levná. Společnost počítá s tím, že bude schopna vynést až 20 kusů 200 kg družic budoucí konstelace v rámci jediného startu, nebo 30 sto kilových družic a zájem je prý velký. Celkově prý společnost již podepsala kontrakty na vynesení 100 dalších družic, které by měly být vyneseny v průběhu dvou let. Testovací zážeh jednoho z motorů, včetně natáčení trysky ukazuje toto video:

🔥Here comes the hot fire video. The most powerful motor built in China, to be launched by ORIENSPACE in 2023. The test also featured the 40kW electrical vector thrust control system. https://t.co/JhDqZDo81X pic.twitter.com/pslP1cdl1E

— China 'N Asia Spaceflight 🚀𝕏 🛰️ (@CNSpaceflight) August 31, 2022

Jde o třístupňovou raketu se čtveřicí pomocných motorů čistě na tuhé pohonné látky, což z Gravity-1 dělá jedinou kosmickou raketu svého druhu na světě! Navíc startuje z plavidla, ale bude schopna i pozemního startu. To co většinu asi zajímá bude cena. Ta se pohybuje v rozmezí 5000 až 6000 dolarů za 1 kg nákladu. Start z vln moře společnost zvolila zejména proto, že pokud se počítá skutečně s velkou kadencí startů, tak podobné plovoucí kosmodromy budou mít velké výhody a dají se využít i pro přistávání raket v budoucnu. Raketa může být na start připravena do 12 hodin a start lze na žádost zákazníka uskutečnit do 24 h. Zjednodušování celé infrastruktury je tedy dalším cílem. Výsledkem by ve finále mohl být start jednou týdně.

Základní parametry Gravity-1:

Plovoucí kosmodrom

Startovací rampa je tedy na lodi, která je úplně nová a byla postavena za tímto účelem.  Informací o ní není mnoho, ale něco přeci jen víme. Zajímavostí je, že jde o autonomní plavidlo, dokáže tedy plout bez posádky. Další informace lze vypozorovat z videí a fotek.

Autonomní čínská loď Don fang hang tian gang pro starty raket Gravity-1 a později možná i dalších. pic.twitter.com/9CiJwExMxE

— Karlos (@karlosmeybe) January 14, 2024

Název plavidla je: Don fang hang tian gang a číslo IMO je: 9980473. Konstrukcí vychází z lodí pro speciální přepravu. Konkrétně jde o typ Heavy lift. Což jsou nákladní lodě pro extrémně těžké nebo objemné náklady, jako jsou specializované nebo nadrozměrné průmyslové stroje. Tyto lodě mají často také vlastní jeřáby. Což ale není tento případ. Podle tohoto článku plavidlo váží 22 000 tun. Odhadem má na šířku okolo 30 m a na délku 130 až 140 m. Čistě můj odhad vychází z této fotografie, kde je k plavidlu vyvázaná záchranářská loď Dong Hai Jiu 131 a její rozměry jsou známé.

Plovoucí kosmodrom Don fang hang tian gang a vedle vyvázaný záchranářský remorkér široký 15 m a dlouhý 73 m. Foto: Orien Space

Záchranářské plavidlo Dong Hai Jiu 131 fungovalo jako doprovodné plavidlo po celou dobu všech zkoušek a též během startu. Lze přepokládat, že bylo využito pro přepravu posádky a další operace. Jde o starší, ale dobře vybavený remorkér a jestli bude využíván i v budoucnu nevíme. Co ale víme je, že společnost počítá s využitím mořských startů i u dalších dvou nosičů. Gravity- 2 a Gravity-3, které mají být už částečně znovupoužitelné. Proč ale chtít startovat zrovna z moře, když je to poměrně náročná disciplína? Výhod je celá řada:

• 

  Schéma startu a přistání na moři podle Orien Space včetně záchrany aerodynamického krytu. Inspirace SpaceX je více než patrná. Foto: Orien Space

  Zvyšuje se bezpečnost (vzdálenost od obydlených oblastí atd.)

• Pád trosek do vody místo do obydlených částí
• Místo startu na moři je flexibilnější, což může maximalizovat kapacitu rakety a zlepšit ekonomický výnos. Raketa může být dopravena do oblasti nízkých zeměpisných šířek pro start pomocí plavidla nebo mobilní platformy atd., což maximalizuje využití rotace Země a snižuje množství paliva potřebného pro vstup rakety na oběžnou dráhu, dále zlepšuje nosnost rakety a snižuje náklady na start.
• Kromě toho může start z moře také prolomit omezení velikosti raket pro silniční a železniční dopravu. Budování infrastruktury pro vypouštění raket na moři a akumulace technologií mohou rovněž položit dobrý základ pro budoucí využití raket na moři.

Schéma přístavu a vybavení. Integrace a příprava tak probíhá na jednom místě. Foto: Orien Space

V přístavu Haiyang (Chaj-jang) tak vzniklo kompletní zázemí pro podporu startů z moře a to nejen díky Orien Space. Vzniklo tu místo, kterému se říká Východočínský kosmodrom, což je průmyslová oblast v provincii Chaj-jang. Různé společnosti zde vyrábějí komponenty a montují menší rakety pro starty z mořských plošin. Největší zázemí tu však má vybudována právě firma Orien Space. Ta zde vybudovala testovací centrum pro montáž a integraci raket (AIT center), které se rozkládá na ploše téměř 100 akrů a může zde odbavit až 20 nosných raket za rok. Je zde i komunikační centrum a další zázemí. Společnost se ovšem netají, že do budoucna plánuje vybudovat velkou poloponornou plošinu pro náročnější operace, včetně samotného přistávání.

Celý proces nalodění rakety probíhá tedy v přístavu Haiyang (Chaj-jang), kde má společnost své zázemí a sklad. Na loď jsou části rakety přepraveny speciálním kolovými vozidly, které se podobají japonským „housenkám“, akorát jsou menší. Transport může hydraulicky měnit výšku a kola jsou nezávisle ovládaná. Přeprava probíhá spolu se startovním stolem na kterém už je celá raketa v horizontální poloze. Největší výzvou jsou právě výškové rozdíly. Právě obal není jen tepelná izolace, ale tlumí také otřesy způsobené přepravou. 

Na palubě lodě lze dobře vidět šachty pro odvod spalin, které byly před startem vypolstrované panely, které během prvního startu létaly na všechny strany a přidaly tak na dramatičnosti. Většina úlomků patrných na záznamech tak velmi pravděpodobně pochází právě z této izolace. K čemu konkrétně však slouží nevím. Množství poletujících úlomků vyvolalo diskusi, zda to takto bylo v plánu. Podle fotografií po startu je patrné, že k menším poškozením na lodi došlo, což určitě nebylo v plánu a věřím, že na drobných úpravách ve společnosti ještě zapracují. To hlavní ovšem je, že to nenarušilo samotný vzlet a raketa svůj úkol splnila. Celý start byl vizuálně vděčný a podle mého názoru šlo o doposud nejhezčí start z mořské platformy, který byl kdy proveden. 

Parádní video z různých úhlů na raketu Gravity-1, která zvládla svůj inaugurační let na výbornou a rovnou si připsala dva rekordy. Jde o největší a nejsilnější raketu na tuhé pohonné látky a zároveň i o nejsilnější čínskou komerční raketu na trhu. pic.twitter.com/KWc1Lzuuav

— Karlos (@karlosmeybe) January 12, 2024

První, ale zdaleka ne poslední…

Raketa Gravity-1 vynesla z pobřežních vod Žlutého moře poblíž města Haiyang (Chaj-jang) celkem tři družice Yunyao-1 (várka 18 až 20) pro pozorování Země. Šlo o testovací misi, která byla ve všech ohledech úspěšná. Loď byla zakotvena asi jen 2,5 km až 5 km od pevniny a tak celou událost mohl sledovat početný zástup lidí a objevily se i fotografie pořízené z vesmíru a to jak ze snímkující družice Jilin-1 GF03, tak z družice s radarem (SAR).

Fotka z družice pro dálkový průzkum Země, která poskytuje radarové snímky společnosti Umbra. V pravé části světlý bod je plavidlo s raketou na palubě. Vlevo pobřeží. Foto: Umbra

Vynesené družice Yunyao-1 jsou součástí menší konstelace a patří společnosti Yunyao Yuhang se sídlem v Tchien-ťinu, jejích cílem je vytvořit konstelaci poskytující data pro globální předpověď počasí. Služby by podle tiskových prohlášení mohly zahrnovat i krátkodobé předpovědi zemětřesení.

Ukázka s časovou osou pro jednotlivé nosiče Orien Space. Foto:Orien Space

Na závěr se pojďme zaměřit na budoucnost, protože Orien Space má velké plány.  Gravity-1 by měla mít později i verzi s horním stupněm na kapalné pohonné látky a její výkon by se měl ještě zvýšit. Již za tři roky, by pak měla mít společnost k dispozici další raketu, ale už na kapalné pohonné látky. Konkrétně Gravity-2, která bude částečně znovupoužitelná. Centrální stupeň bude pohánět 9 raketových motorů YuanLi-85 ne kerosin a kapalný kyslík. Společnost se netají, že je to po vzoru SpaceX. Motor už je v pokročilém stádiu vývoje a absolvoval též již zážehové zkoušky. Vzletová hmotnost bude 927 t, výška 60 m s nosností na LEO 25,6 t. V pozdější fázi přibude ještě další verze s pomocnými motory na tuhé pohonné látky. Posledním stádiem má prozatím být 3 raketa na kapalné pohonné látky Gravity-3, která je po vzoru rakety Falcon Heavy. Půjde tedy o tři spojené první stupně Gravity-2 a centrální kus bude mít horní stupeň a kryt. Nosnost 30,6 t na LEO  a k Měsíci 8 t. Tato verze by měla být hotová okolo roku 2030. Plány to jsou zajímavé, obsvláště s přihlédnutím k faktu, že společnost zvládla vyslat funkční raketu do kosmu za pouhé 3 roky. Spoluzakladatel Yao Song však přiznává, že Elona Muska jen tak nedoženou a tak jednoduše budou kráčet dál v cestě, kterou před nimi vydláždil vstříc novým zítřkům.

Zdroje informací:
https://36kr.com
https://www.zqcn.com.cn
https://mp.weixin.qq.com
https://spacenews.com
https://mp.weixin.qq.com
https://mp.weixin.qq.com
https://www.orienspace.com
https://en.wikipedia.org

Zdroje obrázků:
https://pbs.twimg.com
https://iu35-prod.s3.amazonaws.com
https://www.nasaspaceflight.com
https://mmbiz.qpic.cn/sz_
https://mmbiz.qpic.cn
https://i0.wp.com
https://mmbiz.qpic.cn
https://mmbiz.qpic.cn
https://mmbiz.qpic.cn
https://pbs.twimg.com
https://pbs.twimg.com
https://mmbiz.qpic.cn
https://mmbiz.qpic.cn
https://pbs.twimg.com