KOSMONAUTICKÉ ZAJÍMAVOSTI – NEPILOTOVANÉ MISE
(3. čtvrtletí 2003)
Orbitální kosmoplán
Společnost Boeing obdržela od organizace NASA dalších 45 mil. USD na pokračování
prací v rámci tzv. definiční fáze orbitálního kosmoplánu OSP. Kontrakt,
udělený v rámci kosmické iniciativy SLI, umožní firmě Boeing pracovat na
koncepčních studiích OSP dalších 16 měsíců.
Kosmoplán by měl sloužit jednak k dopravě posádky na Mezinárodní kosmickou
stanici ISS a dále jako záchranná loď pro posádku v případě nouze. Podle návrhů
společnosti Boeing by byl schopen nést posádku o 4 – 6 osobách a bude na oběžnou
dráhu vynášen jednorázově použitelnými nosiči. Při přípravách návrhu projektu
kosmoplánu využije společnost Boeing demonstrátor X-37, který vyvíjí ve svých
výzkumných a vývojových dílnách Phantom Works. Boeing připravuje dvě varianty
tohoto demonstrátoru. Pro aerodynamické zkoušky v atmosféře je připravována tzv.
atmosférická verze demonstrátoru (Approach and Landing Test Vehicle). V průběhu léta
byla tato atmosférická verze podrobena v Marshallově kosmickém středisku NASA v
Huntsville strukturálním zkouškám, kdy na jednotlivé části demonstrátoru byla
aplikována vnější napětí, simulující předpokládaná aerodynamická napětí
v různých fázích letu. Po vyhodnocení bude demonstrátor vrácen do továrny v
Palmdale a připravován k letovým zkouškám, které by měly být zahájeny v roce
2004.
Orbitální demonstrátor X-37 pak bude zkoušet na 40 různých pokročilých
technologií, které by měly usnadnit a zlevnit kosmický transport (viz L+K 79
(2003) č. 3, s. 175 a č. 11, s. 700). Jeho letové zkoušky se plánují na rok 2006.
Ovšem ještě před letem tohoto orbitálního demonstrátoru by se měla vyzkoušet
technologie automatického setkání kosmických objektů pomocí demonstrátoru DART
(Demonstration for Autonomous Rendesvous Technology), který připravuje firma OSP.
Demonstrátor DART by mohl být na oběžnou dráhu vynesen raketou Pegasus již
v roce 2004 a pak by automaticky manévroval tak, aby se spojil s cílovou
družicí.
I když NASA ve svém zadání požadavků na OSP nespecifikovala, zda má jít o
okřídlené těleso nebo návratová kabina typu Apollo, vytvořily se v USA v podstatě
dvě skupiny zastánců toho či onoho typu OSP. Koncem července se ve Washingtonu konalo
diskusní fórum, kde měli zastánci obou koncepcí možnost vzájemně diskutovat a
přednést své argumenty. Zastánci návratové kabiny argumentují tím, že je
výhodnější z hlediska možnosti záchrany posádky při případném nezdařeném
startu, může přistát kdekoliv a kdykoliv, její koncepce je jednoduchá. Pro její
start by bylo možné využít stávajících raket typu Atlas 5 či Delta 4 a
současných zařízení na mysu Canaveral. Její vývoj by netrval dlouho a i náklady na
její realizaci by byly nízké. Realizace OSP ve formě návratové kabiny by byla
možná již v průběhu roku 2007. Naopak zastánci okřídleného OSP se domnívají že
volba návratové kabiny je technologickým krokem zpět a podporují vývoj potenciálně
komplexnějšího ale přirozeně i dražšího okřídleného kosmoplánu. Řada
zastánců okřídleného návratového prostředku též uvažuje o tom, že by takový
kosmoplán plnil nejen řadu budoucích misí NASA, které zatím zajišťoval
raketoplán, ale i vojenské mise USAF. Nadto, i kdyby zpočátku byl okřídlený
kosmoplán vynášen nějakou klasickou raketou na jedno použití, byl by schopen
dalšího potenciálního vývoje budoucího dvoustupňového vícenásobně
použitelného kosmického dopravního systému, o kterém uvažovala i kosmická
iniciativa SLI (Space Launch Initiative) organizace NASA.
Zatím je ale na definitivní úvahy o formě OSP brzy, neboť NASA rozhodne o
konečném návrhu OSP asi za rok. Přesto zástupce generálního ředitele NASA F. D.
Gregory dne 17. 7. znovu novinářům opakoval, že název OSP neimplikuje, že konečný
návrh bude okřídlené těleso a že bude dán důraz na vyzrálé a vyzkoušené
technologie. Někteří novináři z toho usuzují, že dá NASA asi přednost
návratové kabině. Ať již bude rozhodnutí o OSP jakékoliv, ovlivní to americkou
kosmickou dopravu na nejbližších 20 let. Projekt OSP se zatím nachází ve stádiu
tzv. 1. úrovně vyhodnocování konstrukčních požadavků na jeho bezpečnost,
spolehlivost a ekonomičnost. V listopadu 2003 bude provedeno další detailní
vyhodnocení projektu a očekává se, že bude pro tři týmy vypsán požadavek na
konstrukční návrh OSP. Až v roce 2004 se očekává rozhodnutí vyvinout OSP ve
skutečné velikosti. Aktuální situaci stavu projektu OSP lze průběžně sledovat na
internetové adrese http://www.ospnews.com/ .
Boeing – problémy v oblasti nosičů i družic
Dne 15. 7. oznámila společnost Boeing, že bude muset využít asi 1,1 mld. USD ze
svých celkových zisků ve 2. čtvrtletí tr. k pokrytí ztrát v oblasti
svého kosmického oddělení Launch and Orbital Systems, která se zabývá výrobou
nosných raket, a družicové divize Boeing Satellite Systems. Oddělení Launch and
Orbital Systems si k pokrytí svých ztrát vyžádá celkem 835 mil. USD. Tyto ztráty
vznikly špatným odhadem prodejnosti nové rakety Delta 4 a v důsledku některých
technologických problémů při jejím vývoji. Společnost Boeing předpokládala, že
poptávka z civilního sektoru bude asi stejně velká jako jsou státní zakázky, což
mělo snížit výrobní náklady. V současné době je poptávka po vypouštění
družic menší, než se odhadovalo před asi 10 lety a trh raketových nosičů začíná
být přesycen. Proto se společnosti Boeing nedaří prodávat celkem dražší raketu
Delta 4 na civilním trhu nosičů (cena rakety Delta 4 Medium bez návěsných
urychlovacích stupňů na 1. stupni je asi 90 mil. USD). Dále měla společnost vyšší
náklady na výstavbu druhého startovního komplexu raket Delta 4 na Vandenberg AFB na
západním pobřeží USA a také vývoj nového motoru RS-68. Proto společnost Boeing
předpokládá v následujících asi pěti letech vyšší výrobní náklady raket Delta
4, se kterými nemůže v současnosti konkurovat na civilním trhu raketových nosičů.
V tomto období se tedy neočekává velký odbyt raket Delta 4 v civilním sektoru. Proto
se společnost Boeing rozhodla soustředit se zatím na vládní zakázky pro raketu Delta
4. Za této situace je tedy dobrou zprávou alespoň to, že i třetí start rakety Delta
4 M s geostacionární telekomunikační družicí DSCS 3-B6 Vojenského letectva USA byl
úspěšný. Cena družice činí asi 230 mil. USD.
Společnost Boeing má též problémy nalézt zákazníky pro raketu Delta 3. Je to
dáno tím, že se raketa Delta 3 neuvedla dobře, neboť teprve při třetím startu v
srpnu 2000 vynesla na oběžnou dráhu jen maketu družice a první dva starty skončily
neúspěchem (L+K 76 (2000) č. 23, s. 1560). Organizace NOAA přesunula všechny
objednané starty svých družic z rakety Delta 3 na raketu Delta 4, i když za to
zaplatí dalších 60 mil. USD navíc. Společnost New ICO Global Communications, která
si objednala u společnosti Boeing jak výrobu družic, tak jejich vynesení raketami
Delta 3, zatím přehodnocuje své obchodní záměry. Není tedy jisté, zda raketa Delta
3 ještě někdy vzlétne. Kdyby taková situace nastala, představitelé společnosti
Boeing předpokládají, že by šlo části již vyrobených raket Delta 3 využít v
raketách Delta 2 Heavy a Delta 4.
Ovšem ani v oblasti státních zakázek nemá Boeing situaci jednoduchou. Od února
tr. začalo Letectvo USA vyšetřovat okolnosti prvního kontraktu v rámci programu
pokročilého jednorázově použitelného raketového nosiče EELV (Evolved Expendable
Launch Vehicle), kdy se společnosti Boeing podařilo získat celkem 19 misí pro svou
raketu Delta 4, zatímco její konkurent, firma Lockheed Martin, pro raketu Atlas 5 jen 7.
Společnost Boeing nadto získala i možnost výstavby druhého startovního komplexu na
Vandenberg AFB. Vyšetřování USAF ukázalo, že v roce 1998, kdy probíhala první
jednání o zakázkách a cenových nabídkách, získali tři zaměstnanci společnosti
Boeing na 25 000 stránek dokumentace společnosti Lockheed Martin, ze kterých bylo
celkem jasné, jaká je cenová strategie společnosti Lockheed Martin ohledně raket
Atlas 5. Jedním z těchto zaměstnanců byl i Kenneth Branch, který původně pracoval
pro Lockheed Martin a v roce 1997 přešel do firmy Boeing. Firma Lockheed Martin
oznámila v březnu 2002 Letectvu USA, že Boeing získala značné množství dokumentů
a iniciovala tak vyšetřování. Závěr vyšetřování, oznámený 24. 7., konstatuje,
že se společnost Boeing dopustila porušení federálních zákonů, neboť její
zaměstnanci vytvořili nerovné podmínky soutěže o vládní zakázky. USAF se proto
rozhodlo, že původní rozdělení zakázek bude přerozděleno tak, že 19 zakázek na
starty rakety Delta 4 bude společnosti Boeing sníženo na 12 a tak se zakázky firmy
Lockheed Martin zvýší ze 7 na 14. Kromě toho USAF povolí, aby firma Lockheed Martin
přestavěla na Vandenberg AFB současný Startovní komplex č. 3, konfigurovaný zatím
pro starty raket Atlas 2AS, i pro větší raketu Atlas 5. Kromě toho byla společnost
Boeing vyřazena z dalšího kola soutěže o zakázky USAF. Tři další zakázky tak
získala firma Lockheed Martin. Předseda společnosti Boeing Phil Condit vyjádřil
pochopení nad postojem USAF s tím, že neetické chování nesmí být tolerováno a
vyjádřil Letectvu USA omluvu společnosti Boeing. “Všichni zaměstnanci společnosti
Boeing budou o stanovisku USAF informováni a budou učiněna opatření, aby se v
budoucnu takové neetické jednání neopakovalo a aby tak společnost Boeing nemusela
již nikdy čelit podobné kritice” je výňatek z prohlášení společnosti
Boeing. Jedním z opatření společnosti Boeing byla i žádost o nezávislé
prověření postupů společnosti Boeing při jiných výběrových řízeních. Tohoto
prověřování by se měl ujmout bývalý senátor Warren Rudman. Společnost Boeing si
od vyjádření této komise slibuje, že by mohla být zařazena do soutěže
v rámci třetí vlny zakázek USAF již na podzim tr., kdy půjde o rozdělení 15
– 20 startů.
Zbývajících 265 mil. USD ze zmíněné sumy 1,1 mld. USD investuje společnost
Boeing do své sekce na výrobu družic Boeing Satellite Systems. Část opět pokryje
ztráty vyšších výrobních nákladů, které vznikly v důsledku fixních
smluvních cen na dodávky družic a část na řešení některých technických
problémů. První řada velkých modelů Boeing 702 měla problémy s koncentrátory
světla na sluneční články, které se neosvědčily a vedly k poklesu
elektrického příkonu s dobou funkce družic. U připravovaných vojenských
telekomunikačních družic programu Wideband Gapfiller, odvozených z modelu Boeing 702,
zase vznikají problémy s kontaminací elektroniky a s jejich anténami. První družice
tohoto typu by měla být připravena ke startu na raketě Delta 4 původně v červnu
2005, ale již nyní se předpokládá minimálně desetiměsíční zpoždění.
Starší série Boeing 601 měla zase problémy s palubní elektronikou, která
způsobila předčasný výpadek funkce některých družic. Aby nebyl všemu konec, v
pondělí 14. 7. oznámila společnost PanAmSat, že u družic PAS-6B a Galaxy 4R,
odvozených z modelů Boeing 601HP vysadily jejich xenonové iontové manévrovací
motory, které měly sloužit pro udržování polohy družic na geostacionární dráze.
Družice sice mají klasické chemické manévrovací motory, ale zásoba pohonných
látek jim dovolí pracovat jen několik let. Je ovšem třeba říci, že poslední dvě
družice byly vyrobeny ještě společností Hughes před odkoupením její družicové
divize společností Boeing.
Vývoj nových chemických raketových motorů
V rámci kosmické iniciativy SLI vývoje vícenásobně použitelného
raketového nosiče zadala organizace NASA vývoj nových chemických raketových motorů.
Takové motory budou alternativou vícenásobně použitelného raketového motoru SSME
kosmického raketoplánu pracujícího s kapalným kyslíkem a vodíkem. Jeden
takový motor, zatím označovaný jako RS-84, vyvíjí sekce Rocketdyne společnosti
Boeing ve svém vývojovém centru v Canoga Park v Kalifornii. Koncepce motoru
RS-84 je založena na využívání kerosenu (leteckého petroleje) jako paliva, což je
v jistém smyslu návrat k motorům typu F-1 používaným na raketě Saturn 5.
Použití kerosenu má řadu výhod: snadnější zacházení ve srovnání
s kryogenními KPL neboť není třeba izolací nádrží, ventilů a potrubí, což
vše snižuje hmotnost rakety a také zde hraje úlohu jeho nižší cena.
Motor F-1 však byl motorem 1. generace, zatímco RS-84 bude motorem 2. generace s tzv.
uzavřeným cyklem. Při uzavřeném cyklu je část KPL spalována v plynovém
generátoru a této energie se využívá k pohonu turbočerpadel. Vzniklé plyny se
však vrací do hlavní spalovací komory motoru a využijí se k pohonu. Dalším
rozdílem oproti F-1 je skutečnost, že motor RS-84 bude vysokotlaký, čímž se bude
podobat některým ruským raketovým motorům, při jejichž vývoji se také dalo
přednost vysokému tlaku při hoření KPL ve spalovací komoře. RS-84 bude pracovat
při tlaku 18 MPa, zatímco F-1 pracoval při tlaku 6,6 MPa. Motor RS-84 tak bude
v porovnání s F-1 menší, ale jeho tah dosáhne 5,5 MN (což je asi o 1,5 MN
méně než měl motor F-1). Nevýhoda použití kerosenu jako paliva je jeho menší
schopnost chladit spalovací komoru motoru (na rozdíl např. od kapalného vodíku) a
kromě toho při vyšších teplotách na horkých plochách vytváří dehtové
usazeniny. Aby se tedy obešel problém dehtových usazenin například na lopatkách
turbočerpadel, bude se kerosen v plynovém generátoru spalovat v ohřátém
kyslíkovém plynu. Aby dehtové usazeniny neucpávaly chladící soustavu spalovací
komory a trysky, chladící trubice kolem komory a trysky nebudou spirálovité ale budou
rovnoběžné s osou komory a trysky. Nadto budou členěny do nezávisle chlazených
sekcí. Velikost sekcí bude taková, aby kerosen nebyl dlouho vystaven vysokým teplotám
a aby se tak zabránilo tvoření usazenin. Nadto bude malé množství kerosenu
vstřikováno přímo do spalovací komory tak, aby se podél její stěny vytvářel film
paliva, opět snižující teplotu stěny komory.
V červenci proběhla předběžná oponentura konstrukčního návrhu motoru RS-84,
jejímž úkolem bylo zjistit, zda návrh motoru splňuje cíle programu “Technologií
nosných prostředků nové generace”, tj. spolehlivost, snížení nákladů a
bezpečnost. Projektový management motoru RS-84 ze strany organizace NASA zajišťuje
Marshallovo středisko kosmických letů.
Firma Pratt & Whitney Space Propulsion, která se již řadu let zabývá
kryogenními raketovými motory, se ve spolupráci s ruskými a japonskými partnery
pustila do vývoje nového kryogenního motoru na jedno použití, vhodného pro horní
stupně raket. Její motor RL-60 by měl dosáhnout tahu kolem 300 kN a specifického
impulsu 4650 kNs/kg. Motor RL-60 navazuje na současně používané motory RL-10B-2 na
horních stupních raket Delta 4, které mají tah kolem 110 kN. Turbočerpadlo na
kapalný vodík vyrobila pro motor RL-60 japonská společnost Ishikawajima-Harima Heavy
Industries. Je poháněno dvoustupňovou axiální turbínou s keramickými kuličkovými
ložisky. První zkouška kompletního motoru RL-60 na zkušebním stavu se měla
uskutečnit v průběhu září.
Firma Aerojet uskutečnila koncem září první horký test nového vstřikovače
(injektoru) určeného pro budoucí vícenásobně použitelný raketový motor, který
firma vyvíjí pro účely USAF. Motor s uzavřeným cyklem pracuje s 98% H2O2
a kerosenem. Nadto se k pohonu turbočerpadel používá produktů katalyzátorového
rozkladu H2O2. Tyto produkty se spolu s kerosenem a H2O2
vstřikují do spalovací komory právě zkoušeným vstřikovačem. Při tomto a
dalších testech budou zkoušeny operační vlastnosti vstřikovače, zejména možnost
regulace množství vstřikovaného paliva což se promítá do možnosti regulovatelnosti
tahu motoru. Při zkoušce byl vstřikovač namontován do zkušební spalovací komory.
Budoucí motor, tzv. vícenásobně použitelný raketový motor ARRE (Advanced Reusable
Rocket Engine), bude mít spalovací komoru chlazenou H2O2 (to
dovolí vyhnout se problémům s chlazením pomocí kerosenu, zmiňovaným u motoru
RS-84).
Organizace NASA věnovala značnou pozornost vývoji raketových motorů s centrálním
tělesem (aerospike engine) v rámci projektu X-33. Po jeho ukončení byly skončeny i
zkoušky těchto motorů na zkušebních stavech. Přesto se specialisté na raketový
pohon shodují v tom, že raketové motory s centrálním tělesem mají
potenciální výkonnostní výhody ve srovnání s klasickými raketovými motory s
klasickou tryskou. Z těchto důvodů se problematikou výzkumu konstrukce motoru
s centrálním tělesem zabývají na California State University. Zde ovšem mají
ještě i pedagogické důvody, neboť zde chtějí, aby studenti získali v této
oblasti i praktické zkušenosti. V budoucnu se z nich stanou aerokosmičtí inženýři,
kteří se třeba budou zabývat vývojem budoucích pokročilých nosných kosmických
prostředků.
Dne 21. 6. uskutečnil univerzitní tým na zkušebním stavu v poušti Mojave
úspěšnou statickou zkoušku svého motoru. Prstencový motor s válcovým centrálním
tělesem chráněným ablativní tepelnou izolací pracoval s kombinací kapalný kyslík
+ etylalkohol a vyvinul tah kolem 5 kN. Univerzita ve spolupráci se společností Garvey
Spacecraft Corporation vyvinula nosný prostředek Prospector 2, který byl
v minulosti již využíván ke zkušebním aplikacím. Do tohoto prostředku bude
vyvíjený motor s centrálním tělesem zabudován a využit k letovým zkouškám.
Nakonec se ještě zmíníme o přípravách licenční výroby ruského motoru RD-180
v USA. V rámci partnerství mezi společností Pratt & Whitney Space Propulsion a
ruskou firmou NPO Eněrgomaš bylo do USA dodáno na 100 000 dokumentů, které
představují data, potřebná k tomu, aby firma Pratt & Whitney mohla sama v licenci
produkovat motory RD-180 používané na prvním stupni rakety Atlas 5. Tato data budou
nejprve přeložena, vyhodnocena a pak se přikročí k přípravám na zkušební výrobu
dílů motoru. V současné době je RD-180 jediným motorem poháněným kombinací
kapalný kyslík – kerosen, který je v USA používán.
Replika první Goddardovy rakety na KPL
Tým inženýrů z Marshallova kosmického letového střediska se rozhodl postavit
funkční repliku první rakety s kapalinovým raketovým motorem, kterou vyvinul
raketový pionýr Prof. Robert H. Goddard a která poprvé vzlétla 26. 3. 1926. Asi 3 m
vysoká raketa tehdy vzlétla do výšky kolem 12,5 m a let trval 2,5 s. Na první pohled
by se zdálo, že to nebude problém, ale ukázalo se, že se nezachovaly žádné
konstrukční plány rakety. Pracovníci Marshallova střediska se museli spoléhat na
historické fotografie a poznámky. Při konstrukci používali stejných konstrukčních
materiálů a pochopitelně zachovali i stejnou kombinaci pohonných látek jako Goddard,
tj. kapalný kyslík a benzín. Při vytváření repliky naráželi na stejné problémy,
jaké musel překonávat sám Goddard před 77 lety, což ve svých důsledcích přineslo
i neznámé informace z historie počátků kosmonautiky. Vytvoření repliky má též
pedagogický význam, neboť bude využita pro budoucí studenty specializující se na
kapalinové raketové motory. Kromě funkční repliky byla postavena i nefunkční maketa
pro výstavní účely.
Elektrické iontové motory pro kosmické aplikace
Laboratoř tryskového pohonu JPL (Jet Propulsion Laboratory) organizace NASA udělila
společnosti Boeing kontrakt na dodání elektrického pohonného systému pro sondu Dawn.
Tato sonda by měla v květnu 2006 vzlétnout na dráhu k asteroidům Vesta a Ceres.
Elektrický pohon bude primárním pohonem této sondy. Sonda Dawn bude vybavena třemi
xenonovými iontovými motory, identickými s motorem, použitým na sondě Deep Space 1.
Tento motor umožnil sondě Deep Space 1 dolétnout ke kometě Borelly. Identický
záložní iontový motor byl zkoušen v JPL v období od 5. 10. 1998 do 26. 6. 2003, kdy
pracoval celkem 30 352 hodin a přitom spotřeboval na 235 kg xenonu. Iontové motory
sondy Dawn by měly pracovat jen 19 000 hodin se spotřebou 150 kg xenonu na motor.
Další kontrakt, který získala společnost Boeing od NASA se týká vývoje
elektrického pohonu pro Orbiter kolem Jupiterových ledových měsíců JIMO (Jupiter Icy
Moons Orbiter), což by měla být první mise NASA v rámci programu Prometheus.
Podotkněme, že program Prometheus má za cíl vyvinout nové technologie pro efektivní
výzkum kosmického prostoru. Kontrakt v hodnotě 6 mil. USD vyústí ve studii návrhu
nukleárního reaktoru, systému přeměny energie a elektrického pohonu pro sondu JIMO.
Nukleární reaktor bude dodávat energii jak pro pohon, tak pro zabezpečení vědeckého
výzkumu. To dovolí navrhovat i takové letové plány, které budou nezávislé na
polohách planet, dosud využívaných k urychlování sond. Bude tedy možné během
jedné mise navštívit více kosmických objektů. Dostatek energie na palubě sondy
přispěje dále ke zvýšení kapacity získání a přenosu digitálních fotografií a
vědeckých dat a vybavení sondy přístroji typu radaru pronikajícího ledovým
krunýřem, laserové spektroskopy či penetrátory, vystřelované elektromagnetickým
kanónem. Se startem sondy JIMO se počítá po roce 2011.
Atlas 5
Při dvou prvních úspěšných startech nové rakety Atlas 5, uskutečněných v
posledním roce, bylo použito základní dvoustupňové varianty rakety Atlas 5 bez
urychlovacích stupňů na prvním stupni a s aerodynamickým krytem o průměru 4 m, tzv.
série 400 rakety Atlas 5 (L+K 78 (2002) č. 22, s. 1492). Se zájmem se tedy
očekávalo, zda bude stejně úspěšná i výkonnější varianta Atlas 5/521, první ze
série 500. Ta je zejména charakterizovaná mohutným aerodynamickým krytem o průměru
5 m (vnější průměr 5,4 m) švýcarské společnosti Contraves Space. Tato společnost
se specializuje na výrobu aerodynamických krytů pro rakety Ariane a Titan. Při prvním
startu Atlasu 5/521 bylo použito tzv. “krátkého” aerodynamického krytu o délce
asi 21 m. Vzhledem k průměru aerodynamického krytu se konstruktéři rozhodli překrýt
tímto krytem i stupeň Centaur, který má průměr 3 m a délku 11,7 m. Vzhledem
k rozdílu průměrů stupně Centaur a aerodynamického krytu je aerodynamický kryt
připojen k prvnímu stupni kuželovým adapterem a pro zajištění strukturní pevnosti
krytu je k horní části stupně Centaur připojen hliníkový prstenec spojující
stupeň s vnitřní stěnou aerodynamického krytu. Tento prstenec slouží k vnitřnímu
vyztužení aerodynamického krytu a po odhození aerodynamického krytu se rozdělí na
dvě části a je též odhozen. Aerodynamický kryt z lehkých kompozitů má hmotnost
asi 3500 kg. Pro objemnější užitečná zatížení je možné použít i tzv.
“střední” aerodynamický kryt o délce 23,4 m a hmotnosti kolem 4040 kg.
Verze 521 dále používá ještě dvou urychlovacích stupňů firmy Aerojet délky
20,1 m a průměru 1,6 m. Tyto motory mají spalovací komoru délky 19,2 m z uhlíkového
kompozitu do které se odlévá tuhá pohonná látka v jednom zrnu. Na spalovací komoru
je nasazena tryska z fenolových pryskyřic. Přední část urychlovacího stupně má
aerodynamické zakončení z uhlíkového kompozitu, lepeného epoxidovou pryskyřicí.
Celková hmotnost urychlovacího stupně je asi 46 000 kg.
Start rakety Atlas 5/521 se uskutečnil 17. 7. Asi 10 hodin před startem byla raketa s
telekomunikační družicí Rainbow 1 vyvezena z montážní haly ve vertikální poloze
na kolejovém dopravníku až na startovní rampu komplexu 41 na Cape Canaveral Air Force
Station. Start se uskutečnil ve 23.45 UT zážehem motoru prvního stupně RD-180, po
kterém byly zažehnuty motory obou urychlovacích stupňů. Díky urychlovacím stupňům
minula raketa vrchol startovní věže za 7 s, tj. asi 2× rychleji než předchozí
rakety Atlas 5 série 400 bez urychlovacích stupňů. V T+45 s překonávala raketa
maximální dynamické zatížení v důsledku aerodynamického odporu a motor RD-180 byl
seškrcen na 72%. Oba urychlovací stupně vyhořely za 90 s, ale jejich odhození bylo o
36 s zpožděno do okamžiku, kdy se již raketa pohybovala v režimu nižšího
aerodynamického zatížení. Jejich odhození sledovala kamera, umístěná na boku
prvního stupně rakety. Oba odhozené motory dopadly do Atlantského oceánu, kam pro ně
byla vyslána loď Liberty Star, která z moře loví urychlovací stupně SRB
raketoplánu. Odhozené urychlovací stupně s kompozitní spalovací komorou nejsou
konstruovány tak, aby bez poškození přestály dopad na hladinu moře, ale společnost
Lockheed Martin a organizace NASA doufaly, že se podaří vylovit alespoň jejich části
nebo části trysky k poletové inspekci. Nakonec se podařilo nalézt jen aerodynamický
kryt z jednoho urychlovacího stupně. Po odhození urychlovacích stupňů raketu
poháněl pouze motor prvního stupně RD-180. V T+4 min. byl odhozen aerodynamický kryt,
který se rozdělil na dvě části. Tuto operaci opět sledovala kamera na boku prvního
stupně. V T+4 min. 45 s skončil práci první stupeň a oddělil se. Zážeh motoru
RL-10 stupně Centaur v T+5 min sledovaly tři kamery umístěné na prvním stupni a na
stupni Centaur. Motor stupně Centaur přestal pracovat v T+15 min 42 s a stupeň se i s
družicí Rainbow 1 nacházel na parkovací dráze o výšce 167 – 4166 km se sklonem
27,1° k rovníku. Druhý zážeh motoru Centaur v celkové délce 3 min 52 s se
uskutečnil v T+93 min 45 s a v T+100 min 26 s se od stupně Centaur oddělila družice
Rainbow 1, která se tak nacházela na dráze přechodové ke geostacionární o výšce
3790 – 35 845 km se sklonem 17,5°.
Úspěšný start rakety Atlas 5 první série 500 je dobrým znamením pro společnost
Lockheed Martin a patrně ovlivnil i rozhodnutí organizace NASA, která dne 23. 7.
oznámila, že vybrala raketu Atlas 5/551 jako nosiče pro svou sondu New Horizonts k
binárnímu planetárnímu systému Pluto - Charon. Sonda New Horizonts by měla
odstartovat v lednu 2006 a po urychlení průletem kolem Jupiteru dorazit k Plutu a
Charonu v roce 2015. Sonda New Horizonts by zde po dobu 6 měsíců měla studovat povrch,
atmosféry a okolí planet Pluto a Charon zejména pomocí snímkování ve viditelné,
infračervené a ultrafialové oblasti spektra (viz L+K 79 (2003) č. 14, s. 927).
Po opuštění soustavy Pluto – Charon bude sonda pokračovat dále do Kuiperova pásu,
aby zde studovala případné další objekty. Za vypuštění sondy New Horizonts
zaplatí NASA společnosti Lockheed Martin asi 145 mil. USD.
Zkoušky letounu SpaceShipOne
V poušti Mojave pokračují zkoušky letounu SpaceShipOne konstruktéra Burta Rutana,
se kterým chce jeho společnost Scaled Composites soutěžit o Cenu X. Dne 7. 8.
vystoupalo nosné letadlo White Knight do výšky kolem 14 km, kde se odpoutal letoun
SpaceShipOne. Odpoutání i další klouzavý let proběhly bez potíží, letový profil
odpovídal výsledkům, získaným počítačovými simulacemi. Druhý klouzavý let byl
zkoušen 27. 8. Při prvním pokusu o klouzavý let bylo odpoutání letounu SpaceShipOne
zrušeno pro poruchu navigační jednotky GPS v avionice letounu. Proto nosič White
Knight přistál s připoutaným letounem SpaceShipOne na letišti v Mojave. Po opravě
GPS jednotky se pokus opakoval. Po odpoutání opět ve výšce 14 km se zkoušela
návratová konfigurace letounu. Letoun do ní přešel asi ve výšce 13 km, přitom se
jeho výškovky a odtokové hrany křídel nastavily do téměř vertikální pozice. K
hladkému přistání letounu SpaceShipOne došlo10,5 min po odpoutání od nosného
letounu. Třetí zkouška klouzavého letu letounu SpaceShipOne se uskutečnila 23. 9.
Stejně jako u předchozích dvou zkoušek seděl za řízením letounu SpaceShipOne
zkušební pilot Mike Melvill. Cílem zkoušky bylo ověřování stability letounu
v počáteční fázi volného pádu, měření dynamických napětí na konstrukci
letounu po jeho oddělení a jeho manévrovací schopnosti. Kromě toho se testovaly
podvozkové dveře, jejich těsnost ve velkých výškách a zdokonalený systém
vysunování podvozku.
Zkouška začala odpoutáním letounu od nosiče White Knight stejně jako u
předchozích pokusů ve výšce 14 km, ale v počáteční fázi klesání došlo k
neočekávané nestabilitě, kdy se nos letounu začal zvedat a tak se zhoršily
aerodynamické charakteristiky sestupu oproti počítačovým simulacím. Není tedy
vyloučená dodatečná konstrukční úprava letounu SpaceShipOne.
Současně se zkouškami v klouzavém letu probíhají i zkoušky hybridního
raketového motoru jehož palivem je kaučuk (polybutadien HTPB s polymerními řetězci
zakončenými OH skupinou) a okysličovadlem, kterým je snadno dostupný a levnější N2O
(známý též jako “rajský plyn”). Společnost Scaled Composites vyvíjí již od
roku 2001 hlavní komponenty motoru, tj. nádrž na okysličovadlo a spalovací komoru s
tryskou, vyrobené z kompozitního materiálu. Další komponenty motoru, jako jsou
ventily, vstřikovač okysličovadla do spalovací komory, tepelná izolace, zažehovací
systém, palivo a kontrolní systém motoru, vyvíjely dvě soutěžící firmy
Environmental Aeroscience Corporation (eAc) a SpaceDev. N2O proudí z nádrže
do spalovací komory pod dostatečným tlakem a proto není potřeba k jeho dopravě
turbočerpadla. V případě náhodného styku s palivem nereaguje a tak nedojde k
nepředvídanému zážehu motoru, což přispívá k jeho bezpečnosti. Okysličovadlo N2O
se rozkládá až při teplotě 296°C a tak se motor zažehuje nejprve zahřátím
povrchu paliva, který bude ohořívat a pak vstřikem okysličovadla. Produkty hoření
jsou ekologické, neboť jde o vodní páru, kysličník uhličitý či dusík. Pro
ovládání motoru bude mít pilot dva spínače. První je bezpečnostní pojistka a
druhý spouští zažehovač. Kritické parametry motoru před startem a za jeho chodu
jsou zobrazovány na displeji a současně monitorovány řídícím střediskem. Motor je
použitelný buď pro několik letů s krátkým chodem motoru neboť pro jeden let s
dlouhým zážehem. Počítá se, že pro výškové lety bude vždy použita nová
spalovací komora a tryska.
Byly uskutečněny tři zkoušky tohoto motoru s plnou dobou chodu. Poslední zkouška
motoru varianty společnosti eAc se uskutečnila 4. 9. Společnost Scaled Composites
vyhodnotila uskutečněné zkoušky motoru od obou soutěžících společností a dne 22.
9. oznámila, že se rozhodla pro společnost SpaceDev jako výhradního dodavatele
hybridního motoru. Poznamenejme, že společnost SpaceDev získala od společnosti AMROC
(American Rocket Company) řadu technologií, technických dat a patentů, týkajících
se hybridních raketových motorů - společnost AMROC sama uskutečnila na 300 zkoušek s
širokou paletou různých hybridních raketových motorů o tazích od 500 N do 1 MN.
Plán letu na suborbitální dráhu předpokládá, že po oddělení od nosného
letounu by měl být SpaceShipOne s tříčlennou posádkou urychlen raketovým motorem a
během asi 1 min jeho chodu dosáhnout rychlosti kolem 4000 km/hod. Setrvačností
vystoupá SpaceShipOne do výšky kolem 100 km a pak začne klesat. Tato část letu, kdy
se posádka bude nacházet v beztížném stavu, potrvá 3 min. Potom letoun přejde do
návratové konfigurace s maximálním aerodynamickým odporem. V této konfiguraci
pokračuje let asi 1 min a po atmosférickém návratovém zbrždění pak letoun
pokračuje z výšky asi 24 km klouzavým letem po dobu 17 min a pak přistane.
Burt Rutan zatím mlčí o plánu zkušebních letů a též o datu prvního pokusu o
suborbitální let. Spekuluje se ovšem, že by k tomuto pokusu mohlo dojít kolem data
100. výročí letu bratří Wrightových, které připadá na 17. prosinec letošního
roku. Také sponzor, který finančně podporuje projekt společnosti Scaled Composites,
zůstává v ústraní. Neoficiálně se však předpokládá, že jde o multimiliardáře
P. Allena, spoluzakladatele firmy Microsoft.
Havárie brazilského družicového nosiče VLS
Letošní rok přinesl i několik tragických havárií v oblasti kosmonautiky. Po
ztrátě raketoplánu Columbia v únoru letošního roku postihla další tragedie i
Brazílii. Na startovním komplexu Alcantara byl ke startu, plánovanému na pondělí 26.
8., připravován třetí prototyp brazilského nosiče VLS se dvěma družicemi. Nosič
VLS (Veículo Lançador de Satélites) je třístupňový o výšce 19,5 m a hmotnosti
kolem 50 700 kg. K prvnímu stupni jsou připevněny ještě čtyři urychlovací stupně
na tuhé pohonné látky. Jeho nosnost na nízkou dráhu kolem Země je asi 120 kg.
V pátek 22. 8. odpoledne místního času došlo k explozi rakety, umístěné již na
startovní rampě. Při ní zahynulo všech 21 techniků a inženýrů, kteří pracovali
na 36 m vysoké obslužní věži, která se při explozi zhroutila. Při explozi a
následném dohořívání pohonné látky, které raketa obsahovala na 41 000 kg, došlo
totiž v prostoru startovního komplexu i k uvolnění značného množství tepla.
Oficiální příčina výbuchu rakety nebyla ještě zveřejněna, neboť probíhá
vyšetřování, ale podle předběžných zpráv došlo k předčasnému zážehu jednoho
z urychlovacích stupňů prvního stupně rakety, což následně způsobilo katastrofu.
Všeobecně se mělo zato, že použité pohonné látky jsou stabilní. Brazilská
kosmická agentura FAB ustanovila vyšetřující komisi. V sobotu ráno navštívili
startovní komplex Alcantara, umístěný v džungli na pobřeží Atlantského oceánu,
brazilští ministři obrany a pro vědu a technologii, doprovázení předsedou
Brazilské kosmické agentury. Na startovním komplexu je zaměstnáno na 700
pracovníků. Kromě toho podle dohody, podepsané mezi USA a minulým prezidentem
Brazílie, začaly USA používat část zařízení na komplexu Alcantara. O komplex se
zajímá i Ukrajinská kosmická agentura, která by chtěla s Brazílií podepsat
bilaterální dohodu o jeho využívání.
S nosičem VLS má zatím Brazílie problémy. První dva starty se uskutečnily v
letech 1997 a 1999, ale obě rakety bylo třeba pro poruchy za letu dálkově zničit.
Japonský kosmický výzkum
Japonský rozpočet na kosmický výzkum v rozpočtovém roce 2004 byl nakonec navržen
vyšší, než se původně očekávalo (viz L+K 79 (2003) č.17, s. 1112). Podle
internetového týdeníku Space News z 8. 9. doporučila Komise pro japonské kosmické
aktivity dne 27. 8. japonské vládě ke schválení rozpočtový požadavek ve výši
2,58 mld. USD. Jedna z hlavních položek nového rozpočtu by měla financovat vývoj
zdokonaleného raketového nosiče H-2A s předběžným názvem Galaxy Express, který by
měl nosnost 16 000 kg na nízkou oběžnou dráhu a současně by byl levnější než je
současná komerční verze nosiče H-2A (jeho kapacita na nízkou oběžnou dráhu je 10
060 kg a jeho cena činí asi 80 - 90 mil. USD). Pro druhý stupeň tohoto zdokonaleného
nosiče se bude vyvíjet nový motor, využívající jako paliva kapalného zemního
plynu. Zabezpečení tohoto programu již bude úkolem nové japonské kosmické agentury,
která formálně zahájí svou činnost od 1. 10. a jejíž oficiální název v
anglickém přepisu je Japan Aerospace Exploration Agency (s oficiální zkratkou JAXA,
viz http://www.nasda.go.jp/jaxa/index_e.html
). Tato agentura vznikla sloučením původní japonské kosmické agentury NASDA s
Institutem aerokosmických věd ISAS (Institute of Space and Aeronautical Sciences) a s
Národní aeronautickou laboratoří NAL (National Aeronautic Laboratory). O tomto
plánovaném sloučení již bylo informováno v L+K 79 (2003) č.17, s. 1112, ale
s uvedením neoficiálního názvu této agentury. Organizaci JAXA povede Shuichiro
Yamanouchi, který byl předsedou NASDA. Ten se též zmínil o tom, že Japonsko
neplánuje vlastní pilotovaný kosmický let na rozdíl např. od Číny, jejíž
kosmická loď Shen Zhou 5, pilotovaná prvním čínským kosmonautem, vzlétla 15. 10.
Kosmický infračervený teleskop SIRTF
Ke své pětileté misi měl Kosmický infračervený teleskop SIRFT (Space InfraRed
Telescope Facility) odstartovat již 18. 4., ale pak byl start postupně z různých
důvodů odkládán, jak bylo podrobně popsáno v L+K 79 (2003) č. 18, s. 1195).
Nejdelší odklad způsobila nutnost vypustit sondu MER-B stejným typem rakety Delta 2
Heavy ve startovním okně na rozhraní června a července k Marsu. Sonda MER-B
(Opportunity) nakonec v pořádku odstartovala 8. 7., a tak bylo konečně možné
přistoupit k přípravám ke startu teleskopu SIRTF. Pro start bylo opět použito rakety
Delta 2 Heavy (7920H), ale bez třetího stupně, kterého při tomto startu nebylo
potřeba. Start se nakonec uskutečnil 25. 8. Druhý stupeň rakety Delta 2 druhým
zážehem dopravil teleskop na heliocentrickou dráhu, když mu udělil rychlost 11,05
km/s. Oddělování teleskopu od 2. stupně rakety bylo sledováno sledovací stanicí u
města Canberra v Austrálii. Nejprve však měli technici problémy s příjmem
telemetrie samostatně se pohybujícího teleskopu SIRTF a tak to vypadalo, že teleskop
mlčí. To vyvolalo v řídícím středisku v JPL v Pasadeně chvíle napětí, ale
nakonec se telemetrii zachytit podařilo a ukázalo se, že systémy teleskopu jsou v
pořádku. Všichni si nakonec oddechli, že se start podařil.
Není ostatně divu, že v JPL v průběhu startu panovala určitá nervozita.
Realizace infračerveného teleskopu trvala asi 20 let od okamžiku návrhu první ideové
koncepce teleskopu. Projekt přežil různé škrty v rozpočtu a konstrukční
přepracování. Jedním z hlavních technických problémů při vývoji teleskopu byla
redukce jeho hmotnosti při zachování průměru zrcadla 85 cm a zachování ochlazovací
kapacity čidel (ta pracují při teplotě 2,5 K a teleskop při 5 K). Snížení
hmotnosti bylo nutné proto, aby se k vynesení teleskopu mohlo použít levnější
rakety Delta 2. Ukázalo se, že řešení tohoto problému bylo nakonec jednoduché a
elegantní. Místo, aby se celý teleskop umístil do velké a hmotné Dewarovy nádoby a
byl na nízké teplotě udržován již v průběhu startu, jako tomu bylo u předchozích
typů infračervených teleskopů, bylo rozhodnuto, že bude teleskop vypuštěn
nevychlazený při pokojové teplotě. Teprve na oběžné dráze se začalo s chlazením
čidel umístěných do ohniskové roviny teleskopu. Pro toto vychlazování si teleskop
nese na 366 l (tj. asi 46 kg) kapalného hélia v malé Dewarově nádobě. Aby se dařilo
v kosmickém prostoru snadněji udržovat nízké teploty čidel, byl teleskop upraven
tak, aby se stále nacházel ve stínu velkého panelu se slunečními články, který
tvoří jednu stranu sondy a je stále natočen ke Slunci. Proto je osa teleskopu stále
kolmá ke spojnici teleskopu se Sluncem. Nadto byla zvolena heliocentrická dráha
teleskopu proto, aby se teleskop nacházel dostatečně daleko od Země a Měsíce a nebyl
rušen jejich infračerveným zářením. To je nutné proto, aby mohl teleskop
registrovat slabé infračervené záření např. z velice vzdálených galaxií, které
jako první vznikaly po “Velkém třesku”.
Teleskop SIRTF byl uveden přibližně na heliocentrickou dráhu o vzdálenostech 0,996
– 1,019 AU od Slunce se sklonem 1,14° k ekliptice s oběžnou dobou kolem
Slunce o 4 dny delší než oběžná doba Země (pro srovnání Země se nachází na
dráze kolem Slunce o vzdálenostech kolem 0,983 – 1,017 AU se sklonem 0,0° k
ekliptice). Proto se bude teleskop vůči Zemi opožďovat a postupně se bude od ní
vzdalovat. Za rok od startu bude ve vzdálenosti asi 10 mil. km od Země. Podotkněme, že
se na podobné heliocentrické dráze nachází i 2. stupeň rakety Delta 2.
Od kosmického infračerveného teleskopu SIRTF si vědci slibují, že získá zcela
nové, případně neočekávané, výsledky týkající se vzniku a vývoje galaxií v
průběhu vývoje celého Vesmíru. Kromě toho snad přispěje ke zjištění chemického
složení záhadných hnědých trpaslíků, kterým chybí dostatek hmotnosti, potřebné
k iniciaci termonukleárních reakcí, či ke studiu prachových oblaků, vzniku
nových hvězd a planet a případně přispěje i k mapování středu naší galaxie
Mléčné dráhy, zahalené prachovými mračny, neprůhlednými na optických vlnových
délkách.
Připomeňme, že infračervený teleskop SIRFT je poslední z “velkých
observatoří” organizace NASA, kterými jsou Hubbleův kosmický teleskop HST,
Comptonova observatoř pro gama záření a Rentgenová observatoř Chandra. Jde tak o
realizaci myšlenky organizace NASA vybudovat flotilu kosmických observatoří,
schopných sledovat Vesmír v různých oblastech elektromagnetického spektra.
Dne 30. 8. byla zapojena infračervená kamera a zobrazovací fotometr. Tím byly
zahájeny dvouměsíční zkoušky přístrojů teleskopu na dráze. Specialisté v
řídícím středisku v JPL byli spokojeni i se zkušebním snímkem teleskopu,
získaným během 100 s pozorování, i když ještě nebyl tak ostrý, neboť teleskop
ještě v tu dobu nebyl vychlazen na operační teplotu. Teploty 5 K dosáhl teleskop
kolem 13. 10. a je tak připraven k získávání ještě dokonalejších snímků.
Předpokládá se, že vědecký program teleskopu bude zahájen podle předpokladů
koncem října. Více podrobností o infračerveném teleskopu SIRTF lze nalézt na
internetové adrese http://sirtf.caltech.edu/ .
Webbův kosmický teleskop
Dne 10. 9. se organizace NASA rozhodla, že primární zrcadlo Webbova kosmického
teleskopu (James Webb Space Telescope) bude vyrobeno technologií na bázi berylia. V
průběhu posledních 6 měsíců prováděl hlavní kontraktor zrcadla, firma Northrop
Grumman Space and Mission Systems, zkoušky dvou navrhovaných technologií výroby
zrcadla. Jedna předpokládala výrobu zrcadla z berylia a druhá z tepelně velice
nízkoroztažného skla. Porovnání obou technologií z hlediska technických,
výrobních a nákladových faktorů pak ukázalo výhodnost beryliového zrcadla, pro
které se nakonec NASA rozhodla. S výrobou zrcadla by se mělo začít již v příštím
roce. Původní projekt předpokládal zrcadlo o průměru 6,5 m, skládající se z 18
hexagonálních segmentů. Po jejich výrobě budou namontovány na strukturu teleskopu a
podrobeny sérii zkoušek při kryogenních teplotách. Nízké teploty mezi 7 – 37 K
jsou nutné pro zabezpečení citlivosti infračervených čidel. Zrcadlo by mělo vážit
jen asi třetinu váhy zrcadla současného Hubbleova kosmického teleskopu. Ovšem při
projektových přípravách se ukázalo, že by mohlo dojít k překročení plánovaného
rozpočtu 1,6 mld. USD asi o 300 mil. USD. NASA tedy nechala projekt přepracovat,
zjednodušit přístrojové vybavení a kromě toho došlo ke zmenšení průměru
primárního zrcadla o 0,5 m, tj. na 6 m. Za těchto podmínek se odhaduje, že bude
plánovaný rozpočet překročen jen asi o 60 mil. USD.
Vypuštění teleskopu bude zajištěno organizací ESA, která zaplatí raketu Ariane
5. Start je zatím plánován na srpen 2011. Webbův kosmický teleskop bude hledat ve
viditelném i infračerveném spektru první hvězdy a galaxie, které se vytvořily v
období mezi 1 milionem a několika miliardami let po Velkém třesku.
Sonda SMART 1
Úspěšný start rakety Ariane 5G dne 27. 9. se dvěma telekomunikačními družicemi,
indickou Insat 3E a e-Bird společnosti Eutelsat, by se normálně zařadil mezi
standardní komerční starty, kdyby tentokráte raketa nenesla ještě lunární sondu
SMART 1 (Small Mission for Advanced Research in Technology) organizace ESA. Sonda SMART 1
je technologickou sondou, vybavenou iontovým elektrickým motorem jako primární
pohonnou jednotkou s 82 kg xenonu jako pohonné látky, dále experimentálním
telekomunikačním zařízením v pásmech X a Ka, laserovým komunikačním systémem a
navigačním zařízením. Pro studium měsíčních povrchových hornin nese dále sonda
mřížkový infračervený spektrometr, rentgenový spektrometr D-CXI a kameru, které
též bude využíváno pro navigační účely. Startovní hmotnost sondy je 370 kg.
Elektrickou energii o příkonu kolem 1,9 kW dodávají dva panely o rozpětí 14 m se
slunečními články na bázi galium-arsenidu, které jsou účinnější než klasické
křemíkové články. Většina této energie se spotřebovává právě na elektrický
pohon sondy. V iontovém motoru sondy působí jak elektrické tak magnetické pole podél
osy motoru. Nabité ionty xenonu se kolem magnetických siločar pohybují po kružnicích
(tzv. Hallův jev) a současně jsou urychlovány ve směru elektrického potenciálu.
Výsledkem působení obou polí je výsledný pohyb iontů po šroubovici. Motor má sice
tah pouhých 0,075 N, ale může pracovat spojitě po dlouhou dobu a má ve srovnání s
klasickými chemickými pohony daleko vyšší účinnost.
Let sondy k Měsíci bude vypadat asi následovně: z dráhy přechodové ke
geostacionární o výšce 649,5 – 35 935 km se sklonem 7,01° k rovníku, na
kterou raketa Ariane 5 dopravila obě telekomunikační družice a sondu SMART 1 začne
sonda pomocí iontového motoru zvyšovat svou nejkratší vzdálenost od Země (perigeum)
až na 20 000 km. Tento manévr by měl trvat asi 80 dní a iontový motor sondy bude
vypínán pouze když se sonda bude nacházet v zemském stínu. Poté začne sonda
zvyšovat svou vzdálenost od Země po spirálové dráze, přičemž při každém oběhu
kolem Země bude sonda dále. Když její největší vzdálenost od Země (apogeum)
dosáhne asi 200 000 km, bude její dráha při průletech v blízkosti Měsíce
ovlivňována jeho gravitačním polem. Po třech takových průletech v prosinci 2004,
v lednu a únoru 2005 by měla být sonda zachycena na oběžné dráze kolem
Měsíce v březnu 2005. Na dráze kolem Měsíce bude moci sonda SMART 1 případně
manévrovat a přibližovat se k jeho povrchu, což zlepší přesnost určování
chemického povrchu Měsíce a též i rozlišení snímků optické kamery.
Na povel z řídícího střediska organizace ESA v Darmstadtu (Německo) byl iontový
motor sondy spuštěn dne 30. 9. ve 12.25 UT ke zkušebnímu chodu, který trval asi
hodinu. Vyhodnocení telemetrie ukázalo, že motor vykazoval podobné výkony jako při
zkouškách v pozemní vakuové komoře.
Sonda Galileo
Jak známo (L+K 79 (2003) č. 3, s. 176) , sonda Galileo po průletu kolem
měsíce Amalthea v listopadu 2002 zahájila svůj 35. a poslední oblet planety Jupiter.
Jelikož sondě dochází palivo pro manévrovací motor, specialisté NASA se obávali,
že ponecháním neovladatelné sondy na dráze kolem Jupiteru by mohlo dojít k
nekontrolovatelnému dopadu na některý měsíc planety, např. na měsíc Europu, jehož
ledem pokrytý oceán by mohl obsahovat živé organismy, a kontaminovat jej pozemskými
bakteriemi. Bylo tedy rozhodnuto ukončit misi sondy Galileo jejím vstupem do atmosféry
Jupiteru. Přístroje sondy byly naprogramovány, aby vysílaly data v reálném čase.
Dne 20. 9. kolem 11.00 UT zkřížila sonda dráhu měsíce Kallisto, dne 21. 9. v 05.00
UT dráhu měsíce Ganymed, v 11.45 dráhu Europy, v 15.00 přešla dráhu měsíce Io, v
17.56 dráhu měsíce Amalthea a konečně kolem 18.25 dráhu měsíců Adrastea a Metis.
Průlet kolem těchto měsíců nebyl plánován, aby se předešlo případným poruchám
dráhy sondy. V
18.57 UT, vlétla sonda do atmosféry Jupiteru asi čtvrt stupně jižně od Jupiterova
rovníku rychlostí 48,2 km/s. Sonda pokračovala ve vysílání dat až do okamžiku, kdy
v 18.50:54 UT zmizela za okrajem Jupiteru. To bylo pro řídící středisko
překvapující, neboť se očekávalo, že v důsledku vysoké radiace v blízkosti
planety dojde k vypnutí přístrojů sondy, jako se to stalo v minulosti již
několikrát. V ten okamžik trvalo signálu sondy překonat vzdálenost od Jupiteru k
Zemi za 52 min 20 s, a tak poslední signál od sondy dorazil na Zemi v 19.43:14 UT.
Od počátku svého startu z nákladového prostoru raketoplánu Atlantis v roce 1989
do příletu k Jupiteru, 35 obletech planety až do konečného vstupu do atmosféry
Jupiteru sonda urazila vzdálenost na 4 631 778 000 km.
Jako nejzajímavější vědecké výsledky, získané sondou Galileo, lze jmenovat:
- Změření koncentrací prvků v atmosféře Jupiteru atmosférickou sondou. Ukázalo
se, že zastoupení jednotlivých prvků je jiné než na Slunci. To svědčí o dalším
vývoji planety po jejím vzniku z prachové mlhoviny, kdysi obklopující Slunce.
- Poprvé byly pozorovány částice ztuhlého čpavku v oblacích, vznikajících v
hloubce atmosféry Jupiteru a stoupajících vzhůru.
- Vulkanická činnost měsíce Io je asi 100× aktivnější než vulkanická činnost
Země.
- Atmosféra měsíce Io obsahuje koncentrované plazma dovolující tok elektrických
proudů a zprostředkující její vazbu na atmosféru Jupiteru.
- Pozorování sondy Galileo podporuje teorii, že pod ledovým krunýřem měsíce
Europy existuje oceán. Tuto skutečnost podporují i měření magnetometru sondy, který
nalezl důkazy pro existenci vrstvy slané vody jak na měsíci Europa, tak na měsících
Ganymed a Kallisto. Kromě toho zmíněné měsíce mají tenkou vrstvu atmosféry, tzv.
exosféru vázanou k jejich povrchu.
- Ganymed je prvním známým měsícem s vlastním magnetickým polem.
- Sonda velice podrobně proměřila strukturu magnetosféry Jupiteru a prostudovala
její komplexní dynamiku.
- Jupiterův prstenec vznikl z prachu, vytvořeného dopadem meteoritů na čtyři
malé vnitřní měsíce planety. Je složen ze dvou prstenců, z nichž jeden je jakoby
vložen do druhého.
Další podrobnosti o misi Galileo a o získaných vědeckých výsledcích lze nalézt
na adrese http://galileo.jpl.nasa.gov/ .
Sonda Cassini
Dne 10. 9. uskutečnila sonda Cassini jemnou korekci dráhy, když zvýšila svou
rychlost o 0,12 m/s. V tom okamžiku se sonda nacházela na heliocentrické dráze o
vzdálenostech 1,4462 – 9,2769 AU od Slunce se sklonem 0,81° k rovině ekliptiky (1AU =
149,6 mil km). Její aktuální vzdálenost od Slunce byla 1, 284 mld. km. Dne 14. 10.
již sondu Cassini dělila od cíle jejího letu, planety Saturn, asi 137 mil. km.
Očekává se, že do sféry gravitačního vlivu planety Saturn, která začíná asi ve
vzdálenosti 55 mil. km od planety, vstoupí sonda 10. 3. 2004. Dne 14. 1. 2005 by měla
vstoupit atmosférická sonda Huygens, nesená sondou Cassini, do atmosféry měsíce
Titan. Tuto situaci zkoušeli simulovat technici organizace ESA v zemské atmosféře, aby
si byli jisti funkcí některých přístrojů sondy Huygens při skutečném sestupu. I
když atmosféra měsíce Titan je převážně z methanu, předpokládá se, že
chování zemské atmosféry je v určitém smyslu podobné chování atmosféry Titanu.
Dne 6. 6. byl z italské balónové základny v Trapani na Sicílii vypuštěn balón o
objemu 400 000 m3, naplněný héliem. Když balón vystoupal do výšky 33 km,
byla z gondoly balónu uvolněna maketa sondy Huygens. Padák o průměru 10 m zpomalil
pád makety ze 40 m/s na 4m/s. Padák byl navržen tak, aby rychlost klesání odpovídala
rychlosti klesání sondy v atmosféře Titanu a aby sondu stabilizoval při průchodu
turbulencí. Pozorování atmosféry Titanu totiž zjistila přítomnost oblačnosti,
podobné pozemským bouřkovým mrakům. Při této zkoušce byla zkoušena činnost
jednoho z výškoměrů sondy a též italský přístroj pro studium struktury a
složení Titanovy atmosféry.
Dne 2. 10. byla v elektronické verzi časopisu Science zveřejněna zpráva o
výsledcích radarového průzkumu měsíce Titan, prováděného během listopadu a
prosince 2001 a 2002 pomocí radioteleskopu u města Arecibo (Portoriko) s anténou o
průměru 305 m. Odražené signály naznačují, že na povrchu Titanu je značné
množství uhlovodíků v kapalném (ethan, methan) či tuhém stavu. Prof. Campbell z
Cornellovy univerzity se domnívá, že v horních vrstvách atmosféry Titanu dochází
díky ultrafialovému slunečnímu záření k přeměně methanu na vyšší uhlovodíky,
které pak dopadají na povrch měsíce. Předpokládá se, že pod vrstvou těchto
uhlovodíků je vrstva ledu (na povrchu Titanu panuje teplota -179°C).
V létě 2002, když se mezi sondou Cassini a Zemí nacházelo Slunce, bylo proměřeno
zakřivení elektromagnetických signálů, vysílaných ze sondy na Zemi a
procházejícími gravitačním polem v blízkosti Slunce. Průchodem elektromagnetických
vln těsně kolem povrchu Slunce dochází k jejich změně frekvence vlivem
gravitačního pole. Dále se zakřivením dráhy elektromagnetických vln prodloužila
doba, za kterou signál od sondy dorazil k Zemi. Změřené zpoždění signálu
odpovídalo předpovědím podle Einsteinovy obecné teorie relativity s přesností 0,02
‰, přičemž starší testy obecné teorie relativity byly provedeny s přesností 1
‰. Vyšší přesnost měření byla dosažena tím, že vliv šumu na signál
procházející sluneční korónou byl snížen simultánním přenosem signálů ze
sondy na různých frekvencích. Nadto úprava přijímací antény v Goldstone potlačila
šum zemské atmosféry. Výsledky těchto měření a ověření Einsteinovy teorie
obecné relativity lze nalézt v časopise Nature z 25. 9.
(lek)
Při přípravě těchto Zajímavostí byly ještě použity další informace z internetových
bulletinů:
www.spacefligthnow.com , www.spacedaily.com , www.space.com
(červenec – září 2003) a Space News This Week.
Publikováno v časopise Letectví a Kosmonautika 79 (2003) č. 23,
s. 1532; č. 24, s. 1600.
Na MEK byl tento článek publikován se svolením autora.
Aktualizováno: 26.12.2003
[ Obsah | Novinky v
kosmonautice | Články | Obsahy
L+K | Kosmonautické zajímavosti ]
Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.
(originál je na https://mek.kosmo.cz/novinky/kznl/200303.htm)
