Evropský tažný kůň – rakety Ariane 5

27 Čvn

I té nejkrásnější, nejmodernější a nejpropracovanější vesmírné lodi musí někdo otevřít dveře do vesmírného prostoru – bez těchto „nákladních vozů“ vesmírného průmyslu by nemohl být sestaven například ani jeden segment Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Bez jejich práce by vesmírná Evropa nikdy nedokázala udělat jediný krok za humna Země. Protože Evropská vesmírná agentura od začátku sází na samostatnost a nezávislost, bylo vytvoření řady vlastních nosičů nutností. Posledním z této řady je Ariane 5 – raketa, která se účastní od svého zrodu každého letu ESA.

Základy prvních studií pokračovatele řady nosičů Ariane 4 byly položeny již v roce 1977. Pevné rozhodnutí o zahájení vývoje raket Ariane 5 padlo během zasedání rady Evropské vesmírné agentury v lednu 1985 a listopadu 1987. Nový raketový nosič byl navržen tak, aby bylo dosaženo větší užitečné nosnosti při vyšších nárocích na operační spolehlivost. Ariane 5 byla navržena jako první článek řady nových nosičů. Budoucí vývoj se bude snažit raketu prosadit v prostředí požadavků měnícího se trhu. Mezi ně patří například dramatický nárůst váhy satelitů a stoupající požadavky na počet obletů v průběhu životnosti (pokud jde o satelitní systémy, jakým bude například Galileo, jemuž se budeme věnovat v příštím čísle). Vývoj nových typů nákladních prostorů rakety představuje program Ariane 5 Plus, jehož založení iniciovala Evropská vesmírná agentura v roce 1998 a plně byl zahájen v květnu 1999.

Nový koncept pro nový věk

Konečný návrh znamenal opuštění konceptu předchozích typů, používaného od samého počátku programu Ariane. Počet stupňů a motorů byl u modelu Ariane 5 snížen na minimum a úloha hlavního pohonu byla určena vysokoenergetickým kryogenickým pohonným hmotám a raketovým motorům na pevná paliva. Mezi kroky k budoucímu zaručení spolehlivosti byla začleněna i montáž záložních elektrických systémů.

Aby dokázal vyvinout nový těžký raketový nosič, musel evropský vesmírný průmysl překonat několik přelomových kroků. Na poli kryogenického pohonu byl vyvinut nový velký motor, který poskytuje ve srovnání se svým předchůdcem osmnáctinásobný tah. Raketové motory na pevná paliva jsou desetkrát větší než ty nejsilnější typy, které byly kdy v Evropě sestrojeny.

Jednotlivé součásti rakety Ariane 5

Raketa se skládá ze dvou hlavních částí. Společným základem pro každý let je stupeň EPC H-155 (délka 30 m, průměr 5,4 m, tah 1 MN, hmotnost 170 tun) obsahující jako pohonné látky kapalný kyslík a vodík. Ty jsou určeny pro motor Vulcain klasického řešení s tzv. otevřeným pracovním cyklem, kdy je část pohonných látek spalována v plynovém generátoru pro pohon turbočerpadel. Vzniklé plyny jsou pak odváděny mimo motor. Tím se Vulcain liší například od motorů SSME raketoplánu s tzv. uzavřeným cyklem, ve kterých jsou plyny z plynového generátoru přiváděny do spalovací komory a přispívají k tahu motoru. Motory s uzavřeným cyklem jsou učinnější, ale konstrukčně mnohem náročnější. Vývoj motoru Vulcain si vyžádal celkem 275 zkoušek na 17 exemplářích motoru a díky tomu bylo možno zkoušet nejrůznější režimy práce včetně nejextrémnějších. Motor Vulcain, spojený s hlavní nádrží, pracuje po startu celých 589 sekund a kryogenické pohonné hmoty, které používá, jsou netoxické. Po ukončení operace se hlavní kryogenický stupeň navrací do atmosféry a shoří nad oceánem. Dva urychlovací bloky EAP s třísegmentovými motory na TPL P-230 jsou zavěšeny na bocích stupně EPC H-155. Při konstrukci urychlovacích bloků bylo pro výrobu všech tří segmentů motorů P-230 z důvodu větší spolehlivosti použito klasické oceli a nikoliv lehčích kompozitů. Každý blok EAP má délku 31 m, průměr 3 m, tah přes 3 MN a hmotnost 269 tun. Urychlovací bloky pracují po startu 130 sekund společně s motorem Vulcain, než se nad určenou oblastí oceánu oddělí; později jsou dohledány a použity pro letové analýzy.

Délka horní části rakety se mění podle užitečného zatížení. Stupeň EPS L-9 má jako pohonnou jednotku motor Aestus klasické koncepce spalující kombinaci monometylhydrazinu a tetroxid vodíku. Pohonné látky jsou do spalovací komory dopravovány stlačeným heliem. Odpadá tudíž turbočerpadlo, což by opět mělo zvýšit spolehlivost rakety. Stupeň má délku 3,3 m, průměr 4 m, tah kolem 27 kN a hmotnost 9 tun. Kolem stupně EPS L-9 je uložen válcovitý úsek obsahující systém řízení rakety, na který pak dosedá aerodynamický kryt překrývající užitečné zatížení. Tím je buď jedna družice, nebo dvě až tři družice ve speciální konstrukcí SPELTRA dovolující jejich současné vynášení.

Mezinárodní spolupráce

Na konstrukci a výrobě raket Ariane 5 se podílí všechny členské země Evropské vesmírné agentury – celkem padesát firem. Jde tedy o technickou spolupráci nevídaného rozsahu a Evropa rozhodně vstupuje do vesmíru jistým krokem.

Leave a Reply