TacticalPro

Strategie Kremlu: Balancovat na hraně třetí světové války

Podle článku Rusko osamoceno: Proč nikdy ... Více

Ruská letadlová loď Admirál Kuzněcov míří k Sýrii

Ruská Severní flotila vyslala do Středozemního ... Více

Černí pasažéři NATO nechápou Donalda Trumpa

Zvolení Donalda Trumpa příštím prezidentem USA ... Více

Ruské superlehké brigády. Inspirace pro Armádu ČR?

Na základě zkušeností z bojů v Sýrii ruské ... Více

Letecká technika

Pentagon stále potřebuje ruské raketové motory

Datum přidání 22.05.2016    Rubrika rubrika: Letecká technika     komentáře 48 komentářů    autor autor: Jan Grohmann

Pentagon pro vynášení vojenských satelitů ve velké míře využívá kvalit ruských raketových motorů RD-180. V roce 2014, po ruské anexi Krymu, však americký Kongres zadal Pentagonu úkol najít náhradu za RD-180. Nahradit ruské motory ale potrvá ještě minimálně šest let. 

Falcon Heavy

Foto: Na konci letošního roku se do vesmíru vydá těžká raketa Falcon Heavy firmy SpaceX. Firma SpaceX nabízí Pentagon rakety s vynikajícím poměrem mezi výkonem a cenou; větší foto / SpaceX

 

Američané se spoléhají na ruské motory

Vysílání amerických vojenských satelitů do vesmíru zajišťuje americké letectvo (U.S. Air Force), resp. Vesmírné velitelství amerického letectva AFSPC (Air Force Space Command), v rámci dlouhodobého programu EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle).


Jedinými nosnými prostředky programu EELV jsou rakety Atlas V a Delta IV. Dosud byla výhradním poskytovatelem raket pro program EELV společnost ULA (United Laung Aliance) - joint venture firem Boeing a Lockheed Martin.

 

Atlas V dokáže na nízkou oběžnou dráhu vynést náklad o hmotnosti téměř 19 tun a výkonnější (výrazně dražší) Delta IV až 26 tun.


ULA ceny startů raket pro Pentagon běžně neuveřejňuje. Avšak start rakety Atlas V pro NASA misi TDRS-M přišel na 132 milionů dolarů. Naopak raketu Delta IV pro komerční zákazníky ULA nabízí za 400 milionů dolarů.


Největší objem startů pro Pentagon připadá na Atlas V. Je zde však problém. První startovací stupeň Atlas V pohání ruský motor RD-180. Po ruské anexi Krymu a následně špatným americko-ruským vztahům proto Kongres zaúkoloval Pentagon, aby našel za ruské motory náhradu.


“Usilovně na tom pracujeme (náhrada RD-180 - pozn. red.)... , ale je zde spousta práce, kterou musí průmysl udělat,” řekl médiím generálmajor Roger Teague, ředitel vesmírných programů v Pentagonu. “Pokud chceme odstoupit od tohoto motoru (RD-180 - pozn. red.) je důležité, ať naše průmyslová základna v prvé řadě připraví náhradu.”


Před několika týdny dokonce Pentagon oznámil zájem nakoupit dalších 18 ruských motorů RD-180, aby pokryl starty pro následujících šest let. Proti nákupu vystupují někteří američtí politici, v čele se známým republikánským senátorem Johny McCainem.


“Můžeme se chytnout za nos, koupit RD-180 dokud se situace nevyřeší (vývoj nového motoru - pozn. red.) a létat s Atlasy s RD-180,” vysvětlil před měsícem médiím situaci Ashton Carter, americký ministr obrany. “Další možnost je létat s rakety Delta, což je technicky možné, ale mnohem dražší. Takže jsem zvolili možnost pokračovat s Atlasy, čímž jsme uznali ohavný fakt, že je nezbytné koupit dalších 18 motorů RD-180.”


Podle současných plánů nástupce raket Atlas V s americkými motory nebude k dispozici dříve, než v letech 2022 až 2023.

 

Video: Raketa Atlas V s ruskými motory RD-180 vynáší vojenský navigační satelit. / YouTube


Nové americké raketové motory

Američané pracují na dvou možných náhradách - motor BE-4 od firmy Blue Origin a motor AR1 od Aerojet Rocketdyne. Mnohem pokročilejší technologie nabízí motor BE-4, konkurenční AR1 sází na starší, ale zavedené a levné technologie.


I když Aerojet Rocketdyne získal v březnu od Pentagonu 115 milionů dolarů na vývoj (v delším období může získat až 536 milionů dolarů,), favoritem je pokročilejší BE-4. Vývoj AR1 ale pokračuje - podle svých tvůrců bude k dispozici v roce 2019 a má stát méně než motor RD-180.


Podle některých odborníků překonat RD-180 nebude snadné. Ruský motor vyniká především skvělým poměrem ceny a výkonu.


Stojí rozhodně za připomenutí, že Blue Origin získal na vývoj motoru pouze 40 milionů dolarů (dalších 40 milionů ma slíbeno).


ULA ale získala pro sebe v březnu letošního roku 202 milionů dolarů na integraci motorů BE-4 do nových raket Vulcan (viz dále). Odborníci tak AR1 považují především jako náhradní nebo dočasné řešení, pokud budou s vývojem pokročilejšího BE-4 problémy.


“Připadáme si jako ženich, který má na výběr dvě nevěsty,” říká Brett Tobey, technický zástupce ředitele v ULA. “Blue Origin je krásná bohatá holka, ale máme tady také ošklivou a nuznou dívku - Aerojet Rocketdyne.”


“Mluvíme s oběma, ale šance Aerojet Rocketdyne porazit miliardářku je pěkné nízká. Z politického hlediska se nemůžeme vydat pouze jednou cestou… ale ve skutečnosti vkládáme mnohem více energie do BE-4,” dodal jednoznačně Tobey.

 

Video: Motory rakety Vulcan lze použít až 25x. / YouTube


Raketa Vulcan s BE-4

Motor BE-4 bude (pravděpodobně) pohánět novou raketu Vulcan - nástupce raket Atlas V. Unikátním rysem raket Vulcan budou znovu použitelné motory prvního stupně.


Po vyhoření prvního stupně dojde k řízenému „odstřelu" raketového motoru. Při pádu atmosférou motor ochrání a zpomalí nafukovací tepelný štít. Poté dojde k vystřelení malého a lehkého padáku – zvolen pro úsporu místa a hmotnosti. Ve vzduch pak padák i s motorem zachytí speciálně upravený vrtulník.


Několik technických podrobností k motoru. BE-4 v komoře spaluje kapalný zemní plyn a kapalný kyslík. Dva motory BE-4 (resp. dvě spalovací komory), s kterými se počítá pro první stupeň rakety Vulcan, dokáží vyvinout tah (na úrovni hladiny moře) 4,9 MN. RD-180 s dvěma spalovacími komorami poskytuje tah 3,8 MN.


Otázkou je výrobní cena BE-4. Podle Blue Origin ale lze BE-4 využít až 25x, což výrazně sníží výslednou cenu.

 

Foto: jeden z testů motoru BE-4. / Blue Origin

Foto: Test motoru BE-4. Vývoj letuschopného motoru ale potrvá ještě tři roky. / Blue Origin


SpaceX

Nesmíme zapomenout na fenomén jménem Space X technického vizionáře Elona Muska. Raketa Falcon 9 od SpaceX dokáže v poslední verzi na nízkou oběžnou dráhu vynést 22,8 tun, a to údajně při ceně pouze 62 milionů za start.


V dubnu SpaceX získala od letectva poprvé vojenskou zakázku za 83 milionů dolarů na vynesení navigačního satelitu GPS-3. Satelit do vesmíru poputuje v roce 2018.


ULA o zakázku ani neusilovala, protože v době vypisování soutěže neměla k dispozici svoji vlajkovou loď mezi raketami Atlas 5, která používá ruské motory RD-180.


Znamená nástup SpaceX rozbití monopolu, či dokonce konec ULA? Vždyť Space X nabízí starty minimálně dvakrát levněji než ULA. Pokud pomineme drtivé lobbistické možnosti Boeingu a Lockheed Martinu v Pentagonu i Kongresu, o úspěchu nemusí rozhodnout jen cena.


Air Force sleduje nejen cenu, ale také spolehlivost a dostupnost raket. ULA má značné zkušenosti s programem EELV, zatímco SpaceX je nová firma bez zkušeností z oblasti vynášení vojenských satelitů.


Spolehlivost je klíčová, neboť cena vojenských satelitů se pohybuje mezi 500 miliony až 3 miliardami dolarů. Ztráta satelitu může mít navíc drastické dopady na vojenské schopnosti Spojených států.


“Pokud potrvá deset let stavba satelitu v hodnotě několik miliard dolarů, musí to fungovat,” říká Brian Weeden z výzkumného nezávislého střediska Secure World Foundation. “Nemůžete prostě jít do obchodu a koupit další… je to všechno, co máte.”

 

Zdroj: National Defense

Udělte článku metály:

Počet metálů: 5 / 5

Nahlásit chybu v článku

Přidej komentář

Přidávat diskuzní příspěvky a hlasovat pro článek mohou jen registrovaní. Prosím zaregistrujte se nebo se přihlašte!

Komentáře

avatar
gaunt Datum: 26.05.2016 Čas: 13:22

Hmotnost prvního stupně Atlas V 21,054 kg. Hmotnost prvního stupně Delta IV 26,760 kg.

avatar
cernakus Datum: 26.05.2016 Čas: 11:09

gaunt:

http://www.astronautix.com/lvs/delheavy.htm

avatar
gaunt Datum: 26.05.2016 Čas: 01:55

logik: Nikde jsem nenašel hmotnost prázdné Delta IV. Rozdíl ve hmotnosti plných raket určitě bude způsobený rozdílnou hustotou paliva. Delta IV má větší průměr a je vyšší. Je také o dost dražší.

avatar
cernakus Datum: 25.05.2016 Čas: 18:41

logik:

nemíchej konstrukční číslo a specifický impuls. Obě veličiny se velmi významně podílejí na výsledné vchar, ale souvisí spolu jen velmi nepřímo.

A pak porovnání konstrukčních čísel C jsem uvedl jako argument proti tvrzení Dušana, že výkonnější motory mají Rusáci proto, že jejich rakety byly těžší, což u raket implikuje nižší C. Na příkladu různých, až 60let starých raket jsem prokázal, že Rusové vůbec v C nezaostávali. Byť je fakt, že není úplně košer srovnávat v C paliva kryogenní a nekryogenní.

Mimochodem k tomu grafu - je závádějící. Počítá chování jen u hladiny moří, což už po nějakých 30 vteřinách neplatí a motory s velkým poměrem vstupu a výstupu trysky jsou notně znevýhodněny (typicky RD-0120, RS-25, NK-33). V tuto chvíli mají rusové k dispozici nejlepší motory na kerolox, hydrolox (zejména ty pro vyšší stupně), a hydrazin. Američané zase excelují v motorech na TPH.

Co se jak poměru tah/výkon týče, tak i užitečného Isp.

avatar
logik Datum: 25.05.2016 Čas: 18:40

1) Tak, že pro dosažení stejné orbity pak mohu použít raketu lehčí, nebo ta samá raketa může vynést více užitečného zatížení.

2) Ano, 180 je dobrý motor na Kerosen. Ovšem to neznamená, že z vodíku nejde dostat ještě více. Má samozřejmě i své nevýhody, ale to, že SpaceShutle měl motor právě na vodík mělo svůj důvod - a to bylo plavidlo schopné vynést nahoru nejvíce.

2b) Mohl. Ale v Ciolkovského rovnici vystupuje váha a ne objem. Máš pravdu, že objem s sebou nese nevýhodu v podobě velikosti nádrží, která hodně výhodu velkého specifického impulsu vodíku sráží. Přesto je Delta IV v konfiguraci M+5,2 lehčí než Atlas v konfiguraci 511 - přičemž Delta na GTO vynese více nákladu.

avatar
gaunt Datum: 25.05.2016 Čas: 17:20

logik: "Přečetl jste si ten odkaz? Je to tam rozděleno i dle paliva."

Právě že přečetl.

1) nerozumím, jak to souvisí s diskuzí o hmotnosti rakety.

2) z toho grafu jsem vyčetl, že nejvyšší specifický impuls mezi kerosenovými motory má RD-180, o kterém je tento článek. Specifický impuls je impuls z kg paliva. Kdybyste porovnával podle impulsu z litru paliva, vodíkové motory by dopadly o hodně hůř. Menší objem neseného paliva je velká výhoda.

avatar
logik Datum: 25.05.2016 Čas: 17:04

gaunt: Přečetl jste si ten odkaz? Je to tam rozděleno i dle paliva.

avatar
gaunt Datum: 25.05.2016 Čas: 16:53

logik: "https://thephysicsofspacex.wordpress.com/2016/03/14/comparing-first-stage-rocket-engines/ "

V tom grafu si najděte oranžové tečky, které jsou nejvíc napravo.

avatar
gaunt Datum: 25.05.2016 Čas: 16:41

logik: "pro porovnání "váhy" rakety je nejdůležitějším parametrem tzn. specifický impuls. A v tom ruské rakety nijak neexcelují."

Specifický impuls i celkový impuls jsou veličiny, které nezávisí na hmotnosti rakety.

avatar
gaunt Datum: 25.05.2016 Čas: 15:59

logik: srovnáváte rakety pálící stejné palivo?

avatar
logik Datum: 25.05.2016 Čas: 15:46

Jo, aha. Porovnání podle tohodle má dva problémy:

1) Neřeší rychlost výtokových plynů - v podstatě efektivitu motoru. Dvě rakety se stejným C tak mohou být schopny dosáhnout jiné orbity.

2) Neřeší, kolik z té finální hmotnosti je "užitečné hmotnosti" a kolik je "váha mrtvé konstrukce".

Samozřejmě problém 1) se dá vyřešit tím, že vezmu konfigurace schopné dosáhnout stejné orbity (díky jinému užitečnému zatížení). 2) se dá vyřešit tím, že vezmu prázdnou raketu.

Nemohu ale vyřešit oba dva problémy naráz. To leda konfigurací, kdy bych do některé z raket načepoval jen část paliva - ovšem pak nahoru zbytečně táhnu poloprázdnou nádrž.

Odkud pocházejí ta čísla a jakým konfiguracím odpovídají?

Pro výše uvedené problémy může být srovnání pomocí C zavádějící. Specifický impuls vypovídá o efektivitě raketového motoru, tedy je IMHO k porovnání raketových
motorů (a z toho i vyplývající "zbytečné váze tažené nahoru") lépe.

avatar
RiMr71 Datum: 25.05.2016 Čas: 15:10

C = Ciolkovského číslo, vypomůžu si citací abych to nepopletl:

charakterizuje hmotnostní poměry u rakety: C = (m0 - m)/m, kde m0 je výchozí hmotnost rakety, m je hmotnost po spálení paliva. Konečná rychlost rakety je pak: v = c. ln(1 + C), kde c je výtoková rychlost plynů.

avatar
logik Datum: 25.05.2016 Čas: 13:25

cernakus: pro porovnání "váhy" rakety je nejdůležitějším parametrem tzn. specifický impuls. A v tom ruské rakety nijak neexcelují. Viz např.

https://thephysicsofspacex.wordpress.com/2016/03/14/comparing-first-stage-rocket-engines/

Co přesně myslíš tím C?

avatar
gaunt Datum: 24.05.2016 Čas: 02:04

dusan: "Rozdiel medzi ruskými a americkými technológiami zasa nebol až taký priepastný." V téhle oblasti asi rozdíl byl. Američané dosud nevyrábí motor podobné konstrukce, přestože o to podle všeho usilují. Dostala se před ně i Čína s motorem YF-100.

avatar
cernakus Datum: 23.05.2016 Čas: 21:24

dusan:

Prvně není pravda, že by ruské rakety byly těžké. I výkovek Sojuz měl C 12-16-11 (1-2-3tí stupeň). Modernější Saturn-B měl o 5 let později 9,5-10-7,5. A i moderní Atlas V má 10-14-11. Proton pak měl 15-15-12.

Za druhé kontrakt za miliardu USD nebylo žádné terno ani pro Jelcinovské Rusko v bankrotu roku 1998. Natož dnes, ale Rusové si zakládají na tom, že byznys dohody dodržují. Za Jelcina je moc nedodržovali a ztratili hodně důvěryhodnosti.

arr