Dnes v 6:20 našeho času (16:20 místního) vzlétla z novozélandského poloostrova Mahia nová soukromá kosmická raketa Electron novozélandsko-americké společnosti Rocket Lab.
„Je to neuvěřitelný den a jsem nesmírně hrdý na celý náš tým,“ prohlásil Peter Beck, devětatřicetiletý generální ředitel a zakladatel společnosti Rocket Lab. „Jsme jednou z mála firem, které zvládly vývoj své rakety vlastními prostředky od samého začátku. A my jsme to navíc dokázali za méně než čtyři roky. První fáze vzletu, zážeh druhého stupně a oddělení prvního proběhly skvěle. Nedosáhli jsme však až na oběžnou dráhu kolem Země. Nyní proto budeme analyzovat, proč se to nepodařilo, ale nepochybně také současně urychlíme přípravu našeho komerčního programu, abychom brzy uspokojili zákazníky a ještě více otevřeli blízký kosmický prostor pro jeho komerční využívání.“
Napoprvé hned velký cíl
V Rocket Lab se nepustili do výroby kosmických přístrojů nebo umělé družice, ale uložili si rovnou nemalý a rozhodně velice odvážný úkol postavit raketu, která bude vynášet na nízkou oběžnou dráhu kolem Země malé družice a další podobné náklady o hmotnosti do 225 kg. A tím se také zapojit do komerčního kosmického programu. Navíc za lákavou cenu, start rakety má totiž vyjít na 4,9 milionu dolarů.
Příprava transportní konstrukce startovací rampy .
Raketa by měla sloužit malým družicím, případně většímu počtu CubeSatů, které byly až dosud vynášeny jako přívažek k hlavním nákladům jiných družic, a byly tudíž závislé na tom, na jakou oběžnou dráhu byl tento hlavní náklad dopravován.
Přípravy premiéry kazilo počasí
Protože společnost Rocket Lab má hlavní sídlo v USA, podléhá americkému Federálnímu leteckému úřadu (FAA) , který jí už 15. května udělil licenci No. LLS 17-095 se souhlasem ke třem zkušebním startům rakety Electron na nízkou oběžnou dráhu. Při prvním zkušebním vzletu se počítalo s navedením inertního nákladu na oběžnou dráhu mezi 300 km a 500 km nad Zemí.
Pro první zkušební start rakety Electron bylo určeno poměrně široké desetidenní startovací okno, které se poprvé otevřelo 22. května a mělo trvat až do 1. června, přičemž každý den se v době od 13:00 do 17:00 hodin novozélandského času (03:00 až 07:00 SELČ) otevíralo okno pro možný start. První dny však panovalo nepříznivé počasí. Nejprve byl na vině poměrně silný vítr, následující dva dny panovaly obavy z negativního působení triboelektrického jevu při průletu vysokými mraky, v nichž se teplota pohybuje pod minus 10 stupni Celsia. Vzniká nebezpečí tvorby částic ledu a při vysoké rychlosti letící rakety by statická elektřina mohla způsobit poškození elektroniky v řídicím a kontrolním systému.
Nepříznivé podmínky přetrvaly do středy 24. května. Raketa byla zhruba dvě hodiny před startem naplněna pohonnými hmotami. Personál obsluhy pak vyklidil okolí startovací rampy do vzdálenosti kolem dvou kilometrů. Avšak zhruba 12 minut před plánovaným startem bylo rozhodnuto znovu o jeho odkladu.
K aktuální situaci se ve středu vyjádřil Petr Beck, ředitel Rocket Lab: „Náš tým dokázal naplnit nádrže rakety a připravit ji ke startu, ale zhoršující se povětrnostní podmínky nás donutily k tomu, že jsme museli start opět odložit. Celý tým skvěle pracoval a všechny operace probíhají hladce. Děkujeme místním obyvatelům, našim příznivcům i záchranným složkám za jejich trpělivost.“
Výstižně to vyjádřil jeden z odborníků v řídicím středisku v Aucklandu: „My jsme připraveni, počasí bohužel nikoli.“
Peter Beck (39), raketový podnikatelV osmnácti letech opustil Petr Beck své rodné město Invercargill a odešel do Dunedinu, aby zde pracoval pro společnost Fisher a Paykel. V roce 2006 založil společnost Rocket Lab s finanční podporou raketového nadšence Marka Rocketa. Bez inženýrského vysokoškolského vzdělání se Beck nejen rychle zorientoval v problematice raketové techniky, ale brzy získal i cenná ocenění v leteckém průmyslu. V roce 2009 (30. listopadu) Peter Beck se svými spolupracovníky zkoušel na soukromém ostrově Mercury Island, který vlastní dva významní novozélandští podnikatelé Sir Michael Fay a David Richwhite, výškovou raketu Ateia-1.  Peter Beck Pokusný start vyvolal velký zájem už proto, že šlo o první soukromou firmu na jižní polokouli, která dokázala vyslat raketu na hranici kosmického prostoru do výšky kolem 120 km. V prosinci 2010 získala Rocket Lab od amerického úřadu ORS (U.S. Operationally Responsive Space Office) zakázku na návrh nízkonákladového raketového nosiče pro nejmenší družice, pro nanosatelity. Na sklonku roku 2012 představil zástupcům americké armády raketu poháněnou palivem VLM (Viscous Liquid Monopropellant - viskózní kapalná jednosložka), které bylo tixotropní, tedy ani tuhé, ani tekuté, avšak s nejlepšími vlastnostmi obou druhů pohonných hmot. V loňském roce získal významné ocenění, byl jmenován Podnikatelem roku 2016 na Novém Zélandu. |
Podle vysvětlení představitelů Rocket Lab jsou pro zkušební starty nastavena přísnější meteorologická omezení. K jejich snížení dojde při komerčních startech.
Firma s mladou historií i pracovním týmem
Firma Rocket Lab byla založena v roce 2006, dnes sídlí Huntington Beach v Kalifornii v USA, ale hlavní projekční, inženýrské a řídicí centrum je v Aucklandu na Novém Zélandu. Raketa tedy bude oficiálně létat v barvách USA, ale Rocket Lab se současně hlásí k Novému Zélandu. V budoucnosti hodlá Rocket Lab přenést výrobu i starty raket do USA.
Ačkoli šlo v podstatě o neobvyklý podnikatelský projekt, měli Peter Beck a jeho společnost Rocket Lab obrovské štěstí v tom, že vedení novozélandské Callaghan Innovation rozpoznalo jedinečnou příležitost a poskytlo společnosti Rocket Lab pomoc v podobě finančních prostředků potřebných k rozjezdu celého projektu.
Od roku 2013 po udělení grantu od Callaghan Innovation se nová raketová společnost rychle rozrostla na tým více než 100 kvalifikovaných převážně mladých inženýrů, ke kancelářím sídla společnosti v Aucklandu se záhy přidaly výrobní a zkušební prostory a začal se chystat i komplex pro příští raketové starty. Čtvrtina členů týmu má titul PhD. a Callaghan Innovation Student Grant umožnil společnosti podpořit tři studenty leteckého oboru na univerzitě v Canterbury tak, aby mohli pokračovat ve studiu a dokončit a obhájit specializované PhD.
Finanční pomoc společnosti z iniciativy Callaghan Innovation v první fázi vývoje rakety Electron byla rozhodující. Vzpomínal na to ředitel Peter Beck: „Finanční podpora z grantu nám umožnila investovat velké množství kapitálu, času a odborných znalostí do rozvoje všech našich vlastních systémů, rakety Electron i motoru Rutherford a řídicích i počítačových systémů. Výsledkem je, že dnes máme připravenou raketu s nebývalou nízkou výrobní cenou, která je přitom široce využitelná.“
Kosmodrom Mahia - pýcha Nového Zélandu
Startovací rampa Rocket Lab Launch Complex 1 stojí na novozélandském Severním ostrově, na jeho poloostrově Mahia mezi Napierem a Gisbornem. Původně chtěla firma svůj raketový přístav postavit na Jižním ostrově v lokalitě Kaitorete Spit, protože v nepříliš vzdáleném městě Christchurch hodlala vybudovat také celé výrobní zázemí. Navíc v této oblasti nebyla velká letecká a námořní doprava, což je samozřejmě vždy výhodné pro raketové starty. Společnost Rocket Lab navíc přislíbila vytvořit nejméně 200 nových pracovních míst.
Martin Slíva, Čech žijící na Novém Zélandu, který nám pomohl se získáním některých podkladů z novozélandských médií, k tomu uvedl: „Protesty a odpor místních obyvatel, podle mně zbytečné, protože starty raket by rušily pouze pár farmářů a možná ptactvo, vedl posléze k nalezení alternativní lokality, která se stala tou hlavní.“
Celkový pohled na kosmodrom společnosti Rocket Lab na poloostrově Mahia.
Představitelé novozélandské Strany zelených však namítali, že Kaitorete Spit je národně významným ekosystémem a krajinným rysem zachovávajícím ohrožené druhy ještěrek, vzácných bezobratlých a ohrožených rostlin.
Když se Rocket Lab rozhodla pro Severní ostrov a poloostrov Mahia, zástupci okresu Gisborne-Wairoa to naopak uvítali jako „úžasnou příležitost, jako příležitost pro rozvoj podnikání a vzestup zájmu o tuto turisticky poměrně opomíjenou oblast“. Stavební práce na poloostrově začaly v prosinci 2015 a již v červnu roku 2016 byla dokončena rampa s obslužnou věží spolu s nezbytným technickým zázemím včetně komunikací.
Fotografie kosmodromu na poloostrově Mahia pořízená 22. 5. 2017 z výšky 770 km družicí WorldView-2 společnosti Digital Globe.
Místo pro starty bylo zvoleno s ohledem na minimální pravidelnou leteckou dopravu. V pozdějších odpoledních hodinách zde ve vzdálenosti kolem 70 km severovýchodně od Mahia v oblasti nad Tolaga Bay prolétává pouze letoun Boeing 787-9 Dreamliner na lince LA 800 chilské společnosti LATAM Airlines Group S. A. (sdružuje chilskou společnost LAN Airlines a brazilskou TAM Airlines) na lince z Aucklandu do Santiaga v Chile. Bezpečnostní zóna pro odlétající raketu je navíc v opačném jihovýchodním směru. Nepočetný je také pohyb lodí na moři.
Co umí Electron
Z nového soukromého kosmodromu mohou rakety Electron dopravovat užitečné zatížení o hmotnosti až 225 kg na různé nízké oběžné dráhy se sklonem k rovníku 39 až 98 stupňů, včetně dráhy heliosynchronní, na níž může do výšky 500 km vynést náklad do hmotnosti 150 kg (heliosynchronní dráha je geocentrická dráha, která kombinuje výšku a sklon tak, že družice prochází nad určeným místem zemského povrchu vždy ve stejném slunečním čase).
Je logické, že výhodnější by bylo umístění kosmodromu co nejblíže rovníku, aby se získala výhoda z rotace Země. Společnost Rocket Lab však zvolila Nový Zéland nejen jako domovský stát, ale také a především proto, aby si zajistila nezávislost a nemusela se spoléhat na zahraniční startovací zařízení.
Uspořádání 9 motorů Rutherford v 1. stupni rakety Electron a jejich zkouška.
Představitelé Rocket Lab dnes počítají s tím, že za rok by mohli připravit kolem 30 startů, později průměrně jeden start týdně, přičemž mezi dvěma na sebe navazujícími starty bude technický personál potřebovat k přípravě pouhých 72 hodin. Navíc by nemělo zůstat pouze u startů z komplexu Mahia. Rocket Lab totiž oznámila, že rakety Electron by v budoucnosti chtěla vypouštět také ze základny PSCA (Pacific Spaceport Complex – Alaska) a namířeno má rovněž na raketovou a kosmickou základnu na mysu Canaveral, do Kennedy Space Center na startovací komplex LC-39, kde byla v roce 2015 vybudována rampa 39C pro malé raketové nosiče.
Ještě před prvním zkušebním startem podepsala 17. května společnost Rocket Lab komerční dohodu se společností Spaceflight Industries ze Seattlu, která spolupracuje také s úspěšnou společností SpaceX, provozující rakety Falcon 9, a která zajistila vypuštění již více než 100 různých umělých družic, například indickou raketou PSLV, rusko-ukrajinskou raketou Dněpr, ruským Sojuzem nebo americkou soukromou raketou Antares.
Nová soukromá raketa Electron by měla přispět k větší intenzitě vypouštění malých komerčních družic za přijatelnou cenu. Peter Beck, generální ředitel společnosti Rocket Lab, k tomu řekl: „Jsme nesmírně nadšeni z nadcházejícího zkušebního startu Electronu, který nás posune o krok blíže ke komerční části celého našeho programu. Jsme potěšeni, že společnost Spaceflight se rozhodla, že ještě před prvním zkušebním startem s námi podepíše smlouvu jako zákazník, protože to dokazuje důvěru v Electron a v jeho schopnost zajistit časté starty na nízkou oběžnou dráhu.“
Spodní část 1. stupně rakety Electron a uspořádání 9 motorů Rutherford.
Hrst technických podrobností
Raketa Electron je dvoustupňová a při její výrobě jsou jak na trup, tak i nádrže použity uhlíkové kompozitní materiály, takže její konstrukce je lehká a přitom dostatečně pevná. Její celková výška je 17 metrů při průměru 1,2 metru. Hmotnost rakety s nádržemi naplněnými palivem je 11 650 kilogramů.
Když raketu rozdělíme na stupně, pak první stupeň je 12,1 metru vysoký, jeho průměr je 1,2 metru a hmotnost bez pohonných hmot pouhých 950 kilogramů (hmotnost s naplněnými nádržemi je 9 250 kg). Nádrže jsou tlakovány heliem. Druhý stupeň je vysoký 2,4 metru a jeho průměr je 1,2 metru. Prázdná hmotnost je pouhých 250 kg, hmotnost paliva je 2 150 kg.
Zbývá ještě doplnit údaje o aerodynamické hlavici zakrývající nákladový prostor na vrcholu rakety. Její výška je 2,5 metru, průměr 1,21 metru a hmotnost 50 kilogramů. Hlavice se odhazuje krátce po oddělení prvního stupně. Pneumaticky se rozdělí na poloviny a následně se rovněž pneumaticky odhodí. Do nákladového prostoru by se měla vejít malá družice nebo podobné zařízení, anebo 82 základních CubeSatů, případně kombinace těchto nákladů.
Zákazníci by měli své družice umístit do nákladového prostoru sami ve svých prostorech, které mohou kontrolovat; pochopitelně za asistence vyškolených specialistů od společnosti Rocket Lab. Nákladový kontejner je pak přepraven na startovací rampu a zde je připojen k raketě. Jde o lákavou a cennou nabídku všem zákazníkům, kteří z jakýchkoli důvodu dbají na utajení svých družic, takže Rocket Lab si slibuje zakázky především od americké vlády.
Slavný fyzik má své motory
Pocta velkému vědciMotor rakety Electron byl pojmenován po významném novozélandském fyzikovi Ernestu Rutherfordovi (1871 – 1937), který bývá považován za zakladatele jaderné fyziky. V roce 1919 přeměnil jadernou reakcí dusíku s alfa částicí dusík na kyslík a uskutečnil tak první transmutaci prvku na jiný. V roce 1908 obdržel Nobelovu cenu za chemii za výzkum rozpadu prvků a za chemii radioaktivních látek. Působil především na Univerzitě v Manchesteru ve Velké Británii a v Cavendishově Laboratoři na Univerzitě v Cambridgi. V roce 1931 byl povýšen do šlechtického stavu jako 1. baron Rutherford z Nelsonu. Ironií osudu na tuto poctu nakonec doplatil. V roce 1937 se měl podrobit operaci pupeční kýly. Podle přísného protokolu jej však jako peera, tedy člena Sněmovny lordů v britském parlamentu, musel operovat urozený lékař. Než se však dostavil, byla prodleva příliš dlouhá a Rutherforda tato nesmyslná protokolární podmínka stála život. Pochován je ve Westminsterském opatství nedaleko hrobu Isaaca Newtona. Jeho portrét je na novozélandské stodolarovce.  E.Rutherford. |
V prvním stupni je 9 motorů Rutherford o celkovém startovním tahu 147 až 162 kN při hladině moře (maximální tah ve vakuu je 182,3 kN). Řízení rakety za letu se zajišťuje nakláněním trysek všech devíti motorů. Průběh vzletu kontroluje palubní počítač. Avionika a počítač jsou v druhém stupni. Tah jednoho motoru při hladině moře je 16,9 kN, ve vakuu až 20,3 kN. Specifický impuls je 303 sekund, doba hoření kolem 155 sekund. Průměr trysky je 20 cm. Všech devět motorů je v prvním stupni uspořádáno ve formaci osmiúhelníku s motory v každém vrcholu a s jedním motorem uprostřed.
Hmotnost jednoho motoru je 20 kg bez elektrických baterií.
Ve druhém stupni je pouze jeden motor Rutherford Vac (vacuum) o tahu 22 kN. Specifický impuls je 333 s, doba hoření kolem 320 s. Nakláněním trysky se ovládá klonění a klopení rakety, točení ovládají korekční trysky na stlačený vzduch.
Pohonné látky tvoří vysoce rafinovaná forma petroleje s americkým označením RP-1 (Rocket Proppelant nebo také Refined Petroleum) a kapalný kyslík.
Motor byl stejně jako všechny díly celé rakety vyvinut, vyroben a staticky vyzkoušen na Novém Zélandu ve společnosti Rocket Lab. Varianta upravená pro druhý stupeň rakety pro činnost ve vakuu se odlišuje širší tryskou. Jinak jsou oba motory konstrukčně stejné (motor pro 1. stupeň má tah při hladině moře 16,89 kN a tah ve vakuu 20,33 kN), což snižuje nutné výrobní náklady.
Motor je poměrně jednoduchý, a proto levný. Pro raketové starty byl schválen v březnu 2016. Je zajímavý tím, že při výrobě některých jeho součástí (vstřikovač, čerpadla, hlavní palivové ventily, spalovací komora) se používá 3D tisk. Podle informací z firmy Rocket Lab stačí na tisk dílů pro jeden motor zhruba 24 hodin!
Levná, ale moderní řešení
Electronu je první kosmická raketa, která používá elektricky poháněná turbočerpadla paliva i okysličovadla. I to vede k dalším úsporám nákladů a ke zjednodušení výroby motoru. Nejsou totiž potřebné silné a těžké nádrže schopné udržovat vysoký tlak. Elektrická čerpadla navíc umožňují přesněji kontrolovat a řídit směšovací poměry paliva a okysličovadla, což přispívá k lepší ovladatelnosti motoru. Dvě čerpadla, jedno pro palivo a druhé pro okysličovadlo, jsou poháněna duálním bezkartáčovým elektromotorem na stejnosměrný proud.
Motor Rutherford Vac a 2. stupeň rakety Electron v montážní hale.
Motor o velikosti lahve na vodu dává výkon 37 kW (50 koňských sil) a dokáže roztočit čerpadlo na 40 tisíc otáček za minutu. Elektrickou energii dodává celkem 16 lithium-polymerových baterií. V prvním stupni v jeho spodní části je 13 baterií, zbylé tři jsou ve druhém stupni. Dvě z těchto baterií se odhazují po jejich vyčerpání, čímž se sníží hmotnost a efektivněji se využije nosná kapacita rakety.
Ochránci životního prostředí nemusejí mít obavy. Neměly by dopadnout zpátky do dopadové oblasti na moři, protože jsou vyrobeny tak, aby shořely již při 150 stupních Celsia, takže zaniknou v horních vrstvách atmosféry. Větší hmotnost baterií je sice jejich určitou nevýhodou, ale ne tak zásadní. Pro čerpadla devíti motorů prvního stupně poskytují více než 1 MW elektrické energie.
