Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Nové kosmické lodě pro ISS: CST-100 alias Starliner

V již uplynulém roce 2020 došlo k prvnímu a hned druhému pilotovanému letu nové kosmické lodi Crew Dragon od SpaceX. Ke druhé, byť stále nepilotované misi má být podle současného plánu vynesena už koncem března konkurenční loď Starliner od Boeingu.
Čtěte náš seriál o raketoplánech
Raketoplány #1: První raketové kluzáky, známé i neznámé prototypyRaketoplány #2: Sovětské raketové stíhačky
Raketoplány #3: Německé a japonské raketové letouny za 2. světové války – 1. částRaketoplány #4: Německé a japonské raketové letouny za 2. světové války – 2. část
Raketoplány #5: Rychleji a výše  – 1. částRaketoplány #6: Rychleji a výše – 2. část
Raketoplány #7: Překonávání bariérRaketoplány #8: Na hranici kosmického prostoru
Raketoplány #9: Hvězdné války na obzoruRaketoplány #10: Vztlaková tělesa možností návratu z kosmu
Raketoplány #11: Space Shuttle a BuranRaketoplány #12: Nedotažené plány
Raketoplány #13: Raketoplány v novém tisíciletí 

Vedle lodi Crew Dragon vybrala NASA v roce 2014 zároveň loď CST-100 (v září 2015 pojmenovaná jako Starliner) od Boeingu, který dokonce získal na její vývoj větší celkovou počáteční investici. To je často vysvětlováno tím, že konstruktéři museli začít v podstatě od píky, zatímco ti ve SpaceX už mohli využít v té době již existující nákladní variantu lodě Dragon. Na druhou stranu v podstatě nebyly pochyby, že by snad Boeing vývoj nezvládl dovést do zdárného konce. Ať už se ale věci mají jakkoliv, Spojené státy americké budou mít k dispozici dvě pilotované kosmické lodě pro dopravu astronautů na nízkou oběžnou dráhu kolem Země, což sebou přináší výhodu nezávislosti třeba v případě problémů jedné z nich, případně nosiče. Zároveň si tím zajistily skutečně široké průmyslové zázemí v oblasti i vzhledem k tomu, že na třetí lodi Orion určené ovšem k letům dále současně pracují v Lockheed Martinu.

Starliner s přístrojovým modulem před připojením k nosné raketě

Klasická kapsle s přístrojovým modulem

Starliner je lodí klasické kabinové koncepce s přístrojovým modulem, který bude odhazován při vstupu do atmosféry, kde pokaždé zanikne. Jako celek obě součásti měří 5,03 m, max. průměr je pochopitelně stejný a to 4,56 m. Celková startovní hmotnost při startu se pohybuje kolem 13 000 kg.

Na rozdíl od konkurenčního Crew Dragonu má Starliner plnohodnotný přístrojový modul s orientačními motory i záchranným systémem. Pod čtveřicí krytů rovnoměrně rozmístěných po obvodu je místo pro celkem 20 motorů nebo chceme-li trysek systému OMAC (Orbital Maneuvering and Attitude Control) pro orbitální manévrování. A dále 28 RCS (Reaction Control System) trysek pro udržování správné orientace. Naopak čtveřice motorů záchranného systému je ve spodní části netypicky obklopena solárními články.

Jednotlivé součásti kosmické lodi Starliner

Dalších 12 trysek systému RCS atmosférou musí být kvůli pro udržování orientace a korekce během návratu umístěno v samotné kabině. Ta je původně navržena s tím, že může pojmout až sedmičlennou posádkou. Nicméně současná konfigurace obsahuje pouze čtyři sedadla. Vnitřní prostor má objem 11 m3 a na první pohled působí čistým dojmem. Vévodí mu velké dotykové displeje, přičemž Boeing v tomto ohledu rozhodně nezapírá inspiraci moderními dopravními letouny.

Každou kabinu ale už mí být možné až desetkrát použít. Doba pro přípravu k dalšímu letu by přitom neměla překročit půl roku, byť to zřejmě ani v provozu nebude zapotřebí.

Nosičem prozatím Atlas V

Nosičem lodi Starliner je prozatím osvědčená raketa Atlas V. Její 1. stupeň však pohánějí ruské raketové motory, a i proto bude společně s další raketou Delta IV nahrazena jediným nosičem konsorcia ULA – raketou Vulcan.

Loď Starliner na raketě Atlas V před prvním kosmickým letem

Pro pilotovanou loď vznikla nová varianta rakety označovaná jako 522, kde 5 znamená průměr 1. stupně v metrech (ve skutečnosti je to přesně 5,4 m), číslo 2 dvojici urychlovacích raketových motorů na pohonné látky a další 2 pak počet motorů ve 2. stupni Centaur. Právě dva motory byly zvoleny, aby bylo dosaženo rychleji horizontální rychlosti a nižšího maximálního výškového bodu trajektorie letu.

Brzké zkoušky padáků a nafukovacích vaků

Velká pozornost pochopitelně byla věnována testování záchranného systému. Ten tvoří čtveřice raketových motorů RS-88 od Rocketdyne v hypergolické variantě. Každý má sám o sobě tah 177 kN, celkový tah je tedy 708 kN. Krom řady samostatných zkoušek motorů proběhla 4. listopadu 2019 také demonstrace celého systému ze země. Samotný záchranný systém fungoval správně, následně došlo k otevření jen dvou padáků ze tří. Protože je ale Starliner navržen tak, že stačí pro přistání zrovna dva, byla zkouška uznána za úspěšnou. Demonstrace systému z letící rakety neproběhla a není ani v plánu.

Demonstrace záchranného systému lodi Starliner ze země

Starliner nebude přistávat do oceánu, ale na pevninu. Konkrétně v pěti vytipovaných lokalitách v západní části Spojených států. Aby bylo přistání co nejměkčí, bude loď při každém návratu odhazovat tepelný štít ve výšce asi 9 km ještě před vytažením dvou výtažných padáků. Následovat má vytažení tří hlavních padáků, a nakonec měkké dosednutí na šestici jakýchsi nafukovacích vaků. Ty se plní směsí stlačeného dusíku a kyslíku. Dosednutí na vaky přitom Boeing začal zkoušet v poušti Mojave v jihovýchodní Kalifornii už v září 2011. Tedy ještě před tím, než bylo vůbec jasné, kdo finální fázi programu CCP (Commercial Crew Program) vyhlášeném NASA pro vynášení astronautů na Mezinárodní kosmickou stanici vyhraje. Testy byly prováděny při rychlostech v rozmezí 16 až 48 km/hod a simulovány byly také podmínky bočního větru. Už v dubnu 2012 pak naopak nad nevadskou pouští došlo na první shoz demonstrátoru kabiny z výšky 3 400 m a zkoušce padákového systému.

Ovládání v simulátoru lodi z roku 2018

V srpnu 2013 Boeing oznámil zhodnocení aspektů komunikace a ergonomie dvojicí astronautů NASA. Vývoj nadále pokračoval na samotné lodi včetně přístrojového modulu. V květnu 2016 vyšlo najevo, že původní plán se o osm měsíců posune kvůli nutnosti snížit celkovou hmotnost lodi a vyřešit zjištění problémy s aerodynamikou na raketě během vypuštění. V dubnu 2018 NASA oznámila, že původně plánovaný let s dvoučlennou posádku na listopad 2018, se pravděpodobně uskuteční v roce 2019 nebo 2020.

První let bez připojení ke stanici

K premiérovému bezpilotnímu zkušebnímu letu Boeing Orbital Flight Test (zkráceně označovaném Boe-OFT) nakonec došlo 20. prosince 2019. Start proběhl úspěšně. Loď byla záměrně vypuštěna jen na tzv. přechodovou dráhu s parametry 191 x 76 km – tedy takovou, aby se v případě problémů sama vrátila po nedokončeném obletu planety. Na takřka kruhovou oběžnou dráhu, odkud už se měla vydat ke stanici, měl loď dostat až plánovaným dodatečným manévrem. Bohužel ještě předtím zbytečně provedla řadu manévrů a spotřebovala nadměrné množství pohonných látek. Posléze řídící středisko vydalo příkaz k manévru OIB (Orbital Insertion Burn), ale ten se kvůli dalšímu zpoždění provedl až o 8 minut později. Loď se tak sice dostala na stabilní oběžnou dráhu, byť takovou, že už nebylo možné provést přiblížení a spojení se stanicí.

Později bylo zjištěno, že první závada měla původ v nesprávně nastaveném čase. Konkrétně letový počítač lodi načetl z řídícího systému nosiče čas kvůli chybě v kódu 11 hodin a nikoliv 4 minuty před startem. Kdyby na palubě byla posádka, mohla by převzít ovládání. Během kontrol navíc ale byla zjištěna i další softwarová závada, která by (v případě, že by se na ní nepřišlo) způsobila nezažehnutí trysek na servisním modulu po jeho oddělení od kabiny. Do toho se navíc projevovaly problémy s komunikací mezi střediskem a lodí.

Ostatní systémy lodě přece však fungovaly natolik, že bylo rozhodnuto je alespoň ověřit během pouhých dvou dnů – Starliner je totiž postaven jen, aby doletěl ke stanici, a proto je schopen samostatného letu jen po dobu 60 hodin. K úspěšnému přistání tak došlo po pouhých 49 hodinách a 22 minutách od startu na základně White Sands v novém Mexiku.

Starliner po přistání na nafukovacích vacích

Vzhledem k ne zcela úspěšnému prvnímu letu bylo rozhodnuto jej zopakovat. Na další stále ještě bezpilotní misi Starliner Orbital Flight Test-2 (Boe-OFT 2) má být loď Starliner podle současného plánu vypuštěna 29. března letošního roku. V. Pokud všechny klíčové fáze letu včetně připojení ke stanici proběhnou podle plánu, nastane snad už kolem poloviny roku konečně čas na první pilotovanou misi. Její posádku budou tvořit: Nicole Mann[ová], Mike Fincke a Barry Wilmore. Aktuálně má Boeing udělaný kontrakt na celkem šest misí ke stanici. Další záleží na potřebě NASA a případně také možném zájmu komerčního sektoru.

Michal "Michal Polák" Polák

více článků, blogů a informací o autorovi

Diskuse ke článku Nové kosmické lodě pro ISS: CST-100 alias Starliner

Pondělí, 18 Leden 2021 - 12:41 | Palomino | To neprojde. Málo černochů a příslušníků trans-...
Pondělí, 18 Leden 2021 - 11:58 | Ji Si | Indie na tom není zas tak špatně, abys ji musel...
Pondělí, 18 Leden 2021 - 10:06 | maruširi | Jestli to outsourcovali do Indie jako ty svoje...

Zobrazit diskusi