Úterý 18. ledna 2022, svátek má Vladislav
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Úterý 18. ledna 2022 Vladislav

Nový motor SpaceX dosahuje rekordního tlaku. Ale vydrží?

Společnost SpaceX chce až na Mars lidstvo dostat s pomocí nové generace raketových motorů, pro které by mimo jiné mělo být možné vyrábět palivo přímo na „rudé planetě“. Jak vývoj této pohonné jednotky pokračuje?

První vyrobený vakuový Raptor (vpravo) a srovnání velikosti s atmosférickou variantou | foto: SpaceX

Společnost SpaceX pokračuje ve vývoji své nejen „marsovské“ lodi Starship na několika frontách najednou. Kromě výroby a testování prototypů samotné lodi se připravuje také první nosná raketa Super Heavy a zároveň probíhá vývoj několika variant motorů Raptor.

Tento nový motor by měl mít nejen skvělé parametry, SpaceX chce palivo do něj vyrábět i na Marsu z tam dostupných surovin. A právě na „motorickou část“ celé mašinérie nové kosmické lodi společnosti SpaceX se dnes zaměříme.

Elon Musk se v posledních týdnech podělil o pár novinek a zajímavostí ohledně toho, jak pokračuje testování Raptoru a jaké má SpaceX plány ohledně jednotlivých variant tohoto metanového motoru.

Motor Raptor SN49 před instalací na Starship SN9

Nejprve krátké představení pro ty, kdo společnost SpaceX tak nesledují. Raptor je motor typu s uzavřeným cyklem ( „full flow staged combustion“), který bude pohánět kosmickou loď Starship a nosnou raketu Super Heavy. Motor spaluje metan a kapalný kyslík a má zhruba 2,5krát vyšší tah (tj. výkon) než Merlin 1D, který pohání současné rakety Falcon.

První Raptor v plné velikosti (SN1) SpaceX otestovala v únoru 2019 ve svém areálu v McGregoru v Texasu. Motory od té doby prošly radikálními změnami a mnoha optimalizacemi pro usnadnění výroby a zvýšení výkonu. Díky tomu mají novější vyrobené exempláře nižší hmotnost, vyšší tah a vyšší specifický impuls.

Zároveň se neustále zvyšuje rychlost výroby Raptorů. Do dubna 2020 bylo dokončeno celkem 26 motorů, v červnu 2020 SpaceX vyrobila třicátý Raptor, v srpnu 2020 se chystalo testování 40. exempláře a v říjnu 2020 byl vyroben 50. kus

Web NASA Spaceflight pak před Vánoci odhadoval, že SpaceX už nejspíš testuje motor SN60 či ještě novější. To by nebylo překvapivé, neboť prototyp Starship SN9 je už osazen Raptorem SN49 (čísla zbylých dvou motorů zatím neznáme).

Jak vlastně funguje motor Raptor, ukazuje animace níže. Objevila se také neoficiální animace kyslíkového turbočerpadla, na kterou Elon Musk reagoval tím, že animace prý zhruba odpovídá realitě. Dodal, že turbočerpadla v raketových motorech jsou z hlediska vývoje a výroby neskutečně obtížná (obzvlášť ta operující s nadbytkem kyslíku).

A jak pokračuje testování Raptorů v McGregoru? Na stránkách SpaceX bylo na začátku prosince dočasně uvedeno, že firma jen v roce 2020 provedla 330 testovacích zážehů motorů Raptor v celkové délce 16 tisíc sekund. Do tohoto čísla byly započítány i statické zážehy a zkušební lety Starhopperu a prototypů Starship SN5 a SN6.

Pod tlakem

Jednou vytyčenou metou vývojářů je, aby Raptor dokázal spolehlivě fungovat s tlakem 300 barů v hlavní spalovací komoře (světový rekordman je ruský motor RD-180 s tlakem 267 barů).

Už dříve jsme informovali o tom, že Raptor letos v srpnu krátkodobě dosáhl rekordního tlaku 330 barů, ale klíčové je, aby motor dokázal fungovat pod vysokým tlakem bez poškození delší dobu (řádově desítky minut, protože motory by se měly používat opakovaně).

Elon Musk na konci října prozradil, že už proběhl test, během kterého fungoval Raptor s tlakem 300 barů po dobu 90 sekund, načež se motor začal tavit. Na základě těchto výsledků Musk věří, že bez velkých změn konstrukce motoru by mělo být možné dosáhnout operačního tahu 210 metrických tun (2,05 MN).

Vertikální test motoru Raptor SN18 v McGregoru

Raptory, které letěly na prototypu Starship SN8, by podle Muska nejspíš také zvládly provoz s tlakem 300 barů, ale bylo by to prý riskantní a u těchto testovacích letů nemělo smysl tolik tlačit na pilu.

Musk navíc uvedl, že i tak byly Raptory pro let SN8 příliš silné a musely být přiškrceny na maximum a postupně vypínány, aby loď nevyletěla moc vysoko a zároveň se omezilo aerodynamické namáhání. Každopádně Musk si je jistý, že Raptory použité pro orbitální lety už budou provozovány s tlakem 300 barů.

Do vesmíru s jinou výbavou

Zatím jsme se bavili o standardním Raptoru, který známe ze současných prototypů Starship. Jedná se o variantu určenou pro fungování v atmosféře, která je schopná regulace a vektorizace tahu kvůli přistávacímu manévru kosmické lodi nebo nosné rakety. Zároveň ovšem  SpaceX připravuje zjednodušenou variantu atmosférického Raptoru, která najde uplatnění na nosné raketě Super Heavy.

Z dřívějška víme, že tato verze nebude schopná regulace ani vektorizace tahu, ale zato bude mít vyšší tah. Elon Musk nedávno upřesnil, že tato varianta je označována „R-Boost“ a cílem je, aby motor měl tah 300 tun s tlakem 300 barů v komoře. Motor bude mít stejně velkou trysku jako standardní Raptor, ale bude prý potřebovat větší čerpadla. Každá raketa Super Heavy by pak měla mít přibližně 20 motorů R-Boost.

Neoficiální znázornění potenciální podoby Super Heavy s 28 Raptory. Motory R-Boost jsou k vidění po obvodu.

Poslední vyvíjenou variantou je Raptor optimalizovaný pro fungování ve vakuu. Ten bude mít tah 220 tun a specifický impuls ve výši minimálně 372 sekund. (O specifickém impulsu a významu této klíčové veličiny si můžete přečíst v našem starším článku.)

Vakuové Raptory mají oproti atmosférické variantě výrazně větší trysku s průměrem kolem 2,8 metru a nebudou schopny vektorizace tahu, protože budou napevno připojeny k trupu lodi. První exemplář vakuové varianty byl vyroben na začátku září a SpaceX pak 25. září zveřejnila video z testovacího zážehu v plném trvání.

Na rozdíl od vakuové varianty předchozího motoru SpaceX, motoru Merlin, je vakuový Raptor schopen zážehu v atmosféře, aniž by to vedlo ke zničení expanzní trysky. Elon Musk nově prozradil, že vakuový Raptor má expanzní poměr 107 a testovací zážeh v atmosféře nevedl k žádným problémům kromě menšího odtržení proudu spalin na konci trysky („flow separation“).

Poměr plochy hrdla a ústí trysky („area ratio“) by se pak podle Muska asi mohl ještě zvýšit, kdyby se podařilo motor provozovat i s tlakem 330 barů. Trysku však nelze zvětšovat donekonečna, protože by se pak motory nevešly na raketu. Elon Musk zároveň stále doufá, že se u vakuového Raptoru podaří dosáhnout specifického impulsu 380 sekund.

Vývoj a testování Raptoru tedy zřejmě pokračuje dobře, i když se to neobešlo bez výbuchů (obzvlášť v začátcích). Elon Musk v souvislosti s tím slíbil, že až Starship párkrát doletí na orbitu, SpaceX zveřejní sestřih z různých selhání během testování Raptorů. Podobně v minulosti vznikl sestřih neúspěšných přistání prvních stupňů raket Falcon.

Text vznikl pro server ElonX.cz. Před vydáním byl redakčně upraven. Původní text najdete zde.

Autor:

CES 2022 - největší veletrh spotřební elektroniky

Veletrh CES je největší událost v oblasti spotřební elektroniky a IT každoročně pořádaný v lednu v Las Vegas.

Další témata: Koronavirus  Omikron  Sonda Parker Solar Probe Dalekohled Jamese Webba 

  • Nejčtenější

Životnost SSD není nekonečná. Nepodceňujte varovné signály

Premium SSD datová úložiště jsou rychlejší, stabilnější a spotřebovávají méně energie než tradiční pevné disky (HDD). Ale ani...

Přeletěli nejvyšší horu Afriky. Kilimandžáro překonali v balonu

Exkluzivně „Pohled přímo do kráteru byl nezapomenutelný,“ líčí pilot Kurt Frieden okamžik, kdy 6. prosince 2021 ve výšce 6 100 m...

Nadchlo nás: deset nejzajímavějších „tech hraček“, co půjdou letos koupit

Premium Na veletrhu CES v Las Vegas jsou vždy představeny tisíce nových produktů, které se dříve či později dostanou na trh. Na...

Co je to Metaverse? Pokud vás děsí Facebook, tak to nechtějte vědět

Premium Má to být ta pověstná „příští velká věc“. Nový internet. Splynutí fyzického a digitálního světa. Každá firma chce „být...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Za půl roku by se Země na odvrácení komety nepřipravila, říká expert

Rozstřel Země je neustále bombardována materiálem z vesmíru. Malé objekty zaniknou v atmosféře, část těch větších dopadne na...

Velký test samotestů na covid: lépe fungují výtěrové, některé neodhalí nic

Premium Ještě před dvěma lety znamenaly dvě čárky na testu, že se budou chystat křtiny, delta byly americké aerolinky, gama...

Nečekaný příbuzenský vztah. Vévodkyně Kate a Meghan pojí krev Přemyslovců

Premium Učebnice mluví jasně. Přemyslovci vymřeli po meči v roce 1306, kdy byl mladičký král Václav III. zákeřně zavražděn...

Češi investují do kryptoměn ve velkém. Stát řeší, jak je přinutit přiznat zisky

Premium Ještě nedávno byly virtuální měny jako bitcoin investicí především pro lidi, kteří chtěli experimentovat a nebáli se...

  • Další z rubriky

Starship vynese na orbitu třicet tisíc družic Starlink druhé generace

Už v květnu 2020 podalo SpaceX žádost k Federálnímu komunikačnímu úřadu (FCC) o schválení provozu přibližně třiceti...

VIDEO: Většina neúspěšné části ruské rakety patrně shořela v atmosféře

Segment rakety Angara 5 o hmotnosti dvacet tun byl patrně zanikl při návratu do atmosféry poté, co před devíti dny...

Odpad na oběžné dráze z nás může jednou udělat vězně vlastní planety

Poškození robotického ramene Mezinárodní vesmírné stanice a trosky sestřelených satelitů v její blízkosti nám...

Do vesmíru míří český detektor záření. Je úspornější než jiné, říká fyzik

Raketa, která ve čtvrtek odstartuje z amerického Mysu Canaveral, vynese na oběžnou dráhu kolem Země také zařízení vědců...

Víme, co se děje: Novinky v asistované reprodukci od ledna 2022
Víme, co se děje: Novinky v asistované reprodukci od ledna 2022

Od letošního roku platí nová pravidla ohledně asistované reprodukce. Prodlužuje se doba, kdy žena může podstoupit umělé oplodnění hrazené...

Co bolí nejvíc? Ani porod, ani kopanec do varlat. Lékaři sestavili žebříček

Bolí nejvíc porod, nebo když muže nakopnete do varlat? Ani jedno. Podle průzkumu britské Národní zdravotnické služby...

Ženy před objektivem: Když činžák ukrývá milovnici BDSM

Je to jako nahlédnout do života neobyčejné obyvatelky obyčejného domu. Fotoset slovenské modelky Patrície naznačuje, že...

Chybné ceny Lega vyvolaly vlnu nákupů. E-shop objednávky stornoval

První lednový víkend byl plný slev napříč všemi kategoriemi. Ovšem pro milovníky Lega se stal infarktovým momentem. Na...

Zemřela Adalia Rose. Holčička, která předčasně stárla

Adalia Rose byla velkou bojovnicí. Podle lékařů měla zemřít kvůli progerii krátce po porodu. Dožila se ovšem patnácti...

Německá pošta startuje diesely. Elektrododávky v zimě nevyjedou kopec

Německá Deutsche Post DHL provozuje největší flotilu elektrických dodávek, které si navíc sama vyvinula. V horském...