Neděle 17. října 2021, svátek má Hedvika
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 17. října 2021 Hedvika

Od poštolky k větším dravcům. S jakými motory létá firma SpaceX

Firma SpaceX, dnes nejznámější zástupce „nové vlny“ vesmírných dopravců za 15 let své existence vyvinula řadu různých motorů a další vyvíjí. Dnes vám její „tahouny“ krátce představíme.

Motor Merlin 1D ve výrobním závodě firmy SpaceX v kalifornském Hawthornu | foto: SpaceX

Merlin

Motor Merlin 1D

Motor Merlin 1D

Merlin je raketový motor s otevřeným cyklem spalující RP-1 (vysoce rafinovaný letecký petrolej) a kapalný kyslík. Pro SpaceX je dost možná nejdůležitějším motorem, neboť pohání jejich rakety od samého začátku – od Falconu 1 přes současný Falcon 9 až po Falcon Heavy. SpaceX vyrábí až několik set těchto motorů ročně, a proto je také největším výrobcem raketových motorů na světě. Merlin prošel v průběhu let mnoha změnami a existuje několik různých variant, které se výrazně liší. Momentálně firma používá motory Merlin 1D (na obrázku) na prvním stupni Falconu 9 a variantu 1D-Vacuum na druhém stupni (upravená verze motoru optimalizovaná pro fungování ve vakuu).

Merlin 1D má nejlepší poměr tahu a hmotnosti (TWR – Thrust-to-weight ratio) ze všech raketových motorů na světě. Váží 470 kg a nejnovější varianta má tah 845 kN na hladině moře. Velkou výhodou Merlinu je jeho restartovatelnost (lze jej po zažehnutí snadno vypnout a poté znovu zažehnout), díky čemuž je možné před startem provádět testovací zážehy a zároveň to umožňuje přistání prvního stupně rakety, které vyžaduje několik zážehů motorů. Další výhodou je regenerativní chlazení, díky kterému je motor snadno znovu použitelný. Princip regenerativního chlazení spočívá v tom, že velmi studené palivo před spálením v komoře nejdříve prochází kanálky ve stěnách expanzní trysky motoru a tím ji průběžně ochlazuje (jak to funguje, si můžete prohlédnout v tomto animovaném diagramu od Financial Times).

O jednotlivých variantách jen stručně:

Zkouška motoru Merlin 1C

Zkouška motoru Merlin 1C

  • Merlin 1A – První verze motoru, která letěla na úvodních dvou startech Falconu 1. Motor tehdy ještě disponoval ablativním chlazením (měl na sobě materiál, který se při zahřívání odlupoval či odpařoval, čímž danou část motoru ochlazoval).
  • Merlin 1B – Varianta s vylepšenou turbínou a novým turbočerpadlem. Původně měl být tento motor použit na Falconu 9, ale nakonec nikdy neletěl, neboť byl rovnou nahrazen variantou 1C.
  • Merlin 1C – Vylepšená varianta, která už disponovala regenerativním chlazením. Poprvé byl použit při třetím letu Falconu 1 a později také na Falconu 9. Existuje také vakuová varianta tohoto motoru.
  • Merlin 1D – Nejmodernější varianta, která poprvé letěla v roce 2013 a používá se dodnes. Novou vlastností byla schopnost regulovat tah motoru až na 70 % (a později dokonce 40 %) maxima. To se hodí obzvlášť při přistávání prvního stupně. Další vylepšení vedly ke zvýšení výkonu a spolehlivosti a snížení náročnosti výroby. Merlin 1D zatím nikdy během ostré mise neselhal. Budoucí verze, která by měla mít mírně zvýšený tah, se někdy označuje jako Merlin 1D Block 5.

Kestrel (Poštolka)

Pravděpodobně nejméně známý motor z portfolia SpaceX. Byl to jednoduchý motor spalující RP-1 a kapalný kyslík. Používal se jako pohon druhého stupně rakety Falcon 1. Byl v mnoha ohledech podobný Merlinu, ale nedisponoval turbočerpadlem. Motor měl tah 31 kN ve vakuu a vážil pouhých 52 kg. SpaceX původně plánovalo vylepšenou variantu zvanou Kestrel 2, ale jelikož Falcon 1 byl kompletně nahrazen Falconem 9, který pro pohon druhého stupně využíval vakuovou verzi Merlinu, malý Kestrel už nebyl potřeba.

Draco

Dosud jsme mluvili o hlavních motorech, které pohánějí celou raketu, ale SpaceX také vyrábí menší motory sloužící pro precizní manévrování či stabilizaci trajektorie. Takovým motorem je Draco, který se v současnosti používá na kosmické lodi Dragon pro manévrování na orbitě a také finální deorbitaci. Spaluje oxid dusičitý a monomethylhydrazin a má tah pouhých 400 N. Dragon disponuje rovnou osmnácti motory Draco, které zajišťují kontrolu nad plavidlem ve všech osách. Motory Draco SpaceX plánovalo použít na druhém stupni Falconu 9 v1.0, ale nakonec byly použity jednoduché trysky se stlačeným dusíkem.

SuperDraco

V roce 2012 SpaceX dokončilo vývoj nového motoru pojmenovaného SuperDraco, který je v mnoha ohledech podobný svému menšímu bratříčkovi, ale je o dost silnější. Stejně jako Draco spaluje oxid dusičitý a monomethylhydrazin a je restartovatelný. Zatímco však Draco má tah 400 N ve vakuu, SuperDraco se pyšní tahem 73 kN na hladině moře. Je tedy zhruba 200krát silnější než Draco a dokonce více než dvakrát silnější než Kestrel.

Motory SuperDraco byly navrženy pro použití u nové generace lodi Dragon, které měly původně mít dvojí využití. Primárně budou využívány jako únikový systém, který v případě nehody na rampě či během letu odnese loď s posádkou do bezpečí (SuperDraco dosáhne plného výkonu pouhých 100 milisekund po zažehnutí!). Druhým využitím pak měla být možnost pomocí těchto motorů přistát na pevnině s přesností helikoptéry. Výkon motoru je dobře regulovatelný až na hodnotu 20 % maximálního tahu, což by pro přistání bylo velmi užitečné. Dragon 2 však nakonec bude přistávat klasicky pomocí padáků na mořské hladině a motory SuperDraco budou sloužit jen pro účely únikového systému. Loď bude disponovat osmi motory – dvěma na každé straně.

Astronaut Bob Benkhen s motorem SuperDraco

Astronaut Bob Benkhen s motorem SuperDraco

Zkouška motorů SuperDraco

Zkouška motorů SuperDraco

Detail dvojice motorů SuperDraco. Výrobní proces hodně využívá technologií tzv....

Detail dvojice motorů SuperDraco. Výrobní proces hodně využívá technologií tzv. 3D tisku.

Příprava 3D tisku hlavního dílu motoru SuperDraco

Příprava 3D tisku hlavního dílu motoru SuperDraco

Zajímavostí je, že tento motor je kompletně vyráběn pomocí tzv. 3D tisku – například spalovací komora je vyráběna metodou laserového spékání kovu, konkrétně ze slitiny niklu a železa (Inconel). Díky 3D tisku je motor lehčí a odolnější a je možné jej vyrobit rychleji a levněji ve srovnání s běžným odléváním. Některé tvary potřebné pro tento motor navíc běžnými metodami ani vyrobit nelze.

Raptor (dravý pták)

Nyní se podívejme do (nedaleké) budoucnosti. Jak jistě víte, hlavním cílem SpaceX je umožnit kolonizaci Marsu. Interplanetary Transport System (ITS) je soubor zařízení a technologií, jejichž prostřednictvím toho SpaceX chtělo původně dosáhnout. Tato architektura se později vyvinula v o něco menší systém BFR, který tvoří raketa a kosmická loď poháněná motorem Raptor, na jehož vývoji SpaceX pracuje už několik let.

Test motoru Raptor v září 2016 v texaském McGregoru

Test motoru Raptor v září 2016 v texaském McGregoru

Je to motor s uzavřeným cyklem, který spaluje metan a kapalný kyslík. Metan jako palivo má několik výhod: hoří čistěji než petrolej, takže dochází k menšímu zanášení motorů usazeninami (to pomáhá snadné znovupoužitelnosti), je levný a navíc se dá vyrábět na Marsu. Raptor bude dosud nejsilnějším motorem SpaceX, měl by mít zhruba dvojnásobný tah oproti Merlinu 1D (kolem 1,7 MN). První stupeň BFR bude používat neuvěřitelných 31 Raptorů (nechvalně proslulá sovětská raketa N1 měla rovných 30 motorů) a loď bude disponovat šesti až sedmi Raptory, z toho čtyři budou optimalizované pro fungování ve vakuu. Vývojová verze Raptoru o tahu 1 MN je od září 2016 testována v McGregoru.

SpaceX navíc vyvíjí zmenšenou verzi Raptoru pro potenciální použití na Falconu 9 a Falconu Heavy. Na tento vývoj dostala grant od amerického letectva. Společnost však není povinna výsledný motor použít. Spekuluje se tedy, že SpaceX tento dotovaný vývoj využije spíše jen pro získání dalších dat a zkušeností potřebných pro vývoj normálního Raptoru.

A malý tip na závěr: pokud vás zajímá obecný princip fungování různých typů motorů, můžete si přečíst článek Raketové motory – snadno a přehledně na Kosmonautix.cz.

Článek vznikl pro web ElonX.cz, který podrobně informuje o aktivitách firmy SpaceX. Před vydáním byl redakčně upraven, originál najdete zde.

Autor:
  • Nejčtenější

Kariéru letce si nevolíte, když nevíte, co se životem, říká pilotka

Premium Na pilotní výcvik dopravního letadla si deset let vydělávala jako letuška. Když konečně začala létat, přišla pandemie....

KOMENTÁŘ: Budoucnost operačního systému je v jeho pronájmu

Ač to na první pohled není patrné, svět se pomalu chystá na další revoluční změnu. V budoucnu si věci nebudeme kupovat,...

Dinosauři se dožívali zhruba padesáti let, řekl v Rozstřelu paleontolog

Vědci odhalují stále víc informací z dob, kdy po zeměkouli kráčeli pravěcí ještěři. Tato část historie Země láká i...

Devadesátiletý kapitán Kirk letěl do opravdového vesmíru, ale jen na skok

Herec William Shatner, který v seriálu Star Trek ztvárnil postavu kapitána Kirka, se ve středu podíval do vesmíru....

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Akcí Sokol si Heydrich podepsal rozsudek smrti. Sokolové proti orlici

Na počátku října 1941 vrcholila první vlna teroru, který Reinhard Heydrich rozpoutal krátce po svém příchodu do...

KOMENTÁŘ Jindřicha Forejta: Jak prezident mohl z ARO jmenovat šéfa soudu

Premium Proč mohl prezident republiky v úterý 12. října bez komplikací jmenovat předsedu Krajského soudu v Brně, i když řadové...

Manželé v sukních. Gender Blender boří stereotypy v oblékání

Premium Oblékají se podle vlastních pravidel a svými outfity boří společenské konvence. Manželský pár Michaela a Vlastimil...

Jak se rodí sebevražda. Psychiatr Höschl nejen o schizofrenii a depresi

Premium Jak velká musí být síla, která člověka dožene k tomu, že si sám dobrovolně vezme život? Jaké jsou poslední myšlenky...

  • Další z rubriky

Zrušené projekty SpaceX: do vesmíru neletěly třeba Falcony 1e či 9 Air

SpaceX stejně jako řada jiných společností nepoužije všechny nápady, se kterými její pracovníci přijdou. Patří sem i...

KOMENTÁŘ: Svoboda je pro lidstvo klíčová. Bez ní neexistuje technický pokrok

Premium Nebeské závody miliardářů Richarda Bransona a Jeffa Bezose daly vesmírné turistice reálné kontury. Jde pouze o náhodu,...

Do vesmíru poprvé míří amatérská posádka. Loď bude mít speciální kupoli

Mise Inspiraton4 bude pro SpaceX již čtvrtou pilotovanou. Bude to však první let pro turisty a zároveň pouze s nimi....

Kobliha s béžovou polevou. Náš vesmír je možná konečný a docela malý

Premium Náš vesmír má podle astrofyziků tvar 3D americké koblihy a barvu kosmického latté. Pokud by byly tyto předběžné...

Zapojte se do testu lahviček MAM Anti-Colic. Výběr tentokrát necháme na vás!
Zapojte se do testu lahviček MAM Anti-Colic. Výběr tentokrát necháme na vás!

V prvních měsících života se mohou u miminka náhle objevit kolikové záchvaty. Předcházet se jim dá i výběrem lahvičky se spodní ventilací. A právě...

Vysoké ceny dohnaly Bohemia Energy ke krachu. Dotkne se to téměř milionu lidí

Firma Bohemia Energy, největší uskupení alternativních dodavatelů energií v ČR, ukončí činnost a dodávky elektřiny a...

Kvůli nárůstu cen na trhu končí další dodavatelé plynu a elektřiny

V pondělí ukončí dodávky všem odběratelům po firmě Bohemian Energy další společnost, tentokrát děčínská Kolibřík...

Leoš Mareš se pochlubil šťastnou novinou. Bude trojnásobným tatínkem

Leoš Mareš (45) a jeho druhá manželka Monika (40) čekají miminko. Moderátor se zprávou pochlubil v ranním vysílání...

Psychiatr mě sexuálně napadl, partner málem zabil, popisuje dcera Urbánkové

Dcera zpěvačky Nadi Urbánkové (82) Jana Fabiánová (42) promluvila o sexuálním napadení v ordinaci lékaře. Zavzpomínala...

Babiš žádá cenový strop pro klienty Bohemia Energy a kompenzaci pro všechny

Premiér Andrej Babiš vyzval Energetický regulační úřad, aby zvážil zastropování cen u dodavatelů energií, kteří...