2018. december 12., szerda

Gyorskeresés

Útvonal

Cikkek » Az élet rovat

Űrhajózás 2018-ban

Összefoglaló az űrhajózás jelen állapotáról – avagy IAC 2018 összefoglaló helyett...

[ ÚJ TESZT ]

A kisebb és feltörekvő piaci szereplők


Egy mai "átlagos" műhold 'busz' által nyújtott rugalmasság – azonos alapokon különböző célokra szolgáló műholdakat lehet legyártani

Egy kis előjáték jön – ugyanis ahhoz, hogy megértsük, miért egyre népszerűbbek a kisméretű hordozórakéták, először is át kell látni, hogy az elmúlt nagyjából másfél évtizedben milyen változások indultak el a műholdépítések terén. Hajdan is általános volt, hogy a költségek csökkentése céljából egy már megtervezett, letesztelt, kipróbált műhold bázisán azt átalakítva más feladatra használták fel. Innen egy lépés volt az, hogy a gyártók konkrét konstrukciókat kezdtek el lerakni az asztalra, amelyek ún. buszokra (bus) épültek. Ezt úgy kell felfogni, mint egy autó alváza, ezek adják a mechanikai szilárdságot, az energiaellátást és a meghajtást, illetve a pozíciótartást biztosító hajtóműveket, illetve giroszkópokat, valamint a műhold irányítórendszerét is itt helyezik el. A buszok lehetővé teszik, hogy a gyártók azonos alapokra különféle műholdakat építsenek, és ne kelljen minden egyes műhold esetében a nulláról elkezdeni a tervezést és építést, ami nagyban meggyorsítja mind a tervezést, mind az építés folyamatát, a tesztelésről nem is szólva – ezek pedig mind a költségek csökkentését jelentik. A vevő meghatározza, hogy milyen műhold kell neki, például egy kommunikációs műhold mondjuk 20 darab transzponderrel, vagy egy képalkotó műhold egy méteres tükörrel, és a műholdgyártó a rendelkezésre álló, célnak megfelelő valamelyik buszra ezt ráépíti.


Egy tipikus 'potyautas' műholdindításnál használt megoldás, hogy a fő (Primary) műhold rögzítőplatformján körbe több kisebb műholdat helyeznek el megfelelő kioldórendszerrel

A miniatürizálás az űripar régi jó barátja, és a modern mikroelektronika lehetővé tette, hogy amihez hajdan egy busz méretű, több tonnás műholdra volt szükség, arra ma már egy íróasztal méretű, kétszáz kilogrammos műhold is képes – vagy adott méretben sokkal többre. A műholdak terén így két csapásirány kezdett el terjedni, miközben az egyre olcsóbb hordozórakéták miatt egyre nagyobb és nagyobb geostacionárius pályán keringő kommunikációs műholdak lettek (30 év alatt az 1-1,5 tonnás átlagos tömegről már 4-4,5 tonnára híztak), a másik véglet is beindult. A kicsi-, mikro- és nanoműholdak világa elszabadult, így egy-egy nagyobb rakéta akár tucatnyi kisebb műholdat is felvihetett – a hordozórakéták másodlagos teherként így a "fő" teher mellett egy sor "potyautast" is vihettek, persze jó pénzért. Csakhogy még így is sokkal olcsóbban, mintha egy dedikált indítást kellene kifizetniük. A hátrány annyi, hogy a fő terhet képviselő cég mondja meg, hogy milyen pályára áll a műholdja, a potyautasok legfeljebb kis mértékben térhetnek el ettől, vagy útközben, vagy a fő teher leoldása után lesznek kibocsátva.


A MaSat-1 CubeSat makettje

Itt jön a képbe a CubeSat, magyarul a Kockaműhold, amelynek a koncepcióját az 1990-es évek legvégén fektették le. Eszerint egy szabvány egységnyi (U vagy Unit) méretben (10x10x10 centiméter) és egy egységre vetítve legfeljebb 1,33 kg tömegű nanoműholdakat relatíve könnyen és olcsón lehetne gyártani és kis tömegük és méretük miatt 'potyautasként' felvinni. A CubeSat egyfajta szabvány lett, lehet 1U, 2U, 3U, 6U, de akár 12U méretű is, értelemszerűen egy 3U méretű CubeSat 30x10x10 centis méretű és 4 kg tömegű lehet, a 6U esetében 30x20x10 cm és 8kg, a 12U pedig 30x20x20 cm és 16 kg. Itt egy kis zavar azért támadt az erőben, ugyanis a 3U méret felett már némileg nagyobb limiteket is megengedhetnek (amibe csak külön kavart okoz, hogy SI és angolszász mértékegységeket is használnak egyes cégek / egyetemek), így például a NASA Mars Cube One (MarCO) műholdjai a 6U besorolás ellenére 36,6x 24,3x11.8 centisek. A kis méret és kis tömeg, illetve az ebből fakadó alacsony költségek miatt reális esélye lett egyetemeknek, kezdő kis cégeknek is saját műholdakat a világűrbe juttatni – például az eddigi egyetlen dedikált magyar műhold, a Budapest Műszaki Egyetem MaSat-1 műholdja is egy 1U méretű CubeSat volt.


A nanoműholdak indításának számai, zöld a sikeres, piros a sikertelen, kék a tervezett, a szürke becslés a jövőre vonatkozólag

A CubeSat-ok rajzásnak indultak, ma ott tartunk, akár egy webshopból megvásárolhatjuk a CubeSat-unk elemeit, és mi magunk építhetjük meg otthon. Egyes startup cégek elérték, hogy 3U méretű műholdak ma már 10 méter alatti felbontású képeket tudnak csinálni 500 km magasságból. Ami azt jelenti, hogy kb. arra képesek, mint az 1960-as évek szuperhatalmainak kémműholdjai, csakhogy nem több tonnásak, hanem mindössze négy kilogrammosak. A lehetőségek pedig korlátlanok: ma már a legkülönfélébb feladatokra, legyen szó tudományos, kommunikációs vagy képalkotó, sőt Hold-körüli pályára készülő CubeSat-ok fejlesztése és gyártása is folyik. Mivel pedig a CubeSat-ok "elszabadultak", az igények is sokfélék lettek, már nem csak potyautasnak, hanem dedikált indításokra is hordozórakétákat kezdtek el keresni. Hogy némileg tudjuk hova rakni a számokat, egy 4 tonnás GEO kommunikációs műhold ára 200-300 millió dollár nagyságrendileg, e mellé jön az indítás ára (egy Falcon 9 hozzávetőleg 50 millió dollár), plusz még biztosítás, ha kérsz. Egy 1U méretű CubeSat ára pár tízezer dollártól pár százezerig terjed, az indítás pedig immár néhány tízezer dolláros szintre süllyedt, ha potyautasként indítod. Viszont ha szeretnéd a pálya paramétereit meghatározni, nehéz jó megoldást találni, miközben maga a műhold továbbra is igen olcsó lehet. Ezek után érthető, hogy miért van igény a lent felsorolt kisebb teljesítményű rakétákra...


Az 1F méretű "SunCube" műhold makettje, mindössze 3x3x3 cm-es, tömege maximum 0,05 kg;
jelenleg valószínűtlen, hogy ilyen apró műholdakat engedélyezni fognak...

A CubeSat-ok elterjedése ugyanakkor nem teljesen örömteli – sok kritikusuk van, akik arra hívják fel a figyelmet, hogy a kisméretű műholdak, amelyek közül sok nem is képes a pályáját megváltoztatni (vagyis nem irányítható), potenciális veszélyt hordoz a többi űrinfrastruktúrára. Az aggodalmak egyik véglete az lett, hogy az 1U alatti méretű CubeSat-okat például az Egyesült Államok már nem engedélyezi indítani, mondván ezeket már nem tudják megbízhatóan észlelni és követni az űrben keringő tárgyakat követő radarok...

StratoLaunch


A gigászi Roc kettős törzsű repülőgép földi tesztjei 2018-ban

A 2018. október 15-én elhunyt Paul G. Allen volt a Microsoft egyik alapítója – és ő is milliárdos lett belőle, de a 2000-es évek óta inkább befektetési és jótékonysági tevékenységgel foglalkozott. Ő volt az, aki anno megtámogatta (becslések szerint nagyjából 20 millió dollárral) a Scaled Composites céget, hogy elvigyék az Ansari X-Prize díjat az első kereskedelmi űrugró járművel, a SpaceShipOne-nal, illetve az azt nagy magasságba felemelő WhitKnightOne-nal. Allen aztán visszahúzódott ebből a közegből (ugyebár a Virgin Galactic szerződött le a Scaled Composites-szel a továbbfejlesztett űrhajó terén), de csak azért, hogy 2011-ben saját céget alapítson, a StratoLaunch-ot, amely ugyanerre a levegőből való indítással történő megoldásra szavazzon. Csakhogy a StratoLaunch pár léptékkel nagyobban gondolkodott – egy gigászi hordozórepülő-gépet terveztek, amely az olcsóság miatt annyit használt fel két kiöregedett Boeing 747-es utasszállítóból, amennyit csak lehet (hajtóművek, futómű, pilótafülke és fedélzeti rendszerek), de az egészet kettős kompozit műanyagtesttel és egyenes szárnyakkal szerelték fel. A Roc-nak keresztelt óriásgép több, mint 226 tonnát tud majd a két törzs közötti szárnyrész alá függesztve felvinni.


A StratoLaunch tervezett "flottája", felül a Roc hordozórepülőgép, alatta balról jobbra: Pegasus (rögtön három), az MLV, az MLV-Heavy és végül a Black Ice

Noha nagyratörő tervekkel indultak, a cég évekig meglehetősen csendben volt – a Roc építése lassan haladt, és meglehetősen képlékeny volt, hogy végül is milyen rakétát is indít majd valójában. Egy időben még a SpaceX egy könnyebb rakétája (a végül meg nem valósult Falcon 5) is szóba került, de végül az OrbitalATK céggel szerződtek le. 2018. augusztus 20-án törték meg a viszonylagos némaságot, és immár konkrét és kidolgozott terveket ismertettek. Egyfelől bejelentették, hogy 2020-ra lesznek készen arra, hogy az első műholdindítási tesztjüket végrehajtsák. Ehhez az időközben a Northrop-Grumman által felvásárolt OrbitalATK Pegasus XL levegőből indított, szilárd hajtóanyagú hajtóműveket használó rakétáját fogják felhasználni (egyébként a képeken rögtön hármasával függesztve mutatják). Feltehetően afféle átmeneti megoldásként gondolnak rá, amíg a fejlettebb megoldások el nem készülnek. A Pegasus XL egyébként 370 kg-ot vihet fel nagyjából 400 km-es magasságba.


A StratoLaunch tervezett indítójárművei: Pegasus XL, MLV, MLV-Heavy és a Black Ice

Viszont e felett saját megoldásokkal állnak elő: a 'Medium Launch Vehicle', vagyis MLV (Közepes Indító Jármű) egy folyékony hajtóanyagú rakétával felszerelt, feltehetően kétfokozatú indítórakéta, amely 3400 kg-ot tud LEO pályára vinni, és az első űrrepülését 2022-re tervezik. A MLV-nek lenne egy nehéz (Heavy) változata, amelynél az első fokozatból hármat helyeznek el egymás mellett (olyasmi módon, mint a Delta IV Heavy vagy a Falcon Heavy esetében), teherbírása így nagyjából 6000 kg-ra nőne. Ezzel a változattal az MLV elkészülte után foglalkoznak komolyabban. A legérdekesebb azonban a 'Black Ice' (Fekete Jég) fedőnevű űrrepülőgép lenne, amely a Roc alól indítva plusz fokozatok nélkül, maga érné el a Föld körüli pályát, majd onnan repülőgépként térne vissza, és szállna le kifutópályára. Az első időkben személyzet nélkül repülhet, "közepes tömegű" hasznos terhet vihet a világűrbe, később egy személyszállító változat is megvalósulhat akár. A Black Ice csak koncepció szintjén mozog még, a középtávú tervek közé tartozik, ám ezzel együtt is a StratoLaunch egy érdekes és versenyképes jövőképet mutatott fel, noha a fő kérdés persze az, hogy mikor fognak eme tervek valósággá válni...

RocketLab

Eddig nem került külön szóba eme kis startup, pedig szépen haladnak, az amerikai céget egy befektető cég, a Bessemer Venture Partners (továbbiakban BVP) vette szárnyai alá. Itt egy gyors kitérő: mi értelme egy befektetőnek ilyesmibe pénzt rakni? Nos, a BVP egy tökéletes példa erre, ugyanis ők voltak azok, akik 2010-ben befektettek a nano-műholdakkal a Föld felszínét fotózó SkyBox Imaging startupba, több más befektetővel együtt összesen 91 millió dollárt. Miután a cég sikeresen megépített és a világűrbe küldött két műholdat, az Alphabet megvásárolta a céget 500 millió dollárért (és 2017-ben a menetközben Terra Bella névre átnevezett céget meg nem nevezett összegért továbbadta a Planet Labs nevű cégnek, amiért cserébe részesedést szerzett a Planet Labs-ben).


A második Electron indítás 2018. január 21-én

A RocketLab rakétája, az Electron egy töpörödött Falcon 9-esre emlékeztet, újrafelhasználásban nem gondolkodnak, de pár innovatív megoldással (például szénszálas kompozit műanyagból készül a rakétatest, és a hajtóművek hajtóanyag-ellátásáért nem turbópumpák, hanem elektromos motor által hajtott pumpák felelnek – innen az elnevezés) igyekeznek minél olcsóbb megoldást nyújtani, és az első indítóállásuk Új-Zélandon már meg is épült, majd egy másodikat is elkezdtek építeni az Egyesült Államokban. 2017 májusában volt az Electron első indítása, amelyet az adatkapcsolat elvesztése miatt 224 km-es magasságban meg kellett semmisíteni, majd ezt 2018 januárjában egy teljesen sikeres indítás követte, ezzel a tesztfázist lezártnak tekintették, és november 11-én sikeresen elindították harmadik, immár teljesen kereskedelmi célú rakétájukat. A RocketLab a CubeSat gyűjtőnévvel illetett szabványosított nano-műholdak indítására specializálódott, és eddig már 20 indításra szóló megbízása van, melyből 10-et idén augusztusban kapott.

Relativity Space

Nehéz nem úgy kezdeni, hogy egy újabb SpaceX-wannabe startup, mert a Relativity tipikusan ilyen cég – a 2015-ben életre hívott cég olcsó hordozórakéta-fejlesztést tűzött ki magának, erre pedig a NASA rakétahajtómű-fejlesztő központjában, a John C. Stennis űrközpontban ki is bérelték maguknak az E-4 jelű hajtómű-tesztállást (a John C. Stennis tesztállásait egyébként használja a SpaceX a Raptor, a Blue Origin a Be-4, az Aerojet pedig az AR-1 hajtómű fejlesztéséhez...).


A Relativity büszkesége, a Stargate 3D nyomtató-robot a kép jobb oldalán, bal oldalon a Terran rakéta második fokozatának fémnyomtatással készült prototípusa

A Relativity különlegessége, hogy nem az újrafelhasználásra fókuszál, hanem a minél olcsóbb gyártásra, akárcsak a RocketLab, és valamennyire a megközelítésük is hasonló: a 3D fémnyomtatást hívják segítségül – ám itt a teljes gyártás kapcsán. A három robotkarral dolgozó 'Stargate' (Csillagkapu) fémnyomtató a cég állítása szerint napok alatt képes komplett részelemeket elkészíteni, és így gyorsítanák fel a gyártás folyamatát, amely a végén ideális esetben emberi kéz érintése nélkül kerülhet le a gyártósorról. Az 'Aeon-1' jelű rakétahajtóművük már tesztelés alatt van, ez a kvázi divattá vált metán-folyékony oxigén hajtóanyagpárost használja majd, viszont kevesebb, mint 100 alkatrészből áll csak. A hagyományos rakétákhoz képest sokkal kevesebb alkatrészből álló 'Terran' elnevezésű kétfokozatú hordozórakétájuk teherbírás terén a soha meg nem valósult SpaceX-féle Falcon 1e, míg kiépítés és koncepció terén a Falcon 9 vagy a RocketLab Electron rakétájához hasonló, vagyis 9 hajtómű van az első fokozatban, és egy vákuumra optimalizált, de a hajtómű harangját leszámítva a többivel megegyező hajtómű a második fokozatban.


A Terran rakéta ábrája

A 'Terran' 1250 kg-os teherbírása 185 km-es LEO pályára a nulláról induló konkurensek közül a nagyobbak közé tartozik, 10 millió dolláros listaára pedig reálisnak tekinthető, a SpaceX az 1 tonna teherbírású Falcon 1e rakétáért 2010-ben 10,9 millió dollárt kért volna, ám végül azt a tervet (hivatalosan azért, mert alig volt érdeklődés iránta) a cég visszatette a fiókba. A Relativity Space jelenleg a hajtóműteszteket folytatja, ütemtervük alapján már 2019-ben elindíthatják első rakétájukat...

Firefly


A Firefly Alfa és Béta rakéták ábrái és adatai

Ha már beszéltünk a RocketLab-ról, nem szabad kihagyni a jelenleg látszólag legnagyobb konkurensüket, a Firefly Aerospace-t. A cég eredetileg Firefly Space System néven futott, és Alfa elnevezésű kisméretű rakétájukkal nagyjából 200 kg-os hasznos teher Föld körüli pályára állítására lett tervezve, hovatovább még a NASA-tól is megbízást kaptak egy indításra, amely 2018 elejére volt ütemezve. Majd 2016 szeptemberében a cég egyik befektetőjének visszalépése miatt hirtelen a padlóra kerültek, a cég alkalmazottait elküldték, majd elárverezték a cég eszközeit, hogy a hitelezők és a maradék befektetők a pénzükhöz jussanak. Ezt egy másik befektető cég megvásárolta az aukción, és a cég az egyes kulcsembereivel újjáalakult. A rakétájukat nagyobbra tervezték át, hogy képes legyen 1000 kg-os LEO teherbírásra, illetve előhozakodtak a Bétával, amely a Delta IV Heavy és a Falcon Heavy módjára készült – két plusz első fokozatot raktak gyorsítórakétaként a meglévő mellé, és így (papíron) 4 tonnát tudnak LEO pályára vinni. Gyakorlatilag ahogy a RocketLab, úgy ők is a SpaceX megoldásait másolják, kisebb méretben, annyi innovációt hozva, hogy szénszálas kompozitból készülnek a tartályok és a rakétatest (ahogy a RocketLabnál is). A cég legfőbb problémája az, hogy lépéshátrányban van – jelenleg 2019 szeptemberére tervezik az első Alfa indítást, a Bétán pedig csak akkor kezdenek el dolgozni, ha az Alfa már sikeresen teljesített – ezt némileg ellensúlyozhatja, hogy a rakétáik nagyobb teljesítményűek, mint a RocketLab Electron-ja.

Vector Launch

A cég érdekessége, hogy alapítói többsége több évtizedes tapasztalattal a hátuk mögött álltak neki saját hordozórakéta-szolgáltatást nyújtani. Itt olyan emberekről beszélünk, mint James (Jim) Cantrell vagy John Garvey, előbbi volt az, akihez Elon Musk is fordult hajdan, még a SpaceX előtti időkben, illetve ott volt a SpaceX megalakulásakor, de az első hektikus időkben inkább lelépett a cégtől (lehet, eme döntését már megbánta persze). Utóbbi illető a McDonnel-Douglas, majd annak felvásárlása után a Boeing cég Delta hordozórakétáin dolgozott, hogy aztán 2000-ben saját céget alapítson, Garvey Spacecraft Corp. néven, és kisméretű rakétákkal kezdjen el foglalkozni, majd 2015-ben átalakuljon a Vector Launch-csá . A Vector egy a feltörekvő kisméretű műholdakra specializálódó cégek közül, amely a CubeSat és hasonló nano-műholdak független (tehát nem egy nagyobb rakéta fő terhe melletti "potyautas") indítását vállalják, ugyanis így a műholdak pontosan olyan pályára kerülhetnek, ahova a tulajdonosuk szeretné. A cég nehéz indulását 2017-ben több különféle befektetőtől érkező 21 millió dolláros tőkeinjekció olajozta meg valamennyire.


A Vector-R függőlegesbe állítása a 2018. októberi tesztindítás előtt

A Vector az eredetileg a Garvey Spacecraft által épített Prospector rakétacsaládra építi a jövőjét, és jelenleg két rakétatípust kínál: a Vector-R (R = Rapid, vagyis Gyors) kétfokozatú rakéta 60 kg-ot tud alacsony Föld körüli pályára állítani, a valamivel nagyobb méretű Vector-H (H = Heavy, vagyis Nehéz) pedig 290 kg-ot. A rakéta érdekessége, hogy a folyékony oxigén oxidálószerrel propilént (C3H6) égetnek, 2017-ben két szuborbitális tesztrepülést hajtottak végre sikeresen, 2018 októberében egy harmadikat terveznek, amely a végső ellenőrző repülés a kereskedelmi indítások előtt. Eddig három indítási megbízásuk van, mind Vector-R rakétára, és a pletykák szerint 2-3 millió dollárt kell egy indításért fizetni.

Virgin Galactic és Virgin Orbit


A VSS Unity második hajtóműves tesztrepülése 2018 májusában, figyelemre méltó, mennyire instabil a repülése...

A Virgin Galactic előéletéről még 2016-ban írtam, nos, azóta visszatért a hajtóműves tesztrepülések fázisába a VSS Unity-vel a cég, és 2018 júliusában 52 km-es magasságot és a hangsebesség 2,47-szeresét érték el, vagyis magasabbra sikerült eljutni és gyorsabb sebességet elérni, mint bármikor korábban. Csak hát a cél a 100 km feletti magasság, és ehhez a hangsebesség 3,3-szorosát kell elérni. Ennek ellenére Richard Branson cégtulajdonos bizakodó, szerinte hónapokon belül már ő is átlépheti a Kármán-határt (100 km-es magasság), mint a VSS Unity utasa, és utána pár hónapon belül végre valóban elindulhat a kereskedelmi űrugrás szolgáltatása a cég által. Ehhez egyébként két további SpaceShipTwo űrugró jármű és még egy WhiteKnightTwo hordozó-repülőgép építése is folyamatban van.


Fantáziarajz a Cosmic Girl hordozó-repülőgépről, és a LauncherOne rakétáról

Ami ugyanakkor szintén hírértékű, hogy a cég a kisméretű műholdindítást, amit LauncherOne néven emlegettek, kiszervezte egy külön cégbe – ehhez a Virgin Atlantic egyik "levedlett" Boeing 747-400 utasszállító gépét alakították át hordozó-repülőgéppé. A bal szárny belső felén kialakított függesztési pontra lehet a LauncherOne hordozórakétát rögzíteni, amely 11 km-es magasságból leoldva nagyjából 400 kg-ot tud 500 km-es napszinkron-pályára állítani, a hírek szerint nagyjából 10 millió dolláros áron. A rakéta egyébként kétfokozatú, mindkét fokozat kerozint és folyékony oxigént égető rakétahajtóművel rendelkezik. Az első indításra várhatóan 2018. végén vagy 2019. elején kerülhet sor, és már öt további indításra szóló megbízást írtak alá, főleg CubeSat műholdak pályára állítására. A Virgin Orbit érdekessége viszont, hogy a tervek szerint nem csak az Egyesült Államok, de Nagy-Britannia területéről is hajtanak majd végre indításokat.


Fantáziarajz 2007-ből, hogy vajon milyen lehet a SpaceShipThree

Tavaly pedig Branson megerősítette, hogy ha már a SpaceShipTwo menetrend szerint vihet űrturistákat, hogy azok pár percre megtapasztalhassák a súlytalanságot, és a LauncherOne is beindul, akkor nekiállnak foglalkozni a következő lépcsőfoknak, amely a szuborbitális repüléssel járó utasszállítás lehet, végül pedig egyszer orbitális pályára is vihetnek majd fel embereket. Persze ez még nagyon a jövő zenéje, ismerte be ő is...

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!

Hirdetés

Előzmények

Hirdetés

Copyright © 2000-2018 PROHARDVER Informatikai Kft.