Témata
Foto: I. Heisler

Stroje v pohybu: Český vrabec míří do vesmíru

Tento díl volného seriálu o pohyblivých strojích je opět věnován dobývání vesmíru. Tentokrát však nejde o miliardové projekty zámořských vládních agentur či bohatých firem. Raketu nazvanou Czech Sparrow (Český vrabec) vyvíjí malá firma OteSpace, sídlící v Brně. Primárním cílem projektu je vyvinout a postavit nosič malých satelitů schopný dopravit užitečný náklad o hmotnosti až 250 kg na nízkou oběžnou dráhu Země.

Tento článek je součástí seriálu:
Stroje v pohybu
Díly
Reklama

Česká startupová firma OteSpace byla založena teprve před rokem, ale její majitelé, bratři Filip a Marek Otevřelové, se projektu malé kosmické rakety věnují už téměř 10 let. Dali si za cíl sestrojit orbitální raketu s co nejjednodušší konstrukcí a s nízkými provozními náklady. Projekt je naplánován tak, aby se první mise uskutečnila v roce 2030. Cena jedné mise by neměla přesáhnout částku 2,5 milionu eur, což je méně než polovina dnešní běžné ceny.

Reusable Rocket Dron Demonstrator – létající zkušební platforma, určená k testování avioniky a dalších systémů. Startovací hmotnost tohoto dronu je 300 kg. (Zdroj: OteSpace)

Dvoustupňová raketa s jednoduchou konstrukcí

První stupeň rakety, jehož součástí bude i integrovaný kryt nákladu, bude opakovaně použitelný. Poté, co vynese svůj náklad na nízkou oběžnou dráhu, první stupeň se odpojí. Zatímco druhý stupeň raketu urychlí na oběžnou rychlost 8 km.s-1, první stupeň by se měl vrátit na zem.

Jednoduchý koncept stroje skýtá řadu výhod. V první řadě je to očekávaná vysoká spolehlivost jednoduchých zařízení, ale důležitou roli hrají také nižší cena, levnější provoz a menší nároky na velikost realizačního a obslužného týmu. Raketa má být postavena z běžně dostupných materiálů s maximálním využitím průmyslových součástek, a má být přepravována uvnitř standardního 40stopého kontejneru.

Takto má vypadat dvoustupňová raketa Český vrabec: výška 12 m, průměr 1,85 m, hmotnost, včetně nákladu a paliva, necelých 24 tun. (Zdroj: OteSpace)

Kapalinový motor s opakovaným zážehem

Firma vyvíjí vlastní raketový motor jménem PEPEk (PEPE = PEroxide Propulsion Element). Aby bylo možno s prvním stupněm rakety přistát, byl zvolen kapalinový motor, spalující „dvousložkové“ tekuté palivo. Jako okysličovadlo slouží 90% roztok stabilizovaného peroxidu vodíku, a jako palivo směs na bázi alkoholu. Markem speciálně vyvinuté zážehové palivo umožňuje spontánní zážeh díky samovznícení, k němuž dojde v okamžiku jeho kontaktu s koncentrovaným peroxidem vodíku (tzv. hypergolický zážeh).

Ihned po zážehu, jakmile se spalovací komora zahřeje na potřebnou teplotu (2 500 °C) se speciální zážehové palivo přepne na levnější a účinnější palivo, jehož hoření s peroxidem udržuje již žhavá raketová komora. Toto řešení umožňuje několikanásobně opakovaný zážeh, navíc motor nepotřebuje žádný zážehový systém.

Tah motoru lze regulovat, v mimořádně velkém rozsahu 15–115 % nominálního tahu, což je klíčová vlastnost pro budoucí přistávací manévr.

Za všechny výhody se však musí něčím zaplatit, a tak je PEPEk oproti jiným variantám raketových motorů (například spalujícím tekutý kyslík a kerosin) o něco méně efektivní.

Reklama
Reklama
Reklama

V současné době firma testuje motory PEPEk-1 s nominálním tahem 1 kN (tedy 100 kg) a vývoj směřuje k motorům o větším výkonu.

První stupeň rakety Czech Sparrow bude při startu poháněn osmi motory PEPEk-30 s nominálním tahem 30 kN (3 t) a hlavním motorem druhého stupně mají být čtyři motory PEPEk-15 s polovičním tahem. Motory PEPEk-15 budou zároveň sloužit jako přistávací motory prázdného prvního stupně rakety.

Jednou z důležitých součástí motoru je elektrické pístové čerpadlo pohonných hmot s měřením průtoku. (Foto: I. Heisler)

Motory PEPEk budou využitelné nejen pro raketu Český vrabec, ale i v jiných projektech. Motor PEPEk-30 by například mohl sloužit jako přistávací motor prvních stupňů těžších nosičů typu Falcon 9 nebo Sojuz 7.

Bezpečné palivo

Všechna použitá paliva jsou v rámci raketového průmyslu velmi bezpečná a šetrná k přírodě. Jde o tzv. skladovatelné pohonné hmoty, s nimiž se jednoduše manipuluje, lze je umístit do nízkotlakých nádrží a skladovat při pokojové teplotě, nejsou toxické, karcinogenní apod. Nemají tudíž zvláštní nároky na transport, ani na likvidaci a významná úspora vyplývá také z toho, že části rakety, které přicházejí do kontaktu s palivem (nádrže, rozvody, čerpadla, ventily), mohou být vyrobeny z běžných materiálů.

Struktura, palivový systém a řídicí jednotka jsou opakovaně zkoušeny během statických testů motorů PEPEk-1. (Zdroj: OteSpace)

Elektrická pístová čerpadla

Srdcem většiny raketových motorů jsou čerpadla pohonných hmot. Konstruktéři se rozhodli použít pístová čerpadla poháněná elektromotorem. Tato čerpadla jsou oproti běžně používaným odstředivým čerpadlům těžší, ale jsou efektivnější především mimo nominální výkon motoru. Dosáhnout tak širokého rozmezí tahu s odstředivými čerpadly by bylo mimořádně obtížné. Pístová čerpadla lze navíc využít k velmi přesnému sledování spotřeby paliv za účelem minimalizace zbytků v nádržích.

Reklama

Manévrovací systém RCS (Reaction Control System)

Ke korekcím dráhy a polohy rakety a při přistávacím manévru prvního stupně slouží manévrovací motory zvané RCS. V tomto případě budou použity raketové motory s plynnými pohonnými hmotami, které jsou schopny provádět krátké a přesné zážehy. Momentálně probíhá jejich vývoj a výběr nejvhodnější kombinace okysličovadla a paliva.

Spolumajitel společnosti OteSpace Filip Otevřel na tiskové konferenci představil létající zkušební platformu RRDD. (Foto: I. Heisler)

Létající zkušební platforma

V pokročilém stadiu přípravy je i létající zkušební platforma RRDD (Reusable Rocket Dron Demonstrator), určená k testování avioniky a dalších systémů během krátkých letů v malé výšce. Tento dron je opatřen čtveřicí motorů PEPEk-1 s celkovým jmenovitým tahem 4,4 kN. Během letů trvajících 90–120 sekund bude provádět různé manévry – vzlet a stoupání do zadané výšky, opětovné spouštění motorů za letu, stabilizace polohy v prostoru a přesné přistání. Výška dronu (se čtyřmi přistávacími podpěrami) činí 2,5 m a šířka trupu cca 0,9 m. Jeho startovací hmotnost je 300 kg.

Sponzoři a partneři
Firma OteSpace svůj projekt českého nosiče satelitů představila veřejnosti v rámci tiskové konference, kterou při příležitosti slavnostního otevření svých nových prostor uspořádala společnost Hexagon Metrology. Tato společnost se na projektu Czech Sparrow podílí prostřednictvím strukturálních analýz, simulací mechanického a teplotního namáhání konstrukcí a potřebného měření. Podobně dodavatel CAD/CAM softwaru, firma 3E Praha Engineering, poskytuje softwarovou podporu při návrhu jednotlivých dílů a přípravě jejich výroby.

Dalšími partnery OteSpace jsou společnosti BD Sensors, Zebr, Misan a Unitechnic.cz a VUT v Brně.

Vydání #7, 8
Kód článku: 230701
Datum: 28. 06. 2023
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Autor:
Související články
Stroje v pohybu:
Divoká jízda sondy Pathfinder

Sonda Mars Pathfinder, která 4. července 1997 přistála na rudé planetě, se může pyšnit několika prvenstvími. Třeba tím, že šlo o první mimozemský výsadek masově sledovaný uživateli internetu. Nebo tím, že jako první dopravila na Mars kolové průzkumné vozidlo, rover Sojourner.

Stroje v pohybu: Raketa, která změní svět

Americký podnikatel Elon Musk se od založení své firmy SpaceX v březnu 2002 netají tím, že jeho dlouhodobým cílem je kolonizace Marsu člověkem. Již letos přitom plánuje uskutečnit premiérový start orbitální rakety Starship, která mu má tento cíl pomoci splnit.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

Související články
Stroje v pohybu:
Webbův teleskop ve vesmíru

Pětadvacátého prosince loňského roku odstartovala z evropského kosmodromu ve Francouzské Guyaně raketa Ariane 5, v jejímž nákladovém prostoru byl na svou misi připraven vesmírný dalekohled Jamese Webba. Právě začala nová etapa poznávání vesmíru. Vědci si od ní slibují nové informace o vzniku vesmíru, černých dírách a temné hmotě.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Stroje v pohybu – Vrtulník na Marsu

Vědci a technici z amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) právě řídí jednu z nejnáročnějších operací v dějinách kosmonautiky. Expedice Mars 2020 hledá známky bývalého života na sousední planetě. Kromě pojízdné laboratoře je na Marsu také první stroj, který létá vlastní silou na jiné planetě, než je Země.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

Made in Asia

Třináctý ročník výstavy China International Machine Tool Show se opět nesl v duchu změn, které v Číně delší dobu probíhají. Čeští škarohlídi se ve zprávách „radují“, že růst Číny v minulém kvartále zpomalil. A hned udávají čísla ze 7,4 na 7 procent. Zajisté katastrofální – sarkasmus. V tomto textu se dostaneme k některým aspektům i konkrétním objektům vystavované výrobní techniky, kterých si letos stálo za to všimnout.

Made in Česko: Bezpečné bezdrátové spojení pro všechny

Prognózy, které se týkají internetu věcí (IoT) a průmyslového internetu věcí (IIoT), se mění stejně rychle jako možnosti této technologie samy. Už v roce 2008 bylo na světě víc připojených zařízení než lidí a odborníci ze Světového ekonomického fóra (WEF) tvrdí, že do roku 2025 bude 41,6 miliardy zařízení zachycovat data o tom, jak žijeme, pracujeme, pohybujeme se, jak fungují naše zařízení, stroje.

Stroje v pohybu: Protipožární letadlo

Uprostřed letošního léta byl národní park České Švýcarsko zasažen rozsáhlým lesním požárem, proti němuž zasahovali hasiči z celé republiky. Velké pozornosti se v této souvislosti dostalo mimo jiné protipožárním letadlům Canadair CL-415, zapůjčeným z Itálie. Pojďme si tento letoun blíže představit.

Czech Space Week 2018

Suchý zip, aku nářadí, družicové navigační systémy. To jsou ty nejznámější příklady využití kosmických technologií v běžném životě. Jak kosmické technologie ovlivňují a do budoucna ještě mohou ovlivňovat běžný život každého z nás, ukázal Czech Space Week, týden plný akcí pro odbornou a širokou veřejnost, který se konal v Praze a v Brně ve druhém listopadovém týdnu.

Vyvíjí se nový solný reaktor

Ruští vědci zahajují přípravu koncepce reaktoru chlazeného tekutými solemi, který je považován za nezbytnou součást budoucnosti jaderné energetiky. Tento reaktor je totiž schopen spalovat nejrizikovější radioaktivní odpady pocházející nejen z jaderné energetiky. Dále se připravuje tendr na výstavbu reaktoru BREST-300, který také přispěje k řešení problému použitého jaderného paliva.

Jízdní kola z vesmírného inkubátoru

V České republice existuje celá řada firem, které se svými produkty prosadily po celém světě. Často nejsou ani tak známé doma jako spíš za hranicemi naší země, kde v ojedinělých případech vytvořily dokonce nový segment trhu. Seriál formou stručného příběhu představuje čtenářům cestu, po které se podnikatel se svojí firmou vydal, jaké milníky jej provázely a jakých úspěchů a uznání na světovém trhu dosáhl.

Najít dveře do budoucnosti

Již 20. ročník Ceny Wernera von Siemense vyvrcholil 22. února slavnostním večerem v pražské Betlémské kapli. Za své práce zde převzalo ocenění celkem 25 nejlepších mladých vědců, studentů a pedagogů. Werner Siemens prý řekl: „Lepší než bušit hlavou do zdi je najít v ní očima dveře.“ Z mladých lidí, kteří převzali ocenění nesoucí jeho jméno, by měl jistě radost. Všichni totiž dokázali nejen najít dveře, ale otevřít je do budoucnosti.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit