Pád austrálskej rakety Eris: Úspech v neúspechu

Vesmírny program Austrálie zažil dramatické chvíle. Spoločnosť Gilmour Space sa ako prvá súkromná austrálska firma pokúsila vyslať na obežnú dráhu raketu domácej výroby s názvom Eris. Ambiciózny štart sa však po niekoľkých sekundách skončil pádom a ohnivou guľou. Ako však vo svojej analýze zdôrazňuje známy vesmírny popularizátor Scott Manley, tento neúspech je v skutočnosti plný cenných poznatkov a dokonca aj čiastkových úspechov. Nešlo o explóziu v pravom zmysle slova a dôvod je fascinujúci a úzko spätý s unikátnou technológiou, ktorú raketa Eris využíva.

Kľúčové poznatky

• Prvý pokus: Spoločnosť Gilmour Space uskutočnila prvý pokus o orbitálny štart rakety vyvinutej a postavenej v Austrálii.
• Krátky let: Raketa Eris letela približne 14 sekúnd, kým zlyhanie motorov spôsobilo jej pád späť na zem z výšky asi 35 metrov.
• Postupné zlyhanie: Problémom bol postupný výpadok dvoch zo štyroch hybridných motorov prvého stupňa.
• Úspech v neúspechu: Riadiaci systém dokázal aj po strate prvého motora udržať raketu vo vertikálnej polohe, čo je obrovským úspechom pre inžinierov.
• Žiadny katastrofický výbuch: Vďaka použitiu hybridnej technológie nedošlo k masívnej explózii, ako to často vidíme pri zlyhaní rakiet s kvapalným palivom.

Technológia, ktorá mení pravidlá hry: Hybridné motory

Aby sme pochopili, čo sa presne stalo, musíme sa pozrieť na srdce rakety Eris – jej motory. Na rozdiel od väčšiny súčasných nosičov, ktoré využívajú buď čisto kvapalné palivá (ako kyslík a vodík), alebo tuhé palivá (ako v pomocných motoroch raketoplánu), Eris vsádza na hybridnú technológiu.

Čo to znamená? Predstavte si motor, ktorý kombinuje to najlepšie z oboch svetov. Má blok tuhého paliva s kanálom uprostred, podobne ako klasická raketa na tuhé palivo. Toto palivo je však samo o sebe inertné. K horeniu dochádza až vtedy, keď sa do kanála pod tlakom vstrekuje kvapalný oxidant – v prípade rakety Eris peroxid vodíka.

Výhody sú zrejmé:

1. Bezpečnosť: Palivo a oxidant sú oddelené, čo dramaticky znižuje riziko explózie. S motorom sa manipuluje takmer rovnako bezpečne ako s kusom kovu.
2. Ovládateľnosť: Na rozdiel od motorov na tuhé palivo, ktoré po zapálení horia až do konca, hybridný motor je možné regulovať alebo dokonca vypnúť jednoduchým zastavením prívodu oxidantu.

Prvý stupeň rakety Eris je vybavený štyrmi takýmito motormi s názvom Sirius. Druhý stupeň používa jeden, a až tretí, finálny stupeň sa spolieha na tradičnejší motor Phoenix na kvapalný kyslík a kerozín.

Analýza osudných sekúnd

Priebeh letu, ako ho zachytili kamery, bol presne taký, ako Scott Manley popisuje.

1. Štart: Motory sa úspešne zapálili a raketa sa s miernym zrýchlením vzniesla z rampy.
2. Prvý výpadok: Už po niekoľkých sekundách jeden zo štyroch motorov prestal produkovať viditeľný ťah. Raketa stratila štvrtinu výkonu a vznikla nebezpečná asymetria.
3. Hrdinský výkon riadiaceho systému: V tomto momente sa naplno prejavila genialita inžinierov. Pomocné trysky, ktoré tiež využívajú peroxid vodíka, začali okamžite korigovať náklon. Tlačili raketu do strany, aby ju udržali vo zvislej polohe. Hoci raketa už nestúpala, riadiaci systém ju držal stabilne.
4. Druhý výpadok a pád: Zhruba osem sekúnd po štarte zlyhal aj druhý motor. S polovičným výkonom už raketa nemala dostatočný pomer ťahu k hmotnosti na to, aby prekonala gravitáciu. Začala padať späť na zem, pričom vďaka bočnému posunu dopadla mimo štartovacej rampy do poľa.

Po dopade nedošlo k masívnej detonácii. Palivo a oxidant neboli zmiešané v pomere potrebnom pre explóziu. Následný požiar bol spôsobený únikom vysoko koncentrovaného peroxidu vodíka, ktorý je sám o sebe silne reaktívny a dokáže zapáliť okolité materiály.

Čo mohlo byť príčinou?

Scott Manley ponúka niekoľko teórií, prečo motory zlyhali. Keďže hlavná nádrž s peroxidom vodíka zjavne dodávala tlak (keďže fungovali ostatné motory aj riadiace trysky), problém musel byť niekde medzi nádržou a samotnými motormi. Možné príčiny zahŕňajú:

• Zlyhanie čerpadiel alebo ventilov: Každý motor má vlastný systém prívodu oxidantu. Mohlo dôjsť k mechanickej alebo elektrickej poruche na čerpadlách či ventiloch, ktoré regulujú prietok.
• Problémy s katalyzátorom: Peroxid vodíka sa pred vstupom do spaľovacej komory rozkladá na horúci kyslík a paru prechodom cez katalyzátor. Ak je tento proces narušený (napr. „zahĺtením“ katalyzátora), motor stráca výkon.
• Korózia alebo únava materiálu: Raketa stála na rampe viac ako rok. Peroxid vodíka je agresívna látka a je možné, že dlhodobé pôsobenie mohlo spôsobiť degradáciu niektorých komponentov.
• Rozdiel medzi testom a realitou: Väčšina pozemných testov motorov prebieha v horizontálnej polohe. Pri vertikálnom štarte však gravitácia a dynamika tekutín pôsobia inak, čo mohlo odhaliť skrytú chybu.

Pohľad do budúcnosti

Aj keď pohľad na padajúcu a horiacu raketu môže vyzerať ako totálne zlyhanie, v kontexte vývoja nových technológií ide o cennú lekciu. Spoločnosť Gilmour Space sama označila let za čiastočný úspech. Potvrdili, že raketa dokáže vzlietnuť, riadiaci systém funguje nad očakávania a infraštruktúra na zemi zostala nepoškodená.

Tento dramatický test poskytol tímu neoceniteľné dáta, ktoré by v simuláciách alebo pozemných testoch nikdy nezískali. Pre Austráliu je to dôležitý, hoci bolestivý krok na ceste k vlastnej suverénnej schopnosti vynášať satelity do vesmíru. Ako dodáva Scott Manley, je dôvod na optimizmus. Teraz je na inžinieroch, aby problém našli, opravili ho a pokúsili sa znova. Cesta ku hviezdam je často dláždená práve takýmito „úspešnými neúspechmi“.

Približne 237 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 1.19 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.