„Zelené“ palivo pro družice udělá kosmonautiku bezpečnější

Čerpání paliva do družic dnes vyžaduje speciální ochranné oděvy.
16 březen 2010

S tím, jak se blíží vypuštění kosmické lodi či družice do vesmíru, pozemní personál čím dál více připomíná spíše astronauty než techniky, protože se musí oblékat do ochranných „kosmických“ skafandrů.

Je to důležitá prevence při manipulaci s dnešními hydrazinovými palivy. To by ale měl změnit vývoj nových pohonných látek, které by měly tankování družice udělat stejně bezpečnou operací jako je třeba doplňování paliva do automobilu na čerpací stanici.

Hydrazin byl poprvé použitý v raketových motorech německou Luftwaffe během druhé světové války a dodnes zůstává nejrozšířenější pohonnou látkou pro palubní motory družic, které jej používají pro změny oběžných drah nebo udržování polohy. Je to vysoce energetické a skladovatelné palivo, které je navíc hypergolické – to znamená, že se zažehuje samo při pouhém kontaktu s okysličovadlem nebo katalyzátorem. To usnadňuje práci konstruktérům družic, protože takový motor je výrazně jednodušší a spolehlivější.

Naneštěstí, hydrazin je také velmi korozivní a extrémně toxický. Jakmile unikne, rozloží se během několika dní, ale do té doby má potenciál poškozovat rostliny i živočichy. Škodlivá koncentrace pro člověka je stanovena na 50 částic z miliónu. ESA se proto ve snaze najít alternativu spojila s firmou ECAPS, která je součástí skupiny Swedish Space Corporation Group, aby společně navrhli a vytvořili raketový motor, který bude pracovat s bezpečnějším a k životnímu prostředí šetrnějším palivem.

'Green' engine thruster
Motor HPGP

Nové palivo dostalo oficiální jméno LMP-103S a představuje sloučeninu dinitrátu čpavku (ADN) s vodou, methanolem a čpavkem. ESA a Swedish Space Corporation společně hledají skladovatelné čpavkové palivo na základě série kontraktů už od roku 1997. Detaily o svém nejnovějším programu, motoru 1-N ADN určeném pro kosmické aplikace, byly představeny na technologicko-inovačních dnech ve středisku ESTEC.

„ADN má o třicet procent vyšší výkon, než hydrazin, a k tomu je mnohem méně toxický,“ uvádí Mark Ford, vedoucí sekce pohonných systémů ESA. „Na rozdíl od hydrazinu je pak bezpečné přepravovat ho letadlem a můžeme s ním pracovat v tričku – ne ve speciálních ochranných oděvech.“

„Žádné energetické raketové palivo nikdy nemůže být podobně nezávadné jako voda a stejně tak nyní nechceme kompletně nahradit hydrazin, ale věříme, že dokážeme průmyslu nabídnout přijatelnou alternativu.“

„Snížení rizika povede k levnějším operacím, a tudíž snížení nákladů na jednotlivé kosmické mise. Našim finálním cílem je doprava družic od výrobců na místo startu s plnými palivovými nádržemi: dnes jsou kosmická tělesa tankována až na kosmodromu těsně před startem, a to právě z bezpečnostních důvodů.“

Zkušební zážeh.

Zatímco palivo je nové, konstrukce vlastního motoru je silně konzervativní. Matthias Persson z ECAPS k tomu dodává: „Konstrukce v podstatě kopíruje klasickou architekturu, která používá běžné komponenty s bohatými letovými zkušenostmi.“

„Motor pracoval výtečně při pozemních testech a brzy se dočká zkoušky i na oběžné dráze: motor HPGP (High Performance Green Propellant) 1 N poletí jako technologický demonstrátor na švédské družici Prisma, která je připravována ke startu před koncem tohoto roku.“

Formation flying mission
Družice Prisma.

„Jsme potěšeni, že ruští představitelé na kosmodromu Jasnyj, odkud má Prisma vzlétnout, akceptovali, že tankování paliva pro motor HPGP není třeba považovat za nebezpečnou operaci, což umožní výrazně snížit náklady na předstartovní operace stejně jako zkrátit dobu přípravy. Ve srovnání se standardními procedurami půjde o něco jako o natankování automobilu na čerpací stanici.“

ESA podporuje projekt motoru HPGP v rámci programu GSTP (General Support Technology Programme), jehož cílem je dostat slibně vypadající laboratorní prototypy do fáze skutečného letového hardware. Následující projekt GSTP začne koncem letošního roku a jeho cílem je kvalifikace nového hardware paralelně s letem na palubě družice Prisma. Tento nový motor je v současnosti zvažovaný pro misi ESA Proba-3, což bude několik satelitů pohybujících se ve formaci.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.