Prvýkrát publikované na slovenskej Wikipédii. Autori+ podľa množstva pridaného textu: Jana Plauchová ako Eryn Blaireová 53,2 %, Erakis 23,8 %, Adrian 17,5 %, Lamid 58 1,6 % (over si to).
Text je dostupný pod Creative Commons Attribution-ShareAlike License 3.0 a GFDL.
Porovnanie výzoru, výšky a nosností niektorých rakiet. Vyššia konfigurácia rakety SLS je iba koncept, ktorý sa nikdy nezrealizoval a nebude sa realizovať.
Nosná raketa alebo kozmická raketa či kozmický nosič je dopravný prostriedok poháňaný raketovými motormi a určený na vynášanie užitočných nákladov (umelých družíc, kozmických sond, kozmických lodí, kozmických staníc) do kozmického priestoru. V drvivej väčšine prípadov štartuje z kozmodrómu. Aby nosná raketa mohla dopraviť užitočný náklad na obežnú dráhu, musí dosiahnuť minimálne prvú kozmickú rýchlosť a určitú minimálnu výšku nad hustými vrstvami atmosféry (v zásade aspoň 120 – 200 km nad povrchom).
Niektoré kozmické dopravné prostriedky sú na pomedzí medzi raketou a kozmickou loďou. Patria sem americký raketoplán alebo loď Starship.
Popis
Všetky rakety sú vysoké a štíhle zariadenia, aby kládli nízky aerodynamický odpor v dobe, kým prelietavajú hustejšími časťami zemskej atmosféry. Niektoré nosné rakety sa smerom nahor zužujú, iné si zachovávajú v celej výške rovnaký priemer. Náklad je umiestnený takmer vo všetkých prípadoch na vrchole rakety, výnimočne môže byť na jej boku, pričom ale musí byť aerodynamicky tvarovaný. Na vrchole rakety je umiestnený náklad takmer vždy pod aerodynamickým krytom. Výnimku predstavujú len niektoré aerodynamicky tvarované kozmické lode, pretože tie kryt nepotrebujú. Aerodynamický kryt môže byť oproti raketovému stupňu pod ním aj mierne širší, aby poňal aj rozmernejší náklad, než je priemer rakety. Spodná časť rakety obsahuje raketové motory, ktorých počet sa v závislosti od typu líši od jedného až po desiatky.
Väčšina nosných rakiet sa skladá z viacerých raketových stupňov. Tie môžu byť umiestnené buď jeden nad druhým, alebo paralelne s prvým stupňom, okolo ktorého sú symetricky rozmiestnené v párnom počte. V druhom prípade sa niekedy nehovorí o prvom stupni, ale o bočných stupňoch, kým druhý stupeň je označovaný ako centrálny. Stupne umiestnené nad sebou spájajú medzistupňové konštrukcie – adaptéry. Tie spájajú aj posledný stupeň s vynášaným nákladom. Stupne sa číslujú oddola smerom nahor v poradí, v akom ich raketa počas letu odhadzuje. Odhadzovanie stupňov slúži na to, aby raketa so sebou neniesla zbytočnú hmotnosť prázdnych nádrží. Z toho istého dôvodu odpadne počas letu vo vysokých vrstvách atmosféry aj aerodynamický kryt. Väčšinu objemu rakety v okamihu štartu zaberá palivo a jeho okysličovadlo.
Jedna raketa je schopná vyniesť od jedného po desiatky nákladov, v prípade viacerých nákladov však ich požadovaná cieľová dráha musí byť vzájomne relatívne podobná.
Nosnosť rakety je hmotnosť, ktorú vynesie na určitý typ dráhy. Čím vyššia je požadovaná dráha, tým nižšia je nosnosť danej rakety. Na nízku obežnú dráhu mávajú rakety vyššiu nosnosť ako na napr. geostacionárnu dráhu.
Pre prípad závažnej havárie, pri ktorej by hrozil dopad rakety do obývaných oblastí, sú vybavené autodeštrukčným systémom.
Prípravy na let
Rakety sú od výrobcov alebo prevádzkovateľov prepravené na kozmodróm, z ktorého majú štartovať. Viacstupňové rakety prídu vo forme jednotlivých raketových stupňov. Pokiaľ sú raketové stupne na tuhé pohonné hmoty, môžu prísť na kozmodróm už naplnené palivom. Stupne na kvapalné pohonné hmoty sa vždy privážajú prázdne.
Preprava rakety Sojuz na štartovací komplex vo vodorovnej polohe špeciálnym vlakom
Keď je raketa na mieste a v polohe vhodnej pre štart, zaujíma tzv. palebné postavenie. Raketové stupne sa takmer nikdy neskladajú do kompletnej rakety a nenakladá sa na ne náklad priamo v palebnom postavení. Spájanie, tzv. integrácia raketových stupňov, prebieha v montážnom hangári. Z hangáru sa potom raketa prepraví na štartovací komplex buď vo vodorovnej, alebo zvislej polohe. V prvom prípade sa vztýči priamo na štartovacom komplexe.
Vedľa rakety v palebnom postavení sa nachádza tzv. obslužná veža. Umožňuje technikom prístup k rakete vo viacerých výškových úrovniach. Raketa je s obslužnou vežou pred letom prepájaná káblami a hadicami, cez ktoré sa jej dodáva elektrická energia a tankuje sa do nej kvapalné palivo. Pokiaľ je palivo podchladené, tzn. má oveľa nižšiu teplotu ako okolité prostredie, v rakete sa navzdory jej tepelnej izolácii pomaly zahrieva a odparuje. Raketa musí odparené palivo vypúšťať a chýbajúce palivo sa do nej musí neustále dotankovávať, až do doby zhruba niekoľko desiatok sekúnd pred štartom.
Niektoré kvapalinové rakety, najmä nových typov, v rámci predštartovných príprav absolvujú test zvaný statický zážih. Pri nich sa ich motory zapaľujú na príliš nízky výkon na to, aby sa raketa odpútala od Zeme, a testuje sa ich funkcia. Pri statickom zážihu, rovnako ako pri záverečných prípravách na reálny štart, je okolie rampy do vzdialenosti niekoľko km evakuované. Deje sa tak z dôvodu rizika explózie kvapalných hmôt.
Pred štartom rakety prebieha rozlične dlhé záverečné odpočítavanie, ktoré býva plánovane aj neplánovane prerušované. Odpočítavanie musí dobehnúť k nule v rámci štartovacieho okna. Tzv. strelecký sektor kozmodrómu, oblasť, nad ktorou bude raketa zvlášť v prvých fázach letu prelietať, sa evakuuje a zabezpečí sa, aby sa v ňom nenachádzali lietadlá ani lode.
Predštartovné prípravy ovládajú a na diaľku kontrolujú početní technici.
Štart
Raketa Delta II, jedna z v minulosti najpoužívanejších amerických nosných rakiet, štartuje s nákladom v podobe kozmickej sondy Dawn. Stále možno vidieť hadice a káble, ktorými je raketa prepojená s obslužnou vežou a ktoré sa v nasledujúcom okamihu odpoja.
V okamihu zapálenia motorov raketa produkuje silné zvukové detonácie a jej rozžeravené spaliny začnú vysokou rýchlosťou prúdiť pod rampu, ktorá musí byť uspôsobená na to, aby to ustála a aby odrazené zvukové vlny raketu nepoškodili. Štart je okamih, kedy sa synchronizovane deje niekoľko vecí – okrem zapálenia motorov alebo ich zvýšenia na pracovný výkon sa musia uvoľniť pyrotechnické patróny, ktoré raketu pútajú k štartovaciemu stolu. Vtedy alebo v nasledujúcich okamihoch sa tiež odpájajú všetky spojenia medzi ňou a obslužnou vežou. Obslužná veža sa niekedy pri štarte sklápa.
Raketa sa spočiatku pohybuje relatívne pomaly a vzlietnuť o vlastnú výšku jej trvá niekoľko sekúnd. Prvé desiatky metrov absolvuje letom kolmo nahor, potom sa ale začína pomaly preklápať do vodorovnej polohy. Okrem dosiahnutia cieľovej výšky je totiž pre úspešnosť misie veľmi dôležité nabrať únikovú rýchlosť v horizontálnom smere. Kvôli nerovnomernosti horenia a turbulenciám atmosféry sa náklad počas štartu otriasa. Ako raketa rýchlym spaľovaním paliva prudko znižuje svoju hmotnosť, aj v prípade, že nemení ťah svojim motorov, letí čoraz rýchlejšie, pretože motory dvíhajú čoraz nižšiu váhu. To na náklad a prípadnú posádku na palube vynášanej kozmickej lode pôsobí vo forme preťaženia. Rakety vynášajúce náklad bez ľudskej posádky (a iných živých tvorov) môžu štartovať s vyšším zrýchlením a tým vnikajúcim preťažením, ktoré ale musí byť v medziach únosnosti nákladu.
Ako prvé sa oddeľujú bočné raketové stupne, pokiaľ ich raketa má. Ak sú stupne pod sebou, existujú dve možnosti, ako ich odpojiť: buď sa najprv prvý stupeň vypne, odhodí a až potom sa zapáli druhý stupeň, alebo sa druhý stupeň zapáli ešte počas horenia toho prvého.
Štart rakety na suborbitálnu dráhu je proces, ktorý trvá iba niekoľko minút. Počas nich stúpne rýchlosť rakety z 0 km/s na cca 8 km/s.
Znovupoužiteľnosť
Rakety používané v prvých dvoch desaťročiach kozmonautiky slúžili iba na jediný let, v priebehu ktorého boli zničené. Jedným z dôvodom bolo, že sa vývojovo odvodzovali od vojenských rakiet, ktoré predpokladali explóziu nákladu v cieli a tým aj deštrukciu jeho rakety. Druhým dôvodom je technologická náročnosť zachraňovania týchto telies vzhľadom na ich veľkú výšku a rýchlosť, pri ktorej prestanú byť potrebné. Po spálení paliva preto časti kozmických rakiet plánovane dopadali na zemský povrch (väčšinou na neobývané oblasti alebo do oceánu), zhoreli v atmosfére, alebo zostávali na obežnej dráhe, na ktorú vyniesli aj svoj náklad. Obzvlášť posledný prípad bol z hľadiska kozmonautiky nežiaduci, pretože tak vznikal kozmický odpad.
Motory SRB, bočné raketové stupne raketoplánu, plávajúce na hladine po pristátí v Atlantickom oceáne
Vzhľadom na vysoké náklady na štart takýchto rakiet aj nízku frekvenciu štartov z dôvodu nutnosti vyrábať od nuly stále nové a nové rakety sa už rok po vynesení prvého nákladu na orbitu začalo uvažovať o ich znovupoužiteľnosti. Prvým, čiastočne znovupoužiteľným operatívne nasadeným prostriedkom, bol americký raketoplán. Jeho bočné stupne po spálení paliva pristávali na padákoch na morskej hladine, odkiaľ ich vylovili lode. Z časti raketoplánu, ktorá je analógiou centrálneho stupňa, sa zachraňovali aspoň motory tým, že absolvovali celý kozmický let na družicovom stupni raketoplánu a ten s nimi potom pristál.
Ku koncu programu raketoplánov začala súkromná vesmírna spoločnosť SpaceX vyvíjať znovupoužiteľné rakety, ktoré by dokázali pristáť na súš. Zabránilo by sa tým ich kontamináciou korozívnou morskou vodou. Tieto rakety si ponechávali časť svojho paliva, ktoré potom používali na spomalenie svojho pádu a dobrzdenie nad pristávacou plochou. Spoločnosť vyvinula raketu Falcon 9 schopnú pristáť na kozmodróme, z ktorého štartovala, alebo na plávajúcej morskej plošine bez kontaktu s vodou. Neskôr vznikli aj ďalšie znovupoužiteľné rakety a ich podiel stále stúpa.
Najväčšie rakety
Najvyššou raketou, aká bola kedy nasadená na operačné lety, je dnes už vyradená americká trojstupňová raketa Saturn V. V programe Apollo slúžila na udelenie impulzu pilotovaným kozmickým lodiam k Mesiacu. Pre návrat Američanov na Mesiac sa vyvinula raketa Space Launch System (SLS), ktorá je druhou najvyššou používanou raketou sveta a najvyššou aktuálne používanou raketou sveta. Ďalším vývojom sa mala stať ešte vyššou než Saturn V, ale jej vývoj bol zastavený.
Vo vývoji spoločnosti SpaceX je komplex Superheavy Starship. Táto dvojstupňová raketa je najvyššou, najhmotnejšou a najvýkonnejšou existujúcou raketou všetkých čias. Zatiaľ však prebiehajú iba jej testovacie suborbitálne lety a nevypúšťa plnohodnotný náklad.
Napísať odpoveď