A Vega rakéta

2012. február 13-a nemcsak a magyar űrkutatás, de az ESA (Európai Űrügynökség) számára is fontos nap volt: megtörtént a Vega első startja.

Az ESA rendszerben lévő rakétái

Vega, Szojuz, Ariane-5

Az ESA így már három típussal rendelkezik: a főleg francia fejlesztésű, nagy terhek szállítására szolgáló Ariane-5, a jól bevált, orosz Szojuz és a legújabb Vega. Ezzel a három hordozórakétával a szervezet az összes jelenlegi igényt ki tudja szolgálni, ráadásul sikerült a Vegát úgy megtervezni, hogy azt az Ariane-5-tel egységes kiszolgáló létesítményekkel lehessen üzemeltetni – a versenyképesség javítása érdekében a költségeket érthető módon csökkenteni igyekeznek.

A Vega az éjszakai égbolt második legfényesebb csillaga, innen kapta nevét az űrjármű. Ez valószínűleg utalás arra, hogy az Ariane rakéta a legnagyobb, a Vega pedig a kisebb testvér; úgy fest, a Szojuzt afféle mostohatestvérként kezelik. Valójában a Vega tervezése sokkal korábban kezdődött, a Szojuz pedig csak mostanában állt az Arianespace szolgálatába.

A Vega kis és közepes terhek alacsony Föld körüli pályára állítására használható négyfokozatú rakéta. Főleg olasz tervezésű, kisebb részben francia – felhasználták hozzá az Ariane-5 tervezésénél szerzett tapasztalatokat. Összeszerelve 30 méter magas, átmérője három méter és a tömege körülbelül 140 tonna – a hasznos teher a tervezett pályától függően 300 és 2500 kg között változik. Az első kilövés alkalmával sikeresen állított 700 km-es poláris pályára 1500 kg hasznos terhet, köztük a Masat-1-et is.

A rakéta első három fokozata szilárd hajtóanyagú: ez azt jelenti, hogy az üzemanyag és az oxidálószer egyaránt szilárd anyagok, amelyeket egymással összekeverve, a tervezett formára alakítva helyeznek el a rakétatest belsejében. Az üzemanyag nem tömör henger alakú, hanem inkább csőszerű, hogy a felülete nagyobb legyen, az égés ugyanis a felszínen játszódik le.

Kilövésnél a hajtóanyagot meggyújtják, innentől kezdve pedig nincs visszaút: az égést sem szabályozni, sem megállítani nem lehet. Kicsit messzebbről szemlélve azt gondolhatnánk, hogy ez egy nagyra nőtt tűzijáték-rakéta – különösen akkor, ha a többi, folyékony hajtóanyagú hordozórakétával hasonlítjuk össze. A szilárd üzemanyag specifikus impulzusa – amely megmutatja, hogy másodpercenként egységnyi súlyú hajtóanyag elégetésével mekkora tolóerőt fejt ki a hajtómű – jóval kisebb, mint például egy folyékony oxigént és kerozint használó egységé. Cserébe a szilárd üzemanyagú motor jóval kevésbé összetett, és ennek az egyszerűségnek megvan az, a manapság igen fontos előnye, hogy jóval olcsóbb – ráadásul kevesebb a meghibásodási lehetőség is.

A P80 hajtómű

A rakétának itt egyetlen teste van, nincsenek külső gyorsítórakéták. A Vegán újdonság az is, hogy első fokozata a vadiúj, P80 jelű rakétamotorral van szerelve, ahol a fúvóka irányának folyamatos állítása nem az eddig megszokott hidraulikus aktuátorokkal, hanem elektromechanikus szervómotorokkal történik – ez tovább egyszerűsíti a rendszert, csökkenti a költségeket, és csökkenti a rakéta saját tömegét is. Továbbá, a P80 testét kompozit anyagból készítették, ami szintén újdonság és ugyanúgy a saját tömeg csökkentését szolgálja.

A függőleges kilövés során az első fokozat szolgáltatja a szükséges tolóerőt – ehhez átlagosan 800 kg hajtóanyagot éget el másodpercenként. A rakéta eleinte szinte teljesen függőlegesen emelkedik, hogy a sűrűbb légkört minél hamarabb maga mögött hagyja és megkezdhesse a gyorsítást. Így alig egy perc alatt éri el a 20 km-es magasságot; efölé gázturbinás repülőgépek nem is tudnának emelkedni. Ahogy a hajtóanyag egyre nagyobb felületen ég, a tolóerő növekszik, egészen a maximális 3000 kN-os értékig.

Miután az első fokozat üzemanyaga 107 másodperccel az indítás után már teljesen kiégett, a rakéta alja leválik, és begyújtják a második fokozatot. Ez tovább folytatja a rakéta gyorsítását és emelését: egy perccel begyújtása után már átlépi a 100 km-es magasságot, azaz a Kármán-vonalat, amelyet az űr határának tekintenek, Kármán Tódor javaslatára; körülbelül ezen a magasságon válik a légkör annyira ritkává, hogy semmilyen szárnnyal nem lehet már benne repülni. Mivel itt már annyira ritka a légkör, hogy az aerodinamikai hatások elhanyagolhatóak, a rakéta a kiégett második fokozattal együtt ledobja a rakományt fedő orrkúpot is, hogy ezzel is csökkentse a tovább gyorsítandó tömeget.

A harmadik fokozat csupán 10 tonna üzemanyaggal rendelkezik, viszont már csak jóval kisebb terhet kell gyorsítania; az alsó fokozatnak még vinnie kellett az összes üzemanyagot is.

A kilövés után három és fél perccel már minden szilárd hajtóanyag elégett a rakétán; ekkor lép működésbe a negyedik fokozat, az úgynevezett AVUM. Ebben található a fedélzeti repülésirányító rendszer, a manőverező hajtóművek, valamint egy főhajtómű – ennek üzemanyaga metil-hidrazin és nitrogén-tetroxid. Bár mérgező és veszélyes mindkettő, meggyújtásukhoz elegendő őket összekeverni, nyílt lángra nincs szükség. Ennek köszönhető, hogy a fő hajtómű akár ötször is be- és kikapcsolható, hogy így különböző terheket különböző pályákra vihessen a rakéta – ez eddig nem volt megszokott kis hordozórakétáknál. Így kerülhettek egy raktérbe az elliptikus pályára szánt pikoműholdak és a cirkuláris pályára állított LARES.

Érdekes belegondolni, hogy a rakomány pályára állításához szükséges energia leginkább nem az elérendő magasság miatt hatalmas, hanem azért, mert azt közel 8000 m/s-os sebességre kell felgyorsítani.

Remélem, sikerült egy kis ízelítőt adnom az űreszközök lenyűgöző világába. Akit a téma jobban érdekel, az az interneten, első körben az angol Wikipédián több napra való olvasnivalót találhat magának. A legtöbb kilövés élőben követhető az interneten keresztül: érdemes felkeresni a twitter.com/nextlaunch webcímet, ahol az épp következő közvetítésről kaphatunk tájékoztatást.

(a cikk a KÁTÉ 2012. február-márciusi számában jelent meg)
a képek forrása: ESA

This entry was posted in personal and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *