V posledních letech sledujeme německý startup POLARIS Raumflugzeuge GmbH, který pracuje na kosmoplánu s lineárním pohonem aerospike. Na (neblaze) proslulé základně Peenemünde testují v poměrně napínavém stylu demonstrační letouny řady MIRA, po nichž je na řadě větší demonstrátor/kosmoplán Nova. Pak si dělají zálusk na hypersonický kosmoplán Aurora, který by měl v ideálním případě létat stylem ranvej – oběžná dráha.
Startup je očividně úspěšný, plány do budoucna se košatí. Letos by měl vzlétnout kosmoplán Nova, který, jak se zdá, nebude pouhým demonstrátorem, ale měl by se vyrábět v malé sérii pro komerční zákazníky. Kosmoplán Aurora, který by měl měřit 28 metrů, by měl létat až Mach 10 a dopravovat až tunu nákladu na nízkou oběžnou dráhu. S prvním letem se počítá pro rok 2026.
Jak se ale ukazuje, nebude to všechno. POLARIS získali zakázky od německého Bundeswehru a minimálně část svých kapacit věnují primárně vojenskému využití. Do těchto plánů zapadá i poměrně překvapivé oznámení, které jeho aktéři zveřejnili na právě probíhajícím 55. ročníku Paris Air Show (16. až 22. června 2025).
POLARIS Raumflugzeuge se domluvili s další německou společností Diehl Defence na tom, že vyzbrojí bezpilotní letoun POLARISu osvědčenými asi 3metrovými, tepelně naváděnými raketami IRIS-T ve variantě vzduch-vzduch, za nimiž jsou Diehl Defence. Zrodil se program Airborne Launching and Attack System (AirLAS), který by měl rozšířit operační schopnosti západního letectva.
Zatím není jasné, jaký letoun startupu POLARIS vstoupí do tohoto programu nebo zda to bude úplně nový stroj. Ilustrační grafiky a další náznaky ukazují, že by mohl jít o stroj řady MIRA, který by se tím pádem rovněž mohl stát komerční platformou, možná dokonce první, kterou budou POLARIS nabízet. Zřejmě to nebude hypersonický letoun, ale časem, kdo ví.
Video: Unveiling Polaris: The Hypersonic Spaceplane Aurora
Video: Power and Precision: Introduction to the IRIS-T Air Defense Missile Systém
Literatura
Polaris vyvíjí pro německý Bundeswehr raketový motor typu aerospike
Autor: Stanislav Mihulka (06.06.2023)
První prototyp s pohonem aerospike MIRA I havaroval ještě před testem
Autor: Stanislav Mihulka (25.05.2024)
Polaris Spaceplanes konečně zvládli test lineárního pohonu aerospike
Autor: Stanislav Mihulka (10.11.2024)
Jak odzbrojit jadernou velmoc bez jediného výstřelu: Průvodce pro asymetrické stratégy
Autor: Viktor Lošťák (08.06.2025)
Diskuze:
Nejspíš "pouze" hypersonický, ne orbitální nosič
D@1imi1 Hrušk@,2025-06-22 16:55:05
Jestli to chápu dobře, ten kosmoplán nebude dosahovat orbitální, ale pouze hypersonické rychlosti a následně buď:
- vypustí orbitální raketový stupeň
- vypustí vojenskou střelu
- přistane na jiném letišti jako hypersonický dopravní prostředek - ale to jen spekuluji
Aby ten kosmoplán mohl dosahovat orbitálních rychlostí, musel by mít náležitý tepelný štít a zřejmě též jiný tvar (spíše oblé než ostré tvary, hrany by při návratu do atmosféry shořely). Štít spolehlivě schopný pravidelných letů na orbitu zatím nikdo nevyvinul. Nejblíž byl Spaceshuttle, ale u něj trvalo několik měsíců připravit ho na nový let.
Re: Nejspíš "pouze" hypersonický, ne orbitální nosič
Pavel Kaňkovský,2025-06-23 10:43:09
Podle toho, co píšou na webu, tak Aurora má být suborbitální. Bude schopna vynést druhý stupeň nad 100 km s rychlostí asi přes 3 km/s, ale sama se pak bude muset vrátit na zem.
Ale zjevně mají ambice, aby příští verze (future heavy spaceplane) už byla schopna dosáhnout oběžné dráhy (single-stage-to-orbit).
Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
Tomáš Pilař,2025-06-22 13:01:09
Zatím všechny funkční vehikly ( = nástroje pro dopravu) pro transport na oběžnou dráhu měly následující parametry:
1) jsou vícestupňové
2) poměr tahu 1. a 2. stupně je 6:1 nebo větší
3) ve výšce cca 10 km, mají rychlost 1200km/h a na dosažení spotřebuje 10% paliva (tady je nejvyšší efektivita běžných letadel)
4) ve výšce cca 15 km , mají rychlost cca 1700km/h (tady je největší dynamické namáhání, tady létal Concord, výš už špatně fungují křídla i motory)
5) 50 km, 4000 km/h
6) 80-100 km, odhození 1. stupně, rychlost 7000-9000km/h
7) dále je potřeba zrychlit na cca 28000 km/h ( další zrychlení na cca 4násobek je úkol dalších stupňů)
Co nový vehikl dělá jinak/ lépe ( kde našel "mezeru ve fyzikálních zákonech"), když:
- do výšky 15km (snad 20km) můžu reálně využít křídla, dál jsou už jenom zátěží
- do stejné výšky může brát kyslík z atmosféry ( ale se spoustou balastního dusíku), dál už jenom kyslík z nádrží ( tekutý kyslík je ale úplně jiný materiál, balastem je ta dvojakost motoru).
Třeba mi někdo napoví, kde je skrytá efektivita toho, že vytáhnu křídla a komplikovaný motor (hmotnost, objem, povrch) do 100km výšky, urychlím je na cca 10M a pak je zase budu brzdit při přistání.
Nevím, ptám se...
Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
D@1imi1 Hrušk@,2025-06-22 15:20:20
Efektivitu nehledejte v úspoře paliva ale v úspoře vehiklu ;)
Palivo tvoří u klasických raket jen menší část nákladů. Proto je SpaceX s Falconem 9 tak komerčně úspěšný. Ani ten ale nezachraňuje horní stupeň. Kdyby ano, klesly by náklady na jeden let o další desítky procent.
Startování z ranveje také pravděpodobně vyjde o dost levněji než z klasického kosmodromu. Kosmodrom je relativně složitý a jednoúčelový, zatímco tohle by, tipuji, využívalo ke startům například vojenská letiště.
Takže kdyby jim ten orbitální nosič fungoval tak, jak to prezentují, komerční úspěch by určitě měl.
Re: Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
D@1imi1 Hrušk@,2025-06-22 16:10:46
Jinak jsem si ze zvědavosti znova pustil "IFT 5" rakety Starship, protože v tom videu vysílali real-time rychlost, nadmořskou výšku a množství paliva i okysličovadla v nádržích. Liší se to od Vašich nástřelů:
Výška 10 km:
Rychlost 1200 km/h (to jste psal)
Spotřebované palivo* cca 40% (psal jste 10%)
Výška 15 km:
Rychlost 1500 km/h
Spotřebované palivo* cca 50%
* Týká se pouze boosteru. Při započtení horního stupně by šlo zhruba o třetinu menší procetuální poměr, ale pořád více než dvojnásobek Vašeho nástřelu.
Ten kosmoplán by navíc měl do výšky 15 km nulovou spotřebu okysličovadla a spotřebovával by pouze palivo. Okysličovadlo přitom tvoří většinu hmotnosti pohonných látek (stechiometrický poměr pro dokonalé spálení kyslíku s petrolejem je zhruba 3,4 : 1).
Re: Re: Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
Florian Stanislav,2025-06-22 17:19:31
Ano, hmotnostní poměr petrolej : kyslíku je 1:3,5. Stechimetrický poměr je z rovnice
C10H22 + 15,5O2 → 10CO2 + 11H2O
1: 15,5
Re: Re: Re: Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
D@1imi1 Hrušk@,2025-06-22 17:26:49
Já to počítal z hlavy jen pro "monomer" -CH2-, proto mi to vyšlo o desetinku jinak (3,4)
;)
Re: Re: Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
Tomáš Pilař,2025-06-22 18:02:52
Děkuju za komentáře, přece jenom pár maličkostí, které mi dál vrtají v hlavě .
- příspěvek mířil směrem: "V čem je toto řešení lepší (má potenciál být lepší) než řešení SpaceX pro první stupeň (rámcově jsou parametry srovnatelné s použitelností 1. st. : výška, rychlost). Ptám se po té nově objevené mezeře ve fyzikálně technických omezeních, protože všechny rámcově srovnatelné vehikly (raketoplán, Falcon9, Starship) měly podobné uzly technického řešení (poměr tahu 1 a 2. stupně, separace 1. st., ...). Technická optimalizace došla k podobným hodnotám...
- hmotnostní poměry pohonných hmot (paliva + okysličovadlo) se významně liší pro metan a petrolej (vodík v H2O, tvoří významně menší hmotnostní poměr než uhlík v CO2). Ale to není moc důležité, protože palivo bude k dispozici ve správné poměru s okysličovadlem a typem motoru (uzavřený/ otevřený cyklus). Je tedy lhostejné spotřeba čeho se měří.
- přesná spotřeba pro dosaženou výšku bude záviset na "přemotorování sestavy", pokud bude hodně motorů, bude menší spotřeba pro iniciální fáze letu ( ale pak se s nimi musí systém tahat dál) a naopak.
Re: Re: Re: Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
D@1imi1 Hrušk@,2025-06-22 19:40:46
Ad hmotnostní poměr:
Metan a vodík mají hmotnostní podíl okysličovadla vyšší než petrolej, využití atmosférického kyslíku by u těchto paliv bylo ještě přínosnější. Je možná lhostejné, co se měří, ale není lhostejné, co s sebou musíte tahat. U atmosférického motoru tu mnohem těžší nádrž (LOX) vůbec tahat nemusíte, u klasické rakety ano. Jinak ty atmosferické motory patrně budou fungovat podsatně výš než do 15 km. Blackbird létal přes Mach 3 ve výšce přes 25 km a to je půl století stará technika.
Ad přemotorování:
Ne vždy to takto lze řešit. Když startuje Falcon 9, má motory naplno jen chvíli, ale ještě před dosažením maximálního dynamického tlaku musí výkon snížit právě z důvodu, aby nebyl dynamický tlak moc vysoký. Využití křídel pomůže nosič dostat s menšími ztrátami do řidší atmosféry, kde už lze pustit motory naplno.
Falcon 9 je těžká raketa, nosnost na LEO ~ 20 tun. V tom bych taky viděl rozdíl. Tohle je rámcově srovnatelné spíš s Electronem od Rocket Labu. Jeden z problémů "letadlových" prvních stupňů je v tom, že letadlo schopné unést těžkou raketu by bylo nepřiměřeně velké (možná za hranicí technické proveditelnosti). Navíc by raketa musela být zavěšena horizontálně, na což není stavěná. Ale tady by ten nosič dosahoval mach 10, díky čemuž by už horní stupeň nemusel být zdaleka tak velký a zároveň nosnost na LEO 1 tuna je relativně malá. Z videa lze odvodit, že asi počítají s horním stupněm vážícím 10 tun, což je pro 28 m dlouhý kosmoplán hypoteticky reálné.
Re: Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
Pavel Kaňkovský,2025-06-23 10:25:15
Kosmodrom je navíc fixně na jednom místě a často je i omezen v tom, kterými směry z něj lze startovat (přinejmenším v civilizovanějších státech, které se snaží vytvářet dojem, že dbají o to, aby lidem na hlavy nepadalo z nebe moc trosek). To omezuje výběr orbit, na které se lze dostat bez nákladných dodatečných manévrů.
Je-li první stupeň de facto letadlo, tak může relativně levně doletět na vhodné místo (např. někde nad oceánem) a otočit se vhodným směrem a pak teprve vypustit raketu rovnou na požadovanou dráhu.
Re: Kde je mezera ve fyziálních zákonech?
D@1imi1 Hrušk@,2025-06-22 20:02:41
Ještě bych se to pokusil shrnout takto:
1. Klasické "letadlové první stupně" se nepoužívají proto, že jejich příspěvek k rychlosti a nadmořské výšce je malý. Hlavní přínos je, že dostanou raketu do řidší atmosféry, kde může raketa běžet naplno. Ale za cenu gigantického letadla, nutnosti raketu uzpůsobit pro horizontální zavěšení a vyššího rizika v porovnání s normálním startem ze země, při kterém lze do poslední chvíle let zrušit.
2. Hypersonické letadlové první stupně se nepoužívají jen proto, že je nikdo neumí vyrobit. Tento startup chce být první.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
