Orbitální stanice

Čínský kosmický program je v mnoha ohledech specifický. Zástupci této země se do kosmických závodů zapojili poměrně pozdě, vždyť první Číňan (Jang-Li-Wej) letěl do kosmu až v roce 2003, navíc není tajemstvím, že se Číňané při konstrukci svých kosmických výtvorů inspirují u zkušenějších – viz nápadná podoba lodi Šen-čou a ruského Sojuzu. Čína má ale smělé plány do budoucna. Chce totiž světu ukázat, čeho všeho je schopná. Má k tomu ideální podmínky – velké lidské zdroje, asijskou pracovitost a zároveň i zarputilost. U Číňanů jsou totiž lety do vesmíru součástí národní a hlavně stranické prestiže. V našem novém seriálu se v několika dílech podíváme na plány čínské kosmické agentury CNSA.

Momentálně Čína disponuje orbitální stanicí Tiangong-1, kterou na oběžnou dráhu vyslala v září roku 2011. Ve své podstatě se nejedná o plnohodnotnou kosmickou stanici, jako byl třeba legendární MIR, nebo současná ISS. Celou stanici tvoří jeden jediný modul se solárními panely, ke kterému se připojují kosmické lodě Šen-čou. Tiangong-1 má být jakýmsi vesmírným trenažérem, na kterém si Číňané osahají manévry na oběžné dráze a dokování dvou těles. Už k němu zamířila bezpilotní Šen-čou 8, pilotovaná Šen-čou 9 a v polovině příštího roku dojde na Šen-čou-10. Ostatně v roce 2013 má být stanice Tiangong-1 zničena v atmosféře.

 

Čína ale už chystá jejího nástupce. Krátce po zániku “jedničky” by mělo dojít v vypuštění stanice Tiangong-2. Ta už bude disponovat dvojicí stykovacích uzlů, díky čemuž bude možné připojit současně jak pilotovanou loď s posádkou, tak i nepilotované plavidlo se zásobami. Modul bude také o 4 metry delší než Tiangong-1 a jeho průměr bude o metr větší, přičemž hmotnost naroste více než dvojnásobně (8,5 tuny vs. 20 tun). Dá se očekávat, že za větší velikostí budou stát robustnější systémy podpory života umožňující delší pobyty tchajkonautů. Prozatím je otázkou jak dlouho by měl Tiangong-2 fungovat i to, kolik lodí k němu poletí.

V roce 2015 pak má přijít vrchol programu Tiangong – 22tunový Tiangong-3 s délkou lehce nad 18 metrů. Pobyty by tříčlenné posádky by měly trvat 40 dní. Současně by se k ní měly moci připojit až 4 lodě, přičemž by měla využívat regenerativních systémů podpory života a umožňovat například tankování palubních nádrží ze zásobních lodí.

 

Tím program Tiangong skončí. Neznamená to ale, že Čína zanevře na orbitální stanice. Mezi lety 2020 a 2022 by měla vzniknout stanice, která prozatím nemá jméno. To by už měla být stanice složená z různých modulů. Centrální modul má vycházet ze stanice Tiangong-3 a na něj se připojí dva laboratorní moduly. Ty budou pro změnu vycházet z konstrukce Tiangong-2. Zajímavé je, že tato stanice počítá s tím, že k ní budou létat 13 tun vážící automatické zásobní lodě, které vychází z bloku Tiangong-1. O dopravu posádky by se měly starat osvědčené lodě Šen-čou.

Tato orbitální stanice by měla vážit okolo 60 tun, čímž bude vzdáleně podobná zaniklému sovětskému MIRu. Jak dlouho ale bude fungovat, nebo co přesně se bude na její palubě zkoumat, to jsou otázky, na které prozatím neznáme odpověď. Jedním z čínských specifik, která jsem nakousnul už v úvodu článku totiž patří i poměrně velké tajnůstkářství.

 

Rakety

 

Čína od prvních kroků do vesmíru vyvíjí nosiče pojmenované Chang Zheng, českou transkripcí přepsáno jako Čchang čeng, v překladu Dlouhý pochod. Za tímto názvem vždy následuje číslo (a někdy i písmeno), které určují konkrétní variantu. Momentálně jsou nejznámější asi rakety Čchang čeng 2F (na obrázku), která vynáší lidské posádky a také Čchang čeng 3, která se používá k vynášení satelitů. Číňané nicméně v nejbližších letech chtějí představit nové nosiče.

 

Důležitým krokem k novým typům raket je nový kosmodrom. Čína momentálně využívá střelnice Si-čchang (především pro nepilotované lety) v prefektuře Liang-šan a také Ťiou-čchüan (pro pilotované lety) v oblasti Vnitřní Mongolsko. Oba kosmodromy jsou ale již zastaralé a navíc ani přeprava dílů raket do těchto odlehlých oblastí není snadná. Proto již několik let vyrůstá na ostrově Hainan nový kosmodrom pojmenovaný Wenčang. Má ideální předpoklady – díky umístění na břehu Jihočínského moře může využívat dopravy raket pomocí lodí. Díky bližšímu umístění k rovníku budoumít zdejší rakety lepší nosnost. Střelecké koridory navíc míří nad moře, takže si jistě oddychnou i obyvatelé vesnic v okolí stávajících kosmodromů, pro které se pády vyhořelých stupňů z nebe do blízkosti obydlí staly již běžnou věcí. Z kosmodromu Wenčang by se mělo poprvé startovat již v nejbližších letech.

Z ostrova Hainan by měla startovat nová raketa Čchang čeng 5. Nosností bude tento stroj konkurovat nejsilnější americké raketě současnosti Deltě IV Heavy. Rakety z rodiny Čchang čeng 5 mají mít celkem šest různých variant s odlišnou nosností pro různé typy nákladu. Nejsilnější verze má dopravit 25 tun na nízkou oběžnou dráhu a 14 tun na dráhu přechodovou ke geostacionární. Nejlehčí naopak vynese jen 1,5 tuny na LEO.
Díky tomu by rakety Čchang čeng 5 měly nahradit zástupce rodin Čchang čeng 2, Čchang čeng 3 i Čchang čeng 4.
Průměr centrálního těla má být maximálně 5,2 metru. Celá raketa dosáhne výšky 60 metrů a váhy 643 tun. Odhadovaný tah odpovídá 833 tunám. Motory mají spalovat směs kyslíku a vodíku (motor YF-77), nebo kyslíku a leteckého petroleje (motor YF-100). To je velmi dobrá zpráva hlavně pro techniky, kteří budou raketu tankovat. Momentálně totiž Čína používá nebezpečnou dvojici dimeru oxid dusičitého s nesymetrickým dimetylhydrazinem. Motory YF-100 i YF-77 už mají za sebou cvičné zážehy. Horní stupeň bude pohánět vylepšený motor YF-75 (kyslík a vodík).
Její první start by měl přijít v roce 2014 z kosmodromu Wenčang.

 

Mnoho otazníků se točí okolo rakety Čchang čeng 6. Ta by totiž měla poprvé letět příští rok. Zatím je ale ticho po pěšině a na internetu skoro vůbec nejsou vizualizace tohoto nosiče. Jisté je, že se má jednat o lehkotonážní raketu srovnatelnou např. s Falconem 1. Na slunečno-synchronní dráhu má vynést náklad o váze 1 tuny.
Ačkoliv bude disponovat jen nízkou nosností, má se stát pevnou součástí čínského raketového portfolia. Svými schopnostmi doplní těžkotonážní Čchang čeng 5 i střednětonážní Čchang čeng 7. Čína tak bude disponovat podobnou trojicí, jakou má momentálně ESA (Vega – Sojuz – Ariane 5).
První stupeň této rakety má být odvozen z urychlovacích bloků (boosterů) výše zmiňované rakety Čchang čeng 5. O pohon se postará motor YF-100 spalující letecký petrolej a kapalný kyslík.

Hlavní výhodou tohoto nosiče má být nízká cena rychlá připravitelnost ke startu. Jelikož se o raketě moc nemluví, tak zatím není jisté odkud by měla do kosmu létat. Pravděpodobně však padne volba na Wenčang. Jenom je otázkou, zda bude místní infrastruktura připravená už v roce 2013.

 

Již jednou jsme v článku zmiňovali raketu Čchang čeng 7. Ta má být srovnatelná například s raketami Delta IV nebo Atlas V. Její konstrukce bude založena na osvědčené Čchang čeng 2F, která vynáší lidské posádky. Na její 3,35 metru v průměru mající tělo se budou připínat 2,25 metrové boostery.
Palivem bude letecký petrolej s kapalným kyslíkem. Dojde tak k nahrazení výše zmiňovaného nesymetrického dymetylhydrazinu, který je velmi škodlivý celému životnímu prostředí. Nové motory si Čchang čeng 6 “vypůjčí” od Čchang čeng 5.

Očekává se, že středový stupeň bude disponovat dvojicí motorů YF-100 a na každém ze čtyř boosterů bude po jednom tomto motoru.
O horním stupni se zatím příliš nemluví. Očekává se ale nasazení upraveného motoru YF-100. Raketa má být totiž kromě jiného i levná. A k tomu se kerosenový motor skvěle hodí. Použití kyslíkovodíkových součástí by vývoj a výrobu značně prodražilo.
Svou nosností 5,5 tuny na slunečno-synchronní dráhu může nahradit současné nosiče rodin Čchang čeng 2 a částečně i Čchang čeng 3.

Supertěžký nosič Čchang čeng 9.

Ještě než se podrobněji o tomto trumfu čínské kosmonautiky rozepíšeme, musíme si uvědomit, že zatímco “pětka, šestka i sedmička” jsou v pokročilé fázi vývoje, tak “devítka” zatím setrvává pouze ve fázi prvotních náčrtů a úvah.
Její nosnost má být 130 tun na nízkou oběžnou dráhu, což je více než americký Saturn V. Prozatím se pracuje na dvou různých variantách. První počítá s pěti motory na kapalný kyslík a vodík na centrálním stupni (průměr 9 metrů), ke kterému se připojí 4 urychlovací bloky na tuhá paliva. Tato raketa by byla vysoká 98 metrů. a vážila by 4100 tun.
Druhá možnost je použít urychlovací bloky na kapalná paliva a 4 motory centrálního stupně (průměr 9 metrů) se stejným palivem. Výška této varianty by byla 101 metrů. Váha by zůstala stejná jako v prvním případě – 4 100 tun.

Čchang čeng 9 by umožnila lety pilotovaných posádek na Měsíc, do libračních center, k asteroidům i k Marsu. Ano, velmi to připomíná americkou SLS. Až budoucnost ukáže, zda to Čína myslí s touhle raketou vážně, nebo zda se jednalo jen o propagační pokus zareagovat na americká prohlášení. Poprvé má letět okolo roku 2025.

Cesta na Měsíc

 

V první části  jsme se věnovali čínským plánům na nové orbitální stanice, druhá byla zaměřena na technickou stránku, nyní to je cesta Číňanů na Měsíc. V mnoha ohledech se jedná pouze o spekulace, protože Čína je kromě jiného známá tím, že jen velmi nerada konkretizuje své plány a nejraději mluví velmi všeobecně. Jedno je ale jisté – Číňané o Měsíci mluví poměrně často a není se co divit. Byl by to velký úspěch jejich kosmického programu a úspěšné přistání by je s definitivní platností zařadilo do klubu elitních kosmonautických velmocí.

Pokud se podíváme na celou věc střízlivým pohledem, zjistíme, že za současné situace je právě Čína nejžhavějším kandidátem, který by mohl na Měsíci přistát. Evropa se ohledně téhle možnosti drží zpátky, Rusové mají sice velké plány, ale ty hatí nedostatek peněz i nějaká přesnější koncepce. Jediným, kdo by mohl Číňany ohrozit jsou spojené státy. Jejich hlavní cesta by sice měla vést k asteroidům a k Marsu, ale NASA po Měsíci stále pokukuje.

 

Kosmonautika je v Číně brána  jako výkladní skříní celého národa, potažmo vedoucí strany a je jí věnována velká důležitost. Rozvoj je přesně nalinkovaný v tzv. Bílé knize. Prozatím je schválená jen do roku 2015, nicméně i z toho mála se dá vyčíst zájem o našeho souputníka. Čína totiž chce už v roce 2013 vyslat k Měsíci nepilotovanou misi Chang’e 3, která naváže na předchozí velmi úspěšné projekty s pořadovými čísly 1 a 2. jen pro zajímavost – bude se jednat o první měkké robotické přistání na povrchu měsíce od roku 1976, kdy se to podařilo sovětské Luně 24.

Asi metrákové vozítko by mělo na povrchu Měsíce fungovat tři měsíce. Tím pádem na něj čeká i 14 dní dlouhá měsíční noc, která klade velké nároky na odolnost všech systémů. Teplota totiž klesá  na – 170°C. Ani během “dne” to nebude žádná selanka. Teploty se pohybují okolo 100°C. V té době ale rover využije své solární panely, ze kterých bude získávat energii. Jelikož by baterie nestačily na provoz během noci, bude vozítko využívat tepla (a možná i energie) z radioizotopového termoelektrického .generátoru, který využije rozpadu plutonia 238 (podobný systém využívá americké marsovské vozítko Curiosity).

Vozítko má přistát v oblasti Sinus Iridium (cca. 44° severní šířky), kterou pokrývají horniny na bázi bazaltu, tedy vyvřelé lunární lávy. Samotný rover bude disponovat pokročilým systémem samostatného rozhodování. Bude si například plánovat cestu tak, aby se vyhnul překážkám. Díky relativní blízkosti Měsíce mohou kdykoliv pozemní technici převzít řízení. Na druhou stranu, pokud se tento systém osvědčí, bude mít Čína v kapse technologii pro autonomní řízení i v oblastech, kde budou muset sondy spoléhat samy na sebe – např. na Marsu.
Vozítko Chang’e 3 by mělo na své palubě nést několik kamer, infračervený spektrometr, rentgenový spektrometr a podpovrchový radar. Rover bude navíc disponovat mechanickou paží. Vozítko už má za sebou zkoušky systémů, které podstoupilo na začátku roku 2012 v poušti čínské provincie Gansu. Ve třetím čtvrtletí tohoto roku navíc vyzkoušelo techniku sjíždění z přistávací plošiny landeru.

 

Mise Chang’e 3 má vyšlapat cestičku pro další krok vpřed. Mezi lety 2015 a 2017 by měla k Měsíci vyrazit nepilotovaná mise, jejíž jméno zatím neznáme, nicméně její úkol zaujme asi všechny zájemce o kosmonautiku. Mělo by se totiž jednat o odběr vzorků z měsíčního povrchu a jejich následné odeslání zpět na Zemi. O této misi bohužel nejsou známy žádné bližší informace. Dá se ale očekávat, že technologicky bude (hlavně co do konstrukce landeru) vycházet ze zkušeností nabytých při misi Chang’e 3.

Nasbírané vzorky poputují zpět na Zemi v návratovém pouzdru – díky tomu bude moci Čína vyzkoušet tepelný štít, který zvládne výrazně vyšší tepelné namáhání, než pokud by se vracel pouze z nízké oběžné dráhy. Doposud Čína nikdy nezkoušela podobný manévr. Všechny vstupy do atmosféry byly +/- z první kosmické rychlosti, tedy z nízké oběžné dráhy. Návrat od Měsíce ale bude jiná káva. Pokud se systém osvědčí, přijde na řadu velké finále – přistání lidské posádky na Měsíci.

 

V této fázi se již dostáváme do dříve avizované roviny spekulací. Nicméně už od příštího roku bude k dispozici nový kosmodromu Wenčang na ostrově Hainan, který díky blízkosti rovníku umožní vyšší nosnosti raket. Navíc ve dvacátých letech by chtěli Číňané nasadit těžkotonážní raketu Čchang-čeng 9. Osobně se nedomnívám, že by hned její první start využili pro vyslání lidské posádky k Měsíci. Sečteno a podtrženo – Není otázkou, zda Čína někdy k Měsíci vyšle pilotovanou posádku (pokud se tedy nečekaně nezbrzdí její ekonomika), otázkou je spíše kdy k tomu dojde. S přihlédnutím ke všem objektivním skutečnostem nevěřím tomu, že by k takové misi došlo dříve než v roce 2025. Mnohem reálnější se zdá být termín okolo roku 2030.

Čína samozřejmě plánuje i do vzdálenější budoucnosti. Jenže i u ní platí přímá úměra známá i z ostatních kosmických agentur – čím větší časová vzdálenost, tím větší sci-fi. Čína by například ráda vybudoval trvalou měsíční základnu. Té se ale nejspíše dožijí naše děti, nebo ti, kteří vsadí na zdravý způsob života. Její realizace by teoreticky mohla nastat okolo roku 2050, ale spíše později.

 

Prameny:
https://www.kosmonautix.cz/
https://en.wikipedia.org/wiki/Sinus_Iridum
https://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
https://i.usatoday.net/communitymanager/_photos/on-deadline/2011/09/29/Chinax-large.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/96/Tiangong_2_space_laboratory_model.jpg/1024px-Tiangong_2_space_laboratory_model.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/eb/Chinese_large_orbital_station.png/1123px-Chinese_large_orbital_station.png
https://farm4.static.flickr.com/3494/4084468307_c53aacce83.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d9/Cz5.jpg
https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?action=dlattach;topic=18605.0;attach=257061;image
https://www.dragoninspace.com/rocketry/images/cz7_01.jpg
https://img143.imageshack.us/img143/3622/030415.jpg
https://ing.dk/modules/xphoto/cache/57/62557_650_550_0_0_0_0.jpg
https://2.bp.blogspot.com/-yTphoVDa63Y/T526I4h46vI/AAAAAAAARaE/5r-np32ojjI/s1600/chang-E-3-krishna-x3-580.jpg
https://www.moondaily.com/images/china-moon-lunar-vehicle-art-bg.jpg
https://www.blogcdn.com/www.engadget.com/media/2012/07/chinamoonbase.jpg