Obsah > Zájmy > Projekty > X-Prize v ČR

[ Slunečnice (M.Váňa) | SSTO ultralight (Travič) | Vysoký start (D.Lazecký) | Další návrhy (xChaos, A.Holub, Cybermud a Archimedes) ]

I v Česku existují amatéři, kteří se zabývají myšlenkou na účast v tzv. X-Prize (www.xprize.org). Tedy v soutěži na vývoj "vehiklu" schopného opakovaně dopravit 3 lidi do výšky 100 km (na suborbitální dráhu, balistický skok) a bezpečně zpět na Zemi.

Zde jsou základní informace o hlavních zveřejněných projektech českých autorů:


Slunečnice (Marian Váňa, 2003) - viz. http://www.xprize.cz/cz/index.html

Základní schémata Rotojeřábu a Slunečnice (detaily najdete na www.xprize.cz) (M.Váňa)Myslíte si, že bez rakety se nelze dostat na oběžnou dráhu? Marian Váňa a jeho tým ukazují, že teoreticky to možné je.

Hlavní částí systému je tzv. "Slunečnice", která elektromagneticky levituje v geomagnetickém poli, napájena z fotovoltaických článků. Může klesnout do výšky cca 150 km nad určitý bod zemského povrchu a pak postupně (kolmo) vystoupat až na geostacionární dráhu (GEO) a případně i dále.

Druhou částí systému je stratosférický vrtulník, nazývaný autory "Rotojeřáb". Aby mohl dosáhnout autory předpokládané výšky 50 - 75 km, je vybaven výkonným elektromotorem, napájeným speciálním vysokonapěťovým vedením ze Země. Hmotnost vedení by podle autorů neměla přesáhnout 100 kg.

"Rotojeřáb" slouží pro zvednutí a přenesení užitečné zátěže ze zemského povrchu do vysokých vrstev zemské atmosféry tj. do stratosféry nebo mezosféry. Tam je užitečná zátěž odpojena a uchycena na "Slunečnici". Rozdíl výšek je překonán několik desítek km dlouhým speciálním lanem, spuštěným z hlavního tělesa "Slunečnice".

Při dosažení dostatečné nosnosti (několik set kg), může tento systém splnit podmínky X-Prize, ale jeho ambice jsou mnohem větší.


Obrázek haly s papírovým modelem zvětšeným 10x (na hypotetické skutečné rozměry) (Travič)SSTO ultralight (Travič, 2003) - viz. http://www.mujweb.cz/www/solidbooster/index.htm

Autor s přezdívkou "Travič" se domnívá, že správnou cestou pro dopravu do kosmu je velmi lehký, jednostupňový, vícenásobně použitelný stroj (orbitální letoun). Proto navrhuje vehikl se startovací hmotností cca 20 tun, s nosností cca 500 kg a se suchou hmotností pouhých 450 kg. Aby dosáhl tak nízké suché hmotnosti, počítá autor s tím, že plášť vehiklu bude velmi tenký, ale celé těleso bude mít tvale určitý vnitřní přetlak, takže se nezbortí.

Návrh počítá s vývojem plně orbitálního stroje, ale pro X-Prize by byl jistě také dobře použitelný.


Navrhovaná podoba Stratelitu (D.Lazecký)

Navrhovaná podoba vztlakového tělesa (D.Lazecký)

Vysoký start (Dan Lazecký, 2003)

Tento návrh využívá v X-Prize poměrně klasického principu, kdy je suborbitální letoun (vztlakové těleso), poháněný raketovým stupněm, vypuštěn ve výšce 10 - 20 km z neraketového nosiče. Specialitou návrhu je myšlenka využít jako nosiče speciální vzducholoď ("Stratelit"), nebo kolmo létající plošinu s proudovými motory.

Detaily návrhu si můžete prohlédnout ve dvou částech prezentace (otevřou se v novém okně prohlížeče):

Upozorňuji, že některé obrázky v prezentacích mají velikost v řádu stovek kB a celkově mají obě prezentace objem přes 15 MB.


Další návrhy (informace pocházejí především ze zdejšího diskusního fóra)

Schéma návrhu xChaoseNávrh xChaose (2003)

Arachne Aerospace XP-1. Jde o pilotovanou dvoustupňovou raketu na TPH motor (chloristan), se startovní hmotností pod 3t, z toho max. 2t palivo. Předpokládá se svislý start z plavidla a padákové přistání na vodní ploše. Později se autor ještě začal zabývat možností vývoje a použití nových jednosložkových nevýbušných a nekryogeních paliv pro katalytické, relativně nízkotlaké motory.

Diskuze:

- lehkou kabinu se suchou hmotností pod 100 kg podle mě lze zkonstruovat, otázka je, jak se při průměru 2m a celkové hmotnosti jen 340 kg zachová při vstupu do atmosféry - nezačne divoce rotovat ? na druhou stranu - mohla by začit zpomalovat už při kontaktu s relativně řídkými vrstvami atmosféry...

- chloristan lze podle informací jistého chemika poloprovozně vyrábět při cenách okolo 100 Kč/kg. Cena paliva pro jeden let v řádech řádu 200000 Kč je relativně přijatelná, a otázka je, zda by ve větším množství nešlo výrobu zajistit ještě levněji.

- celý X-prize pokus by šlo pojmout jako luxusní "prázdninovou plavbu" trvající řádově tři týdny, přičemž více než samotný X-prize vehikl by pravděpdobně stálo zakoupení nákladní lodi a pronájem jachty a vrtulníku. Na druhou stranu - nejde o nic, co by nešlo při zainteresování dostatečného počtu lidí realizovat na čistě nadšenecké bázi...

- kabinu by šlo v základním letovém režimu otestovat na libovolné dostatečně velké tuzemské vodní ploše. Se zmenšeným motorem prvního stupně by dosáhla vyšky pouze několika set metrů, která je dostatečná pro otevření padáku.

- před zahájením testů 1.stupně by byl otestována kabina a motor 2. stupně v plném rozsahu: Nad dostatečně rozsáhlou vodní plochou by bylo dosaženo výšky řádově několika km, bez překročení rychlosti zvuku. 2.stupeň musí mít dostatečný tah na to, aby po oddělení kabiny nedošlo v žádném případě ke kolizi s vyhořelým 1.stupněm.


Návrh Aleše Holuba (2003)

Mým prvotním cílem bylo, si soukromě a předběžně, prověřit (malou studií) možné odpovědi na dvě otázky:
1. Lze v ČR postavit "vehikl" pro X-Prize?
2. Lze na tom vydělat peníze?

Abych mohl udělat alespoň hrubý rozbor, udělal jsem si návrh minimálního jednoduchého X-Prize "vehiklu".

Počítal jsem s poměrně těžkou kabinou (1000 kg) a mizerným Isp (2000 Ns/kg), takže mi vyšla dvojstupňová konstrukce.
Udělal jsem celou konstrukci úzkou a dlouhou, aby se dala případně dobře nést v podvěsu letadla.

Schéma vehiklu pro X-Prize (A.Holub)Základní prvky:

  1. Kabina (modrá)
    - průměr 1.2 m, délka cca 3 m
    - startovní hmotnost 1300 kg (1000 kg konstrukce, 300 kg posádka a její vybavení)
    - celokovová konstrukce, 3 sedadla za sebou, po stranách okénka, v přídi padáky
    - výrobní cena do 1 mil. USD (do 10 mil. Kč), výdrž nejméně 100 startů a přistání
  2. Motor (červená)
    - průměr 1.2 m, délka 3 m (z toho 1 m tryska),
    - startovní hmotnost 2000 kg (400 kg konstrukce, 1600 kg palivo)
    - počítáno s Isp 2000 Ns/kg (TPL), doba chodu cca 30 s
    - aerodynamické řízení směru letu pomocí křidélek
    - výrobní cena do 1 mil. USD (do 10 mil. Kč), výdrž nejméně 100 startů a přistání
    - před novým startem se mění ablativně chlazená tryska a plní nové palivo

Možné sestavy:

  1. XP-1 (Kabina + Motor)
    - startovací hmotnost 3300 kg, celková délka cca 6 m, charakteristická rychlost 1300 m/s
    - dostup při startu ze země je cca 50 km
    - dostup při vzdušném startu ve výšce 10 km a rychlosti 250 m/s (900 km/hod) je cca 100 km
    - dostup při vzdušném startu ve výšce 20 km a rychlosti 600 m/s (Mach 2) je cca 160 km
    - náklady na start cca 100000 USD (20000 palivo, 20000 tryska, 20000 odpisy, 20000 personál, 20000 letadlo)
  2. XP-2 (Kabina + Motor + Motor) (dva stejné motory ve funkci prvního a druhého stupně)
    - startovací hmotnost 5300 kg, celková délka cca 9 m, charakteristická rychlost 2000 m/s
    - dostup při startu ze země je cca 100 km
    - náklady na start cca 130000 USD (40000 palivo, 40000 trysky, 30000 odpisy, 20000 personál)

Podrobnosti o mém návrhu a hrubém ekonomickém rozboru jsou na samostatné stránce.

Závěry z mého rozboru (odhadu):
- náklady na start mohou být nižší než 100000 USD a lze dosahovat slušného zisku
- X-prize (10 mil. USD) může pokrýt většinu výrobních a vývojových nákladů (možná i celé náklady)
- předběžně se mi tedy celý záměr zdá být (teoreticky) realizovatelný a ziskový (má tedy dobrý smysl)


Návrh skupiny Cybermuda a Archimeda (2003) - viz. http://www.mageo.cz/.chatroom/44572?s=0

Současný stav návrhu (14.2.2003):
Bezmotorovy čtyřmístný suborbitalni kluzák (vztlakove těleso) na jednostupnovem raketovem nosiči.
Scénář letu: Vynesení soustavy do výšky okolo 8 km letadlem (přímý start ze země je zvažován), strmý let do stratosfery, odhozeni nosiče do moře (padák+plováky) pro opětovné použiti. Kluzák dosahuje setrvačností maximální výšky (> 100 km). Klesá nejprve aerodynamickým bržděním, následuje navedení nad cílovou oblast a přistání na padáku do moře (klasické přistání na ranvej v další verzi).

Vývoj kluzáku a nosiče (popř. výběr nosiče komerčního) může být řešen z velké části odděleně.

Archimedes ve zdejším diskusním fóru napsal:
"Uvažovali jsme o všemožných variantach, hlavně z hlediska technologické náročnosti a ceny, včetně vývoje (obojí v podmínkách s omezenými prostředky hraje hlavní roli).

Vyšla z toho koncepce odděleného nosiče (téměř určitě KPH), který vynese bezmotorový kluzák (nejspíše vztlakove těleso, vývoj křídlatého stroje pro hypersonické rychlosti by byl zřejmé složitější). Pro suborbitálni let je jednostupňová koncepce plně dostačující. Počítáme s využitím nějakého na trhu dostupného raketového motoru (tipy na typy jsou). (Vývoj vhodného raketového motoru od píky v českých podmínkách je nereálný.) Pro úsporu paliva a zároveň ve snaze vyhnout se namáhání konstrukce stroje při nadzvukovych rychlostech v nejhustších vrstvách atmosféry je lákavá možnost vynesení nad většinu troposféry těžkým nákladním letadlem (zapůjčit, nekupovat).
Kabina sama je až na korekční motorky navržena jako bezmotorové vztlakové těleso (bezpečnost, jednoduchost, při zachování ovladatelnosti). Za základní tvar zatím slouží jeden zajímavý ruský testovací stroj, resp. jeho americka kopie, ale konkrétní tvary by bylo třeba nasimulovat a otestovat.
Nosič i kluzák by měly být znovupoužitelné, což by se přinejmenším v počátku nejsnáze řešilo přistáním do vody, proto je předpokládán start z mořského pobřeží.

Při hodnocení náročnosti stavby nosiče (při předpokládané koupi komerčního motoru) i kluzáku jsme došli k závěru, že technologie potřebné k suborbitálnímu letu běžně existují (je to problém VÝRAZNĚ jednodušší, než let orbitální), a že i u nás existuje dost lidí i firem, které by potřebný vývoj i výrobu zvládly."


Aktualizováno: 17.01.2004

[ Obsah ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.