Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Mráz, vedro, samota. Co musí družice vytrpět před vypuštěním

aktualizováno 
Noordwijk (Od zvláštního zpravodaje Technet.cz) - Od zařízení pro kosmický výzkum se vyžaduje jedna základní vlastnost: spolehlivost. Aby to tak opravdu bylo, procházejí všechny díly, včetně celých satelitů, ještě na Zemi důkladnými zkouškami ve specializovaných zařízeních. Podívejte se s námi do jedné z mála vesmírných zkušeben na Zemi.

Sonda BepiColombo během pozemních zkoušek ve středisku ESTEC | foto: ESA

Vesmír neodpouští. Tuhle skutečnost mají výrazným písmem zapsanou v hlavě všichni konstruktéři kosmických družic či sond. Dobře vědí, že i malá chybička v konstrukci, nebo některém komponentu, se na oběžné dráze změní v zásadní problém.

Letecký pohled na areál ESTEC v nizozemském Noordwijku. Haly zkušebního

Letecký pohled na areál ESTEC v nizozemském Noordwijku. Haly zkušebního střediska jsou v horní části snímku

Veškeré vybavení používané na oběžné dráze Země i za ní tedy před jejich nástupem do ostré služby čekají dlouhé a přísné prověrky. Úděl všech výrobců v oboru shrnuje Richard Sysala ze společnosti Evolving Systems Consulting, která pracuje i na projektech pro ESA (Evropská kosmická agentura): "Když vyrobíte něco pro pozemní využití, prostě to vyrobíte, otestujete a prodáte. My něco vyrobíme, pak prověříme a prověřujeme to ještě několik let, než to můžeme finálně dodat."

Důkladné prověrky se ale netýkají jenom jednotlivých součástek, ale v nemenší míře hotových satelitů a sond. Všichni zúčastnění chtějí mít jistotu, že při jejich sestavování nedošlo k nějakému omylu či poškození některého dílu. Družice musí být také konstruovány tak, aby vydržely velké rozpětí teplot či extrémní podmínky při startu.

Ve zkušebních halách v areálu ESTEC není sice oficiálně dovoleno fotografovat,

Ve zkušebních halách v areálu ESTEC není sice oficiálně dovoleno fotografovat, ale tohle pravidlo se striktně dodržuje pouze ve chvíli, kdy probíhají zkoušky satelitů (nebo jiných objektů)

Něco takového ovšem nevyzkoušíte na koleně. Ve velmocích kosmického výzkumu (nejprve v USA a Rusku) proto vznikla specializovaná střediska, ve kterých technici trápí satelity připravené ke startu všemi možnými způsoby. S posilováním evropského kosmického programu v poslední čtvrtině 20. století si pozemní centrum pro vesmírné zkoušky pořídil i starý kontinent.

Najít ho můžete v nizozemském Noordwijku, jmenuje se ESTEC a je hlavním technickým pracovištěm evropské vesmírné agentury ESA. Soustředí se do něj většina technických aktivit evropského vesmírného programu (a také řada nudnějších koordinačních a manažerských činností). Zkušební prostory pro satelity zabírají významnou část areálu, ve kterém pracují přes 2 000 lidí. V těchto prostorách družice čeká řada úkonů, které mají co nejlépe vyzkoušet jejich připravenost ke službě.

Zveme vás do těch nejdůležitějších a nejzajímavějších. Zkušebními centry ESTEC projdeme v zastaveních, které odrážejí životní pouť satelitu. Jak si jistě sami všimnete, na snímcích chybí jediné: satelity. Bohužel, ESA striktně omezuje fotografování i návštěvy střediska ve chvílích, kdy probíhají samotné testy. Během naší návštěvy jsme měli možnost nahlédnut téměř do všech prostor ESTEC a ze všech pořídit záznam, ale jen za tu cenu, že v nich neuvidíme žádné zkoušené "exempláře".  

Zastavení první
Protřepat, nemíchat

Začneme logicky na startu. Při vzletu na oběžnou dráhu představují (s výjimkou selhání nosiče) největší nebezpečí přetížení a vibrace. 

V testovacím středisku ESTEC jsou hned dvě haly, kde se dají takové podmínky nasimulovat. Zkoušky probíhají na vibračních systémech, které se v podstatě velmi podobají běžným průmyslovým zařízením pro podobné účely. Nejsilnější z nich, hydraulická plošina HYDRA, může vystavit náklad do velikosti 23 tun a udělit mu zrychlení až pětinásobku zemské gravitace.

Pohled do haly s největším vibračním systémem v ESTEC, plošinou Hydra (v  dolní

Pohled do haly s největším vibračním systémem v ESTEC, plošinou Hydra (v dolní části záběru). Vlevo vzadu jsou umístěné přesné váhy různých velikostí, na kterých satelity svůj pobyt v ESTEC začínají. Vpravo je maketa trupu letadla Airbus, které je v ESTEC trvale. Výrobce tu provádí některé pevnostní testy.

Zařízení pro zkoušky vibrační odolnosti, která dokáží vyvinout sílu

Zařízení pro zkoušky vibrační odolnosti, která dokáží vyvinout sílu odpovídající zhruba 16 tunám (přesněji řečeno síle, kterou je k Zemi přitahováno 16 tun). V zadní části je vidět "Galileova stěna". Ta byla vysvtavena, aby za ní mohly v klidu probíhat zkoušky satelitů pro navigační systém Galileo, jediného evropského kosmického projektu, kolem kterého se dnes dělají opravdu velké tajnosti.

Vibrační systémy se nepoužívají jenom ke zkouškám satelitů, ale i dalších citlivých zařízení. Střediskem tak procházejí například některé klíčové díly jaderných elektráren, u kterých se zkouší jejich odolnost proti seismickým otřesům.

Desky vibračních zařízení jsou pečlivě seismicky izolovány od zbytku budovy. Pohyb zkoušeného objektu ale může rozpohybovat masy vzduchu v místnosti a test má pak i majestátní akustickou složku.

Zastavení druhé
Chcete rokenrol?

Nepřítelem satelitu se může stát i zvuk. Než se dostane do ticha vesmíru, během startu je družice vystavena zvuku startující rakety, jednomu z nejsilnějších zvuků na Zemi.

Zkušební komora LEAF pro prověrku akustické odolnosti satelitů

Zkušební komora LEAF pro prověrku akustické odolnosti satelitů. Od okolního světa ji oddělovaly původně jen velká betonová vrata. Ta ale nestačila, a tak k nim přibyla další.

Souprava, kterou si domu nekoupíte. Zvukový aparát pro komoru LEAF, který

Souprava, kterou si domu nekoupíte. Zvukový aparát pro komoru LEAF, který dokáže vyvinout až 155 decibelů (s jistými úpravami prý až 158,5 decibelů).

Před návštěvnickým centrem Space Expo, které je součástí areálu ESTEC, stojí i

Před návštěvnickým centrem Space Expo, které je součástí areálu ESTEC, stojí i model nákladového prostoru rakety Ariane používaný pro akustické testy v komoře LEAF.

V ESTEC tyto podmínky napodobuje zkušební hala LEAF. V ní umístěné zvukové systémy dokážou vytvořit "řev" 155 decibelů v pásmu od 25 hertzů do 10 kilohertzů. Raketa Ariane 5, na který je evropské testovací centrum nastaveno primárně, při startu vydává hluk kolem 152 decibelů. (Připomínáme, že decibel není lineární jednotka. Jen pár decibelů navíc dává poměrně velkou výkonnostní rezervu.)

Satelity se do LEAF staví v obalu, který je přesnou replikou nákladového prostoru nosné rakety Ariane 5. Při startu by tak nemělo dojít k žádnému nečekanému překvapení.

Zastavení třetí
Mučení tichem

Zkoušené stroje si následně užijí i ticha a klidu. V laboratoři MAXWELL se dostanou do prostředí, které je v podstatě opakem haly LEAF. Jeho stěny jsou postavené tak, aby pohlcovaly většinu elektromagnetického záření a je také izolováno od zbytku světa.

Největším objektem zkoušeným v komoře Maxwell byla evropská nákladní loď ATV. U

Největším objektem zkoušeným v komoře Maxwell byla evropská nákladní loď ATV. U stropu komory prý zbývalo zhruba dvacet centimetrů místa. A to do dřeveného podstavce pod ATV musely být vyřezány otvory na trysky.

Stěny komory MAXWELL jsou pokryté malými pyramidami z pěnovitého materiálu,

Stěny komory MAXWELL jsou pokryté malými pyramidami z pěnovitého materiálu, který skvěle pohlcuje rádiové vlny. Při zkouškách je jimi pokryta i z větší části i podlaha. Výška jedné "pyramidy" je zhruba tři čtvrtě metru.

I dřevo má v kosmickém středisku své místo. Podstavec používaný v komoře

I dřevo má v kosmickém středisku své místo. Podstavec používaný v komoře MAXWELL pod satelity. Tmavší "suky" jsou pozůstatky po zkouškách prvního evropského kosmického náklaďáku ATV (otvory pro jeho trysky).

Místnost simuluje jednu stránku vesmírné samoty: elektromagnetickou. Satelit je v něm jen sám se sebou. Během provozu se tak může snadno zjistit, zda chod jednoho přístroje nenarušuje chod jiného, například při postupném zapínání v průběhu mise. Nebo zda se někde nehromadí elektrostatický náboj, který by mohl chod přístrojů také narušit.

Zastavení čtvrté
Opékání na Slunci

Na závěr jsme si nechali skutečnou ochutnávku vesmíru: komoru "Velkého vesmírného simulátoru" (LSS, Large Space Simulator). LSS je největší vakuová komora v Evropě s celkovým objemem 2 300 metrů krychlových, jejíž hlavní částí je 15 metrů vysoký válec. S desetimetrovým průměrem slouží také jako solárium.

Horní pohled do modelu vesmírného simulátoru LSS. Satelit se umísťuje do

Horní pohled do modelu vesmírného simulátoru LSS. Satelit se umísťuje do prostoru přímo pod víkem, paprsek "slunečního" světla přichází z válcové komory v horní části fotografie.

Satelity v LSS tráví poměrně dlouho dobu i proto, že vzduch se z něj musí odčerpávat téměř celé dva dny, než jeho hustota klesne na skutečně zanedbatelnou úroveň. Pak se tu provádí například zkoušky rozkládání slunečních kolektorů a dalších mechanických úkonů, které je lepší ověřit i ve vakuu.

Ještě důležitější je ovšem pro většinu zařízení zkouška mrazem. Komora je vybavena chladícím systémem, který sníží teplotu až na mínus necelých dvou stovek stupňů Celsia. Dokonce lze vytvořit i několik zón s různou teplotou. V chladu se mohou například deformovat nebo nadměrně namáhat některé části satelitu, a tak je tato zkouška klíčová. (I když jednotlivé komponenty se samozřejmě zkouší stejným způsobem ještě před složením celého satelitu.)

Sonda BepiColombo během zkoušek v LSS. V horní části obrázku vidíte zrcadlo

Sonda BepiColombo během zkoušek v LSS. V horní části obrázku vidíte zrcadlo odrážející světlo xenonových lamp. Bohužel tenhle pohled se návštěvníkům ESTEC nenaskytne, pro ty zůstává komora simulátoru uzavřena.

Ale vesmír není jenom studený. Proto je LSS vybavený i umělým Sluncem z xenonových lap. Při maximálním výkonů dokážou vytvořit ozáření zhruba dvakrát intenzivnější než kolik činí příkon sluneční energie na Zemi (tedy 1 380 wattů na metr čtvereční). Zapnutím světla lze ověřit, jak si satelity povedou, když vletí ze stínu rychle do slunečního světla. V tu chvíli se některé jejich části mohou velmi rychle ohřát, a to o desítky či dokonce stovky stupňů.

Extrémním příkladem je například sonda BepiColombo pro zkoumání Merkuru, která se v LSS prověřuje právě v těchto dnech. Během své mise bude vystavena teplotně velmi drsným podmínkám. Na ozářenou část povrchu dopadne až desetkrát více energie než na oběžné dráze Země. Část povrchu se tak ohřeje na teploty přes 300° Celsia, zatímco odvrácené části sondy budou o pět set stupňů chladnější.

Jedna z xenonových lamp z vesmírného simulátoru LSS

Jedna z xenonových lamp z vesmírného simulátoru LSS

Takových podmínek se za běžných okolností v LSS nedalo dosáhnout, a tak byla pro zkoušky BepiColombo upravena. Zrcadlo odrážející světlo xenonových lamp do komory nyní slouží i k jeho soustřeďování. Vznikne tak samozřejmě menší "Slunce", ale intenzivnější. Průměr ozařované plochy se snížil ze šesti na 2,7 metru, ovšem v něm záření dosahuje kýženého desetinásobku výkonu slunečního záření na Zemi.

Nespoléhejte se jen na Technet. Vyražte sami

Pro ty, kterým tůra po testovacích provozech ESTEC zprostředkovaná Technetem nestačila, máme jeden tip. Na internetových stránkách ESTEC najdete virtuální prohlídku celého centra. Dostupná je zde. (Ti, kdo náhodou neznají Flash Panorama Player, mohou se alespoň seznámit.)





Hlavní zprávy

Přestěhovali jste se?
Přestěhovali jste se?

Nové kamarádky v okolí najdete na eMimino.cz.

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je součástí koncernu AGROFERT ovládaného Ing. Andrejem Babišem.