Japonský průzkumník Van Allenových radiačních pásů

Vylepšená raketa se někdy označuje též jako Enhanced Epsilon a konstrukčně vyhází z nosiče Epsilon, který letěl jen jednou – v roce 2013. Díky vylepšením vzrostla nosnost této rakety o celých 30%.  Změny spočívaly především v odstranění zbytečné zátěže, zesílení druhého stupně, který pojme více paliva a změnami prošly i trysky na druhém a třetím stupni, které jsou nyní odolnější.

Jelikož raketa používá větší druhý stupeň  s pevnou tryskou, měří vylepšený Epsilon o 1,6 metru více, než jeho předchůdce, ale i tak je to stále jen 26 metrů vysoký stroj. Jelikož druhý stupeň zesílil, už nepotřebuje, aby jej ukrýval aerodynamický kryt. Nabízí se tak více místa pro náklad, takže vylepšený Epsilon může nést i vyšší satelity.

Raketa Epsilon přišla jako nástupce japonské rakety M-V, která odešla do důchodu v roce 2006, protože přestalo být ekonomicky únosné provozovat raketu, která při relativně malé nosnosti (1850 kg na LEO) stála více než 90 milionů dolarů. Epsilon přitom stojí jen polovinu a do budoucna by měl ještě zlevnit. Právě úspory byly při vývoji nové rakety jedním z hlavních faktorů. Použily se proto osvědčené komponenty, předstartovní příprava se co nejvíce zjednodušila a v široké míře se vsadilo na automatizaci při předstartovních i letových operacích.

Přípravy na start vstoupily do finální fáze tři hodiny před zážehem. Odpalovací stůl byl otočen od servisní struktury do odpalovací pozice. Nosič byl v čase T-2:40 napojen na externí elektrické zdroje, načež začala série mnoha automatických kontrol. Vše přitom řídil ROSE – Responsive Operation Support Equipment – zařízení, které kontroluje průběh předstartovních příprav až do čas T-1 sekunda.

Jakmile bylo jasné, že je raketa i náklad v dobrém stavu a přišlo i potvrzení o správném počasí, odpalovací týmy v čase T-15 minut nakonfigurovaly raketu pro let. 70 sekund před startem začala závěrečná fáze odpočtu. K přepnutí na vnitřní baterie došlo v čase T-55 sekund a ve stejnou chvíli se aktivovaly pyrotechnické šrouby, počítač se připnul do letového režimu a ještě naposledy zkontroloval systém naklápění trysky prvního stupně.

95 tun vážící raketa Epsilon se tak mohla postarat o pěknou podívanou, když ve 20:00 místního času vyrazila k temné obloze. Vpřed ji hnaly tři postupně zapalované stupně na tuhé palivo První stupeň je ve skutečnosti lehce upravenou verzí urychlovacího bloku ze známější rakety H-II, která nedávno vynášela zásobovací loď HTV-6. Jeho úkolem bylo dostat při tahu 220 tun raketu mimo atmosféru. Raketa měla při startu 2,3× vyšší tah, než hmotnost a díky tomu přešla rychle do nadzvukové fáze letu. Motor pálil 600 kilogramů paliva každou sekundu a první stupeň dohořel 109 sekund po startu, když raketa letěla rychlostí 2,5 km/s.

Pak přišla krátká fáze setrvačného letu a v čase 2:41, když byla raketa ve výšce 115 kilometrů mohl být odhozen aerodynamický kryt. Díky tomu se otevřela cesta k zážehu druhého stupně. Ten se označuje jako M-35 a vychází z konstrukce použité na raketě M-V. Oproti ní ale prošel mnoha vylepšeními a změnil složení použitého paliva. Druhý stupeň generuje tah 45 tun a hořel po dobu 129 sekund tedy o 27 sekund déle, než u původní verze Epsilon. Když se druhý stupeň vypnul, měla sestava rychlost téměř 6 km/s.

Následovala další přeletová fáze s vypnutým motorem a teprve když byla sestava na správném místě, zapálil se třetí stupeň KM-V2c. Jeho původ můžeme také dohledat u rakety M-V. Stupeň stabilizovaný rotací s tahem téměř deset tun, hořel šest a půl minuty, až výsledná rychlost narostla na 10,2 km/s. Konečná dráha tak má nejnižší bod ve výšce 219 km a nejvyšší leží 33 200 km vysoko, přičemž dráha je o 31° skloněna vůči rovníku.

Pokud je to potřeba, je možné doplnit ještě dodatečný stupeň označovaný jako Post Boost Stage, který zajistí jemné úpravy oběžné dráhy, což se hodí tehdy, pokud má být cílová dráha kruhová. V případě aktuální mise to nebylo potřeba – výrazně protáhlá dráha potřebovala jen hrubou sílu základní třístupňové verze. Jelikož let probíhal podle plánu, mohla se třináct a půl minuty po startu od horního stupně oddělit samotná 365 kg těžká sonda ERG.

Tato mise je provozována pod hlavičkou japonské kosmické agentury JAXA a má studovat zemské radiační pásy a jevy, které v nich probíhají. Specialisté doufají, že díky tomu lépe pochopí vliv kosmického počasí na jevy, které ovlivňují provoz satelitů, ale i zdraví astronautů na oběžné dráze. Samotná družice ERG má tvar kvádru s rozměry 1,5 × 1,7 × 2,7 metru a disponuje čtveřicí solárních panelů, které se postarají o dodávku energie.

Satelit disponuje dvojicí pevných pětimetrových ramen se senzory a čtveřicí 15 metrů dlouhých drátových senzorů, které budou sbírat údaje při průletu skrz moře nabitých částic v zemském elektromagnetickém poli. O přítomnosti těchto pásů jsme se přesvědčili už v roce 1958 díky senzorům na první americké družici Explorer-1. Od té doby jsou tyto neviditelné pásy objektem podrobného výzkumu.

Už víme, že jde o oblasti s velkou dynamikou změn, kde dochází k urychlování částic a předávání energie. Většinou existují pásy dva – vnitřní a vnější, ale jak zjistily americké sondy Van Allen Probes, občas může vzniknout i pás třetí v závislosti na aktuálních podmínkách kosmického počasí. Velké množství elektronů v těchto pásech žije dynamickým životem, který různě tvaruje tyto pásy, deformuje je a mění jejich tvar i velikost.

Sonda ERG by měla zmapovat mechanismy, které vedou ke vzniku, urychlení a nakonec i ke ztrátě energie vysoce energetických elektronů. To by mohlo pomoci pochopit chování a vznik kosmických bouří. Nová japonská sonda se připojí k ostatním dřívějším a budoucím průzkumníkům, kteří studují van Allenovy pásy a jejich chování ve vztahu ke slunečnímu větru. Oběžná dráha sondy je zvolena tak, aby sonda mohla přímo na místě zkoumat podmínky v pásech. V nejvyšším bodě proto prolétá vnějším radiačním pásem, kde dochází k největším urychlovacím procesům.

Japonská sonda disponuje přístroji, které jsou schopné provádět analýzu nabitých částic v širokém energetickém spektru, ale dokáží sledovat i vlastnosti plasmatu a elektromagnetických vln, které pronikají skrz pásy a mají na svědomí urychlování částic. Prvním přístrojem je PPE (Plasma and Particle Experiment), který se skládá ze čtyř detektorů elektronů a dvojice iontových detektorů. Jejich úkolem je sbírat data o částicích ve všech energetických spekter až do relativistických rychlostí.

Druhý přístroj má zkratku PWE (Plasma Wave Experiment) a ukrývá elektrické a magnetické senzory rozmístěné po všech výstupcích ze sondy ERG – ať už jde o pevná ramena, nebo již zmíněných 15 metrových drátů. Tento přístroj měří elektrické a magnetické pole až do frekvencí 10 Mhz respektive 100 kHz. Třetí přístroj je tím, co dělá tuto misi unikátní. Jde o zařízení S-WPIA (Software-Type Wave Particle Interaction Analyzer), což je systém, který zpracovává data nasbíraná všemi senzory a snaží se přímo měřit interakce mezi vlnami a částicemi v blízkém okolí Země. Cílem je získat kvantitativní měření energie převáděné mezi elektrony a vlnami. Podobné měření nebylo v historii kvůli technologiím možné.

Jak již zaznělo na minulých řádcích – sonda ERG cílí na elektrony,především pak na to, jak jsou tyto částice urychlovány v radiačních pásech. Data z této sondy by měla pomoci pochopit neuvěřitelně komplexní párování napříč energiemi, které je poháněné vysoce energetickými procesy kosmického počasí.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Spaceflight101.com
[2] Spaceflightnow.com

Převzato: Kosmonautix.cz