Co se stalo s raketou Angara A5 a proč nad ní Rusové ztratili kontrolu?

Perseus, poslední stupeň ruské těžké nosné rakety Angara A5, vypuštěný 27. prosince 2021 z kosmodromu Pleseck v Archangelské oblasti v Rusku spadl do Tichého oceánu po 10 dnech neřízeného letu na nízké dráze Země. Vypočítat, kam raketa spadne, byl krkolomný úkol a výsledky simulace se několikrát změnily, napsal server Spaceflight Now.

Těžkou nosnou raketu Angara A5, kterou vyvíjí Státní výrobní a výzkumné kosmické středisko M. Chruničeva, lze nejlépe přirovnat k evropské raketě Ariane 5, která nedávno vynesla na oběžnou dráhu vesmírný teleskop Jamese Webba. Jedná se o třístupňovou raketu schopnou vynést 24,5 tuny užitečného nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO) a 7,5 tuny na geostacionární dráhu.

V důsledku poruchy se jedna ze součástí ruské rakety vymkla kontrole

Prosincový start měl být třetím testem rakety AngaryaA5. Téměř od začátku se let nevyvíjel dobře. Správně fungoval pouze první, hlavní stupeň rakety a boční motory, ale již s druhým stupněm byly problémy. Třetí stupeň, který měl testovací náklad vynést směrem na geostacionární dráhu, tedy do výšky téměř 36 tisíc kilometrů nad zemský rovník, vůbec nefungoval.

Persei nebo česky Perseus, jak se jmenovala nejvyšší část rakety, byla vypuštěna do výšky 200 kilometrů. Poté se začala pohybovat po eliptické dráze, která se postupně měnila. Bylo známo, že Perseus vzhledem ke své velikosti a hmotnosti neshoří v atmosféře úplně, ale jeho část spadne na Zemi. Potíž byla v tom, že se nevědělo, kam spadne.

Jak předpovědět, kam dopadne úlomek ruské rakety

Modely vstupu různých objektů do atmosféry se neustále zpřesňují, protože věc není tak jednoduchá. Především v této závěrečné fázi mise obvykle nevíme, zda objekt, který nás zajímá rotuje a pokud ano, tak v jaké rovině a jak rychle. Rozhodující je přitom průřez objektu. Vědci to vysvětlují na příkladu deštníku během vichřice. Pokud je deštník složený, nezpomaluje náš pohyb. Ale stačí ho rozložit a začnou komplikace.

Nyní si představte, že místo vichřice máme zemskou atmosféru a místo deštníku máme změnu orientace, tedy průřez posledního stupně nosné rakety o hmotnosti mnoha tun naplněný palivem. Změna roviny náběhu znamená změnu rychlosti, a to již do simulací vnáší značnou nejistotu.

• 

Úlomek rakety byl neustále monitorován odborníky

Raketa pohybující se po eliptické dráze byla neustále monitorována. Jak pasivně, prostřednictvím teleskopů, tak aktivně, pomocí radarů a laserů. Aktivní pozorování spočívá ve vysílání rádiových nebo laserových signálů ve směru orbitálních objektů a měření časového intervalu potřebného k tomu, aby tento signál překonal vzdálenost mezi měřicím senzorem a orbitálním objektem.

Za normální situace, kdy je objekt na přidělené stabilní dráze nebo neohrožuje jiné objekty na oběžné dráze, je pozorován pravidelně. Pokud se však objekt pohybuje nekontrolovaně a může představovat hrozbu, jako například úlomek Angary A5, je třeba jej nepřetržitě monitorovat.

Měření dráhy takto nízko se pohybujícího objektu pozemními senzory je obtížný problém. Vzhledem k rychlým změnám úhlové polohy takového objektu vůči pozemní stanici to některé senzory nedokážou. Odhad místa pádu byl proto zatížen velkým rizikem chyby, a to i chybou provedených měření. Přesnější výpočty bylo možné provést až hodinu nebo dvě před vstupem objektu do atmosféry. Dokonce i nejlepší Američané v tomto oboru, konkrétně specialisté z 18. vesmírné kontrolní letky, několikrát změnili výsledek simulace.

• 

Klíčové faktory

Klíčovými faktory jsou tvar, hmotnost objektu a jeho chování v prostoru. Pokud je známe, můžeme s určitou přesností vypočítat tzv. časové okno a místo, kde dojde k deorbitě, tedy kde objekt znovu vstoupí do atmosféry. Když chybí jedna složka, což v případě Angary A5 bylo její chování v prostoru, je přesnost simulace zatížena značnou nejistotou.

Poslední segment ruské rakety spočinul na dně Tichého oceánu, tedy na místě, kde končí většina kosmického šrotu. Nebyl však plánovaný a řízený, jako tomu bylo například v případě Skylabu. Přistání bylo výsledkem náhody a skutečnosti, že Tichý oceán je prostě obrovský a pokrývá 30 % povrchu Země.

Zajímavé je, že trajektorie rakety protínala polské území, protože sklon objektu, což je úhel roviny oběžné dráhy vzhledem k rovině rovníku, byl 63,4 stupně. Existovala tedy možnost, že na Polsko Perseus spadne.

Zdroj: spaceflightnow.com