Vše nasvědčuje tomu, že na
kosmickém nebi vychází nová
hvězda. Soukromá americká společnost
SpaceX dokázala téměř
z ničeho vyrobit levnou, výkonnou
a použitelnou kosmickou raketu
Falcon-1, nyní připravuje výrazně
silnější nosič Falcon-9 a na zakázku
NASA vyvíjí i nákladní loď
Dragon pro zajištění dopravy na
Mezinárodní kosmickou stanici.
Zrod velkých plánů
Výrobce raket Falcon, společnost
Space Exploration Technologies
Corp. alias SpaceX z El Segundo
v Kalifornii oficiálně zahájila svoji
činnost v červnu 2002. Založil ji podnikatel
Elon Musk, který je známý
především coby tvůrce internetového
platebního systému PayPal (ten
má 20 mil. zákazníků ve 38 zemích
světa). V systému PayPal měl Musk
většinový podíl, přičemž tato firma
byla v říjnu 2002 prodána za půl druhé
miliardy dolarů.
SpaceX přitom zahájila výrobu
nosných raket doslova „na zelené
louce“. Motory, nádrže, řídicí avionika
– vše je nově vyvinuté. I když ne
stoprocentně: SpaceX pro své rakety
zakoupila i osvědčený hardware
používaný v jiných kosmických programech
(Atlas, Delta…).
Cílem společnosti bylo připravit
první start rakety do dvou let, podle
prvotních plánů ještě před koncem
roku 2003. Ovšem praxe ukázala, že
ne vše, co vypadá jednoduše na papíře,
je jednoduché i ve skutečnosti. Jak
tvrdil dnes již bývalý ředitel NASA
Michael Griffin: „Vaše prezentace
budou vždy vypadat lépe, než můj
hardware.“
Den D pro raketu Falcon nastal
v pátek 24. března 2006. Několik
sekund po startu ale došlo k úniku
paliva v prostoru motoru prvního
stupně a k jeho vznícení. Požár pak
vyřadil z provozu pneumatický řídicí
systém prvního stupně rakety (to
běžela 25. sekunda letu). Falcon se
vzápětí odchýlil od plánované trajektorie
a začal rotovat. Čtyři sekundy
nato byl automaticky vypojen motor
prvního stupně.
Přesně 41 sekund po startu dopadla
100 m od startovací rampy raketa
do vod oceánu. Příčinou havárie bylo
„selhání lidského faktoru“. Jeden
z techniků při kontrole rakety den
před startem špatně upevnil palivové
potrubí, které se při startu uvolnilo,
a vytékající kerosen vzplanul. Vyšetřování
navíc ukázalo, že únik paliva
ze systému byl detekován už čtyři
minuty před startem (!), ale že si jej
nikdo nevšiml, protože šlo o nesledovanou
hodnotu…
Inu, kosmonautika neodpouští žádnou
chybu.
Falcon-1: až napočtvrté
Po několika odkladech byla druhá
raketa Falcon připravena ke startu
dne 21. března 2007. Vzlet proběhl
bez problémů, stejně jako hladce fungoval
celý první stupeň. Dvě minuty
a 50 sekund po startu byl vypnutý.
Stupeň byl okamžitě odhozený a pět
sekund poté už běžel motor druhého
stupně (pro úplnost dodáváme, že
první stupeň při oddělování zavadil
o trysku druhého stupně, nicméně
to na další běh událostí nemělo
vliv). Raketa letěla 3 min 20 s, když
byl odhozený její aerodynamický
kryt. Potom se ale objevily problémy:
stupeň začal oscilovat. Ne moc,
zhruba s periodou jedné sekundy, ale
v pořádku to rozhodně nebylo. V čase
5 min 5 s po startu pak byla ztracena
telemetrie z rakety.
Raketa ale pokračovala navzdory
ztrátě telemetrie v letu, a to až do času
7 min 30 s, kdy se motor druhého
stupně předčasně vypnul. Pouhých
90 s tak zbývalo do okamžiku, kdy
by byl vypojen dle plánu. Raketa
dosáhla rychlosti 5,1 km/s (potřeba
bylo 7,5 km/s) a výšky 289 km (protože
ale nedosáhla oběžné rychlosti,
zřítila se odtud zpět do atmosféry,
kde shořela).
Poletová analýza ukázala, že problémy
se vyskytly už v době chodu
prvního stupně: ten rozrotoval raketu
na zhruba 2,5 stupně za sekundu
(pětkrát více než byl přípustný limit).
Největší problémy ale způsobila
nádrž kapalného kyslíku, pohyb jejíhož
obsahu uvedl raketu do oscilace,
která postupně překročila přípustné
meze a vedla k vypojení motoru.
Třetí start Falconu-1 byl provedený
3. srpna 2008. Vše probíhalo bezvadně
až do okamžiku, kdy se odděluje
první a druhý stupeň rakety. Vypnutý
motor prvního stupně Merlin-1C totiž
měl zbytkový tah (prakticky neměřitelný
při pozemních testech), který
způsobil, že po oddělení se první stupeň
vrátil zpět k raketě a narazil do
ní. Tento náraz ji připravil o stabilitu
(pravděpodobně způsobil i drobné
mechanické poškození, ale to není až
tak podstatné), a tak přestože došlo
k zážehu motoru druhého stupně, let
byl ztracen. Zbytkový tah se dříve
nemohl projevit, protože předchozí
raketa Falcon využívala motor Merlin-
1A, který touto „dětskou nemocí“
netrpěl.
K odstranění závady stačila drobnost:
prodloužit dobu mezi vypnutím
a odhozením prvního stupně. A tak
bylo možné čtvrtý start nachystat
velmi rychle, již na konec září 2008.
Raketa Falcon tentokrát pracovala
přesně tak, jak si její tvůrci představovali:
když vypínala v desáté minutě
letu své motory, byla na oběžné
dráze s parametry 330krát 650 km
a sklonem 8,99 stupně k rovníku.
Rodina se rozroste
Raketa Falcon-1 tedy prokázala
svoji životaschopnost (a potvrdila ji
letos 13. července druhým úspěšným
startem s družicí RazakSAT) a společnost
SpaceX doufá, že se časem
podaří zvýšit frekvenci startů na nejméně
5 až 6 za rok.
Pokud se podíváme na technické
parametry, pak Falcon-1 má výšku
21,3 m, průměr 1,7 m a hmotnost
27 200 kg. Je dvoustupňové konstrukce,
přičemž oba stupně využívají
kapalný kyslík a kerosen jako
pohonné látky. První stupeň pohání
jeden motor Merlin – jeho tah u hladiny
moře je 321,75 kN (Isp 261 s)
a ve vakuu 382,5 kN (Isp 310 s). Druhý
stupeň má restartovatelný motor
Kestrel o tahu (ve vakuu) 33,75 kN
(Isp 325 s).
Původní záměr vyvinout raketu
Falcon-5 byl zrušený. SpaceX totiž
chce přistoupit k vývoji mnohem silnějšího
nosiče Falcon-9. Jen pro úplnost:
„pětka“ měla mít výšku 30 metrů,
průměr 3,65 m a hmotnost 181,4 t.
První stupeň měl pohánět svazek 5
motorů Merlin, druhý jeden motor
téhož typu.
Falcon-9 má v prvním stupni devět
motorů Merlin-1C, ve druhém jeden
téhož typu. Startovací hmotnost
bude 325 t, kapacita nákladu na nízkou
dráhu 9,9 t nákladu. Počítá se
i s vývojem těžké varianty Falcon-
9 Heavy, která by měla spřažené tři
první stupně vedle sebe: nosnost by
tak narostla na 27 tun nákladu, což
by z rakety udělalo nejsilnější nosič
dnešní doby.
Drak zamíří do vesmíru
Dne 18. srpna 2006 oznámila
NASA, že si vybrala dva různé dodavatele
řešení Commercial Orbital
Transportation Services (COTS).
Cílem celého konkursu je především
podpořit soukromý sektor v oblasti
dopravy nákladů na Mezinárodní
kosmickou stanici, aby mohl být
do budoucna životaschopný. Cílem
tohoto kontraktu není skutečná
doprava nákladů na ISS (nicméně
pokud se to nakonec podaří, nikdo se
zlobit nebude), nýbrž vývoj technik
a technologií, které by k tomu mohly
vést v budoucnu.
Jedním z vítězů konkursu se stala
společnost SpaceX. V první fázi získala
finanční injekci na vývoj nové
lodi ve výši 278 mil. USD, před koncem
loňského roku pak další kontrakt
za 1,6 mld. USD na dopravu nákladů
na Mezinárodní kosmickou stanici.
Za tuto částku by měla firma zajistit
do roku 2016 dopravu až dvaceti tun
nákladu na stanici.
Kabina „Made in SpaceX“ dostala
název Dragon (původně Magic Dragon)
a bude se skládat ze tří základních
částí: odklápěcího příďového
krytu (bude sloužit coby aerodynamický
kryt stykovacího uzlu při průletu
atmosférou), kuželovité hermetizované
kabiny (nejprve pro náklad,
později i pro posádku) a servisní
sekce (s avionikou, orientačním systémem
a další podpůrnou infrastrukturou).
K servisní sekci bude navíc
připojena dvojice panelů slunečních
baterií. Orientační a manévrovací
systém má tvořit 18 trysek se zásobou
1200 kilogramů pohonných látek
(monometylhydrazin, oxid dusičitý).
Kapacita Dragonu má být nejméně
2500 kg nákladu v hermetizovaném
prostoru o objemu 14 krychlových
metrů. Toto má být kapacita „nahoru“,
stejně jako „dolů“ (takovouto
kapacitu má dnes pouze raketoplán,
který ale své lety brzy ukončí).
Do budoucna by SpaceX rád představil
i pilotovanou verzi Dragonu.
Bezpilotní a pilotovaná varianta
budou téměř identické – sníží to
náklady na vývoj, na údržbu, na testy…
Pilotovaná bude vybavena křesly
pro posádku, řídicí aparaturou, vylepšeným
systémem zajištění životních
podmínek – a při startu i záchranným
systémem celé kabiny. Značné úspory
(jak hmotnostní, tak finanční) by se
mělo dosáhnout také tím, že Dragon
se nebude připojovat k ISS přímo, ale
že se jen dostane do blízkosti stanice,
kde jej zachytí manipulační rameno
SSRMS na stanici a přenese na některý
stykovací uzel.
Pro zajímavost dodáváme, že už
v roce 2011 by měla být odzkoušena
i autonomní varianta kapsle DragonLab,
která má umožňovat mikrogravitační
pokusy ve stavu beztíže
– a pak se s nimi vracet zpět na Zemi.
Prozatím se počítá se dvěma starty
ročně, do budoucna by se tato frekvence
(v případě zájmu zákazníků)
měla zvýšit.
2009: zlomový rok
Letošní rok bude pro společnost
SpaceX a její plány zlomový. Především
si premiéru odbude právě velký
a složitý nosič Falcon-9, který se
má do budoucna stát vlajkovou lodí
společnosti. Premiérový start z mysu
Canaveral se prozatím chystá na listopad.
Úspěch či neúspěch Falconu-9
plány společnosti buď výrazně urychlí,
nebo naopak neskutečně přibrzdí.
A krom toho mají pokračovat vývojové
práce na lodi Dragon. Podle oficiálního
harmonogramu měla poprvé
letět do vesmíru ještě před koncem
letošního roku, ale i vzhledem
k odkladům ve vývoji nosiče je reálná
až první polovina příštího roku.
Ovšem i úspěšný start v roce příštím
by byl neskutečným triumfem.
Tomáš Přibyl
Foto SpaceX a archiv autora
