Kompletní sestava Starship je připravována na start na odpalovací rampě Boca Chica v Brownsville v Texasu 15. listopadu 2024. Tedy v den listopadového úplňku.
„Jde o pravděpodobně největší technický úspěch za poslední půlstoletí,“ konstatoval po minulém testovacím letu rakety Starship americký podnikatel a dvojnásobný astronaut Jared Isaacman. Program ve vlastním zájmu velmi bedlivě sleduje, protože to bude právě on, kdo jednoho dne povede první pilotovanou misi Starshipu. Zatím je ale tento den ještě daleko a bude potřeba celé řady kroků, než revoluční dopravní systém bude způsobilý k letu s lidmi.
Jeden z těchto kroků proběhl v úterý, když se ve 23:00 h středoevropského času vydala na cestu kompletní sestava Starshipu. Mise měla potvrdit to, co zvládla předchozí raketa při startu 13. října, což se tak trochu nepovedlo, když místo „v náruči“ Mechazilly skončila raketa v moři.
„Po oddělení stupňě nosná raketa úspěšně přešla na zpětný zážeh a zahájila návrat na místo startu. Během této fáze automatická kontrola stavu kritického hardwaru na startovací a záchytné věži vyvolala přerušení pokusu o záchyt. Poté nosná raketa provedla předem naplánovaný odklonový manévr, přistávací zážeh a měkký dopad do Mexického zálivu,“ uvedla společnost v prohlášení.
Firma si už dopředu oproti páté misi přidala několik dalších úkolů. SpaceX chce přitlačit, na Starship čekají velké úkoly. Má na oběžnou dráhu vynášet zařízení, o jakých se nám dosud nesnilo, má sloužit jako lunární výsadkový modul v rámci programu Artemis, má snad už za čtyři roky dopravit první astronauty na Mars... Byť si o tomto datu oznámeném nedávno Elonem Muskem můžeme myslet své, Starship představuje raketu, která nám může pilotovanou cestu na Mars v dohledné době otevřít.
Sekunda, která mohla všechno zmařit
Předchozí pátý let kompletní sestavy rakety Starship (tedy první plus druhý stupeň) 13. října skončil triumfem. Úspěšný vzlet, práce motorů prvního stupně, odpojení druhého. Následovala otočka stupně prvního, návrat zpět k pobřeží a dramatické přistání přímo do náruče záchytných ramen na integrační věži startovací rampy: těm se přezdívá Mechazilla (Mechanická godzilla) či „chopsticks“ (jídelní hůlky). Stejně tak druhý stupeň dosáhl plánované dráhy, proletěl atmosférou a provedl přistávací manévr. Po něm sice explodoval, ale to byl detail na jinak mimořádně úspěšné misi. Ostatně, podle některých zdrojů byl zničený záměrně. To proto, aby padesátimetrový kolos neohrožoval lodní dopravu.
13. října 2024 |
Zvláště přistání prvního stupně „v náručí“ Mechazilly bylo obrovským krokem vpřed, který prokázal životaschopnost revolučního konceptu. I tradičně optimistický Elon Musk počítal před letem s tím, že šance na úspěch je padesát procent. Tedy za předpokladu, že k pokusu vůbec dojde. Podmínkou jeho realizace bylo, že vše půjde jako na drátkách: raketa i motory musely být v bezvadném stavu. Jinak by nebylo přistání na věži riskováno a stupeň by byl zlikvidován navedením do vln Mexického zálivu. Jaký byl přesně rozhodovací algoritmus povolující pokus o zachycení, nevíme. Ale víme, že chyběla jediná sekunda, aby automatika přistání odvolala a raketu řízeně zničila.
Elon Musk je vášnivý počítačový hráč, který se často na sociálních sítích chlubí svými streamy nebo záznamy. A někdy jsou na nich slyšet – těžko říct, zdali záměrně či nedopatřením – i věci, které se hraní netýkají. Tak jako když 25. října zveřejnil tříminutový záznam ze hry Diablo, na němž diskutuje s neidentifikovatelnými lidmi o minulém zkušebním letu.
Ti ho informují o tom, že při finálním zážehu motorů prvního stupně zhruba kilometr nad rampou nedošlo kvůli „špatně nastavenému“ parametru k očekávanému zvýšení tlaku v motorech Raptor.
„Byli jsme jednu sekundu od toho, aby systém vyhodnotil situaci jako selhání, nařídil raketě přerušit pokus a záměrně se zřítit vedle věže,“ informuje Muska neznámý diskutující. A pokračuje, že systém by „mylně informoval funkční raketu, aby nepokračovala v pokusu o zachycení.“ Dalším problémem, který se v záznamu řeší, je odpadnutí části krytu pomocných systémů na nádrži kapalného kyslíku: pod krytem jsou nádrže hélia, část avioniky, regulační ventily apod. Kryt odpadl během transonické fáze letu (tedy při rychlostech Mach 1,2 až 0,9), přičemž obavy o něj byly už před startem.
Odvoz stupně B12 z rampy. Při návratu vzniklé poškození krytu je jasně patrné.
„Kryt, který se utrhl, byl přímo nad několika ventily klíčovými pro přistávací zážeh. Naštěstí žádný z těchto ventilů ani jejich propojení nebyly poškozeny, ale odtrhli jsme kryt přímo nad kritickým zařízením během zahájení přistávacího zážehu. Máme plán, jak to vyřešit,“ vysvětluje opět někdo Muskovi. Onen plán je vidět na raketě aktuálně stojící na rampě: kryt je připevněný větším počtem nýtů.
Řeč přejde i na nadcházející let: „Nemáme tolik času, kolik bychom ideálně chtěli na důkladné prostudování všeho. Ale vzhledem k tomu, že je to poprvé za dlouhou dobu – vlastně poprvé vůbec – kdy nejsme řízeni harmonogramem FAA, snažíme se najít rozumnou rovnováhu mezi rychlostí a snížením rizika, zejména u prvního stupně.“ Na záznamu je také zmínka o problému s natáčením motorů během přistávacího zážehu, ale video v tomto okamžiku končí.
Musk ve videu mlčí, řekne jen „Wow!“ ve chvíli, kdy se dozvídá o možném zrušení přistání. Jeden ze sledujících na síti X se ho následně zeptal, zdali ví, že kromě herního videa sdílel i zvukový záznam z telekonference o programu Starship. Musk odpověděl: „Jasně.“ A přidal vysmátého smajlíka.
Malá rekapitulace
Starship IFT-6
Pokud znáte raketu Starship a sledujete její zkušební lety, můžete následující pasáž s klidným svědomím přeskočit. Pro ostatní něco málo opakování. Starship je dvoustupňová kosmická raketa, přičemž oba stupně využívají kapalný kyslík a metan. První stupeň (Booster, dříve Super Heavy) má výšku 71 m, průměr 9 m, prázdnou hmotnost cca 275 t a může pojmout až 3 300 t pohonných látek. Druhý stupeň (Ship, plným názvem Starship) má výšku 50 m, průměr 9 m, prázdnou hmotnost cca 200 t a do jeho nádrží se vejde až 1 200 t kyslíku a metanu. Kompletní sestava má výšku 121,3 m a hmotnost při startu necelých 5 000 t. Pohání ji 33 motorů Raptor ve stupni prvním a dalších šest ve druhém.
První let kompletní sestavy IFT-1 (Integrated Flight Test) se uskutečnil 20. dubna 2023. Raketa startovala bez tří funkčních motorů, další pak vypadávaly za letu. Selhávala hydraulika, avionika, a dokonce i autodestrukční systém. Ve čtvrté minutě letu se Starship vlivem dynamických sil rozlomil a explodoval. Selhání? Z jednoho úhlu pohledu ano, z druhého šlo o obrovský úspěch. Největší raketa v historii prokázala svoji schopnost odstartovat a letět.
Před druhým startem IFT-2 (18. listopadu 2023) bylo na raketě a pozemním vybavení provedeno přes tisíc změn. První stupeň tentokrát fungoval výborně až do odpojení druhého; pak byl při pokusu o otočení a návrat zpět k pobřeží zničen po explozi jednoho z motorů. Druhý stupeň byl ztracený těsně před dosažením plánované dráhy poté, co v jeho motorové sekci došlo k požáru.
Třetí start IFT-3 (14. března 2024) přivedl první stupeň během návratu až do výšky 500 m nad oceánem, kde explodoval při simulovaném přistání. Druhý pak dosáhl suborbitální dráhy a shořel při pokusu o průlet atmosférou ve výšce cca 65 km.
Čtvrtý IFT-4 (6. června 2024) předvedl ukázkové přistání u „virtuální věže“ v Mexickém zálivu, stejně jako dramatický průlet atmosférou a přistání druhého stupně 6 km od středu cílové oblasti v Indickém oceánu. Naposledy IFT-5 (13. října 2024) provedl historicky první přistání zpět na rampě. A neméně úspěšný byl druhý stupeň, který po průletu atmosférou úspěšně přistál. Byť byl vzápětí zničený (záměrnou?) explozí.
Na první pohled to vypadá jako jedna zlikvidovaná raketa za druhou. Ale... Toto je modus operandi společnosti SpaceX: létat co nejčastěji a sbírat zkušenosti. Že se při tom zničí hromada hardwaru, není podstatné. Důležité jsou zkušenosti a především letová data: ty žádná laboratoř nebo simulace nikdy nedodá. Navíc je Starship na kosmické poměry velmi levnou záležitostí, takže jeho ztráty nebolí. Ostatně, tyto rakety jsou vyráběné s tím, že budou zlikvidovány. Zatím jediný kus, s jehož záchranou se počítalo, byl první stupeň letu IFT-5. A ten se zachránit podařilo.
Uspěje Mechazilla i napodruhé?
Mise IFT-6, jejíž půlhodinové startovací okno se otevřelo v úterý 19. listopadu ve 23:00 h středoevropského času, je velmi podobná předchozímu letu z minulého měsíce. Ovšem i tak přinesla celou řadu novinek. První je rychlost obrátky rampy: SpaceX chce demonstrovat schopnost létat každý měsíc. Od minulého letu uplynulo jen 37 dní. A pokud hodlá SpaceX v příštím roce uskutečnit, jak slibuje, 25 startů, bude schopnost svižně recyklovat pozemní komplex klíčová.
Stupeň B13 opouští montážní halu Mega Bay 1. Vpravo je (se staženými roletami) Mega Bay 2, kam se přesunuje příprava druhých stupňů Ship.
Někdy před polovinou příštího roku (pro let IFT-9 nebo -10) by měla být v Texasu k dispozici i druhá startovací rampa. Její věž už stojí, ale ještě není plně vybavená. V příštím roce by měla být k dispozici i první rampa na Floridě: věž už je dva roky připravená, ale opět není plně vybavena. Dvě rampy v Texasu budou potřeba nejen pro vyšší frekvenci letů, ale také třeba proto, že na polovinu příštího roku připravuje SpaceX start dvou Starshipů v rozmezí 24 hodin. Mají se setkat na oběžné dráze, provést setkávací manévry a zkoušky přečerpávání pohonných látek. Jde o kritické manévry třeba pro lunární program, kdy má upravený Starship posloužit k výsadku astronautů na Měsíc. Před tím bude potřebovat doplnit pohonné látky při (zdroje se různí) možná až desítkách startů.
Ale zpět k letu IFT-6. Od minulé zkoušky se lišil i mírně odlišným letovým profilem prvního stupně (výrobní číslo B13), který reflektuje právě zkušenosti získané při IFT-5. Minutu po startu prošla Starship maximálním dynamickým namáháním (Max Q), v čase 2 minuty 30 sekund došlo k vypnutí většiny motorů: zůstaly běžet jen tři, a to ještě stažené na polovinu tahu. Zároveň se rozběhla startovací sekvence šesti motorů druhého stupně (výrobní číslo S31), které naběhly v čase 2 minuty 37 sekund po vzletu. Tehdy také došlo k oddělení prvního a druhého stupně. B13 se stále běžící trojicí motorů se začala otáčet, postupně zapálila dalších deset (2 min 42 s) a když všechny po 54 s činnosti vypnula, začala se řítit zpět k pobřeží. V čase 3 minuty 38 s po startu došlo k odhození mezistupňové konstrukce (tzv. hot-staging ring). Právě ta umožňuje zážeh motorů druhého stupně ještě v době činnosti prvního. A právě ta bude nějaký čas jediným zahazovaným prvkem částí Starshipu; později se stane integrální součástí prvního stupně.
Zhruba v čase 6 minut 36 s po startu došlo k zážehu třinácti motorů Raptor stupně B13 avšak bylo odvoláno zachycení na „jídelních hůlkách“ integrační věže. Nosič tak skončil simulovaným přistáním do moře.
Tak stejný, a tak jiný let
Pohled na matičku Zemi z druhého stupně Starship při třetím integrovaném letu
Druhý stupeň letu IFT-6 mezitím pokračoval v cestě na suborbitální dráhu. Dosažení stabilní oběžné dráhy zatím není v plánu: po suborbitální dráze totiž stupeň vstoupí do atmosféry v plánovaném místě, i kdyby došlo k nějakým technickým komplikacím. Kdyby byl stupeň umístěný na oběžnou dráhu a došlo by k problémům, měli bychom ve vesmíru mohutné těleso s desítkami tun pohonných látek (mohlo by explodovat a „zamořit“ své okolí troskami) obložené destičkami tepelné ochrany (neřízeně by mohlo proletět atmosférou a ohrozit majetek či životy na povrchu zemském). Pro úspěšný návrat z oběžné dráhy je třeba zvládnout techniku zážehu motoru Raptor ve stavu beztíže. O to se SpaceX chtěla pokusit už při letu IFT-3, leč test bez udání důvodu odvolala. Protože tehdy měla Ship problémy se stabilizací, což se jí pak stalo osudným při návratu, můžeme jen spekulovat, že to bylo právě kvůli nemožnosti zaujmout správnou orientaci. Při IFT-4 a IFT-5 nebyl pokus o zážeh motoru plánovaný. Nicméně pokud by byl úspěšný, otevřela by se možnost k dosažení oběžné dráhy některým z příštích Starshipů.
Po osmi minutách letu vypnul stupeň S31 nejprve trojici motorů Raptor s prodlouženými tryskami (jsou tak upravené pro optimalizaci tahu ve vakuu), v čase 8 minut 25 s po startu pak i zbývající tři. V čase 37 minut 44 s došlo ke klíčové zkoušce zážehu Raptoru v beztíži (správně: v mikrogravitaci). O necelých deset minut později (47 minut 11 s) byl zahájený vstup do atmosféry. Další čtvrthodinu má S31 brzdit, po cca 63 minutách letu poklesla rychlost na podzvukovou. Následně po zhruba dvou minutách letu provedl stupeň otočku, kdy se překlopil do vertikální polohy a zažehnul tři motory. Jeden vypnul a po 23 sekundách práce zbývajících dvou dosedl do vln Indického oceánu. Tentokrát za denního světla, aby bylo přistání dobře dokumentováno.
Loď Starship dosedá do vln Indického oceánu
Průlet atmosférou byl při IFT-6 záměrně náročnější než při předchozích zkouškách. Jednak byl na lodi menší tepelný štít, kdy na obou stranách bylo odebráno osm řad ochranných dlaždic. SpaceX zkouší, co Ship vydrží. Takovýto štít bude do budoucna lehčí, jednodušší na výrobu a především dovolí instalaci záchytných trnů, na které pak raketa dosedne na ramena Mechazilla.
Záběr z průletu atmosférou během návratu lodi S30 (13. října 2024)
Navíc byly některé destičky tepelné ochrany zcela odstraněny. Opět: aby se zkoumala odolnost konstrukce. V neposlední řadě měl mít stupeň během průletu atmosférou větší úhel náběhu, což vedlo k vyššímu dynamickému namáhání konstrukce a systémů. Zvláště pak řídicích klapek. Tímto jsou opět testovány limity systému a budoucí profily letu.
Sledovat chování tepelného štítu bylo zajímavé i z toho důvodu, že se SpaceX vrací k původní verzi použité při letech IFT-1 až -4. Při „pětce“ byla pod dlaždice instalována sekundární ochranná ablativní vrstva (chrání povrch tím, že se odpařuje, což ale znamená, že není opakovaně použitelná). Při IFT-6 byla tato vrstva nanesena jen pod dlaždice na křidélkách a místech jejich připojení k trupu.
Podtrženo, sečteno: přežití průletu atmosférou bylo pro S31 náročnější (tedy méně pravděpodobné) než při minulých letech. Nesmíme ale zapomínat, že u zkoušek Starshipu jde nejen o testování hardware, ale také o hledání hranic.
Poslední z první generace
Listopadovým startem jsme se rozloučili s druhým stupněm (S31) první generace. S32 byla v pokročilé fázi výroby sešrotovaná, S33 bude první lodí druhé generace. Pro úplnost: sešrotovány byly i rozdělané S33 a S34 první generace, ale jejich výrobní čísla SpaceX nepřeskočí a používá je nyní u lodí generace druhé.
Při letu IFT-7 tak poletí první loď (S33) druhé generace. Má vyrůst na 52,1 m. Poroste i první stupeň (72,3 m), ale zdá se, že ještě nějaký čas se bude používat v první generaci (takže Starship-hybrid). Celá sestava druhé generace dosáhne výšky 124,4 m. Množství paliva v prvním stupni naroste na 3 650 t, ve druhém na 1 500 t. K dalším změnám patří zvětšení příhradové konstrukce mezi prvním a druhým stupněm a změna umístění roštových kormidel.
V plánu je i třetí generace, která opět povyroste: první stupeň dosáhne výšky 80,2 m, druhý 69,8 m. Společně tak budou mít úctyhodných 150 m. První stupeň natankuje 4 050 t pohonných látek, druhý 2 300 t. Druhý stupeň už nebude mít šest motorů Raptor, ale ponese jich devět. Kdy přijde třetí generace, není v tuto chvíli jasné. Stejně tak se budou měnit motory Raptor. Dnes se používají ve druhé generaci a mají tah 2,26 MN (první měla 1,81 MN). Testuje se generace třetí s tahem 2,64 MN a chystá čtvrtá, která má mít tah cca 3,3 MN.
Jak jsme opakovaně naznačili, má se také dramaticky zvyšovat počet letů. Jak před několika dny uvedla prezidentka společnosti SpaceX a pravá ruka Elona Muska Gwynne Shotwellová: „Nebudu překvapená, pokud provedeme v příštích čtyřech letech 400 startů Starshipu.“
My bychom překvapeni byli. Mile.
Aktualizace: Do textu jsme doplnili prohlášení SpaceX
