Jak se SpaceX pokoušelo zachránit „nos“ své rakety

Nedávný start společnosti SpaceX, mise Paz na konci února 2018, byl trochu netradiční, ale zároveň plný zajímavostí a překvapení. Nedošlo sice k pokusu o přistání prvního stupně, ale na misi letěl již jednou použitý stupeň Falconu 9. SpaceX také úspěšně vyneslo své dva testovací satelity pro obří internetovou konstelaci Starlink.

V neposlední řadě došlo k prvnímu opravdovému pokusu o záchranu aerodynamického krytu. Ten měl na padácích přistát na speciálně upravené lodi vybavené zachytávací sítí. V článku se dozvíte, zda se přistání podařilo a zároveň nahlédnete do téměř dvouleté historie snah SpaceX o záchranu krytů, přičemž i samotná metoda záchrany se během této doby několikrát změnila.

Test oddělení krytu ve vakuové komoře v roce 2013:

Aerodynamický kryt je dvoudílná ochranná skořápka z hliníku a uhlíkových kompozitů tvořící špičku rakety Falcon 9 a jeho účelem je během startu chránit nesený náklad (obvykle nějakou družici) před akustickými a atmosférickými vlivy.

Z fotek a videí rakety se to moc nezdá, ale kryt je ve skutečnosti obrovský – na výšku má skoro 14 metrů. Jeho výroba je navíc časově i finančně náročná (SpaceX si kryty vyrábí samo a ve výsledku vyjdou na 5-6 milionů dolarů). Není se tedy co divit, že společnost by ráda kryty zachránila, aby je mohla použít znovu, podobně jako se jí to daří v případě prvních stupňů Falconu 9.

Není jasné, kdy přesně firma začala pracovat na projektu záchrany krytů, ale fanoušci se o těchto snahách dozvěděli v březnu 2016 díky amatérským záběrům ze startu SES-9. Na nich bylo vidět, že kryty po oddělení od rakety používaly manévrovací trysky (viz toto video v časech 5:20 a 5:27). Elon Musk pak v červnu 2016 na Twitteru doplnil, že kryty budou časem disponovat také samořiditelnými padáky. Jak takový proces záchrany krytu vypadá?

• Kryty se po oddělení od rakety stabilizují pomocí jednoduchých manévrovacích trysek, aby měly optimální polohu a nebyly poničeny při návratu do atmosféry.  
• Vzhledem k nízké hmotnosti a tvaru krytů (velká plocha, nízký balistický koeficient) nedochází k výraznému zahřívání a kryt se během průchodu atmosférou sám postupně zpomalí na únosnou rychlost.  
• V určité výšce dojde k rozevření padáku, který pomocí GPS a dalších senzorů kryt nasměruje na předem zvolené místo přistání.

Proslýchalo se, že SpaceX původně zvažovalo zachytávání krytů na padácích přímo ze vzduchu pomocí vrtulníků. Od toho však prý nakonec bylo upuštěno.

Nicméně firma se v roce 2016 k celému projektu moc nevyjadřovala, neboť měla jiné starosti – například nehodu Amos-6.

První výraznější zmínka o krytech pak přišla v únoru 2017 na tiskové konferenci u příležitosti prvního startu SpaceX z rampy LC-39A. Ředitelka Gwynne Shotwellová zde potvrdila, že firma se opravdu pokusí zachránit aerodynamické kryty a odhadovala, že k nějakým hmatatelným výsledkům by mohlo dojít ještě v roce 2017.

První vážnější pokus o přistání krytu proběhl během mise SES-10 na konci března 2017. Elon Musk se na postartovní konferenci pochlubil, že kryt přistál do vody v jednom kuse a že v budoucnu budou kryty přistávat na jakémsi „skákacím hradě“, aby se zabránilo kontaktu krytů s korozivní mořskou vodou. Zachráněný kryt schovaný pod plachtou poté do přístavu přivezla loď GO Searcher.

Tento nemalý úspěch Muska nejspíš naplnil optimismem, neboť pár dní poté na Twitteru prohlašoval, že ke znovupoužití krytu dojde ještě v roce 2017. Na Instagramu také zveřejnil pěkné video zachycující zachráněný kryt z mise SES-10 před vstupem do atmosféry.

SpaceX provedlo pokus o přistání krytu během roku 2017 u velké části misí, ale společnost o těchto snahách veřejně nemluvila. Po květnové misi NROL-76 se objevila nepotvrzená informace na fóru NASA Spaceflight, že kryt při této misi přečkal návrat atmosférou, přistál v moři a následně byl úspěšně vyloven v jednom kuse. Kryt údajně přistál zhruba 6,5 kilometru od cíle. Zachráněný kryt byl později vyfocen u budovy SpaceX na Mysu Canaveral:

Vypadalo to tedy, že projekt pokračuje dobře. Elon Musk však v červnu 2017 na Twitteru prozradil, že společnost se potýká s problémy se samořiditelnými padáky. Zároveň ale odhadoval, že do konce roku se vše vyřeší.

Řešením nakonec byl vývoj vylepšené verze krytu, kterou SpaceX od září 2017 do února 2018 testovalo v Ohiu, kde se nachází největší termální vakuová komora na světě. Tím se už dostáváme do současnosti, neboť právě tento upgradovaný kryt si odbyl premiéru při misi Paz. Podle Elona Muska má mírně větší průměr, ale především je lépe uzpůsoben pro projekt záchrany krytů.

SpaceX však během této mise netestovalo jen nový kryt. Na moře se vydala také speciální loď, o které jsme se poprvé dozvěděli v prosinci 2017. Od konceptu přistávání krytů na nafukovacím hradě totiž bylo nakonec upuštěno a SpaceX místo toho vybavilo velmi rychlou loď Mr. Steven kovovou konstrukcí a sítí, do které by mohly dosednout kryty klesající na padácích. 

Elon Musk potěšil fanoušky, když po skoro ročním mlčení na Twitteru informoval o průběhu záchrany krytu během mise Paz a zároveň se podělil o fotku lodi Mr. Steven vybavené zachytávací sítí. Loď na přistávající kryt čekala zhruba 463 kilometrů od pobřeží Kalifornie.

Aerodynamický kryt nakonec loď minul o několik set metrů, ale ve vodě přistál v celku. Musk na Instagramu zveřejnil fotku krytu po přistání se slovy, že není viditelně poškozen.

Nabízí se otázka, zda jej přeci jen nebude možné po vylovení použít znovu, ale kontakt s mořskou vodou možná automaticky znamená, že k dalšímu použití dojít nemůže. Také by mě zajímalo, kde se nachází padák. Je po přistání automaticky odhozen?

Musk následně na Twitteru dodal, že s trochu většími padáky by mělo být přistání v síti možné, neboť kryt bude klesat pomaleji. Problém tedy možná byl v tom, že loď kvůli rychlému klesání krytu neměla dostatek času na přesun do správné polohy.

K dalšímu pokusu o záchranu krytu pomocí lodě Mr. Steven má podle Muska dojít „zhruba za měsíc“ po mosi PAZ. Vzhledem k tomu, že loď kotví v Kalifornii, odpovídalo by to misi Iridium-5, která je momentálně plánována na konec března a bude startovat z kalifornské Vandenbergovy letecké základny.

Mimochodem, kryt má dvě poloviny, ale SpaceX v minulosti zkoušelo přistávat vždy jen s jednou polovinou (ta druhá podle neoficiálních informací vůbec nedisponovala padáky a tryskami). Zároveň se předpokládá, že až firma prokáže praktičnost metody záchrany pomocí padáků a sítě, pronajme si další lodě, aby mohla zachraňovat obě poloviny, a to jak při startech Falconů z Kalifornie, tak z Floridy.

Jak vidíte, záchrana krytu není úplně jednoduchá záležitost, což potvrdil Elon Musk, když na únorové tiskové konferenci po startu Falconu Heavy přiznal, že celý projekt byl nakonec o dost obtížnější, než původně čekal. Zároveň však odhadoval, že SpaceX proces záchrany vyřeší do šesti měsíců. To odpovídá odhadům ředitelky SpaceX Gwynne Shotwellové, která v říjnu 2017 tvrdila, že opakované používání krytů začne během roku 2018.

Text byl převzat ze serveru ElonX.cz, který je zaměřen na psaní o projektech firmy SpaceX. Před vydáním byl redakčně upraven, originál naleznete zde.