Falcon Heavy vyšle sondu NASA ke kovovému asteroidu Psyche
Předposlední únorový den roku 2020 získalo SpaceX další zakázku pro svou raketu Falcon Heavy. Zákazníkem při tomto startu je NASA a SpaceX se zavázalo dopravit meziplanetární sondu Psyche na její cestu do hlavního pásu asteroidů, který se nachází v prostoru mezi Marsem a Jupiterem. V dnešním článku se podíváme na podrobnosti, které se týkají této velice zajímavé mise, sondu samotnou i na cílové těleso, kterým je stejnojmenný asteroid 16 Psyche.
Umělecká představa sondy Psyche obíhající planetku 16 Psyche (Zdroj: NASA)
Program Discovery, v rámci kterého bude sonda Psyche realizována, vznikl v roce 1992 a během své existence realizoval celkem dvanáct různých sond, z nichž jedenáct úspěšně zkoumalo různá místa v naší sluneční soustavě či pátralo po exoplanetách. Sondy vznikající v rámci tohoto programu jsou „nízkonákladové“, takže jejich cena nesmí překročit 500 milionů dolarů. Pokud si však vzpomeneme na několik misí, které se realizovaly, v žádném případě se program nemá za co stydět. Patří do něj například sondy Stardust (odběr vzorků z kómy komety Wild 2), MESSENGER (průzkum planety Merkur z oběžné dráhy), Dawn (průzkum planetky Vesta a trpasličí planety Ceres) či v současnosti na povrchu Marsu stále aktivní sonda InSight. Sondy v tomto programu jsou vybírány tak, že se vždy v NASA sejde více možných návrhů, z nichž je pak vybrán návrh jeden, který bude realizován. Mise Psyche byla vybrána v lednu 2017 spolu s družicí Lucy. V lednu 2019 bylo potom oznámeno, že sondu Lucy vynese k jejímu cíli raketa Atlas V, nosná raketa pro Psyche však v té době ještě určena nebyla.
Poskytovatel startu pro sondu Psyche byl určen až 28. února 2020, kdy NASA oznámila, že tato sonda poletí jako primární náklad v aerodynamickém krytu na raketě Falcon Heavy. Nepoletí však sama, jako spolucestující bude mít dva malé sekundární náklady. Jeden z nich, EscaPADE, je určen k průzkumu atmosféry planety Mars, druhým pak bude Janus, který má studovat binární asteroidy. SpaceX za tento start obdrží 117 milionů dolarů, které pokryjí jak cenu rakety, tak všechny ostatní předstartovní aktivity. Raketu budou tvořit nové stupně a vzhledem k nízké hmotnosti družice (viz níže) lze očekávat, že bude možné přistání všech tří stupňů. Jedná se o dosud nejlevnější start Falconu Heavy – SpaceX si v minulosti účtovalo za armádní zakázky kolem 130 milionů dolarů.
Start Falconu Heavy při misi Arabsat 6A (Foto: SpaceX)
Pro SpaceX se samozřejmě nebude jednat o první vědeckou družici NASA, k jejímuž vynesení se zavázalo. V minulých letech vyneslo do vesmíru družice Jason-3, TESS a GRACE-FO. Letos se dočkáme startu družice Sentinel 6A a v dalších letech budou následovat družice IXPE, DART, SWOT a PACE.
Z pohledu SpaceX půjde v případě mise Psyche o primát. Doposud všechny uzavřené kontrakty s NASA plánují jako nosič použít raketu Falcon 9, ale tímto kontraktem se NASA stane druhou velkou americkou institucí, která svěří svůj náklad nejsilnější raketě současnosti. Tou první institucí je americké letectvo, pro které již SpaceX s Falconem Heavy uskutečnilo misi STP-2 a dále plánuje vynést satelity AFSPC-44 a 52.
Cesta sondy Psyche od jejího vzniku až po plánovaný konec mise (Zdroj: NASA)
Sonda Psyche bude při startu vážit 2 608 kg a postaví ji firma Maxar Technologies. Původně měla být sonda vynesena v roce 2023, ale již pár měsíců po tom, co ji NASA vybrala k realizaci, požádala tým stojící za touto sondou, zda by nemohla sonda odstartovat dříve. Návrh byl zvážen a shledán možným, přičemž paradoxně pomohl celé misi. Ze dvou původně plánovaných gravitačních manévrů, jednoho okolo Země a druhého u Marsu, byl ten první vynechán. Sonda podle současných plánů odstartuje už v červenci roku 2022. V květnu 2023 potom provede úpravu své letové dráhy u Marsu a v lednu 2026 by měla dorazit k planetce 16 Psyche, což je o celé 4 roky dříve, než byl původní plán. Tehdy sonda vstoupí na orbitální dráhu planetky a začně ji prozkoumávat pomocí magnetometru, multispektrální kamery, neutronového spektrometru a detektoru gama záření.
Plánovaná trajektorie letu sondy Psyche k jejímu cíli (Zdroj: NASA)
Čím je planetka 16 Psyche zajímavá, že si ji NASA vybrala jako cíl této mise? Jedná se, jak je z jejího čísla vidno, o 16. objevenou planetku celkově. Jde o asteroid s rozměry 279 x 232 x 189 km, který patří mezi 35 největších těles hlavního pásu. Většina planetek se skládá z kamení a ledu, ale u Psyche tomu tak není. V jejím případě vědci předpokládají, že by mohlo jít o odhalené jádro protoplanety, složené převážně z niklu a železa. Odpovídá tomu i její poměrně vysoká hustota 3,99 g/cm3. Vědci dále odhadují, že v minulosti mohla mít přibližně velikost Marsu, ovšem o svou kamennou slupku přišla patrně v období pozdního velkého bombardování, kdy vnitřní části naší soustavy zažívaly rozsáhlé impakty asteroidů. Průzkum planetky Psyche tak nabídne vědecké komunitě pohled do doby vzniku naší sluneční soustavy.
Snímky asteroidu 16 Psyche pomocí teleskopů VLT (Zdroj: European Southern Observatory)
Ať tak či onak, bude se jednat o misi, která rozhodně stojí za povšimnutí. Aniž bych chtěl jakkoliv snižovat vědeckou hodnotu družic NASA, které provádí dálkový průzkum planety Země, musím přiznat, že družice, které míří za hranici zemského gravitačního pole, jsou v mých očích o stupínek výše. Otevírají totiž velmi často nové a zajímavé oblasti bádání. Přičemž asi ještě na dlouho bude u mě na prvním místě sonda Voyager 2, která v rámci Grand Tour navštívila všechny čtyři plynné obry naší soustavy. A pokud jde o misi Psyche, co může být lepšího, než zažít start tak zajímavé sondy na špičce Falconu Heavy uprostřed žhavého léta roku 2022?
Podpořte projekt ElonX
Připadá mi to dost málo 117 mil. za tři nové stupně. Proč jdou tak pod cenu ?
Pod cenu? Elon pokus vi vybavuji říkal 160 za expendable a 90za reusable. Takže pod cenu určitě nejdou. A třebas jim do té doby povolí ještě použít již letěné. Což by samozřejmě znamenalo upravit cenu směrem dolů.
Kalkulují se znovupoužitelností. Když se jejich vyšší “důstojník” na uzavřené prezentaci nedávno prokecnul, že náklady na stavbu F9 jsou kolem 30 mil. USD, tak F9 výrobní náklady budou asi 70?? mil. USD + znovupoužitelnost. Nejsou v tom náklady na obsluhu kosmodromu apod.
Část prezentace byla dána na Youtube (amatérské záběry z ruky), kde už byla pochopitelně smazána.
Myslím 70 mil na FH ne F9 – překlep. 30 mil na F9 je dobře.
Já bych to viděl spíš kolem 50M za FH, 70M je strašně moc.
Rátajme že core je drahší, jednak menšia sériovosť a druhak je konštrukčne o boostrov alebo F9 iný.
Díky za zajímavý článek. Na první pohled by měla pro Psyché stačit raketa F9, proč tedy FH?
Stačiť môže ale nemusí tam byť toľko gravit. manévrov.Skôr bude v cieli….O 4 roky ,myslím…
Stále hovorím,že každý kto príde na trh je pozadu oproti SPX.Falcon heavy je silný a lacný a už letel!!!Narozdiel od hyperspomalený Blue Origin(ktorý neletel,nič moc sme od nich teda nevideli) alebo NASA,ktorá tiež neletela a je predražená,spomalená,není znovupoužiteľná.SPX bude mať ešte vertikálne nakládanie a väčší aerodynamický kryt-viac zákaziek.
Držím im palce,nech im všetko vyjde…
Podle wiki má F9 schopnost vynést na dráhu k Marsu 4 tuny, což by mělo pro Psyché bohatě stačit. Nevím jakou hmotnost mají ostatní sondy, ale je možné, že by se do toho limitu celkem všechny vešly. Vzhledem k tomu, že jedna dvojice letí pouze k Marsu je pravděpodobné, že všem se nebude udělovat větší rychlost než nezbytná přeletová k Marsu. Samozřejmě použití FH skýtá větší rezervu za relativně nízkou cenu.
Nebudou muset zahazovat první stupeň, takhle by ho museli zahodit, protože já ty 4 tuny k marsu chápu jako expendable.Ostatní sondy budou mít 4x 180kg (maximální).
Tedy celkově by se do těch 4 tun s rezervou vešly, ale s tou možností zahození 1° stupně máte asi pravdu. Asi je to také důvod proč SpaceX šla s tou cenou tak nízko – asi se jí to přesto vyplatí.
Takhle jsem to pochopil taky. F9 by to dokázal vynést, ale nebylo by možné zachránit první stupeň. FH to zvládne i s možností záchrany všech tří stupňů.
Pokiaľ sa tie 3 stupne naozaj podarí zachrániť. Zatiaľ o ten jeden vždy prišli.
Ja to vidim inou optikou. Z 6 startov skutocne prisli len o 3 centralne stupne (naposledy v roku 2019). 3 dalsie centralne stupne cielene zahodili (pri 3 poslednych startoch). Uspesnost pristani je za posledne 4 roky extremna (zvladli to vyladit technicky aj procesne), takze pravdepodobnost, ze budu schopni zachranit vsetky stupne ak budu chciet je extremne vysoka.
Veze sebou jeste dalsi dve sondy..
Není to tak docela pravda. Zkusím ti odpovědět určitými přepočty, abychom si ukázali, proč na tuto misi není Falcon Heavy ani trošičku přehnaně silný.
Nosnost Falconu 9 na LEO je 22 800kg (Expendable). Na Gto 8300(E), ale v reusable verzi 5500kg (Reusable). K Marsu 4020 (E).
Nosnost Falconu H na Leo je 63 800kg (E), Na GTO 6400kg (R). A přepočtem z F9 odhaduju tu nosnost k marsu na 4677kg. A to se bavíme jen o Marsu, sonda letí ještě dál. Sonda váží 2,6 tuny, plus sekundární náklad 4x180kg. Čili, není určitě přehnaně silná na tento náklad.
Celkem souhlas, ale tu energie na další let od Marsu ji dá sám Mars. Vzhledem k sondám EscaPade nemůže mít u Marsu větší rychlost než kdyby letěla pouze k Marsu.
Není dráha k Marsu, jako dráha k Marsu.
1) Údaje udávané SX pravděpodobně budou platit pro “best case” z “běžných” MTO…
2) Jenže ty nechceš jenom “výhodně k Marsu” – nebo “jenom” nějaký gravitační prak od Marsu pryč… ty potřebuješ, abys na výstupu z praku letěl tam, kam potřebuješ, což taky limituje to, kudy do praku vstupuješ a taky to znamená, že Země, Mars a planetka musí být v určitém postavení – což ti dost výrazně zalimituje výběr MTO, které můžeš použít … a velmi snadno se dostaneš hoooodně daleko od optimálních MTO, které ukazuješ v “reklamních” prospektech.
Pokud jde o ten ohled na sondu EscaPade a Janus – na ty brát ohled nemusí. Falcon dělá jen první část práce – pak ještě hoooodně dlouho ta sonda letí pod vlastním motorem SAMA. Sekundární náklad si poletí také separé. Od druhého stupně se můžou uvolňovat v různém pořadí, v různou dobu a druhý stupeň mezi jednotlivými uvolněními může udělat další zážehy … takže nakrásně mohou skončit každý na dost jiné dráze a k Marsu dorazit v různou dobu, za různých podmínek (pokud vůbec – Janus).
(Jinak údaje F9 / FH schopnosti pro Mars: 4020kg / 16800kg – platí pro fully expendable – viz drobné šedé písmo na černém podkladě na stránkách SX)…
Já bych jen podotknul, všichni vlastně říkáme totéž, raketa rozhodně není naddimenzovaná. Spíš bych řekl, že je tak akorát, aby svou práci udělala a mohly se zachránit všechny tři spodní stupně.
Dál bych dodal, že se průlet okolo Marsu se očekává ve vzdálenosti 500 km.
Jinak, INVC, to máš stejné, jak ty věčně diskuze o tom, kolik delta v je potřeba na Měsíc a zpět, samozřejmě záleží na tom, kde se bude tankovat, jestli se to palivo bude dovážet na LEO, nebo vysoce eliptickou dráhu 🙂
Samozřejmě s tím motorem máš pravdu, bude ho mít iontový (Hallův jev), energii dodají solární panely, takže tímto taky sonda zvládne udělat mnohé.
Samozřejmě to všechno tu píšete vím, poněvadž však neumím spočítat dráhy všech těch sond, tak se musím omezit jen na součty hmotnostní sond u vědomí všech těch problémů. Pokud jste to schopen spočítat tak uznávám, že máte pravdu, pokud ne tak se také pohybujete jako já v oblasti pouhých odhadů. Pravděpodobně se asi nikdy nedozvíme zda by to skutečně šlo s F9 uskutečnit, takže to zůstane na naších odhadech.
Pochopitelně použití FH umožňuje dráhy všech sond optimalizovat a SpaceX zachránit 1 stupeň, což jsou zřejmě ty hlavní důvody, proč SpaceX s NASA spolu ten obchod uzavřeli.
1) Počítání bych sice ještě s trochou vypětí dal dohromady (i když už to není moc zapotřebí – na netu se válí pár aplikací více či méně uživatelsky přívětivých aplikací se kterými si člověk může hrát) – ale pro odpověď na některé otázky to není třeba.
2) Já nereagoval ani tak na to jestli by to F9 dokázal nebo ne – já reagoval spíše na tvoje 2 tvrzení:
2a) “ale tu energii na další let od Marsu ji dá sám Mars” – což je hodně zavádějící: gravitační prak přidá v tomto případě sondě jen poměrně malou část energie (reálně někde v rozmezí 1-2,5 km/s – ale tam záleží ještě na pár věceh – například jestli potřebuješ zároveň opustit orbitální rovinu a o kolik = “změna inklinace ve vztahu k Slunci” ) – velkou část si přináší už ssebou z předchozího zrychlování, část dostane od tohoto gravitačního manévru, část na výstupu z praku využítím Obertova efektu, a zbytek ještě dalším motorovým urychlením…
2b) “vzhledem k sondám EscaPade nemůže mít u Marsu vyšší rychlost než kdyby letěla pouze k Marsu” – což jednoduše není pravda. (Sondy nejsou spojené – a ani kdyby byly – tak by toto tvrzení neplatilo).
3) Pokud tě to skutečně zajímá … tak se podívej třeba na misi Dawn / Vespa / Ceres (všimni si třeba, kolik tam udělal práce ten iontový motor… 11,5 km/s na 425 kg xenonu, z toho nějakých 250 na cestu k Vespě… tady si Psyche ponese 460kg (ale sama váží zhruba dvojnásobek toho co Dawn…
O Dawn se toho dá na netu najít opravdu hodně..
Souhlasim, jen me mapadlo, zda SX nechtěji nejen zkusit vše zachránit, ale také získat zakázky, potažmo reklamu na FH. Davalo by to smysl. Preci jen o letech za marz jde slyšet i v radiu na valašsku😀.
Jirko já bych věděl tedy o lepší letní zábavě. 😄
Dobře, dovádět s dítětem na tobogánu má taky rozhodně něco do sebe a je to ještě výš 😀