Block 4: Premiéra vylepšeného Falconu už proběhla, ale ne tak docela

Raketa Falcon 9 probíhá neustálým vývojem a dnes vypadá úplně jinak než její první varianta označovaná v1.0. Mimo jiné je vyšší, výkonnější, má odlišné a jinak uspořádané motory a používá extrémně podchlazené palivo. Navíc je schopná provést přistání prvního stupně. Elon Musk loni na Redditu oznámil, že tento vývoj však nebude nekonečný a že design rakety bude brzy finalizován a do budoucna už nebude výrazně upravován. Tuto finální variantu Elon nazývá Block 5 a zároveň přitom zmínil, že ještě předtím nás čeká také varianta Block 4.

Od té doby jsme se o těchto nových variantách dozvěděli nějaké podrobnosti, ale ty největší změny se většinou týkaly Blocku 5, který má dostat například vylepšené nohy, titanová kormidla nebo znovupoužitelný tepelný štít. O Blocku 4 toho však mnoho nevíme a předpokládá se, že většina změn bude spíše nevýrazného charakteru. K hlavním cílům nových variant Falconu totiž patří snazší, levnější a rychlejší výroba a také implementace různých vylepšení na základě poznatků získaných z inspekcí zachráněných prvních stupňů a jejich následné renovace. SpaceX chce celý proces výroby i renovace co nejvíce zrychlit a usnadnit, jelikož to při opakovaném použití raket může vést k velkým úsporám.

Premiéra Blocku 4 se obecně očekává někdy tento rok, neboť Elon letos v lednu prohlásil, že premiéra Blocku 5 (tedy až té přespříští nové varianty) je plánována na konec roku. Z toho se tedy dá odvodit, že uvedení Blocku 4 do provozu musí být na spadnutí. A během několika posledních týdnů začaly vyplouvat na povrch různé nové poznatky a nepotvrzené informace, které do sebe pomalu začínají zapadat.

Vše to začalo misí NROL-76, při které si pozorní fandové všimli mírných rozdílů na horním stupni rakety, což vedlo ke spekulacím, že se jednalo o první Falcon ve variantě Block 4. Další indícií byla nepotvrzená informace, že SpaceX během této mise provedlo s horním stupněm test, při kterém jej nechalo po oddělení satelitu několik hodin na orbitě a poté úspěšně provedlo další zážeh vakuového Merlinu. Pozoruhodné to bylo proto, že horní stupeň doposud nebyl něčeho takového schopný (po určité době totiž dochází k mrznutí paliva), takže bylo jasné, že SpaceX muselo na raketě provést nějaké změny.

Během následné mise Inmarsat 5 F-4 si fanoušci opět všimli stejných rozdílů na druhém stupni a zároveň zaznamenali podezřele zrychlenou tankovací sekvenci (o které se mimochodem spekulovalo i u předchozí mise). Jednou z plánovaných změn nových variant Falconu má totiž být upravený tankovací systém, který by měl zajistit, že už nedojde k situaci, která vedla k nehodě Amos-6 v důsledku tankování paliva, okysličovadla a helia v rychlém sledu, což SpaceX potřebuje kvůli maximalizaci množství paliva, které se do rakety vejde. Začínalo být tedy jasné, že SpaceX má něco za lubem, ale společnost pořád mlčela a k problematice nových variant Falconu se stále nevyjadřovala.

To se změnilo během tiskové konference před následující misí CRS-11. Hans Koenigsmann ze SpaceX zde potvrdil, že rakety na misích NROL-76 a Inmarsat 5 F-4 opravdu disponovaly vylepšeným horním stupněm, který umožnil zhruba o 10 minut rychlejší tankování. Zároveň dodal, že z logistických důvodů další dvě mise (CRS-11 a BulgariaSat-1) budou mít opět starý typ horního stupně, ale že všechny následující mise po nich už pak budou mít nový typ. Tím se tedy vysvětlila záhada Blocku 4 –  SpaceX jej zavádí postupně. Nejdříve přišel na řadu druhý stupeň a až později dojde na vylepšený stupeň první.

Hlavní změnou na prvním stupni ve variantě Block 4 by mohlo být mírné zvýšení tahu motorů Merlin, čehož bude dosaženo pouze softwarově a nebude to vyžadovat fyzickou změnu na motorech. Musk o tomto vylepšení mluvil už před více než rokem a mělo být uvedeno do provozu ještě během loňska. Jenže mezitím došlo k nehodě Amos-6, takže vznikl půlroční skluz. Když vezmeme toto zpoždění v potaz, tak se dá odhadovat, zvýšeného tahu bychom se měli dočkat už velmi brzy.

A zrovna včera se v článku na spolehlivém webu NASA Spaceflight objevila dost podstatná informace. Bylo v něm totiž v podstatě jen tak mimochodem zmíněno, že srpnová mise SpaceX s raketoplánem X-37B bude již druhým startem prvního stupně ve variantě Block 4. A jelikož to zatím vypadá, že tento start bude chronologicky následovat po misi CRS-12 (viz Plánované starty), mohlo by to znamenat, že právě tato zásobovací mise pro NASA bude skutečnou premiérou kompletního Blocku 4.

Uf, je to dost komplikované, tak si to radši zrekapitulujme:

• BulgariaSat-1 (červen): poletí již jednou použitý první stupeň a zároveň půjde o poslední misi se starým typem druhého stupně
• Iridium-2 (červen): tato a všechny další mise (např. Intelsat 35e) už budou disponovat druhým stupněm typu Block 4, první stupeň však zatím bude starého typu
• CRS-12 (srpen): možná půjde o první misi s oběma stupni ve variantě Block 4

A na jaké konkrétní změny se můžeme těšit? Na to se neodpovídá zrovna snadno, neboť u řady z nich není jisté, zda mají být součástí Blocku 4 nebo až Blocku 5. Navíc se jedná o více než 100 změn, většina z nich malých, a tak některé už klidně mohly být implementovány, aniž bychom to zaznamenali, neboť si toho není možné všimnout zvenčí. Zkusím však i přesto vypsat aspoň ty nejdůležitější změny, které jsou očekávány (ať už byly oficiálně potvrzeny, nebo se o nich zatím jen spekuluje):

• Výrobní vylepšení – Velká část změn bude nejspíše spadat do této kategorie. SpaceX usiluje o levnější, rychlejší a spolehlivější proces výroby a zároveň co nejsnazší proces renovace použitých stupňů, čehož dosáhne právě prostřednictvím mnoha dílčích změn.
• Změny na popud NASA a vlády – Gwynne Shotwell ze SpaceX před časem mluvila o Blocku 5 a poznamenala, že velká část změn této varianty má původ v požadavcích NASA a agentur národní bezpečnosti typu NRO. V případě NASA jde nejspíš hlavně o změny související se získáním certifikace v rámci Commercial Crew, bez které by SpaceX nemohlo vynášet astronauty na ISS. Jednou z potvrzených změn je například zamezení vzniku prasklin na lopatkách turbočerpadel u motorů Merlin.
• Schopnější druhý stupeň – Jak jsme se již doslechli, vylepšený horní stupeň dokáže pobývat na orbitě i několik hodin a během této doby provádět opakované zážehy motoru. To se hodí pro vynášení družic přímo na geostacionární dráhu (místo snazší, ale pomalejší přechodové dráhy) nebo třeba případnou znovupoužitelnost druhého stupně.
• Zvýšený tah motorů – Při testování se zjistilo, že motory Merlin 1D jsou spolehlivě schopné vyššího tahu, než který byl původně považován za maximální možný. Jedná se pouze o softwarovou změnu, která bude mít za následek zhruba 8% zvýšení tahu. Tato plánovaná změna byla několikrát oficiálně potvrzena.
• Vylepšený heliový systém – Upravené heliové nádrže a vylepšený systém tankování, což by mělo zabránit vzniku podobné situace, která vedla k nehodě Amos-6, a to i v případě rychlého tankování, které se provádí kvůli tomu, aby se podchlazené palivo nestihlo moc ohřát, což vede k jeho rozpínání a tím pádem se ho do rakety vejde méně, což u náročnějších misí může například znemožnit pokus o přistání.
• Sklápěcí a znovupoužitelné nohy – Současné přistávací nohy není možné po přistání sklopit, a tak se musejí zcela odmontovat. Zároveň nemají dobrou tepelnou ochranu, takže se nedají snadno použít opakovaně. Nové nohy budou sklopitelné a mělo by být možné je znovu použít. Elon také už v roce 2014 mluvil o tom, že se plánuje úprava nohou kvůli zvýšení aerodynamického odporu prostřednictvím částečného vyklopení nohou za letu. Vylepšené nohy by mohly tuto funkci plnit, ale možná z tohoto nápadu nakonec sešlo.
• Znovupoužitelná tepelná ochrana – Tom Mueller ze SpaceX nedávno potvrdil, že Block 5 bude disponovat znovupoužitelnou tepelnou ochranou.  V současnosti je tepelná ochrana převážně řešena formou ablativních nátěrů a korkového štítu, což je sice levné, ale na druhou stranu to není praktické z hlediska rychlé znovupoužitelnosti.
• Roštová kormidla – Elon Musk prohlásil, že nová kormidla budou větší a budou vyrobena z titanu, což zajistí vyšší tepelnou odolnost a umožní jejich znovupoužitelnost. Navíc by nová kormidla měla umožnit návrat prvního stupně s vyšším úhlem náběhu, což povede k šetření paliva díky delší době strávené v atmosféře a s tím souvisejícímu zpomalení. Více informací o nových kormidlech najdete v samostatném článku.

Líbí se vám takovéto články? Chodíte na ElonX rádi a chtěli byste, aby web zůstal bez reklam a autor mohl nadále vydávat kvalitní obsah? Vyjádřete svou podporu a spokojenost pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už web podpořili. Děkuji za přízeň!