Co všechno může překazit start Falconu 9?

Společnost SpaceX financuje svou činnost prostřednictvím služeb vynášení nákladů do kosmického prostoru pro platící zákazníky. Dnes se budeme věnovat problémům či komplikacím, které mohou SpaceX v této činnosti zabránit. Zkrátka se podíváme na situace, které mohou odložit, nebo i dokonce přerušit start raket Falcon 9.

Na začátek předpokládejme jednoduchou situaci, že raketa je připravena na startovací rampě, má vyřízená všechna potřebná povolení a byla při poslední kontrole způsobilá k letu (tento proces se nazývá Flight Readiness Review) a je na začátku startovního okna. Samozřejmě, pokud je startovní okno okamžité, jakýkoli odklad povede ke zrušení startu v daný den a jeho přesunutí na jiný termín. Co všechno se tedy může přihodit, aby se start neuskutečnil? Problémy mohou být s počasím, se stavem rakety či startovní rampy, a start může být přerušen i kvůli porušení zakázané oblasti.

Počasí

Pro někoho bude možná překvapivé, že start rakety je velmi limitován počasím. Ač samotná raketa stráví v atmosféře jen pár minut, je nutno velmi dbát na podmínky v okolí startovní rampy v okamžiku startu. A tyto podmínky nechrání jen samotnou raketu, ale také její drahý a často velmi citlivý náklad. Tyto podmínky definovala NASA a nyní se na ně podíváme podrobněji.

Falcon 9 nesmí odstartovat, pokud by:

• rychlost větru ve výšce 49 m nad povrchem země překračovala rychlost 56 km/h
• ve vyšších výškách docházelo ke střihu větru, který může vést ke ztrátě kontroly nad raketou
• měl prolétávat přes oblačnost o výšce větší než 1400 m, v jejíž části mohou být teploty pod bodem mrazu
• měl prolétávat blíže než 19 kilometrů od oblačnosti typu cumulus, v jejíž části mohou být teploty pod bodem mrazu
• měl prolétávat blíže než 19 kilometrů od okraje bouřky, u které dochází i k bleskovým výbojům. Poslední blesk se nesmí objevit v čase kratším než 30 minut před startem.
• měl prolétávat blíže než 19 kilometrů od okraje oblačnosti typu cumulonimbus incus
• měl prolétávat blíže než 9,3 kilometrů od neklidné oblačnosti, v jejíž části mohou být teploty pod bodem mrazu
• měl prolétávat blíže než 5,6 kilometru od bouřkového víru
• měl prolétávat skrz oblačnost typu cumulus vytvořenou jako následek kouře

Následující příčiny mohou způsobit odklad startu:

• start bude opožděn o 15 minut, pokud pozemní měřící stanoviště zjistí vyšší hodnotu elektrického pole než +/- 1500 V/m, ve specifických případech se hodnota snižuje na +/- 1000 V/m.
• start bude opožděn o 30 minut, pokud v oblasti do 19 kilometrů okolo startovní rampy nebo okolo letové trasy dojde k blesku v čase kratším než 30 minut před startem.

Tolik tedy přesné podmínky počasí slovy samotné NASA. A nyní se zkusíme podívat, co by se mohlo stát při porušení těchto podmínek, protože je dost těžké si představit, že by počasí mohlo ovlivnit start rakety.

14. listopadu 1969 odstartovala raketa Saturn V s lodí Apollo 12 k Měsíci. Odstartovala přímo do nízkých mraků, které byly nad startovní rampou. Následně do rakety dvakrát udeřil blesk. Naštěstí se kromě krátkodobého výpadku dodávek energie nic nestalo, i když v době startu panovala obava, že došlo k odpálení náloží pro vystřelení padáků. Z tohoto startu vyplynulo opatření, že trajektorie letu nesmí vést přes mrak o výšce 6000 stop nebo vyšší, ve kterém jsou teploty pod bodem mrazu. Toto opatření se dne 26. března 1987 ukázalo jako nedostatečné. Startující raketu Atlas-G s družicí FLTSATCOM-6 zasáhl blesk, který poškodil navigační počítač, ten vyslal špatný příkaz a došlo ke ztrátě nosné rakety. Vyšetřování tehdy bylo uzavřeno s tím, že neexistuje důkaz o něčím selhání, ale závěr je zřejmý, stanovit jasná kritéria, která by zamezila opakování nehody.  Co se týká větru, pro vášnivé zájemce existuje i dokument NATO o tom, jak může ovlivnit start rakety.

Příklady problémů s počasím, které vedly k odkladům startu rakety Falcon 9

• 21. června 2014 bylo startovní okno mise Orbcomm-1 zrušeno z důvodu špatného počasí v nízkých výškách
• 19. září 2014 byl kvůli počasí zrušen start mise CRS-4
• 10. února 2015 byl zrušen start mise DSCOVR z důvodu silného větru ve vyšších výškách.
• 13. dubna 2015 byl kvůli mrakům cumulonimbus zrušen start mise CRS-6
• 1. června 2017 byl kvůli bleskům zrušen start mise CRS-11
• 14. března 2018 byl zrušen start mise Echostar 23 kvůli silnému větru.
• 6. února 2018 z důvodu silného větru ve vyšších výškách startoval Falcon Heavy prakticky až na konci startovního okna (nejspíš si sami pamatujete ono skoro nekonečné čekaní)
• 21. února 2018 byl zrušen start mise Paz kvůli silnému větru ve vysokých výškách

Zde je na místě připomenout prohlášení Elona Muska o tom, že BFR by do budoucna mělo být schopné startovat i za silnějšího větru – v nízkých výškách do 60 km/h, což proti Falconu 9 je jen nepatrné navýšení, ale BFR by díky podsaditější konstrukci mělo být odolnější vůči některým atmosférickým jevům.

Zakázaná oblast

Zastavení startu nemusí ale způsobit jen počasí. Každému startu je přidělen bezpečnostní letový koridor. Tento letový koridor znamená, že pokud dojde během letu k selhání, raketa spadne do oblasti, kde nebudou přítomni lidé. Pokud raketa selže mimo letový koridor, mohou padající trosky zasáhnout lidi. Když tedy začne hrozit, že se raketa dostane mimo letový koridor, Range Safety Officer (RSO) předčasně ukončí její let, aby se trosky nedostaly mimo tuto vymezenou oblast. V takovém případě je vyslán buď povel „arm”, který je raketou zachycen, a ten zastaví funkci raketového motoru na kapalné látky, nebo povel „fire”, který aktivuje nálože na raketě a dojde k destrukci celého nosiče. Motory na tuhé látky samozřejmě vypnout nejde, ale je možno kupříkladu raketu rozpůlit. Palivo bude sice hořet dál, ale raketa ztratí tah. Pomiňme teď pro jednoduchost případ 97. startu rakety Ariane 5 z letošního ledna, při kterém vyletěla raketa z letového koridoru a nikdo to nezaznamenal.

O vyslání povelu „fire” při startu mise Cygnus OA-3 je možno se dočíst v článku časopisu National Geographic. Dozvíte se, jak je při samotném startu není možné spoléhat na radarovou techniku a je nutné provádět pozorování rakety pouze prostřednictvím lidského zraku. Bezpečnostní technik pozoruje start skrz dřevenou konstrukci osazenou obyčejným drátem a kontroluje, zda raketa opticky nevybočí z vyznačeného koridoru.

V některé části uzavřené oblasti bude také dopadat aerodynamický kryt či aerodynamická čepička lodi Dragon. V případě letů bez přistání (Echostar 23, Intelsat 35e a další) bude do této oblasti dopadat celý první stupeň rakety. V této uzavřené oblasti se nesmí vyskytovat ani lodě, ani letadla. Přítomnost jednoho či druhého je důvodem k zastavení startu rakety. Zároveň nikdy neprobíhají starty dvou raket najednou – Eastern či Western Range dokáží obsloužit vždy jen jeden start rakety.

• 28. února 2016 zastavilo start mise SES-9 vplutí lodi do zakázané oblasti.

Pokud si myslíte, že jen lodě vplouvají do zakázané oblasti a piloti letadel jsou rozumní, pletete se.

• 11. listopadu 2017 byl zrušen start rakety Antares s lodí Cygnus OA-8E k ISS kvůli letadlu, které vletělo do zakázané oblasti.

Pokud si uvědomíme, že neplatí komunisty propagované heslo: „Poručíme větru dešti”, tak nám nezbývá nic jiného než připustit, že před rozmary Matky přírody jsme při odpalování raket krátcí. Pro jednoduchost nebudeme brát do úvahy střelbu raket s jodidem stříbrným do mraků, abychom vyvolali jejich vypršení – toto se prostě na Vandenbergu nebo na Canaveralu nepoužívá. Zrovna tak je nutno nezapomínat na fakt, že lidská hloupost nezná hranic, a přes nesčetná varování jsou lidé schopni vnikat i na životu nebezpečná místa. Tyto dvě předchozí příčiny jsou zkrátka takové, že ani sebelepší raketa či kosmodrom jim není schopen zabránit.

Problémy na odpalovací rampě

Startovní rampa pro kosmické lety je nadzemní struktura, ze které jsou rakety či kosmické lodi vertikálně odpalovány. Patří k ní různé obslužné a servisní věže či platformy, potrubí pro tankování raket palivem, okysličovadlem či kryogenními látkami, elektrické kabely, komunikační prostředky či zařízení pro sledování telemetrie. Také obsahuje deflektory plamenů, zařízení na tlumení hluku či hašení, které všechny  zabraňují poškození rampy a okolních staveb při startu. Také jsou zde bleskosvody, které z místa startovní rampy dělají v podstatě Fararadyovu klec. Patří sem i reflektory, které v noci osvětlují vztyčenou raketu. Do infrastruktury, která umožňuje start rakety, je nutno započítat i samotné řídící středisko či radary pro sledování letadel a raket. A je naprosto samozřejmé, že v okamžiku startu musí kromě samotné rakety fungovat na 100 % také celá odpalovací rampa a řídící středisko.

Příklady odkladů misí SpaceX způsobených problémy na rampě:

• 26. března 2014 – požár radaru vedl k odkladu mise CRS-3
• 8. února 2015 – v čase T-2 minuty 26 sekund byl zastaven odpočet mise DSCOVR z důvodu problému se sledovacím radarem. Elon Musk vydal prohlášení, že zastavení startu je pro ně vítané, protože budou moci vyměnit kameru na prvním stupni, která snímá start (samozřejmě tento problém byl pouze kosmetický, z hlediska bezpečnosti startu či rakety se jednalo o nedůležitou věc).
• 4. července 2017 byl start mise Intelsat 35e 9 sekund před startem zastaven kvůli problému s pozemním počítačem

Problémy s nákladem

Než se dostaneme do finální části, nesmíme opomenout připady, kdy start zastaví problém s vynášeným nákladem:

• Toto nastalo při startu mise Orbcomm-1. Na to, o jak lehký náklad se jednalo, byla tato mise velmi často odkládána. Jeden z těchto odkladů, dne 10. června 2014, byl způsoben nutností přetestovat jednu z vynášených družic. Nejednalo se ale o odklad startu, nýbrž o odklad statického zážehu.
• Další odklad nastal při startu mise CRS-3 dne 16. března 2014, kdy z důvodu kontaminace nákladu byl start odložen o 14 dní. Odklad způsobila kontaminace šicím strojem, který byl použit při výrobě látkového krytu nákladu v trunku lodi Dragon.

Problémy s nosičem

Nejčastější příčinou odkladu startu Falconu 9 je však problém s raketou samotnou. Příkladů je spousta:

• 4. června 2010 byl zastaven odpočet při misi DSQU pouhou sekundu před startem kvůli vadnému senzoru
• 3. prosince 2010 byl zastaven statický zážeh mise COTS-1 v čase T-1,1 sekundy kvůli vysokému tlaku ve spalovací komoře
• 19. května 2012 byl zastaven start mise COTS-2 v čase T-0,5 sekund kvůli zvýšenému tlaku v motoru č. 5
• 28. února 2016 byl zastaven start mise SES-9 kvůli nízkému tahu motorů. Předtím byl start jednou odložen a jednou zastaven kvůli problémům s tankováním kyslíku.
• 18. února 2017 byl zastaven start mise CRS-10 v čase T-13s kvůli problémům s nakláněním trysky v horním stupni.
• 30. dubna 2017 byl zastaven start mise NROL-76 52 sekund před startem kvůli vadnému čidlu v prvním stupni
• 3. července 2017 byl zastaven start mise Intelsat 35e v čase T-9 sekund kvůli chybě na navigačním a orientačním systému druhého stupně
• 16. dubna 2018 zrušen start mise TESS kvůli nutnosti provést dodatečné testy navigačního a řídícího systemu

Tolik tedy k problémům rakety Falcon 9, které vedly k zastavení a zrušení startu. Bude dobré si ale připomenout dvě věci. Za prvé, že je vždy lepší přerušit start, klidně i několikrát, než dopustit selhání mise kvůli kterékoliv z výše popsaných příčin. Jen raketa stojí kolem 60 milionů dolarů a samotný náklad bývá ještě několikanásobně dražší. Ano, obsluha rampy a pronájem kosmodromu stojí peníze, ale případné selhání by bylo daleko dražší. Druhou věc, kterou bych rád připomněl, je ta, že i když dojde i k několika přerušením startu a nakonec se raketě podaří úspěšně odstartovat, je tento start počítán jako úspěšný, počet zastavených startů v tomto případě nerozhoduje.

Na samotný závěr bych rád řekl, že tento článek si dal za cíl vyjmenovat všechny možné příčiny, které mohou vést k odkladu startu rakety, a pokud to bude možné, zmínit se i o tom, že se většina těchto příčin nevyhnula ani startům Falconu 9. Rozhodně to ale neměl být výčet všech možných zastavených či neuskutečněných startů, které firmu SpaceX během její historie potkaly. Pokud máte ale zájem si takový přehled projít, zajděte si na fórum NASA Spaceflight. Jsou tam popsány všechny odklady i s příslušnými odkazy, a to jak pro Falcon 1, tak pro Falcon 9.