Další pokrok ve znovupoužitelnosti raket – příští Falcon 9 poletí s již použitým aerodynamickým krytem

SpaceX provedlo start některé ze svých raket naposledy před třemi měsíci (nepočítáme-li krátký zkušební let Starhopperu), ale společnost Elona Muska se nyní vrací ve velkém stylu. Na 11. listopadu je totiž v plánu start Falconu 9, který bude nevšední hned v několika ohledech. Nákladem této mise bude další várka satelitů pro internetovou konstelaci Starlink, avšak za zmínku tentokrát stojí také celá raketa, která k tomu bude využita. Půjde totiž o první misi s Falconem 9, pro jehož spodní stupeň to bude již čtvrtý start. Zároveň při této misi dojde k vůbec prvnímu znovupoužití aerodynamických krytů a také prvnímu pokusu zachycení obou polovin krytu najednou. SpaceX tak dosáhne hned několika velkých milníků na poli znovupoužitelnosti raket, což je něco, na čem firma usilovně pracuje už od svého založení.

Mise Starlink v1-1 (oficiální název se nejspíš bude lišit) byla původně v plánu už na konec září, avšak z neznámých důvodů byla několikrát odložena a nakonec je v plánu na 11. listopadu. Očekává se, že při této misi bude vyneseno dalších 60 satelitů pro konstelaci Starlink, ty však budou trochu odlišné od testovacích prototypů vynesených v rámci květnové mise. Přesné rozdíly zatím nejsou známy, ale důležité je, že půjde o satelity v konfiguraci určené už pro ostrý provoz sítě. Mise Starlink v1-1 tedy vynese první šedesátku, avšak tím SpaceX rozhodně nekončí. Firma tvrdí, že pro pokrytí Spojených států signálem potřebuje vynést alespoň 400 takovýchto družic a pro globální pokrytí zhruba 1500. Velmi rychle tedy budou následovat mise Starlink v1-2, v1-3, v1-4 atd. Pár z nich by se mělo stihnout ještě během listopadu a prosince, nicméně v průběhu příštího roku chce SpaceX provádět v průměru jednu takovou misi každé dva týdny. Starlink by tak prý mohl začít poskytovat internetové připojení v omezené míře už někdy v polovině roku 2020.

Vraťme se ale k blížící se misi Starlink v1-1. Její přípravy probíhají dobře, což potvrdil úterní statický zážeh na floridské rampě SLC-40. Při něm byly na pár sekund zažehnuty motory prvního stupně, aby se ověřilo, že raketa i zařízení rampy fungují správně. Zároveň zážeh posloužil jako kompletní nácvik předstartovních příprav včetně tankování a spolupráce pracovníků SpaceX s letectvem, které zajišťuje provoz celého kosmodromu.

Raketa, se kterou byl zkušební zážeh proveden a která za pár dnů vynese satelity pro Starlink do vesmíru, je opravdový veterán. Zatím to nebylo 100% potvrzeno, ale má se za to, že první stupeň pro tuto misi nese označení B1048.4, tudíž to pro něj bude již čtvrtý start. V minulosti stupeň absolvoval mise Iridium-7 a SAOCOM 1A na západním pobřeží USA a poté byl přesunut na východ, kde letos v únoru startoval na misi Nusantara Satu. Zatím žádný stupeň neletěl více než třikrát, takže mise Starlink v1-1 bude pro SpaceX představovat důležitý milník. A vzhledem k tomu, kolik startů pro Starlink firma plánuje na následující měsíce a roky, pravděpodobně nebudeme muset čekat příliš dlouho na mise, při kterých nějaký stupeň poletí popáté, pošesté, posedmé atd.

I když má SpaceX s opakovaným používáním raket velké zkušenosti (k prvnímu znovupoužití došlo už v březnu 2017), stupně dlouho létaly maximálně dvakrát a poté byly vyřazovány ze služby. Až s nástupem vylepšené varianty raket Falcon s názvem Block 5 začalo SpaceX pomalu experimentovat s vícenásobným použitím každého vyrobeného stupně. Tři různé stupně tedy už absolvovaly tři starty, avšak stále se jedná do jisté míry o neprobádané území, které s sebou může nést dosud neznámá rizika. Někteří zákazníci tak mohou mít problém s tím, aby jejich drahocenný satelit vynesla třeba již čtyřikrát použitá raketa. U misí Starlink je ale zákazníkem přímo SpaceX, takže potenciálně zvýšené riziko plynoucí z použitých stupňů si firma nese sama.

To samé platí pro znovupoužití aerodynamického krytu na špičce rakety, který chrání nesený náklad během startu. SpaceX už několik let usilovně pracuje na záchraně těchto krytů, aby je bylo možné používat opakovaně stejně jako první stupně raket Falcon. Výroba krytů z hliníku a uhlíkových vláken je totiž velmi náročná, a to jak z hlediska času, tak financí. Celý kryt tvořený dvěma polovinami tak ve výsledku stojí 5–6 milionů dolarů. Navíc vzhledem k velkým rozměrům krytu jeho výroba vyžaduje hodně místa v továrně, a tak další navyšování výrobní kapacity může být drahé a nepraktické. SpaceX se tedy rozhodlo kryty po odpojení od horního stupně rakety kontrolovaně navádět zpět do atmosféry pomocí manévrovacích trysek a poté s nimi na padáku přistávat v obří síti na speciálně upravené lodi Ms. Tree.

Prvotní snahy o zachycení krytů do sítě v roce 2018 všechny skončily neúspěchem, ale SpaceX se nenechalo odradit. Inženýři vybavili loď větší sítí a postupně pilovali celý proces přistání krytu. Všechna tahle vylepšení nakonec vedla k prvnímu úspěšnému zachycení krytu do sítě během letošní mise STP-2 a později také při misi Amos-17. Nebyly to však úplně první kryty, které SpaceX zachránilo. I v případech, kdy se přistání do sítě nezdařilo, totiž firma s kryty přistála alespoň do moře a poté je vylovila. K tomu došlo například během dubnové mise Falconu Heavy s družicí Arabsat 6A. Při ní nebyla k dispozici loď se sítí, a tak obě poloviny krytu přistály do moře. Už tehdy Elon Musk oznámil, že kryty nejsou poškozeny a že ještě v roce 2019 budou použity znovu na některé z misí pro Starlink.

A právě tyto kryty nakonec opravdu poletí znovu na aktuální misi Starlink v1-1, což samo SpaceX potvrdilo na Twitteru. Spolu s tím se firma rovnou podělila o skvělé video z mise Arabsat 6A, které zachycuje okamžik odpojení krytů od horního stupně. Půjde tak o vůbec první případ znovupoužití aerodynamického krytu a dá se očekávat, že u budoucích misí Starlink se budeme s již použitými kryty setkávat stále častěji.

Tím však někončí seznam prvenství, kterých se dočkáme během mise Starlink v1-1. Aerodynamické kryty totiž budou nejen již použité, ale zároveň se je SpaceX pravděpodobně pokusí znovu zachránit. Vůbec poprvé však půjde o pokus přistát do sítě s oběma polovinami krytu. SpaceX totiž doposud mělo k dispozici jen jednu loď vybavenou sítí, a tak se vždy pokoušelo zachytit jen jednu polovinu krytu. Firma však letos do své flotily přidala ještě loď Ms. Chief, a předpokládá se, že během mise Starlink v1-1 budou do akce nasazeny obě lodě, aby mohly být zachyceny obě poloviny krytu.

Pokud tedy všechno půjde podle plánu, 11. listopadu z Floridy odstartuje Falcon 9 s již třikrát použitým spodním stupněm a také již jednou použitým aerodynamickým krytem. Kromě nákladu a paliva tak bude nový jen horní stupeň rakety. Dvě a půl minuty po startu se první stupeň odpojí a poté se pokusí přistát na plovoucí plošině Of Course I Still Love You, která bude umístěna v Atlantiku ve vzdálenosti 628 km od místa startu. Mezitím dojde také k odpojení obou polovin aerodynamického krytu, které se pomocí manévrovacích trysek a padáků pokusí přistát do sítí na lodích Ms. Chief a Ms. Tree. V případě úspěchu pak všechny tyto komponenty můžou v budoucnu letět znovu na některé z příštích misí.

To je něco, o co Elon Musk a jeho firma usiluje už dlouhá léta. Byla to trnitá cesta, ale konečně jsme se dostali do fáze, kdy asi 70 % mezních nákladů na start Falconu 9 tvoří znovupoužitelné komponenty (v případě Falconu Heavy to je dokonce ještě větší procento). Dosud něco takového platilo jen u misí s nákladním Dragonem, který už je také používán opakovaně, ale díky znovupoužitelnosti aerodynamických krytů to nyní platí pro kterýkoli start Falconu. Největší náklady na start tak brzy bude představovat palivo (200–300 tisíc dolarů) a horní stupeň, který podle Elona Muska tvoří asi 20 % ceny rakety.

Dalším velkým krokem pak bude kompletní znovupoužitelnost. Horní stupeň Falconu nejspíš nikdy nebude znovupoužitelný, ale zato vyvíjená raketa Starship je od začátku navrhována tak, aby každá její část mohla být snadno a rychle používána opakovaně. Elon Musk odhaduje, že mezní náklady na jeden start Starship vyjdou jen na 2 miliony dolarů, z čehož 900 tisíc bude tvořit palivo a kyslík. SpaceX by tak mohlo nastavit velmi nízké ceny, které by i přes obrovskou nosnost Starship byly nižší než v případě i těch nejmenších současných raket, jelikož nejsou znovupoužitelné. A to je ta potřebná revoluce, díky které začne vesmír být dosažitelný pro mnohem širší okruh lidí a organizací.