Elon Musk o raketě BFR, Raptoru a kolonizaci Marsu

Elon Musk na konci září představil upravenou verzi rakety BFR, se kterou SpaceX plánuje podnikat výpravy na Mars a také na Měsíc či z bodu A do bodu B na Zemi. Pár týdnů po prezentaci pak na Redditu uspořádal takzvané AMA (Ask Me Anything), ve kterém odpovídal na otázky ohledně BFR, motoru Raptor i kolonizace Marsu obecně.

Dozvěděli jsme se především to, že design rakety, jak jsme ho viděli na přednášce v Adelaide, ještě rozhodně není finální a už teď to vypadá, že kosmická loď dostane do vínku další Raptor a nádrže možná budou navrženy jinak. Musk dále mluvil třeba o problému kosmického záření během cesty na Mars a překvapil informací, že SpaceX je v pokročilém stadiu vývoje zařízení pro výrobu paliva na Rudé planetě.

Poznámka: Otázky i odpovědi mohou být zkráceny a volně přeloženy.

Kosmická loď

Budou pohonné hmoty v kosmické lodi během cest na Mars aktivně chlazeny? 

Hlavní nádrže budou ve vakuu a vnějšek lodi bude dobře izolovaný (především kvůli zahřívání při návratu atmosférou). Předek lodi bude převážně nasměrován ke slunci, takže  k nádržím určeným pro přistání se dostane jen malé množství tepla. Nicméně chlazení paliva lze zajistit také pomocí odpařování. Časem pak možná přidáme kryogenický chladič.

První nákladní mise chystáte už na rok 2022. Jaký je plán vývoje a testování jednotlivých prvků BFR? 

Začneme s lodí ve skutečné velikosti, se kterou budeme provádět krátké skoky do výšky několika set kilometrů. To loď nebude nijak moc namáhat, takže nebude potřebovat tepelný štít a můžeme mít velké palivové rezervy. Navíc k tomu nepotřebujeme velké Raptory uzpůsobené pro vakuum.

Dalším krokem budou orbitální lety s lodí. Za zmínku stojí fakt, že loď [tedy jen horní stupeň – pozn. autora] je s malým nákladem schopna doletět na orbitu sama o sobě. Přidání velkého prvního stupně však zvýší nosnost o více než desetinásobek. Země není vhodná planeta pro jednostupňové rakety. Na Marsu to však není problém.

Proč má kosmická loď 4 nohy namísto loňských 3?

Protože 4.

(později)

Zvyšuje to stabilitu na nerovném terénu.

Bude tepelný štít připevněn zvenku na trupu, nebo bude integrovaný?

Tepelný štít bude připevněn přímo ke stěně nádrže. To je z hlediska hmotnosti nejefektivnější. Nechcete krabici v krabici.

Budou metanové manévrovací trysky kosmické lodi odvozeny od Raptoru nebo SuperDraca?

Manévrovací trysky budou mít blíže ke spalovací komoře Raptoru než SuperDracu. Palivo do nich bude vháněno tlakem v nádrži, abychom dosáhli co nejrychlejší reakce (nevzniká zpoždění kvůli roztáčení turbočerpadla).

Jak bude vypadat tankovací varianta kosmické lodi?

Zpočátku bude tankování zajišťovat v podstatě obyčejná loď, akorát bude bez nákladu. Později vyrobíme specializovaný tanker, který bude mít extrémně vysoký hmotnostní poměr mezi plným a prázdným stavem (varování: bude vypadat dost zvláštně).

Budou tankovací lodě muset při přistání provést “hoverslam” [náročný přistávací manévr]?

Poměr tahu a váhy při přistání bude 1,3 – to je zhruba stejná hodnota jako při startu, takže přistání by mělo být docela hladké a bude vypadat skoro jako start pozpátku.

Jak je u BFR řešena ochrana před radiací?

Běžné záření z okolního prostředí není vzhledem k délce letu nikterak významné. Stačí kryt pro případ sluneční bouře. Ten tvoří malou část lodi.

Proč došlo ke změně tvaru a rozmístění nádrží v lodi?

Cílem bylo eliminovat/minimalizovat složitost potrubních rozvodů. Se současným designem však nejsme zcela spokojeni, takže jej nejspíš ještě přepracujeme.

Může být delta křídlo odstraněno pro cesty do hlubokého vesmíru?

Nenazýval bych to delta křídlem [v oficiální prezentaci bylo použito označení “delta křídlo” – poznámka autora]. Vzhledem k velikosti lodě je tento prvek dost malý a lehký a na rozdíl od běžného křídla se nevyužívá k vytváření vztlaku. Hlavním účelem je vyvažování lodi, aby z orbity nesestupovala motory napřed (to by nedopadlo dobře), a také zajištění ovladatelnosti při průchodu atmosférou.

Raptor

Jak zatím probíhá zvětšování testovacího Raptoru na finální velikost?

Zvětšení Raptoru z 1 MN na 1,7 MN je velmi jednoduché. Výsledný motor bude o dost lehčí, kompaktnější a extrémně zaměřený na znovupoužitelnost.

Cílem je překonat úroveň bezpečnosti aerolinek. Pokud se náš motor spolehlivostí přiblíží tryskovému motoru, bude mít štít, který ochrání okolní motory v případě selhání,  a budeme mít větší počet motorů než dva, kterými běžně disponují letadla, mělo by být možné předčit bezpečnost aerolinek.

To bude obzvlášť důležité při dopravě z bodu A do bodu B na Zemi. Možnost doletět někam za 30 minut místo za 15 hodin nebude zdaleka tak lákavá, když na lístku bude napsáno “mimochodem, možná přitom umřete”.

40sekundový zážeh testovacího motoru Raptor:

https://gfycat.com/FaithfulConfusedHomalocephale

Bude Raptor vyroben pomocí 3D tisku?

Některé komponenty Raptoru budou tisknuty, ale většina bude tvořena obráběnými výkovky. Také jsme vyvinuli novou slitinu pro kyslíkové čerpadlo, která je pevná i při vysoké teplotě a nehoří. V prostředí s horkým čistým kyslíkem pod tlakem totiž hoří skoro všechno.

Mohou být vakuové Raptory zažehnuty při běžném atmosférickém tlaku?

Raptory s vysokým expanzním poměrem, neboli vakuové, mohou běžet na plný výkon i v atmosféře s tlakem na hladině moře, ale nedoporučuje se to.

Proč jste se rozhodli pro Raptor s tahem 1,7 MN místo původně plánovaných 3 MN?

Protože jsme srabi.

(později)

Tah motoru byl snížen zhruba úměrně ke zmenšení celé rakety od loňské prezentace. Aby mohla loď bezpečně přistát, i když dojde k selhání motoru v tu nejhorší možnou chvíli, je potřeba mít vícero motorů. Když máte dva motory a jeden odejde, přišli jste o polovinu tahu, což je velký rozdíl i v případě motoru s dobrou regulací tahu.

Částečně kvůli tomu jsme design upravili a po mé prezentaci jsme se rozhodli přidat ještě jeden Raptor se středním expanzním poměrem. Při selhání jednoho motoru tak přijdete jen o třetinu tahu a navíc to umožní vyšší nosnost při dopravě po Zemi.

Mars

Jaké máte plány pro stavbu základny na Marsu?

Naším cílem je připravit základní infrastrukturu pro výrobu paliva a kyslíku a zajistit podmínky pro přežití. Přirovnal bych to k transkontinentální železnici. Další společnosti a miliony lidí budou na Marsu muset vybudovat obrovské průmyslové zázemí.

Vybrali jste už nějaké ideální místo pro přistání na Marsu?

Místo bude muset být co nejníže, aby se maximalizovalo aerodynamické brzdění, být blízko ledu kvůli výrobě pohonných hmot a zároveň někde, kde nejsou obří balvany. Ideálně taky někde u rovníku, jelikož je to optimální pro výrobu solární energie a člověku tam neumrzne zadek.

Kdo navrhne a postaví systém pro výrobu pohonných hmot na Marsu?

SpaceX. Vývoj už je v docela pokročilém stadiu. Je to klíčová část celého systému.

Celé AMA si můžete pročíst na Redditu.