Falcon 9 při poslední misi Starlink vynesl rekordně těžký náklad, pro první stupeň to navíc byl již 12. start

V sobotu ráno proběhla mise Starlink 4-12, při které Falcon 9 vynesl dalších 53 družic Starlink a rovnou pokořil dva rekordy. První stupeň totiž poprvé letěl na své dvanácté misi a zároveň byla celková hmotnost nákladu rekordní. Z toho lze vyvodit přibližnou hmotnost jedné družice Starlink a také to indikuje, že SpaceX zřejmě dokázalo z Falconu 9 vymáčknout ještě trochu výkonu navíc.

Aktuální mise Starlink 4-12 byla rekordní, jelikož pro první stupeň Falconu 9 to byl již 12. start. To představuje nový milník ve znovupoužitelnosti, protože zatím žádný stupeň tolikrát neletěl. Stupeň následně úspěšně přistál na mořské plošině Just Read the Instructions, takže je dost možné, že neletěl naposledy. Konkrétně se jednalo o stupeň B1051.12, který byl vyroben v roce 2018 a poprvé odstartoval v březnu 2019 na misi DM-1, což byla testovací mise lodi Crew Dragonu bez astronautů. Stupeň tedy během tří let absolvoval celkem 12 startů (novější stupně B1058 a B1060 však na podobný počet startů potřebovaly jen 2 roky). Exemplář B1051 je zajímavý hlavně tím, že šlo o první stupeň vybavený finální verzí tlakových nádob na helium (tzv. COPV 2.0). Ty SpaceX vyvinulo v návaznosti na nehodu Amos-6, kterou způsobilo právě selhání heliové nádoby na druhém stupni během tankování. Nový typ nádob má být výrazně pokročilejší a hlavně bezpečnější, což je důležité hlavně v kontextu misí s astronauty.

SpaceX letos nasadilo neskutečné tempo vynášení družic pro svou satelitní konstelaci Starlink. Osm z letošních jedenácti misí Falconu 9 neslo družice Starlink a celkem jich letos bylo vyneseno už 391. Každá z těchto misí ale byla trošku jiná, protože maximální počet družic, které dokáže Falcon 9 vynést, se liší v závislosti na zvolené startovní rampě, parametrech cílové orbity a také letové trajektorii. Například loňská mise Starlink 4-1 startovala z Floridy severovýchodním směrem na eliptickou orbitu s parametry 339 x 212 km a inklinací 53,2°, přičemž bylo možné vynést 53 družic Starlink v1.5 s laserovými pojítky. V případě mise Starlink 4-4, která startuje z Kalifornie na podobnou orbitu, bylo možné vynést 52 družic. Tyto typy startů jsou nejoptimálnější a SpaceX při nich využívá možností Falconu 9 na maximum. V případě Floridy pak SpaceX přes zimu volilo upravenou alternativní letovou trajektorii, při které raketa startovala jihovýchodním směrem místo původního severovýchodu. Díky tomu se místo přistání prvního stupně rakety nacházelo u Baham, kde bývá v zimních měsících příznivější počasí. Tato trajektorie ale není úplně optimální, protože při ní raketa musí uhýbat obydleným oblastem, a tak daní za lepší počasí a menší počet odkladů je nižší celková nosnost. Falcon 9 tedy při těchto jihovýchodních floridských startech vynášel jen 49 družic místo dřívějších 53.

Všechny mise Starlink ale stále cílily na nízkou eliptickou orbitu. To maximalizovalo celkovou nosnost, ale zároveň to představovala skryté riziko, které se projevilo při únorové misi Starlink 4-7.  Neočekávaná geomagnetická bouře tehdy výrazně zvýšila hustotu atmosféry ve výšce, kde byly vypuštěny družice Starlink, což vedlo k předčasnému zániku většiny z nich. V reakci na tuto komplikaci začalo SpaceX vypouštět družice Starlink na vyšší kruhové orbitě, která je bezpečnější, protože vesmírné počasí v této výšce nemá významný vliv. Na následujících misích Starlink proto bylo vynášeno o 2–4 družice méně (v závislosti na rampě a trajektorii). Podrobněji jsme o této problematice psali v tomto článku.

U posledních dvou misí Starlink ale začal počet vynášených družic opět mírně stoupat, i když parametry orbity zůstaly stejné (stále šlo o bezpečnější vyšší orbitu). Například při misi Starlink 4-10 bylo vyneseno 48 družic, i když měla stejné parametry jako předchozí mise, při které raketa nesla o jednu družici méně. A pak se ukázalo, že zatím nejnovější mise Starlink 4-12 nesla dokonce 53 družic, i když startovala na vyšší orbitu než jinak stejná mise Starlink 4-1. Z toho bylo jasné, že buď má Falcon 9 z nějakého důvodu vyšší nosnost, nebo klesla hmotnost jednotlivých družic Starlink.

Tím se dostáváme k druhému rekordu aktuální mise Starlink 4-12. Elon Musk totiž po startu prozradil, že Falcon 9 při něm vynesl svůj dosud nejtěžší náklad o hmotnosti 16 250 kg. To by znamenalo, že jedna družice Starlink v1.5 má hmotnost přibližně 306 kg (ve skutečnosti to asi bude o něco méně, protože část celkové hmotnosti nejspíš tvoří adaptér pro připojení k druhému stupni nebo třeba upevňovací tyče, které jsou při vypuštění družic odhozeny). Pro srovnání, prototypové družice Starlink v0.9 z roku 2019 měly hmotnost 227 kg a už u příští mise Starlink v1-1 hmotnost satelitů vzrostla na 260 kg spolu s přidáním antén pro zvýšení přenosové kapacity (tehdy už šlo o družice typu v1.0). Spolu s loňským zavedením laserových pojítek pro vzájemnou komunikaci družic na orbitě pak hmotnost vzrostla na současných zhruba 300 kg (typ v1.5). Rekordní hmotnost nejnovější mise Starlink nicméně indikuje, že hmotnost jednotlivých družic zřejmě neklesla, neboť celkový náklad měl o 650 kg více než v případě dřívějšího maxima, které představovalo 60 družic Starlink typu v1.0 (15 600 kg). SpaceX tedy nejspíš vyždímalo dodatečný výkon z rakety nějak jinak.

Zkusil jsem porovnat telemetrii z misí Starlink 4-1 a 4-12, jelikož jsou skoro totožné a liší se pouze cílovou orbitou (nízká eliptická u 4-1 a vyšší kruhová u 4-12). Oddělení prvního stupně proběhlo ve stejnou dobu a přistávací manévr se také zdál stejný (20sekundový vstupní zážeh a stejná rychlost při zahájení přistávacího zážehu). Avšak v případě aktuální mise měl první stupeň po provedení vstupního zážehu o přibližně 200 km/h vyšší rychlost než při misi Starlink 4-1. To by mohlo značit, že stupeň pak trochu více spoléhal na aerodynamické brzdění a tím ušetřil palivo. Je možné, že SpaceX šlo na úplnou hranici možností a využilo všechny rezervy tak, aby stupni po přistání nezbylo v podstatě vůbec žádné palivo. Oproti tomu v minulosti v prvním stupni zůstávala zhruba tuna pohonných látek, což podle Elona Muska bylo příliš. SpaceX už ale provedlo tolik startů Falconu 9, že už možná dokáže úplně přesně vypočítat, kolik paliva lze využít pro přistávací manévr, aniž by bylo nutné nechávat rezervu pro případ nepřesnosti kalkulace. Nechcete totiž, aby palivo nebo okysličovadlo zcela došlo v okamžiku, kdy ještě běží motory. To se stalo například při misi ABS 2A / Eutelsat 117W B v roce 2016, což mělo za následek neúspěšné přistání.

Pokud se opravdu podařilo takto optimalizovat letový profil a využít pohonné látky do poslední kapky, mohlo by to vysvětlovat, proč bylo možné provést misi se stejným počtem družic Starlink, která mířila na vyšší orbitu než jinak totožná dřívější mise. Zvýšené množství využitelných pohonných látek by v takovém případě mohlo být využito pro urychlení druhého stupně ve fázi letu před oddělením prvního stupně a tím docílit mírně vyšší nosnosti. Dodávám však, že jde jen o mou spekulaci. Alternativním vysvětlením by mohl být například softwarově zvýšený tah motorů Merlin, ale to se mi osobně moc nepozdává vzhledem k tomu, že se bavíme o misích s několik let starými stupni a motory.

Dále mi vrtá hlavou, proč měla rekordní hmotnost až aktuální mise Starlink 4-12, když loňská mise 4-1 nesla stejný počet družic. Znamená to, že současné družice jsou o něco těžší, například kvůli nějakým vylepšením? Nebo se Elon Musk v tweetu jen nepřesně vyjádřil a ve skutečnosti nešlo o nový rekord, ale již druhou misi s takto vysokou celkovou hmotností? Podělte se o názor v komentářích!

Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!