Falcon 9 v září provede první přistání v Kalifornii, proč ale na pevnině nepřistává už Iridium-7?

SpaceX s prvním stupněm Falconu 9 už mnohokrát přistálo na floridské pevnině. Na betonové plošině Landing Zone 1 proběhlo i vůbec první přistání Falconu 9 v prosinci 2015. Přistání na pevnině jsou oproti přistáním na mořských plošinách (ASDS) snadnější a pro firmu zároveň levnější. SpaceX se však stále ještě nepokusilo přistát na pevnině po startu z jejich rampy na kalifornské Vandenbergově základně. Přitom už koncem roku 2017 to vypadalo, že první takové přistání proběhne již brzy. Nakonec k němu však nedošlo a my stále čekáme. Nové důkazy ale značí, že k premiérovému přistání na kalifornské pevnině by mohlo dojít letos v září. Co se stalo s pevninskými přistáními během misí Paz a Iridium, o kterých se spekulovalo? A byly vlastně vůbec někdy v plánu, nebo to byly jen mylné spekulace fanoušků?

SLC-4W je název přistávací plošiny SpaceX, která se nachází na Vandenbergově letecké základně v Kalifornii pouhých 434 metrů od startovní rampy SLC-4E. Pokud vás zajímá historie vzniku této přistávací plošiny, přečtěte si loňský článek Kdy se dočkáme prvního přistání na kalifornské pevnině, který mimochodem obsahuje výbornou Elonovu historku o útrapách jednoho tuleně. V článku jsem tehdy došel k závěru, že přistávací plošina SLC-4W už bude brzy zprovozněna a k prvnímu přistání by zde mělo dojít během mise Paz.

O pár měsíců později pak web NASA Spaceflight informoval, že mise Iridium by měly být také schopné přistání na pevnině, ale je k tomu potřeba výkonnější raketa typu Block 4 nebo Block 5. To mě vedlo k úvaze, že kalifornská robotická plošina Just Read the Instructions už nemusí být teoreticky nikdy potřeba, neboť u všech budoucích startů z Kalifornie by tím pádem mělo být možné provést přistání na pevnině. Tato teorie se však nakonec naplnila jen částečně a nejspíš z jiných důvodů. Plošina JRTI si sice dala pauzu na tři čtvrtě roku, ale nebylo to kvůli tomu, že by SpaceX po startech z Kalifornie přistávalo už jen na pevnině. Firma totiž nepřistávala vůbec, neboť se rozhodla neprovádět druhou záchranu již použitých stupňů typu Block 4 ve prospěch modernějšího Blocku 5. A jelikož letos zatím všechny kalifornské mise (Paz, Iridium-5 a Iridium-6) nakonec letěly s již použitými stupni, nedočkali jsme se žádného přistání, natož přistání na pevnině.

Předpokládalo se tedy, že přistání na pevnině proběhne až při první kalifornské misi se stupněm typu Block 5, který SpaceX určitě bude chtít zachránit. A tím se dostáváme do současnosti, kdy nás na konci července čeká mise Iridium-7 se zbrusu novou raketou ve variantě Block 5. Jenže i když mají podle neoficiálních informací být mise Iridium schopné přistání na pevnině, SpaceX se u této mise rozhodlo provést běžné přistání na mořské plošině Just Read the Intructions stejně jako u všech předchozích misí Iridium.

K prvnímu přistání na pevnině nakonec dojde až v září, neboť SpaceX oficiálně požádalo úřad FCC o povolení provést přistání prvního stupně Falconu 9 na Vandenbergově letecké základně. Toto přistání má proběhnout nejdříve 5. září, což by mělo odpovídat misi SAOCOM 1A. Premiéra přistávací plošiny SLC-4W je tedy už jasná, ale mně stále vrtalo hlavou, proč SpaceX neprovede přistání na pevnině už při misi Iridium-7. Při analýze této otázky jsem přišel na několik možných vysvětlení.

Možný důvod č. 1: SpaceX nemá všechna povolení

Je možné, že rampa SLC-4W stále není připravena na své premiérové přistání nebo SpaceX ještě nemá vyřízena všechna povolení nutná pro provedení přistání na pevnině. Samotná betonová plocha je sice hotová už skoro 2 roky, ale provedení ekologických studií a vyřízení všemožných povolení od NOAA, FAA a dalších úřadů nějakou dobu trvá. Tento článek ze září 2017 uvádí, že udělení finálního povolení od FAA ještě neproběhlo a úřad odmítl sdělit, kdy by k tomu mohlo dojít. Většina požadavků pro jeho udělení však v té době už prý byla splněna. SpaceX ale například ještě potřebovalo dokončit testování radiového komunikačního systému potřebného pro přistávání raket na pevnině. Nabízí se tedy možnost, že udělení finálního povolení se nakonec protáhlo a SpaceX na Vandenbergu stále nemůže přistávat.

Aktuální článek od Spaceflight Now však uvádí, že SpaceX už má všechna ekologická a bezpečnostní povolení, takže tady asi pes zakopaný nebude. Přichází v úvahu ještě technická nepřipravenost rampy, ale to se mi moc nezdá vzhledem k tomu, kolik času na to SpaceX mělo.

Možný důvod č. 2: Omezení kvůli páření tuleňů

SpaceX koncem prosince 2017 získalo povolení od NOAA (Národní úřad pro oceán a atmosféru), aby mohlo provádět přistání prvních stupňů na Vandenbergově letecké základně v Kalifornii. Hlavní obavou NOAA byl vliv hlasitých sonických třesků, které vznikají při návratu prvních stupňů, na okolní mořskou faunu. Povolení je platné do listopadu 2018 a obsahuje dodatek, že SpaceX by se až na výjimky mělo snažit vyhýbat pokusům o přistání během období páření tuleňů, které probíhá od března do června. Mise Iridium-7 je ale plánována až na konec července, takže tuleni by přistání na pevnině také bránit neměli.

Možný důvod č. 3: Mise Iridium nedokáží přistát na pevnině

I když web NASA Spaceflight aktuálně znovu informoval, že Falcon 9 ve variantě Block 5 by měl být schopen přistání na pevnině během misí Iridium, není jasné, jak k tomuto závěru autor došel. Může tedy být nesprávný. Tomu nahrává také nedávný tweet šéfa společnosti Iridium Matta Desche, který řekl, že podle něj parametry mise Iridium-7 neumožňují přistání na pevnině.

Jenže Iridium-7 má stejný náklad a míří na stejnou orbitu jako předchozí mise Iridium (s výjimkou Iridium-6/GRACE-FO). Takže pokud se Desch nemýlí a k přistání na pevnině ve skutečnosti nedojde kvůli chybějícím povolením, nepřipravenosti rampy nebo tuleňům, mohlo by to indikovat, že Falcon 9 opravdu není schopný provést přistání na pevnině při misi Iridium ani ve variantě Block 5.

Ostatně, podíváme-li se na následující tabulku plánovaných kalifornských startů, která byla vyňata z loňské žádosti SpaceX (PDF) o povolení přistávat s Falcony na Vandenbergu, vidíme, že SpaceX během misí Iridium přistávat na pevnině vůbec neplánovalo (“Iridium Landing Area” značí přistání na JRTI).

Možný důvod č. 4: Přistání je možné jen tak tak

Co tedy vedlo NASA Spaceflight k závěru, že přistání prvního stupně je u misí Iridium možné? Zde si vypůjčím výpočty od Jirky Hadače, které sepsal pro chystaný článek o vlivu cílové orbity na nosnost raket.

Falcon 9 v1.2 Block 5 je podle neoficiálního odhadu schopen přistání na pevninu při hmotnosti nákladu do 13 680 kg a startu na LEO (orbita 200 x 200 km se sklonem 28,5°). Z prostého srovnání hmotnosti nákladu misí Iridium (9600 kg) a tohoto limitu 13 680 kg pro přistání na pevnině by se mohlo zdát, že Falcon 9 může po vynesení Iridií snadno přistát na pevnině. Přesto ale přistává na mořské plošině. Čím to je?

Je nutno brát do úvahy, že mise Iridium míří na polární dráhu, takže limit hmotnosti nákladu umožňující přistání bude klesat. Například proto, že raketa nevyužije otáčení planety Země a musí tedy tento chybějící příspěvek dohnat svým vlastním výkonem. Navíc mise Iridium míří na vyšší orbity (například 625 x 625 km, 86,4°), což je náročnější profil než oněch základních 200 x 200 km. Velmi zjednodušeně řečeno, pokud míříte na jinou dráhu než na standardní 28,5° (pro Mys Canaveral) ve výšce 200 km, maximální nosnost je nižší než běžně udávaná hodnota. Je tedy vůbec možné přistát na pevnině během mise Iridium?

Podle tabulky výkonu Falconu 9 v1.0 Block 2 (tato varianta nikdy neletěla) z oficiálního manuálu z roku 2009 byla plánována nosnost na LEO (200 x 200 km, 28,5°) na hodnotě 10 454 kg, ale v případě polární dráhy (700 x 700 km, 90°) klesla až na 7597 kg. To nám dává pokles nosnosti na nějakých 72 % původní hodnoty. Aplikujeme-li tento poměr na současný limit Blocku 5 pro přistání na pevnině, dostaneme se na zhruba 9800 kg, přičemž náklad u misí Iridium má hmotnost 9600 kg. Tento kalkulátor nosnosti pak u Falconu 9 letícího na orbitu 625 x 625 km se sklonem 86,6° uvádí při přistání na pevnině maximální nosnost jen 9273 kg (ale hodnota je prý založena na méně výkonném Blocku 4). Takovéto výpočty mohou samozřejmě být dost nepřesné, ale i tak dobře ilustrují, že Block 5 možná přistání na pevnině schopen není, a pokud je, tak je to možná na hranici možností rakety Falcon 9.

Je možné, že redaktoři NASA Spaceflight provedli podobné výpočty a tak došli k závěru, že přistání na pevnině by mělo být možné. Jenže z hlediska SpaceX je možná takové těsné přistání považováno za zbytečně riskantní. V zájmu šetření paliva by totiž celý přistávací profil musel být náročnější, což by navíc raketu vystavilo větším náporům. Takže i v případě, že je přistání na pevnině během misí Iridium technicky vzato proveditelné, SpaceX možná záměrně volí šetrnější a bezpečnější přistání na mořské plošině. Takové přistání sice stojí více peněz, ale na druhou stranu vede k nižšímu opotřebování stupně a také u něj nehrozí, že třeba těsně před přistáním dojde palivo, což by v případě návratu na pevninu mohlo způsobit škody na letecké základně.

Závěr

Když vezmeme v potaz všechny argumenty rozebrané výše, vysvětlení celé situace vlastně nemusí být vůbec komplikované. Klíčová je zmíněná tabulka plánovaných startů z října 2017, z které vyplývá, že SpaceX možná nikdy nemělo v plánu provádět přistání na pevnině během misí Iridium. A jelikož potřebná povolení pro provádění přistání na Vandenbergu firma získala nejdříve v prosinci 2017 (možná i později), únorová mise Paz asi byla první a zatím jedinou příležitostí, kdy SpaceX mohlo provést přistání na pevnině. Jenže satelit Paz nakonec letěl na již použitém Falconu, který SpaceX nepotřebovalo znovu zachránit, a tak k přistání vůbec nedošlo. A až zářijová mise SAOCOM 1A tedy představuje první reálnou příležitost provést přistání na pevnině, neboť poletí s raketou typu Block 5 a zároveň náklad nebude mít zdaleka tak vysokou hmotnost jako mise Iridium (Gunter’s Space Page udává 1600 kg).

Celou debatu však definitivně rozsekne teprve způsob přistání u mise Iridium-8, která proběhne někdy na podzim až po misi SAOCOM. Přichází totiž v úvahu ještě jedna potenciální varianta. Třeba se SpaceX přistání na pevnině během mise Iridium úplně nebrání, ale vzhledem k vyšší obtížnosti chce první přistání raději provést se snazší misí jako SAOCOM. A pokud bude premiérové přistání úspěšné, třeba to povede SpaceX k rozhodnutí zkusit přistát na pevnině také u mise Iridium-8.

Jak vidíte, je v tom pořádný zmatek, ale snad vám tento článek pomohl trochu vyjasnit jednotlivé aspekty této zamotané problematiky. Ve výsledku je myslím nejdůležitější to, že možná už v září se konečně dočkáme prvního pokusu o přistání na plošině SLC-4W!