Geomagnetická bouře způsobila zánik většiny družic Starlink z poslední mise, SpaceX už ale zavedlo nápravu

Při poslední misi Starlink vedla neočekávaná geomagnetická bouře ke ztrátě většiny vynesených družic. Co se stalo a jaké změny SpaceX zavedlo, aby se situace v budoucnu neopakovala?

Mise Starlink 4-7 odstartovala 3. února 2022 a na první pohled proběhla v pořádku, jelikož všech 49 družic Starlink bylo úspěšně vypuštěno na plánované oběžné dráze stejně jako již mnohokrát předtím. O pět dnů později ale SpaceX vydalo překvapivé prohlášení, že až 40 družic z této mise bude ztraceno. Důvodem byla geomagnetická bouře, kvůli které byly družice den po vypuštění vystaveni o 50 % vyššímu aerodynamickému odporu, jelikož bouře ohřála zemskou atmosféru. U družic byl aktivován bezpečnostní režim, který natočil solární panely takovým způsobem, aby se co nejvíce minimalizoval atmosférický odpor, ale ve výsledku to nestačilo a pouze 11 družic se podařilo zachránit. Zbytek shořel v atmosféře už pár dnů po vypuštění, což zachytilo video níže. Pro SpaceX to pravděpodobně představuje ztrátu v řádu několika desítek milionů dolarů.

K problému přispěl také způsob vypuštění družic, který SpaceX používá. Téměř u všech startů z kategorie „Starlink Group 4“, které začaly misí Starlink 4-1 v listopadu 2021, totiž byly družice vypouštěny na eliptickou orbitu s přibližnými parametry 338 km x 210 km už 15 minut po startu (výjimkou byla mise Starlink 4-3, která nesla také sekundární náklad). To znamenalo, že v nejnižším bodě dráhy se družice nacházely pouhých 210 km nad zemí, kde je stále ještě nezanedbatelný atmosférický odpor. To je záměrné, protože díky tomu velmi rychle zaniknou družice, u kterých se po vypuštění zjistí, že jsou nefunkční nebo mají nějaký problém. I takové družice, kterým zcela selže pohon, proto samovolně klesnou do atmosféry a v řádu dnů zcela shoří. Díky tomu SpaceX nevytváří kosmický odpad, který by se zbytečně dlouho držel na oběžné dráze a představoval potenciální nebezpečí pro ostatní orbitální objekty.

Bohužel tento zodpovědný přístup k vypouštění družic funguje pouze do doby, než sluneční aktivita neočekávaně zahřeje atmosféru a zvýši aerodynamický odpor natolik, že družice se po vypuštění nedokážou včas přemístit na vyšší, bezpečnou orbitu. A to se právě stalo při únorové misi Starlink 4-7. SpaceX se proto poučilo a u budoucích misí už zřejmě nebude používat tento potenciálně riskantní letový profil. Důkazem toho jsou oznámené orbitální parametry mise Starlink 4-8, která by měla startovat v pondělí 21. února v 16:44 SEČ. Z oficiálních informací, které SpaceX zveřejňuje před každým startem mise Starlink, vyplývá, že tentokrát budou družice vypuštěny na vyšší kruhové orbitě s parametry 325 x 337 km více než hodinu po startu. I v nejnižším bodě dráhy tedy družice budou o více než 50 % výše než při předchozích misích. V této výšce by i případná geomagnetická bouře už neměla mít významný vliv na vypouštěné družice. Podobný způsob vypouštění družic mimochodem SpaceX v minulosti používalo také u některých misí „Starlink v1“. Firma v průběhu let zkoušela několik různých typů orbit, na které vypouštěla družice Starlink.

Zavedení nové cílové orbity ale pro SpaceX má také několik negativních důsledků. Vyšší kruhová trajektorie totiž vyžaduje dva zážehy horního stupně a celkově je pro její dosažení potřeba více paliva. To znamená mírný pokles nosnosti rakety, který se projevil na maximálním počtu družic, které lze vynést v rámci jednoho startu. Na příští misi Starlink 4-8 proto raketa ponese o 3 družice méně než minule, celkem tedy 46 kusů. Toto číslo je navíc ještě o trochu nižší, než by mohlo být, protože SpaceX se rozhodlo přes zimu provádět floridské mise Starlink jihovýchodním směrem kvůli sezónně lepšímu počasí v oblasti přistání aeordynamických krytů a prvního stupně. Tato trajektorie ale není tak optimální jako ta tradiční severovýchodní, což mělo za následek snížení nosnosti z 53 družic na 49. Lze tedy předpokládat, že pokud v létě opět dojde k přechodu na původní severovýchodní trajektorii, nosnost by měla povyrůst ze 46 družic na 50 (při zachování nově zavedené vyšší vypouštěcí orbity). Pro srovnání, družice předchozí generace (Starlink v1.0) byly o pár desítek kilogramů lehčí, jelikož jim chyběla laserová pojítka, a tak bylo možné vynášet až 60 družic najednou.

Druhou nevýhodou nové vypouštěcí orbity, která bude zavedena při misi Starlink 4-8, je delší samovolná deorbitace. Pokud tedy některé z družic selže pohon hned po vypuštění, postupný pokles do atmosféry a následný zánik už nebude trvat pár dnů, jak tomu bylo u předchozího způsobu vypouštění, ale spíš několik týdnů nebo měsíců. Například družice č. 1447 z mise Starlink v1-7 selhala na začátku července 2020 ve výšce kolem 400 km a zanikla až o 6 měsíců později. Bavíme se ale o vzácných případech, kdy družice není vůbec schopná manévrování. V praxi se tohle moc často nestává a problematické družice, které neprojdou kontrolou po prvotním vypuštění, je obvykle stále možné rychle deorbitovat pomocí jejich motoru nebo několika fint. Navíc nová vypouštěcí orbita není ve výšce 400 km, ale zhruba 350 km, takže samovolná deorbitace i v nejhorším možném případě bude trvat spíše několik týdnů, nikoli oněch 6 měsíců.

Každopádně pro SpaceX fiasko při minulé misi Starlink znamená drahé ponaučení a zároveň zřejmě trvalé snížení nosnosti Falconu 9 u tohoto typu misí. Začne mít kvůli tomu smysl časem používat silnější Falcon Heavy i pro mise Starlink, nebo si firma nebude komplikovat život a do budoucna počítá s tím, že Falcon 9 bude nahrazen až Starship?