Jak dopadl termální test horního stupně Falconu 9 během mise CRS-19?

Během nedávné mise CRS-19 fanoušky zaskočila skutečnost, že první stupeň Falconu 9 přistával netradičně na plovoucí plošině Of Course I Still Love You místo na pevnině, jak bývá u misí CRS zvykem. Ukázalo se, že důvodem byla potřeba SpaceX provést test dlouhodobého pobytu druhého stupně na orbitě kvůli požadavkům budoucích misí. První stupeň tedy musel udělit druhému stupni vyšší rychlost než normálně, a tak hořel o 13 sekund déle. Kvůli tomu spotřeboval více paliva, a tak ho neměl dostatek pro návrat na pevninu. Ve výsledku tedy přistál v oblasti vzdálené 345 km od místa startu. Jak ale vlastně test horního stupně probíhal? Proč byl prováděn? A byl nakonec úspěšný?

Cílem testu bylo ověřit termální vlastnosti horního stupně Falconu během dlouhého pobytu na oběžné dráze a schopnost následného zážehu motoru. To není tak jednoduché, jak by se mohlo na první pohled zdát. Stupeň je totiž na orbitě vystaven extrémním výkyvům teplot, a tak je potřeba na jednu stranu omezit ohřívání a odpařování pohonných látek a na druhou stranu zabránit jejich zamrznutí.

Web Spaceflight Now informoval, že SpaceX podobný test provádělo také na demonstrační misi Falconu Heavy a na misi STP-2. Tehdy sice proběhlo úspěšné zažehnutí horního stupně i po několikahodinovém pobytu na orbitě, ale výsledky těchto testů prý nebyly úplně takové, jaké si firma představovala.

Inženýři SpaceX proto přidali do nádrží druhého stupně Falconu bariéry, které mají za úkol zabránit hromadění pohonných látek na stěnách nádrží ve stavu beztíže. Tato úprava nejspíš vedla k dosažení kýženého výsledku, neboť prezidentka SpaceX Gwynne Shotwell pár dnů po startu CRS-19 potvrdila, že stupeň po 6hodinovém volném letu na orbitě provedl deorbitační zážeh motoru Merlin o délce 20,1 sekund přesně podle plánu. Dodala, že i když ještě stále probíhá podrobná analýza všech získaných dat, předběžně to vypadá, že test byl úspěšný.

SpaceX neupřesnilo, kvůli kterým budoucím misím tento test provádělo, ale má se za to, že cílem je prokázat americkému letectvu schopnost horního stupně raket Falcon bezpečně doručit náklad přímo na geostacionární dráhu. Na podzim 2020 je totiž v plánu start Falconu Heavy s družicí AFSPC-44, který bude mít za úkol přesně to. Tento typ mise vyžaduje, aby horní stupeň (který je stejný jako ten na Falconu 9) dokázal v pořádku přečkat několikahodinový pobyt na oběžné dráze a poté spolehlivě znovu zažehnul motor, který vyšle náklad na geostacionární dráhu.

Mimochodem, CRS-19 nebyla první letošní misí, při které SpaceX provádělo nějaké experimenty. Při misi CRS-18 společnost testovala destičky pro tepelný štít Starship a také vliv nezvyklého šedého pruhu na změny teplot horního stupně na oběžné dráze.