NASA chce sedm startů Blocku 5, než na něj posadí lidi, ale ten první se nepočítal

Než začne kosmická loď Crew Dragon vozit astronauty, NASA od SpaceX požaduje, aby proběhlo alespoň 7 startů Falconu 9 Block 5. Nyní ale vyšlo najevo, že jeho první exemplář, který letěl na květnové misi Bangabandhu-1, měl mírně odlišnou konfiguraci, a tak se do oněch 7 požadovaných startů nebude počítat. Na vině jsou vylepšené heliové nádoby, kterými premiérový exemplář ještě nebyl vybaven. Celá situace je ale možná zamotanější, než by se mohlo zdát.

Vyšetřování výbuchu Falconu 9 na rampě v září 2016 ukázalo, že nehodu zapříčinilo selhání heliové tlakové nádoby COPV (Composite Overwrapped Pressure Vessel – hliníková tlaková nádoba obalená v kompozitovém materiálu). SpaceX následně ve spolupráci s NASA vyvinulo vylepšené tlakové nádoby označované „COPV 2.0″. Podle Elona Muska půjde o nejpokročilejší tlakové nádoby, jaké lidstvo kdy vyvinulo. (Podívejte se, jak se podobné nádoby vyrábějí.)

Abychom pochopili, proč jsou vylepšené heliové nádoby potřeba, musíme se podívat do nedávné historie. Důvodem je to, že SpaceX používá podchlazené pohonné hmoty, aby maximalizovalo nosnost svých raket Falcon 9 a Falcon Heavy. Díky extrémně nízkým teplotám se látek do nádrží vejde o pár procent více. Jenže po natankování do rakety se nevyhnutelně zahřívají a tím pádem také rozpínají. Čím více času tedy uběhne od začátku tankování do startu, tím méně paliva a okysličovadla má Falcon po startu k dispozici. To má přímý vliv na maximální nosnost a také na to, zda první stupeň bude mít dostatek šťávy na pokus o přistání.

SpaceX z tohoto důvodu v minulosti zavedlo zrychlený tankovací proces, při kterém plnění rakety palivem i okysličovadlem začalo až 35 minut před startem (někdy dokonce jen 30 minut). Hmoty se tedy nestihly tolik ohřát a ve výsledku raketa měla maximální možnou nosnost. Zrychlené tankování bylo použito u všech startů varianty v1.2, počínaje historickou misí Orbcomm-2 v prosinci 2015.

Vše probíhalo bez problémů, avšak v září 2016 došlo k výbuchu Falconu 9 na rampě během příprav na statický zážeh před misí Amos-6. Následné vyšetřování zjistilo, že výbuch pravděpodobně způsobily neočekávané interakce mezi podchlazeným kyslíkem a jednou z tlakových nádob s heliem, které jsou ponořeny uvnitř kyslíkové nádrže. SpaceX se v rámci vyšetřování příčin povedlo tuto situaci replikovat.

Dočasným řešením tedy bylo vrátit se k pomalejšímu způsobu tankování, který je osvědčený a bezpečný. SpaceX proto od loňského návratu do služby provádělo tankování tak, že 70 minut před startem začalo tankování RP-1 a 35 minut před startem začalo plnění rakety kyslíkem. Jednalo se však o dočasné řešení, neboť SpaceX se výhledově chtělo vrátit k rychlejšímu tankování. A k tomu právě potřebuje vylepšené tlakové nádoby na helium, které už nemohou způsobit nehodu typu Amos-6. Mělo se za to, že tyto nové nádoby jsou nedílnou součástí raketové varianty Block 5, ale nyní se ukázalo, že první mise této nové konfigurace vylepšenými nádoby ještě nebyla vybavena.

Jak jsem zmínil v úvodu, NASA po SpaceX vyžaduje, aby před první misí s lidmi bylo provedeno minimálně 7 startů Blocku 5 ve stejné konfiguraci, se kterou budou létat astronauté v rámci programu Commercial Crew. Těchto 7 startů musí být provedeno před druhou demonstrační misí lodi Crew Dragon (označována DM-2), která na rozdíl od té první už poveze lidskou posádku. Tato mise je momentálně plánována na konec roku, ale má se všeobecně za to, že dojde ke sklouznutí do roku 2019. SpaceX tedy pravděpodobně má dostatek času na provedení oněch 7 vyžadovaných startů.

Situaci ale komplikuje to, že u premiérové mise Blocku 5 (Bangabandhu-1) SpaceX provedlo zrychlené tankování (RP-1 i kyslík začaly proudit do rakety až v čase T-35m). Tento způsob je u starého typu nádob považován za nebezpečný kvůli nehodě Amos-6. Raketa během mise Bangabandhu-1 tedy sice nedisponovala vylepšenými nádobami určenými pro posádku, což SpaceX potvrdilo novinářům, ale zároveň nejspíš ani těmi starými nádobami, které SpaceX používalo například u Blocku 4, neboť zrychlené tankování by v takovém případě mělo být riskantní.

(Následující odstavce budou poněkud spekulativní, tak to prosím mějte na paměti.)

Napadá mě, že mohl být na misi Bangabandhu-1 použit nějaký vývojový mezistupeň těchto nádob, který obsahuje vylepšení oproti staršímu typu, ale zároveň není úplně stejný jako finální typ nových nádob. Nedokážu si totiž jinak vysvětlit, jak je možné, že proběhlo zrychlené tankování i přes absenci vylepšených nádob, kterou oficiálně potvrdili zástupci SpaceX i NASA. Napadlo mě ještě, že vysvětlením by mohlo být, že u Bangabandhu-1 raketa měla horní stupeň Block 4. Po podrobnější analýze tankovací jsem však musel tuto teorii zavrhnout, neboť i v případě horního stupně proběhlo zrychlené tankování. Nebylo by to však ani zdaleka poprvé, kdy letěla raketa tvořená dvěma různými typy stupňů. Například při minulé misi Iridium-6/GRACE-FO raketu tvořil použitý první stupeň typu Block 4 doplněný o nový horní stupeň typu Block 5.

Kdy tedy dojde k prvnímu startu Blocku 5 s vylepšenými heliovými nádobami COPV 2.0? Zde si dovolím jít trochu proti proudu a zpochybnit informace, které kolují po internetu. Články na webech Quartz, The Verge a Spaceflight Now uvádějí, že vylepšené nádoby poprvé poletí na první demonstrační misi Crew Dragonu (DM-1), která je momentálně plánována na srpen. Žádná z uvedených přímých citací však toto netvrdí. Například prohlášení NASA potvrzuje jen to, že start Banganbandhu-1 se nepočítá do požadovaných 7 startů a že vylepšené tlakové nádoby budou připraveny pro misi DM-1:

Moje teorie je taková, že reportér webu Quartz si oficiální prohlášení o tom, že nové nádoby budou nejspíš připraveny pro misi DM-1, vyložil jako “nádoby budou připraveny až na misi DM-1”, i když prohlášení mohlo být myšleno ve smyslu “než poletí DM-1, nové nádoby už pravděpodobně budou připraveny”. Ostatní weby pak už jen opakovaly jeho nepřesný závěr. Článek na Spaceflight Now například uvádí, že si autor u SpaceX nezávisle potvrdil informaci o tom, že na Bangabandhu-1 neletěly vylepšené heliové nádoby. Ale jinde v textu, kde je uvedeno, že nádoby poletí až na DM-1, podobné potvrzení nebo přímá citace od SpaceX či NASA chybí a působí to na mě jen jako převzatá informace z původního článku na Quartz, která by mohla být zavádějící.

Z dřívějška víme, že mise DM-1 poletí s prvním stupněm B1051. Pokud je tedy pravda, že finální Block 5 s vylepšenými nádobami bude mít premiéru až při této misi, všechny stupně vyrobené před B1051 by byly ještě v té mírně odlišné nefinální konfiguraci. To mi však nejde dohromady s tím, že i když SpaceX podle Gwynne Shotwell v současnosti dokáže vyrobit dvě rakety typu Block 5 za měsíc, továrnu zatím opustily jen dva první stupně Blocku 5 – stupeň B1046 na konci února a B1047 o necelý měsíc později.

Moje teorie je taková, že vývoj a testování COPV 2.0 trval SpaceX déle, než se čekalo. Aby tedy toto zdržení nemělo negativní dopad na plánovanou kadenci startů, došlo ke kompromisu, kdy několik prvních exemplářů Blocku 5 bylo vyrobeno v ne úplně finální konfiguraci (třeba byla jen z 99 % podobná verzi určené pro posádku). Tím má SpaceX k dispozici alespoň pár raket pro překlenutí přechodného období mezi Blockem 4 a Blockem 5 pro posádku. Kvalifikace pro NASA se ale začne počítat až s první raketou v oné finální konfiguraci.

To by mohlo vysvětlit dlouhou prodlevu po odeslání stupně B1047, během které továrnu neopustil žádný nový Block 5. Mohlo by to být proto, že všechny další stupně už budou ve finální konfiguraci, ale dokončení jejich výroby čeká na vylepšené tlakové nádoby. Pokud mám pravdu, v následujících týdnech a měsících bychom se teoreticky mohli dočkat několika exemplářů Blocku 5, které budou odeslány z Hawthorne v relativně rychlém sledu. A šlo by už o naprosto totožné kusy, jejichž starty se budou počítat do kvalifikace pro NASA, neboť budou ve stejné konfiguraci jako rakety použité pro plánované lety s posádkou.

Dejte mi do komentářů určitě vědět, pokud si myslíte, že je moje teorie úplně mimo. 🙂