Ohlédnutí za veleúspěšným rokem 2020 z pohledu SpaceX

V dnešním článku se ohlédneme za uplynulým rokem 2020 z hlediska SpaceX. Podíváme se na všechny úspěchy či selhání, zajímavosti a události, které se za celý rok udály. Nezapomeneme navštívit ani dění v Boca Chica, kde se odehrávaly velice zajímavé věci kolem Starship. Výrazného pokroku bylo dosaženo v oblasti znovupoužití aerodynamických krytů a také byla zprovozněna síť Starlink.

Rekordní počet startů

Loňský rok byl pro firmu SpaceX rekordní, uskutečnilo se celkem 26 startů raket Falcon 9. Kromě jediné mise dopravila raketa ve všech případech náklad na oběžnou dráhu. Výjimkou byl únikový test Crew Dragonu za letu, při kterém byla raketa záměrně zničena před dosažením orbity. Všechny starty byly úspěšné.

Celkem 14 startů se uskutečnilo z rampy SLC-40, která se nachází na nově přejmenované Cape Canaveral Space Force Station, v 11 případech se startovalo z Kennedyho vesmírného střediska (rampa LC-39A) a jeden jediný Falcon 9 použil rampu SLC-4E na Vandenbergově základně v Kalifornii. Pokud bychom srovnali uplynulý rok s rokem 2019, počet startů se za sledované období zdvojnásobil.

Celkem 21 startů mířilo na nízkou oběžnou dráhu, dva zamířily na dráhu střední a stejný počet se vydal i na dráhu přechodovou ke geostacionární. V loňském roce SpaceX neuskutečnilo žádný start mimo gravitační pole Země. Na oběžnou dráhu SpaceX při všech svých startech dopravilo přes 290 tun nákladu.

Znovupoužitelnost raketových stupňů

Pět startů se v loňském roce uskutečnilo s novými raketovými stupni, všechny zbývající starty se odehrály s již prověřenými kusy. Historie se v roce 2020 psala velmi výrazným písmem, protože v letech předchozích byly hranice znovupoužitelnosti překračovány jen velmi opatrně. Teprve v prosinci roku 2018 jsme se dočkali třetího použití téhož stupně. Čtvrté pak přišlo na řadu v roce 2019. V roce 2020 se hranice znovupoužitelnosti posunula celkem třikrát. V březnu jsme se dočkali použití pátého, v srpnu šestého a v listopadu byl použit stupeň posedmé.

Zde se také prolomila jistá pomyslná hranice. Povětšinou totiž platilo, že pro externí zákazníky létají první stupně Falconu 9 maximálně čtyřikrát. Tato okolnost však přestala platit v prosinci, kdy jsme se dočkali dvou velice zajímavých pokoření této psychologické bariéry. Nejprve startoval první stupeň pro komečního zákazníka posedmé (SXM-7), což je něco, co bylo ještě před několika měsíci téměř nemyslitelné. Ještě důležitější událostí se v tomto směru stala mise NROL-108. Pokud se totiž dá říct, že komerční zákazníci slyší na různé slevy při vícenásobném použití, u státních institucí tomu tak rozhodně není. Bylo tedy s výrazným podivem, když výrazně konzervativní instituce, kterou Národní průzkumný úřad (NRO) rozhodně je, souhlasila s použitím již čtyřikrát letěného stupně. Zajímavý komentář k tématu znovupoužitelnosti zazněl z úst prezidentky SpaceX Gwynneth Shotwell: „[V roce 2020] jsme uskutečnili více letů prověřených stupňů, než kolikrát za posledních 5 let odstartovaly rakety Atlas V firmy United Launch Alliance.“ Zajímavá byla i její odpověď na otázku, zda je potřeba platit nějakou částku navíc u pojišťovacích společností, když je v plánu použít již letěný první stupeň. Jednoznačně uvedla, že není potřeba připlácet nic.

Nejčastěji startujícím stupněm se za rok 2020 stal ten s číslem B1051, který byl použit celkem pětkrát. Firmě se také podařilo dosáhnout dalšího pokroku ve znovupoužitelnosti prvních stupňů. Řeč je v tomto případě o době, která uplyne mezi dvěma starty téhož stupně. Rekord z roku 2018 – 71 dní mezi starty jednoho stupně – byl v roce minulém zkrácen na 51 dní, k čemuž došlo v červenci. Tímto způsobem však nebyl pokořen jen rekord SpaceX, firma si touto rekordní otáčkou prvního stupně připsala i rekord absolutní. Ten od roku 1985 držel orbitální stupeň raketoplánu Atlantis, tehdy mezi misemi STS-51J a STS-61B uplynulo 54 dní. Nelze samozřejmě srovnávat nosnost ani komplexnost obou naprosto odlišných dopravních systémů. Raketoplán byl sice znovupoužitelný dopravní prostředek, ale v žádném případě nešlo o levný dopravní systém. Dle nezávislých odhadů se cena za jeden jeho start pohybovala okolo 1,5 miliardy dolarů. Naproti tomu, cena za start letem prověřeného Falconu 9 má výrazně nižší cenovku 50 milionů dolarů.

Přistávání raketových stupňů

Při všech loňských orbitálních startech se firma pokusila přistát s prvním stupněm Falconu 9. Dva z těchto pokusů byly neúspěšné, zbylých 23 se uskutečnilo v pořádku. Jeden neúspěšný pokus při misi Starlink v1-4 pramenil z odlišné předpovědi rychlosti větru a raketa kvůli tomu tehdy úmyslně přistála v oceánu, aby neohrozila přistávací plošinu. Druhý neúspěšný pokus přišel o měsíc později při misi Starlink v1-5, kdy ještě před oddělením stupňů došlo k selhání jednoho z motorů prvního stupně. Primární mise nakonec proběhla v pořádku, ale první stupeň už nedokázal přistát. V 19 případech první stupně úspěšně dosedly na mořskou plošinu OCISLY nebo JRTI, zbývající 4 úspěšná přistání proběhla na pevnině.

Znovupoužití aerodynamických krytů

V uplynulém roce SpaceX také výrazně pokročilo v záchraně a znovupoužití aerodynamických krytů, které se používají při startech raket, aby během cesty na oběžnou dráhu chránily vynášený náklad. Zde se nabízí krásné srovnání s rokem 2019. Během něj se podařilo zachránit celkem 9 polovin aerodynamických krytů – 2 byly zachyceny do sítí čekajících lodí, zbývající kryty byly vyloveny z mořské hladiny. V roce 2020 se však SpaceX posunulo o notný kus dál. Podařilo se zachránit celkem 35 polovin krytů, přičemž 7 z nich bylo zachyceno do sítě bez kontaktu s mořskou hladinou.

Co by to však bylo za znovupoužitelnost, kdyby byly poloviny krytů pouze zachraňovány a nedocházelo k jejich opětovnému použití. Prvního letu s již použitým krytem jsme se dočkali v listopadu 2019 při misi Starlink v1-1. V uplynulém roce SpaceX tuto statistiku rapidně navýšilo. Na 8 misích letěla alespoň jedna použitá polovina aerodynamického krytu (celkem 14 polovin). Při misi Starlink v1-12 byla jedna polovina krytu poprvé použita potřetí a o několik týdnů později proběhla mise Starlink v1-13, při které raketa letěla s kryty, pro které to byl již třetí start. Na tomto místě bych dodal, že výroba aerodynamického krytu stojí 5–6 milionů dolarů, každé jeho znovupoužití tedy šetří firemní finanční prostředky. Více méně se předpokládalo, že zachráněné kryty budou používány pouze při misích Starlink, ale ani tato premisa již neplatí. V rámci prosincové mise SXM-7 poprvé letěl již použitý kryt na misi pro platícího zákazníka.

Nejvýznamnější mise Falconu 9

Mezi vůbec nejzajímavější starty za celý loňský rok rozhodně patřily dvě pilotované mise lodí Crew Dragon. První mise DM-2 proběhla v květnu 2020, kdy byly do vesmíru poprvé v dějinách vyneseny lidské bytosti na palubě soukromé kosmické lodi. Posádka Crew Dragonu, Douglas Hurley a Bob Behnken, se také na dva měsíce stala součástí 63. dlouhodobé expedice na Mezinárodní vesmírné stanici.

Druhý pilotovaný start se uskutečnil v listopadu v rámci mise Crew-1, tehdy se však již nejednalo o testovací let, nýbrž ostrou misi. Tímto letem také NASA přestala být závislá v dopravě svých astronautů k ISS na Rusku a jeho lodích Sojuz. Poprvé od roku 2011, kdy přestaly létat raketoplány, NASA opět získala schopnost vlastními silami provádět výměnu dlouhodobých expedic na ISS. Loď Crew Dragon je pro NASA také nejlevnějším pilotovaným dopravním prostředkem v celé její historii, jak je patrno z obrázku níže. V obrázku je cena udávána za jedno sedadlo.

Ani jiné starty však rozhodně nepostrádaly na zajímavosti. Výjimečným startem v loňském roce byla také mise SAOCOM 1B. Nikoliv snad svým nákladem, protože družice určené ke sledování zemského povrchu vynáší SpaceX často. Tím nejpřekvapivějším v rámci této mise byla kombinace umístění startovní rampy a cílové orbitální dráhy. Po padesáti letech poprvé odstartovala polárním směrem raketa z Floridy, tedy z východního pobřeží USA. Tyto starty se předtím prováděly téměř výhradně ze západního pobřeží, kde pro tyto účely SpaceX využívalo rampu SLC-4E. Podrobněji tuto problematiku rozebíráme ve starším článku.

Mezi mnoha starty loňského roku neprávem zapadly i oba zásobovací starty k ISS, tedy mise CRS-20 a CRS-21. Při první z nich šlo o úplně poslední start zásobovací lodi Dragon 1. Ta po deset let více méně úspěšně vozila pro NASA zásoby na ISS. Na všechny úspěchy i neúspěchy této zásobovací lodi vzpomínáme ve starším článku. Druhá zmíněná mise znamenala premiéru nákladní varianty lodi Dragon 2, která už je schopná automatického dokování k ISS. Nový nákladní Dragon konstrukčně vychází z Crew Dragonu a oproti staré nákladní lodi nabízí několik výhod (ale má i nevýhodu). Hlavním nákladem mise CRS-21 byl Bishop Airlock Module, který má na kosmické stanici výrazně navýšit tempo vypouštění komerčních satelitů.

Za celý uplynulý rok vyneslo SpaceX jeden jediný čistě vědecký náklad. Ke startu došlo v listopadu a na horním stupni Falconu 9 byla připojena družice Sentinel-6A, která je určená ke sledování hladiny světových oceánů. Tento start byl mimo jiné zajímavý i tím, že byl loni jediným, který letěl z rampy SpaceX na západním pobřeží USA.

Megakonstelace Starlink

Pravděpodobně největším projektem, na kterém SpaceX pracuje už od roku 2015, je budování konstelace Starlink složené z tisíců družic, které by v méně dostupných oblastech na Zemi mohly milionům uživatelů nabídnout připojení k Internetu. SpaceX tento projekt rozjelo v květnu roku 2019, kdy vyneslo 60 testovacích satelitů, ale s ostrými vynáškami začalo až v listopadu téhož roku. Celkově na oběžnou dráhu dopravilo už 953 družic, z toho 833 satelitů bylo vyneseno v roce 2020. Ne všechny jsou stále na oběžné dráze, rozhodně však lze říci, že díky loňským 14 startům s družicemi Starlink může firma začít reálně pomýšlet na komerční rozjezd této své aktivity, kterou někteří nazývají tiskárna na peníze. Už od podzimu minulého roku je celá síť navíc v beta provozu a první tisíce lidí, tak mají možnost využívat rychlý internet od Starlinku s občasnými výpadky kvůli zatím příliš nízkému počtu družic na oběžné dráze.

Přes tyto jednoznačné úspěchy a velké pokroky v její výstavbě však o této konstelaci lze říct i řadu negativ. Asi tím nejhlavnějším je fakt, že vynášené družice jsou pořád trnem v oku řadě astronomů. Na jejich obavy však SpaceX reaguje a vyvinulo velké úsilí, aby negativní účinky na astronomická pozorování pokud možno minimalizovalo. Dalším negativem, které by se však spíš dalo nazvat zpožděním, je fakt, že se firmě nepodařilo dosáhnout plánovaného tempa startů, tedy vynášet družice Starlink dvakrát měsíčně. Do této kvóty SpaceX na konci prosince stále chybělo deset startů. A protože se krátí termíny, které americké vládní instituce daly firmě na vynesení celého plánovaného počtu družic, bude SpaceX muset tempo vynášky v příštích letech výrazně zrychlit. Jinak hrozí, že bude muset celou konstelaci provozovat jen s těmi družicemi, které se jí podaří vynést na jejich pracovní dráhu.

Vývoj Starship

Zajímavé věci se však neděly jen při startech Falconů. Během loňského roku SpaceX souběžně prováděla zkoušky orbitálního stupně své nově vyvíjené rakety Super Heavy / Starship. Za celý rok 2020 se v jižním Texasu podařilo otestovat celkem 6 prototypů lodí Starship a testy sedmého (SN9) právě probíhají. Prvních několik prototypů bylo zničeno při testech, ale žádné selhání nebylo zbytečné. Vždy se jednalo o krok, který firmu ve vývoji Starship posunul dál. Firma vždy jeden prototyp zkouší a mezitím si připravuje další zkušební exempláře, které jsou pokročilejší.

Jednoznačně nejdůležitějšími událostmi v jižním Texasu pak byly srpnový skok prototypu SN5 do 150 metrů a prosincový let prototypu SN8 do výšky 12 km. Tuto událost máme dozajista všichni ještě v živé paměti. Epický testovací let sice skončil výbuchem při pokusu o přistání, ale i tak se jednalo o velký úspěch. SpaceX poprvé otestovalo fungování tři motorů Raptor během letu, ovládání Starship pomocí aerodynamických klapek, restartování motorů za letu a mnoho dalšího.

Na rozdíl od očekávání některých lidí jsme se minulý rok nedočkali testů ani sestavování prvního nosiče Super Heavy, ale tato doba se nezadržitelně blíží. Pravděpodobně se dočkáme během letoška. A při troše štěstí by mohlo dojít také na první orbitální let kompletní sestavy nosiče i lodi.

V Boca Chica se však neodehrávají jen testy vesmírných lodí, ale celý areál se souběžně dobudovává a staví. Následující krátké video ukazuje změny, které proběhly v tomto středisku SpaceX od roku 2018 do srpna 2020.

Rok 2021 bude stát za to

Za celý uplynulý rok se tedy SpaceX podařilo dosáhnout zajímavých cílů či překonat dříve nemyslitelné překážky. Díky dopravení lidí na oběžnou dráhu se také nesmazatelně zapsalo do dějin kosmonautiky. Dělá také pokroky ve znovupoužitelnosti a tím se snaží naplnit cíl svého zakladatele, kterým je výrazné snížení ceny dopravy nákladů na oběžnou dráhu.

A co můžeme očekávat v roce následujícím? Rozhodně by měly pokračovat vynášky družic Starlink. Navíc se dočkáme prvních vyhrazených startů v rámci nové programu Small Satellite Rideshare, která je určena malým zákazníkům a má jim zajistit vynesení jejich nákladu na oběžnou dráhu. Zároveň má firma vynést i první turisty, kteří na palubě lodí Crew Dragon zavítají na oběžnou dráhu i na ISS. V roce 2021 se také máme po roční pauze dočkat několika dalších startů rakety Falcon Heavy. Také lze očekávat mnoho testovacích letů všemožných prototypů Starship a Super Heavy. SpaceX si tedy rozhodně nevytyčilo malé cíle, protože jej zároveň čeká i plný komerční rozjezd poskytovaní internetového připojení prostřednictvím sítě Starlink a rozšíření služby do dalších zemí světa. Máme se tedy na co těšit.