Představení Falconu 1, díl první: Počátky a vývoj první rakety SpaceX

V krátkém třídílném seriálu bychom vám chtěli představit Falcon 1, první raketový nosič, který vyvinula a provozovala kalifornská firma SpaceX. Protože se jedná o poměrně rozsáhlou problematiku, v prvním dílu si projdeme vývoj nosiče od jeho prvopočátků přes postupné plnění jednotlivých vývojových milníků a povídání zakončíme přesunem prvního raketového nosiče na tichomořský ostrov Omelek.

O Falconu 1

Falcon 1 byl první raketou, kterou SpaceX navrhlo a vyrobilo. V provozu byla v letech 2006 až 2009 a poté byl nahrazen větším Falconem 9. Falcon 1 byla dvoustupňová raketa na kapalné pohonné látky a oba stupně byly vyrobené z hliníku. SpaceX sice původně plánovalo využít pro druhý stupeň slitinu hliníku a lithia, která je lehčí, ale nedokázalo zajistit dostatečnou zásobu surovin. První stupeň poháněl motor Merlin 1A, který pracoval na principu otevřeného cyklu a jako palivo používal RP-1 a kapalný kyslík. SpaceX dnes na raketách Falcon používá pokročilejší verzi motoru označovanou Merlin 1D. Na druhém stupni rakety Falcon 1 byl instalován motor Kestrel. Jednalo se o jednoduchý motor spalující také RP-1 a kapalný kyslík. Byl v mnoha ohledech podobný Merlinu, ale nedisponoval turbočerpadlem. Palivo bylo do spalovací komory vháněno přetlakem v nádrži. Oba motory měly ablativní chlazení, což znamená, že během jejich činnosti docházelo k postupnému odtávání povrchových vrstev a tím i k chlazení motoru. Merlin 1A byl ovšem použit pouze na prvních dvou Falconech 1, další tři operačně nasazené rakety měly na prvním stupni vylepšený motor Merlin 1C, který měl tah 349 kN a byl již chlazen regenerativně. Nádrže v obou stupních byly tlakovány héliem. První stupeň Falconu 1 měl být znovupoužitelný, k jeho záchraně bylo plánováno použít padák o průměru 22,9 metrů.

Technické parametry

• Cena za start: 6–7 milionů amerických dolarů
• Nosnost:
  • 420 kg na LEO (200 x 200 km, 9,1° Kwajalein) Falcon 1, Merlin 1A (2006–2007)
  • 470 kg na LEO (200 x 200 km, 9,1° Kwajalein) Falcon 1, Merlin 1C (2008–2009)
  • 200 kg na SSO (290 km)
• Výška: 21,3 m (včetně druhého stupně a nákladu)
• Průměr: 1,7 m
• Hmotnost (s palivem): s motorem Merlin 1A 27,2 tuny, s motorem Merlin 1C 33,23 tuny.
• 1. stupeň:
  • s motorem Merlin 1A
    • 325 kN na hladině moře
    • 369 kN ve vakuu
    • specifický impuls 244 s, 288 s ve vakuu
    • doba hoření 168 s
  • s motorem Merlin 1C (motor nasazen od třetí mise v roce 2008)
    • 349 kN na hladině moře
    • specifický impuls 256 s na hladině moře, 303 s ve vakuu
    • doba hoření 168 s
• 2. stupeň:
  • 29,1 kN (motor Kestrel), specifický impuls 315 s, doba hoření 415 s
  • 30,7 kN (vylepšený motor Kestrel), specifický impuls 320 s, doba hoření 418 s (motor nasazen od třetí mise v roce 2008)
• Palivo: RP-1a podchlazený kapalný kyslík

Historie Falconu 1

S vývojem Falconu 1 SpaceX začalo ihned po svém založení už v červnu 2002. Do společnosti byla přijata řada inženýrů z leteckých firem v Kalifornii. Sám Elon Musk dal do SpaceX 100 milionů dolarů ze svého a zvolil si jako první cíl postavit malý a pokud možno levný nosič, se kterým chtěl následně prorazit na trhu vynášení malých nákladů. Vývoj rakety Falcon 1 šel ovšem dopředu mílovými kroky a už v březnu 2003 došlo k prvním zážehům motoru Merlin ve středisku McGregor v Texasu. Byl také téměř hotov první stupeň, druhý stupeň byl ve výrobě a zároveň se připravovaly zkoušky motoru Kestrel. V květnu 2003 připravilo SpaceX prototyp aerodynamického krytu.

První cesta Falconu 1 ovšem nevedla na startovní rampu. Prototyp rakety byl naložen na návěs kamionu a zamířil po silnici na dlouhou pouť přes celé Státy do Washingtonu D.C., kde dne 3. prosince 2003 zaparkoval před budovou ministerstva dopravy. Zaparkovaná raketa u chodníku pochopitelně přitahovala pozornost diváků.

Večer byl pak Falcon 1 Elonem Muskem slavnostně představen za účasti přidružené administrátorky FAA pro komerční kosmickou dopravu Patti Grace Smith. Při této příležitosti zmínil Elon Musk plány na silnější rakety a také uvedl cenu 6 milionů dolarů, za kterou hodlá SpaceX nabízet raketu Falcon 1. Po této spíše PR akci pokračovala firma dál ve vývoji rakety. V dubnu 2004 byl úspěšně proveden test separace stupňů a podařilo se úspěšně vyřešit problém s kavitací u turbočerpadla. V říjnu 2004 byl Falcon 1 dopraven na rampu SLC-3W na Vandenbergově letecké základně v Kalifornii a podstupoval zde sérii předstartovních testů. Rampa samotná byla už dlouho opuštěná, poslední start se tu odehrál v roce 1995. SpaceX si při té příležitosti přivezlo na jednom nákladním automobilu raketu a na druhém mobilní řídící místnost. Raketa tehdy obsahovala inovaci oproti prototypu představenému předchozí rok v prosinci. Hliníkový mezistupeň byl nahrazen lehčím, který byl vyroben z uhlíkového kompozitu (proto je viditelně černý).

Mezitím společnost bojovala s raketovými motory, praskalo u nich hliníkové potrubí a bylo nutno ho nahradit těžším, z Inconelu. Motory samotné měly také nižší specifický impuls, než bylo plánováno, a tento nedostatek musel být nahrazen vyšším tahem. Motory Merlin se podařilo dát dohromady teprve až následující rok, v lednu 2005, kdy byl dokončen první kvalifikační test. Také vývoj Falconu 1 se v březnu 2005 po sérii strukturálních kvalifikačních testů dostal do závěrečné fáze.

V dubnu 2005 byl do prvního letového exempláře namontován motor Merlin 1A a o měsíc později byl proveden první statický zážeh. Pozorovatelé byli po testu hodně překvapeni, když patnáctičlenný tým SpaceX raketu během několika hodin umístil zpět na dopravník a spolu s mobilním řídícím centrem obojí přesunul zpět do LA.

Tehdy byl Falcon 1 připraven vynést svůj první náklad, experimentální družici TacSat-1 pro ministerstvo obrany. Americké letectvo mu však nechtělo dát povolení ke startu, dokud z nedaleké rampy SLC-4E neodstartuje poslední raketa Titan IV s družicí NROL-20. Opakované odklady této mise ale naštvaly Elona Muska, který se rozhodl přesunout první start Falconu 1 z raketové střelnice v Pacifiku na ostrůvku Omelek, který je součástí atolu Kwajalein a patří Republice Marshallových ostrovů. V září 2004 totiž SpaceX vyhrálo zakázku agentury DARPA na vynesení družice Falconsat-2 a součástí tohoto kontraktu byl i start z ostrůvku Omelek s rozlohou 2,8 hektarů.

V červnu 2005 tedy SpaceX zabalilo veškeré startovní vybavení, naložilo jej na loď a vydalo se k Marshallovým ostrovům. První Falcon 1 je následoval o měsíc později. Pro úplnost dodejme, že raketa Titan IV odstartovala až v říjnu, tak dlouho by impulzivní Elon Musk nevydržel čekat docela určitě.

Na tomto místě pro dnešek přerušíme historii vývoje a využívání rakety Falcon 1, blíží se totiž okamžik prvního startu a tato událost si zaslouží dostatek prostoru. Příští díl proto představí první tři mise této rakety, která se i přes svá počáteční selhání nakonec dokázala zapsat do dějin kosmonautiky.

Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!