Premiéra Crew Dragonu je tu! Na co se můžete těšit?

Se zajímavými starty se nám v posledních měsících doslova roztrhl pytel. SpaceX absolvovalo již dvakrát třetí použití toho stejného prvního stupně rakety Falcon 9, vyslalo sondu k Měsíci a nyní udělá další velký krok kupředu. Definitivně nadešel čas, aby SpaceX jako soukromá firma napodobila státní agentury kosmických velmocí a poprvé do vesmíru vynesla kosmickou loď určenou pro přepravu posádky.

Tímto letem se velmi přiblíží k cíli mnohaleté úsilí NASA o návrat amerických astronautů do vesmíru pomocí americké lodi. Když v roce 1975 končil program Apollo, do startu prvního letu raketoplánu zbývalo dlouhých 6 let, během kterých Spojené státy neměly jak dostat své astronauty do vesmíru. Když o dalších 30 let později americké raketoplány končily svůj operační provoz letem STS-135, nečekal nikdo, že čekání na další vlastní loď schopnou přepravovat astronauty, potrvá ještě déle. Čekání se protáhlo na 8 let, během kterých jsou Američané nuceni rok co rok kupovat místa v ruských lodích Sojuz. A upřímně, ta nejsou zrovna levná. Ještě v roce 2014 se platilo za sedadlo v Sojuzu 63 milionů dolarů, o tři roky později stálo už 75 milionů, a v roce 2018 se cena vyšplhala na 81 milionů. Pro srovnání, dle údajů NASA, cena za sedadlo v lodích Starliner a Crew Dragon má být 58 milionů dolarů.

Nejen kvůli cenám a národní prestiži je monopol Ruska na dopravu astronautů k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) pro NASA nevýhodný. Zkuste si vzpomenout na nedávné selhání rakety Sojuz FG s lodí Sojuz MS-10. Kvůli nárazu postranního urychlovacího bloku do centrálního stupně musely být všechny starty Sojuzů do vyšetření události zastaveny. Dokonce se hovořilo i o opuštění ISS v případě, že by do konce prosince 2018 neodstartoval Sojuz MS-11. I proto je tedy lepší mít vlastní loď, která umí dopravit astronauty do vesmíru. A NASA v tomhle směru pokročila dokonce ještě dál.

Už při programech COTS a CRS, z nichž vzešly kontrakty pro soukromé firmy na zásobování ISS, NASA neudělila peníze na vývoj nových raket a lodí jediné společnosti, ale rovnou dvěma. Stejně postupovala i v dalším logickém kroku, který na oba předchozí programy navazoval. Tím byl CCDev (Commercial Crew Development), tedy vývoj pilotované lodi pro dopravu amerických astronautů na ISS. V září 2014 potom vyhlásila NASA vítěze tohoto programu, společnosti Boeing a SpaceX. Výsledkem programu jsou lodě Crew Dragon a Starliner. Ovšem, obě společnosti tehdy měly před sebou řada milníků, které bylo potřeba splnit. První start nových kosmických lodí byl v té době plánován na březen 2016. Následovala ale série různých odkladů, která postupně první zkušební misi zdržela o 3 roky.

Crew Dragon si před svou premiérou musel projít spoustou testování. Například v květnu 2018 absolvoval testování v bezodrazové komoře a začátkem července 2018 dokončil zkoušky ve vakuové komoře v Ohiu. To byla však pouhá špička ledovce. Různé další testy zachycuje toto oficiální video:

SpaceX ale všechny překážky postupně zdolávalo a nakonec provede testovací let své lodi Crew Dragon jako první . Naproti tomu Boeing podle posledních informací vynese svou loď Starliner k ISS nejdříve v dubnu. Posledním milníkem, který SpaceX muselo splnit před startem mise DM-1, bylo zhodnocení připravenosti ke startu (Flight Readiness Review – FRR). A protože tento proces byl úspěšně ukončen, nebrání SpaceX v provedení prvního letu už nic. Startovat se bude v sobotu 2. března 2019 v příjemném ranním čase 8:49. K dispozici jsou samozřejmě i záložní termíny – pokud dojde k odkladu, je možno start přesunout na 5. či 9. března. Potom už by bylo nutno misi odložit o delší dobu z důvodu překryvu s plánovaným startem Sojuzu MS-12.

Starty Crew Dragonu budou vždy probíhat z rampy LC-39A v Kennedyho vesmírném středisku na floridském ostrově Merritt, protože je to jediná rampa vybavená věží potřebnou pro nástup posádky. SpaceX z této rampy poprvé startovalo v únoru 2017 a od té doby rampa prošla mnoha úpravami. Jednak proto, aby odtud mohl startovat Falcon Heavy, a také aby mohla obsluhovat Crew Dragony. Věž na rampě nejříve přišla o otočnou konstrukci, která zde zbyla po raketoplánech, poté na ni bylo nainstalováno futuristické rameno pro nástup posádky a nakonec dostala ladící černobílý nátěr a okrytování. Rampa LC-39A, odkud v minulosti startovala také mise Apollo 11, je nyní skoro k nezpoznání:

Kosmická loď Crew Dragon, kterou raketa Falcon 9 při této misi vynese, je modernizovaná verze zásobovací lodi Cargo Dragon vyvinutá pro přepravu lidské posádky. Má kapacitu až 7 astronautů, ale v rámci misí pro NASA vždy ponese maximálně čtyři. Od svého předchůdce se v mnoha ohledech liší. Například se ke stanici nepřipojuje pomocí robotického ramena, ale loď je schopna automatického dokování. Také už nemá velké rozkládací solární panely, nýbrž menší pevné panely, které jsou umístěny přímo na trunku. Nejvýraznějším rozdílem však je přídavek silných raketových motorů SuperDraco, které měly původně mít dvojí využití. V první řadě slouží jako únikový systém pro záchranu posádky v případě problémů s raketou, a to jak na startovní plošině, tak během všech fází letu. Druhým využitím pak měla být možnost pomocí těchto motorů přistát na pevnině s přesností helikoptéry. Během pilotovaných misí pro NASA však bude Dragon nakonec přistávat klasicky pomocí padáků na mořské hladině a motory SuperDraco budou sloužit jen pro účely únikového systému.

Pojďme už ale k průběhu samotné mise DM-1, která představuje úplně první let Crew Dragonu a je jednu ze dvou demonstračních misí. DM-1 poletí bez posádky.

Statický zážeh pro tuto misi, při kterém bylo provedeno zkušební tankování a několikasekundový zážeh motorů, již úspěšně proběhl 24. ledna 2019 ve 22:00 středoevropského času. Z rakety poté byly odčerpány pohonné hmoty a byla přivezena do haly HIF, kde měsíc vyčkávala. 28. února pak byla znovu vyvezena na rampu v rámci příprav na ostrý start.

První stupeň Falconu 9 po vynesení Crew Dragonu na jeho cestu k ISS má v plánu přistát přibližně 8 minut po startu na mořské plošině OCISLY ve vzdálenosti přibližně 492 kilometrů od pobřeží. Bude se jednat o čtvrtý pokus o přistání na autonomní přistávací plošině (ASDS) po misi, kdy Falcon 9 vynášel na orbitální dráhu loď Dragon. Ze tří předchozích pokusů Falcon 9 dvakrát havaroval (CRS-5, CRS-6), jen při CRS-8 se přistání povedlo. CRS-8 z dubna 2016 byla zároveň poslední mise, při které se Falcon 9 pokoušel po vynesení Dragonu o přistání na ASDS. Od té doby přistával u takových misí vždy na pevnině.

Crew Dragon má před sebou řadu cílů během svého zkušebního letu. Ve zkratce se dá říct, že cílem tohoto startu je demonstrovat správnou činnost všech systémů Crew Dragonu od startu až po přistání lodi na padácích po návratu z ISS.

Sledovat se bude činnost všech následujících systémů:

• Avionika
• Automatické dokování
• Komunikace a telemetrie
• Systémy pro udržování životních podmínek
• Chování solárních článků
• Elektrická energie
• Chování raketových motorů lodi
• Navádění, navigace a řízení

Dále se bude vyhodnocovat:

• míra hluku a vibrací
• úroveň náporu na interiér i exteriér Crew Dragonu
• zda řídící systém lodi Crew Dragon správně monitoruje průběh letu a je schopen při překročení limitních hodnot vyslat povel k aktivaci záchraného systému

Celá mise je plánována na celkem 6 dní. Zde je detailní rozpis (uvedené časy jsou v SEČ):

2. března, sobota

8:49 – Start mise DM-1
11:00 – Postartovní tisková konference

3. března, neděle

9:30 – Přenos NASA TV z příletu Crew Dragonu a jeho dokování
12:00 – Dokování lodi k ISS
14:45 – Otevření poklopu lodi
16:35 – Uvítací ceremoniál s posádkou ISS

7. března, čtvrtek

18:25 – Uzavření poklopu

8. března, pátek

8:31 – Odpojení Crew Dragonu a odlet od stanice
13:50 – Deorbitační zážeh motorů
14:45 – Přistání na padácích v Atlantiku

Cílem této mise je Mezinárodní vesmírná stanice (ISS), která se pohybuje na dráze ve výšce 400 kilometrů se sklonem 51,64° k rovníku. Crew Dragon se k ISS přiblíží až den po startu. Při letu tedy nebude použit dvoudenní letový profil, který používaly raketoplány a který dodnes používají lodi Sojuz. Nebude se však jednat ani o rychlý 6hodinový či superrychlý profil trvající jen 3,5 hodiny, které v poslední době používají lodi Sojuz či Progress.

Dokování při této misi bude novinkou. Na rozdíl od nákladních lodí Cygnus a Dragon se loď Crew Dragon bude k ISS připojovat automaticky, a to přes dokovací adaptér IDA. Tyto adaptéry budou na ISS dva, oba na modulu Harmony. V současné chvíli je na ISS jen jeden z nich (IDA-2). IDA-1 byl zničen při nehodě CRS-7 a IDA-3 bude vynesen letos v rámci mise CRS-18. Rychlost přibližování Crew Dragonu k ISS nesmí překročit 5–10 cm/s, laterální (boční) rychlost nesmí být vyšší než 4 cm/s a rychlost rotace lodi nesmí překročit hodnotu 0,2°/s. Video níže zobrazuje zkušební spojení aktivní části androgynního systému, která se nachází na lodi Crew Dragon (na videu nahoře) s pasivní částí, která je součástí adaptéru IDA (na videu dole).

Při dokování je jedno zařízení v aktivním režimu s vysunutým systémem pro měkké zachycení (Soft Capture System), zatímco druhý prvek setrvává v pasivním režimu, kdy je systém SCS zatažen. Oba systémy SCS pak zajistí dočasné spojení, než dojde k přitažení obou částí dohromady. V tu chvíli pak přijde ke slovu systém Hard Capture System, který se postará o definitivní pevné spojení obou těles. Celý průběh dokování je možno zhlédnout i na následujícím videu:

Jak konkrétně bude probíhat dokování u mise DM-1, jsme se dozvěděli ze čtvrteční tiskové konference. Crew Dragon se nejdříve přiblíží na vzdálenost 150 metrů od ISS, následně dostane příkaz vzdálit se na 180 metrů, poté se přiblíží na 20 metrů a nakonec proběhne dokování. Při dosažení jednotlivých bodů bude loď vždycky několik minut vyčkávat, než dostane povolení pokračovat dále. Tento proces přibližování samozřejmě není standardní a jeho účelem je zevrubné otestování dokovacích procedur během demonstrační mise.

Loď Crew Dragon bude tímto okamžikem pevně spojena s mezinárodní vesmírnou stanicí ISS. Vnitřní průlez, který má průměr 80 cm, bude poté otevřen a posádka expedice 58 bude moci vstoupit do útrob Crew Dragonu a vyjmout přivezených 181 kg zásob.

Dále pak posádka ISS zkontroluje interiér a exteriér lodi, provede měření atmosféry uvnitř lodi a případně upraví pozici figuríny, která přicestuje na ISS oblečená ve skafandru firmy SpaceX. Figurína se jmenuje Ripley (po hlavní hrdince filmové série Vetřelec) a bude osázena senzory, které budou sbírat důležitá data ohledně přetížení a dalších vlivů na budoucí lidskou posádku.

Jak velký vnitřní prostor Crew Dragon nabízí, je možno vidět v následujícím krátkém videu:

Po pěti dnech dojde k odpojení Crew Dragonu od ISS. Okamžik odpojení je plánován tak, aby přistání v oceánu proběhlo ve dne. Důvodem je, že NASA plánuje pozorovat fungování padákového systému a také chce provádět vylovení lodi z vody za světla. Zde je dobré zmínit, že to bude první mise SpaceX, kdy přistání lodi Dragon bude provedeno na východním pobřeží a také prvním, kdy bude loď Dragon vyzvednuta z Atlantiku pomocí lodi GO Searcher.

Pro tuto misi je už dlouho vybrán stupeň B1051.1, který je prvním Falconem 9, který je vybaven finální verzí kompozitních heliových nádrží. Tato informace je poměrně důležitá – než totiž SpaceX bude moci začít vynášet astronauty na ISS, bude muset dokázat NASA, že postup, který SpaceX zvolilo, je bezpečný pro posádku. Jde o to, že u ostatních raket nastupuje posádka do lodi v okamžiku, kdy je loď již natankovaná a z hlediska NASA stabilní a bezpečná. Tento postup však SpaceX použít nechce, raději by tankovalo raketu v okamžiku, kdy už je posádka v Crew Dragonu. Nástup posádky na palubu může totiž trvat víc než hodinu, zatímco tankování Falconu 9 podchlazeným palivem trvá pouze 35 minut, aby se pohonné hmoty nestihly ohřát. SpaceX zkrátka nemůže se startem po dokončení tankování čekat. NASA nakonec nástup posádky před tankováním schválila, ale stále ještě požaduje, aby Falcony 9 před startem mise DM-2 provedly celkem 5 tankovacích cyklů s novými heliovými nádržemi.

Je důležité nesplést si tyto tankovací cykly s tím, že SpaceX zároveň musí před startem mise DM-2 provést 7 startů v nezměněné finální konfiguraci rakety. I na tom ale SpaceX už pracuje. A protože stupeň B1051 je prvním, který má finální verzi nádrží, všechny stupně, které mají vyšší číslo, jsou jimi vybaveny též a měly by tedy představovat onu finální konfiguraci.

Start DM-1 je tedy další krok k tomu, aby SpaceX mohlo vynášet astronauty do vesmíru, ale není to poslední zbývající krok. Obrázek výše představuje jednotlivé milníky, které už SpaceX splnilo a které ještě zbývá splnit. Časová osa je samozřejmě zastaralá, ale jsme momentálně u bodu Demo1 Flight to ISS Without Crew. Zbývá tedy ještě provést kvalifikaci motorů Dragonu a padáků, dále vyhodnocení a certifikace designu lodi, test záchrany Crew Dragonu za letu a vyhodnocení připravenosti k letu s posádkou. A to bude poslední velký krok, po němž SpaceX už vynese k ISS Boba Behnkena a Douga Hurleyho v létě 2019. Pokud i tato mise proběhne hladce, Crew Dragon by měl obdržet finální certifikaci, díky které bude moci vozit astronauty na ISS pravidelně v rámci běžných misí, jež momentálně zajišťuje ruský Sojuz.

Zajímavostí je, že první lidská posádka, která poletí v jedné z nových soukromých lodí, přiveze zpět na Zemi vlajku, která od roku 2011 čeká na ISS. Tato vlajka byla na palubě raketoplánu Columbia při misi STS-1 a při posledním letu raketoplánu v rámci mise STS-135 byla umístěna na ISS pro příští posádku, která bude startovat z amerického území. Jedním z těch, kdo ji na ISS tehdy dovezli, byl i astronaut Doug Hurley, který byl shodou okolností vybrán pro misi DM-2. Velitel mise STS-135 Christopher Ferguson bude zase na palubě prvního letu lodi Starliner s posádkou. Ať už tedy nakonec vyhraje přátelský souboj o vlajku SpaceX nebo Boeing, v obou případech si vlajku vyzvedne jeden z těch, kdo ji na ISS před 8 lety přivezli.

Na závěr musíme zmínit také živý přenos. Šušká se totiž, že SpaceX si na nás chystá velkou show. Že na těchto drbech něco je, naznačuje i informace z oficiálního press kitu, podle kterého živý přenos začne už 50 minut před startem. Normálně přenosy začínají 15–20 minut před zážehem, takže to rozhodně vypadá, že SpaceX si přichystalo něco speciálního. Mimochodem, Hans Koenigsmann na předstartovní konferenci prozradil, že v Crew Dragonu budou kamery, takže se pravděpodobně dočkáme živých záběru z lodi. Nezapomeňte si tedy v sobotu ráno přivstat, ať vám ta velkolepá show neuteče. Přenos by měl začít kolem 8:00 středoevropského času.