První prototyp Starship je kompletní, akorát včas před prezentací Elona Muska

Přesně před třemi lety Elon Musk v Mexiku představil svou vizi pro revoluční raketu ITS určenou pro přepravu lidí na Mars. Návrh této kompletně znovupoužitelné rakety od té doby prošel mnoha změnami konstrukce, názvu i účelu. Raketa je nyní menší, je tvořena nerezovou ocelí místo uhlíkových kompozitů, jmenuje se Starship a není navržena výhradně pro cesty na Rudou planetu. SpaceX aktuálně dokončuje vůbec první prototyp této rakety a Elon Musk v noci ze soboty na neděli oznámí podrobnosti o Starship v rámci své prezentace. Ta se má soustředit na důvody změn konstrukce v průběhu let a nejspíš také budou odhaleny konkrétnější plány SpaceX s touto raketou. Musk však ještě před přednáškou na Twitteru prozradil řadu novinek a zajímavých informací o prototypu Starship, tepelném štítu, motoru Raptor a mnohém dalším.

Příprava prvního prototypu Starship, který je budován v jižním Texasu, nabrala v posledních dvou týdnech neskutečné tempo. Od našeho posledního článku došlo k instalaci dvou řiditelných ploch na špičku, přidání přistávacích nohou a hlavně byly obě poloviny prototypu jeřábem spojeny do jednoho obřího celku.

Elon Musk na Twitteru aktuálně prozradil přesné parametry tohoto 50metrového prototypu. Má prý hmotnost 200 tun bez pohonných látek a 1400 tun s plnými nádržemi. Musk však dodal, že SpaceX se bude snažit u budoucích prototypů hmotnost snížit. Čtvrtý či pátý exemplář by prý mohl mít prázdnou hmotnost jen 120 tun. Pokud vám už teď tato čísla přijdou impozantní, nezapomínejte, že se bavíme jen o horním stupni výsledné rakety! Celková hmotnost Starship i s nosičem Super Heavy (včetně pohonných hmot a nákladu) bude mít přes 110 metrů na výšku a může dosáhnout hmotnosti až 5000 tun. Podívejte se na srovnání s Falconem Heavy a prvním stupněm Falconu 9:

Na otázku, zda budou budoucí prototypy Starship využívat kompozitní materiály, Musk odpověděl, že kompozity by v případě Starship vedly ke zvýšení hmotnosti. Důvodem je, že nejsou na rozdíl od oceli odolné vůči vysokým teplotám. To znamená, že by kompozity musel chránit silnější (a těžší) tepelný štít.

Zajímavým prvkem kosmické lodi Starship jsou baterie. Ty jsou podle Elona Muska využívány pro pohon „mnoha výkonných elektromotorů“, které budou naklápět čtyři stabilizační plochy na lodi (dvě velké na zádi a dvě menší na přídi). Plochy budou muset překonávat velký nápor, který na ně bude při letu atmosférou vyvíjen, a tak jsou potřeba také výkonné baterie. A kdo je špičkou v oboru baterií? Samozřejmě automobilka Tesla, což je další firma Elona Muska. Tesla a SpaceX někdy spolupracují, a tak nebylo zrovna překvapivé, když fotky z Texasu odhalily, že SpaceX do Starship umístilo baterie přímo převzaté z vozu Tesla Model S nebo X. Elon Musk k tomu dodal, že by to byl trapas, kdyby SpaceX použilo jiné baterie než ty od Tesly.  Baterií bylo použito několik a odhaduje se, že dohromady mají kapacitu 400 kWh. Akumulátory jsou připevněny přímo na menších nádržích, které budou obsahovat pohonné látky vyhrazené pro přistávací zážeh motorů.

Jak bude probíhat přistání Starship, jsme rozebírali už v minulém článku, ale Musk od té doby poskytl další podrobnosti. Přistání nazval „řízeným pádem“ a znovu jej přirovnal ke skydiverovi po skoku z letadla. Novou informací však je například to, že stabilizační plochy na lodi při hypersonických rychlostech vytvářejí vztlak, což je podle Muska důležité kvůli omezení maximálního zahřívání. Musk vysvětlil, že u znovupoužitelného tepelného štítu je potřeba minimalizovat nejvyšší teplotu, zatímco u ablativního nebo jednorázového štítu je cílem minimalizovat celkové teplo. Jelikož tedy Starship má znovupoužitelný tepelný štít, podle Muska je potřeba vytvářet vztlak během vysokorychlostního návratu z orbitu, aby se minimalizovala maximální teplota, i když to je za cenu vyššího celkového vzniklého tepla. Jinými slovy, Starship potřebuje strávit co nejvíce času v atmosféře kvůli aerodynamickému brždění. To sice povede k vytvoření většího množství celkového tepla, ale maximální dosažená teplota nikdy nebude tak vysoká jako v případě rychlejšího sestupu, který provádí například lodě Dragon. Při letech na Mars a zpět na Zemi pak podle Muska bude nejspíš potřeba provádět vstup do atmosféry nadvakrát.

Jak by mohlo fungovat řízení a přistání Starship, podrobně popisuje Everyday Astronaut ve svém novém videu:

Co se týče tepelného štítu, Musk vysvětlil, že původně plánované transpirační chlazení trupu by sice bylo možné, ale SpaceX místo něj vyvinulo levné a robustní znovupoužitelné dlaždice, které mají ve výsledku o dost nižší hmotnost.

Přistávacích nohou nakonec bude Starship mít šest a budou na rozdíl od předchozí verze lodi z roku 2018 oddělené od stabilizačních ploch. Dvě nohy budou na návětrné straně, dvě na závětrné straně a další dvě pod stabilizačními plochami na zádi. Tato konfigurace podle Muska poskytuje redundanci pro přistání na neupraveném povrchu. To bude pochopitelně velmi užitečné při prvních misích na Měsíc či Mars. Kryty přistávacích nohou jsou mimochodem vidět na fotkách prototypu z Texasu:

Tu nejdůležitější část Starship však samozřejmě představují motory. Finální loď má být vybavena třemi atmosférickými Raptory a třemi vakuovými, avšak první prototypy si vystačí jen s těmi atmosférickými. Ty byly nainstalovány už minulý týden a Elon Musk se aktuálně podělil o úžasné fotky, které kromě detailů Raptorů nabízejí také první oficiální pohled do vnitřku trupu lodi.

Všimněte si, že motory jsou zcela schované uvnitř trupu a na rozdíl od Merlinů na Falconech nijak nevyčnívají ven. Jedním z důvodů je nejspíš jejich ochrana při horkém návratu z orbity. Musk zároveň potvrdil, že vakuové Raptory budou muset být nainstalovány výše než tyto atmosférické, aby jejich výrazně větší trysky také nevyčnívaly. Druhým důvodem schování motorů do ocelového trupu je pravděpodobně také potřeba propojení lodí Starship kvůli tankování na orbitě. Při něm se lodě spojí záděmi, čemuž by vyčnívající motory bránily.

Mimochodem, na vývoji technologií orbitálního tankování se SpaceX spolupracuje NASA, o čemž jsme už dříve psali. Zatím šlo jen o sdílení zdrojů a know-how, ale NASA aktuálně oznámila, že SpaceX je jednou z 14 společností, které v rámci programu Tipping Point obdrží finance na vývoj technologií užitečných pro návrat lidí na Měsíc. SpaceX získá 3 miliony dolarů a bude spolupracovat se střediskem NASA Marshall Space Flight Center. Předmětem spolupráce bude vývoj a testování prototypů spojek či trysek určených pro orbitální tankování kryogenních látek do kosmických lodí, jako je například Starship.

Musk poté poskytl pár upřesňujících informací o fungování Raptoru, jeho výrobě a také budoucích plánech. Nejdříve vysvětlil, že regenerativní chlazení trysky motoru zajišťují vyfrézované měděné kanálky s inconelovým obalem po celé délce trysky. Těmito kanálky koluje studený metan před svým spálením v komoře. Podobně funguje chlazení motorů Merlin u raket Falcon. Musk zároveň poukázal na to, že ho fascinuje, jaké tlaky v chladicím systému vznikají. Maximální tlak prý dosahuje přes 800 barů, což je o dost vyšší hodnota než ve spalovací komoře.

V souvislosti s tím dodal, že SpaceX momentálně neusiluje o překonání rekordního tlaku 268 barů v komoře Raptoru, kterého bylo dosaženo v rané fázi testování. Pro potřeby Starship a Super Heavy prý postačuje tlak 250 barů a cokoli víc je jen bonus, takže zvyšování tlaku až na hodnotu 300 barů má zatím nižší prioritu. SpaceX se tedy u motorů soustředí především na výrobu (aktuálně se prý vyrábí 12. exemplář Raptoru).

Raptor se podle Muska vypořádává s neskutečnými silami, a tak se některé jeho součástky blíží fyzikálním hranicím materiálů. Například zmíněné regenerativní chlazení prý obsahuje spoustu spojů a několik různých kovů, které musejí odolávat vysokým tlakům a teplotám, což je podle Muska pozoruhodné. Už z dřívějška víme, že SpaceX má vlastní slévárnu a vlastní metalurgický tým, který pro Raptor vyvinul speciální slitinu SX500, což je moderní monokrystalická verze Inconelu (superslitina niklu a chromu). Na otázku, zda tento tým vyvinul něco dalšího, Musk odpověděl, že zatím ne, ale Raptor prý využívá i další superslitiny, které vyvinul někdo jiný. Zmínil například Inconel 718+ a dodal, že odlévání, 3D tisk a obrábění potřebné pro Raptor jsou z inženýrského hlediska o dost náročnější než samotný návrh motoru.

A kdy vlastně má texaský prototyp Starship poprvé vzlétnout? Podle Muska je loď velmi komplexní, ale doufá, že by mohla letět zhruba za měsíc. Není zatím jasné, jestli půjde o nějaký krátký skok ve stylu Starhopperu, nebo rovnou let do výšky 20 kilometrů, o kterém Musk už několikrát mluvil, ale snad se to dozvíme během nedělní prezentace. SpaceX však před pár týdny podalo žadost u úřadu FCC ohledně testovacích letů Starship a z nich vyplývá, že nejdřívější možný termín prvního letu je 13. října.

Nesmíme však zapomínat také na druhý prototyp Starship, který SpaceX od jara vyrábí v Cocoa na Floridě. Práce pokračují také zde, i když v poslední době zpomalily. Je možné, že část zdejších pracovníků dočasně vypomáhá s dokončením prototypu v Texasu, aby byl smontovaný včas před Muskovou prezentací. Floridský prototyp bude startovat z rampy LC-39A, odkud momentálně létají Falcony, avšak SpaceX zde nedávno rozjelo stavební úpravy kvůli rožšíření rampy pro potřeby Starship. Podrobněji jsem o tom psal minule, tak tentokrát jen přihodím aktuální fotky z průběhu stavby:

Před časem jsme také informovali o tom, že floridský prototyp má být během září přesunut z Cocoa k rampě LC-39A, avšak od té doby došlo k odkladu. Podle aktuálních zpráv má k přesunu dojít na přelomu října a listopadu. Operace bude zahrnovat převoz prototypu po silnici a poté po řece.

Doufejme, že Musk během posledních dní nevyzradil všechny novinky o Starship a nechal si nějaké překvapení do prezentace. Ta proběhne přímo v texaské Boca Chica na pracovišti, kde je vyráběn první prototyp. Je v plánu na noc ze soboty na neděli, konkrétně 29. 9. ve 02:00 SELČ, a k dispozici bude živý přenos. Shrnutí informací z přednášky pak samozřejmě najdete v článku na ElonX.