SpaceX navrhlo NASA koncept Starship jako orbitální stanice, ale firma ve výběrovém řízení neuspěla
Kosmická loď Starship by teoreticky mohla plnit roli orbitální stanice na nízké oběžné dráze. S touto možností využití se firma SpaceX nedávno přihlásila do konkursu NASA, který má finančně podpořit komerční kosmické stanice. SpaceX však se svým nedopečeným návrhem nakonec neuspělo a v článku si blíže představíme důvody.
Mezinárodní vesmírná stanice v listopadu 2021. Snímek byl pořízen z paluby Crew Dragonu. (Foto: NASA)
Mezinárodní kosmická stanice (ISS) je nedílnou součástí kosmonautiky už od roku 1998, kdy byl vypuštěn její první modul, a je trvale osídlena od října roku 2000, kdy zahájila svou činnost první dlouhodobá expedice. Od té doby se na ní střídají posádky a provádějí různé vědecké experimenty v řadě oborů, mezi které můžeme počítat astronomii, fyziku, medicínu, meteorologii či různé materiálové vědy. Stanice samotná je sice úžasná vědecká laboratoř, ale přesto se uvádí, že i kdyby existovaly takéto stanice tři, jejich vědecká kapacita by stejně nestačila k provádění všech experimentů, které vědci na Zemi připravují. Zároveň okolnost, že ISS je v první řadě vědecká stanice, brání svým způsobem jiným subjektům v provozování jejich ekonomických aktivit na nízké oběžné dráze.
Doug Hurley a Bob Behnken během práce na ISS (Foto: NASA)
I když je vědecký přínos stanice ISS penězi nevyčíslitelný a stanice samotná má před sebou ještě řadu let života, objevují se už řadu let v hlavách manažerů NASA nápady, jak její činnost rozšířit, čím ji v budoucnu nahradit, či jak přesunout její financování na soukromé subjekty. Tím patrně nejznámějším plánem je vybudovat novou orbitální stanici v blízkosti Měsíce. V současné době se pro ni používá označení Gateway a jsou pro ni vyráběny čtyři moduly a design dalších se v současné době rozpracovává.
Zásobovací loď Dragon XL od SpaceX se blíží ke stanici Gateway (Zdroj: NASA)
Další možností, na které rovněž NASA už nějakou dobu pracuje, je zvětšení kapacity stanice. Za tímto účelem vyhlásila NASA výběrové řízení, ve kterém vyhrála v lednu 2020 firma Axiom. Ta následně uzavřela dohodu s NASA, že pro ISS dodá v budoucích letech možná až tři nové moduly. Ty by se posléze měly kolem roku 2028 odpojit a fungovat jako nová samostatná orbitální stanice.
Možná budoucí podoba modulů společnosti Axiom u ISS (Zdroj: Axiom Space)
Asi nejnovější aktivitou v tomhle směru je plán americké NASA na zajištění nepřetržité přítomnosti Američanů na nízké oběžné dráze, který se nazývá Commercial LEO Destinations. Ten by měl umožnit nepřerušený přechod kosmických aktivit z ISS na komerční stanice. V první fázi by komerční firmy ve spolupráci s NASA navrhly vzhled nových kosmických stanic, které by následně sloužily jak státnímu, tak soukromému sektoru. Tato fáze by měla probíhat přibližně do roku 2025. Následující fáze se bude pak podobat současným aktivitám NASA, kdy dopravu nákladu i posádek k ISS přemístila agentura na bedra soukromých firem. Zkrátka a dobře, NASA by tak nemusela zajišťovat provoz těchto nových soukromých stanic, pouze by si formou zakoupení služby zajistila možnost jejich užívání. Agentura samotná by díky těmto krokům mohla napřímit veškeré své snažení k programu Artemis a poté snad i k Marsu. Nízká oběžná dráha by nadále sloužila hlavně k tréninku či ověřovacím zkouškám nových technologií. Abychom si lépe ujasnili pozici americké NASA, bude dobré říct, že náklady na provoz ISS dosahují každý rok přibližně 3,1 miliardy dolarů. Pokud by byl provoz ISS ukončen, či došlo k jejímu převodu na komerční subjekty a NASA by si místo zajišťování jejího chodu pouze pronajímala služby těchto soukromých stanic, ušetřila by ročně přibližně 1,8 miliardy. To už nejsou zanedbatelné peníze a krok NASA je tudíž pochopitelný.
Stanice Orbital Reef konsorcia firem pod vedením Blue Origin (Zdroj: Orbital Reef)
Aby NASA podpořila aktivity soukromého sektoru při vývoji a výstavbě soukromých kosmických stanic, vyhlásila v loňském roce za tímto účelem výběrové řízení. Do srpna, kdy byla uzávěrka přihlášek, bylo přihlášeno celkem 11 návrhů různých firem či konsorcií. V prosinci 2021 byly vybrány tři návrhy a agentura s těmito firmami uzavřela smlouvu na celkovou sumu přibližně 415 milionů dolarů. Největší podíl na této částce, celkem 160 milionů, získala firma Nanoracks, jejíž tým zahrnuje i firmy Voyager Space a Lockheed Martin. 130 milionů si pro sebe uzmulo další sdružení velkých společností – vedoucí úlohu zde hraje Blue Origin a mezi další členy patří Boeing, Redwire a Sierra Nevada Corporation. Jejich stanice má nést název Orbital Reef. Zbylých 125 milionů získal Northrop Grumman. O tom, které další firmy se výběrového řízení zúčastnily, jsme se tehdy nedozvěděli nic. Jisté bylo jen to, že každý zájemce, ať už se účastnil prvního kola či nikoliv, se bude moci přihlásit v polovině 20. let do druhé fáze tohoto programu, ve kterém bude NASA tyto nové stanice certifikovat pro pobyt svých astronautů a zahájí první kolo nákupu služeb u jejich provozovatelů.
Stanice Starlab, kterou plánuje vyvinout konsorcium firem Nanoracks, Voyager Space a Lockheed Martin (Zdroj: Nanoracks/Lockheed Martin/Voyager Space)
Až koncem ledna 2022 se na webu sam.gov objevily detailnější informace. Celkově se tohoto konkursu zúčastnilo 11 firem, kromě tří již zmíněných vítězů jsou mezi neúspěšnými uchazeči širší veřejnosti známá jména pouze dalších dvou firem. Jednou z nich je Relativity Space. Tato společnost se zaměřuje na 3D tisk a v současnosti vyvíjí raketu Terran 1, která by měla mít nosnost přibližně 1500 kg na nízkou oběžnou dráhu. Druhým a posledním lépe známým účastníkem byla i kalifornská firma SpaceX Elona Muska.
Stanice Orbital Reef konsorcia firem pod vedením Blue Origin (Zdroj: Orbital Reef)
Podané přihlášky byly posuzovány ze dvou hledisek, tím prvním byl technický přístup k řešení problémů a tím druhým byl pak podnikatelský plán. Návrhy jednotlivých firem pak od hodnotitele dostávaly známky. Sám posuzovatel hodnotil posuzovaná hlediska barvami, my si je však pro zjednodušení převedeme na školní známky, kde 1 je nejlepší a 5 nejhorší. Prakticky žádná firma neobdržela jedinou známku 1 a pouze návrh firmy Northrop Grumman obdržel za technický přistup za 2. Lze tak prakticky říct, že nejvyšší prakticky dosaženou známkou v celé soutěži byla trojka. Já bych zde nerad probíral návrhy všech firem, přeci jen, náš web se primárně věnuje kalifornské firmě. Proto se v další části článku zaměříme primárně na návrh firmy SpaceX a pokud vás zajímají ostatní firmy, můžete si přečíst například shrnutí na webu Space News.
Navrhovaná podoba stanice firmy Northrop Grumman. Povšimněte si nadokované lodi Crew Dragon. (Zdroj: Northrop Grumman)
Dle slov hodnotitele se SpaceX rozhodlo pro plán své budoucí orbitální stanice využít přistávací měsíční modul (Human Landing System, HLS), který vychází z vyvíjené lodi Starship. Samotný hodnotitel na tomto místě dal SpaceX výrazný kredit za to, že se jedná o spolehlivou firmu, která si zakládá na bezpečnosti a systémovém inženýrství při výrobě raket. Zmíněna byla i rychlost vývoje, kterou je SpaceX v oboru všeobecně známé. Další plusové body získalo SpaceX i za to, že má zkušenosti s návrhem řady systémů, setkáváním lodí na oběžné dráze a jejich dokováním.
Oficiální koncept lunární Starship (HLS) pro NASA (Zdroj: SpaceX)
Na celém návrhu SpaceX se však našla i řada nedostatků. Tím asi nejdůležitějším je nedostatečně definovaný koncept navrhované stanice, nedostatečně připravená možnost instalace externích zařízení na povrch stanice a také nedostatečně definovaná konverze HLS do podoby orbitální stanice. Dále hodnotiteli chybělo více informací ohledně toho, jak SpaceX plánuje přepracovat svůj systém podpory života. Ten stávající je totiž uzpůsoben pro krátkodobé cesty, zatímco pro potřeby kosmické stanice je potřeba výkonnější systém dimenzovaný na mnohaměsíční provoz. Další zmíněnou nevýhodou byl i fakt, že navrhovaná stanice SpaceX má mít dle návrhu jen jeden dokovací port, což by stanici stavělo někam na úroveň Saljutů 1–5 a z hlediska operačních možností by to výrazně redukovalo možnosti pro posádku či dopravu nákladu. Celkově byla pak technická část zhodnocena známkou 4.
Neoficiální představa lodi Orion na oběžné dráze Měsíce s lunární verzí Starship (HLS), kterou dodá SpaceX (Autor: Mack Crawford)
Pokud jde o budoucí firemní podnikatelský plán, zde byla kritika snad ještě větší. Hodnotitel zde firmě přiznal, že si vše vyvíjí sama a není tudíž závislá na externích dodavatelích. I samotná Starship dle něj podstupuje poměrně rychlý vývoj a navíc má firma i značné finanční zdroje, které pravděpodobně zajistí úspěšnou realizaci návrhu i v případě překročení nákladů. S čím však posuzovatel nebyl spokojen, byla nedostatečná obchodní strategie, která rozhodně nenaplňuje cíle budoucího rozvoje ekonomického podnikání na nízké oběžné dráze. Dále SpaceX požadovalo plnou úhradu svého návrhu, přestože má zajištěno soukromé financování vývoje. Firma také nesplnila jeden ze základních požadavků NASA, kterým bylo nepředložení předběžného přezkoumání návrhu (Preliminary Design Review neboli PDR) vlastní stanice. Zároveň také neukazuje žádné milníky technického nebo obchodního pokroku. Mezi nevýhody posuzovatel zařazuje i velkou závislost svého návrhu na HLS, i když podle něj nejde o riziko. Celkově byla pak ekonomická část návrhu firmy zhodnocena nejhorší známkou pět.
Stanice Gateway s připojenými loděmi Orion a Dragon XL, ke stanici se blíží lunární Starship (Autor: Mack Crawford)
Návrh SpaceX tedy na první pohled nedopadl vůbec slavně. Když se ale dívám na všechny posuzované návrhy a jejich hodnocení, dovolím si na základě všech udělených známek říct, že návrh stanice SpaceX obsadil spolu s návrhem firmy Space Village Inc. sdílené páté a šesté místo. Pomyslná čtvrtá příčka pak připadla firmě Relativity Space. Těžko se blíže vyjádřit k samotnému firemnímu návrhu, neviděli jsme totiž doposud žádné plány ani obrazovou dokumentaci a firma se jako obvykle odmítla vyjádřit k otázkám novinářů. Dle mého se jednalo o další firemní pokus využít strukturu a možnosti vyvíjené lodi Starship. Možná šlo navíc i o pokus uspěchaný. Tuto okolnost dovozuji z faktu, že firma se ve svém návrhu nevyjádřila k některým bodům, které samotná NASA požadovala v ekonomické části hodnocení. Do puntíku se také naplnilo prohlášení, které již v prosinci uvedl na svém Twitteru Eric Berger. Ten tehdy napsal, že se firma SpaceX výběrového řízení zúčastnila, ale dopředu počítala s tím, že neuspěje. Neměla co ztratit, tak to prostě zkusila.
Starší verze lodi Starship připojující se ke stanici firmy Bigelow (Autor: Mack Crawford)
Přes všechna negativa, jimiž návrh SpaceX zhodnotil recenzent, se nicméně domnívám, že firemní plán má vyšší šanci na realizaci než některé i vítězné projekty této soutěže. Vycházím z faktu, že na rozdíl od svých konkurentů si SpaceX samo vyvíjí nový revoluční nosný systém, který potřebuje k realizací svých budoucích plánů. A jak všichni víme, veškeré své současné úsilí směřuje k tomuto cíli. Navíc platí, že zatímco konkurenční firmy shání hlavně financování, SpaceX už dávno pracuje s reálnými modely. Navíc, pokud se tento projekt vydaří, možnosti jeho využití budou velmi široké a není vyloučeno, že si SpaceX kupříkladu postaví vlastní orbitální stanici, nikoliv jako oblast pro ekonomické aktivity, ale jako určitou servisní či přechodovou stanici pro další cesty k Měsíci či Marsu. Navíc je stále ve hře již zmíněná účast v druhém kole výběrového řízení, kam se SpaceX může za pár let zkusit přihlásit s propracovanějším návrhem.
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!
Podpořte projekt ElonX
- Novinky o Starlinku: Snímek družice na orbitě, spolehlivost přenosu při letu Starship, továrna v Texasu a další - 17. 11. 2024
- Mise GSAT-N2 - 15. 11. 2024
- Mise Optus-X - 13. 11. 2024
A co model z kolonizace Ameriky?
Starhip přiveze palivo na LEO, připoji se prázdná ke stanici jako další modul a odmontují se motory. Ty pak jednou za čas odveze další starship při cestě zpátky.
Problém vidím hlavně v přístrojích a izolaci. Alespoň na ISS každý modul je spíše laboratoř obalená izolantem a nikoli pouhá roura.
Podle mě je hlavní výhodou StarShip to, že se umí vrátit, takže ji využívat jako stanici je nesmysl. Ale nápad využívat jí i pro delší lety na LEO je skvělý. Zatím jsem jí viděl jako ideální dopravní prostředek pro 5 či 7 denní lety turistů, kdy se NEMUSÍ připojovat k žádné stanici. Ale to může být i výhoda i pro vědce.
Představuji si, že bude speciální SS pro dlouhodobé lety na LEO, vědci jí na Zemi naloží potřebnými přístroji a experimenty a poletí na 2 až 6 měsíců. A pak se zase vrátí. Sice to nebude vhodné pro všechny druhy experimentů, ale část se jistě najde. Může letět třeba 10 či 20 kosmonautů. A když budou 2 či 3 lodě, můžou se v kosmu střídat skoro nepřetržitě.
Řekl bych že SX se účastnilo jen formálně. Svou stanici vůbec nemají rozpracovanou a účastnili se jen proto, aby v dalším kole byla větší šance.
SX potřebují na oběžné dráze přestupní stanici ve které zaparkují kosmonauty v mezidobí než se dotankují SS. Je nebezpečné, aby při tankování byl někdo v SS a taková stanice se bude hodit vzhledem k jasné specializaci různých SS. Úplně jiná SS bude lítat ze Země na oběžnou dráhu s posádkou a úplně jiná poletí k Marsu nebo měsíci.
Přesně takový koncept dle mého nastínili. Ovšem taková stanice nemůže fungovat jako vědecká laboratoř a nemá v tomto úsporném konceptu šanci takovou úlohu plnit.
SX se evidentně nedostalo dost daleko ani s úpravou SS na takto základní stanici natož, aby se posunula do další fáze.
Na druhou stránku je otázkou jestli koncepce stanice ke které budou lítat “každý týden” nové komerční posádky neomezuje příliš experimenty které je tam pak možné provádět a jestli taková menší stanice v podobě upravené jedné SS nakonec nemůže posloužit celé řadě vědeckých experimentů vyžadující větší klid lépe.
SpaceX si bude muset vybrat – pokud pojedou Muskovu filosofii vertikální integrace a in-house řešení, tak se s orbitální stanicí budou babrat klidně 5, 10 nebo 15 let.
Druhá možnost je buď předraftovat množství odborníků, nejlépe nějaký celý funkční tým (pravděpodobně nulová šance), nebo se budou muset spojit s nějakou firmou která ty zkušenosti a odborníky už má.
PS: a bez přehánění LSS (systém podpory života) je základem designu orbitální stanice – vnitřní a možná i vnější design stanice se tvoří OKOLO systému podpory života. Bez funkčního systému LSS nemá velký smysl pokračovat s projektováním dalších celků.
Funkční systém podpory života potřebují i k cestě na Mars takže ho musí vyřešit tak jako tak…
S tvrzením staví se okolo bych byl opatrný, staršího je tak velká, že se tam vleze takřka cokoli, to není Saljut s omezením na 20 tun
Není důvod aby astronauti čekali někde na základně. Klidně můžou přiletět jinou lodí až bude ta hlavní plně dotankovaná. Vyřešit přestupy by museli tak jako tak.
Teoreticky. Nemyslím si že si dovolí v brzké době startovat SS s posádkou ze země. Ta loď nebude ještě dlouho odladěná a nebudou riskovat reputační problém. V úvahu připadá tedy dragon do kterého se ovšem nevejde tolik lidí najednou aby obsloužil třeba už plánovaný oblet měsíce.
Přestupní základna není tedy nevyhnutelná, dle mého ale celkem praktická. Je si třeba uvědomit že při cestě zpět budou muset realizovat zase přestupy. Cesta na Mars obdobně. Navíc budete mít výhledově na oběžné dráze několik speciálních tankerů, které se na zem už nevrátí a budou občas potřebovat servis. Pak jsou to lodě pro posádku, které se budou vracet od Měsíce a Marsu. Můžete je vyhodit nebo zkontrolovat natankovat a poslat na další cestu.
Podle mne se prostě taková servisně, přestupní stanice bude hodit nejen SX. Armáda chce budovat solární elektrárny atd. Prostě stanice velikosti jedné SS může dosáhnout širokého uplatnění i když to možná nebude taková stanice jakou si představovala NASA jako náhradu za ISS.
Mám podezření, že takhle nějak se kdysi Rusáci vysmáli Muskovi a on rozjel SpaceX.
Co brání tomu, aby SpaceX mělo vlastní kosmickou stanici a pronajímalo ji?
Zkušenosti. Velká hromada zkušeností.
A taky vstřícnost až nadbíhání k zákazníkům. Plechový válec s motorem ještě není TA orbitální stanice o které se baví NASA (že by si pouze pronajímala vnitřní prostor pro vědecké výzkumy).
Pro začátek by stačilo nechat si od NASA, nebo nějaké jiné agentury zkolaudovat permanentní (dlouhodobou) verzi LSS (systém podpory života). To přezkušování LSS není záležitost na týden ale spíš na desítky měsíců.
PS: takže jak to vidím já ? Zhruba za 2-4 roky začne nahoru na ISS posílat hardware firma Axiom (která má zkušenosti, financování a víceméně jasný operační plán). Pak po pár letech až bude jistota že to nebude finanční propadák se teprve zapojí ostatní firmy, včetně SpaceX. Takže bavíme se zhruba o konci 20. let.
Jak píšu níže. Axiom má blízko ke SpaceX.
U HLS budou potřebovat podporu života. Pokud to umí- jsou tam původní zaměstnanci NASA, tak SpaceX si to od někoho nechá udělat.
Axiom má blízko k NASA, ke SpaceX ne. Od těch jen objednávají Crew Dragony pro turistické lety, nic víc. Třeba v budoucnu spojí síly na vývoj orbitální stanice na bázi Starship, možné je všechno, ale zatím tomu nic nenasvědčuje.
Ten tehdy napsal, že se firma SpaceX výběrového řízení zúčastnila, ale dopředu počítala s tím, že neuspěje.
Já to interpretuji tak, že neuspěli v soutěži (koneckonců zase nešlo až o takový balík, aby bylo nutné vyhrát), zatímco tzv. “vítězové” neuspějí v realizaci. A až bude kolem Země obíhat stanice Starship, zatímco stanice Blue Origin i těch ostatních budou lítat jen v powerpointových prezentacích, bude to pro SpaceX satisfakce jako hrom a pro NASA stejně nebetyčná ostuda. Potom budou prstíčkem hrabat a budou muset pustit podstatně větší chlup, aby tam měli přístup.
Možná za tím částečně bude i myšlenka: “proč bychom platili vývoj tohodle, když už ho částečně platíme skrz HLS, a pokud to bude lepší/ekonomicky schůdné, tak u těchle maníků to stejně to vznikne, i když to nezaplatíme… a kdyžtak si to pak booknem na airbnb”.
PS. což dává “airbnb” trochu nový význam 😉
Tak nějak SpaceX je teď přepravní a telekomunikační firma. Rádi se naučí, jak zařídit , aby HLS byla dlouhodobě funkční. Výzva o to větší, ze to bude na povrchu měsíce.
Otázka kde. U pólu?
proč by stanice od Northrop Grumman měla lítat jenom v powerpointu?
jejich stanice je navržená na bázi zásobovací lodě Cygnus, jestli se nepletu
kromě toho taky vyrábí modul HALO pro lunární stanici
neznamená sice to, že by měli z poloviny hotovo, ale rozhodně mi to připadá jako velice solidní základ
Nanoracks taky nevypadá jako scifi a zkušenosti mají
Blue Origin ponechám bez komentáře
Díky za informace. Na mne to VŘ na podzim působilo, že se jedná o maketové kolo a museli se někteří vlci nazrat, aby HLS pokračovala.
2 kolo 2025 bude jiné. A HLS jsou jiné peníze.
Kdo ví, co bude s ISS v roce 2025. Přání vydržet do 2030 nemusí technologie ISS přežít.
Nejsou nějaké detaily k HLS? NASA i SpaceX mlčí.
Neofiko 3d model HLS Starship:
https://designfreedom.space/starship-hls/
https://starship.mobile.my3ideas.com/#help
Ja si to nemyslel, proste zkousi více zpusobu s tim, ze alespon jeden ci dva vyjdou. Kdyz se nemusi spolehat na jediny plan, tak je to lepsi. Mimochodem, axiom se neucastnil, ten ma sve jiste.
Axiom má blízko ke spaceX a NASA. Velmi úzce spolupracují. Kosmickou stanici na ISS chtějí 2024.
Zajímavý člověk…
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Kam_Ghaffarian
a jeho x-energy.
Moc dobrý článek, myslím si, že na to ve SpaceX neměli moc čas a že si tím hlavně chtěli zajistit názor NASA. Nvíc toho teď mají opravdu hodně co na práci. Možná překvapí a v druhém kole se do toho pořádně opřou. Ale uvidíme, třeba je to naopak až tak moc nezajímá.
Myslím si, že to SX zkusí v roce 2025 znovu. V té době by měla mít HLS již hotovou či ve velmi pokročilém stupni vývoje. Zmiňované nedostatky se systémem dlouhodobé podpory života bude muset také vyřešit, jestliže plánuje let na Mars. A malý počet dokovacích uzlů může být vyřešen speciálním dokovacím modulem, který vynese jiný nosič. Třeba SS, F9, FH. Jak SS(HLS) dlouho výdrží v kosmu, je lepší vyzkoušet někde v prostoru soustavy Země-Měsíc než při letu na Mars. SS pro let na Mars bude muset být vyspělejší než HLS. Možná se HLS stane i vítaným rozšířením stanice GATEWAY a ne jen prostředkem pro cesty na Měsíc. Další zkušenosti získá SX i při vývoji DragonXL. A když nebude mít NASA zájem, může provozovat vlastní vesmírnou stanici sama a nabízet ji zájemců z řad soukromníků či jiným státům. SX má již vlastní funkční loď CD, která je již nyní schopna dopravit lidi na oběžnou dráhu, tak není závislá na jiné firmě. Jakmile SX měla možnost a kapacity, nabídla let na CD soukromníkům. U HLS(SS) očekávám to samé. Držím SX palce.
Docela mě zaujalo spojení vnitřního průměru Starship a nafukovacích modulů – ten potenciální prostor by nepochybně byl enormní minimálně z dnešního pohledu.
Taky mě to napadlo. Spíše bych viděl větší problém v max váze 100 tun.