SpaceX odhaluje konkrétní plány pro starty a přistání Starship a Super Heavy na Floridě

SpaceX ve spolupráci s NASA vytvořila environmentální studii potenciálních dopadů provozu rakety Super Heavy a kosmické lodi Starship v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě. Studie nabízí řadu nových informací ohledně plánů SpaceX na zavedení Starship a Super Heavy do provozu, a tak jsem z tohoto 250stránkového dokumentu (PDF) pro vás vybral to nejdůležitější a neejzajímavější. Víme, odkud bude raketa startovat, kde bude přistávat, jak často bude létat, jak bude dopravována na rampu, a mnoho dalšího.

V posledních měsících jste se u nás mohli hned několikrát dočíst o tom, že kosmická loď Starship s nosičem Super Heavy budou kromě Texasu startovat také z Floridy, jelikož to mimo jiné naznačoval také sám Elon Musk. Nová ekologická studie však poskytla oficiální potvrzení a také odhalila předběžné plány SpaceX pro rampu LC-39A a okolní zařízení, která bude firma využívat pro provoz raketového systému Starship. Web NASA Spaceflight navíc aktuálně informoval, že první prototypy budou startovat nejdříve z Floridy. V Texasu tedy prozatím bude létat jen menší Starhopper.

Úpravy rampy

SpaceX zvažovalo pro starty Starship a Super Heavy různé varianty, ale vítězem se stala rampa LC-39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě. Z té v současnosti startují především Falcony Heavy a Falcony 9 s Crew Dragony, ale celý komplex je dost velký na to, aby se dal rozšířit pro potřeby systému Starship. Jak jsme již informovali dříve, SpaceX plánuje postavit sekundární vypouštěcí stůl „přibližně 100–200 metrů jihovýchodně od stávajícího stolu pro Falcony“. Stůl bude umístěn ve výšce 30 metrů, čímž se „omezí recirkulace spalin a eroze“. Pod stolem se pak bude nacházet šachta pro odvod spalin během startu, která bude mít 20 metrů na šířku a 20 metrů na výšku a stejně jako ta na rampě SLC-40 bude chlazena vodou pomocí kovových trubek. Bude tedy nejspíš podobná šachtě v McGregoru a nepůjde o velkou pasivní šachtu, jakou využívají Falcony startující z LC-39A.

Zároveň bude potřeba přidat nové technické zázemí. Vypouštěcí stůl pro Starship a montážní halu HIF bude spojovat nová cesta nazvaná „Starship Road“. Přibudou také nové vodojemy pro kropicí systém. A jelikož Starship využívá jiné palivo, vedle existujících nádrží na RP-1 vzniknou nádrže na kapalný metan o kapacitě 2 milionů kilogramů. Součástí metanového systému budou také nádrže na kapalný dusík o kapacitě 1,5 milionu kilogramů, který bude sloužit k chlazení metanu. Zároveň vznikne nové potrubí pro přívod metanu na rampu a také 30 metrů vysoká fléra, která slouží ke spalování metanových výparů. SpaceX ve studii uvádí, že zkusí využít stávající vodíkovou fléru, která zde zůstala po raketoplánech, ale pokud to nebude možné, postaví novou. Stejně tak SpaceX zvažuje renovaci existující vodíkové nádrže a její využití pro skladování metanu. SpaceX v minulosti takto zrenovovovalo nádrže z dob Apolla při stavbě rampy SLC-40. Co se týče kyslíku, SpaceX si prý zatím vystačí se stávající kapacitou, kterou má k dispozici pro Falcony, ale v budoucnu se to prý může změnit.

Starty

Kombinace lodi Starship a nosiče Super Heavy bude mít při startu celkovou hmotnost kolem 5000 tun. Super Heavy bude obsahovat přibližně 3500 tun paliva a okysličovadla, zatímco Starship ponese dalších 1500 tun těchto pohonných hmot.

Kyslík a metan budou spalovány motory v poměru 3,6:1. Každý Raptor bude mít tah 1,7–2 MN. Přiložená analýza spalin kalkuluje s nominálním tlakem ve spalovací komoře motoru ve výši 253 barů. Může však jít o zastaralé informace, jelikož studie zároveň všude uvádí konfiguraci 31+7 Raptorů, i když mezitím došlo ke změně na 35+6 motorů. Analýza také obsahuje podrobné parametry trysky Raptoru:

Před každým startem bude proveden statický zážeh, při kterém budou zažehnuty všechny motory na Super Heavy po dobu 15 sekund.

Raketa bude integrována na rampě LC-39A ve vertikální poloze pomocí jeřábu. Nejdříve bude připojen nosič Super Heavy k vypouštěcímu stolu a poté bude připojena Starship k nosiči. Zpočátku bude využíván dočasný nebo mobilní jeřáb a permanentní jeřáb s výškou 120–180 metrů bude postaven později.

Po startu vypne Super Heavy své motory přibližně ve výšce 70 km, načež dojde k odpojení Starship, která ve výšce kolem 80 km zažehne své motory a poletí na cílovou orbitální dráhu. Super Heavy mezitím doletí až do výšky 130 km a poté začne klesat, přičemž dosáhne rychlostí přesahujících Mach 6. Ve výšce kolem 8 km raketa zpomalí pod rychlost zvuku a přistane na mořské plovoucí plošině.

SpaceX v dokumentu uvádí, že do roku 2024 plánuje zvýšit počet startů raket Falcon z rampy LC-39A na 20 letů ročně a z nedaleké rampy SLC-40 dokonce na 50 startů ročně. Zároveň plánuje na Floridě časem dosáhnout kadence 24 startů Starship/Super Heavy ročně, avšak spolu s tím bude klesat počet startů Falconů.

Přistání

Super Heavy bude minimálně v počátku vždy přistávat na mořské plošině vzdálené „minimálně 37 km od pobřeží“. SpaceX však v dokumentu uvádí, že raketa se stále vyvíjí a pokud bude v budoucnu schopna přistání na pevnině, firma provede novou studii ekologických dopadů. Dokument však blíže nespecifikuje, o jakou mořskou plošinu půjde, takže se nabízejí dvě možnosti. Buď bude možné použít současné plošiny OCISLY a JRTI, nebo bude potřeba nový typ. Tou by mohla být chystaná plošina A Shortfall of Gravitas, která by podle posledních informací od Elona Muska z loňského roku měla být v provozu ještě během tohoto léta, ale zatím o ní nemáme téměř žádné informace.

Pro přistání kosmické lodi Starship bude zpočátku využívána stávající plošina LZ-1 na Cape Canaveral Air Force Station, kde v současnosti přistávají Falcony. SpaceX ale chce časem také vybudovat novou přistávací plochu s průměrem 85 metrů uvnitř komplexu LC-39A. Předtím však bude muset být vypracována nová environmentální studie. Umístění této plošiny ještě nebylo finalizováno, ale zvažuje se oblast jihovýchodně od vypouštěcího stolu pro Starship (viz mapku úprav LC-39A výše). Starship prý také může ve výjimečných případech přistávat na mořské plošině podobně jako Super Heavy.

V případě přistání na LZ-1 by Starship dosedala vertikálně a po přistání by proběhlo automatické zajištění rakety, při kterém by byly vypuštěny zbytky pohonných hmot. Mobilní hydraulický jeřáb by poté Starship přesunul na transportér podobný tomu, který SpaceX v současnosti využívá pro přepravu raket Falcon. Transportér by pak Starship přepravil k dalšímu zpracování (viz níže).

Výroba a zpracování mezi starty

Dokument popisuje také plán SpaceX ohledně výroby a zpracování raket Starship a Super Heavy mezi jednotlivými starty. Výroba, montáž a integrace komponentů prý bude probíhat v existujících zařízeních SpaceX na Floridě – v Area 59, Payload Processing Facility, hale HIF na rampě LC-39A a také v novém areálu SpaceX na Roberts Road, který má být „brzy postaven“.

Výroba, montáž a integrace prý také bude probíhat v Mobile Service Station a na široké cestě, kterou v minulosti používaly obří crawlery přepravující raketoplány na rampu. SpaceX však neplánuje tuto cestu jakkoli upravovat, maximálně zde postaví dočasné stany.

Area 59 je areál tvořený několika budovami, který dříve sloužil k přípravě satelitů a SpaceX jej začalo nedávno využívat ke zpracování Dragonů. Komplex na Roberts Road bude podporovat mise Falconů i Starship a bude zahrnovat řídicí středisko, zařízení pro zpracování a skladování raketových stupňů a aerodynamických krytů, expozici raketové techniky a další budovy. V minulosti jsme o tomto plánovaném areálu už podrobně psali.

V jiné části si pak ale dokument poněkud protiřečí, protože uvádí, že většina komponentů bude vyráběna v centrále SpaceX v Hawthorne, nebo případně v zařízeních v Boca Chica v Texasu a v Cocoa na Floridě. Na těchto dvou místech momentálně probíhá montáž prvních dvou orbitálních prototypů.

Co se týče přepravy komponentů a hotových raket Starship (délka 55 metrů) a Super Heavy (délka 63 metrů), SpaceX popisuje několik metod. Komponenty prý bude možné přepravovat po silnicích v rámci Kennedyho vesmírného střediska podobně jako v případě prvních stupňů Falconů. Avšak rozměrné kusy a kompletní rakety by byly nejdříve přepraveny po moři pomocí pontonů až do KSC Turn Basin a posléze dál na rampu LC-39A po již zmíněné cestě původně určené pro crawlery. Tento postup by mohl být použit jak pro nové rakety cestující z Cocoa nebo Boca Chica, tak pro ty již použité.

Sonické třesky a hluk

Během startu se očekává, že horko vyvolané zážehem motorů na Super Heavy dosáhne až do vzdálenosti 440 metrů od vypouštěcího stolu.

Co se týče úrovně hluku, tak start Starship/Super Heavy bude pochopitelně výrazně hlasitější než Falcon 9. Níže vidíte, že například hluk ve výši 110 dB, což je ekvivalent rockového koncertu, zasahuje u Falconu 9 do vzdálenosti 2 mil o rampy, zatímco v případě Starship to jsou zhruba 4 míle.

Starship přistávající na LZ-1 také způsobí sonické třesky, které budou ve srovnání s přistávajícím Falconem 9 slyšitelné v několikanásobně rozsáhlejší oblasti, jelikož Starship se bude vracet z orbity. Hlasitost sonického třesku je definována pomocí úrovně přetlaku. Čím vyšší hodnota, tím výraznější třesk. V případě přistání Falconu 9 na LZ-4 v Kalifornii dosáhne hranice přetlaku ve výši 1 psf (48 Pa) zhruba do vzdálenosti 26 km od místa přistání. Tato úroveň přetlaku je podle informací ve studii „zaručeně slyšitelná“. Oproti tomu přistávající Starship vytvoří přetlak ve stejné výši až do vzdálenosti stovek kilometrů od LZ-1, tedy v podstatě napříč celou Floridou. Pokud se podíváme na vyšší úroveň přetlaku 3 psf (143 Pa), která představuje hlasitější třesk, jenž „může některé lidi vylekat“, v případě Falconu 9 dosahuje do vzdálenosti zhruba 10 km od LZ-4, zatímco u Starship budou takto hlasité třesky slyšet ještě 50 km od LZ-1. Nicméně studie uvádí, že poškození majetku je nepravděpodobné.

Hluk a sonické třesky bude vytvářet také přistávající Super Heavy, avšak jelikož přistání bude probíhat nad neobydlenými oblastmi, hodnoty nejsou moc podstatné. Pokud vás však analýza zajímá, najdete ji v dokumentu na straně 150. Studie se také podrobně zabývá dalšími ekologickými dopady na faunu, vodní zdroje, kvalitu vzduchu apod. To už je však je mimo záběr našeho webu.

Na závěr bych pak jen upozornil, že i když se jedná o oficiální dokument, rozhodně lze očekávat změny. Už teď je studie v některých ohledech zastaralá a další věci stále nebyly finalizovány. Jde tedy o velmi dobrý náhled do uvažování SpaceX, ale neberte je jako definitivní a neměnné.