Vylepšený Falcon Heavy čeká při první komerční misi náročné přistání

Pomaličku se nachýlil čas a pro nás fanoušky kosmonautiky se připravuje další úžasné divadlo. A nebude to nic menšího než první komerční start nejsilnejší rakety současnosti, trojtrupého Falconu Heavy, navíc ve vylepšené verzi Block 5. Primárním a jediným nákladem bude telekomunikační družice Arabsat 6A. Všechny tři stupně se pokusí přistát a ty boční mají být velice rychle použity znovu. Čím vším bude tato dlouho očekávaná mise zajímavá a proč jsme na ni čekali tak dlouho?

Družice Arabsat 6A

Celý příběh mise Arabsat 6A započal v lednu 2015, kdy si společnost Arabsat nadělila novoroční dárek. Se společností Lockheed Martin (LM) podepsala kontrakt na postavení dvou satelitů, jeden výhradně pro sebe, pod jménem Arabsat 6A, a ten druhý si objednala její dceřinná společnost Hellas Sat ve spoluprácí s King Abdulaziz City for Science and Technology. Tento druhý satelit dostal jméno HellasSat-4/SaudiGeoSat-1. Oba satelity měly být vyrobeny, vyneseny a pojištěny za celkovou částku 650 milionů dolarů. Současně byla i uveřejněna informace, že společnost Arabsat podepíše kontrakt na vynesení družice HellasSat-4/SaudiGeoSat-1 se společností ArianeSpace. Pro náš článek je ale důležitejší satelit Arabsat 6A. Ten měl být vynesen společností SpaceX. Pro výrobce družice to byl první kontrakt na výrobu telekomunikačního satelitu od roku 2011. LM zároveň zveřejnil, že by družice měla být připravena ke startu v roce 2018.

Na konci dubna 2015 se objevily další informace. Zástupci výrobce družice oznámili, že pro vynesení bude použita raketa Falcon Heavy. Přestože v té době nebyl zatím ještě kontrakt se SpaceX uzavřen, jednalo se o poměrně logickou úvahu. SpaceX v té době používalo jako nosič Falcon 9 v1.1, který dokázal vynést na dráhu přechodovou ke geostacionární (GTO) jen 4850 kg. A to bylo málo pro Arabsat 6A, jehož hmotnost se odhaduje na 6000 kg.

Kontrakt pro vynesení družice Arabsat 6A na Falconu Heavy byl podepsán v září 2015, kdy vyšlo oznámení na stránkách SpaceX. Zveřejněno bylo i datum startu, mělo se jednat o rok 2018.

Už o rok později, v květnu 2016, prošel design družice Arabsat 6A komplexním technickým posouzením a mohlo se přikročit k jeho výrobě. Družice je postavená na zmodernizované platformě LM2100, která je určená pro geostacionární družice. Prozatím se na této platformě postavily pouze tři družice a zatím jediná z nich, HellasSat-4/SaudiGeoSat-1, byla v únoru 2019 vynesená na geostacionární dráhu, zbylé dvě teprve na svou cestu čekají.

Družice Arabsat 6A byla dokončena v únoru 2018 a viceprezidentka firmy LM o ní při té příležitosti prohlásila, že spolu s Hellas Sat-4/SaudiGeoSat-1 se jedná o nejmodernější satelity, které kdy jejich firma postavila. Arabsat 6A používá solární panely, které jsou o 30 % lehčí než dříve, ale zároveň jsou o 50 % účinnější a jsou schopny satelitu dodat až 20 KW elektrické energie.

Družice byla následně umístěna do tzv. mobilní čisté místnosti a byla odvezena do Sunnyvale v Kalifornii, aby zde podstoupila poměrně rozsáhlé testy. Tyto testy simulují startovní a kosmícké podmínky. Zahrnují akustické a vibrační testy a také pobyt ve vakuové komoře. Satelit byl testován také v extrémních teplotách, kterým bude při svém provozu vystaven. Všechny testy měly být provedeny tak, aby bylo možno dopravit satelit na Floridu do konce roku 2018. Tento předpoklad se nakonec ale nepotvrdil, výrobce družice požádal o povolení přepravit družici na Floridu teprve až koncem ledna 2019.

Satelit Arabsat 6A bude umístěn na 30,5° východní délky a bude zajišťovat internetové služby, dále pak televizní a telefonní signál a zabezpečenou komunikaci pro zákazníky na Středním východě, v Africe a v Evropě. Je nutno ovšem poznamenat, že celá řada běžně dostupných údajů o družicích je v tomto případě neznámá. Ať už se jedná o přesnou hmotnost družice, počet transpondérů či oblast pokrytí. Alespoň pro přibližnou ilustraci zde nabízím oblast, kterou pokrývá satelit Arabsat 5A, který už 9 let pracuje také na 30,5° poledníku.

V červnu 2018 pak společnost Arabsat vydala prohlášení, že start opravdu proběhne na raketě Falcon Heavy. Družici tedy nepotkal osud dalších nákladů, které měly původně letět na Falconu Heavy, ale nakonec byly vyneseny na raketách Falcon 9 (např. Inmarsat-5 F4 či Intelsat 35e). Pro nás fanoušky to samozřejmě byla velice vítaná zpráva.

Raketa Falcon Heavy

Z předchozích odstavců vyplývá, že se do vesmíru vydá obyčejná telekomunikační družice, kterých startuje každý rok více než 20 a SpaceX samo jich za celou dobu své existence vyneslo celkem 27. Družice jako taková je tedy poměrně nezajímavá, zajímavou ji dělá teprve její nosič, raketa Falcon Heavy. Pro tuto raketu to bude teprve druhý start v její historii a zároveň první komerční mise.

Falcon Heavy má celkovou hmotnost po natankování palivem 1420 tun, výšku 70,8 metrů, každý z jeho tří spodních stupňů má průměr 3,66 metrů a pospojované dohromady mají šířku 12,2 metru. Jeho motory mu poskytují celkový tah 22 685 kN (2550 amerických tun), na nízkou oběžnou dráhu je schopen teoreticky vynést 63 800 kg a na dráhu přechodou ke geostacionární (GTO) slušných 26 700 kg, přičemž oba údaje jsou pro režim bez záchrany stupňů. Vývoj Falconu Heavy stál více než půl miliardy amerických dolarů a byl financován ze soukromých zdrojů, žádná vládní agentura se na jeho vývoji přímo nepodílela.

 

Raketa Falcon Heavy byla sestavena v hale HIF na rampě LC-39A z bočních stupňů B1052.1 a B1053.1 a centrálního stupně B1055.1. Ve všech třech případech se jedná o nově vyrobené stupně ve variantě Block 5, takže ve srovnání s prvním Falconem Heavy tato raketa oplývá mnoha vylepšeními. Všechny stupně jsou například vybaveny titanovými roštovými kormidly (první FH měl na centrálním stupni hliníková kormidla), přistávací nohy a další prvky rakety jsou pokryty černou tepelnou ochranou a motory Merlin jsou výkonnější.

V tomto tedy bude mít tato mise prvenství – půjde o první použití Blocku 5 na raketě Falcon Heavy a zároveň to bude první Falcon Heavy kompletně sestavený z nově vyroběných stupňů. Všechny tři stupně samozřejmě před přesunem na Floridu prošly testováním na základně McGregor v Texasu, stupeň B1052 v listopadu 2018, stupeň B1053 na přelomu roku a stupeň B1055 v lednu 2019.

Jak bude mise probíhat

Profil současné mise bude podobný jako u demonstrační mise. Postranní stupně po odpojení přistanou zpátky na floridské pevnině (na plošinách LZ-1 a LZ-2) a centrální stupeň přistane v oceánu na mořské plošině Of Course I Still Love You. Oproti inaugurační misi nebude centrální stupeň při návratu do atmosféry provádět zpětný zážeh. To bude mít za následek, že se bude přistávat v rekordní vzdálenosti 965 kilometrů od pobřeží. Při startech Falconů 9 na dráhu přechodovou ke geostacionární (GTO) bývá plošina umístěna přibližně 600–700 km východně od Floridy.

Centrální stupeň pravděpodobně dosáhne před odpojením druhého stupně daleko vyšší rychlosti než při demonstrační misi, kdy měl centrální stupeň při vypnutí hlavních motorů (MECO) rychlost 2650 m/s. To je přibližně stejná rychlost, jaké dosahují první stupně Falconů 9, které letí v režimu bez záchrany prvního stupně. Například první stupeň při misi Inmarsat 5-F4 dosáhl při MECO rychlosti 2720 m/s. Vyšší rychlost znamená, že stupeň se bude muset před přistáním zbavit více energie, což povede k vyššímu namáhání a zahřívání při návratu do atmosféry a celkově půjde o náročnější přistání, než bývá běžné u Falconu 9. Elon Musk jej dokonce nazval „riskantním“.

Falcon Heavy má nosnost 26 700 kg při startu na GTO v režimu bez záchrany stupňů. V letové konfiguraci, která bude použita při misi Arabsat 6A, je horní hranice nosnosti Falconu Heavy 8000 kg. A protože hmotnost Arabsatu 6A se odhaduje přibližně na 6000kg, nedá se vůbec vyloučit, že cílem nebude jen standardní GTO, ale dráha vyšší, takzvaná supersynchronní, kdy se apogeum dráhy bude nacházet daleko nad úrovní geostacionární dráhy ve výšce 35 786 km.

Překonfigurování transportéru/erektoru

Než bylo možno vyvézt Falcon Heavy na rampu, bylo nutno upravit transportér/erektor (T/E), který se k tomuto účelu používá. S přípravou se začalo ihned po startu mise DM-1, který proběhl 2. března. T/E zůstal po startu DM-1 na rampě LC-39A a začalo se pracovat na jeho úpravách. Tyto úpravy zajistily, aby T/E mohl držet, převážet, po vztyčení podpírat a nakonec i natankovat raketu Falcon Heavy. Většina těchto úprav proběhla už loni před demonstrační misí. Bylo nutno odstranit obě boční čelisti přidržující Falcon 9, potom se celá spodní část T/E upravila, aby mohla držet nejen centrální stupeň, ale i oba stupně boční, a zároveň je nutno všem třem stupňům zajistit možnost tankování pohonnými hmotami. Musely tedy být nainstalovány dodatečné čelisti pro boční stupně a také dvě podpěry.

SpaceX po provedení loňské demonstrační mise Falconu Heavy T/E překonfigurovalo zpět pro Falcon 9, ale většina čelistí, které jsou potřeba jen pro FH, zůstala nainstalovaná. Čelisti lze vidět například na fotkách ze startu misí Es’hail-2 nebo nedávné DM-1.

Pro starty Falconu Heavy tedy SpaceX potřebuje jen přesunout dvě boční středové čelisti, nainstalovat vzpěry a přidat tzv. TSM (Tail Service Mast), které zajišťují přívod elektřiny a paliva do bočních stupňů. Všechny potřebné úpravy před misí Arabsat 6A byly dokončeny 31. března, kdy byl T/E přesunut do haly HIF, aby k němu mohl být připojen Falcon Heavy kvůli provedení statického zážehu.

Znovupoužití stupňů

Ihned po přistání bočních stupňů Falconu Heavy při této misi je plánována jejich renovace, aby mohly být použity na další misi STP-2 plánované na červen. Původně se předpokládalo, že bude kromě stupňů bočních znovu použit i centrální stupeň B1055, ale rozličná média nedávno upřesnila, že SpaceX si pro misi STP-2 vyrábí nový centrální stupeň. Je to pochopitelné, se znovupoužitím centrálního stupňů nemá SpaceX zatím zkušenosti (první vyrobený centrální stupeň byl zničen při demonstrační misi) a po náročném průchodu atmosférou bude patrně chtít důkladně posoudit jeho stav, než přikročí k jeho znovupoužití. Navíc by jakékoliv selhání prvního stupně při přistání opět odložilo start mise STP-2, je tedy lepší včas vyrobit nový centrální stupeň. U bočních stupňů je situace jiná, jelikož pokud by se jim nepodařilo přistát, je možno je poměrně jednoduše nahradit běžnými Falcony 9.

Pokud vydrží aktuální termín startu mise STP-2, mohlo by jít o rekordně rychlé znovupoužití raketového stupně (současný rekord je 71 dnů).

Oba po sobě jdoucí starty Falconu Heavy, tedy Arabsat 6A a STP-2, jsou ale pro SpaceX důležité ještě z dalšího důvodu. Nedávno se totiž objevila informace, že tyto dva starty umožní SpaceX získat plnohodnotnou certifikaci rakety Falcon Heavy pro armádní zakázky. Než tedy bude moci SpaceX splnit vysoutěžené zakázky AFSPC-52 a AFSPC-44 pro Pentagon, musí úspěšně proběhnout tato a příští mise Falconu Heavy.

Statický zážeh a start

Od startu nás nyní dělí už jen pár desítek hodin, jelikož SpaceX úspěšně dokončilo všechny předstartovní přípravy. Statický zážeh, při kterém bylo na 5 sekund zažehnuto 27 motorů Merlin, proběhl 5. dubna 2019 v 18:00 SELČ. Raketa Falcon Heavy byla poté sklopena a převezena zpět do haly HIF, kde proběhne její integrace se satelitem Arabsat 6A uzavřeným do aerodynamického krytu.

Mimochodem, k záchraně aerodynamického krytu při této misi nedojde. Loď Mr. Steven, která je pro tyto účely vybavena zachytávací sítí, byla poškozena při misi Nusantara Satu a zatím nebyla vybavena novými kovovými rameny a sítí. Do přistávací oblasti se ale přesto vydaly lodě GO Searcher a GO Navigator, které možná budou mít za úkol kryty po přistání alespoň vylovit z vody.

Start je momentálně plánován na 12. dubna 2019 v 00:35 SELČ. V tomto termínu se odhaduje jen 10% pravděpodobnost nepříznivého počasí, takže by snad startu nemělo nic bránit. Uvidíme opět úchvatné záběry startující rakety či souběžně přistávajících bočních stupňů na pevnině? Průběh celé přípravy mise Arabsat 6A průběžně sledujeme a o aktuálním dění informujeme na profilu mise, takže odkazy na přímé přenosy a upozornění na případné odklady najdete právě tam.

Pro více informací o Falconu Heavy navštivte podrobný článek o této raketě.