Cesta prvního stupně Falconu 9 od výroby po přistání

První stupeň rakety Falcon 9 to nemá snadné. Během svého „života“ se projede po celé Americe, podívá se do vesmíru a když má štěstí, tak stráví pár dní na moři a následně si tím vším možná projde znovu. A SpaceX usiluje o to, aby jejich první stupně mohly takovéto cykly absolvovat mnohokrát. Pojďme se tedy podívat, čím vším si takový Falcon musí vlastně projít.

Výroba v Hawthorne

Výroba prvních stupňů Falconu 9 v Hawthorne

Cesta prvního stupně Falconu 9 začíná v ústředí SpaceX v Hawthorne, kde probíhá veškerá výroba. SpaceX aktuálně vyrábí kolem 30 prvních stupňů ročně (přelom 2016/2017). Po zahájení výroby Falconu Heavy se budou vyrábět dva druhy – jeden typ bude možné využít jako první stupeň Falconu 9, nebo jako boční stupeň Falconu Heavy; druhý typ pak půjde využít pouze jako centrální stupeň Falconu Heavy, jelikož bude zesílený a v dalších ohledech odlišný od prvního typu. V Hawthorne jsou vyrobeny a následně integrovány téměř všechny komponenty prvního stupně – nádrže, motory, avionika, přistávací nohy, roštová kormidla apod. Z výrobní haly tedy vyjede zcela hotový a plně funkční první stupeň. Teoreticky by mohl putovat rovnou na rampu a odstartovat, ale SpaceX si zakládá na důslednosti a tak je pravidlem, že každý stupeň musí projít důkladnou kontrolou v jejich testovacím zařízení v McGregoru.

Testování v McGregoru

První stupeň Falconu 9 při přepravě

První stupeň Falconu 9 při přepravě

Vyrobený stupeň je v Hawthorne zabalen do ochranné fólie, naložen na obří přívěs a po silnici přepraven z ústředí v Kalifornii do McGregoru v Texasu. Zajímavostí je, že průměr prvního stupně Falconu 9 je přesně 3,66 metrů, což nebyla náhoda. Jedná se o maximální hodnotu, která SpaceX umožňuje přepravu po běžných silnicí bez speciálního povolení, což samozřejmě značně usnadňuje logistiku.

Poté, co první stupeň dorazí do McGregoru, je zkontrolován a následně postaven na testovací rampu a je proveden tzv. statický zážeh, při kterém je zažehnuto všech 9 motorů Merlin jako při ostrém startu, akorát je raketa celou dobu pevně držena na zemi a po pár vteřinách jsou motory opět vypnuty. Následně se provede analýza získaných dat a pokud je vše v pořádku, první stupeň je opět zabalen a převezen do hangáru na jedné ze startovních ramp, odkud má raketa letět na svou misi.

Integrace u rampy

Integrační hangár SpaceX u rampy LC-39A

Souběžně s tímto putováním prvního stupně probíhá téměř totožný cyklus stupně druhého a také příprava Dragonu či jiného nákladu ve formě družice. Cesty všech těchto dílů se pak setkají v integračním hangáru u startovní rampy, kde se vše smontuje do výsledné rakety Falcon 9. Náklad je uzavřen do aerodynamického krytu a připojen k druhému stupni a výsledek je následně připojen ke stupni prvnímu.

Pár dnů před startem pak hotová raketa projde dalším statickým zážehem na rampě, aby se ověřilo, že všechno stále funguje tak, jak má. Pokud ano, raketa je připravena na ostrý start.

Start

Falcon 9 a transportér-erektor.

Raketa je v dostatečném předstihu vyvezena z hangáru pomocí tzv. transportéru-erektoru, což je zařízení sloužíci k přepravě rakety na rampu a jejímu následnému vztyčení a podporu před startem.

V hodinách a minutách před startem pak probíhají všemožné kontroly a rozličná stanoviště dávají svolení ke startu. Zároveň probíhá tankování paliva a okysličovadla. Poslední minutu před startem je raketa v plně automatickém režimu a všechny úkony provádí sama. V okamžiku startu jsou zažehnuty motory a letový počítač zkontroluje, že všechny fungují správně. Pokud ne, systém motory automaticky opět vypne a start je přerušen. Teprve pokud motory touto kontrolou projdou, dojde k vypuštění rakety, kterou do té doby drží na zemi kovové držáky.

Po zhruba 2,5 minutách letu se první stupeň oddělí od zbytku rakety a začne se vracet k zemi, aby se pokusil přistát.

Přistání

První stupeň po oddělení od stupně druhého provede tři zážehy, které mu umožní bezpečně přistát buď na pevnině, nebo na plovoucí mořské plošině (ASDS):

  1. První zážeh je tzv. boostback, který je proveden poté, co se raketa otočí o 180°, takže je natočena proti směru letu a tah motorů ji následně zpomalí a zkrátí se tím tedy výsledná vzdálenost místa dopadu od místa startu. Pro tento manévr jsou zažehnuty 3 motory.
  2. Druhý zážeh je tzv. vstupní a provádí se při vstupu zpět do atmosféry. Bez něj by raketa „padala“ moc rychle a nepřežila by průchod atmosférou. Tímto 3motorovým zážehem se tedy první stupeň dostatečně zpomalí, aby přečkal průchod atmosférou bez úhony.
  3. Poslední zážeh začne několik vteřin před samotným přistáním a zpomalí raketu dostatečně na to, aby mohla měkce přistát. U misí mířících na nízkou oběžnou dráhu, nebo u misí s lehkým nákladem je pro přistání nastartován jen jeden motor (ten úplně prostřední), ale u energetičtějších misí na GTO s těžkým nákladem jsou malé rezervy paliva pro přistání, a proto se někdy provádí kratší zážeh 3 motorů, což šetří palivo, ale přistání musí být o dost preciznější a šance na úspěch je nižší.

V případě úspěšného přistání na ASDS následuje zajištění stupně a jeho připevnění k palubě, aby se zabránilo nechtěnému pohybu při plavbě. Poté stupeň čeká několikadenní cesta do přístavu, kde je nejdříve jeřábem přeložen do stojanu na pevnině, následně mu jsou demontovány nohy a poté je položen na přívěs a odvezen do hangáru na další zpracování.

Zpracování zachráněného stupně

Kolem zpracování stupňů po jejich přivezení do hangáru panuje řada otazníků, navíc sama společnost SpaceX pravděpodobně ještě stále přesně neví, jaký bude výsledný proces, neboť momentálně je celá problematika zachráněných stupňů neprobádaným územím, a tak se zatím hodně experimentuje, provádějí se analýzy a vše se vymýšlí „za běhu“. Nicméně některé věci víme:

  • Zachráněné stupně asi jsou v dobrém stavu, neboť jak SpaceX, tak i společnost SES jim věří natolik, že jsou ochotni je znovu poslat do služby. Stupeň z mise CRS-8 poletí znovu na misi SES-10 a stupeň z mise Thaicom 8 bude využit jako boční stupeň pro první let Falconu Heavy. Nevíme však, jak náročná byla inspekce těchto stupňů, ani kolik oprav podstoupily.
  • Některé ze záchráněných stupňů podstoupily statické zážehy. Úplně první zachráněný stupeň z mise Orbcomm OG2-2 byl pár dnů po přistání znovu zažehnut. Nyní je tento stupeň vystaven před ústředím SpaceX v Kalifornii. Dalším stupněm, o kterém víme, že podstoupil statický zážeh, je ten z mise JCSAT-14. Původně letěl na náročné misi mířící na GTO, a teoreticky tedy podstoupil maximální možnou zátěž v porovnání s ostatními stupni. SpaceX neplánuje tento stupeň použít pro další misi, ale místo toho jej využívá jako vzorový kus, ze kterého se dají vyvozovat různé limity materiálů, míra opotřebení apod. Proto tento stupeň podstoupil řadu statických zážehu s dlouhým trváním (normálně statický zážeh trvá jen pár vteřin, ale tentokrát byl zažehnut na několik minut, aby byla simulována reálná mise). Na video jednoho celého zážehu JCSAT-14se můžete podívat zde.
  • Také víme, že SpaceX tohle všechno nepovažuje za nějaký jednorázový experiment, nýbrž dlouhodobou strategii znovupoužitelnosti. Proto buduje specializované zařízení v přístavu Port Canaveral, kde plánuje centralizovaně zpracovávat zachráněné stupně a připravovat je na další lety.

Statický zážeh již letěného prvního stupně JCSAT-14 v McGregoru

Jak vidíte, cesta prvního stupně je dlouhá a klikatá. Pokud navíc stupeň přežije přistání a po inspekci je přiřazen k další misi, čeká jej podobné kolečko znovu.


Líbí se vám takovéto články? Chodíte na ElonX rádi a chtěli byste, aby web zůstal bez reklam a autor mohl nadále vydávat kvalitní obsah? Vyjádřete svou podporu a spokojenost pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už web podpořili. Děkuji za přízeň!




  • Mohlo by se vám líbit...

    Diskuze

    5 komentáře u "Cesta prvního stupně Falconu 9 od výroby po přistání"

    Nastavit upozorňování na
    avatar
    Třídit dle:   nejnovější | nejstarší | nejlépe hodnocené
    HnD
    Host
    HnD

    Super článek, nechybý tam ještě testovací zážeh na rampě?

    Al
    Host
    Al

    Pekné zhrnuté, vďaka!

    Emmette
    Host
    Emmette

    Dekuju za clanek, moc me bavil, a je velica zajimavy 🙂 prosim pokracuj 🙂

    wpDiscuz