Zrušené projekty SpaceX #1: Falcon 1e, Falcon 5, Falcon 9 Air a další rakety, které nikdy neletěly

SpaceX stejně jako řada jiných společností nepoužije všechny nápady, se kterými její pracovníci přijdou. Každý nápad je totiž vždy podrobně zkoumán, zda je vůbec reálně uskutečnitelný a fyzikálně možný. Provede se finanční rozbor plus analýza potenciálního trhu a pak se rozhoduje, zda bude onen nápad realizován, či odložen do škatulky zajímavých, ale neuskutečněných projektů. V této nové několikadílné sérii se podíváme právě na takové projekty, které SpaceX někdy zvažovalo, ale pak z rozličných důvodů nebyly realizovány. V prvním dílu si podrobně rozebereme různé plánované varianty raket Falcon, které nakonec nikdy nespatřily světlo světa.

Falcon 1e

Začneme hluboko v minulosti, kdy letopočet měl ještě na třetím místě nulu, tedy v době, kdy se SpaceX ucházelo o účast v programech COTS a CRS. Firma tehdy odpalovala své první rakety Falcon 1 a přemýšlela, kam až by šel vývoj rakety Falcon 1 posunout a co vše by se s ní dalo provést. Stavíte-li totiž raketu, nikdo nechce opustit již vytvořené a zavedené výrobní postupy, vrátit se k rýsovacím prknům a začít vše dělat znovu na zelené louce. Prostě zkusit dosáhnout cíle, kdy je za málo peněz hodně muziky.

SpaceX tedy v dubnu 2008 přišlo s plánem na motor Merlin 1C a raketu Falcon 1e. Motor Merlin 1C všichni znáte, o pár měsíců později již byl použit na Falconu 1 při misi Trailblazer a byl příčinou selhání jejího startu. Jeho koncepce ale byla shledána vyhovující a byl použit i na následujících dvou startech Falconu 1 a potom i jako pohonná jednotka všech prvních 5 letů Falconu 9 v1.0, než byl definitivně opuštěn ve prospěch Merlinu 1D na Falconu 9 v1.1. Vraťme se ale k onomu druhému dubnovému nápadu, k raketě Falcon 1e.

Mělo se jednat o modernizovaný Falcon 1. Raketa měla narůst do výšky asi o 7 metrů důsledkem zvětšení palivových nádrží (raketa by tím získala vyšší nosnost), první stupeň by měl vyšší tah, horní stupeň by byl také výkonnější díky novému motoru Kestrel 2. Raketa také měla disponovat větším aerodynamickým krytem – na rozdíl od hliníkového krytu Falconu 1 měl Falcon 1e dostat už kryt kompozitní. Podrobnější údaje je možno najít v příručce SpaceX (PDF).

Srovnání raket Falcon 1 a Falcon 1e (Zdroj: Space Launch Report)

Srovnání parametrů raket Falcon 1 a Falcon 1e

V případě Falconu 1e se nejednalo jen o teoretické plány. Byly podepsány i kontrakty na vynesení nákladu. Z těch, co byly posléze vyneseny na Falconu 9, možno zmínit Formosat-5 či družice Orbcomm. Seznamy těch dalších jsou uvedeny na Wikipedii.

SpaceX nabízelo raketu Falcon 1 i její vylepšenou verzi Falcon 1e dlouhou dobu, ale na trhu nebyla dostatečná poptávka po vynášení malých nákladů. Nebo lépe, poptávka byla, ale převážně od subjektů, které na start neměly peníze. A tak raketa Falcon 1 i její silnější verze 1e, jejichž vývoj stál přibližně 100 milionů dolarů a umožnil SpaceX dosáhnout oběžné dráhy, byly definitivně opuštěny. Falcon 1 naposledy letěl v roce 2009 a následně byl nahrazen silnějším Falconem 9.

Falcon 5

Elon Musk v ulicích Washingtonu D.C. představuje své plány na nové nosné rakety, v pozadí Falcon 1 (Foto: CollectSPACE)

Elon Musk v prosinci 2003 při ceremonii před muzeem letectví a kosmonautiky ve Washingtonu D.C. představil plány na nástupce již vyvíjené rakety Falcon 1, který dostal název Falcon 5. Průměr rakety se zvětšil na 3,7 m, raketa měla mít výšku 29 metrů a nosnost 4,2 tuny na LEO a 1,25 tuny na GTO za cenu 12 milionů dolarů. Měla mít startovní hmotnost 130 tun a tah skoro 4násobný oproti Falconu 1e – 1890 kN. Svým konceptem měla vycházet ze Saturnu V, tedy to měl být systém s 5 motory v prvním stupni, kdy i v případě selhání jednoho z nich je raketa schopna doručit svůj náklad na oběžnou dráhu. Dva motory Kestrel 2 měly pohánět horní stupeň s tahem 6,8 kN. Je nutné dodat, že jedním z impulzů, které vedly SpaceX k návrhu a vývoji Falcon 5, byla žádost Roberta Bigelowa o vynesení jeho nafukovacích habitatů na oběžnou dráhu.

Při oné ceremonii ve Washingtonu se Elon Musk zároveň ukázal jako beznadějný optimista. Možná toto byl jeden z důvodů, proč později byla zavedena Muskova konstanta. Odhadoval totiž start první rakety Falcon 5 v roce 2005 s tím, že ročně mělo startovat 6 raket Falcon 1 a 4–6 raket Falcon 5. Dále plánoval, že časem naroste výkon motorů v prvním stupni a druhý stupeň dostane kyslíkovodíkový motor RL-10. Tím měla vzrůst nosnost Falconu 5 na 9 tun na LEO a 4,5 tuny na GTO.

Falcon 5 (Zdroj: Space Launch Report)

Plány se samozřejmě upravovaly, už v roce 2004 nahradil motor Merlin 1B původní Merlin 1A, dva motory Kestrel nahradila vakuová varianta motoru Merlin 1B a raketa vyrostla na 42 metrů. V této konfiguraci už byla nosnost 6 tun na LEO a 1,8 tuny na GTO. Dle tohoto návrhu by se vlastně jednalo o raketu srovnatelnou s raketou Delta II. Startovalo by se za cenu 15 milionů dolarů.

Dle posledního plánu z roku 2005, než byla koncepce Falconu 5 v roce 2007 opuštěna, raketa narostla do výšky ještě o dalších 5 metrů a její nosnost se mírně snížila na 4,1 tuny na LEO a 1,05 tuny na GTO. Cena zároveň vzrostla na 18 milionů dolarů. Nutno podotknout, že jeden z hlavních důvodů, proč se na těchto plánech nepracovalo i v roce 2006, byl fakt, že v té době SpaceX finišovalo s přípravou startu Falconu 1 a následně analyzovalo příčiny havárie.

V květnu 2007 zmizel Falcon 5 z katalogů firmy SpaceX definitivně. Důvod pro jeho zmizení byl ten, že třída raket, do které Falcon 5 směřoval, byla po nástupu nosičů EELV (Atlas V a Delta IV) příliš slabá. A jak uvedla Gwynne Shotwell, “nikdo nechce vyvíjet raketu pro trh, který má zmizet”.

Falcon 1 Heavy, Falcon 9S5 a 9S9

Vraťme se opět v čase zpět, tentokrát do května 2003. Samozřejmě že hlavní slovo bude mít opět Elon Musk. Ve svých tehdejších plánech zmiňoval, že se nechce spokojit jen s kapacitou 450 kg na LEO za cenu 6 milionů. Plánoval, že od 4. čtvrtletí 2004 bude SpaceX nabízet po vzoru Delta IV Heavy i variantu Falconu 1 se dvěma postranními boostery. Tím by velice vzrostla nosnost rakety na 1820 kg na LEO a 590 kg na GTO. Otázka ceny měla být vyřešena v nejbližších měsících. Od té doby jsme však o této variantě nic neslyšeli. S největší pravděpodobností ji nahradil výše zmíněný Falcon 5.

Koncept postranních stupňů však dal vzniknout dalším málo známým variantám Falcon 9S5 a 9S9, které SpaceX zvažovalo v roce 2005. U Falconu 9S5 by sloužily dva Falcony 5 jako postranní boostery pro Falcon 9. Zajímavější však byla verze Falcon 9S9, kterou by tvořily tři Falcony 9. Později byla tato varianta známa jako Falcon 9 Heavy a nakonec jako Falcon Heavy.

Oficiální rozpis plánovaných variant raket Falcon z roku 2005 (Zdroj: SpaceX)

Falcon 9 Air

Podobně krátkou životnost měl i projekt rakety Falcon 9 Air. V prosinci 2011 oznámily společnosti SpaceX a Stratolaunch Systems, že se pokusí o vývoj rakety, která by byla vypouštěna z letounu. Měla být odvozena od Falconu 9, ale na rozdíl od něj měla mít jen 4 motory v prvním stupni. Nosičem mělo být letadlo Stratolaunch, které se pyšní největším rozpětím křídel na světě. Letadlo by na rozjezd potřebovalo dráhu dlouhou 3700 m a mělo by dolet 2200 km. Raketa měla mít nosnost 6100 kg na LEO.

Letoun společnosti Stratolaunch s podvěšenou raketou Falcon 9 Air (Zdroj: Stratolaunch Systems)

K dispozici je také video z roku 2011, které celý koncept představuje. Firma Stratolaunch měsíc po zveřejnění videa uvedla, že Falcon 9 Air má opravdu mít 4 motory Merlin 1D a nikoliv 5, jak je vidět na videu. Po počátečních letech se mělo dokonce uvažovat o vynášení lidské posádky na orbitu. Dle původního plánu měl první start proběhnout v roce 2015.

V listopadu 2012 ale vyšlo oznámení, že pro počáteční lety bude raketa Falcon 9 Air nahrazena raketou Orbital Sciences Pegasus II. A tím se vlastně obě společnosti přátelsky i smluvně rozešly, směr vývoje Falconu 9 mířil totiž jinam, než kam ho chtěla posunout společnost Stratolaunch, která po SpaceX vyžadovala řadu úprav designu rakety.

Stratolaunch od té doby pokračuje ve vývoji svého obřího letadla. Letos probíhají testy na ranveji a k prvnímu zkušebnímu letu má dojít v roce 2019.

Falcon 9 v1.0 Block 2

Test motoru Merlin 1C (Foto: SpaceX)

V září 2005 bylo oznámeno, že se chystá stavba rakety Falcon 9, kterou bude pohánět 9 motorů Merlin 1B. Cílem těchto plánů bylo vyhovět potřebám nejmenovaného vládního zákazníka. Měla vynášet 9 tun na LEO nebo 3 tuny na GTO, a to vše za pohádkovou cenu 27 milionů dolarů. Už začátkem následujícího roku však byly tyto plány upraveny, protože chystaný nosič dostal nové motory Merlin 1C, které obsahovaly regenerativní chlazení trysek. Tyto nové a silnější motory zvýšily tah rakety o víc než 20 % oproti předchozí verzi, kterou poháněly jen motory Merlin 1B.

V listopadu 2007 byly oznámeny výsledky prvních zkoušek nového motoru Merlin 1C. Tento motor měl tah 420 kN na hladině moře a 480 kN ve vakuu.

V dubnu 2008 byly zveřejněny další detaily ohledně použití tentokrát už vylepšeného motoru Merlin 1C a plánované variantě rakety Falcon 9 ve verzi Block 2, která měla poprvé letět někdy po roce 2010 a postupně nahradit původní Falcon 9. Onen vylepšený Merlin 1C, říkejme mu Merlin 1C+, vykazoval tah 566 kN na hladině moře a 634 kN ve vakuu. Použitím tohoto motoru by samozřejmě narostla nosnost Falconu 9. Ve verzi Block 2 by měl nosnost 10,5 tuny na LEO a 4,54 tuny na GTO se sklonem 28,5° k rovníku. Zajímavostí pak je, že na druhém stupni by tato varianta měla manévrovací motory Draco z lodi Dragon.

V prosinci 2008 pak vyšlo oznámení, že SpaceX spolu s Rocketplane Kistler vyhrálo výběrové řízení NASA (onoho dříve nejmenovaného vládního zákazníka) na zásobování ISS.

Skočíme-li v čase až do roku 2011, v té době se stále v příručkách SpaceX objevovaly plány a podrobné charakteristiky Falconu 9 Block 2 (PDF). V dubnu ale SpaceX přišlo s plánem na sestavení Falconu Heavy ze 3 raket poháněných motory Merlin 1D. Logicky se tedy tato varianta odrazila i v návrzích Falconu 9, který měl dostat tytéž motory. Použitím Merlinů 1D měla narůst nosnost Falconu 9 na 16 tun na LEO nebo 5 tun na GTO. A to byla vlastně labutí píseň Falconu 9 Block 2.

V květnu 2012 totiž NASA oznámila, že modifikovala svůj kontrakt se SpaceX přidáním nové nosné rakety Falcon 9 v1.1, přičemž na webu SpaceX byly informace o Blocku 2 nahrazeny Falconem 9 v1.1 už v červnu 2011. Block 2 byl tedy v tichosti překonán touto novější a výkonnější variantou.

A raketou Falcon 9 Block 2 bychom dnes uzavřeli naše ohlédnutí za nerealizovanými projekty SpaceX z oblasti raketových variant. Projekty to byly zajímavé, mnohdy i velmi přínosné, jen se SpaceX nakonec rozhodlo vydat cestou evoluce rakety Falcon 9, která umožňovala ucházet se o budoucí velké zakázky od NASA, armády a komerčních společností. Přeci jen, někdy je lepší netříštit své síly mezi velké množství projektů a zaměřit se jedním směrem. Při zpětném pohledu to byla správná volba – Falcon 9 je veleúspěšná raketa.

A nebojte se, nerealizovaných projektů zůstává překvapivě dost, ale o nich až příště. Těšit se můžete na Red Dragon, cross-feed, padáková přistání prvních stupňů, DragonLab a mnoho dalšího.

Hlavní zdroje informací: Space Launch Report (Falcon 1, Falcon 9)

 Následující část >



  • Mohlo by se vám líbit...

    10
    Diskuze

    avatar
      Odebírat  
    nejnovější nejstarší nejlepší
    Nastavit upozorňování na
    Martin
    Host
    Martin

    Well done (y)

    Dan
    Host
    Dan

    Pěkné čtení, Jirko, díky 🙂

    Pavel Vantuch
    Host
    Pavel Vantuch

    Úplně paráda, výborný. Docela odvaha se do takové série pustit 🙂

    BlackSheepOI2
    Host
    BlackSheepOI2

    Tak ten cross-feed a porovnanie s letovým FH ma veľmi zaujíma, snáď sa to dozvieme nasledujúcom článku

    Zdeněk
    Host
    Zdeněk

    Hodně dobrý.

    P. Roth
    Host
    P. Roth

    DragonLab je taky zrušený? Vždyť je to jen automatická verze Crew Dragonu? A není Draco motor a ne manévrovací tryska, nebo bylo myšleno “tryska” jako “kužel” vedoucí ze spalovací komory?

    Petr Melechin
    Admin

    DragonLab už SpaceX nejspíš nenabízí. Asi o něj nebyl zájem. Jinak Draco jsem změnil na motor. Díky za upozornění.