Další pokrok ve znovupoužitelnosti raket – příští Falcon 9 poletí s již použitým aerodynamickým krytem

Detail aerodynamického krytu před misí Arabsat 6A (Foto: K. Scott Piel)

SpaceX provedlo start některé ze svých raket naposledy před třemi měsíci (nepočítáme-li krátký zkušební let Starhopperu), ale společnost Elona Muska se nyní vrací ve velkém stylu. Na 11. listopadu je totiž v plánu start Falconu 9, který bude nevšední hned v několika ohledech. Nákladem této mise bude další várka satelitů pro internetovou konstelaci Starlink, avšak za zmínku tentokrát stojí také celá raketa, která k tomu bude využita. Půjde totiž o první misi s Falconem 9, pro jehož spodní stupeň to bude již čtvrtý start. Zároveň při této misi dojde k vůbec prvnímu znovupoužití aerodynamických krytů a také prvnímu pokusu zachycení obou polovin krytu najednou. SpaceX tak dosáhne hned několika velkých milníků na poli znovupoužitelnosti raket, což je něco, na čem firma usilovně pracuje už od svého založení.

Mise Starlink v1-1 (oficiální název se nejspíš bude lišit) byla původně v plánu už na konec září, avšak z neznámých důvodů byla několikrát odložena a nakonec je v plánu na 11. listopadu. Očekává se, že při této misi bude vyneseno dalších 60 satelitů pro konstelaci Starlink, ty však budou trochu odlišné od testovacích prototypů vynesených v rámci květnové mise. Přesné rozdíly zatím nejsou známy, ale důležité je, že půjde o satelity v konfiguraci určené už pro ostrý provoz sítě. Mise Starlink v1-1 tedy vynese první šedesátku, avšak tím SpaceX rozhodně nekončí. Firma tvrdí, že pro pokrytí Spojených států signálem potřebuje vynést alespoň 400 takovýchto družic a pro globální pokrytí zhruba 1500. Velmi rychle tedy budou následovat mise Starlink v1-2, v1-3, v1-4 atd. Pár z nich by se mělo stihnout ještě během listopadu a prosince, nicméně v průběhu příštího roku chce SpaceX provádět v průměru jednu takovou misi každé dva týdny. Starlink by tak prý mohl začít poskytovat internetové připojení v omezené míře už někdy v polovině roku 2020.

Vraťme se ale k blížící se misi Starlink v1-1. Její přípravy probíhají dobře, což potvrdil úterní statický zážeh na floridské rampě SLC-40. Při něm byly na pár sekund zažehnuty motory prvního stupně, aby se ověřilo, že raketa i zařízení rampy fungují správně. Zároveň zážeh posloužil jako kompletní nácvik předstartovních příprav včetně tankování a spolupráce pracovníků SpaceX s letectvem, které zajišťuje provoz celého kosmodromu.

Raketa, se kterou byl zkušební zážeh proveden a která za pár dnů vynese satelity pro Starlink do vesmíru, je opravdový veterán. Zatím to nebylo 100% potvrzeno, ale má se za to, že první stupeň pro tuto misi nese označení B1048.4, tudíž to pro něj bude již čtvrtý start. V minulosti stupeň absolvoval mise Iridium-7 a SAOCOM 1A na západním pobřeží USA a poté byl přesunut na východ, kde letos v únoru startoval na misi Nusantara Satu. Zatím žádný stupeň neletěl více než třikrát, takže mise Starlink v1-1 bude pro SpaceX představovat důležitý milník. A vzhledem k tomu, kolik startů pro Starlink firma plánuje na následující měsíce a roky, pravděpodobně nebudeme muset čekat příliš dlouho na mise, při kterých nějaký stupeň poletí popáté, pošesté, posedmé atd.

Stupeň B1048 po návratu z mise Nusantara Satu (Foto: Stephen Marr)

I když má SpaceX s opakovaným používáním raket velké zkušenosti (k prvnímu znovupoužití došlo už v březnu 2017), stupně dlouho létaly maximálně dvakrát a poté byly vyřazovány ze služby. Až s nástupem vylepšené varianty raket Falcon s názvem Block 5 začalo SpaceX pomalu experimentovat s vícenásobným použitím každého vyrobeného stupně. Tři různé stupně tedy už absolvovaly tři starty, avšak stále se jedná do jisté míry o neprobádané území, které s sebou může nést dosud neznámá rizika. Někteří zákazníci tak mohou mít problém s tím, aby jejich drahocenný satelit vynesla třeba již čtyřikrát použitá raketa. U misí Starlink je ale zákazníkem přímo SpaceX, takže potenciálně zvýšené riziko plynoucí z použitých stupňů si firma nese sama.

To samé platí pro znovupoužití aerodynamického krytu na špičce rakety, který chrání nesený náklad během startu. SpaceX už několik let usilovně pracuje na záchraně těchto krytů, aby je bylo možné používat opakovaně stejně jako první stupně raket Falcon. Výroba krytů z hliníku a uhlíkových vláken je totiž velmi náročná, a to jak z hlediska času, tak financí. Celý kryt tvořený dvěma polovinami tak ve výsledku stojí 5–6 milionů dolarů. Navíc vzhledem k velkým rozměrům krytu jeho výroba vyžaduje hodně místa v továrně, a tak další navyšování výrobní kapacity může být drahé a nepraktické. SpaceX se tedy rozhodlo kryty po odpojení od horního stupně rakety kontrolovaně navádět zpět do atmosféry pomocí manévrovacích trysek a poté s nimi na padáku přistávat v obří síti na speciálně upravené lodi Ms. Tree.

Prvotní snahy o zachycení krytů do sítě v roce 2018 všechny skončily neúspěchem, ale SpaceX se nenechalo odradit. Inženýři vybavili loď větší sítí a postupně pilovali celý proces přistání krytu. Všechna tahle vylepšení nakonec vedla k prvnímu úspěšnému zachycení krytu do sítě během letošní mise STP-2 a později také při misi Amos-17. Nebyly to však úplně první kryty, které SpaceX zachránilo. I v případech, kdy se přistání do sítě nezdařilo, totiž firma s kryty přistála alespoň do moře a poté je vylovila. K tomu došlo například během dubnové mise Falconu Heavy s družicí Arabsat 6A. Při ní nebyla k dispozici loď se sítí, a tak obě poloviny krytu přistály do moře. Už tehdy Elon Musk oznámil, že kryty nejsou poškozeny a že ještě v roce 2019 budou použity znovu na některé z misí pro Starlink.

A právě tyto kryty nakonec opravdu poletí znovu na aktuální misi Starlink v1-1, což samo SpaceX potvrdilo na Twitteru. Spolu s tím se firma rovnou podělila o skvělé video z mise Arabsat 6A, které zachycuje okamžik odpojení krytů od horního stupně. Půjde tak o vůbec první případ znovupoužití aerodynamického krytu a dá se očekávat, že u budoucích misí Starlink se budeme s již použitými kryty setkávat stále častěji.

Tím však někončí seznam prvenství, kterých se dočkáme během mise Starlink v1-1. Aerodynamické kryty totiž budou nejen již použité, ale zároveň se je SpaceX pravděpodobně pokusí znovu zachránit. Vůbec poprvé však půjde o pokus přistát do sítě s oběma polovinami krytu. SpaceX totiž doposud mělo k dispozici jen jednu loď vybavenou sítí, a tak se vždy pokoušelo zachytit jen jednu polovinu krytu. Firma však letos do své flotily přidala ještě loď Ms. Chief, a předpokládá se, že během mise Starlink v1-1 budou do akce nasazeny obě lodě, aby mohly být zachyceny obě poloviny krytu.

Pokud tedy všechno půjde podle plánu, 11. listopadu z Floridy odstartuje Falcon 9 s již třikrát použitým spodním stupněm a také již jednou použitým aerodynamickým krytem. Kromě nákladu a paliva tak bude nový jen horní stupeň rakety. Dvě a půl minuty po startu se první stupeň odpojí a poté se pokusí přistát na plovoucí plošině Of Course I Still Love You, která bude umístěna v Atlantiku ve vzdálenosti 628 km od místa startu. Mezitím dojde také k odpojení obou polovin aerodynamického krytu, které se pomocí manévrovacích trysek a padáků pokusí přistát do sítí na lodích Ms. Chief a Ms. Tree. V případě úspěchu pak všechny tyto komponenty můžou v budoucnu letět znovu na některé z příštích misí.

Již použitý Falcon 9 s již použitým Dragonem před startem mise CRS-18 (Foto: SpaceX)

To je něco, o co Elon Musk a jeho firma usiluje už dlouhá léta. Byla to trnitá cesta, ale konečně jsme se dostali do fáze, kdy asi 70 % mezních nákladů na start Falconu 9 tvoří znovupoužitelné komponenty (v případě Falconu Heavy to je dokonce ještě větší procento). Dosud něco takového platilo jen u misí s nákladním Dragonem, který už je také používán opakovaně, ale díky znovupoužitelnosti aerodynamických krytů to nyní platí pro kterýkoli start Falconu. Největší náklady na start tak brzy bude představovat palivo (200–300 tisíc dolarů) a horní stupeň, který podle Elona Muska tvoří asi 20 % ceny rakety.

Dalším velkým krokem pak bude kompletní znovupoužitelnost. Horní stupeň Falconu nejspíš nikdy nebude znovupoužitelný, ale zato vyvíjená raketa Starship je od začátku navrhována tak, aby každá její část mohla být snadno a rychle používána opakovaně. Elon Musk odhaduje, že mezní náklady na jeden start Starship vyjdou jen na 2 miliony dolarů, z čehož 900 tisíc bude tvořit palivo a kyslík. SpaceX by tak mohlo nastavit velmi nízké ceny, které by i přes obrovskou nosnost Starship byly nižší než v případě i těch nejmenších současných raket, jelikož nejsou znovupoužitelné. A to je ta potřebná revoluce, díky které začne vesmír být dosažitelný pro mnohem širší okruh lidí a organizací.

Petr Melechin

Zakladatel a šéfredaktor ElonX, který jinak pracuje v oboru lokalizace her a ElonX věnuje až nezdravě velkou část svého volného času. Kromě Elona Muska a jeho firem se zajímá o další technická témata, hraje squash, čte sci-fi, miluje filmy a sleduje až příliš mnoho seriálů.

Podpořte projekt ElonX



Mohlo by se vám líbit...

34
Diskuze

avatar
  Odebírat komentáře  
nejnovější nejstarší nejlepší
Nastavit upozorňování na
Tom
Host
Tom

Moje nerdovo srdce plesá. Tohle je rozhodně nejzajímavější start letošního roku. Na kolik asi klesne start použitého F9 když se ukáže, že bez problému může letět desetkrát s použitým krytem?

Jiří Lacina
Host
Jiří Lacina

Diskutovat…Odhadoval bych to na 25 milionů. 12 horní stupeň plus 4 miliony(desetina ze 40 milionů za výrobu prvního stupně) plus 5 milionů na renovaci prvního stupně plus desetina z ceny krytu a jeho drobné renovace což je zhruba 23 milionů. Příprava Rampy a palivo by se mohlo vejít do dalších dvou milionů.

Tom
Host
Tom

Dobrý educated guess. Otázka zní komu se vyplatí třetinová cena za poměrně vyšší riziko. Rozhodně to nebude u startů, kde družice stojí násobně více. Dá to ale prostor vynášet levnější náklady, které by předtím nebylo rentabilní vynést.

bohyn
Host
bohyn

Co všechno je potřeba na rampě opravit/vyměnit by byl zajímavý námět na článek

bohyn
Host
bohyn

EM na Twitteru v létě sliboval pátý start jednoho a toho samého stupně do konce roku. Tak jsem zvědavý, jestli na příští misi Starlinku poletí opět tento stupeň. Byl by to nový rekord v rychlosti znovupoužití 1. stupně.

Jiří Hadač
Přispěvatel

Jo, tady si natukl zajimavy bod, nejrychlejsi znovupouziti ma stupen ve verzi block 4. Ale podle me je to spis mene pravdepodobne. Se mrkni, kolik stupnu ma 3 pouziti. Urcite chteji, aby to bylo bezpecne.

bohyn
Host
bohyn

O bezpečnost jde určitě, nechtějí podkopat důvěru v použité nosiče, ale naopak. Potřebují podpořit důvěru a Starlink je příležitost. Zatím se nikomu moc nechce do 3x letěného stupně, tak si tu cestičku vyšapou sami a 5. start jednoho nosiče je dobrý argument. Jen je otázka jestli to stihnu ještě letos. S rychlostí poletové kontroly/renovace si na strop určitě ještě nesáhli.

Jiří Hadač
Host
Jiří Hadač

A já si myslím, že spěchat ani nikam nebudou. Na strop nesáhli, ale plánují je pomalu používat. Když se jukneš sem, reddit udržuje seznam prvních stupňů, i těch zatím nepoužitých. A docela to tam hlídají a ozdrojovávají. A v podstatě už nějakou chvíli SpaceX nové rakety nestaví. Takže asi plánují posun ve znovupoužitelnosti. Docela by mě taky zajímalo, jestli nemají v plánu udělat to, o čem se občas mluví. Tj. že boční stupně FH se dají snadno předělat na normální F9. To by taky bylo zajímavé.

daevid
Host
daevid

70% z rakety je znovupouzitelna – je mysleno podla poctu dielov, ceny, Kg,..?

Mar3ek
Host
Mar3ek

díky za pěkný článek…
zde je to snad poprvé co u Vás vidím termín “spodní stupeň” 🙂

Magy
Host
Magy

Na tento start sa tesim obzvlast.
A ohladom tej ceny za start Starshipu… Pokial pocitame, ze Starship bude navrhnuty na 100 pasazierov, a cena za pasaziera 40 tis usd (naklady 2mil + 100% prirazka ako zisk) tak za ten zazitok som ochotny sa dat na taku sumu upisat, aj keby som mal potom dalsich 10 rokov jest iba suche rozky.

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

Myslíte nějaký suborbitální let? Tam by cena teoreticky časem takhle hluboko mohla klesnout.
Ovšem cesta se Super Heavy do vesmíru je trochu jiný level. Vždyť jen paliva tam bude 4-5 milionů kilo.

bohyn
Host
bohyn

To palivo se do to tech $2M vleze a jeste neco asi zbyde. Mozna by to chtelo neco prihodit na amortizaci a servis.
F9 ma 500 t paliva RP-1/LOX za cca $200k-$300k. Metan by mel byt levnejsi nez RP-1.

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

Tak zemní plyn levnější je, jestli to platí i pro čistý zkapalněný metan, to netuším. Každopádně většina “paliva” je stejně kapalný kyslík, takže cena bude hodně podobná jako u F9. Prostě jedna plná nádrž cca za dvě mega. 🙂

Daniel
Host
Daniel

Mam pocit, ze nekde ted nedavno Elon rikal, ze palivo vyjde na 900k$

PetrK
Host
PetrK

No se suborbitálním letem chce (časem) konkurovat leteckým společnostem, takže by to možná nemuselo být ani tolik …

kamil
Host
kamil

Fakt už se těším na rok 2020, kdy konečně začne po dlouhém přechodném období to pravé čóro móro. Skutečně nová éra kosmonautiky, říkám jí pracovně Éra expanze.
A masivní budování Starlinku bude jejím hezkým startem. Na co se těšit víc? Na 25 startů pro Starlink? Na první orbitální let StarShip? Na pilotované lety nových kosmických lodí? Na novou čínskou stanici? Wow

Josef
Host
Josef

Taky se těším. Myslím, že rok 2020 bude pro kosmonautiku hodně převratný a i na konci 21. století se na to tak budou dívat další generace. Znovupoužitelnost, Starlink, prudké navýšení počtu letů do vesmíru (nejen SpaceX, ale i další soukromé firmy) a především Starship.

A co je zajímavé, rok 2020 bude přelomový i pro elektromobily. Když se budou historici na konci 21. století ptát, kdy odstartovala éra elektromobilů, bude se nabízet opět rok 2020 (20. léta). Masové rozšíření Modelu 3 ve světě, zahájení produkce Modelu Y, zahájení produkce Tesla Pickupu, zahájení produkce Tesla Semi, zahájení masové produkce elektromobilů ve Volkswagenu (v Evropě).

Všechno se krásně sejde v jedno roce. Možná i představení autonomního řízení 5. úrovně (jízda bez řidiče).

Éra expanze je hezký název. Dalo by se jí říkat i prodloužené Vánoce :). Letošní Vánoce budou fanouškům SpaceX trvat po celý příští rok! 🙂

Lukas strelec
Host
Lukas strelec

Dobry den.
O kolko sa znizi cena ak sa pouzije uz raz leteny falcon.pocul som ze s novym falconom je to cca 60 az 80mil.dolarov.ale nikde som sa nedocital kolko stoji start s pouzitym faconom.dakujem