Definitivní konec lapačů aerodynamických krytů. Proč bylo chytání krytů do sítě slepou uličkou?

Říká se: „Ne všechny cesty vedou do nebe,“ a to samé platí o inovacích. Některé se neuchytí nebo se časem ukáže, že se jednalo o slepou uličku. Do této kategorie můžeme pomalinku přidat nápad SpaceX chytat aerodynamické kryty raket Falcon do obří sítě natažené nad námořním plavidlem. Čas jasně ukázal, že nevýhody tohoto způsobu spíše převládají nad výhodami a společnost se rozhodla změnit taktiku. Proč ale tento způsob selhal, a v čem je současná metoda lepší? Hledat odpovědi musíme v nedávné minulosti.

Zachycení aerodynamického krytu lodí Ms. Tree během mise Starlink v1-10 (Foto: SpaceX)

Každá část rakety je specifická a vyžaduje přesně nastavené způsoby výroby. Většina raket je ale na jedno použití, a proto se celá produkce i značně prodražuje, protože se vždy na každý start musí vyrobit celá raketa znovu. Přístup SpaceX ovšem boří zaběhnuté vzorce a postupně ukazuje, že lze docílit opakovaného použití částí raket. Ovšem není to snažení jednoduché a neobejde se bez malých „zakopnutí“. Jelikož se ale jedná o dosud málo poznanou oblast, dá se to pochopit. Navíc, proces ještě neskončil a neustále jsme svědky malých zlepšení u raket Falcon 9 a zcela nových postupů u vývoje nového systému Super Heavy Starship. O slepých uličkách SpaceX na našem webu vychází nepravidelný seriál Zrušené projekty a možná do něj časem přibude i chytání aerodynamických krytů do sítě. SpaceX totiž našlo postupně způsob nový, ale nepředbíhejme.

Poprvé jsme se o záměru zachraňovat tuto část rakety dozvěděli v roce 2015 od Elona Muska poté, co byly nalezeny trosky aerodynamického krytu na Bahamách. Tehdy Musk napsal, že to pomůže se snahami o jejich záchranu, ale jak dlouho tento záměr již fakticky probíhal, není známo. Každopádně v roce 2016 fanouškům neunikl během startu mise SES-9 jeden detail. Na amatérských záběrech bylo slabě patrné, že poloviny krytu po oddělení od rakety používaly manévrovací trysky. Musk později doplnil, že SpaceX brzo přidá i samořiditelné padáky. I na těchto detailech je vidět, jak je proces záchrany krytu, na pohled možná až fádní části rakety, ve skutečnosti složitý. Onen překryt nákladu je i náročný na výrobu. Jeden vyjde zhruba na 6 milionů dolarů. Aerodynamický kryt rakety Falcon 9 se skládá ze dvou samostatných dílů, a ač se to nezdá, na výšku měří téměř 14 metrů. Jejich primárním úkolem je ochrana nákladu během startu, například před tepelným namáháním a jinými atmosférickými a akustickými vlivy. „Skořápka“ je vyrobena z hliníku a uhlíkového kompozitu. Obdobné kryty používá téměř každá raketa, ale pouze SpaceX se pokusilo o jejich záchranu a postupně kryt upravilo tak, že jde v podstatě o návratové těleso, respektive dvě.

Uzavření družice Sentinel-6A do aerodynamického krytu Falconu 9 (Foto: NASA)

Dne 7. dubna 2021 opustila loď Ms. Tree (dříve Mr. Steven) přístav Port Canaveral. Ve službách SpaceX plnila roli lapače aerodynamických krytů od roku 2017 a za tu dobu prošla celou řadou změn. I náš web se lodi věnoval od samého začátku a bedlivě sledoval každý její krok. První pokus zachycení krytu loď absolvovala v rámci mise PAZ dne 22. února 2018. Lapení poloviny krytu však nevyšlo, loď jej minula o stovky metrů. Byly třeba další úpravy, mezi které patřilo i zvětšení řiditelného padáku, aby se kryt snášel pomaleji.

Loď Mr. Steven před a po vylepšení a zvětšení sítě. První konfigurace z dnešního úhlu pohledu vypadá poněkud sebevědomě. (Foto: SpaceX)

Druhá příležitost lapače krytů přišla 30. března 2018 během mise Iridium-5. Bohužel ani tentokrát se záchyt nepovedl a začalo být jasné, že to nebude tak snadný úkol, jak se zdálo. Tenkrát selhal řiditelný padák a kryt vysokou rychlostí zasáhl vlny oceánu, ale přežil. Ovšem už při další misi, během které byla tato loď nasazena, Iridium-6/GRACE-FO, se SpaceX podařilo zachránit obě poloviny krytu, nikoliv však záchytem do sítě, ale vytažením z vody. Z dnešního úhlu pohledu byl dost dobře právě toto ten zlomový okamžik, který v podstatě rozhodl o budoucnosti záchytu do sítě, jen o tom tehdy ještě nikdo nevěděl. Ms. Tree tehdy jednu polovinu krytu minula o 50 m. Elon Musk pak v květnu 2018 oznámil, že dojde ke zvětšení sítě a loď dostala úplně jiná ramena. Nová síť byla čtyřikrát větší než ta původní a pohled na předělanou loď budil přinejmenším respekt, ale také obavy, jak taková obří konstrukce ovlivní plavidlo samotné. Z dnešního úhlu pohledu se ukazují jako oprávněné, protože to byl nakonec jeden z důvodů, proč tento způsob nevyšel, ale o tom až později.

Došlo na několik testů shozu poloviny krytu z helikoptéry a snaha o zachycení do sítě. Žádná ze zkoušek ovšem nebyla úspěšná a SpaceX se kvůli kadenci startů rozhodlo loď Mr. Steven přesunout z Pacifiku do přístavu Port Canaveral na Floridě. Hned první seznámení s Atlantským oceánem ale nedopadlo pro loď vůbec dobře. Během plavby na pozici v rámci mise Nusantara Satu se posádka potýkala s velmi špatným počasím. V oblasti byly 3,5metrové vlny a došlo k poškození konstrukce a přerušení akce. Loď se musela předčasně vrátit do přístavu, do kterého doplula bez dvou ramen a mírně poškozená. Loď prošla renovací a došlo i na změnu majitele a jména na Ms. Tree. Do služby se plavidlo vrátilo 25. června a vydalo se již s novým jménem chytat kryt rakety Falcon Heavy v rámci mise STP-2. Pokus byl korunován úspěchem a obnovil zájem i naději – 1350 kilometrů od startovací rampy se odehrál doslova „balet“ na vodě. Kryt se snesl ladně do sítě lodě, až to vypadalo jako naprosto rutinní a běžná záležitost. Opak byl však pravdou. Záběry z tohoto záchytu jsou ovšem dnes již památné.

O necelé dva měsíce později se podruhé podařilo zachytit polovinu krytu do sítě a zdálo se, že všechny problémy jsou vyřešeny. Bohužel v obou případech bylo téměř ideální počasí, které je spíše výjimkou. Přesto si SpaceX v srpnu 2019 pronajalo druhé sesterské plavidlo Ms. Chief, které bylo taktéž vybaveno rameny a sítí. Mezitím však SpaceX taktéž pracovalo na úpravách krytů, které se podařilo velmi dobře připravit na styk se slanou vodou, takže byly odolné a schopné přežít i krátkodobý pobyt na vodní hladině. Díky tomu se dařilo vytahovat poloviny krytu vcelku v dobrém stavu i z vodní hladiny, a hlavně je šlo používat opětovně.

Lodě Ms. Chief a Ms. Tree po návratu z mise Starlink v1-8 (Foto: Ken Kremer)

Naopak se často nedařil záchyt do sítí. Když už se podařilo krytu doputovat do sítě, tak stále nebylo vyhráno. Nestabilita plavidla ve vlnách způsobovala převalování krytu a mnohdy to vedlo až k jeho poškození. Jindy plavidla vůbec nevyjížděla kvůli počasí. V prosinci 2019 se sice během mise JCSAT-18/Kacific-1 podařil záchyt obou polovin do sítí obou lodí, ale nad tímto způsobem záchytu se pomalu, ale jistě stahovala mračna. Obě lodě byly naposledy využity v lednu 2021 při misi Türksat 5A. Záchranu krytů následně dočasně převzala plavidla GO Searcher a GO Navigator, která jinak primárně slouží při přistáních Dragonů.

Zachráněný aerodynamický kryt na palubě lodi GO Searcher po návratu z mise Starlink v1-17 (Foto: Stephen Marr)

Situace byla pár měsíců nepřehledná, ale poté došlo na demontáž ramen, sítě a dalšího vybavení na obou plavidlech pro chytání krytů. Začalo tedy být zřejmé, že SpaceX je posílá do důchodu. Důvod je více méně jasný. Na tento úkol bylo třeba kdysi najít vhodný typ plavidla – něco rychlého a obratného. Vhodnými kandidáty se nakonec ukázaly zásobovací vysokorychlostní plavidla (HSC) s trupem z kvalitní slitiny hliníku. To plavidlu zaručuje nižší konstrukční hmotnost. Prázdná hmotnost je u lodi Ms. Tree asi 400 tun. Což je na tyto rozměry opravdu málo. Mimo jiné má slitina hliníku vysokou odolnost proti korozi a plavidlo se snadněji dostává do skluzu. Kombinace všech těchto faktorů dovoluje plavidlu v poměru ke svým rozměrům dosahovat celkem vysokých rychlostí. Za příznivých podmínek je schopné pohybovat se rychlostí až 60 km/h, což je na vodě již pořádné tempo. Navíc má výborné manévrovací schopnosti. Obě tyto vlastnosti byly důležité pro chytání krytu. Ovšem zároveň je plavidlo kvůli nízké hmotnosti v klidu méně stabilní. Navíc stabilita byla velmi narušena i velkou konstrukcí, na kterou byla natažena síť. Takto velká ramena fungují v podstatě jako plachty a měla vliv na celkové chování lodi. Tuto vlastnost se nikdy nepodařilo eliminovat a znát to bylo hlavně v horším počasí.

Manévry lodi Mr. Steven/Ms. Tree (Foto: Charles Bennett)

Naopak lovení upravených krytů z vodní hladiny bylo stále úspěšnější, a to díky správné navigaci i pilování techniky výlovu z vody. Určené plavidlo čeká nedaleko dopadové oblasti poloviny krytu a její vytažení je pak nejspíš otázkou pár desítek minut. Díky praxi se navíc osvědčilo i znovupoužití, a tak se lodě se sítí postupně staly nepotřebnými. Jinými slovy, nevýhody převážily výhody a SpaceX se rozhodlo dát přednost lovení krytů z vody. Tento způsob je jednoznačně efektivnější, ale už ne tak divácky atraktivní a myslím, že nebudu sám, komu budou „lapači krytů“ chybět.

Dne 13. dubna opustila přístav na Floridě také sesterská loď Ms. Chief a představovala tak pomyslnou tečku za chytáním krytů do sítě. Rozhodně to ale neznamená, že by SpaceX zanevřelo na záchranu a opakované používaní krytů jako takové. V březnu 2021 byla uzavřena smlouva na pronájem nové lodi Shelia Bordelon pro záchranu aerodynamických krytů z vody. Je tedy čas si tuto loď také krátce přiblížit.

MV Shelia Bordelon

MV Shelia Bordelon je specializované plavidlo, jehož vlastníkem je společnost Bordelon Marine. Ta má ve své flotile celou řadu podobných lodí označovaných ULIV (Ultra Light Intervention Vessels), což by se dalo přeložit jako „ultralehká zásahová plavidla“. Jde o poměrně novou třídu lodí, které se vyznačují kompaktními rozměry a umožňují provádět na moři či v oceánu práce vyžadující jeřáb a další speciální vybavení. Jsou vhodné pro asistence při operacích vyžadujících ROV (Remotely Operated Vehicle), což je v podstatě malá ponorka řízená na dálku například na průzkum mořského dna. Jejich výhodou oproti tradičně využívaným plavidlům je nižší cena, protože jsou mnohem kompaktnější s přesně vyprofilovaným vybavením.

Nová loď ve flotile SpaceX je také v mnoha ohledech zajímavá. Největší předností je 50tunový jeřáb. (Foto: Bordelon Marine)

Už na první pohled je jasné, že hlavním vybavením této lodi je teleskopický jeřáb, konkrétně jde o NOV 50 AHC se základní nosností 50 tun. Jeho výška je v rozloženém stavu 22 metrů. Průměr ocelového lana na navíjecím bubnu je 48 mm, celková délka je 3070 m. Tedy mnohem víc, než může SpaceX vůbec potřebovat. V akci ho lze vidět například zde a s polovinou krytu rakety Falcon 9 zde. Zajímavostí je, že součást vybavení Shelia Bordelon je i robotická ponorka Triton XLX 200 HP. Loď ovšem dokáže obsloužit až dvě podobná zařízení. Zda SpaceX využije nějakým způsobem i tuto schopnost, si netroufám odhadnout. Nenapadá mě však jediný důvod, k čemu by se společnosti mohlo něco podobného hodit. Nicméně v prostoru za nástavbou se nachází na pravoboku i levoboku na pevno instalované výložníky, umožňující spuštění a vytáhnutí těchto ponorek.

1) Pracovní paluba má na pravoboku jeřáb a na zádi prostor pro přistání helikoptéry. 2) Za nástavbou jsou umístěné dva výložníky pro práci s robotickou ponorkou. 3) Nástavba má tři patra včetně lodního můstku. (Foto: Bordelon Marine, úprava autor)

Pracovní paluba je dostatečně velká na to, aby v případě potřeby umožnila přistání menší helikoptéry. Celkově jde o moderní a velmi dobře vybavené plavidlo vyrobené v roce 2015. Na délku měří 78,33 m, největší šířka je 15,88 m a ponor je okolo 5 m. Nástavba má celkem 19 kajut, 60 lůžek a 22 sprch. Dále tu jsou 2 prádelny, a dokonce malá nemocnice pro 3 osoby. Samozřejmostí jsou pak společenské prostory a kanceláře. Můstek je vybaven dvěma radary značky Furuno, autopilotem Marine Technologies, datovým spojením Inmarsat-C, globálním námořním tísňovým a bezpečnostní systémem (GMDSS) Sailor A3 150 W-SAT, C/SAT, echolotem Skipper GDS102 a konzolí pro DP2 (dynamický polohovací systém) atd. Ke stabilizaci plavidlo používá gyroskopy a jsou zde také dva nezávislé sonary systému USBL (Ultra-short baseline acoustic positioning system) zabudované do kýlu. Hlavní pohon zajištují dvě gondoly s propelery a dýzou série Schottel 1215 propojené s dvojicí hlavních pohonných jednotek. Jde o pohon Z a podle plavebních podmínek lze vrtule s dýzou spouštět hlouběji do vody.

Ještě se vrátím k malé drobnosti. Jistě jste si všimli výrazného, oku nepříliš lahodícímu pruhu růžové barvy, na boku plavidla a jeřábu. Není zde náhodou a odkazuje na boj proti rakovině prsu a neziskovou organizaci Susan G. Komen, jejíž logo je možné vidět nad pruhem na bocích plavidla a na kabině jeřábu. Společnost Bordelon název lodi v roce 2015 věnovala Shelii Harasimowicz – tchýni prezidenta a generálního ředitele společnosti Wese Bordelona, která dlouhá léta bojovala právě s rakovinou prsu. Bordelon Marine navíc část zisku Shelie Bordelon věnuje nadaci Susan G. Komen pro podporu boje s tímto druhem rakoviny. Zda se na tom bude podílet také zisk ze společné spolupráce se SpaceX, nevíme.

Moderně vybavený můstek na lodi Shelia Bordelon (Foto: Bordelon Marine)

SpaceX bude tedy kryty lovit už pouze z vody, ale není jisté, zda právě představená loď je ve flotile SpaceX navždy. Spekulace hovoří o tom, že je to pouze dočasné plavidlo, každopádně je velmi zajímavé a myslím, že stálo za to si ho představit. Tak nebo tak, bez lodí se sítí už to nebude jako dřív. Spolu s nimi se uzavírá jedna kapitola snah o záchranu aerodynamických krytů raket Falcon a začíná nová. Přechod to byl postupný. Šlo v podstatě víc o evoluci než velkou revoluci. Ovšem věřím, že jednou na toto období budeme vzpomínat a říkat si: „Byli jsme u toho…“

Základní specifikace lodi MV Shelia Bordelon

  • Maximální délka lodního tělesa: 78,33 m
  • Maximální šířka lodního tělesa: 15,88 m
  • Hlavní pohonná jednotka: 2x Cummins QSK 60 Tier 3 (1641 kW)
  • Elektrické generátory: 6x Cummins, 1x záložní Cummins
  • Dokormidlovací zařízení: 2x Schottel STT2 FP 975 HP (708 kW každý)
  • Kapacita: Diesel 462 m³, pitná voda 363 m³, posádka – 40 až 48 osob
  • Maximální rychlost: 12 uzlů
  • Operační rychlost: 10 uzlů
  • Spotřeba: při 12 uzlech 757,08 l/h, při 10 uzlech 548.8 l/h, Eco rychlost 8,5 uzlů 492.1 l/h
  • Spotřeba během udržování plavidla v poloze: 45.4 – 113.56 l/h
  • IMO: 9670638
  • Rok výroby: 2015

Zdroje: Bordelon Marine (1, 2)

Karel Zvoník



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest

54 Komentáře
nejnovější
nejstarší nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře