Jak chce SpaceX letos stihnout 5 startů Falconu Heavy? Napoví konkrétní stupně přiřazené k daným misím

Falcon Heavy, nejsilnější raketa současnosti, by měla po tříleté odmlce konečně znovu odstartovat, a letos dokonce hned několikrát. Aktuálně vyšly najevo konkrétnější plány ohledně termínů a stupňů, které byly přiřazeny k jednotlivým misím, a tak se na ně podíváme podrobněji. Zároveň SpaceX možná změnilo přístup k výrobě prvních stupňů Falconů obecně.

Poznámka: Následující informace ohledně toho, které první stupně jsou přiřazeny ke konkrétním misím, nejsou oficiálně potvrzené. Pocházejí však od Next Spaceflight, což je tradičně spolehlivý zdroj. Mělo by tedy jít o aktuální plán SpaceX, avšak ten se může v následujících měsících ještě změnit.

Jako první by měla přijít na řadu mise USSF-44. Při ní poletí nově vyrobené stupně B1064, B1065 (boční) a B1066 (centrální). Ty už jsou na Floridě a už přes půl roku jsou připraveny na start. Při této misi poletí Falcon Heavy poprvé přímo na geostacionární dráhu, což vyžaduje hodně paliva, a tak to zároveň ovlivní způsob přistání stupňů. Centrální stupeň se vůbec nepokusí přistát a bude záměrně zahozen. V minulosti boční stupně Falconu Heavy vždy přistávaly na pevninských plošinách LZ-1 a LZ-2 na Mysu Canaveral, ale tentokrát poprvé přistanou na dvou mořských plošinách zároveň (ASOG a JRTI).

Přistání bočních stupňů na LZ-1 a LZ-2 při misi Arabsat 6A (Foto: SpaceX)

Pokud bude přistání během mise USSF-44 úspěšné, oba boční stupně poletí letos v říjnu znovu na příští vojenské misi USSF-52 spolu s novým centrálním stupněm B1070. Armáda tedy evidentně už dokončila potřebnou certifikaci a nemá problém s již použitým Falconem Heavy na svých misí. USSF-52 poveze neznámý náklad, ale víme, že zamíří na méně náročnou přechodovou orbitu (GTO), takže možná uvidíme pokus o přistání všech tří stupňů. Teoreticky by tedy mohlo konečně dojít k úplně první úspěšné záchraně centrálního stupně. U všech dosavadních misí Falconu Heavy totiž byl centrální stupeň zničen. U demonstrační mise této rakety a na misi STP-2 se stupňům nepodařilo přistát a u mise Arabsat 6A stupeň sice přistál, ale než mohl být zajištěn k palubě, byl zničen následkem špatného počasí na moři.

Poničený centrální stupeň B1055 po návratu z mise Arabsat 6A (Foto: Tom McCool)

Na letošní listopad je pak v plánu ještě mise USSF-67, ale o té se toho zatím moc neví a je možné, že termín sklouzne do příštího roku. Jelikož ale jde o další vojenskou misi, je docela pravděpodobné, že při ní znovu poletí stupně B1064 a B1065, pro které by to tedy byla již třetí mise USSF. Je to ale zatím jen moje spekulace a navíc to samozřejmě bude možné pouze za předpokladu, že stupně úspěšně přistanou při prvních dvou misích. Nicméně na misi USSF-67 možná poprvé uvidíme Falcon Heavy se zvětšenou variantou aerodynamického krytu a možná také bude poprvé použita vertikální integrace nákladu pomocí mobilní věže. O ani jednom z těchto dvou vyvíjených prvků jsme ale dlouho nic neslyšeli, tak možná budou mít premiéru až někdy později.

Oficiální obrázek Falconu Heavy s prodlouženým krytem a obslužnou věží pro vertikální integraci nákladu (Zdroj: SpaceX)

Ještě předtím ale proběhnou dva další starty Falconu Heavy. Na 1. srpna je v plánu vědecká mise pro NASA, při které bude vynesena sonda Psyche ke stejnojmennému kovovému asteroidu. Aktuálně jsme se dozvěděli, že na této misi poletí nový centrální stupeň B1074, který bude opět záměrně zahozen do oceánu. Boční stupně budou také nové (čísla B1072 a B1075) a budou přistávat na plošinách LZ-1 a LZ-2. Stupeň B1074 je momentálně testován v McGregoru, avšak exemplář B1075 zatím ještě nebyl spatřen, takže je nejspíš ještě v továrně v Hawthorne. Vzhledem k blížícímu se termínu startu se ale tento stupeň nejspíš taky brzy vydá na cestu do McGregoru.

Umělecká představa sondy Psyche obíhající planetku 16 Psyche (Zdroj: NASA)

Ještě během srpna nebo možná v září by pak měl startovat další Falcon Heavy, tentokrát s komerční komunikační družicí Viasat-3 Americas. Raketa bude tvořena novým centrálním stupněm B1068 a již použitými bočními stupni B1052.5 a B1053.3. Tyto dva stupně spolu letěly už na dvou misích Falconu Heavy v roce 2019 a následně byly na dva roky uskladněny. B1052 pak byl na konci minulého roku překonfigurován na běžný Falcon 9 a následně úspěšně absolvoval dva starty. Nyní ale evidentně projde přeměnou zpět na boční stupeň Falconu Heavy. Oproti tomu stupeň B1053 nakonec vůbec nebyl překonfigurován na Falcon 9, jak se spekulovalo.

Stupeň B1053 před hangárem na Roberts Road na začátku února 2022 (Foto: @CarstensPete)

Překonfigurování stupně B1052 z FH na F9 a zase zpátky ukazuje jeden zajímavý trend. V testovacím areálu v McGregoru byl totiž aktuálně spatřen nový stupeň B1073, který pozorovatelům pěkně zamotal hlavu. Z fotek bylo evidentní, že raketa nemá logo F9, což obvykle znamená, že jde o boční stupeň pro Falcon Heavy. Jenže web NASA Spaceflight později informoval, že tento stupeň poletí jako Falcon 9 na jedné z květnových misí Starlink (v plánu jich je až pět). To je zajímavé hned ze dvou důvodů.

Srovnání nejnovějšího stupně B1073 (vlevo) a staršího B1067. Všimněte si chybějícího loga F9. (Foto: Justin Swartz a Reagan Beck)

V první řadě to možná indikuje, že SpaceX už stupně považuje za „univerzální“ a nevyrábí je za konkrétním účelem (s výjimkou centrálních stupňů FH, které nelze překonfigurovat na F9). Většina vyrobených stupňů tedy může v budoucnu sloužit jako klasický F9 i jako boční stupeň FH. Překonfigurování stupňů z jednoho typu na druhý je nejspíš relativně snadné, a tak je bude SpaceX využívat pro oba účely podle potřeby. Tyto nově vyrobené univerzální stupně tím pádem zřejmě nebudou mít logo F9, protože v budoucnu můžou být použity také na misích Falconu Heavy, což by mohlo působit divně. Jde ale jen o spekulaci na základě fotky jednoho exempláře, takže se můžu mýlit. Druhou možností je, že stupeň B1073 měl původně opravdu letět nejdříve jako boční stupeň Falconu Heavy, ale po odkladu jeho mise se jej SpaceX rozhodlo mezitím využít pro vlastní misi, které v současnosti provádí se zvýšenou kadencí.

Start mise Starlink 4-9, což je byla jedna z mnoha letošních misí Starlink (Foto: SpaceX)

Přiřazení stupně B1073 k misi Starlink je zajímavé ještě z jednoho důvodu, který je o dost důležitější. Nové stupně totiž v minulosti bývaly tradičně vyhrazeny pro mise konzervativních zákazníků, kteří pro vynesení svých nákladů vyžadovali nové rakety. Jak jsem ale podrobněji analyzoval v nedávném článku, tento postoj se v průběhu let měnil a nakonec tento požadavek zůstal pouze u armádních misí, startů s důležitými vědeckými družicemi a u misí s astronauty. Jenže i to přestalo v poslední době platit. Astronauté i armádní družice dnes běžně létají na již použitých raketách a jeden z vrchních představitelů NASA se nedávno nechal slyšet, že pro vědecké mise dokonce preferuje použité Falcony místo těch nově vyrobených.

Falcon 9 s již použitým prvním stupněm během vývozu na rampu před pilotovanou misí Crew-4 (Foto: NASA)

V podstatě žádný zákazník SpaceX už tedy nelpí na tom, aby jeho náklad vynášela nová raketa. Zřejmě se tedy dostáváme do nové éry, kdy již letěné (a tím pádem ozkoušené) první stupně jsou upřednostňovány zákazníky a ty nové (jako například B1073) musí SpaceX nejdříve prověřit na vlastních misích, u kterých je přijatelná vyšší míra rizika. Je to podobné jako u letadel, kdy asi málokdo by chtěl letět ve stroji hned poté, co vyjede z továrny. Většina z nás by jsitě preferovala, aby letoun nejdříve absolvoval testovací let, který prověří, že vše funguje, jak má.

Umělecká představa sondy Europa Clipper u Jupiterova měsíce Europa (Zdroj: NASA)

Kromě výše zmíněných letošních misí Falconu Heavy jsou v plánu další na následující roky. V tom příštím odstartuje minimálně Griffin Mission 1, která dopraví na povrch Měsíce lander společnosti Astrobotic s vědeckým vozítkem VIPER agentury NASA. Zároveň se může snadno stát, že letos se všechny plánované mise nestihnou, a tak některé sklouznou do příštího roku. Ostatně, vojenské mise USSF-44 a USSF-52 mají už dva roky zpoždění, takže by další odklady nebyly nijak překvapivé (důvodem je však nepřipravenost nákladu, nikoli rakety). V roce 2024 pak bude Falcon Heavy plně ve službách NASA, jelikož pro agenturu nejdříve vynese na oběžnou dráhu meteorologickou družici GOES-U, poté moduly PPE a HALO pro lunární stanici Gateway a nakonec vyšle sondu Europa Clipper měsíci Jupitera. V plánu jsou také zásobovací mise stanice Gateway, které mají využívat Falcon Heavy v kombinaci s novou nákladní lodí Dragon XL, ale termíny se budou odvíjet od toho, jak bude postupovat stavba stanice jako takové. V druhé polovině tohoto desetiletí už ale nejspíš začne hrát prim výkonnější a levnější Starship, která tedy postupně nahradí Falcon 9, Falcon Heavy i lodě Dragon. Na kterou z chystaných misí Falconu Heavy se těšíte nejvíce?


Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!

Petr Melechin
Latest posts by Petr Melechin (see all)



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest

21 Komentáře
nejnovější
nejstarší nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře
Dominik Mašek

Chtěl bych vás poprosit o omezení diskuzí pouze pro registrované.

1) Zamezí to obligátním znečišťovačům diskutovat pod pěti jmény
2) Sám bojuju se závislostí na sociálních sítích (ne, není to vtip) a chodím se sem často vracet a sledovat, co mi kdo odpověděl a kolik dostal lajků

Moc prosím. Kdo má co říct, nebude mít problém se registrovat a přihlásit.

LZ.

Jsem jednoznačně proti. Tohle je jediný server, který znám, který má rozumnou a svobodnou diskuzi. Dokonce bez spamu a botu! Navíc.. po první stovce registrací už mám k jakékoli další vyloženě odpor. Už si ani nevzpomenu kolik hesel a loginu jsem v životě už zapomněl. Tohle je už můj dvanáctý počítač a to počítače využívám až do mrtva. Dokud nebude opravdu bezpečné ukládat hesla na internetu (což asi nikdy) a OS se mnou nebude cestovat s otiskem prstů, tak budu ztrácet každým rokem tuny dat (napřed to byly GB, teď TB a za par let další písmeno). Cookies+ ip + mac + nick je lepší identifikace než login a heslo.

technomagg

Zajímalo by mne co by s dosažitelným delta-V udělalo dvojnásobné prodloužení druhého stupně pro mise s falcon heavy. Ty tři spodní stupně by ho dostali fakt daleko a více paliva na menší hmotnost samotného druhého stupně (jeden motor a to VAC) by s dosažitelnou únikovou rychlostí asi udělal divy. Ale je pravda že to k ničemu nepotřebují – falcon heavy je už takto dost silný – jen by mne zajímalo jestli by se zvýšila nosnost na GTO nějak výrazně.

Pavel Šafář

Dost by asi také pomohlo pokud by centrální stupeň provedl zážeh až těsně před oddělením bočních stupňů. Nicméně bylo by to vyšší riziko.

Tomass

To by se sotva odlepilo od země.

Nefi

Chovalo by se to jako třístupňová raketa, s tím, že druhý stupeň by ale nebyl reusable. Byl by tam, ale zásadní problém s tím, že druhý stupeň by zřejmě (?) potřeboval vakuové motory, ale 9 VAC motorů by se tam nevešlo. Tah prvního stupně by byl nějakých 1550 tun a váha rakety při startu by byla i s nákladem nějakých 1430 tun. SpaceX povodně přemýšlel o přečerpávání paliva za letu mezi jednotlivými jednotkami, ale pro technickou složitost a váhu navíc to zamítl. Jestli by Váš nápad fungoval a vyneslo by to těžší náklad nevím, ale nezamítal bych to.

LZ.

Tak si to zkuste 🙂
Ne s raketou za 50M dolaru ale s raketou za 500 kč ze supermarketu. Fyzika je pořád stejná, jen dolet různý. Pro měřeni doletu se dá použít špulka nití za pár korun.
A pro opravdové hardcore rakeťaky na internetu jsou návody jak vyrobit i makety na tekuté palivo. Já se třeba bojím, že by mi bouchla do xichtu nebo něco podpálila.

Edit: Já si třeba myslím, že plechovkové rakety typu F9 do dvaceti let zmizí, alespoň pro nákladní dopravu. Buď se objevi lepší palivo (metalický vodík) nebo EM/Rail urychlovač. Momentálně tato technologie stojí na baterkách a solárních panelech. Nemáme jich dost. Pokud budeme mít, 20T můžeme posílat do vesmíru každý den.

Naposledy upraveno před 1 rokem uživatelem LZ.
TomG

To uz by z hlediska proveditelnosti bylo jednoduzsi posadit celej F9 na SH….

Pavel S.

Zajímavá úvaha, musíš brát v úvahu že by zdvojnásobení druhého stupně i “zdvojnásobilo” jeho váhu, což by mělo vliv na první stupně které by nedokázali tolik urychlit druhý stupeň.
Na druhou stranu, k čemu by to bylo? už teď jeho nosnosti jsou obrovské LEO 64t, GTO22t, Mars 16t, v dnešní době nevidím důvod cokoliv na tom měnit.
Ale jestli si to dobře vybavuju, tak FH používá shodný druhý stupeň jako F9 i s jeho adaptérem, který je konstruovaný na 15t (?)…. tzn. na FH nikdy neodstartuje nic co je těžší jak 15t, tím pádem prodlužovat druhý stupeň je zbytečný, spíš adaptér a aero. kryt nákladového prostoru by potřeboval vylepšit. Něco se dřív mluvilo ohledně armády na zvětšení krytu a také (možná) kvůli cargo XL a stavbě gateway se dočkáme jiného stupně, možná jen adaptéru s krytem, uvidíme 🙂

Nefi

Jestli myslíte adaptér, ke kterému je připevněn náklad, tak jaký smysl by mělo stavět raketu, co unese 64tun na LEO v režimu expendable a nemít k tomu dostatečný adaptér.

technomagg

Tak ono není vše jen o LEO – potřebuješ pro mise mimo oběžnou dráhu země mít možnost poslat náklad s co největším delta-V – takové družice většinou váží pár stovek kg, ale ty jim potřebuješ dát co největší počáteční rychlost na většinou dost exotických počátečních drahách – což vede k obrovské spotřebě paliva. Pak potřebuješ falcon heavy pro družici která bude mít třeba jen 5 tun aby jsi ji dostal plácnu třeba k jupiteru dostatečně rychle. Ono by potom byl obrovský rozdíl jestli máš druhý stupeň co může hořet 2x tak dlouho. V první fázi letu překonáváš odpor atmosféry, táhneš spoustu dalších motorů navíc, překonáváš aktivně vliv gravitace. Jakmile dosáhneš orbitální rychlosti tyto vlivy zmizí a najednou ti stačí jeden motor s možností hořet dlouho pro navýšení rychlosti.
Proto má smysl mít druhý stupeň co může hořet déle i za cenu toho že k oddělení dojde plácnu třeba o 10km níže než by došlo s lehčím druhým stupněm. Je tam velká spousta proměnných a vždy je to něco za něco. Asi by to šlo trošku nasimulovat v Kerbal Space program jaký vliv by to mělo na nostnost – ale upřímně – je to spíše takové duševní cvičení a nechce se mi s tím patlat a cpát do toho všechny SpaceX addony aby to bylo alespoň malinko věrohodné.

Invc

Ta matematika zas tak složitá není – protože teror raketové rovnice. Dá se to zjednodušit a přiměřeně přesně odhadnout, z toho, co o F9 / FH inzerují.

Když vezmeš těch 64t na LEO (v plně expendable režimu), tak to znamená, že máš na oběžné dráze (LEO 28,5/200 km kruhová = 7,8 km/s) objekt o hmotnosti řekněme 68 tun (3 600kg prázdný druhý stupeň F9 a 64t náklad).

A teď si klidně můžeme představit, že těch 64 tun nákladu ve skutečnosti není náklad, ale 5 tun z toho je samotný náklad, 3 tuny jsou zvětšená konstrukce druhého stupně, a zbytek (56t) je další palivo.

V podstatě to tedy znamená, že na oběžné dráze máš raketu, která pro účely raketové rovnice má parametry: Počáteční hmotnost 68 tun, koncová hmotnost 12tun (z toho je 5 tun užitečný náklad), a výtokovou rychlost Merlinu VAC v poslední verzi známe = 3,41km/s.

Což tak nějak dává výsledek kolem 5,9 km/s dostupného delta V (v tom okamžiku na výše popsané dráze má k dispozici pro ten 5 tunový náklad ještě 5,9 km/s delta V).

Pokud tě to zajímá obráceně – teoretická nosnost na GTO (1800) při tomhle způsobu vynášení: potřebné delta V z téhle LEO je cca 2,455 km/s, hmotnost po injection na GTO je 33 tun včetně konstrukce stupně – tj. po odečtení těch cca 7t konstrukce nějakých 26t nákladu dopraveného na GTO…

(Což je tak nějak stejně nebo spíše méně než udávají pro FH … při normálním způsobu vypouštění, tj. když startují od počátku bez těch 56 tun paliva “navíc”).

Invc

Ten údaj o cca 15 tunách je záležitost standardního adaptéru, který má prostě SX “skladem” a stačí pro většinu aplikací.

Pro těžší náklady je třeba použít adaptér na míru … žádný problém v tom není (nabízejí to v uživatelském manuálu) – jen si to zaplatíš jako službu navíc.

Nefi

Pokud započítáme základní parametry mise to jest reusable a orbit GTO, tak by dvojnásobné prodloužení druhého stupně zvýšilo nosnost přibližně z 8 na 12 tun.

technomagg

to je 50% navýšení – to má velký smysl, možná se toho ještě dočkáme kvůli misím ke gateway, ale osobně myslím že bude dříve starship a falcon velice rychle zastará.
Myslím že navýšení nosnosti na orbitu měsíce nebo GTO smysl má, ale asi to nepotřebují tak často aby se vyplatilo vyvíjet speciální stupeň při výhledu že do pár let budou mít něco co toto deklasifikuje na muzejní exponát.

Invc

Jaké jsou ty “základní parametry mise”? A co se rozumí dvojnásobným prodloužením druhého stupně?

Pokud tím myslíš dvojnásobné prodloužení provozu – tak: vzhledem k tomu, že spotřeba paliva je konstantní, pak to znamená, že bys musel vzít dvojnásobek paliva.

Tím bys zvednul sice dostupné dV druhého stupně o možná 2 km/s (hrubým odhadem) … ale zároveň bys poměrně významně sundal dV prvního stupně (by očko někde v rozsahu 1-1,5 km/s) a zároveň bys zvýšil gravitační ztráty v první fázi letu (vyšší hmotnost a nižší poměr tahu k hmotnosti)…

Velmi snadno by se mohlo stát, že se stávajícími motory, bys prostě ve skutečnosti nejen nevydělal, ale klidně bys mohl i prodělat…

Nefi

Navazoval jsem na uživatele technomagg. Vyjmenoval jsem GTO a reusable, aby bylo jasné o čem se bavíme. Ano máme ve 2.st. dvojnásobné množství paliva a též prázdná hmotnost 2. stupně se zvýšila. Ale aby jste si uvědomil kontext, a právě proto jsem psal o reusabilitě, tak v okamžiku kdy se odděluje druhý stupeň je ve třech jednotkách prvního stupně skoro 200 tun paliva na návrat. A prodloužením druhého stupně vč. paliva jsem zvýšil hmotnost FH o nějakých 110 tun na celkových cca 1530 vč. krytu a užit. zatížení. Též je třeba vzít v úvahu rozdíl v ISP mezi obyčejným a VAC Merlinem.

Invc

On je ďábel v detailu. Snadno se hází kolem sebe hrubými pojmy jak GTO a “reusable” … ale tady 3s Isp nebo jednotky tun hmotnosti rozhodují o tom, jestli někam smyslupně letíš nebo ne.

Ale k věci – ono to není úplně intuitivní, raketová rovnice je opravdu potvora:

1) S rozdílným Isp pro vac a SL merliny samozřejmě počítám (vždy i s tím, že Isp u SL je jiné při zemi a později).

2) Pokud vezmeme zdvojnásobení množství paliva na druhém stupni (tj. z 93 na 180t, hmotnost prázdného druhého stupně zvednu z 4 na 7 tun – což je strukturálně velmi optimistické), v součtu nechám prvním stupňům celkem 200t paliva pro návrat, a hmotnost nákladu si tedy nějakou nastřelím sám třeba na 13 tun (ať se mi to dobře počítá):

Druhý stupeň by v takové situaci měl dostupné dV 7,85 km/s a první stupeň bude mít dV jen kolem 3,25 km/s. Takže celkem jen nějakých 11 km/s dostupného celkového dV.

Z těch 11 km/s celkového dV ti kolem 10 km/s sežere jen se dohrabat na energii potřebnou pro LEO (28.5/200) – za normálních okolností potřebuješ kolem 9,5 km/s, tady kvůli zhoršenému poměru tah hmotnost, ti poměrně citelně narostou gravitační ztráty na začátku .. takže namísto nějakých těch 9,5 budeš spíš někde kolem těch 10+. A zbývající 1 km/s nestačí na nějakou smysluplnou GTO (tam ti nějakých 1,2-1,4 km/s chybí).

Chceš vidět něco zábavnějšího?
Vezmeme zdvojnásobený druhý stupeň a posadíme na něj jen 7 tun nákladu. První stupeň bude pak mít dV kolem 3,3 km/s a druhý stupeň bude mít dV cca 8,9 km/s. Bratru 12,2 km/s celkem. Start bude stejně mizerný, protože ten startovní poměr tah hmotnost se skoro nezměnil, ale dejme 9,9… ať nežeru. Takže jsem řekněmě energeticky na LEO a zbývá mi ještě 2,3 km/s – což stačí těsně na nějakou horší GTO. A proč to vytahuju? Protože tohle dokáže “obyčejný” F9 … už to dokázal – s družicí Telstar 19V včetně přistání. (Taková je raketová rovnice potvora, tak moc stojí vynášení paliva, a tak moc záleží na detailech).

Naposledy upraveno před 1 rokem uživatelem Invc
Nefi

Vycházel jsem z dat o palivu z wikipedie, vy ho máte méně. Zajímalo by mě kolik by Vám na vašem modelu vyšla základní neprodloužená varianta FH. SpaceX tvrdí, že je to 8tun na GTO v režimu znovupoužitelnosti. Pokud dobře chápu, tak tvrdíte, že při prodloužení 2. st. na dvojnásobek nosnost naopak klesne.

Vydra20

Super, už se nemůžu dočkat! 🙂