Jak realistický je plán SpaceX provést dva starty stejného Falconu 9 během 24 hodin?
Nedávno jsem náhodou narazil na vlastní článek z roku 2017, ve kterém jsem informoval o tehdejším prohlášení Elona Muska, že extrémně rychlé znovupoužitelnosti Falconu 9 v řádu 24 hodin se možná dočkáme ještě v roce 2017 a nejpozději v roce 2018. Jednalo se však o další přehnaně optimistické prohlášení, neboť ani o dva roky později se SpaceX k něčemu takovému ani zdaleka nepřiblížilo. Zamyslel jsem se tedy nad tím, co by znovupoužití prvního stupně během jednoho dne obnášelo, jak by mohlo vypadat a co mu v reálu brání.
Pošetilost Muskova prohlášení z března 2017 ilustruje především skutečnost, že raketová varianta Block 5, která má být schopná rychlé znovupoužitelnosti, nakonec měla premiéru až v květnu 2018. Musk tedy možná byl přehnaně optimistický nejen ohledně toho, jak rychle bude schopné s Blockem 5 dosáhnout rapidní znovupoužitelnosti, ale také ohledně rychlosti nasazení této varianty do provozu. Nicméně se můžeme přesunout do května 2018, kdy konečně poprvé letěl Block 5 a Elon Musk tehdy upravil svůj odhad a tvrdil, že k demonstraci znovupoužití Falconu 9 během 24 hodin dojde někdy v roce 2019. Jednalo se o další přehnaně optimistický odhad, nebo existuje šance, že něčeho takového letos půjde dosáhnout? Napadá mě několik argumentů pro i proti.
Aktuální rekord v rychlosti opakovaného použití prvního stupně Falconu 9 je 71 dnů (mezi misemi TESS a CRS-15). Zajímavé je, že tehdy šlo ještě o raketu typu Block 4, která nebyla pro znovupoužitelnost tolik optimalizovaná. Rekord pro Block 5 nejspíš padne teď při misi STP-2, na které poletí dva boční stupně z dubnové mise Arabsat 6A. Pokud nedojde k odkladu startu, tyto dvě mise bude dělit 74 dnů, celkový rekord tedy nadále bude držet Block 4. Znamená to tedy, že SpaceX potřebuje minimálně dva měsíce na přípravu prvního stupně na další start i v případě modernějšího Blocku 5?
Bohužel přesně nevíme, co zahrnuje proces inspekce a renovace prvního stupně mezi starty a kolik člověkohodin reálně vyžaduje, ale Elon Musk před časem řekl, že pro renovaci stupně staršího typu Block 4 je potřeba jen 7–10 dnů usilovné práce. Nicméně v případě Blocku 5 má podle Muska tento proces být 10krát rychlejší a cílem je, aby mezi starty nebylo potřeba provádět v podstatě žádné úpravy a aby stačila jen základní inspekce.
Je možné, že už dnes by SpaceX dokázalo celý proces přípravy stupně na další start zkrátit třeba i na pár hodin, pokud by to opravdu bylo nutné, byť za cenu nasazení více lidí, kteří by na stupni pracovali nonstop, ale zatím tomu nic nenasvědčuje. Dá se argumentovat, že momentálně není potřeba s renovací stupně spěchat, protože situaci komplikují další faktory, kvůli kterým by i rychle zrenovovaný stupeň stejně pak jen ležel pár týdnů v hangáru. Aby totiž mohl proběhnout druhý start, musí být připraven také nový horní stupeň, nový aerodynamický kryt, musí se připravit rampa apod. A to všechno je navíc podmíněno tím, že zákazníkova družice bude také připravena včas.
Na druhou stranu, proti tomuto argumentu hovoří nedávná mise RADARSAT, u které to vypadalo, že družice byly připraveny na start už na podzim 2018, přičemž start byl plánován na únor 2019 se stupněm B1050 z mise CRS-16. Jenže při té došlo k nehodě a stupeň neplánovaně přistál v moři. K misi RADARSAT tedy nakonec byl přiřazen stupeň B1051 z mise DM-1, která úspěšně proběhla na začátku března. Dá se předpokládat, že v té době už bylo pro misi RADARSAT vše připraveno a čekalo se jen na kontrolu či renovaci stupně po jeho první misi. Proč tedy start proběhl o více než tři měsíce později?
Bylo to proto, že proces renovace stupně trval tak dlouho, nebo se objevilo něco jiného, co start zdrželo? SpaceX v té době připravovalo Falcon Heavy a další starty, včetně první mise Starlinku, tak možná prostě nebyl dostatek pracovních sil. Také se mohl při přípravách mise RADARSAT objevit nějaký jiný problém, o kterém nevíme – například zdržení výroby horního stupně nebo krytu, či problém s družicemi. Pokud odklad způsobilo něco takového, nebyl by důvod s renovací a následnou přepravou stupně spěchat, ale informací je bohužel málo, takže nelze dojít k jednoznačnému závěru. Nicméně při pohledu z venku to v tomto případě vypadalo tak, že SpaceX nedokázalo stupeň připravit zdaleka tak rychle, jak by mělo být u Blocku 5 možné, i když mělo motivaci renovaci provést co nejrychleji, jelikož mise tou dobou byla v několikaměsíčním skluzu.
Pomineme-li misi RADARSAT, tak SpaceX aktuálně provádí starty méně často než loni proto, že mnohdy čeká na připravenost nákladu zákazníka. Oproti tomu až donedávna to bylo naopak – SpaceX mělo frontu zákazníků, kteří netrpělivě čekali na to, až se jejich mise dostane na řadu, protože SpaceX dohánělo skluz, který vznikl následkem nehod při misích CRS-7 a Amos-6, kvůli kterým Falcon 9 nemohl rok létat. Tato fronta však byla v posledním roce v podstatě vyřízena a tak i když by SpaceX nejspíš v současnosti mohlo startovat častěji, většina nákladů zkrátka ještě není připravena. Z toho důvodu je dobře, že SpaceX rozjíždí Starlink, u kterého bude potřeba vynést co nejvíce družic co nejrychleji, a tak bude možné plně využít kapacity, které si SpaceX dlouhá léta pracně připravovalo:
- Dvě moderní rampy na Floridě, přičemž každá z nich dokáže být připravena na další start už pár dnů po tom předchozím.
- Rakety Falcon 9 a Falcon Heavy ve variantě Block 5, které mají umožňovat rapidní znovupoužitelnost.
- Znovupoužitelné aerodynamické kryty, které by měly umožnit navýšení startovní kadence bez nutnosti navýšit výrobu nových krytů. Kryty, které přistanou do vody místo do sítě na lodi, však nejspíš zatím bude možné použít jen na misích pro Starlink.
- Autonomní destrukční systém (AFTS), který značně ulehčuje organizaci startů raket Falcon z hlediska obsluhy kosmodromu. Díky tomu letectvo dokáže podporovat více startů během krátké doby a rychleji provádět změny konfigurace kosmodromu pro starty různých společností.
Řekněme tedy, že SpaceX bude chtít demonstrovat schopnost provést dva starty stejné rakety během jednoho dne. Co něčemu takovému brání a jak by to mohlo v praxi vypadat? Nejdříve se podívejme, co všechno se musí stát, než může stupeň Falconu 9 po přistání odstartovat znovu:
- Je potřeba zajistit povolenky úřadů FAA a FCC pro dvě po sobě jdoucí mise. Licence od FAA jsou pro většinu startů plošné, ale v případě FCC je nutná nová povolenka pro každý start. Vyřízení může trvat i několik týdnů a uděluje se obvykle na půl roku pro případ odkladů. Tohle všechno ale lze vyřídit předem, takže by to nemělo představovat překážku.
- První mise musí úspěšně proběhnout.
- První stupeň musí úspěšně přistát. Pro potřeby 24hodinové demonstrace však přichází v úvahu jen přistání na pevnině, protože v případě přistání na mořské plošině trvá návrat plošiny do přístavu několik dnů.
- Stupeň musí být po přistání zabezpečen (vypuštění zbytku kyslíku a odčerpání zbytku paliva, případné spálení zbytku samozápalné směsi TEA-TEB apod.).
- Tým techniků musí provést sklopení přistávacích nohou a následně stupeň jeřábem položit na transportér.
- Stupeň by následně nejspíš musel být odvezen na jinou rampu, než odkud startoval poprvé. Rampa je totiž následkem startu vždy mírně poškozena a je potřeba provést několikadenní inspekci a menší opravy v rámci přípravy na další start. První start by tedy mohl proběhnout z rampy LC-39A a druhý z SLC-40, která je vzdálena jen pár kilometrů (případně naopak).
- Stupeň musí být v hangáru zkontrolován, případně je potřeba provést opravy či výměnu některých komponent.
- První stupeň musí být umístěn na transportér/erektor a integrován se zbytkem rakety (nový horní stupeň + aerodynamický kryt s nákladem). Tyto prvky by musely být připraveny v předstihu, ještě před provedením prvního startu.
- Kompletní raketu je potřeba vyvézt na rampu a vztyčit.
- Normálně by poté proběhl statický zážeh, ale v tomto případě by na to nebyl čas, takže by k němu nejspíš nedošlo. Před časem jsem spekuloval, že SpaceX časem přestane před každým startem statické zážehy dělat (alespoň u misí pro Starlink), takže přeskočení zážehu podle mě není nic nepředstavitelného.
- Po vztyčení je potřeba raketu a náklad připojit k pozemní technice (elektřina, přívody pohonných hmot, datové spojení apod.)
- Rampa a její okolí se musí vyklidit a letectvo musí z bezpečnostních důvodů uzavřít její okolí.
- Musí se provést odpočet a pokud to počasí dovolí a počítač nedetekuje žádný problém s raketou, může proběhnout druhý start.
Jak vidíte, těch potřebných úkonů je opravdu hodně a zdržení u kteréhokoli z nich by v podstatě znemožnilo znovupoužití stupně během 24 hodin. Navíc některé z těchto kroků v minulosti SpaceX trvaly klidně i několik dnů. Například zpracování zachráněného stupně po příjezdu v přístavu historicky zabralo třeba 5 dnů. V poslední době ale došlo ke zlepšení a u mise Starlink-1 celý proces trval jen asi 24 hodin (od přesunu na pevninu po položení na transportér). V daném případě dokonce ještě došlo k odmontování nohou, které je časově náročnější než jejich sklopení, takže je tam určitě je prostor pro další zrychlení celého procesu. Vyvezení rakety, vztyčení a její následná příprava na tankování a odpočet je také záležitost na několik hodin. Inspekce stupně po prvním startu by také musela být opravdu minimální, jinak by zabrala moc času. Osobně si tedy myslím, že znovupoužití během 24 hodin je v dohledné době nereálné, ale do 48 nebo 72 hodin by už při značné dávce štěstí možné být mohlo. Najde se ale pro takovou demonstraci příležitost ještě letos?
Rychlé znovupoužití nastíněné výše vyžaduje velice specifickou kombinaci misí. První mise musí být taková, která umožní přistání prvního stupně na pevnině. To vylučuje pilotované mise Crew Dragonu, starty mířící na GTO a také mise pro Starlink, jelikož ve všech těchto případech první stupeň přistává na mořské plošině. Stejně tak můžeme vyloučit, že by taková demonstrace proběhla na Vandenbergově letecké základně v Kalifornii. Odtud totiž v následujících dvou letech proběhne jen hrstka startů a navíc je tu pouze jedna rampa, která navíc není optimalizována pro rychlou kadenci startů, a tak je mezi misemi potřeba provádět několikatýdenní údržbu. Stejně tak můžeme vyloučit Falcon Heavy, protože ten pro naše potřeby nestartuje dostatečně často (navíc renovace tří stupňů by byla časově náročnější než v případě jednoho stupně Falconu 9).
Pro účely 24hodinové demonstrace tak zbývají v podstatě jen mise CRS s nákladním Dragonem. Druhá mise, která by startovala jen den po té první, by pak musela být taková, aby u ní šlo přeskočit statický zážeh (nebo jej alespoň provést s přidělaným nákladem), a ideálně pro zákazníka, který má nadprůměrnou toleranci vůči riziku. Tyto dvě podmínky v podstatě vylučují všechny komerční nebo vládní mise a zbývají tak vlastně jen mise s družicemi pro Starlink. U těch je zákazníkem samo SpaceX, a tak si může dovolit přeskočit statický zážeh a zkusit letět s raketou, která projde jen minimální inspekcí, což je pochopitelně o něco riskantnější než běžný start.
Start CRS-18 je plánován na červenec, CRS-19 na prosinec a CRS-20 na březen 2020. Momentálně to vypadá, že další mise Starlinku je v plánu na září, takže CRS-18 lze vyloučit, ale zbylé dvě mise první fáze kontraktu CRS by čistě teoreticky mohly být dobrými kandidáty. Stačilo by, aby SpaceX naplánovalo jednu z mnoha chystaných misí Starlinku na zhruba stejný termín jako CRS-19 nebo CRS-20 (akorát z vedlejší rampy) a pak už firmě v podstatě nic nebude bránit v provedení pokusu o extrémně rychlé znovupoužití prvního stupně.
Bohužel na závěr je nutno dodat, že kromě rok starého prohlášení Elona Muska zatím nic nenasvědčuje tomu, že by SpaceX takovouto demonstraci v dohledné době opravdu plánovalo provést. Zároveň si osobně myslím, že znovupoužití během 24 hodin je zbytečně extrémní a i kdyby SpaceX předvedlo znovupoužití stupně třeba jen během jednoho týdne, pořád by to bylo víc než úctyhodné a pro praktické využití dostatečné. Doufám, že se něčeho takového brzy přeci jen dočkáme.
- Mise NROL-149 - 11. 12. 2024
- Mise GPSIII-SV10 - 9. 12. 2024
- Mise O3b mPOWER 4 - 8. 12. 2024
Jak jsem to pochopil já (a zkusím to dohledat na videích s EM), tak EM mluvil o tom, že by mělo být možné znovu použít 1.stupeň do 24 hodin, ale ne tak, že by opravdu startovali znovu za (do) 24 hodin. Minimálně tomu totiž brání základní podmínky na Floridě. Jedna z vysokých šarží, myslím aktuální velitel základny mluvil o tom, že v tuto chvíli dokážou díky ATFS zkrátit dobu na přípravu dalšího startu na několik málo dní, asi 3-4. A že nejvíce z toho zabere Range. Což bude problém stejný problém, i když budou starty z obou dvou ramp, jak civilní tak vojenské – Range mají totiž stejnou, pokud to chápu správně.
Takže buď tahle rapid reusable strategie bude možná až na zcela soukromé “pláži” BocaChica, nebo to je prostě teoretická rychlost přípravy boosteru, bez ohledu na další okolnosti.
To platilo dříve, ale díky modernizacím kosmodromu a autonomnímu destrukčnímu systému dokáže range obsloužit i dva starty během 24 hodin:
Dnes nebude přednaška o Starship? Měla byt 20. června a nikdo nic neřikal, že se ruši.
Nebude. Musk nedávno řekl, že proběhne později, protože nejdříve chtějí udělat úspěšný skok Starhopperu. Tipuji, že přednáška proběhne až během července, jelikož Starhopper stále nemá Raptor. Jinak aktuální data chystaných událostí najdete na webu v tabulce v pravém sloupci (na mobilu pak pod hlavním obsahem). Už pár dnů tam ten 20. červen není.
Děkuji za odpověd.
Super clanok, velmi pekne napisany rozbor 🙂
Suhlasim so zavermi, moznosti CRS-19 / Starlink, CRS-20 / Starlink, ale myslim si, ze ani jeden pokus SX nevyuzije.
Myslim, ze sa dostanu na opakovany start po mesiaci, skor ale po mesiaci a pol. Vykonaju vsetko co teraz a uplne to bude stacit. Musk potrebuje, aby Falcony lietali, nebudu riskovat. Aj ked u neho clovek nikdy nevie 🙂
K 24 hod znovupoužiteľnosti…. Sám Musk toto vyhlásenie korigoval s tým, že myslel dva štary po sebe v rozsahu 24hod s rôznymi raketami a s rozdielnych rámp.
To je nesmysl. To, co popisujete, je dost jednoduché a SpaceX už se to v podstatě podařilo (rekord je 48 hodin mezi starty). Tenhle Muskův tweet je dost jednoznačný a je z něj jasné, že myslí opakované použití toho samého stupně do 24 hodin. A nevím o tom, že by se z toho později snažil nějak vycouvat nebo vymluvit.
Niekde som to čítal ale naozaj neviem kde…
No mně tak moc neinteresuje 24 hodin, ale něco jiného. U bloku 5, pokud si pamatuji, tak bylo řečeno že bude moci letět až 10 startů a pak na generálku. To by pak znamenalo, že při současné kadenci startů by měly vystačit dva první stupně téměř na celý rok. Bohužel, pokud vím tak některé stupně zatím letěly opakovaně 2x , tuším jeden dokonce 3x. Takže mám dojem, že úprava stupně pro nový start je zatím tak drahá, že se to moc nevyplatí. Asi budeme muset čekat na blok 6 (pokud s toho vůbec dočkáme).
Pokud se nepletu, tak tři stupně mají už tři mise. Podle mě jde v na prvním místě o bezpečnost tedy spolehlivost, takže po každém dalším letu následují inspekce a sledování stavu stupňů. Nejdříve se naučili udělat starty dva, teď už umí tři. Podle mě ještě letos dojde na čtvrtý až pátý start.
Je však otázkou jak na stupně působí náročné návraty z vyšších orbit. Jinými slovy možná časem bude postup takový, že po určitý start bude jako poslední a bez HW pro přistání a bude se používat na mise, kde přistání není možné. Tím by se stupeň využil na maximum.
Souhlasím s tím, co říkate. Další proměná do toho vstupuje souhlas zákazníka s tolikrát letěným stupněm. Starlink přišel vhodně a mají možnost opakovátelný start ověřit právě tímto. Žádnému komerčnímu zákazníkovi to za to nestojí a raději si připlatí za maximálně 1-2 letěný stupeň. Cena za start je už pro ně tak nízká, a risk velký, že je otázkou, jestli to nebrzdí pojišťovny. První pokus 4., 5., 6., 7. opakováné pojistí leda za takovou cenu, že to dorovná cenu startu na jiném nosiči nebo připlacení k ceně pouze 1., 2. letěného stupně. Divil bych se, kdyby si SpaceX nechalo pojistit start Starlingů.
Já osobně to prohlášení vidím malinko jinak, vidím to tak, že to je cíl. Ale můžou se k němu dostat jen tak, že budou pečlivě sledovat stav těch stupňů po jednotlivých misích, opatrně posouvat hranici a používat více stupňů, aby jejich údaje měly nějakou statistickou významnost. Jinými slovy, kontrolují jednotlivé stupně proto, aby se mohli na tuto kontrolu později vykašlat, obrazně řečeno.
Zkoušet to je dle mého jen zbytečné riziko bez nějakého komerčního přínosu. To, že by to teoreticky šlo ještě neznamená, že se to vyplatí. I PR prezentace takové schopnosti pravděpodobně nepřinese žádné nové zákazníky. Pochybuji, že se o to tedy pokusí. I když je EM pro každou bláznivou akci, tak ale pořád neutrácejí peníze a neriskují pokud to nemá žádný přínos. Případná nehoda jim muže výrazně uškodit a úspěch jim nic moc nepřinese.
Ale BFR to bude muset umět startovat do 24 hodin jinak se k Marsu nepoletí.
K Marsu se poletí za takových 15 let nejspíš ještě později. Za tu dobu se ITS/BFR/SHS ještě několikrát změní. Ze začátku něco takového nemá cenu řešit.
S Vaším přístupem by se tam letělo minimálně za 30 let.
Takže podle tebe je lepší věci uspěchat a riskovat život astronautů kvůli tomu, aby si Musk namasíroval ego? Vývoj FH trval 7 let!! A to “jenom“ spojili 3 F9. Vývoj SHS je mnohem složitější a požadavky na bezpečnost budou mnohem vyšší. SX nemá loď nemá ani rampy (staví pouze jednu) a navíc všechny vládní agentury se teď soustředí na Měsíc (přistání s posádkou možná v roce 2028). Tak jak to podle tebe má Sx do 15 let stihnou? To na tenhle web chodí převážně děti nebo vám jenom chybí kritické myšlení?
Jestli chceš, aby to stihli do 15 let tak jim zbývá jenom 8 startovacích oken. Ještě jim nefunguje ani prototyp. Musí začít vyrábět nějaké použitelné verze se kterými budou schopni přistát. To bude ze začátku problém jelikož 1. stupeň SHS bude stejně vysoký jako celý F9, ale bude mít 9 metů v průměru. S 2. stupněm ještě nikdo nikdy nepřistál a je to úplně něco jiného než přistát s 1. stupněm!
A i kdyby do nějakých 8 let měli SHS certifikovanou pro lidskou posádku (což nestihnou) museli by umět přistát na Marsu s vysokou přesností, aniž by po lodi zbyl jenom další kráter (což nikdo neumí) a poslat tam miniaturní jaderný reaktor (který nemají) spolu se zařízením (které nemají) na výrobu paliva a se stroji (které neexistují) na těžbu potřebných surovin. To vše musí stihnout v 6 oknech, aby mohli v roce 2034(cca za 15 let) vyslat posádku. Navíc všechno vybavení (většinu Sx neumí vyrobit) musí být otestované a naprosto spolehlivé, aby zvládlo cestu tam pobyt na Marsu a cestu zpět. Také potřebuješ astronauty, které Sx nemá a jejichž výcvik by musel brzo začít.
Tak mi moc prosím vysvětli, jak to má Sx zavládnout. Buďto se něco přiučím nebo se aspoň zasměji. A rovnou mi prosím řekni, co tam budou marsonauti dělat a kdo to zaplatí. Děkuji
A čo mala NASA, keď Kennedy vyhlásil ako cieľ pristátie na Mesiaci.
Neomezený rozpočet, realističtější cíl, podpoporu celého národa, menší nároky na bezpečnost, vědecké kapacity. Stačí ti takový seznam? Navíc si nenapsal jediný argument co by vyvrátil můj předchozí komentář.
co mala nasa? nuz nic len k dispozicii neobmedzeny rozpocet
apollo stalo 25mld. vtedajsich dolarov, kolko je to na dnesne si vypocitaj uz sam
no a to sa islo len na mesiac, neslo sa tam vyrobat palivo nutne na navrat, nebolo treba riesit jedlo na 2-3 roky pre posadku,….
Pokud to myslíš tak, že co měla v době vyhlášení, tak měla za sebou suborbitální let Alana Sheparda a plány na vývoj Gemini. A možná tak mlhavou představu co dál.
Jinak pánové, co odpovídali mají taky pravdu, NASA na to dostala ve vrcholných rocích (65-66) skoro 4,5% rozpočet USA. Pro srovnání, teď se pohybujem tuším kolem 0,5%.
no já myslím, že jsme právě takového řešení svědky, respektive jeho počátku. Prostě se to za těch 10 let vychytá, získají se postupně praktické zkušenosti z provozu, vše se zoptimalizuje atd, a postupem se k tomu dostanou. Asi to neproběhne tak že se dá termín napřesrok, něco se vymyslí a bude to, spíš to bude evoluce…
No tak ono se tam poletí dříve, ale bez lidí. 🙂 Otázka je kdy se tam poprvé poletí s lidmi. Já tipuji do roku 2030.
tak ono sa na mars uz lieta, bez ludi 🙂
ale ludia si na let este dlho pockaju
Nebylo by možné krok s transportérem přeskočit, kdyby falcon přistál poblíž druhé rampy?
To by bylo příliš nebezpečné
Nemyslím přímo na startovní rampu. Složení a odvezení do hangáru se vyhnout nedá. Ale ten transport by mohl být velmi krátký.
Tak on ten transportér pojede rychlostí přibližně lidské chůze tedy kolem 5km/h, takže ten rozdíl budou desítky minut a kvůli tomu stavět novou přistávací plochu a riskovat? To nemá smysl.
Super napsáno, já osobně si myslím, že by to asi teoreticky šlo, ale prakticky by to bylo zbytečné riziko a vlastně by to přineslo jen možná rizika a žádná pozitiva. Jinými slovy, stupňů je dost, zakázek málo, takže není důvod takto riskovat a utrácet za to, že otočím jeden stupeň za 24h, když jich tam mám plný hangár. 😉
Ale pokud jde o EM, tak člověk nikdy neví…
Plus je asi mnohem důležitější dokončení SHS než honění se za prakticky zbytečnou myšlenkou.