Jak se SpaceX v průběhu let pokoušelo zachránit aerodynamický kryt

Uzavírání nákladu do aerodynamického krytu před misí Iridium-4 (Foto: Iridium)

U mise Paz sice nedošlo k pokusu o přistání prvního stupně, ale i tak byla zajímavá a plná překvapení. Na misi letěl již jednou použitý stupeň Falconu 9, SpaceX úspěšně vyneslo své dva testovací satelity pro obří internetovou konstelaci Starlink a zároveň došlo k prvnímu opravdovému pokusu o záchranu aerodynamického krytu. Ten měl na padácích přistát na speciálně upravené lodi vybavené zachytávací sítí. V článku se dozvíte, zda se přistání podařilo a zároveň nahlédnete do téměř dvouleté historie snah SpaceX o záchranu krytů, přičemž i samotná metoda záchrany se během této doby několikrát změnila.

Aerodynamický kryt je dvoudílná ochranná skořápka z hliníku a uhlíkových kompozitů tvořící špičku rakety Falcon 9 a jeho účelem je během startu chránit nesený náklad (obvykle nějakou družici) před akustickými a atmosférickými vlivy. Z fotek a videí rakety se to moc nezdá, ale kryt je ve skutečnosti obrovský – na výšku má skoro 14 metrů. Jeho výroba je navíc časově i finančně náročná (SpaceX si kryty vyrábí samo a ve výsledku vyjdou na 5–6 milionů dolarů). Není se tedy co divit, že společnost by ráda kryty zachránila, aby je mohla použít znovu, podobně jako se jí to daří v případě prvních stupňů Falconu 9.

Není jasné, kdy přesně firma začala pracovat na projektu záchrany krytů, ale fanoušci se o těchto snahách dozvěděli v červnu 2015. Elon Musk tehdy na Twitteru prohlásil, že nalezený kryt vyplavený na Bahamách firmě pomůže se znovupoužitelností krytů. Avšak první důkaz, že SpaceX na projektu skutečně pracuje, se objevil v březnu 2016. Na amatérských záběrech ze startu SES-9 bylo vidět, že kryty po oddělení od rakety používaly manévrovací trysky (viz toto video v časech 5:20 a 5:27). Elon Musk pak v červnu 2016 na Twitteru doplnil, že kryty budou časem disponovat také samořiditelnými padáky. Jak takový proces záchrany krytu vypadá?

  • Kryty se po oddělení od rakety stabilizují pomocí jednoduchých manévrovacích trysek, aby měly optimální polohu a nebyly poničeny při návratu do atmosféry.
  • Vzhledem k nízké hmotnosti a tvaru krytů (velká plocha, nízký balistický koeficient) nedochází k výraznému zahřívání a kryt se během průchodu atmosférou sám postupně zpomalí na únosnou rychlost.
  • V určité výšce dojde k rozevření padáku, který pomocí GPS a dalších senzorů kryt nasměruje na předem zvolené místo přistání.

Proslýchalo se, že SpaceX původně zvažovalo zachytávání krytů na padácích přímo ze vzduchu pomocí vrtulníků. Od toho však prý nakonec bylo upuštěno. Nicméně firma se v roce 2016 k celému projektu moc nevyjadřovala, neboť měla jiné starosti – například nehodu Amos-6.

Údajný slajd s původním plánem záchrany krytů, který by využíval vrtulníky

První výraznější zmínka o krytech pak přišla v únoru 2017 na tiskové konferenci u příležitosti prvního startu SpaceX z rampy LC-39A. Ředitelka Gwynne Shotwell zde potvrdila, že firma se opravdu pokusí zachránit aerodynamické kryty a odhadovala, že k nějakým hmatatelným výsledkům by mohlo dojít ještě v roce 2017.

První vážnější pokus o přistání krytu proběhl během mise SES-10 na konci března 2017. Elon Musk se na postartovní konferenci pochlubil, že kryt přistál do vody v jednom kuse a že v budoucnu budou kryty přistávat na jakémsi “skákacím hradě”, aby se zabránilo kontaktu krytů s korozivní mořskou vodou. Zachráněný kryt schovaný pod plachtou poté do přístavu přivezla loď GO Searcher.

Tento nemalý úspěch Muska nejspíš naplnil optimismem, neboť pár dní poté na Twitteru prohlašoval, že ke znovupoužití krytu dojde ještě v roce 2017. Na Instagramu také zveřejnil pěkné video zachycující zachráněný kryt z mise SES-10 před vstupem do atmosféry:

Po misi NROL-76 v květnu 2017 se objevila nepotvrzená informace na fóru NASA Spaceflight, že kryt při této misi přečkal návrat atmosférou, přistál v moři a následně byl úspěšně vyloven v jednom kuse. Kryt údajně přistál zhruba 6,5 kilometrů od cíle. Zachráněný kryt byl později vyfocen u budovy SpaceX na Mysu Canaveral:

Snímek zachráněných krytů z misí SES-10 a NROL-76 u budovy bývalého Spacehabu (Foto: leetdan / NSF)

Vypadalo to tedy, že projekt pokračuje dobře. Elon Musk však v červnu 2017 na Twitteru prozradil, že společnost se potýká s problémy se samořiditelnými padáky. Zároveň ale odhadoval, že do konce roku se vše vyřeší.

Řešením nakonec byl vývoj vylepšené verze krytu, kterou SpaceX od září 2017 do února 2018 testovalo v Ohiu, kde se nachází největší termální vakuová komora na světě. Tím se už dostáváme do současnosti, neboť právě tento upgradovaný kryt si odbyl premiéru při misi Paz. Podle Elona Muska má mírně větší průměr, ale především je lépe uzpůsoben pro projekt záchrany krytů.

Detail vylepšeného aerodynamického krytu (Foto: Gene Blevins)

SpaceX však během této mise netestovalo jen nový kryt. Na moře se vydala také speciální loď, o které jsme se poprvé dozvěděli v prosinci 2017. Od konceptu přistávání krytů na nafukovacím hradě totiž bylo nakonec upuštěno a SpaceX místo toho vybavilo velmi rychlou loď Mr. Steven kovovou konstrukcí a sítí, do které by mohly dosednout kryty klesající na padácích. Jeden z fanoušků si celý proces představuje takto:

Elon Musk potěšil fanoušky, když po skoro ročním mlčení na Twitteru informoval o průběhu záchrany krytu během mise Paz a zároveň se podělil o fotku lodi Mr. Steven vybavené zachytávací sítí. Loď na přistávající kryt čekala zhruba 463 kilometrů od pobřeží Kalifornie.

Loď Mr. Steven, která je vybavena sítí pro zachycení přistávajícího aerodynamického krytu (Foto: SpaceX)

Aerodynamický kryt nakonec loď minul o několik set metrů, ale ve vodě přistál v celku. Musk na Instagramu zveřejnil fotku krytu po přistání se slovy, že není viditelně poškozen. Nabízí se otázka, zda jej přeci jen nebude možné po vylovení použít znovu, ale kontakt s mořskou vodou možná automaticky znamená, že k dalšímu použití dojít nemůže. Také by mě zajímalo, kde se nachází padák. Je po přistání automaticky odhozen?

Aerodynamický kryt po pokusu o přistání na lodi Mr. Steven během mise Paz (Foto: SpaceX)

Musk následně na Twitteru dodal, že s trochu většími padáky by mělo být přistání v síti možné, neboť kryt bude klesat pomaleji. Problém tedy možná byl v tom, že loď kvůli rychlému klesání krytu neměla dostatek času na přesun do ideální polohy pro zachycení.

K dalšímu pokusu o záchranu krytu pomocí lodě Mr. Steven má podle Muska dojít “zhruba za měsíc”. Vzhledem k tomu, že loď kotví v Kalifornii, odpovídalo by to misi Iridium-5, která je momentálně plánována na konec března a bude startovat z kalifornské Vandenbergovy letecké základny.

Mimochodem, kryt má dvě poloviny, ale SpaceX v minulosti zkoušelo přistávat vždy jen s jednou polovinou (ta druhá podle neoficiálních informací vůbec nedisponovala padáky a tryskami). Zároveň se předpokládá, že až firma prokáže praktičnost metody záchrany pomocí padáků a sítě, pronajme si další lodě, aby mohla zachraňovat obě poloviny, a to jak při startech Falconů z Kalifornie, tak z Floridy.

Jak vidíte, záchrana krytu není úplně jednoduchá záležitost, což potvrdil Elon Musk, když na únorové tiskové konferenci po startu Falconu Heavy přiznal, že celý projekt byl nakonec o dost obtížnější, než původně čekal. Zároveň však odhadoval, že SpaceX proces záchrany vyřeší do 6 měsíců. To odpovídá odhadům ředitelky SpaceX Gwynne Shotwell, která v říjnu 2017 tvrdila, že opakované používání krytů začne během roku 2018. Nezbývá než držet palce!




Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
22 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře
entes

Ja myslim ze ta cena krytu nebude mozna rozhodujici, mozna rozhodujici je pomaly a obtizny proces vyroby ktery nedosahuje potrebne kadence startu. Precejen cely ten humbuk okolo zachrany musi taky par mil dolaru stat.

Jirka Hadač

Přesně v tomhle duchu se vyjadřuje D. Majer v přenosech. Zvlášť u včerejšího startu to bylo hodně slyšet. Takže souhlas. Prostě zajímavé, ale do budoucna je to slepá ulička. BFR to potřebovat nebude. Ale než bude hotová, může se to hodit, letos či příští rok by mohli na ty kryty dojet ve smyslu, že jich bude nedostatek (pokud použijí pro F9 I Boca Chica atd.)

Štěpán Pikna

Hlavně kvůli starlinku. To bude na starty obrovský nápor. Tipuji start každý týden.

Abra

No chápu co máš na mysli, ale momentálně jde o vývoj, který z pravidla není rentabilní. Vem si ale, že raket SpaceX vyšle za rok 20 – 30 x 5 M$ = 100 – 150M$ to není zrovna málo. Nemám vůbec tušení kolik stojí roční pronájem lodi, ale bude se to pohybovat maximálně v řádů kusů krytů. Odhaduji že záchrana krytu v zaběhnutém procesu vyjde maximálně na 10% ceny nového.

Štěpán Pikna

Na ten padak po přistání jsem se Elona ptal, ale bohužel mi neodpověděl

Abra

Jak ses ho ptal? Na Twitter?

Štěpán Pikna

Ne, na Instagramu. Byl jsem asi 500 kdo to liknul (tj. 4min po vydání). Na ty první komentáře občas odpovídá

Kamil

Včera v rádiu říkali, že si SX chce postavit další kosmodrom v Brazílii pro starty Starlinku. Ví se něco o tom?

Roman Rodák

Zaujímavá vec s tým chýbajúcim padákom. Už keď prvý krát ukázali Mr.Stevena a predstavoval som si ako by to celé mohlo fungovať, tak, mi prišlo celkom logické, že s obmedzeným riadením trafiť v danom čase danú polohu, výšku a rýchlosť môže byť dosť problém a pomôcť by mohlo keby kryt na padáku nadletel nad loď a od padáku by sa odtrhol a padol do siete voľným pádom. Tým pádom vzniká 10, možno aj 100-násobná tolerancia na výšku a tiež podobná tolerancia na rozdiel medzi rýchlosťou lode a rýchlosťou krytu.

Ivo

Ano to by vcelku dávalo smysl, pokud by byl dostatečně nízko a nebyly by moc velké rozdíly rychlosti. Jinak ať tak nebo tak, myslím si, že padák bude nutné po přistání rychle odpojit, jinak by mohl vítr celý kryt snadno sfouknout ze sítě pryč.

VaclavC

Kolik vlastně ten kryt (resp. jeho polovina) váží?

Ivo

Neověřená informace říká, že každá polovina váží necelých 1800kg. Přijde mi to hodně. Zdroj: https://www.reddit.com/r/spacex/comments/2zkxi5/spacex_design_and_operations_overview_of_fairing/

Miloš Hůla

Pokud spočítám plochu krytu jako válec bez podstavy, tak mi vyjde plocha 240 m2 tedy 7,5 kg/m2 při váze celého krytu 1800 Kg. Je to hrubý a surový odhad, ale nezdá se mi to špatné.

Ivo

Pokud počítáte správně, tak já jdu dál a ten metr podělím na 100 dílů, tedy čtverce 10x10cm a ty by pak vážily 0,075kg což mi přijde jako rozumné když vezeme v potaz i to, že do hmotnosti se počítá zařízení na rozpojení krytů a protihluková a protiotřesová izolace. Navíc u toho jednoho ještě systémy řízení, trysky a padáky. K tomu všemu ten kryt musí ještě vydržet docela velké namáhání při MaxQ.

Abra

Nebo naopak můžete jít dále a představit si vybrakovaný autobus bez náprav, motoru a sedaček, prostě jen tu krabičku a přijde mi to také docela rozumná hmotnost, tedy dost nízká, ale u autobusu se zas tak každé kilo neřeší. Druhé srovnání 6m relativně moderní karavan bez podvozku a vybavení (jen ta hliníkovodřevěná boudička váží 630 kg. 🙂

Ivo

Ono těžko říct jestli je to pravda a jak pisatel myslel “each fairing”. Jestli tím myslel každý kryt ve smyslu každá polovina a nebo každý jako že každý který letěl. Zdá se mi to moc, taky bych spíše řekl, že půjde o hmotnost celkovou ovšem z textu to spíš cítím jako každá polovička.

JANSA JAROSLAV

Já jsem se jenom chtěl zeptat že když se tedy podařilo zachránit přistávající aerodynamický kryt čili vylovit opláchnout a použití pro další let, tak by v budoucnu bylo vystaráno a jenom by se z vody vyzvedly tak jako kosmické lodě Drgon.

Jirka Hadač

Pokud bys měl pravdu, bylo by to super, ale obávám se, že to tak nebude. Podařilo se ho vylovit v celku, to je pravda, ale o záchraně bych nemluvil. Pokud mají v úmyslu ho zachytávat do sítě a minul lod se sítí o pár set metrů, tak se splnila pouze půlka plánu, kontrolovaný sestup a snížení pádové rychlosti. Kdyby to bylo tak jednoduché, že to mají jen umýt, tak nemají loď se sítí. Ta síť mi říká, že chtějí omezit kontakt s vodou na čas t=0s. A ono ani do vody to nedosedne jako do peřin.

Jirka Hadač

Ještě dumám v hlavě nad jinou věcí. Proč se o záchranu pokouší na západním pobřeží? Kdyby to zkoušeli na východě, měli by tu šanci určitě častěji. Méně frekventované námořní trasy? Stálejší větry, mořské proudy, počasí?

branor

Ja sa snazim tuto temu sledovat celkom intenzivne, lebo ma to velmi zaujima, ale priznam sa ze mi tu chyba jedna teoria ktora ma napadla, ale nikde som si ju nevsimol spominanu. A to je dovod kedy som sa rozhodol vytvorit tento moj prvy komentar 🙂 Vsade sa spomina, ze kryt je na riadenom padaku, a ma pravdepodobne dopravit kryt na nejake konkretne suradnice do nejakej oblasti. Vplyvom roznych okolnosti ale samozrejme nie je mozne tuto ulohu vzdy uplne splnit, hlavne vplyvom uz spominanych silnych vetrov… To je jedna cast, ale na druhej strane mame na vode LOD, ktora je rychla a ma neskutocne dobre parametre manevrovatelnosti. To co som sa doteraz docital vsak su len informacie, ze posadka lode vyuziva infrakamery, GPS a podobne aby kryt mohla “chytit”. A tu je moja otazka: To naozaj tu lod riadia rucne? Vzdy som si myslel, ze ide o nejky mechanizmus, kedy je lod aj padak nejako vzajomne prepojena. Kryt vysiela GPS suradnice, udaje o svojej vyske a rychlosti na LOD a na zaklade ziskanej trajektorie vyhodnocuje a synchronizuje svoj pohyb plne automatizovane. Ako to teda je v skutocnosti? dakujem 🙂