Je SpaceX konečně připraveno zachránit aerodynamický kryt?
AKTUALIZACE (18. 2. 2018): Článek původně vyšel v prosinci 2017 a byl dost spekulativní. Nyní byl doplněn o nové informace a z velké části přepracován.
Uzavírání nákladu do aerodynamického krytu před misí Iridium-4 s lidičkami pro porovnání (Foto: Iridium)
SpaceX už více než rok pracuje na experimentální záchraně a znovupoužití aerodynamických krytů, jejichž výroba stojí několik milionů dolarů. Informací o úspěších či neúspěších tohoto projektu je však poskrovnu. Nyní se objevily fotografie lodě Mr. Steven, kterou SpaceX pro tyto účely používá, a paluba tohoto plavidla byla nově rozšířena o kovovou konstrukci, která bude sloužit k zachytávání přistávajících krytů do sítě. SpaceX navíc možná už při misi Paz použije vylepšený typ aerodynamického krytu, který má být uzpůsoben pro snadnější záchranu.
Co je to aerodynamický kryt a proč jej SpaceX zachraňuje?
Aerodynamický kryt je dvoudílná skořápka z hliníkové voštiny a uhlíkového kompozitu tvořící špičku rakety Falcon 9. Účelem krytu je během startu chránit nesený náklad (obvykle nějakou družici) před akustickými a atmosférickými vlivy a zároveň zajišťovat aerodynamický tvar rakety. Vzhledem k rozměrům krytu (cca 14 x 5 metrů) je výroba časově i finančně náročná. SpaceX si kryty vyrábí samo a Elon Musk v minulosti prohlásil, že celý kryt vyjde na nějakých 5–6 milionů dolarů.
Z toho důvodu SpaceX usiluje o záchranu krytů v zájmu jejich opakovaného použití. Zvolenou metodou je použití systému manévrovacích trysek a padáků integrovaných do krytu. Po odhození obou částí krytu je trysky nasměrují tak, aby vstupovaly zpět do atmosféry v optimální poloze. Následně kryty vypustí řiditelné padáky a pomocí GPS doletí do cílové oblasti.
Má se za to, že testy dosud byly prováděny vždy jen s jednou polovinou krytu a probíhalo zatím pouze přistání na vodní hladině. To je však jen dočasné řešení, neboť mořská voda krytům škodí a ztěžuje nebo možná úplně znemožňuje jejich opakované použití. SpaceX proto pracuje na tom, jak kryty snášející se na padácích zachytit, než se dostanou do kontaktu s vodou. Původně firma zvažovala zachytávání vrtulníky přímo ve vzduchu, ale od toho prý bylo upuštěno. Místo toho bude SpaceX kryty chytat do sítě pomocí speciální lodě.
Údajný slajd s původním plánem záchrany krytů, který by využíval vrtulníky
Speciální loď
V přístavu Port of Los Angeles byla v prosinci 2017 vyfocena loď Mr. Steven, kterou SpaceX v minulosti již použilo v rámci snah zachránit aerodynamický kryt. Loď se do Kalifornie přesunula z Floridy, kde asistovala například při misi KoreaSat 5A. Fotky byly zajímavé tím, že jsme na nich poprvé viděli novou kovovou konstrukci, kterou byla loď vybavena:
-
- Loď Mr. Steven v přístavu Port of Los Angeles v prosinci 2017 (Foto: /u/vshie)
-
- Loď Mr. Steven v přístavu Port of Los Angeles v prosinci 2017 (Foto: /u/vshie)
-
- Loď Mr. Steven v přístavu Port of Los Angeles v prosinci 2017 (Foto: /u/vshie)
Účel této nové konstrukce objasnil Elon Musk o 2 měsíce později na tiskové konferenci po startu Falconu Heavy. Musk vysvětlil, že loď bude sloužit pro zachytávání přistávajících aerodynamických krytů do sítě. Nedlouho poté se objevily první fotky lodi již vybavené sítí (všechny fotky zde):
-
- Loď Mr. Steven s nataženou sítí v únoru 2018 (Zdroj: /u/rfleason)
-
- Loď Mr. Steven s nataženou sítí v únoru 2018 (Zdroj: /u/rfleason)
-
- Loď Mr. Steven s nataženou sítí v únoru 2018 (Zdroj: /u/rfleason)
-
- Loď Mr. Steven s nataženou sítí v únoru 2018 (Zdroj: /u/rfleason)
Vylepšený kryt
Elon Musk na zmíněné tiskové konferenci také vysvětlil, že kryty, které společnost v současnosti používá, nejsou ideální a zamotávají se do padáků. SpaceX proto pracuje na vylepšeném krytu, který by měl tyto problémy vyřešit. Firma podle Muska plánuje opakované používání až u této nové verze krytu, která podle něj bude mít o něco větší průměr a její premiéra proběhne “již brzy”. Podle informací z konce minulého roku SpaceX provádělo testování nové verze krytu v Ohiu, kde se nachází největší termální vakuová komora na světě.
Test staré verze krytu ve vakuové komoře (rok 2013):
Testování v Ohiu mělo být dokončeno v únoru 2018, a tak když SpaceX odložilo start mise Paz s odůvodněním, že “potřebuje více času na provedení kontrol vylepšeného aerodynamického krytu”, fanoušci zpozorněli. Je možné, že při této misi bude poprvé použit onen vylepšený kryt přezdívaný “Fairing 2.0”. Otázkou je, jestli zároveň dojde i k prvnímu opravdovému pokusu o jeho záchranu pomocí lodě Mr. Steven.
Na Redditu dva uživatelé tvrdí, že v den startu Falconu Heavy (6. února) o tom mluvili s manželkou zaměstnance SpaceX pracujícího s Mr. Stevenem. Ta prozradila, že loď už absolvovala dvě generálky a že k prvnímu pokusu o zachycení krytu do sítě by mělo dojít zhruba za měsíc. Měsíc sice ještě neuběhl, ale i tak je možné, že SpaceX už je připraveno na první seriózní pokus o záchranu krytu během mise Paz či některé z dalších mnoha misí, které budou startovat z Kalifornie v následujících týdnech a měsících.
Kolem samotného procesu přistání krytu je však stále řada otazníků. Neví se, jestli bude Mr. Steven během přistání v pohybu, ani jestli bude posádka vůbec přítomna na lodi. Stejně tak nevíme, jestli pro zachycení obou polovin krytu budou potřeba dvě lodě, nebo postačí jedna. První možnost je asi pravděpodobnější.
Dá se také předpokládat, že pokud se proces chytání krytu do sítě osvědčí, SpaceX si pronajme další lodě. Firma by potřebovala až 3 další lodě, aby mohla zachraňovat také kryty u misí startujících z Floridy.
Fanouškovská animace znázorňující potenciální proces záchrany krytu pomocí lodě Mr. Steven:
SpaceX ohledně celého projektu dost tajnůstkaří – možná kvůli tomu, že konkurence by mohla proces relativně snadno okopírovat, neboť implementace záchrany krytů nevyžaduje zásahy do rakety jako takové. Každopádně si jsem jistý, že v případě úspěšné záchrany se SpaceX podělí o nějaké informace či fotky a videa. Gwynne Shotwell i Elon Musk odhadují, že k prvnímu znovupoužití krytu by mohlo dojít do půl roku, takže možná nebudeme muset čekat už moc dlouho.
Podpořte projekt ElonX
- Mise Starlink 6-67 - 12. 5. 2025
- Mise Starlink 15-4 - 10. 5. 2025
- Mise Starlink 6-83 - 8. 5. 2025
Zachrana krytu bude jiste zajima, uz se tesim az to uvidime. Elon na tiskovce po FH taky rikal ze pokud bude nasa chtit, tak muzou takhle zachranovat i dragona, coz mi pripada docela podivny kdyz dragon nema riditelny padaky. Predstavuju si ze asi budou predvidat kam se dragon snese a najedou lodi primo pod nej jak se bude snaset upravovat kurz aby ho chytili, ale mozna si to predstavuju jak Hurvinek valku a bude to uplne jinak. Predpokladam ze padak na dragonu asi menit nebudou, to by si vyzadalo spoustu testu a certifikaci, jedina dalsi moznost co me napada je pristat do site motoricky ale to by zas byla lod kontaminovana hydrazinem, tak sem zvedav co nakonec predvedou.
Já bych jen podotkl, že si nedovedu představit jak budete lodí rychle měnit pozici řekněme v rámci kruhu o poloměru třeba 20km. I kdyby to bylo jen 10km, tak je to hodně problematické a dopadová plocha na lodi velmi malá. Já si myslím, že bez řízení se to neobejde.
Dragon by asi mohl částečně řídit místo dopadu motory, než rozvine padáky. Dokážu si představit, že i potom s padáky, pokud by to jen decentně lechtal. Nic méně Dragony jestli se v tom orientuji alespoň trochu, jsou zatím pouze pro Nasu, která o jiné variantě, než pád na padácích do moře neuvažuje. I tak je pro ně už mise daleko levnější než byla před SpaceX, takže si myslím, že tyto varianty jsou čistě hypotetické a nikdo Dragona chytat na lodi nebude.
Loď je velice rychlá, aby v čas dorazila na místo řízeného dopadu (přistání), určitě však není natolik rychlá, aby stíhala na poslední chvíli reagovat na poryvy větru ap a chytit něco neřízeného na padáku. Možná při troše fantazie nějaké všesměrové vznášedlo, konvenční loď určitě ne, představte si jaký manévr musí udělat, pokud zjistí, že poryv posunul místo dopadu o jednu šířku lodi vedle.
Přepdokládám, že loď a přistávající kryt budou tvořit jeden společně řízený celek, který bude hledat společné místo setkání a zároveň optimalizovat rezervy možných korekcí místa setkání se započtením setrvačnosti lodi atd. tedy, aby loď pouze brzdila a zrychlovala, ale nikoli couvala. Patrně bude připlouvat na místo setkání proti větru, aby problém setkání zjednodušila o jednu dimenzi. Tak přistávají i letadla. Dokáži si i představit z krytu vysící kotvu, nebo více kotev, které když se při klesání zachytí o loď budou kryt aktivně přitahovat do sítě nebo něco podobného. Ale jak to bude ve skutečnosti jsem opravdu zvědav.
No proti větru nevím, tím zvýšíte rychlost přistání, po větru by to asi bylo lepší nicméně co budete dělat až vám do krytu foukne jet stream rychlostí kolem 150 – 250km/h? Jak to s tou lodí vykompenzujete? Pokud jde o kotvy, pak tam máte lana, vrátky, motory, kam to nacpete a jak to bude s hmotností?
Letem proti větru zpomaluji klesání, protože zvyšuji rychlost optékání profilu a tím vztlak. Proto se přistává a staruje vždy proti větru. Po větru se vám může stát, že poryv větru způsobí pokles rychlosti obtékání pod pádovou rychlost a máte malér.
Pokud by z krytu vysela kotva a v krytu by byl naviják, který by se po ukotvení zapmul mohl by eliminovat chyby a poryvy při závěrečném klesání – poslední desítky metrů.
Určitě při závěrečném sedání v posledních stovkách až desítkách metrů nad hladinou neřešíme poryvy větru v řádu 150 – 250 km/hod. To je rychlost nejhorších hurikánů. Koukněte se kolik měl Kiril na Sněžce před cca. 10 lety. Poryvy ve velkých výškách eliminuje loď svojí rychlostí při manévrování.
PS: Pokud by byl kryt chycen na kotvu a stahován navijákem jednalo by se vlastně o pouštění draka a je hostahování, takže by loď mohla kryt vléci na podáku neomezeně dloho a pomalu si ho navinovat. vlastně by nikam nepadal, ale pomalu by se ukládal. Pak by bylo možné v klidu vléci dva draky. Stáhnout jeden, uklidit a pak se věnovat druhému. Možná je to zcela prosté.
Myslíte, že loď by mohla jet tak rychle, aby udržela draka s krytem ve vzduchu? Já si myslím, že spíše ne. Podle mého názoru prostě kryt spadne do sítě řiditelným padákem. Když jsem mluvil o honění něčeho ve vzduchu lodí, uvedl jsem “něco neřízeného na padáku” měl jsem tím na mysli Dragona.
Obecně si myslím, že u krytů to prostě navedou na loď a spadne to do sítě, když přijde nějaký blbý poryv, tak to spadne do vody a nikdo brečet nebude, protože zachránit kryt je prostě BONUS.
Abra
Myslíte, že loď by mohla jet tak rychle, aby udržela draka s krytem ve vzduchu?
Přesně tak, to by řešilo eliminaci rázu do sítě i čas na obsluhu obou dílů krytu.
takto:
Ale chtělo by to pro potvrzení úvahy na lodni Mr Steven najít zachytávač obdobný zachytávači na přídi letadel u systému skyhook, pro vyzvedávání špionů letícím letadlem.
Obrázek netřeba, pochopil jsem vámi navrhovaný princip. Jenže:
A) víte jakou rychlost vyvine Mr. Steven? Jak velký padák má kryt? Nevěřím tomu, že by byl poměr podobný jako u zobrazeného sportu, to znamená nutnost vyvinout ještě větší rychlost
B) je vám jasné, že obrázek má jinou výchozí situaci (parašutista stojí na zemi a je připevněn k lodi)? Neříkám,že váš návrh je nemožný, ale zachytit, napnout a změnit padáku situaci (zaměnit statickou zátěž za dynamickou pohybující se do předu)…. to je poměrně akrobatický kousek
Vsadím se, že takovou atrakci neuvidíme.
MR.STEVEN patří mezi tzv. High Speed Craft s maximální rychlostí 34,6 km/h a průměrnou 31,5 km/h.
https://www.marinetraffic.com/en/ais/details/ships/shipid:3439091/mmsi:338358000/vessel:MR.STEVEN
Nepopírám, že je to čistá spekulace, která může jít do zcela slepé uličky. Sám jsem strašně zvědavý, jak to udělají.
K B) – Víme že kryt klesá na řiditelném padáku, tedy padáku typu křídlo, který má klouzavost a velkou horizontální složku pohybu. Pokud se padák i loď budou pohybovat proti větru, může být jejich vzájemná rychlost malá a přechod z klouzavého letu do vlečení nemusí být žádný velký dynamický ráz. tedy v mezích možností
Když to srovnáte s naprosto šíleným nápadem trefit se 40 trubkou do lodě na 600 km a řídit to pororoštem na konci té trubky, tak je ten nápad v docela dobré společnosti. Nebo ne?
Musím souhlasit s tvrzením, že pokud někdo něco letícího bude někde na mořili chytat lodí za provázek,, pak v tom musí mít prsty Elon Musk – to je fyzikální zákon – s tím se nedá nic dělat.
:-)))
Omlouvám se, špatně jsem to definoval s tím proti větru a po větru. Myslel jsem tím relativní rychlosti a jde o to, že lodě jsou pomalé. (Přiznám se, že nedávám některá vaše slovíčka jako např. optékání nebo vysela a tak mě to rozhodilo :-D)Takže ano přistání určitě proti větru, ale problém je v tom, že ten vítr v deseti kilometrech může být přesně opačný a ty rychlosti, které jsem psal jsou naprosto normální v daných výškách. A k tomu ještě něco, i vítr nad hladinou bývá někdy hodně proměnlivý a s tím jak klesáte se hodně měníte. Často jdete na přistání a víte jaký vítr je dole na letišti, ale ještě pár set metrů nad zemí máte vítr úplně jiný.
Tak mě napadlo jestli by na kryty mohli dát řízené padáky. Mohli by ovládat pád krytu, ale nevím zda je to konstrukčně možné. Přečetl jsem si teď o tom, že to tak nějak bude ale už komentář nejde smazat 🙂
Co tak nechat ich pristat do mora. Po dopade sa nafukne velkoobjemovy plavak schopny udrzat 1/2 krytu. Lod si nasledne kryt pride jednoducho vyzdvihnut a poumyvat od slanej vody… Nemuseli by sa stresovat byt na presnej lokacii v danom case.
To je právě ten problém. Slaná mořská voda je pěkná potvora. Možná kdyby se nafoukl před dopadem… ale stejně, je to další zátěž navíc. Pokud je levnější dojet tam lodí a chytnout to, tak proč ne?
Promiňte, ale uvědomujete si jak je ten kryt velký? A jak je křehký? Navíc jak byste ho musel obalit zcela, aby se voda dovnitř vůbec nedostala a jak byste řešil velké vlny? Ty by ten kryt rozlámaly během chviličky. Promiňte, ale mám obavu, že tudy cesta skutečně nevede.
To už jsme tu dost podrobně řešili, kryt zasažený vodou je nepoužitelný i kdyby mechanicky přežil pád a vlny. Sůl by se nasákla do tlumících materiálů uvnitř krytu, zničila by veškeré zařízení (elektroniku ap.) a kompozit by byl také nenávratně napuštěn solí. Vak ochraňující kryt by byl nesmyslně těžký (představte si nafukovací motorový člun – jak je ta guma těžká, nic subtilnějšího by kryt rozhodně neochránilo).
Přesně jak říkáš, tady je na toto téma řada příspěvků v diskuzi. A to jak pádu do vody nebržděně, tak o vlivu slané vody.
https://www.elonx.cz/co-vsechno-spacex-chysta-na-rok-2018/
Tak mne napadlo … neni možné, aby kryt přistával na loď v celku, tj. jako kužel (válec)? A ne jako dvě půlky otočené profilem na jednu stranu? Bude pak loď stabilní proti větru, vlnám, převrácení při tak vysokém těžišti, pokud by vezla kryt v celku?
Nemůžou být ty sítě dvě nad sebou? Přistane první kryt, síť ho zabalí a přesune se vedle a pod ní bude druhá…
Ta loď je tak rychlá, protože je z hliníku ;-).
Myslím si, že SpaceX se nikdy nepokusila o záchranu obou půlek aerodynamických krytů záměrně… Protože to nebude třeba. Tím je i zodpovězena, jestli bude třeba druhá loď pro záchranu druhé půlky… prostě nebude. Můj osobní typ je ten, že v prvních případech dojde pouze k záhraně jedné půlky… Ale to je jen demo, které má naschromáždit informace o přistávání jako tomu bylo u F9 bloku 3. FINÁLNÍ PLÁN JE PŘISTÁNÍ AERODYNAMICKÉHO KRYTU JAKO JEDNOHO BLOKU. SpaceX se již při prvních pokuch přesvědčilo, že takto obrovský kus při zastavení je schopen se rozlomit vahou násobenou rychlostí. Proto je logické, že nový testovaný kryt 2.0 bude mít tu vlastnost, že při rozdělení dojde buď k rozdělení jen na jedné části (rakete proletí mezi jeho půlkami) a kryt se pak zase zaklapne jak pouzdro na brýle anebo při oddělení bude mezi kryty nějaké lano, které se pak spátky zase navine a kryt se opět spojí… Protože kryt je kulatý a to je nejpevnější a nejododolnější tvar… Takže přistání bude v jednom bloku… bude potřeba jen jedna loď… a minimalizuje se tím riziko, že se kryt rozlomí při přistání 😉
aj to je možnosť, ktorá mi nepríde nijako strelená 🙂 už som hútal nad tým že možností ako kryt vracať ako celok je viacero… jediná vec ktorá tomu môže brániť je súdržnosť krytu, keďže nepôjde o jednoliaty kus, no o tom ja nič neviem…
Každopádně já bych na té lodi během přistání krytu být nechtěl :))
Pokud zajistí, že kryty budou přistávat v dostatečném časovém rozestupu (různě velké padáky), je možné, že to zvládnou jednou lodí.
Třeba: kryt padne do natažené sítě, tu spustí na kladkách dolů a napnou druhou síť.
jop. niečo na ten spôsob… napr 2 siete vedľa seba s pohyblivým uzlom medzi nimi (byť uzol uprostred presunu medzi dvoma stranami, z boku by siete vyzerali ako W)…proces chytania: uzol na stranu -> zachytiť jednu polovicu -> presunuť uzol na opačný koniec (kryt ostane visieť v sieti medzi dvoma ramenami) -> zachytiť druhú polovicu 🙂
Mě tam nejvíc zajímá, jak to udělají, aby oba spadli na jedno místo, jasně, je to technicky řešitelné, ale pak si zase říkám, ať se nezamotaj dva padáky do sebe a je po záchraně. Pokud je loď jedna, vnuká mi to myšlenku, že pořád zachraňují jen půlku, že doted zkoušeli klouzavost krytů a jejich přesné nasměrování, a teď jdou naostro zachránit jednu půlku. Taky mě napadlo, že pokud nějaký kryt zachrání, byl by ideální kandidát pro FH. Kdy jindy odzkoušet znovupoužitelnost než při misi, při které vlastně o nic nejde (kromě certifikace rakety pro Arabsat) a jedete ji ve vlastní režii.
Jinak vždy když vidím ten concept zachraňování přes vrtulníky, vybaví se mi sonda Genesis. Ani nevím proč, ikdyž možná je to skvělou přednáškou Tomáše Přibyla na téma kosmických havárií.
Přidávám se k názoru o záchraně pouze jednoho krytu. Ta loď mi na dva přijde malá – technicky. Leda by opravdu zachytili jednu půlku, nějak ji rychle spustili a pak hned druhou (na sebe by to asi bylo riskantní, že by mohli poškodit obě). Třeba to chtějí zkusit s jednou půlkou a pak přidají ještě jednu loď. Ať tak či onak stejně nestihnou zachraňovat všechny kryty, na to by těch lodí potřebovali více i na východním pobřeží (spíš budou chtít zachraňovat ty, co letí na nížkou oběžnou dráhu). To použití na FH mi moc nesedí, to je moc narychlo, ačkoli souhlasím, že je to ideální příležitost k ozkoušení. Ale nevíme, jestli už třeba nějakou půlku zachránili a nepochlubili se (a to myslím by se chtěli pochlubit hned).
Aký je váhový rozdiel krytov oproti predpokladanej hmotnosti vracajúceho sa Crew Dragonu? (prípadne rozdiel v rýchlosti dopadu) 😀 …hádajte na čo myslím… 😉 😀 :3
Jediné, co mě napadá je, že v husté atmosféře, pokud vím, je možno dosáhnout určité maximální rychlosti cca 180-190km/h, která už se dale nezvyšuje. Tím, že uvolníš padák výrazně zpomalíš, budu hádat, že to budou podobné hodnoty jako u Orionu, kde výborně informovaný J. Hošek minulý týden zmiňoval hodnoty kolem cca 7-10m/s. Podobná hodnota půjde asi naměřit při přistání Dragonu 2, hold to bude placeno NASA a pokud jim to vyhovuje u orionu, dragon asi nebude vyjímka. Co se týká těch krytů, těžko říct, jak zminoval P. Melechin, moc se o tom neví, a nebudou tam lidi, takže můžou rychleji, ale zase aby loď mohla manévrovat, tak pomalejší pád bude výhodnější.
To uz umej nasmerovat na tak “malou” plochu? 😀