Oficiální dokumentace prozradila, kdy a jak přesně plánuje SpaceX provést první orbitální start Starship

Nedávný úspěšný let Starship SN15 zřejmě motivoval SpaceX k tomu, aby urychlilo přechod testování směrem k orbitálním misím. Prototypy Starship SN17 až SN19 tedy nejspíš nakonec budou přeskočeny a SpaceX co nejdříve přejde ke Starship SN20, která už má být schopná letu na oběžnou dráhu. A možná právě tento prototyp odstartuje na raketě Super Heavy BN3 někdy v druhé polovině tohoto roku. Vyplývá to z oficiální úřední dokumentace, která navíc prozradila, jak přesně SpaceX plánuje provést první orbitální test Starship. Co všechno jsme se o orbitální misi dozvěděli a co je ještě potřeba do té doby připravit a vyřídit?

SN15 je prvním zástupcem pokročilejší generace prototypů Starship, který oproti předchozím exemplářům SN8 až SN11 obsahuje stovky menších i větších vylepšení. SpaceX zároveň vyrábělo prototypy SN16 až SN19, které zřejmě měly být víceméně stejné jako SN15. Jenže nakonec nejspíš najde uplatnění pouze prototyp SN16, který byl nedávno dokončen, a zbylé tři exempláře této generace asi budou přeskočeny. Důvodem nejspíš je nedávný úspěšný testovací let Starship SN15. Tento prototyp jako první měkce přistál a možná brzy poletí znovu. Jakékoli případné další testování, které chce SpaceX provést v rámci této generace Starship, pak může zajistit vyčkávající SN16. Prototypy SN17 až SN19 tedy zřejmě budou přeskočeny ve prospěch Starship SN20, která má opět představovat skokové zlepšení, jelikož už bude navržena pro orbitální starty. To znamená, že bude například vybavena plnohodnotným tepelným štítem nebo mechanismem pro oddělení od rakety Super Heavy během letu. Také lze očekávat, že Starship SN20 bude jako první prototyp mít všech šest motorů Raptor. Pokud se SpaceX bude chtít co nejvíce přiblížit finální podobě Starship, mělo by jít o tři atmosférické Raptory a tři vakuové, ale teoreticky je možné, že uvidíme šest atmosférických motorů, což byla mimochodem původně plánovaná konfigurace pro BFR, předchůdce Starship.

Všechny tyto informace jsou známy už delší dobu, ale novinkou je oficiální žádost SpaceX k úřadu FCC (Federální komunikační komise), která odhalila přesné plány firmy ohledně chystaného orbitálního testu Starship. Mise by probíhala tak, že 50metrová loď Starship připojená k 70metrovému nosiči Super Heavy odstartuje z rampy v Boca Chica v Texasu a vydá se směrem na východ. Raketa Super Heavy se oddělí přibližně 170 sekund po startu, provede částečný návrat směrem k rampě, ale přistane v Mexickém zálivu ve vzdálenosti 32 km od místa startu.

Starship bude mezitím pokračovat na orbitu, ale před návratem do atmosféry nestihne dokončit ani jeden oblet Země. Už 90 minut po startu se Starship pokusí o motorické přistání do vody v oblasti 100 km od severozápadního pobřeží havajského ostrova Kauai. Loď tedy obletí Zemi jen ze zhruba tří čtvrtin, přičemž během letu dosáhne maximální výšky pouhých 115 km. Účelem testu je podle oficiálního dokumentu získání co nejvíce dat ohledně dynamiky návratu a toho, čím loď prochází během letových režimů, které je velmi obtížné přesně odhadnout a vypočítat. Získaná data pak SpaceX využije pro provedení změn konstrukce lodi a vytvoření přesnějších modelů pro interní simulace.

Jinými slovy, cílem není ani tak dostat Starship na oběžnou dráhu a tam ji testovat, ale spíše co nejlépe nasimulovat podmínky, kterým bude Starship vystavena při návratu z orbity, což je dost možná nejobtížnější část libovolné orbitální mise Starship. Především tedy dojde k prověření tepelného štítu z keramických destiček, který má ochránit návětrnou stranu lodi během žhavého návratu. Také bude možné ověřit funkčnost aerodynamického řízení během nadzvukových, podzvukových a transsonických fází letu cestou na orbitu i zpět. Nicméně ani Elon Musk moc nepočítá s tím, že návrat Starship z orbity bude úspěšný hned napoprvé. Nejspíš tedy uvidíme několik selhání, než se Starship podaří přečkat žhavý návrat a zároveň následně měkce přistát. V tomto případě tedy není moc překvapivé, že SpaceX rovnou plánuje přistání do oceánu a nepočítá se záchranou lodi.

Zároveň ale zřejmě půjde o první start rakety Super Heavy. Podle neoficiálních informací už totiž SpaceX neplánuje nejdříve provést krátký skok Super Heavy s pár Raptory a místo toho hodlá rovnou přejít k orbitálnímu startu prototypu BN3, který je momentálně ve výrobě. Raketa by podle dřívějších prohlášení Elona Muska měla být vybavena přibližně 20 Raptorů místo kompletní sady 28 motorů. Pro orbitální test bez nákladu to bude postačovat a zároveň se tím mají snížit finanční ztráty v případě selhání, jelikož Raptory jsou dost drahé. Nebo alespoň tak to Elon Musk před časem prezentoval. Nyní to ale vypadá, že Super Heavy se během první testovací mise možná pokusí přistát v oceánu, nikoli na pevnině nebo na plovoucí plošině. V takovém případě by SpaceX přišlo o dvacítku Raptorů.

Přesný plán ale není úplně jistý, protože oficiální dokument není v tomto ohledu jednoznačný a v podstatě nevylučuje možnost, že v Mexickém zálivu bude vyčkávat nějaká přistávací plošina. SpaceX loni zakoupilo ropné plošiny Phobos a Deimos, které momentálně předělává pro účely startů a přistání Starship a Super Heavy, takže je teoreticky možné, že v době prvního orbitálního startu bude jedna z plošin ve stavu, kdy na ni bude možné přistát. Osobně mi to ale nepřijde moc pravděpodobné.

Další věcí jsou přistávací nohy. Finální podoba Super Heavy totiž s nohami nepočítá, jelikož raketa má být při přistání zachytávána pomocí mechanických ramen. Otázkou tedy je, kdy bude tento přistávací mechanismus k dispozici, a jestli se SpaceX vyplatí do té doby navrhovat a vyrábět nějaké dočasné nohy pro prvních pár Super Heavy kvůli záchraně Raptorů. Dokument FCC sice obsahuje obrázek Super Heavy s přistávacími nohami, ale tomu bych nepřikládal velkou váhu. Nejspíš jde o zastaralou podobu rakety jen pro ilustraci. Je možné, že SpaceX se za poslední dva roky podařilo srazit náklady na výrobu Raptorů a dokáže je vyrábět dostatečně rychle, takže pro ně může být ve výsledku efektivnější motory párkrát zahodit, než kvůli nohám nebo připravenosti zachytávacího mechanismu zdržovat orbitální testování Starship.

Starship SN20 a Super Heavy BN3 jsou tedy momentálně připravovány, ale aby mohl jejich start proběhnout, nestačí dokončit výrobu. Nejdříve musí být připravena také orbitální startovní rampa. Stavba základů pro vypouštěcí stůl začala už téměř před rokem a letos se rozjela také stavba více než 140 metrů vysoké integrační věže. Ta bude sloužit k připojování Starship k Super Heavy a také bude například zajišťovat tankování této 120 metrů vysoké sestavy před startem. Někdy později pak má věž dostat také již zmíněná mechanická ramena pro chytání přistávajících raket Super Heavy.

Součástí rampy je též „farma“ obsahující řadu nádrží pro skladování metanu, kyslíku, dusíku a dalších látek potřebných pro lety Starship. Plně natankovaná sestava Starship/Super Heavy bude obsahovat přibližně 4800 tun paliva a okysličovadla, takže SpaceX potřebuje u orbitální rampy spoustu velkých nádrží. Zajímavostí je, že firma si je nakonec vyrábí sama, a to v podstatě stejným způsobem jako nádrže pro Starship. Několik z nich už je hotových a nacházejí se u orbitální rampy. Budou v nich ale skladovány také látky při extrémně nízkých teplotách, a tak budou potřebovat tepelnou izolaci. I na tom už ale SpaceX pracuje a vyrábí jakési izolační schránky, které zřejmě obklopí nádrže a pak budou fungovat podobně jako termoska.

Stavba orbitální rampy tedy pokračuje dobře, ale ještě zdaleka není u konce a zatím se přesně neví, kdy se má rampa dostat do takového stavu, aby z níc bylo možné provést start. Pokud úřad FCC vyhoví žádosti SpaceX ohledně orbitálního testu, firma tím získá 6měsíční licenci, která bude platná od 20. června 2021. To tedy teoreticky představuje nejdřívější možný termín orbitálního letu Starship, ale v praxi asi bude nedosažitelný. SpaceX totiž kromě licence FCC potřebuje také povolení FAA (Federální letecká správa) pro orbitální starty, a jeho získání se ještě může zkomplikovat. V rámci původního povolení před zahájením stavby v Boca Chica totiž byla vypracována podrobná environmentální studie, která zkoumala ekologické dopady provozu kosmodromu SpaceX na místní faunu a flóru. Jenže tato studie vycházela z toho, že SpaceX bude v Boca Chica provádět pouze starty raket Falcon, což byl původní plán. V průběhu let ale došlo k přehodnocení tohoto záměru a SpaceX nakonec areál v Boca Chica využívá úplně jiným způsobem, než se původně předpokládalo. Kromě startů úplně jiné rakety (Starship) zde probíhá také vývoj, výroba a časté pozemní testování prototypů. Platnost závěrů původní environmentální studie je tedy diskutabilní.

Úřad FAA nicméně v roce 2019 došel k tomu, že dopady aktuálního suborbitálního testování Starship nijak nepřekračují rozsah původního povolení a nejsou potřeba další ekologické studie. Otazník ale stále visí nad orbitálními starty s obří raketou Super Heavy. SpaceX ve spolupráci s FAA už delší dobu připravuje nové environmentální posouzení (Environmental Assessment), na jehož základě bude rozhodnuto o dalším kroku. Pokud nebudou očekávané ekologické dopady orbitálních letů Starship výrazně převyšovat rozsah existujícího povolení, získání nové licence FAA by mělo být relativně snadné. Pokud se ale zjistí, že ekologický dopad je výrazně vyšší, bylo by nutné vypracovat zcela nové prohlášení o environmentálním dopadu (Environmental Impact Statement), jehož příprava a schválení můžou trvat klidně i několik let. Tato záležitost každopádně zatím není dořešená a úřad FAA aktuálně upozornil, že SpaceX bez nové licence nemůže provádět orbitální starty Starship.

S červnovým termínem orbitální mise bych tedy radši moc nepočítal, ale myslím, že je realisticky dosažitelné start provést do konce tohoto roku (za předpokladu, že se v dohledné době podaří získat povolení FAA). SpaceX mimochodem v souvislosti s výše zmíněnou licencí FCC uvedlo, že orbitální start Starship plánuje provést do 1. března 2022.