Příští Falcon Heavy zahodí centrální stupeň, boční stupně nejspíš přistanou na dvou plovoucích plošinách
Falcon Heavy zatím naposledy startoval v červnu 2019 a jeho další mise je v plánu až na konec letošního roku. Půjde však o velmi zajímavou misi, při které dojde k několika prvenstvím. Aktuálně se vyjasnilo několik věcí ohledně této mise, tak si je pojďme shrnout. Tou nejpřekvapivější z nich je skutečnost, že raketa poprvé poletí v režimu, při kterém centrální stupeň nebude moci být zachráněn a boční stupně se pokusí přistát na dvou plovoucích plošinách najednou.
Příští mise Falconu Heavy vynese několik družic pro americké vesmírné síly, což je nová složka ozbrojených sil Spojených států, která donedávna spadala pod letectvo. Tato organizační změna s sebou přinesla i přejmenování startů raket s vojenskými družicemi. Mise se tak nově označují zkratkou USSF (United States Space Force) místo původního AFSPC (Air Force Space Command). Dnes se budeme bavit o startu Falconu Heavy s názvem USSF-44, který je plánován na 4. čtvrtletí tohoto roku a je zajímavý hned v několika ohledech.
Start Falconu Heavy při misi Arabsat 6A (Foto: SpaceX)
Nákladem USSF-44 budou vojenské družice s celkovou hmotností, která by neměla převýšit 3719 kg. Možná si teď říkáte, proč je pro vynesení necelých 4 tun potřeba Falcon Heavy, nejsilnější raketa současnosti s teoretickou maximální nosností přes 63 tun, když menší Falcon 9 běžně vynáší družice s vyšší hmotností. Důvodem je to, že SpaceX tento náklad vůbec poprvé vynese přímo na geostacionární dráhu (GEO), která se nachází ve výšce 35 786 km nad zemských povrchem. Více informací o různých orbitách a rozdílech mezi nimi najdete v našem starším článku.
Rakety SpaceX samozřejmě v minulosti už vynášely komunikační družice, které jsou provozovány na geostacionární dráze, avšak rozdíl byl v tom, že družice byly vypuštěny už na tzv. dráze přechodové ke geostacionární (GTO), jejíž dosažení vyžaduje výrazně méně energie. Satelity se pak po vypuštění přesunuly na finální geostacionární orbitu pomocí vlastního motoru. To může v případě elektrického pohonu trvat až několik měsíců, a tak má vypuštění přímo na GEO několik výhod – satelit například může být menší a jednodušší, protože nepotřebuje motor a palivo pro přesun z GTO, a dále to umožňuje dřívější uvedení satelitu do provozu.
Daní za let přímo na GEO je však to, že nosná raketa musí být velmi výkonná a její horní stupeň musí být schopný opakovaných zážehů i po několika hodinách volného letu na oběžné dráze, aniž by došlo k zamrznutí paliva nebo jiným problémům. Z tohoto důvodu v současnosti existuje jen pár raket, které mají možnost vynést několikatunový náklad přímo na geostacionární dráhu. Kromě Falconu Heavy to jsou například Atlas V od ULA nebo ukrajinský Zenit-3F. Z vyvíjených raket budou touto schopností oplývat třeba evropská Ariane 64, OmegA společnosti Northrop Grumman nebo Vulcan od ULA.
SpaceX bohužel nikde neuvádí přesnou nosnost Falconu Heavy na geostacionární dráhu. Podle jednoho neoficiálního odhadu je to 13 tun a podle jiného spíše kolem 10 tun (obojí v režimu bez přistání stupňů). Elon Musk zároveň v minulosti prozradil, že při záchraně pouze bočních stupňů na mořských plošinách se nosnost sníží jen o 10 % oproti situaci, kdy jsou zahozeny všechny stupně. Pokud tedy budeme vycházet z odhadů výše, nosnost na GEO by se při zahození centrálního stupně mohla pohybovat v přibližném rozmezí 9–11 tun. Alternativně se můžeme podívat na jiné rakety, kde je nosnost na GEO obvykle zhruba o 40–50 % nižší než nosnost na GTO. V případě Falconu Heavy by z této kalkulace vzešlo číslo 12–14 tun při zahození centrálního stupně a přistání bočních stupňů na plovoucích plošinách. Ale upřímně nevím, jak moc přenesitelné jsou tyto poměry mezi různými raketami, takže to všechno berte jen jako velmi hrubé odhady.
Primární náklad mise USSF-44 je tajný, takže se o něm veřejně nic neví, ale spolupasažéra mu bude dělat mikrosatelit TETRA-1 od společnosti Millenium Space Systems. Jedná se o první exemplář satelitu založeného na platformě Altair, který je navržen pro provoz na geostacionární dráze. Armáda ale neuvolnila v podstatě žádné další informace o účelu satelitu. Stejně tak není jasné, jestli na USSF-44 poletí jen tyto dvě družice nebo i nějaké další. Vesmírné síly za tento start zaplatily přibližně 130 milionů dolarů. Pro srovnání, SpaceX si za standardní komerční misi Falconu Heavy s možností přistání všech stupňů účtuje 90 milionů a Elon Musk tvrdí, že mise bez záchrany stupňů by stála 150 milionů. Armádní starty jsou obecně o něco dražší než ty komerční, o čemž jsem psal v nedávném článku.
Mikrosatelit TETRA-1 (Foto: Millennium Space Systems)
Pro Falcon Heavy toto nebude první armádní start, jelikož tím byla loňská mise STP-2. Jednalo se však spíše o jakousi demonstrační či testovací misi s družicemi, které nebyly kriticky důležité. USSF-44 bude první opravdovou armádní misí Falconu Heavy a k tomu je potřeba certifikace. Předchozí tři starty této rakety poskytly data pro tento proces, který by měl být hotový do července. SpaceX zároveň s vesmírnými silami pracuje na dodatečné certifikaci, která by firmě umožnila ucházet se o armádní zakázky s již použitými raketami. Tato certifikace ale ještě není hotová a aktuálně bylo potvrzeno, že Falcon Heavy bude na misi USSF-44 tvořen třemi nově vyrobenými stupni. SpaceX tak zatím nemůže zužitkovat již dvakrát použité boční stupně, které loni letěly na misích Arabsat 6A a STP-2, a momentálně leží někde ve skladu. Vzhledem k tomu, že firma je nebude v dohledné době potřebovat, spekuluje se, že by je mohla překonfigurovat na normální Falcony 9, ale zatím tomu nic nenasvědčuje.
Použití nových stupňů u mise USSF-44 však není jedinou zajímavou novinkou. Plukovník Robert Bongiovi z vesmírných sil totiž prozradil také to, že vzhledem k výkonnostním požadavkům pro tuto misi nedojde k pokusu o přistání centrálního stupně Falconu Heavy. To znamená, že aby raketa dosáhla potřebné nosnosti (nejspíš včetně určité rezervy), centrální stupeň bude muset spotřebovat tolik paliva, že mu nezbyde dost na přistání. Lze tedy předpokládat, že stupeň ani nebude vybaven přistávacími nohami či roštovými kormidly. SpaceX tak bude muset počkat na první záchranu centrálního stupně Falconu Heavy o něco déle. Všechny předchozí pokusy o přistání této části rakety totiž z různých důvodů skončily nezdarem. Při demonstrační misi Falconu Heavy neměl centrální stupeň dostatek zápalné směsi pro zažehnutí motorů před přistáním. U následující mise Arabsat 6A stupeň sice přistál, ale poté se na rozbouřeném moři převrhl a byl zničen. A u zatím poslední mise STP-2 došlo k poškození přistávacího motoru během náročného návratu atmosférou, a tak raketa dopadla vedle přistávací plošiny.
Přistání centrálního stupně při misi Arabsat 6A (Foto: SpaceX)
Podle Bongioviho však boční stupně během mise USSF-44 přistávat budou. Přesný způsob přistání nebyl oficiálně potvrzen, ale dá se očekávat, že vzhledem k náročnému letovému profilu nebude možné provést přistání zpět na pevnině, jak jsme zvyklí z dřívějších misí Falconu Heavy. Nejspíš tedy vůbec poprvé dojde k přistání bočních stupňů na dvou autonomních plovoucích plošinách najednou. SpaceX pro přistání pravděpodobně využije plošiny Of Course I Still Love You (OCISLY) a Just Read the Instructions (JRTI). Obě se nacházejí na Floridě, takže můžou asistovat při misi USSF-44, která bude startovat z rampy LC-39A v nedalekém Kennedyho vesmírném středisku.
Plošiny JRTI a OCISLY v přístavu Port Canaveral v prosinci 2019 (Foto: Julia Bergeron)
Plošina Just Read the Instructions původně sloužila u pobřeží Kalifornie, ale tam momentálně neprobíhají žádné starty SpaceX, a tak se plošina loni přesunula na Floridu. Aktuálně kotví v přístavu Port Canaveral hned vedle OCISLY a v posledních měsících prochází různými upgrady. Například minulý týden byla dokončena instalace nových, výkonnějších propelerů, které plošina používá pro udržování přesné pozice během přistání prvních stupňů raket Falcon.
JRTI update: The stands that once held four thruster pods are now empty which means all four pods are, at minimum, attached to the droneship. There is a large crew on deck continuing work on the installation. People for scale as they climb inside the pod. #SpaceXFleet pic.twitter.com/P80Kask8Mk
— Julia (@julia_bergeron) April 25, 2020
SpaceX navíc vyrábí brášku pro robota OctaGrabbera, který na mořské přistávací plošině OCISLY už několik let zajišťuje raketové stupně k palubě po přistání. Výroba nového robota probíhá v areálu SpaceX v Cocoa na Floridě, kde loni vznikl prototyp Starship Mk2. Před časem byly navíc v přístavu Port Canaveral vyfoceny nové pásy, které jsou nejspíš také určeny pro nového robota.
Elon Musk v únoru 2018 oznámil, že SpaceX pracuje na třetí mořské plošině s názvem A Shortfall of Gravitas. Ta měla sloužit na východním pobřeží jak při startech Falconu 9, tak „při misích Falconu Heavy s přistáním obou bočních stupňů na mořských plošinách“. Musk pak v červenci 2018 odhadoval, že nová plošina bude připravená v létě 2019. K tomu ale nedošlo a o plošině jsme už více než rok nic neslyšeli. Spekuluje se, že plány na třetí plošiny byly zrušeny, nebo že bude použita až pro přistání rakety Super Heavy, která bude vynášet Starship, nebo že plošina JRTI bude po upgradech přejmenována na A Shortfall of Gravitas. Těžko říct, kde je pravda, ale snad se to brzy dozvíme.
Po misi USSF-44 by měl následovat další start pro vesmírné síly, a to USSF-52 na jaře 2021. V tomto případě ale bude náklad vynášen na běžnější GTO, takže lze očekávat pokus o přistání všech stupňů. SpaceX dále plánuje použít Falcon Heavy pro vynesení komunikačních satelitů společností Viasat a Inmarsat a vědecké sondy Psyche. Dále jsou v plánu minimálně dvě zásobovací mise k chystané lunární kosmické stanici Gateway, při kterých Falcon Heavy vynese novou loď Dragon XL.
Zdroj: Spaceflight Now
Podpořte projekt ElonX
- Mise Starlink 6-52 - 17. 4. 2024
- Mise Starlink 6-51 - 14. 4. 2024
- Mise Starlink 6-49 - 9. 4. 2024
Nebude ten důvod pro nepřistání centrálního stupně v tom, že prostě nemá kde přistát ?
Kdyby chtěli nějaké místo na přistání, mohou u mě na zahradě :). Zdarma jim to povolím.
v tom pripade bych na Muskove miste zachranoval centralni stupen misto jednoho z bocnich…
Pro centralni stupen existuje urcita nejistota zachrany. Zalezi co je prioritou:
1) usetrit – pak zachranit oba bocni
2) naucit/vyzkouset nove dovednosti i za moznou ztratu cetralniho boostru.
Dá se to i zkombinovat. Centrální stupeň může přistát na vodě. Zdá se mi to ale méně pravděpodobné, než že shoří v atmosféře.
Řekl bych že to mají spočítané.
Jojo nebudou tak blbi, kdyz pristavaj s raketou.
takhle to nefunguje. Jednoduše palivo na tom centrálním stupni je “cennější”.
Přesněji palivo v centrálním stupni dodá sondě vyšší impuls a s tím jak danému stupni ubývá palivo (klesá hmotnost) tak vždy ten poslední kilogram paliva je ten nejefektivněji spálený.
Proto znovupoužitelnost má u orbitálních raket význam jen pokud jste, v dobrém slova smyslu, tak trochu blázen a megaloman.
První odstavec je správně. Druhý je vzhledem k poměru ceny paliva a rakety nesmysl. Je naprosto zjevné, že je lepší naddimenzovat raketu, aby vynesla běžný náklad a zvládla přistát, než ji jen nadimenzovat tak, aby vynesla běžný náklad a spadla.
Samozřejmě pořád netušíme, kolik stojí renovace použitého stupně před novým startem. Můžete si přát, aby to bylo víc než nová raketa, ale dokud nám to někdo z SX nepotvrdí, tak je lepší předpokládat, že pokud by se jim to nevyplatilo, tak by to nedělali. Srovnávat to se zkušeností se Space Shuttly je poněkud mimo.
Ten můj druhý odstavec závisí na spoustě věcí: jak často budete létat, kam budete létat (Ciolkovského rovnice je sviňa), jaká je cena a kolik práce stojí renovace letěného stupně, o kolik větší a složitější musí být reusable raketa oproti té “zahazovací”. Teoreticky musí znovupoužitelnost vždy vyhrát, ale ďábel je skrytý v detailech. Cena paliva je relativní – čím dál od Země, tím víc je palivo vzácnější.
Když chcete znovupoužitelnou orbitální raketu musíte skutečně myslet “ve velkém” a musíte mít dostatek zakázek (což se zatím daří, i kvůli internímu projektu Starlinku, pokud tedy bude Starlink ziskový v nějakém reálném čase).
Kdybyste se pohyboval ve vyrobe, tak byste vedel, ze “koruna usetrena je koruna vydelana”. A jaky ma posledni kilogram paliva v rakete specificky impuls, na to s odpustenim sere Bily tesak.
Proto jsou statni dotovane firmy naprosto neefektivni – nemaji potrebu šetrit.
Mozna byste se divil, jak moc se dokaze usporit na materialech, postupech a lidech, kdyz existuje skutecne konkurencni prostredi a bojujete o kazdou korunu. To pak fyzika dostava dost na frak.
To znamená že fyzice vůbec nerozumíte. Na povrchu Země je sice palivo téměř bezcenné, ale na oběžné dráze už je podstatně cennější a na povrchu Měsíce už je palivo dražší než hardware rakety. Každé procento efektivity se díky Ciolkovského rovnici geometricky znásobí.
Proto se v budoucnu vyplatí těžit lunární led a složitě vyrábět palivo na místě. Dokonce se i vyplatí posílat palivo vyrobené na Měsíci ZPĚT na zemskou orbitu (Měsíc má mnohem menší “gravitační jámu” než Země) !
PS: to samé platí pro Mars – bez výroby paliva na povrchu Marsu nelze použít stejnou raketu pro cestu zpět na Zemi. Není to prostě fyzikálně možné.
Ne. Ten centrální stupeň má jednak velmi malou naději na přežití, ale hlavně by jim rezervace paliva na přistání příliš ukrojila z potřebné nosnosti.
A je taky mozne, ze tento let je presne to, o cem mluvil Bowersox, kdyz psal, ze tahle varianta FH neletela zatim.
Tak ony zatím neletěly 3 varianty:
1) side na pevninu a zahozený centr
2) side na loď a zahozený centr
3) zahozeno všechno
První varianta podle mě nemá smysl. Když už by se zahazoval centrální stupeň, tak nemá smysl se vracet s bočními na pevninu.
Perfektní článek, děkuji!