První Raptor je připraven na zkoušky a nosič Super Heavy prošel velkými změnami

Minulý týden jsem vydal souhrnný článek o všech důležitých informacích týkajících se chystané rakety Super Heavy Starship (SHS). Nyní jej ale budu muset patřičně aktualizovat, protože Elon Musk se jednak pochlubil vůbec prvními fotkami letové varianty motoru Raptor a navíc v následné smršti tweetů prozradil další podrobnosti o tomto motoru i raketě SHS, kterou bude Raptor pohánět. Tyto informace spolu s nedávným oznámením, že SHS bude využívat nerezovou ocel místo uhlíkových kompozitů, jasně značí, že SpaceX chce SHS zprovoznit co nejdříve, a tak se uchyluje k méně optimálním, ale zato jednodušším a praktičtějším řešením. Náročnější aspekty designu pak budou použity až u pozdějších verzí rakety. Velkými změnami prošel především první stupeň rakety zvaný Super Heavy.

Začneme u Raptoru, o kterém jsme toho v posledních letech nic moc nového neslyšeli. Tento pokročilý motor s uzavřeným cyklem spalující kyslík a metan měl původně mít tah 3 MN a pohánět raketu ITS s průměrem trupu 12 metrů. Souběžně s oznámením ITS v roce 2016 se Musk podělil o video z prvního zážehu zmenšeného vývojového prototypu Raptoru s tahem 1 MN. Design rakety ITS však byl v následujících letech upraven a kromě přejmenování na BFR a později Super Heavy Starship došlo také ke zmenšení průměru trupu na 9 metrů a snížení plánovaného tahu Raptoru na 1,7 MN. V roce 2017 a 2018 pak byla zveřejněna nová videa ze zkušebních zážehů Raptoru, ale nových informací bylo poskrovnu. Loni v září pak Musk zmínil, že motor bude mít tah „200 tun“. To vedlo k nejasnostem, zda se jedná o změnu oproti dřívějším 1,7 MN, protože Musk nespecifikoval, který druh tuny myslí (metrickou, krátkou, či imperiální).

Těmto spekulacím je teď konec, neboť Musk zveřejnil dvě fotky Raptoru, který už je určen pro letové zkoušky, a upřesnil, že motor má tah „200 metrických tun“ čili 2 MN. Raptor tedy má zhruba 2,5krát vyšší tah než Merlin 1D, který pohání rakety Falcon. První exemplář Raptoru byl na konci ledna přepraven z Hawthorne do McGregoru v Texasu, kde nyní proběhnou zkušební zážehy. Pokud vše půjde dobře, měly by brzy následovat další exempláře, protože experimentální prototyp lodi Starship, který je montován v jižním Texasu, bude potřebovat celkem 3 motory a poprvé by měl letět už během jara.

Raptor byl podle Muska „radikálně přepracován“, ale s výjimkou mírně zvýšeného tahu zatím přesně nevíme, o jaké změny jde. V jednu dobu se na základě fotek prototypu lodi Starship v jižním Texasu sice spekulovalo o dvojitých tryskách optimalizovaných pro různé nadmořské výšky, ale později se ukázalo, že šlo o omyl. Nicméně Raptor na nových fotkách z McGregoru vypadá dost jinak než oficiální model v prezentaci z roku 2016. Pokud se tedy někdo v rakeových motorech vyznáte a dokážete z obrázků něco zajímavého vyčíst, podělte se v komentářích!

Model Raptoru z roku 2016 (Zdroj: SpaceX)

Musk v nových tweetech doplnil, že současný Raptor s tahem 2 MN bude použit na obou stupních rakety, ale budoucí generace motoru bude existovat ve dvou variantách. Jedna bude optimalizovaná pro fungování ve vakuu a bude mít specifický impuls přes 380 sekund (pro srovnání, vakuový Merlin 1D má specifický impuls 311 sekund a motor RL-10 na horním stupni Atlasu 5 má 451 sekund). Druhá varianta Raptoru pak bude optimalizovaná pro atmosférický let a bude mít tah 2,5 MN (tedy zhruba stejně jako metanový motor BE-4 společnosti Blue Origin). Důvodem pro použití jednoho typu motoru na obou stupních je podle Muska rychlejší vývoj, „aby bylo možné co nejdříve letět na Měsíc.“ Zde není jasné, jestli má Musk na mysli oblet Měsíce v rámci uměleckého projektu dearMoon (či jemu podobných misích), nebo něco jiného, například nějakou spolupráci na plánovaných lunárních aktivitách NASA.

Jelikož raketa Super Heavy Starship prošla v posledních měsících radikálními změnami, nebylo jasné, jestli přechod na nerezovou ocel jako hlavní materiál bude mít dopad na počet motorů na jednotlivých stupních rakety. Musk nyní potvrdil, že je stále v plánu použít 31 Raptorů na prvním stupni Super Heavy a 7 Raptorů na lodi Starship. Následně dodal, že první Super Heavy nejspíš poletí s menším počtem motorů pro případ, že raketa selže a vybuchne.

Porovnání rozměrů motorů BE-4, Raptor a Merlin 1D (Autor: HVM / fórum NASA Spaceflight)

Elon Musk během diskuze o Raptorech také prozradil několik novinek a upřesňujících informací ohledně designu rakety Super Heavy Starship. Například poukázal na další výhodu nerezové oceli – loď Starship bude muset být možné snadno opravit i na Měsíci či Marsu, a k tomu vám u oceli na rozdíl od kompozitů stačí svářečka. Zároveň dodal, že použitá ocel nebude úplně přesně typ 301, protože slitinu budou postupně upravovat, ale prý to bude něco velmi podobného. Musk si je navíc jistý, že design lodi z nerezové oceli bude ve výsledku lehčí než hliník nebo uhlíkový kompozit díky vyšší pevnosti při nízké teplotě a také nižším požadavkům na tepelný štít. Dodal, že raketa ze slitiny hliníku a lithia (jako je například Falcon 9) má zhruba stejný hmotnostní poměr jako raketa z nerezové oceli 301, ale ocel je mnohem levnější, odolnější a navíc ani nevyžaduje barvu.

Musk ale mluvil také o dalších prvcích designu Super Heavy Starship, z nichž některé se dočkaly změn. Elon znovu potvrdil, že aerodynamické plochy, kterými se loď poprvé pyšnila během zářijové prezentace, zůstanou i na ocelové verzi. Jsou totiž potřeba pro ovladatelnost ve všech osách při nadzvukových rychlostech a různých úhlech náběhu. Změn se však dočkaly manévrovací trysky. Rakety Falcon využívají relativně slabé trysky na stlačený dusík, ale SHS mělo dostat výrazně silnější trysky spalující metan. To mělo například umožnit vyšší ovladatelnost prvního stupně během přistání. Částečně proto SpaceX plánovalo přistávat přímo na startovní rampě. Nyní však Elon Musk oznámil, že SHS bude vybaveno jen dusíkovými tryskami. Jenže jednou z výhod přistávání přímo na startovní rampě bylo to, že Super Heavy nepotřeboval přistávací nohy. Od těchto plánu ale bylo alespoň prozatím upuštěno a podle Muska bude první stupeň pravděpodobně vybaven stejnými aerodynamickými plochami jako kosmická loď Starship, přičemž tato křídla zároveň poslouží jako přistávací nohy. Plochy v kombinaci s hlavními motory umožní vyšší ovladatelnost nosiče Super Heavy, díky čemuž odpadne potřeba metanových manévrovacích trysek. To podle Muska značně zjednoduší vývoj rakety.

Fanouškovská vizualizace ocelové Starship na Marsu (Autor: William Falconer-Beach)

Musk sice naznačil, že SHS nejdříve poletí na Měsíc (v minulosti to avizovala také prezidentka SpaceX Gwynne Shotwell), ale to neznamená, že by zapomněl na Mars. Nejdříve potvrdil, že SHS je stále navrženo pro cesty na Mars s až 100 lidmi, a poté nastínil, jak dlouho bude trvat, než bude základna na Marsu soběstačná. Pokud se dodrží současný plán vyslat v roce 2022 první nákladní misi na Mars a v roce 2024 první posádku, Musk odhaduje, že bude trvat dalších 10 startovních cyklů (ideální okno pro cesty na Mars se opakuje každých 26 měsíců), než bude základna soběstačná. Tedy nejdříve v roce 2050.

Některé z vás možná zklame, že Super Heavy Starship přichází o určité funkce a vlastnosti, které byly původně v plánu, ale dá se to brát také jako pozitivní věc – důkaz toho, že projekt se konečně přesouvá z říše snů a ideálů do reality, kde prostě jsou potřeba kompromisy a některé věci mají vyšší prioritu než jiné. V diskuzi na Redditu někdo trefně poznamenal, že představení obřího ITS v roce 2016 bylo ekvivalentem automobilky, která na autosalonu představí vysněný futuristický koncept, ale sériová verze auta už pak je o dost obyčejnější a nemá všechny funkce, kterými se chlubil koncept, protože vývoj by trval dlouho nebo by byl výsledek moc drahý.

ITS byl onen futuristický koncept, který určitě lze časem realizovat, ale za cenu delšího a dražšího vývoje. SpaceX evidentně chce novou raketu uvést do provozu co nejdříve, protože jinak odkládá potenciální příjmy, a tak se prozatím spokojí s ořezanou verzí, která může být průběžně vylepšována a optimalizována. Ve výsledku je to nejspíš rozumnější přístup, protože data a zkušenosti z reálného provozu nových motorů a rakety jsou mnohem hodnotnější než sebevíce promyšlené nákresy a simulace.




Mohlo by se vám líbit...

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