SpaceX pomůže agentuře NASA znovu dobýt Měsíc, bude se podílet na stavbě Gateway i dopravě astronautů

SpaceX se nijak netají tím, že chce na kolonizaci Marsu spolupracovat s dalšími firmami a vládními agenturami. Jak by to mohlo vypadat, ilustrují aktuální vztahy mezi firmou Elona Muska a NASA. Americká kosmická agentura totiž chce v roce 2024 přistát na Měsíci s lidmi v rámci programu Artemis a aby měla vůbec nějakou šanci tento šibeniční termín splnit, úzce spolupracuje se soukromými firmami. A právě SpaceX je jedním z nejvýznamnějších partnerů, který možná nakonec bude mít prsty v mnoha aspektech celého programu Artemis. Nejenže firma pro NASA připravuje upravenou variantu kosmické lodi Starship pro přepravu astronautů na povrch Měsíce, ale také pomůže se stavbou kosmické stanice Gateway a zajistí její zásobování. Ale tím spolupráce mezi SpaceX a NASA na lunárních aktivitách rozhodně nekončí.

Stanice Gateway

Gateway je plánovaná kosmická stanice, která by byla vybudována na oběžné dráze Měsíce a sloužila by jako podpůrný prvek lidských aktivit v rámci programu Artemis. Pro prvotní přistání lidské posádky na měsíčním povrchu sice nakonec nebude potřeba, ale její stavba je stále v plánu. SpaceX se na tomto projektu bude podílet hned v několika ohledech. V první řadě nejspíš pomůže stanice postavit, jelikož se předběžně počítá s tím, že moduly PPE (Power and Propulsion Element) a HALO (Habitation and Logistics) nakonec vynese raketa Falcon Heavy. Dle původních plánů NASA měly oba moduly startovat samostatně na dvou raketách, první v roce 2022 a druhý v roce 2023, ale nakonec mají být vyneseny najednou. Bude to totiž levnější, rychlejší a méně rizikové z hlediska vývoje.

Představa stanice Gateway z března 2019 (Zdroj: NASA)

Okolností, která umožnila NASA změnit plány, se stal zájem SpaceX o získání většího aerodynamického krytu pro své rakety kvůli armádním zakázkám. NASA proto vytvořila tým, který ověřil a potvrdil, že nový aerodynamický kryt SpaceX může být využit pro vynesení obou zmíněných modulů Gateway najednou. Volba rakety pro tuto misi bude oficiálně oznámena až koncem letošního roku, ale v podstatě už teď se počítá s tím, že vítězem výběrového řízení bude Falcon Heavy. Je to totiž momentálně jediná certifikovaná raketa schopná tento náklad vynést a není jisté, že New Glenn nebo Vulcan Centaur by byly k dispozici včas. Start modulů je plánován na listopad 2023.

Oficiální obrázek Falconu Heavy s prodlouženým krytem a obslužnou věží pro vertikální integraci nákladu (Zdroj: SpaceX)

Jakmile bude stanice Gateway v provozu, bude ji potřeba pravidelně zásobovat podobně jako dnes ISS. NASA proto udělala výběrové řízení a letos v březnu ze zaslaných návrhů vybrala řešení SpaceX. To spočívá v nové kosmické lodi Dragon XL vynášené raketou Falcon Heavy. O novém Dragonu se toho však zatím moc neví, ani není jasné, kdy první zásobovací mise proběhne, protože se to bude odvíjet od toho, kdy bude vybudována stanice Gateway. Stejně tak NASA plánuje časem vybrat ještě další firmu, která bude zajišťovat zásobování společně se SpaceX. Zajímavostí je, že Elon Musk naznačil, že by pro zásobování Gateway mohla být místo Dragonu použita Starship. Podrobněji jsme o Dragonu XL a zásobovacích misích psali v tomto článku.

Ilustrační obrázek kosmické lodi Dragon XL po odpojení od druhého stupně Falconu Heavy (Zdroj: SpaceX)

Vynášení nákladu na Měsíc

NASA také v posledních letech navázala spolupráci s několika různými firmami ohledně dopravy vědeckých a technologických experimentů na povrch Měsíce. Jedná se o program CLPS (Commercial Lunar Payload Services) a kromě SpaceX se na něm podílí například Blue Origin nebo Sierra Nevada Corporation, ale i řada menších firem. NASA vždy vyhlásí výběrové řízení pro vynesení nějakého svého nákladu na Měsíc a schválené firmy se mohou o tyto kontrakty ucházet. SpaceX se do programu nejspíš přihlásila se svou lodí Starship, která má o několik řádů větší nosnost než řešení ostatních firem. Zůstává tedy otázkou, jestli vůbec někdy nějaký kontrakt CLPS získá, neboť nejspíš převážně půjde o relativně malé náklady. Příkladem je třeba vozítko VIPER, které v rámci CLPS dopraví na Měsíc společnost Astrobotic v roce 2023. Takovýchto kontraktů bude celá řada a SpaceX se o ně může ucházet také.

Spolupráce na vývoji Starship

SpaceX vyvíjí potenciálně revoluční kosmickou loď Starship, která by měla být schopná dopravovat více než 100 tun nákladu za velmi nízkou cenu. Pro něco takového by pochopitelně našla využití také NASA, a tak když agentura v létě 2019 oznámila, že bude spolupracovat s řadou firem na vývoji technologií užitečných pro lety na Měsíc, mezi těmito firmami bylo také SpaceX. Muskova společnost spolupracuje se třemi středisky NASA na dvou projektech.

Prvním je spolupráce s Kennedyho vesmírným střediskem na „technologiích pro přistávání velkých raket na měsíčním povrchu“ a také „vývoji modelů interakcí mezi spalinami motoru a měsíčním regolitem“. Druhým projektem je spolupráce se středisky Glenn a Marshall na „technologiích potřebných pro přečerpávání pohonných hmot na orbitě, což je důležitým krokem pro vývoj Starship“. Jinými slovy, NASA pomáhá SpaceX zkoumat, jak se Starship přistát na Měsíci a také jak nejlépe provádět dotankování této kosmické lodi na oběžné dráze Země. To je jedna z klíčových vlastností Starship umožňující dopravu značného množství nákladu na Měsíc či Mars.

Upravená kosmická loď Starship pro lunární program Artemis agentury NASA (Zdroj: SpaceX)

Jedná se o vzájemně výhodnou spolupráci, při které však ani jedné straně nevzniká nárok na finanční kompenzaci. To v praxi znamená, že NASA dává SpaceX k dispozici některé své pracovníky a vývojové zázemí, a výměnou za to může v budoucnu využívat získané poznatky a vyvinuté technologie. Dalšími společnostmi, se kterými NASA navázala tento typ spolupráce, jsou velikáni jako Blue Origin, Lockheed Martin nebo Aerojet Rocketdyne, ale také několik malých firem.

Lunární Starship pro astronauty NASA

NASA v dubnu 2020 oznámila, že vybrala návrhy společností Dynetics, Blue Origin a SpaceX, které vyvíjejí systémy pro přistání astronautů NASA na Měsíci v roce 2024 v rámci programu Artemis. SpaceX pro tyto účely navrhla zjednodušenou variantu své kosmické lodi Starship. Ta by po dotankování na oběžné dráze Země dokázala k Měsíci dopravit až 100 tun nákladu a následně by sloužila k přepravě astronautů z oběžné dráhy Měsíce na povrch a zpět.

Upravená kosmická loď Starship pro lunární program Artemis agentury NASA (Zdroj: SpaceX)

Orbitální tankování je dost komplikovaný proces, který nedávno podrobněji popsala prezentace NASA, ze které je tento slajd. Nejdříve bude na nízkou oběžnou dráhu dopravena Starship v konfiguraci pro skladování pohonných látek (o téhle verzi Starship slyšíme poprvé) a její nádrže následně naplní několik dalších Starship v konfiguraci „tanker“. Teprve poté dorazí Starship určená pro přepravu astronautů, dotankuje si metan a kyslík u skladovací Starship a bez posádky odletí na oběžnou dráhu Měsíce. Tam dojde ke spojení s lodí Orion nebo stanicí Gateway a přestupu astronautů do Starship. Loď SpaceX poté přistane na povrchu Měsíce a později opět odstartuje a dopraví astronauty zpět k Orionu.

Dvě propojené lodě Starship při orbitálním tankování (Zdroj: SpaceX)

Nejvýraznějšími změnami oproti normální Starship je absence aerodynamických řídicích ploch a tepelného štítu. Tyto prvky jsou totiž potřeba pouze během návratu na Zemi, ale lunární Starship v tomto případě zůstane na Měsíci a podle Elona Muska může sloužit jako prvotní měsíční základna. Musk však i přesto zároveň plánuje misi, při které by plnohodnotná Starship přistála na povrchu Měsíce s dostatkem paliva pro návrat zpět na Zemi.

Zpomalení lodi před přistáním na Měsíci zajistí motory Raptor, ale ty budou poté vypnuty a finální fáze přistávacího manévru bude využívat nové metanové trysky v horní části lodi. Pokud budou podobné těm, kterými měla být původně vybavena raketa BFR (předchůdce Starship), podle Muska by měly mít blíže ke spalovací komoře Raptoru než SuperDraca. Palivo by do nich bylo vháněno tlakem v nádrži, aby se dosáhlo co nejrychlejší reakce (nevzniká zpoždění kvůli roztáčení turbočerpadla).

Důvodem nutnosti přistávat pomocí slabších metanových trysek je to, že Raptory mají tak vysoký tah, že například podle Roberta Zubrina by to znemožnilo přistání na neupraveném povrchu Měsíce. Proud spalin by v podstatě vyfoukal kráter v regolitu a loď by se po přistání převrhla. Zároveň by byl měsíční prach natolik urychlen, že by se mohl dostat až na orbitu Měsíce, což by způsobilo další komplikace. SpaceX proto už nějakou dobu studuje vliv spalin na měsíční regolit během přistání Starship ve spolupráci s NASA (viz výše). Metanové trysky jsou řešením tohoto problému a byly by použity také při startu z měsíčního povrchu na orbitu. Všechny tyto informace potvrdil Nick Cummings ze SpaceX v nedávno odvysílaném podcastu na kanálu Deep Astronomy. Loď také bude vybavena funkcemi zabraňujícím převrhnutí při přistání. Mohlo by jít o nohy schopné kompenzovat nerovnosti povrchu nebo již zmíněné metanové trysky. Jak by přistání mohlo vypadat, ukazuje následující neoficiální animace:

Podrobněji jsme o lunárních plánech SpaceX ve spolupráci s NASA psali v samostatném článku. Od jeho vydání se však kromě vyjasnění situace kolem metanových trysek objevilo pár dalších nových informací. NASA se například v jedné své prezentaci podělila o přehled slabin a rizik návrhů jednotlivých firem, které vyvíjejí systém pro přistání astronautů na Měsíci. V případě lunární Starship agentura identifikovala tato potenciální rizika:

  1. Mnoho vysoce komplikovaných operací, které musejí proběhnout v rychlém sledu a zahrnují starty, setkání lodí a tankování na orbitě
  2. Fáze vývoje navrženého řešení
  3. Vývoj komplexních integrovaných pohonných systémů
  4. Nástup a výstup astronautů by probíhal vysoko nad povrchem Měsíce

Analýza NASA ohledně potenciálních rizik navržených systémů pro přistání astronautů na Měsíci (Zdroj: Eric Berger)

Podívejme se na jednotlivé body podrobněji. Bod 1 se týká toho, že Starship musí být před letem za oběžnou dráhu Země dotankována na orbitě pomocí několika dalších Starship. K problematice orbitálního tankování se nedávno vyjádřil Elon Musk, podle kterého má SpaceX hodně zkušeností s orbitálními manévry a dokováním u ISS. Tankování Starship by prý mělo být teoreticky jednodušší. Ovšem už jen to, že bude potřeba provést několik startů různých typů Starship během relativně krátké doby, rozhodně nebude lehkým úkolem.

Bod 2 se týká toho, že Starship a další technologie potřebné pro úspěšný let na Měsíc jsou stále v relativně rané fázi vývoje. Každopádně tohle riziko NASA uvádí i u zbylých dvou návrhů společností Blue Origin a Dynetics.

U třetího bodu si nejsem jistý, jestli se týká hlavního motoru Raptoru, metanových trysek nebo obojího, každopádně NASA má obavy ohledně nutnosti vývoje pohonných systémů i u návrhů zbylých dvou firem.

Čtvrtý bod se odvíjí od faktu, že astronauté by se ze Starship dostávali na povrch Měsíce pomocí poklopu, který se nachází ve výšce 26 metrů. Bylo by tedy potřeba využít nějaký výtah nebo podobný systém. A ten je pochopitelně komplikovanější a náročnější na vývoj než relativně jednoduchý žebřík, který plánují využít zbylé dvě firmy.

SpaceX prozatím dostane od NASA 135 milionů dolarů na vývoj lunární Starship, ale jedná se o teprve první fázi kontraktu. Příští rok agentura posoudí pokroky, kterých tři vybrané firmy dosáhly ve vývoji svých přistávacích modulů, a buď některé firmy z programu vyřadí, nebo všem poskytne dodatečné finance na další vývoj. Co se týče konkurenčního boje mezi vybranými firmami, Elon Musk doufá, že se na Měsíci podaří přistát aspoň některé z nich, i když třeba Starship nebude první.

Jak vidíte, SpaceX se nakonec bude na programu Artemis podílet nemalou mírou. Své astronauty má NASA dopravit ze Země k Měsíci pomocí vlastní kosmické lodi Orion a rakety SLS, avšak neustálé odklady tohoto nosiče ohrožují harmonogram celé Artemis. NASA proto loni zkoumala možnost vynesení Orionu na raketě Falcon Heavy. Analýza došla k závěru, že by to bylo možné, ale byly by potřeba úpravy rampy LC-39A kvůli zavedení infrastruktury pro tankování vodíku a také vertikální integraci Orionu k Falconu Heavy. Zatím se však jedná jen o jakýsi teoretický záložní plán pro případ dalších odkladů rakety SLS. Ta měla původně mít premiéru v roce 2016, ale nakonec odstartuje nejdříve koncem roku 2021, a to jen za předpokladu, že od teď všechno půjde bez zádrhelů, což asi není moc pravděpodobné.




Mohlo by se vám líbit...

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