Vše o Starship

Tento článek bude průběžně aktualizován na základě nejnovějších informací (seznam posledních změn najdete na konci článku). K článku se v budoucnu snadno dostanete z hlavního menu (SpaceX > Rakety a motory > Vše o Starship a Super Heavy).

Poslední aktualizace: 4. 12. 2021
(seznam změn)

Super Heavy Starship (SHS) je obří raketa navržená společností SpaceX pro lety na Mars, Měsíc a pro další využití. Postupně má nahradit rakety Falcon 9, Falcon Heavy a nákladní i pilotované lodě Dragon. Díky kompletní znovupoužitelnosti a možnosti tankování na orbitě má raketa umožnit levnou dopravu nákladu i lidí v podstatě kamkoli ve Sluneční soustavě. Novou raketu bude navíc teoreticky možné využít jako extrémně rychlý přepravní systém mezi vzdálenými místna na Zemi.

V tomto průběžně aktualizovaném článku najdete všechny důležité informace o této raketě na jednom místě.

Poznámka: Elon Musk používá výraz „Starship“ pro kosmickou loď i kompletní raketu, a tak aby v tom nebyl zmatek, v článku nazývám kompletní raketu „Super Heavy Starship“ a samotnou kosmickou loď/horní stupeň označuji „Starship“.

Přeskočit na sekci:

Historie projektu

Super Heavy Starship je nejnovější verzí konceptu BFR (Big Falcon Rocket), který se dříve nazýval Mars Colonial Transporter a poprvé byl veřejně představen v roce 2016 pod názvem Interplanetary Transport System (ITS). Tehdy měla raketa průměr 12 metrů a na výšku měřila 122 metrů. O rok později však Elon Musk představil upravenou verzi, která měla už „jen“ 9metrový průměr, výšku 106 metrů a Musk ji nazýval BFR, což do té doby bylo jen interní označení celého projektu. Toto zmenšené BFR navíc bylo nově vybaveno malým delta křídlem pro lepší ovladatelnost v různých prostředích, neboť loď má být provozována nejen na Zemi a Marsu, ale také na Měsíci nebo v podstatě kdekoli ve Sluneční soustavě. V roce 2018 pak BFR prošlo dodatečnými změnami, z nichž nejvýraznější bylo přidání několika aerodynamických ploch, které mají pomáhat se stabilizací lodi při průletu různě hustými atmosférami.

Porovnání jednotlivých verzí rakety ITS/BFR/SHS (Zdroj: Everyday Astronaut)

Trup a nádrže měly být původně vyrobeny z uhlíkových kompozitů a SpaceX dokonce vyrobilo několik exemplářů z tohoto materiálu. V roce 2016 firma ukázala obří zkušební kyslíkovou nádrž pro raketu ITS, což byla tehdejší verze rakety BFR s průměrem 12 metrů. V únoru 2017 však byla nádrž zničena při tankovacích zkouškách. Následně byla představena zmenšená varianta BFR a během roku 2018 začala výroba další nádrže s průměrem 9 metrů. Elon Musk ale na konci roku 2018 oznámil, že raketa BFR byla přejmenována na Starship a že bude místo původně plánovaných uhlíkových kompozitů využívat nerezovou ocel. Na otázku, co bylo hlavním důvodem takto radikálních změn designu rakety, Musk odpověděl: „Čas. Ale nový design se nakonec ukázal jako dramaticky lepší.“ Novou ocelovou podobu rakety pak Musk veřejně představil v září 2019 a od té doby prošla mnoha dalšími úpravami a vylepšeními na základě zkušeností z výroby prvních prototypů a testovacích letů.

Minidokument o historii a vývoji Starship (s českými titulky):

Super Heavy Starship obecně

První stupeň rakety se nazývá Super Heavy a druhý stupeň tvoří kosmická loď Starship. Podle Elona Muska je však možné výraz „Starship“ použít i pro označení celé rakety. Oba stupně mají průměr 9 metrů a dohromady měří 120 metrů na výšku, což ze Super Heavy Starship (SHS) dělá největší raketu v historii (Saturn V měl 111 metrů). Raketa má být schopna vynést 100150 tun nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země (a po dotankování na orbitě bude možné dopravit přes 100 tun na Měsíc či Mars). V případě mise na standardní dráhu přechodovou ke geostacionární (GTO) se sklonem 27° je pak oficiální nosnost 21 tun (Elon Musk však v minulosti odhadoval 30–40 tun). Všechny hodnoty jsou při plné znovupoužitelnosti. Pokud by ale raketa letěla v režimu na jedno použití, nosnost by byla zhruba dvojnásobná.

SHS používá podobně jako Falcon 9 podchlazené pohonné hmoty, díky čemuž jich prý raketa pojme o 10–12 % více. Na rozdíl od raket Falcon ale SHS využívá motory Raptor, které spalují metan místo kerosinu. SHS bude obsahovat celkem 4800 tun pohonných hmot, z čehož přibližně 78 % bude představovat kyslík.

U raket Falcon jsou nádrže tlakovány heliem, které se nachází v tlakových nádobách umístěných uvnitř nádrží s palivem či kyslíkem. Oproti tomu nádrže v SHS jsou tlakovány přímo horkým metanem či kyslíkem v plynném skupenství odváděnými od motorů, takže odpadá nutnost mít dodatečný heliový systém. To snižuje komplexnost celého tlakovacího systému. Helium je navíc drahé a nelze jej získat na Marsu.

Nerezová ocel versus uhlíkové kompozity

Co se týče přechodu z uhlíkových kompozitů na nerezovou ocel, Elon Musk jej podrobněji vysvětloval v rozhovoru pro Popular Mechanics. SpaceX zprvu zvolilo vysoce kvalitní ocel 301, což by měla být austenitická korozivzdorná ocel s vysokým obsahem chromu a niklu. Z této oceli bylo vyrobeno několik prvních prototypů Starship, ale později SpaceX přešlo na ocel typu 304L, která je pevnější při kryogenních teplotách. Tento typ oceli byl poprvé otestován pomocí zkušební nádrže SN7 v červnu 2020. SpaceX ale chce časem přejít na vlastní slitinu „30X“, která má být lepší. Ze stejného materiálu má být mimochodem vyráběn elektrický pick-up Tesla Cybertruck. Musk v minulosti párkrát zmínil také ocel typu 310S pro tepelně namáhané sekce lodi, ale není jasné, jestli to stále platí.

Štítek na roli nerezové oceli 301 dovezené do Boca Chica (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Hlavními výhodami těchto druhů oceli jsou vhodné vlastnosti při nízkých i vysokých teplotách, snadná práce s tímto materiálem a také nízká cena – podle Muska je nerezová ocel zhruba 50krát levnější než uhlíkové kompozity. Loď Starship také bude muset být možné snadno opravit na Měsíci či Marsu, a k tomu vám u oceli na rozdíl od kompozitů stačí svářečka. Přechod na ocel navíc podle Muska paradoxně povede ke zvýšení nosnosti rakety, nikoli snížení. Důvodem je to, že díky vysoké tepelné odolnosti oceli není potřeba tak silný a těžký tepelný štít.

Ocel využívaly také staré rakety Atlas, ty však měly tenké ocelové nádrže, které musely být neustále natlakovány plynem, jinak se zhroutily pod vlastní vahou. Tímto problémem však Starship netrpí.

Náklady na start

SHS tedy bude mít vyšší nosnost než kterákoli raketa v dějinách, ale díky kompletní znovupoužitelnosti má být z hlediska mezních nákladů ze všech raket nejlevnější. Počítá se s náklady na start kolem 2 milionů dolarů. Oproti tomu start Falconu 9 vyjde SpaceX na přibližně 20 milionů dolarů (a firma starty prodává za 50 milionů). Musk navíc odhaduje, že cena Super Heavy Starship při přepočtu na kilogram nákladu vyneseného na nízkou oběžnou dráhu bude minimálně 10krát nižší než v případě Falconu 9. Později uvedl, že s dostatečně vysokou kadencí startů by celkové náklady na vynesení 150 tun na nízkou zemskou orbitu dosahovaly pouhých 1,5 milionů dolarů neboli 10 dolarů za kilogram.

Orbitální tankování

Vynesená loď Starship může na orbitě buď vypustit náklad a přistát zpět na Zemi, nebo zůstat na oběžné dráze, dotankovat palivo a kyslík a následně se vydat k Měsíci či Marsu. Tankování mělo původně probíhat tak, že by se dvě lodě na nízké oběžné dráze Země spojily záděmi k sobě a následně se prostřednictvím manévrovacích trysek mírně akcelerovaly, aby se kapaliny během přečerpání usměrnily kýženým směrem. Později ale došlo ke změnám a lodě nejspíš budou při tankování spojeny boky. Podobným způsobem mělo probíhat tankování u původního konceptu větší rakety ITS.

Neoficiální představa potenciálního způsobu orbitálního tankování Starship (Autor: ErcXspace)

Pokud bude loď před plným dotankováním umístěna na vysoce eliptickou orbitu, tak v případě následné cesty na Měsíc se loď dokáže po přistání na povrchu vrátit zpět na Zemi, aniž by musela znovu doplňovat palivo. Plně dotankovaná Starship se 100 tunami nákladu umístěná na takovouto orbitu bude mít k dispozici 6,9 km/s delta-v pro cestu na Měsíc. Na Marsu však loď bude pro cestu zpět potřebovat dotankovat nádrže pohonnými hmotami vyrobenými přímo na rudé planetě. Poté ale díky nízké gravitaci dokáže znovu vzlétnout i bez rakety Super Heavy a vrátit se na Zemi spolu s 20–50 tunami nákladu.

Manévrovací trysky

Manévrovací trysky na obou stupních rakety měly být původně velmi silné, využívat metan a podle Muska měly mít blíže ke spalovací komoře motoru Raptor než tryskám SuperDraco, které využívají lodě Dragon. Palivo by do bylo do trysek vháněno tlakem v nádrži, aby se dosáhlo co nejrychlejší reakce (nevzniká zpoždění kvůli roztáčení turbočerpadla). Hrubá verze těchto metanových trysek byly nainstalována na prototypu Super Heavy B3, který však nikdy neletěl. Elon Musk později oznámil, že SHS bude zpočátku vybaveno jen tryskami na stlačený plyn podobně jako rakety Falcon. To mělo zjednodušit vývoj rakety.

Metanové trysky na Super Heavy B3 (Foto: Starship Gazer)

Výkonné metanové trysky by mohly být na Starship doplněny později, jelikož jsou užitečné mimo jiné pro přistání Starship na Měsíci. V roce květnu 2021 Elon Musk uvedl, že metanovými tryskami nakonec možná bude vybaven už první letový exemplář rakety Super Heavy. Důvodem je potřeba vysoké přesnosti při přistání této rakety, která má být zachytávána mechanismem přímo na rampě (o tom více později). Prototyp Super Heavy B4 pro první orbitální start však nakonec nemá žádné manévrovací trysky, protože SpaceX se rozhodlo pro ještě větší zjednodušení. Raketa bude místo klasických trysek používat pro korekce dráhy plyn z hlavních nádrží, který je stejně potřeba během letu odpouštět. SpaceX jej tedy rovnou využije pro manévrování.

Tepelná ochrana

Nová ocelová konstrukce SHS bude díky vysokému bodu tání oceli potřebovat „mnohem méně” tepelné ochrany, čímž se vykompenzuje vyšší hmotnost tohoto materiálu. To v praxi znamená, že závětrná strana ocelové konstrukce nepotřebuje žádný tepelný štít. Na návětrné straně pak Musk původně chtěl mít vůbec první regenerativní tepelný štít: „Trup bude z dvou vrstev nerezové oceli spojených příčníky. Mezi těmito dvěma vrstvami pak může proudit palivo, a na vnější straně budou velmi malé dírky, kterými bude palivo unikat. Dírky budou tak malé, že půjdou vidět jen zblízka.“ Musk však v září 2019 vysvětlil, že transpirační chlazení by sice bylo možné vyvinout, ale SpaceX místo něj použije levné a robustní znovupoužitelné destičky, které mají ve výsledku o dost nižší hmotnost. Myšlenka transpiračního chlazení se však Muskovi stále velice zamlouvá, takže je možné, že se SpaceX k tomuto konceptu někdy v budoucnu vrátí. Nejobtížnější bude podle Muska tepelná ochrana kloubů stabilizačních ploch. Ty budou mít tepelný štít, ale bude obtížné zajistit dobré těsnění. V této části tedy možná bude použito zmíněné transpirační chlazení. Podle Muska je však důležité hlavně to, aby tepelná ochrana byla znovupoužitelná: „Starship musí být schopna dalšího letu okamžitě po přistání. Bez jakékoliv údržby.“

Starship při vstupu do atmosféry (Zdroj: SpaceX)

Při návratu z nízké oběžné dráhy by podle Muska bylo zhruba 20 % povrchu lodi vystaveno maximální teplotě kolem 1476 °C, dalších 20 % teplotě 1326 °C a zbytek povrchu by dosáhl maximální teploty pod 1176 °C, kterou už snese ocel typu 310S sama i bez dodatečného chlazení. Co se týče teplot, kterým bude při návratu vystaven nosič Super Heavy, Musk upřesnil, že teploty na nejvíce namáhaných částech trupu by neměly přesáhnout 330 °C a teploty kolem motorové sekce nepřesáhnou 925 °C, což prý zvládne ocel jen pomocí pasivního radiativního chlazení.

Později pak Musk vysvětlil, že většina návětrné strany lodi Starship bude tvořena šestiúhelníkovými destičkami, jejichž tvar byl zvolen proto, že díky absenci přímých linií nemůže horký plyn zrychlovat v mezerách. V červenci 2019 pak SpaceX během mise CRS-18 testovalo keramické destičky určené pro tepelný štít Starship. Musk zatím neupřesnil, z jakého materiálu jsou destičky vyrobeny. Jako nejpravděpodobnější kandidát se ale jeví materiál vycházející z technologie TUFROC (Toughened Uni-piece Fibrous Reinforced Oxidation-Resistant Composite), na jehož výzkumu a vývoji SpaceX od června 2018 spolupracuje s NASA. Tuto technologii původně vyvinulo Amesovo výzkumné středisko NASA a jeho vlastnosti demonstroval experimentální miniraketoplán X-37B společnosti Boeing. TUFROC je tvořen uhlíkovou čepičkou, která je mechanicky připevněna k lehkému, vláknitému základu ze siliky (oxidu křemičitého). Materiál je lehký, levný, znovupoužitelný a dokáže odolat teplotám téměř 2000 °C.

Detail keramických destiček na X-37B (Archivní foto: Boeing)

Nabízí se otázka, čím se řešení SpaceX liší od raketoplánů, které také byly vybaveny tepelným štítem z destiček. Musk víceméně potvrdil, že destičky SpaceX jsou tenčí, lehčí, mají převážně jednotný tvar a jejich kontrola a výměna je snazší. Zároveň vysvětlil, že není potřeba, aby každá destička měla vlastní teplotní čidlo, jelikož její stav a nutnost výměny je evidentní na základě částečného opotřebení v místech, kde se moc rozžhavila.

SpaceX testuje svou verzi destiček také na prototypech Starship. Podle Elona Muska jsou destičky mechanicky připevněny pomocí ocelových čepů a nejsou ablativní. Cílem raných experimentů bylo nejspíš ověřit, jak se uchycení destiček vypořádá s vibracemi z motorů a také teplotními změnami následkem tankování kryogenních látek. U prototypu Starship SN4 se jedna sada destiček nacházela na horní nádrži a dvě další byly na spodní části v oblasti motorů. U nich to vypadalo, že SpaceX testovalo dva různé typy uchycení. U každého dalšího prototypu Starship pak bylo destiček stále více. Kompletní tepelný štít byl poprvé k vidění na Starship S20, která je určena pro první orbitální testovací let.

Motor Raptor

Raketový systém SHS pohánějí motory Raptor, jejichž vývoj SpaceX oznámilo už v roce 2012. Raptor je motor s uzavřeným cyklem typu „full flow staged combustion“, který spaluje metan a kapalný kyslík. Metan má jako palivo několik výhod – hoří čistěji než petrolej používaný u raket Falcon, takže dochází k menšímu zanášení motorů usazeninami (to napomáhá snadné znovupoužitelnosti), je levný, a dá se vyrábět na Marsu (z vodíku získaného z ledu a z CO2 získaného z marsovské atmosféry). Kyslík a metan jsou spalovány v poměru 3,6:1.

Raptor je dosud nejsilnější motor SpaceX – má tah kolem 2 MN (200 tun) na hladině moře, tedy zhruba 2,5krát více než Merlin 1D u raket Falcon.

Merlin 1D (vlevo) vedle Raptoru (Foto: @brandondeyoung_)

Původní koncept rakety ITS z roku 2016 měl využívat Raptory o tahu 3 MN – 42 motorů na prvním stupni a 9 motorů na lodi. Nejnovější verze Super Heavy Starship má menší průměr a má používat 33 Raptorů na prvním stupni (nechvalně proslulá sovětská raketa N1 měla rekordních 30 motorů) a kosmická loď je vybaveny 6 Raptory.

Varianty Raptoru

SpaceX v zájmu zjednodušení vývoje a výroby původně plánovalo vyvinout nejdříve jen jednu variantu Raptoru, která by byla použita na obou stupních rakety. Nakonec však došlo ke změně tohoto plánu a existovat budou celkem tři varianty – RB, RC a RVac. Všechny tyto motory mají společný základ a liší se jen v pár ohledech.

Varianta RC byla vyvinuta a otestována jako první. Tento typ Raptorů byl použit při raných testovacích letech Starhopperu a dalších prototypů Starship. Motory RC mají výšku 3,1 m a trysku s průměrem 1,3 m a jsou schopné naklánění o 15 stupňů, což je potřeba především při přistání. Tři motory tohoto typu proto jsou umístěny uprostřed motorové sekce Starship a 13 kusů se bude používat na nosiči Super Heavy. Raptor typu RC je optimalizovaný pro atmosférický let a má mít specifický impuls kolem 356 sekund ve vakuu a tah až 210 tun.

Varianta RVac je optimalizovaná pro fungování ve vakuu bude mít tah 220 tun (2,2 MN) a specifický impuls ve výši 372 sekund (budoucí verze by měla dosáhnout hodnoty 380 sekund či více). Pro srovnání, vakuový Merlin 1D má specifický impuls 348 sekund a motor RL-10 na horním stupni Atlasu 5 má 451 sekund (vodíkové motory nemají v tomto ohledu konkurenci). Vakuový Raptor má trysku s průměrem kolem 2,8 metru, která není rozkládací, jako tomu je například u motoru RL-10B-2 na raketě Delta IV. Vakuové Raptory nejsou schopny vektorizace tahu, protože jsou napevno připojeny ke konstrukci lodi Starship. Vakuové Raptory jsou momentálně provozovány s tlakem kolem 270 barů, ale SpaceX už pracuje na vylepšeních, která by měla umožnit navýšení tlaku na hodnotu přes 300 barů. Cílem je také postupně zlepšit poměr tahu vůči váze až o 50 %.

První vyrobený vakuový Raptor (vpravo) a srovnání velikosti s atmosférickou variantou RC (Foto: SpaceX)

První exemplář vakuového Raptoru byl vyroben v září 2020. Hlavním rozdílem oproti atmosférickým verzím RB a RC je výrazně větší expanzní tryska, která je navíc regenerativně chlazena. Pro co nejvyšší efektivitu ve vakuu je totiž optimální co největší tryska. Vakuový Raptor je však schopen i zážehu v atmosféře, aniž by to vedlo ke zničení expanzní trysky (na rozdíl od vakuového Merlinu, který je na zemi testován bez připojené trysky). To potvrdil první testovací zážeh vakuového Raptoru, který proběhl v září 2020 v McGregoru:

Třetí varianta Raptoru se nazývá RB. Jde o atmosférický motor, kterému měla podle původního plánu chybět možnost regulace tahu (přiškrcení) a také by nebyl schopný naklápění kvůli vektorování tahu. Díky tomu měl být jednodušší na výrobu a také by to umožnil vyšší tah dosahující hodnot až 300 tun. Z tohoto plánu ale později sešlo a nakonec jde v podstatě o motor typu RC jen s tím rozdílem, že nemá nainstalovanou hydrauliku pro naklápění motoru. Schopnost regulace tahu tedy zůstala zachována.

Raptor typu RB najde uplatnění výhradně na nosiči Super Heavy. Ten bude vybaven celkem 33 Raptory, přičemž těch 13 prostředních bude ve variantě RC s naklonitelnou tryskou kvůli přistání. Zbylých 20 Raptorů na Super Heavy bude ve variantě RB a tyto motory budou napevno přimontovány k raketě po obvodu motorové sekce.

29 motorů Raptor na Super Heavy B4. 20 vnějších motorů je ve variantě RB a 9 vnitřních ve variantě RC. (Zdroj: Elon Musk)

Vývoj a testování

Testovací zážehy Raptoru jsou prováděny v texaském McGregoru, kde jsou k dispozici horizontální i vertikální stavy. Vývojová verze Raptoru o tahu 100 tun byla testována od září 2016. První letový exemplář Raptoru v plné velikosti byl poprvé zkušebně zažehnut v únoru 2019. Během prvního týdne testování proběhlo asi 6 zážehů, z nichž jeden byl přibližně 11sekundový a bylo při něm dosaženo tlaku ve spalovací komoře ve výši 268,9 barů. Tím byl překonán ruský motor RD-180 s tlakem 267 barů. Při jednom z těchto testů však byl motor poškozen. Motor od té doby prošel radikálními změnami a mnoha optimalizacemi pro usnadnění výroby. Díky tomu mají nejnovější vyrobené exempláře nižší hmotnost, vyšší tah a vyšší specifický impuls.

Druhý vyrobený Raptor pak putoval do jižního Texasu, kde byl v březnu 2019 nainstalován na zkušební prototyp Starhopper a v dubnu dvakrát krátce zažehnut. Třetí Raptor byl během dubna 2019 testován v McGregoru, kde absolvoval delší zkušební zážehy (například 40vteřinový). Čtvrtý Raptor byl v květnu 2019 testován v McGregoru. Pátý exemplář měl být použit pro první lety Starhopperu, ale motor byl v červnu 2019 poškozen během testování následkem uvolnění statoru kyslíkové turbíny. Starhopper tedy nakonec během svého 150metrového skoku v srpnu 2019 použil Raptor číslo 6.

Vertikální test motoru Raptor RC18 v McGregoru (Foto: SpaceX)

Cílem SpaceX je provozovat Raptor s tlakem ve spalovací komoře ve výši 300 barů. Této hodnoty se podařilo dosáhnout během testování v červnu 2020. V srpnu 2020 pak motor dokonce nakrátko dosáhl tlaku 330 barů. Klíčové ale je udržení této hodnoty dlouhodobě a opakovaně bez poškození motoru. Elon Musk na konci října 2020 prozradil, že proběhl test, během kterého fungoval Raptor s tlakem 300 barů po dobu 90 sekund, načež se motor začal tavit. Verze atmosférického Raptoru, která byla použita při raných testovacích letech Starship, je proto provozována s nižším tlakem kolem 250 barů a tahem kolem 187 tun. To pro počáteční testovací lety bohatě postačuje, ale cílem jsou lepší parametry. SpaceX proto vyvinulo druhou generaci motoru zvanou Raptor 2.

Srovnání raketových motorů podle tlaku ve spalovací komoře (Zdroj: Everyday Astronaut)

Na konci roku 2021 začalo testování druhé generace motoru Raptor, která má být výrazně jednodušší, levnější a zároveň výkonnější než předchozí verze Raptoru. Při jednom z testovacích zážehů motor dosáhl rekordního tlaku ve spalovací komoře na úrovni 321 barů. Poté sice došlo ke zničení tohoto exempláře, ale podle Elona Muska možná byl problém v nízkém tlaku přiváděného kyslíku, nikoli motoru jako takovém. Musk dodal, že Raptor s tlakem 321 barů dosahuje tahu přibližně 245 tun. Musk v srpnu 2021 prozradil, že Raptor 2 bude standardně disponovat tahem 230 tun při tlaku 298 barů, ale firma se prý bude snažit z motoru vymáčknout ještě ty 2 bary navíc.

Další vlastnosti Raptoru

Motor nepoužívá čepový vstřikovač jako Merlin, nýbrž vysoký počet odstředivých vstřikovačů, které podle SpaceX umožňují nejvyšší teoretickou efektivitu směšování a spalování.

Musk vysvětlil, že tryska atmosférického Raptoru je chlazena regenerativně pomocí vyfrézovaných měděných kanálků s inconelovým obalem po celé délce trysky (obal se vyrábí metodou „explosive hydro forming“). Těmito kanálky koluje studený metan před svým spálením v komoře. Podobně funguje chlazení motorů Merlin u raket Falcon. Novinkou je však regenerativní chlazení rozměrné expanzní trysky na vakuovém Raptoru (tryska vakuového Merlinu není chlazena regenerativně).

Raptory RC54, 61 a 66 před instalací na Starship SN15 (Foto: Cosmic Perspective)

Raptor na rozdíl od Merlinu nevyužívá k zažehnutí samozápalnou směs TEA-TEB (triethylhliník-triethylboran). Musk prozradil, že plynný metan a kyslík je zapálen výkonnými svíčkami (podobnými těm v autech), čímž se následně zažehnou hořáky, jež zapálí spalovací komory hnacích turbín (preburner) a také hlavní komoru. Zážeh Raptoru prý vyžaduje velmi rychlé a přesné roztočení kyslíkových a palivových turbín pomocí plynu v tlakových nádobách COPV. U prvotních prototypů Starship je při startování Raptorů stále používáno helium, ale časem mají být čerpadla motory roztáčeny přímo metanem a kyslíkem. Tlakové nádoby pak tedy budou obsahovat metan či kyslík, přičemž plněny můžou být přímo za letu, aby bylo možné Raptory zažehávat opakovaně.

Co se týče regulace tahu motoru, Raptor měl být podle prezentace z roku 2016 schopen tah snížit až na 20 % maxima, ale to se ukázalo jako moc obtížný cíl. Prohlášení Elona Muska z března a července 2019 naznačují, že první verze Raptoru je schopná snížit tah jen na zhruba 50 %. Minimální hodnotu tahu by podle Muska bylo možné ještě snížit, ale vyžadovalo by to složitější konstrukci motoru. Omezujícím faktorem snižování tahu je riziko „utržení plamene“ ve spalovací předkomoře Raptoru (preburner). SpaceX však nadále pracuje na snížení minimální hodnoty tahu.

Výroba a cena

Motory Raptor byly zpočátku vyráběny výhradně v továrně SpaceX v Hawthorne, ale v roce 2021 byla v McGregoru postavena nová továrna, kde se budou vyrábět všechny atmosférické Raptory. V Hawthorne pak zůstane pouze výroba vakuové varianty Raptoru a také vývojových kusů.

Továrna na výrobu Raptorů v McGregoru během stavby v listopadu 2021 (Zdroj: Gary Blair / NASA Spaceflight)

K výrobě Raptoru Musk řekl: „Některé komponenty budou vyrobeny 3D tiskem, ale většina bude tvořena obráběnými výkovky. Také jsme vyvinuli novou slitinu pro kyslíkové čerpadlo, která je pevná i při vysoké teplotě a nehoří. V prostředí s horkým čistým kyslíkem pod tlakem totiž hoří skoro všechno.“ Metalurgický tým SpaceX kvůli tomu vyvinul superslitinu SX500, která je určena pro prostředí s horkým plynem s vysokým poměrem kyslíku a tlakem přes 800 barů. Mělo by se jednat o monokrystalickou moderní verzi superslitiny Inconel (nikl + chrom). Kromě toho se při výrobě motoru využívá Inconel 718+. Ve slévárně SpaceX se z Inconelu odlévá například část potrubí Raptoru.

Odlitek potrubí pro motor Raptor ze slitiny Inconel (Foto: Elon Musk)

V září 2019 Elon Musk oznámil, že SpaceX vyrábí Raptor číslo 12, v prosinci 2019 prozradil, že SpaceX vyrobilo už 17 Raptorů a začátkem března 2020 uvedl: „Teď vyrábíme Raptor číslo 23 nebo 24. Je lehčí, levnější a v téměř všech ohledech lepší než první verze Raptoru, která stála za prd a vybuchovala. Celkem nám vybuchlo asi šest nebo sedm Raptorů, už to ani nepočítám.“

Musk také uvedl, že firma se bude soustředit na zrychlení výroby Raptorů a během léta 2019 chce SpaceX dosáhnout rychlosti jednoho dokončeného motoru každé 3 dny. Toho se však dosáhnout nepodařilo. V listopadu 2019 Musk uvedl, že rychlosti jednoho dokončeného motoru denně bude dosaženo až někdy během roku 2020 (to se však také nestihlo). Do dubna 2020 bylo dokončeno celkem 26 Raptorů, v červnu 2020 SpaceX vyrobilo 30. Raptor, v srpnu 2020 se chystalo testování 40. exempláře a v říjnu 2020 bylo vyrobeno 50 kusů. V dubnu 2021 pak společnost uvedla, že od ledna 2020 vyrobila a otestovala přes 60 Raptorů, které dohromady provedly zkušební zážehy v celkové délce přes 30 000 sekund v rámci 567 testů, které zahrnovaly několik letů prototypů Starship. Elon Musk pak v květnu 2021 prozradil, že SpaceX se blíží rychlosti jednoho dokončeného Raptoru za každých 48 hodin. V červenci 2021 SpaceX vyrobilo 100. Raptor. Na konci roku 2021 však Elon Musk vyjádřil nespokojenost s výrobou Raptorů a vyhodil hlavního manažera týmu pohonů. Musk totiž považuje výrobu Raptorů za klíčovou a pokud se nepodaří dostatečně rychle zvýšit výrobní kapacitu, mohlo by to zdržet testování a zprovoznění Starship.

Elon Musk se také vyjádřil k ceně Raptoru. Everyday Astronaut odhadoval cenu jednoho motoru na 2 miliony dolarů. Muska na to reagoval s tím, že cena byla v létě 2019 vyšší, avšak při masové výrobě se prý sníží více než desetkrát. Elon ale upozornil, že se toho předtím ještě musí hodně prokázat. Snižování nákladů prý v roce 2019 pokračovalo dobře a v případě první verze Raptoru („V1.0“) měly výrobní náklady klesnout „hluboko pod milion dolarů“ za kus. Cílem pak je dosáhnout hodnoty 250 tisíc dolarů u Raptoru 2 a ideálně dosáhnout hranice 1000 dolarů za tunu tahu.

Obrovský cenový rozdíl oproti jiným raketovým motorům je podle Muska daný tím, že ostatní motory jsou navrženy pro minimální nebo žádnou znovupoužitelnost. Raptor je oproti tomu navržen pro časté a okamžité znovupoužití podobně jako letecké proudové motory, u kterých je potřeba provádět inspekci až po mnoha letech, pokud tedy instrumentace nedetekují nějaký problém dříve. Hodně prý také pomáhá použití hydrostatických ložisek.

Super Heavy (první stupeň)

První stupeň rakety se nazývá Super Heavy a měří necelých 70 metrů s průměrem 9 metrů a pohánět jej bude až 33 motorů Raptor. Jen 13 středových motorů však bude schopných regulace tahu a náklonu o 15 stupňů kvůli přistání. Cílem pro Super Heavy je podle Muska celkový tah ve výši 7500 tun.

Super Heavy B4 během přesunu z rampy do montážní haly (Foto: BocaChicaGal / NASA Spaceflight)

První exemplář Super Heavy v plné velikosti se začal vyrábět v září 2020. Prototyp BN1 byl dokončen v březnu 2021, ale nakonec posloužil pouze k natrénování výrobních postupů a po dokončení byl zlikvidován, protože už byl zastaralý. Původně bylo v plánu provést krátké skoky s prototypy Super Heavy, které by byly vybaveny jen 2–4 Raptory, aby se minimalizovaly ztráty hardwaru v případě selhání. Elon Musk odhadoval, že krátký skok prvního prototypu Super Heavy se dvěma Raptory by mohl proběhnout v říjnu 2020, ale nakonec k tomu nedošlo a od plánů provést tyto krátké skoky bylo zcela upuštěno. Super Heavy tedy poprvé poletí rovnou na orbitální testovací misi během roku 2022. Použit by měl být prototyp B4 vybavený 29 Raptory.

Super Heavy B4 s 29 Raptory během přesunu na orbitální vypouštěcí stůl (Foto: Jack Beyer)

SpaceX s výrobou Super Heavy nespěchalo, protože chtělo nejdříve vyřešit návrh komplikovanější Starship. Elon Musk uvedl, že vývoj Super Heavy je jednodušší, protože jde v podstatě jen o prodlouženou Starship bez tepelného štítu. Jediným velkým rozdílem je nejspodnější část nádrže, která bude přenášet tah 33 motorů Raptor. Tahle část rakety je tedy unikátní a obtížnější než motorová sekce lodi Starship.

Strukturální pevnost Super Heavy z nerezové oceli je podle Muska zajištěna tak, že nádrže obsahují vnitřní navařené podélné výztuhy a také přepážky zabraňující šplíchání paliva.

Super Heavy B4 během převozu na rampu (Foto: Elon Musk)

Prototyp Super Heavy BN1 měl metanovou nádrž umístěnou dole a kyslíkovou nahoře, ale poté došlo ke změně a následující prototypy mají kyslíkovou nádrž dole stejně jako loď Starship.

Super Heavy nakonec nebude mít kromě ocelových roštových kormidel žádné aerodynamické řídicí plochy. Přistávací nohy měly být čtyři, ale nakonec došlo ke změně plánů a raketa nebude mít nohy žádné. Tím se zjednoduší a zlevní výroba a zároveň se sníží celková hmotnost. Přistání však kvůli tomu bude muset být prováděno tak, že klesající raketu zachytí mechanická ramena na rampě. O tom si můžete přečíst více v sekci Start a přistání.

Starship (druhý stupeň)

Kosmická loď Starship měří 50 metrů na výšku, má průměr 9 metrů, pohání ji 6 Raptorů a hlavní nákladový prostor pojme přes 1000 metrů krychlových nákladu. Kromě paliva nebo jiného nákladu dokáže loď vézt až 100 lidí. Nákladový prostor Starship bude vybaven odklápěcím krytem, který po otevření nabídne otvor s šířkou 8 metrů a výškou až 22 metrů. Náklad bude k lodi připojován vertikálně.

Pokud Starship postavíme na výšku, v horní části bude prostor pro náklad nebo pasažéry. Pro lety s posádkou bude loď disponovat 40 kajutami pro 2–3 osoby, dále společnými prostorami, kuchyní, skladem a také krytem, kde se může posádka schovat při slunečních bouřích. Zhruba uprostřed lodi se nachází hlavní nádrž s metanem, pod ní nádrž s kyslíkem a úplně dole pak sekce s motory Raptor. Podle Muska také stále platí, že prázdný prostor kolem motorů bude využit pro uložení dodatečného nákladu. Výhodou prý je, že rozmístění nákladu umožňuje ovlivnit těžiště v případech, kdy je hlavní nákladový prostor ve špičce lodi plný.

Starship S20 během testování na rampě (Foto: RGV Aerial Photography)

Loď je vybavena dvěma velkými stabilizačními plochami na zádi a dvěma na přídi. Všechny lze naklápět pomocí elektromotorů a loď tím řídit během letu atmosférou. Baterie a motory z automobilů Tesla elektromechanicky ovládají řídicí plochy pomocí šnekového převodu. Pro pohyb zadní plochy je prý potřeba výkon 1,5 MW.

Klesající Starship SN8 během testovacího letu. Loď je stabilizovaná pohybem aerodynamických klapek. (Foto: @cnunezimages)

Starship bude existovat v několika variantách. Kromě minimálně jedné verze pro přepravu posádky bude potřeba také verze s velkým nákladovým prostorem a časem také verze pro skladování pohonných hmot na orbitě a „tanker“, který bude využíván pro dotankovávání této orbitální „čerpací stanice“ nebo přímo jiných lodí Starship. Musk k tomu řekl: „Zpočátku bude tankování zajišťovat v podstatě obyčejná loď, akorát bude bez nákladu. Později vyrobíme specializovaný tanker, který bude mít extrémně vysoký hmotnostní poměr mezi plným a prázdným stavem (varování: bude vypadat dost zvláštně).“

Přistávacích nohou má Starship šest a jsou na rozdíl od předchozí verze lodi z roku 2018 oddělené od stabilizačních ploch. Nacházejí se složené uvnitř motorové sekce, před přistáním se vyklopí směrem ven a opřou se o zpevněné části „sukně“, která chrání motory během návratu atmosférou. Tyto nohy jsou teleskopické a poprvé byly použity při letu prototypu Starship SN5. Elon Musk následně upřesnil, že příští verze přistávacích nohou označovaná „V1.1“ bude o 60 % delší a u verze 2.0 budou nohy ještě o hodně delší a širší, podobně jako ty na Falconech, ale budou schopny přistání na nerovném povrchu díky automatickému vyvažování. To se bude hodit především při prvotních přistáních na Měsíci či Marsu, než tam budou postaveny rovné plošiny. Jak přesně ale budou nohy vypadat, ještě nebylo finalizováno. Elon Musk k tomu uvedl, že přistávací nohy na Starship jsou jedním z neobtížnějších problémů. „Externí nohy vyžadují štít, což zvyšuje hmotnost. Širší postoj zvyšuje hmotnost. Tlumiče nárazu zvyšují hmotnost. Každopádně lepší nohy potřebujeme.“ První orbitální prototypy Starship však přistávací nohy nemají vůbec, protože budou přistávat do oceánu, a v budoucnu má přistávající lodě Starship zachytávat mechanismus na startovní rampě. Přistávací nohy tedy nakonec možná budou potřeba pouze pro přistávání mimo Zemi.

Starship by měla obsahovat až 1200 tun pohonných hmot, z čehož přibližně 78 % bude představovat kyslík. K problematice udržování pohonných hmot při správné teplotě během dlouhých letů na Mars, Musk v roce 2017 řekl: „Hlavní nádrže budou ve vakuu a vnějšek lodi bude dobře izolovaný (především kvůli zahřívání při návratu atmosférou). Předek lodi bude převážně nasměrován ke slunci, takže k nádržím určeným pro přistání se dostane jen malé množství tepla. Nicméně chlazení paliva lze zajistit také pomocí odpařování. Časem pak možná přidáme kryogenní chladič.“

Elon Musk vysvětlil, jak bude fungovat řízení Starship ve vakuu, tedy například při cestě na Měsíc či Mars. Vakuové Raptory budou schopné regulovat svůj tah, ale budou nehybné. Směr lodi tedy bude během provádění zážehů ovládán nakláněním atmosférických motorů, které pojedou na nejnižší možný výkon. Většinu tahu tak stále budou vytvářet efektivnější vakuové Raptory.

Starship na starších oficiálních vizualizacích disponuje vějířovitými solárními panely, které zajišťují přísun elektrické energie. První prototypy však panely vybaveny nejsou a místo toho obsahují několik velkých baterií převzatých z vozů Tesla. Starship je také obvykle vyobrazena s několika řadami malých oken a jedním rozměrným oknem na špičce. Elon Musk uvedl, že okna „možná” budou mít zlatou vrstvu (asi podobně jako tomu je v případě hledí skafandrů pro pohyb astronautů ve volném prostoru). Okna však budou přítomna pouze u varianty lodi určené pro přepravu lidí, která bude mít premiéru později než nákladní nebo tankovací varianty.

Povrch lodi není nijak natírán, protože bude při návratu dosahovat moc vysokých teplot. Co se týče tepelné ochrany motorů Raptor, ty podle Muska „musí být kryty během vstupu do atmosféry”, a tak vůbec nevyčnívají z trupu.

Co se týče interiéru lodi, tak Elon Musk v září 2018 prohlásil, že byly vypracovány různé koncepty. Podotkl, že interiér se bude lišit v závislosti na tom, pro jaké mise bude loď určena. Interiér lodi pro mise na Mars bude vzhledem k délce letu a počtu pasažérů hodně odlišný od interiéru lodi létající k Měsíci. Podle Muska se při návrhu interiéru nesmí zapomínat na zábavu, a tak bude loď disponovat prostory pro ty co možná nejzábavnější aktivity, které lze provádět ve stavu beztíže. V srpnu 2020 ale Musk uvedl, že návrhu interiéru lodi se SpaceX zatím moc nevěnovalo.

Kosmická loď nebude vybavena únikovým systémem pro posádku. Musk se k tomu před časem vyjádřil ve smyslu, že Starship je znovupoužitelná a bude létat tak často, že její bezpečnost bude časem podobně vysoká jako u letadel, takže klasický záchranný systém nebude potřeba. Například dopravní letadlo také nemá padáky pro cestující a člověk se musí smířit s tím, že je určitá malá šance, že dojde k tragické nehodě. Jestli se takové úrovně bezpečnosti SHS opravdu podaří v reálu dosáhnout, však rozhodně není jisté. Podrobněji tuto problematiku rozebírá video od Everyday Astronauta.

Starship má kromě hlavních nádrží ještě menší nádrže, které zůstávají na rozdíl od těch hlavních plné až do přistávacího zážehu. To je podle Muska důležité, protože jinak by hrozilo, že motory po nastartování nasají vzduchovou bublinu vzniklou během poletování paliva ve stavu beztíže. To by nejspíš mohlo motory poškodit. Starship proto má menší nádrže („header tanks“), které obsahují pohonné látky pro přistání. Podle schématu z představení předchozí verze rakety BFR měly obě tyto přistávací nádrže být umístěny uvnitř hlavních nádrží, ale nakonec došlo ke změně.

V případě prvního prototypu Starship Mk1 byly obě přistávací nádrže umístěny do špičky lodi spolu s bateriemi a dalším hardwarem. Důvodem je podle Elona Muska vytvoření protiváhy k těžké spodní části rakety, která obsahuje velké aerodynamické plochy a také motory Raptor. Během přistání, kdy jsou hlavní nádrže prázdné, by jinak bylo těžiště moc nízko. Od té doby však došlo k další změně, neboť ve špičce je nakonec umístěna jen kyslíková přistávací nádrž (s hmotností kolem 30 tun). Nádrž s metanem pro přistání byla od prototypu SN4 umístěna ve spodní části hlavní metanové nádrže.

Starship se vyrábí z „barelů“, což jsou prstence vysoké 2 metry s průměrem 9 metrů. Vyrábějí se tak, že se rozvine plech z nerezové oceli, uřízne se a v daném místě se svaří. Výsledný barel má hmotnost 1600 kg a trup každé Starship tvoří 17 barelů. Na vrch pak patří ještě aerodynamická špička. SpaceX v březnu 2020 vyrábělo dva barely denně a cílem bylo vyrábět čtyři denně.

Start a přistání

Starty Starship budou probíhat buď z odpalovacích ramp na pevnině nebo ze speciálních mořských kosmodromů. Před každým startem bude proveden statický zážeh, při kterém budou zažehnuty všechny motory na Super Heavy po dobu 15 sekund.

Kombinace lodi Starship a nosiče Super Heavy bude mít při startu celkovou hmotnost kolem 5000 tun. Super Heavy bude obsahovat přibližně 3600 tun paliva a okysličovadla, zatímco Starship ponese dalších 1200 tun těchto pohonných hmot. Během startu se očekává, že horko vyvolané zážehem motorů na Super Heavy dosáhne až do vzdálenosti 440 metrů od vypouštěcího stolu. Co se týče úrovně hluku, tak start SHS bude výrazně hlasitější než Falcon 9.

Starship S20 a Super Heavy B4 po zkušebním spojení na orbitální rampě (Foto: Jack Beyer)

Necelé 3 minuty po startu Super Heavy vypne své motory přibližně ve výšce 70 km, načež dojde k odpojení Starship, která ve výšce kolem 80 km zažehne své motory a poletí na cílovou orbitální dráhu. Super Heavy mezitím doletí až do výšky 130 km a poté začne klesat, přičemž dosáhne rychlostí přesahujících Mach 6. Ve výšce kolem 8 km raketa zpomalí pod rychlost zvuku a poté přistane.

Neoficiální představa orbitálního startu Starship ze Starbase (Autor: Tony Bela)

Nosič Super Heavy má být schopen tak přesného přistání, že ani nepotřebuje přistávací nohy. Plán je takový, že přistávající raketu zachytí mechanická ramena přímo na rampě. Po zachycení pak může být raketa snadno přesunuta na vypouštěcí stůl pro rychlou kontrolu, natankování a další start. Zachytávací mechanismus je přezdíván Mechazilla a poprvé by mohl být otestován během druhého orbitálního startu SHS, při kterém poletí prototyp Super Heavy B5.

Musk také vysvětlil, že Super Heavy nebude při návratu atmosférou létat „břichem napřed“ jako Starship, jelikož těžiště nosiče bude oproti lodi o dost níže a bude konzistentnější (není třeba brát ohled na variabilní hmotnost nákladu), takže bude mít tendenci letět motory napřed stejně jako první stupně raket Falcon.

Pro zpětný zážeh, který raketu po oddělení nasměruje zpět na místo startu, budou podle Elona Muska použity všechny středové motory, které jsou schopny náklonu o 15 stupňů a tím raketu řídí. Musk doufá, že nosič bude dostatečně bytelný, aby dokázal přečkat návrat do atmosféry i bez provedení zpomalovacího vstupního zážehu, který provádějí rakety Falcon. V takovém případě by si pak raketa Super Heavy vystačila už jen s finálním přistávacím zážehem, což by ušetřilo palivo.

Neoficiální představa zachycení přistávající Super Heavy (Autor: @TijnM_3DAnimations)

Řízení nosiče před přistáním budou stejně jako v případě raket Falcon zajišťovat roštová kormidla. U Super Heavy však jsou ze svařované oceli místo z titanu. Novinkou je, že kormidlo nelze sklopit k trupu, a tak budou při startu i návratu vždy ve vyklopené poloze a budou se pouze otáčet. Podle Elona Muska to má zanedbatelný vliv na aerodynamický odpor a výhodou je zjednodušení celého systému.

Roštová kormidla na Super Heavy B4 během převozu na rampu (Foto: Elon Musk)

Pro přistání kosmické lodi Starship bude v případě startů z Boca Chica využívána stávající betonová přistávací plošina. Starship ale také může časem přistávat mořském kosmodromu. Přistávající Starship bude způsobovat sonické třesky, které budou ve srovnání s přistávajícím Falconem 9 slyšitelné v několikanásobně rozsáhlejší oblasti.

Vizualizace přistání lodi Starship (Zdroj: SpaceX)

Loď Starship bude při návratu z orbity vstupovat do atmosféry pod 70° úhlem a řízení budou zajišťovat čtyři samostatně naklopitelné aerodynamické plochy. Dvě menší se nacházejí na špičce a dvě velké na zádi. Plochy při hypersonických rychlostech vytvářejí vztlak, což je podle Muska důležité kvůli omezení maximálního zahřívání. Vysvětlil, že jelikož Starship má znovupoužitelný tepelný štít, Starship potřebuje strávit co nejvíce času v atmosféře kvůli aerodynamickému brždění. To sice povede k vytvoření většího množství celkového tepla, ale maximální dosažená teplota nikdy nebude tak vysoká jako v případě rychlejšího sestupu, který provádí například lodě Dragon. Při letech na Mars a zpět na Zemi pak podle Muska bude nejspíš potřeba provádět vstup do atmosféry nadvakrát.

Před přistáním se Starship otočí do svislé polohy pomocí motorů Raptor a manévrovacích trysek.

Starship měla původně přistávat na pevnině nebo mořské plošině, ale aktuální plán je takový, že bude kosmická loď před přistáním zachycena Mechazillou stejně jako Super Heavy. Zatím však není jasné, kdy bude tento způsob přistání poprvé vyzkoušen v praxi. Jak by to mohlo vypadat, ukazuje tato neoficiální animace:

Výroba rakety SHS

Raketu SHS vzhledem k jejím rozměrům není podle Gwynne Shotwell možné vyrábět v centrále SpaceX v Hawthorne, neboť přeprava tak velkých dílů po silnici by byla velice drahá:

Mysleli jsme, že budeme raketu vyrábět v naší továrně v Hawthorne, ale spočítali jsme si, že každý převoz do přístavu by vyšel na 2,5 milionu dolarů – bylo by potřeba odmontovávat semafory a nevyplatilo by se to. Takže postavíme novou továrnu u vody. Časem pak budeme mít další továrny u jednotlivých startovních ramp.

V dubnu 2018 si SpaceX pronajalo pozemek v losangeleském přístavu, aby zde vybudovalo továrnu na výrobu SHS, která se tehdy ještě jmenovala BFR. Z těchto plánů však sešlo a Elon Musk v březnu 2019 oznámil, že SHS bude vyráběna přímo u obou startovních ramp – jak v jižním Texasu, tak na Floridě. Na jaře 2020 pak SpaceX nakrátko oprášilo plány vyrábět Starship v přístavu v Los Angeles, ale z toho nakonec také sešlo. Stejně tak ustaly přípravy floridské startovní rampy a související provoz výrobního areálu v Cocoa na Floridě.

Mapka pozemků, na kterých SpaceX chtělo vybudovat továrnu na výrobu rakety SHS (Zdroj: Google Maps)

SpaceX prozatím soustředí veškerou aktivitu kolem Starship do Boca Chica v jižním Texasu, kde se nachází stále se rozrůstající areál. SpaceX zde vyvíjí a vyrábí prototypy Starship a Super Heavy. Ty následně testuje na nedaleké rampě (viz níže). Tato oblast byla v roce 2021 přejmenována na Starbase, ale nové označení zatím není oficiálně uznané. Podrobnější informace o jednotlivých částech zařízení SpaceX v Boca Chica najdete v tomto článku.

Montážní areál SpaceX v Boca Chica (Foto: RGV Aerial Photography)

Na konci roku 2021 pak SpaceX obnovilo práce na startovní rampě pro Starship ve floridském komplexu LC-39A, ale zatím není jasné, jestli zde bude probíhat také výroba Starship. Pokud ano, mohla by probíhat v Kennedyho vesmírném středisku, kde SpaceX provozuje areál na Roberts Road.

Technologický demonstrátor Starhopper

V prosinci 2018 začala u Boca Chica montáž prvního technologického demonstrátoru kosmické lodi Starship, s kterým pak byly prováděny statické zážehy i testovací lety. Demonstrátor je přezdíván Starhopper, ale jeho konstrukce měla k finálnímu designu lodi daleko, podobně jako tomu bylo v případě experimentální rakety Grasshopper. S tou SpaceX v letech 2012 a 2013 trénovalo přistávání prvních stupňů, ale s Falconem 9 toho moc společného neměla.

Kompletně smontovaná hrubá konstrukce Starhopperu (Foto: Elon Musk)

Podle Elona Muska má Starhopper stejný 9metrový průměr jako finální Starship, ale byl vyroben z oceli s tloušťkou 12,5 mm (pozdější prototyp Starship SN1 byl vyroben z 4mm oceli). Celková výška se odhaduje na nějakých 40 metrů, ale ve výsledku měl Starhopper jen asi 20 metrů na výšku, protože mu chyběla dutá horní polovina, kterou zničil vítr v lednu 2019. SpaceX se rozhodlo nevyrábět novou, protože pro testy Starhopperu nebyla potřeba.

Starhopper nakonec v roce 2019 absolvoval několik statických zážehů a také dva krátké lety do maximální výšky 150 metrů. Poté byl vyřazen z provozu a nahradily jej pokročilejší prototypy Starship.

Podrobnosti o testování Starhopperu najdete v tomto článku.

Prototypy Starship

Starhopper byl určen jen pro relativně jednoduché krátké lety do malých výšek, avšak SpaceX mělo pro Starship v plánu i náročnější testy. První prototyp lodi Starship označovaný Mark 1 (Mk1) byl od jara 2019 vyráběn v jižním Texasu, kde byl předtím montován Starhopper. Prototyp však měl na rozdíl od Starhopperu mnohem blíže k finální podobě lodi Starship. Prototyp byl zkompletován koncem září 2019 před prezentací Elona Muska o nové vizi pro Starship.

V květnu 2019 se zjistilo, že SpaceX vyrábí dva orbitální prototypy současně. Kromě Texasu se další exemplář (Mk2) vyráběl na Floridě v městečku Cocoa vzdáleném 45 km od rampy LC-39A. Elon Musk vysvětlil, že SpaceX mělo dva týmy, které souběžně vyráběly Starship jak v Texasu, tak na Floridě a soutěžily mezi sebou o to, kdo bude rychlejší. Na obou místech bude podle Muska vyrobena spousta Starship a cílem této přátelské soutěže je zjistit, která lokace je nejefektivnější. Týmy si prý radily, ale každý si mohl zvolit vlastní přístup a nemusel se řídit radami druhého týmu. Prototyp Mk2 ale nebyl dokončen, SpaceX přesunulo veškeré aktivity kolem SHS do Boca Chica a prototyp byl zlikvidován.

V listopadu 2019 byl v Boca Chica zahájen testovací program prototypu Starship Mk1, který měl být zakončen letem Mk1 do výšky 20 kilometrů. Prototyp ale vybuchl během kryogenní tlakovací zkoušky nádrží. Prototyp Mk1 měl suchou hmotnost 200 tun, avšak další exempláře by měly být lehčí (čtvrtý nebo pátý kus už měl mít jen kolem 120 tun, ale není jasné, jestli se toho podařilo dosáhnout). Časem by měla hmotnost ještě klesnout. Snižování hmotnosti je podle Muska možné díky „exponenciálním zlepšením“ ve výrobě a konstrukci. Například trup lodi prvních dvou prototypů tvořily ocelové „barely“, které byly svařeny z několika menších dílů. U pozdějších prototypů jsou tyto barely vyšší, tenčí, lehčí a jsou vyrobeny z jednoho kusu oceli s jen jedním svarem.

SpaceX na začátku roku 2020 provedlo několik destruktivních tlakových testů zkušebních nádrží pro Starship a poté přešlo na výrobu prototypu SN1. To byl přejmenovaný prototyp Mk3 a šlo o první exemplář nové verze Starship V1.0, která už byla navržena pro suborbitální testovací lety. Hlavní nádrže pro tento exemplář byly dokončeny koncem února 2020 a začalo jejich testování na rampě v Boca Chica. Během kryogenní zkoušky však prototyp vybuchl kvůli selhání svaru na „puku“, ke kterému měly být později připojeny Raptory.

SpaceX však vždy vyrábí několik exemplářů Starship najednou, a tak pouhý týden po výbuchu SN1 začalo testování zkušební nádrže vyrobené z dílů původně určených pro prototyp SN2. Ten už byl vyráběn v relativně krytém a čistém prostředí (nikoli pod širým nebem, jako tomu bylo u předchozích prototypů) a měl kvalitnější svary. Nádrž byla úspěšně otestována v březnu 2020 a následně byl vyroben plnohodnotný prototyp Starship SN3. Ten selhal 3. dubna 2020 během tankovací zkoušky s kryogenním dusíkem. Elon Musk později vysvětlil, že selhání nezpůsobil špatný návrh lodi nebo výrobní vada, nýbrž chyba konfigurace testu. Ve spodní kyslíkové nádrži byl nedopatřením moc nízký tlak, a tak došlo ke ztrátě stability konstrukce a zhroucení následkem vysoké hmotnosti metanové nádrže plné kapalného dusíku.

Prototyp SN4, který měl jako první provést krátký testovací let a byl dokončen koncem dubna 2020. Jako první prototyp úspěšně absolvoval kryogenní tlakové zkoušky a také několik statických zážehů motorů Raptor. Avšak během posledního zážehu došlo kvůli selhání pozemní techniky k úniku metanu, načež došlo ke vznícení a obří explozi:

SpaceX však už mezitím vyrobilo další prototypy Starship, a tak testování pokračovalo. Prototypy SN5 a SN6 pak v srpnu a září 2020 vzlétly do výšky 150 metrů a opět přistály na nedaleké betonové plošině. Lety byly velmi podobné finálnímu testu Starhopperu ze srpna 2019.

Pro lety do větších výšek už ale Starship potřebovala pár věcí navíc. Prototyp SN8 proto byl vybaven aerodynamickou špičkou, stabilizačními klapkami a rovnou třemi motory Raptor. Let do výšky 12,5 km nakonec proběhl 9. prosince. Po zážehu tří Raptorů následovalo několikaminutové stoupání, během kterého loď postupně vypínala jednotlivé motory. Po vypnutí posledního se loď přehoupla do vodorovné polohy a začala klesat. Stabilitu zajišťovala čtveřice naklopitelných řídicích ploch, které fungovaly na jedničku. Po dvou minutách klesání pak Starship znovu zažehla dva motory Raptor, které loď přetočily do svislé polohy, aby mohla přistát na betonové plošině. V palivové nádrži však byl moc nízký tlak, což mělo za následek příliš rychlé klesání. Starship tak nakonec sice trefila přistávací plošinu, ale po tvrdém dopadu explodovala.

Následovala série podobných testovacích letů s prototypy SN9, SN10, SN11, které z různých důvodů také skončily neúspěchem. Pak přišel na řadu exemplář SN15, který obsahoval stovky vylepšení a při svém zkušebním letu konečně úspěšně přistál:

SpaceX se následně rozhodlo rovnou přejít k orbitálnímu testování Starship s raketou Super Heavy. První orbitální start je plánován na začátek roku 2022 s prototypy Starship S20 a Super Heavy B4. Raketa i loď při tomto testu prozatím pouze přistanou do oceánu. Jak by to v případě úspěchu mohlo vypadat, ukazuje tato neoficiální animace:

Přípravy prototypů Starship sledujeme živě v průběžně aktualizovaném článku a více informací o jednotlivých prototypech a jejich testech najdete v našem vždy aktuálním přehledu.

Startovní rampy

Nová rampa SpaceX v jižním Texasu měla být původně využívána pro starty raket Falcon, ale později došlo ke změně a rampa je nyní určena výhradně pro Starship a Super Heavy. SpaceX má už teď tři rampy pro Falcony, takže další nutně nepotřebuje, obzvlášť když má SHS stejně postupně nahradit rakety Falcon 9 a Falcon Heavy.

Rampa se nachází v jižním Texasu poblíž vesničky Boca Chica a města Brownsville. Firma tu zakoupila pozemky už v roce 2012, slavnostní zahájení stavby proběhlo v roce 2014, ale výraznější stavební práce se z různých důvodů rozjely až v roce 2018. V roce 2019 zde proběhlo testování a dva lety Starhopperu a v roce 2020 tu byly provedeny zkušební lety prototypů Starship SN5, SN6 a SN8. V roce 2021 zde pak pokračovalo testování dalších prototypů, došlo k neoficiálnímu přejmenování areálu na Starbase a zároveň tu byla vybudována rampa pro orbitální starty SHS.

Startovní rampa SpaceX ve Starbase v listopadu 2021 (Zdroj: RGV Aerial Photography)

Elon Musk potvrdil, že starty SHS budou probíhat také na Floridě z existující rampy LC-39A, odkud momentálně startují rakety Falcon 9 a Falcon Heavy. Stavba orbitální rampy pro Starship zde začala koncem roku 2019, ale práce zanedlouho opět ustaly. Důvodem bylo to, že SpaceX se tehdy rozhodlo všechny aktivity týkající se SHS provádět v Boca Chica.

SpaceX v roce 2019 stihlo v komplexu LC-39A vybudovat pouze betonovou přistávací plošinu pro Starship a také zárodek orbitálního vypouštěcího stolu. Jednalo se však o dnes již zastaralý typ stolu s klasickým deflektorem spalin. SpaceX od té doby postavilo orbitální rampu pro SHS ve Starbase a ta už má úplně jinou podobu. Například vypouštěcí stůl nedisponuje šachtou pro odvod spalin a věž je vybavena tzv. Mechazillou, což je dvojice ramen, která slouží jako integrační jeřáb a zároveň bude časem zachytávat přistávající Super Heavy i Starship.

Orbitální vypouštěcí stůl a integrační věž s Mechazillou ve Starbase na začátku prosince 2021 (Foto: RGV Aerial Photography)

SpaceX proto na konci roku 2021 demontovalo nedokončenou startovní rampu pro Starship v komplexu LC-39A a Elon Musk v prosinci téhož roku oznámil, že tam začalo budování zcela nové orbitální rampy pro starty Starship. Musk následně upřesnil, že plánovaná rampa bude podobná té ve Starbase, ale bude mít vylepšené pozemní systémy a věž. Další podrobnosti zatím neznáme, ale asi půjde o jakousi kombinaci původních plánů z roku 2019 popsaných výše a úprav, které SpaceX provedlo při stavbě orbitální rampy ve Starbase.

Komplex LC-39A v září 2021. Dole uprostřed lze vidět přistávací plošinu a vypouštěcí stůl pro Starship. (Foto: John Kraus)

SHS má v budoucnu startovat třeba i několikrát denně, což by způsobovalo velký hluk a další problémy pro okolní obydlené oblasti. Elon Musk proto uvedl, že většina startů bude časem nejspíš prováděna z mořských plošin. Ty by mohly mít podobu upravených ropných plošin a nacházely by se několik desítek kilometrů od pobřeží. SpaceX proto v roce 2020 výhodně zakoupilo dvě starší ropné plošiny a pojmenovalo je Phobos a Deimos. SpaceX následně najalo firmu, která odstranila původní těžařské zařízení z plošiny Phobos, ale tím přípravy skončily. Plošina Deimos zůstáváa v podstatě netknutá. Podle Elona Muska přípravy těchto plošiny pro účely startů a přistání Starship a Super Heavy prozatím mají nízkou prioritu a firma se soustředí na co nejdřívější dosažení oběžné dráhy se Starship.

Elon Musk prozradil, že výroba kyslíku potřebného pro starty z těchto plošin bude probíhat přímo na moři, ale metan k nim bude prozatím dovážen. Kyslík je důležitější, protože tvoří 78 % celkové hmotnosti pohonných látek pro start, ale výhledově má být na plošinách vyráběn i metan pomocí Sabatierovy reakce a větrné i solární energie. Pohonné látky jsou tedy zajištěny, ale jak se na plošinu dostanou rakety Super Heavy a lodě Starship? Elon Musk potvrdil spekulace, že tyto stroje po dokončení výroby jednoduše odstartují z pevniny a přeletí na jednu z mnoha mořských plošin, které budou časem rozmístěny po celém světě.

Potenciální využití rakety SHS

SpaceX hodlá SHS nabízet pro prakticky všechny myslitelné účely. Musk zmínil vynášení mnoha menších satelitů najednou a také možnost vzniku nových typů satelitů, které by využily rozměrný nákladní prostor lodi Starship. Takovou kapacitu v současnosti nikdo nenabízí, a tak je velikost družic často omezena rozměry aerodynamických krytů běžných raket. Musk uvedl jako příklad vesmírný teleskop, který by díky SHS mohl mít 10krát větší zrcadlo než Hubble, aniž by bylo nutné jej nějak složitě skládat a rozkládat. NASA si shodou okolností nechává vypracovat studii, která by zjistila, zda by SHS bylo možné použít pro vynesení obřího vesmírného teleskopu LUVOIR, který by disponoval zrcadlem s průměrem 8–18 metrů.

Dále má SHS umožnit sbírání starých satelitů či úklid vesmírného odpadu, pokud o to někdo projeví zájem. Raketa také dokáže zásobovat Mezinárodní vesmírnou stanici podobně jako loď Dragon, která tuto funkci plní v současnosti. Starship připojená ke stanici působí trochu komicky, ale k tomu Elon Musk dodal: „Raketoplán byl také hodně velký. Je to proveditelné.“

Pro všechny tyto účely lze sice použít i současné rakety Falcon, ale SHS od nich kromě levnějšího provozu bude odlišovat také schopnost efektivně dopravit náklad i do vzdálenějších destinací, jako je Měsíc či Mars. Je k tomu akorát potřeba vícero startů, aby mohla být loď před dlouhou cestou naplněna palivem a okysličovadlem.

SpaceX potřebuje mít SHS funkční co nejdříve. Firma totiž bude muset do roku 2027 vynést skoro 12 000 satelitů pro svou internetovou konstelaci Starlink, a použití Falconu 9 pro vynesení tolika družic by bylo značně neekonomické, ne-li nemožné. Falcon 9 dokáže najednou vynést 60 družic Starlink, ale Starship by měla zvládnout až 400. Elon Musk na konci roku 2018 prohlásil: „Starlink verze 1 poletí na Falconech a od verze 2 už bude létat na lodi Starship.“

Kromě toho všeho má být raketa schopná zajistit extrémně rychlou mezikontinentální přepravu pro až 1000 lidí najednou. Raketa by startovala z jedné z plovoucích startovních plošin, které by se nacházely poblíž velkých měst a lidé by se na ně dopravili pomocí lodí. Raketa by po startu klasicky odhodila první stupeň, který by posléze někde přistál, a kosmická loď by mezitím pokračovala v cestě dál. Následně by přistála poblíž cílové destinace na téměř identické plošině, z které startovala. Většina těchto cest na dlouhé vzdálenosti by trvala kolem 30 minut. I na nejvzdálenější místo na Zemi byste se pak dostali do hodiny. Tento způsob přepravy by podle Muska měl být cenově srovnatelný s běžnými letenkami a podle prezidentky SpaceX Gwynne Shotwell bude v provozu do roku 2028.

Elon Musk v květnu 2019 prozradil, že jeho tým přišel s překvapivým poznatkem. Když by prý Starship dostala 2–4 další Raptory, mohla by dobře posloužit pro dálkovou přepravu na Zemi i bez nosiče Super Heavy. Toto řešení je prý o dost lepší než to původní z videa výše, protože výrazně snižuje náklady a složitost a zjednodušuje provoz. V takovéto konfiguraci prý Starship dokáže uletět přibližně 10 000 km rychlostí kolem Mach 20. Nebylo by tedy možné takto cestovat kamkoli, ale i tak by bylo možné doletět například z Londýna do New Yorku nebo z Tokya do Los Angeles během pár desítek minut.

Armáda navíc projevila zájem o podobný způsob rychlé přepravy náklady kamkoli na Zemi a momentálně zkoumá, jak této schopnosti Starship potenciálně využít v praxi.

Financování vývoje SHS

Jusaku Maezawa s Elonem Muskem (Zdroj: Jusaku Maezawa)

Na vývoj SHS podle Elona Muska na podzim roku 2018 připadalo méně než 5 % prostředků SpaceX. Teprve až bude mít firma provoz Falconů a Dragonů takzvaně v malíku a mise budou probíhat hladce, začnou se zaměstnanci postupně přesouvat do projektu SHS. Musk očekává, že na konci roku 2019 už bude většina inženýrů pracovat na SHS.

Musk odhaduje celkové náklady na vývoj SHS na zhruba 5 miliard dolarů, ale prý se to špatně odhaduje. Dodal, že to bude určitě více než 2 miliardy, ale nejspíš méně než 10 miliard. V září 2019 Musk odhadoval, že díky přechodu na levnější ocel budou náklady nakonec blíž 2–3 miliardám. V srpnu 2020 už ale odhadoval, že náklady dosáhnou 5 miliard. Pro srovnání, vývoj raket Falcon 9 a Falcon Heavy stál 1–2 miliardy.

SpaceX hodlá vývoj SHS financovat ze zisků z vynášení komerčních satelitů, dopravy lidí a nákladu na ISS a sítě Starlink. Dále také pomocí záloh zákazníků jako v případě Jusaky Maezawy (viz sekci Projekt dearMoon níže). Firma navíc může během vývoje SHS nadále generovat zisky pomocí současných raket Falcon, které je možné opakovaně používat snadno a rychle díky jejich vylepšené variantě Block 5. SpaceX si podle Muska může vyrobit tyto rakety do zásoby a postupně je přestat vyrábět. Díky jejich znovupoužitelnosti je bude moci používat ještě dlouho po ukončení jejich výroby.

Navíc díky opakovaně použitelnému prvnímu stupni a aerodynamickému krytu, které dohromady tvoří 80 % ceny rakety, se společnosti markantně zvýší čistý zisk z každého startu. Nemá totiž důvod vlastní úspory ze znovupoužitelnosti nějak výrazně projevovat do cenovky startu pro zakázníka, neboť už dnes je SpaceX výrazně levnější než konkurence. Po uvedení rakety SHS do provozu pak budou mít zákazníci na výběr, zda chtějí svůj náklad nechat vynést osvědčeným a menším Falconem nebo novým a zpočátku riskantnějším SHS.

SpaceX ale není na vývoj Starship samo. NASA v červenci 2019 oznámila, že bude spolupracovat s řadou firem na vývoji technologií užitečných pro lety na Měsíc. Mezi těmito firmami je také SpaceX, jež bude spolupracovat 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 pomůže SpaceX zkoumat, jak se Starship přistát na Měsíci a také jak nejlépe provádět dotankování této kosmické lodi na oběžné dráze Země, což je jedna z klíčových vlastností Starship umožňující dopravu značného množství nákladu na Měsíc či Mars. Do druhého projektu se pak NASA v září 2019 rozhodla investovat 3 miliony dolarů.

Americké letectvo navíc několikrát přispělo na vývoj motoru Raptor. V letech 2016 a 2017 SpaceX obdrželo celkem asi 90 milionů dolarů a v roce 2021 získalo dalších 14 milionů.

SpaceX je také jednou z řady firem, se kterými bude NASA spolupracovat na dopravě nákladů na Měsíc v rámci programu Commercial Lunar Payload Services. SpaceX navíc získalo od NASA kontrakt v hodnotě 3 miliardy dolarů na vývoj Starship pro dopravu astronautů programu Artemis na povrch Měsíce. Více informací najdete níže v sekci Lety na Měsíc.

Projekt dearMoon – oblet Měsíce

Japonský miliardář Jusaku Maezawa si zaplatil týdenní let raketou SHS kolem Měsíce a zpět. Během oznámení těchto plánů v září 2018 také potvrdil, že on byl ten tajemný zákazník, který si u SpaceX zaplatil oblet Měsíce v lodi Crew Dragon, který firma oznámila v roce 2017. Jelikož ale mise vyžadovala Falcon Heavy, který SpaceX nakonec neplánuje certifikovat pro lety s posádkou, oblet bude proveden s větší SHS.

Jusaku Maezawa (Zdroj: SpaceX)

Maezawa je milovník umění, a tak se chce o tento unikátní vesmírný zážitek podělit s dalšími umělci z celého světa, kteří mohou kolem Měsíce letět s ním (malíř, fotograf, filmař apod.). Věří, že vzniklá umělecká díla, jejichž vytvoření tato cesta inspiruje, přispějí ke světovému míru a probudí snílka v každém z nás. Maezawa tento umělecký projekt nazývá dearMoon a současný plán je oblet Měsíce provést v roce 2023.

Přesný profil obletu Měsíce ještě není finalizovaný, ale mělo by jít o zhruba 6denní misi. Raketa odstartuje ze Země s Maezawou a dalšími asi 11 lidmi na palubě. Spodní stupeň Super Heavy se po necelých 3 minutách letu odpojí a přistane zpět na Zemi, zatímco kosmická loď Starship doletí na parkovací orbitu kolem Země. Následně bude proveden zážeh motorů, který loď navede na dráhu k Měsíci, kam dorazí za 2 dny. Pasažéři se tak stanou prvními soukromými osobami, kteří se dostali za oběžnou dráhu Země. Fáze letu v blízkosti Měsíce zabere zhruba den a následně se loď začne opět vzdalovat a zamíří zpět k Zemi, kde o 2 dny později přistane. Elon Musk doufá, že půjde misi naplánovat tak, aby se loď dostala hodně blízko k povrchu Měsíce.

Předběžný profil mise dearMoon, během které Starship obletí Měsíc

Elon Musk během oznámení projektu několikrát zdůraznil, že se jedná o riskantní misi: „Je to nebezpečná mise. Budeme dělat všechno proto, abychom minimalizovali rizika, ale něco se může pokazit. Jusaku je odvážný člověk.” Vzhledem k tomu, že během této mise nebude ani zdaleka využita maximální kapacita SHS, podle Muska to umožní vézt s sebou spoustu rezervního kyslíku a dalších zásob pro případ, že během cesty dojde k nějakému problému. Musk si nebyl jistý, zda bude před touto misí proveden zkušební oblet Měsíce s prázdným SHS, ale nakonec prohlásil, že pravděpodobně ano. Zároveň vysvětlil, že vzhledem k tomu, že oblet Měsíce potrvá jen pár dní, není na rozdíl od několikaměsíčních misí na Mars potřeba komplexní systém podpory života s uzavřeným cyklem, kde se všechna voda a další látky kompletně recyklují. Měsíční mise místo toho můžou využívat systémy, které SpaceX vyvinulo pro pilotované mise Crew Dragonu na Mezinárodní vesmírnou stanici. Pasažéři před misí projdou dlouhým tréninkem.

Tato mise navíc bude živě streamována ve virtuální realitě, aby si každý mohl zkusit, jaké to na palubě je. K přenosu dat by podle Muska mohla být využita internetová satelitní konstelace Starlink, která by tou dobou už měla být v plném provozu.

Maezawa odmítl sdělit, kolik přesně za oblet Měsíce zaplatil, ale podle Muska je to vysoká částka, která pokryje značnou část nákladů na vývoj SHS. Maezawa zároveň potvrdil, že už SpaceX zaplatil nemalou zálohu.

Lety na Měsíc

Vzhledem k tomu, že současná americká vláda projevuje velký zájem o Měsíc, Shotwell i Musk předpokládají, že SHS podnikne nejdříve mise na Měsíc a až později na Mars. Gwynne Shotwell doufá, že to bude v rámci budování trvalé měsíční základny. Musk vysvětlil, že Měsíc má výhodu v tom, že cesta tam trvá jen 3 dny a není nutné čekat na optimální polohu planet, která v případě Marsu nastává jen každých 26 měsíců. K přistání Starship na Měsíci by podle prezidentky SpaceX mohlo dojít v roce 2022. Plán je prý takový, že loď na povrchu zanechá náklad, který budou moci využít další firmy a organizace v čele s NASA, které usilují o přistání na Měsíci v rámci programu Artemis v druhé polovině 20. let.

Starship přistává na Měsíci (Zdroj: SpaceX)

NASA v dubnu 2020 oznámila, že vybrala návrhy společností Dynetics, Blue Origin a SpaceX, které vyvíjejí systémy pro přistání astronautů NASA na Měsíci v rámci programu Artemis. SpaceX pro tyto účely navrhla zjednodušenou variantu své kosmické lodi Starship, která nebude vybavena tepelným štítem ani aerodynamickými řídicími plochami. Tato Starship 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.

Aktualizovaný koncept lunární Starship pro NASA (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. Z oficiálních obrázků této lunární varianty Starship lze také vyčíst, že na špičce lodi budou umístěny solární panely a astronauté se z lodi dostanou na povrch Měsíce pomocí jakéhosi výtahu.

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. Důvodem je to, že Raptory jsou tak silné, 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 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. Metanové trysky jsou řešením tohoto problému. Byly by použity také při startu z měsíčního povrchu na orbitu.

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

SpaceX také uvedlo, že než Starship dopraví astronauty na povrch Měsíce, loď i nosná raketa by tou dobou už měly mít za sebou mnoho misí. Ty tak můžou posloužit jako demonstrace funkčnosti technologií potřebných pro bezpečné provedení lunární mise pro NASA. Konkrétně SpaceX očekává, že před letem Starship s astronauty na Měsíc bude mít za sebou tyto milníky:

  • Start rakety Super Heavy
  • Znovupoužití Starship
  • Orbitální let Starship s dlouhým trváním
  • Let Starship dál než na nízkou oběžnou dráhu
  • Demonstrace orbitálního tankování Starship
  • Demonstrační přistání na Měsíci bez posádky

Návrh lunární Starship nakonec celou soutěž vyhrál a SpaceX jako jediná zúčastněná firma získala kontrakt na 3 miliardy dolarů. Kontrakt zahrnuje jednu testovací misi na povrch Měsíce bez lidské posádky a poté jednu misi s astronauty. Podrobněji jsme o lunárních plánech SpaceX ve spolupráci s NASA psali v samostatném článku.

Lety na Mars

Věčný optimista Elon Musk doufá, že první dvě Starship by se k Marsu mohly vydat už v roce 2022. V roce 2016 přiznal, že to je hodně ambiciózní cíl, ale těch 6 zbývajících let mu tehdy připadalo jako „hrozně dlouhá doba“. Tato první mise by byla bez posádky a jejím hlavním úkolem by bylo identifikovat potenciální rizika, potvrdit přítomnost vody v cílové oblasti a také poskytnout základní vybavení pro zajištění energie, podpory života a těžby pro budoucí mise.

Starship na Marsu (Zdroj: SpaceX)

Okno pro optimální cestu na Mars se otevírá jednou za 26 měsíců, takže v případě úspěchu první mise na Mars by se podle Muska už v roce 2024 (nebo 2026) mohlo na Mars vydat prvních 20–50 lidí. Letěly by čtyři lodě najednou – dvě s posádkou a dvě bez. Hlavním účelem této mise by bylo zprovoznění zařízení na výrobu pohonných hmot, které vyvíjí SpaceX, a také vybudování malé základny, kterou by bylo možné v budoucnu rozšířit. Paul Wooster ze SpaceX očekává, že většina lodí Starship, které v počátcích přistanou na Marsu, už zůstanou na povrchu a nevrátí se na Zemi. Můžou tak dobře posloužit jako příbytky pro první lidi na Marsu.

Elon Musk odhaduje, že bude trvat alespoň 10 startovních cyklů, než bude základna soběstačná, tedy nejdříve v roce 2050. Musk při přednášce v roce 2017 ukázal, jak by mohl vývoj základny na Marsu vypadat. Středobodem jsou lodě SHS a zařízení na výrobu metanu a kyslíku z marsovského ledu a atmosféry za pomoci solární energie.

Elon Musk odhaduje, že náklady na dopravu jednoho kilogramu na Mars by mohly být postupně sníženy až na hodnotu 100 dolarů. Cena letenky na Mars pro běžné lidi se podle Muska bude odvíjet především od počtu cestujících, ale věří, že cena za přestěhování na Mars (zpáteční let je zdarma) jednoho dne klesne pod 500 tisíc dolarů (11,5 milionů korun) a možná i pod 100 tisíc dolarů (2,3 milionů korun). To je podle něj dost nízká částka na to, aby lidé ve vyspělých zemích mohli prodat svůj dům na Zemi a přestěhovat se na Mars, pokud si to budou přát.

Musk však v roce 2018 upozornil, že všechny tyto plány jsou velmi teoretické a že zatím vlastně ani není jisté, že SHS vůbec někdy úspěšně poletí. Připouští tedy, že může celý projekt selhat, ale zároveň poukázal na rapidní pokroky, kterých SpaceX dosáhlo za posledních 10 let. V roce 2008 firma slavila svůj vůbec první úspěšný start s malou raketou Falcon 1 a o pouhých 10 let později poprvé letěl Falcon Heavy, nejsilnější raketa současnosti. SpaceX navíc dominuje trhu s komerčními starty raket a její Falcony jsou z velké části znovupoužitelné. Musk si myslí, že byste v roce 2008 nejspíš nenašli jediného člověka, který by řekl, že SpaceX během 10 let něco takového dokáže. Ani on sám prý tehdy nevěřil, že se něco takového může podařit. Jinými slovy, SpaceX je dnes o dost zkušenější a nikdo nedokáže odhadnout, čeho firma dosáhne třeba za dalších 10 let.

Elon Musk však přesto myslí na budoucnost. V srpnu 2019 uvedl, že příští generace Starship by mohla mít průměr 18 metrů, tedy dvakrát více než má současná podoba.

Nejdůležitější články a odkazy


Poslední aktualizace článku:

  • 4. 12. 2021 – Další velká aktualizace informací na základě novinek z posledních 6 měsíců, primárně o motoru Raptor a pokračujícím vývoji a testování Starship a Super Heavy; některé sekce navíc dostaly podsekce pro lepší přehlednost
  • 12. 6. 2021 – Velká aktualizace informací na základě novinek z posledních 6 měsíců
  • 21. 12. 2020 – Velká aktualizace po letu Starship SN8
  • 13. 9. 2020 – Doplněna nebo aktualizována spousta informací – především o úpravách Super Heavy, vakuovém Raptoru a testovacích letech Starship
  • 27. 6. 2020 – Spousta menších úprav a oprav + doplněny informace z posledních týdnů o Super Heavy, Raptoru, aktuálních prototypech Starship a také lunární verzi Starship pro NASA
  • 25. 4. 2020 – Doplněny informace o SN4 a plánech pro další prototypy Starship, přidány nové fotky Raptorů a destiček tepelného štítu
  • 4. 4. 2020 – Doplněny informace o osudu prototypu SN3, nových přistávacích nohách, prodloužení Super Heavy a další novinky z posledních týdnů
  • 8. 3. 2020 – Doplněny informace o prototypech SN1 a SN2 a další menší novinky z posledních týdnů
  • 31. 12. 2019 – Doplněny nové informace z aktuálních tweetů Elona Muska + pár dalších oprav a úprav
  • 21. 12. 2019 – Doplněna a aktualizována spousta informací na základě novinek z posledních měsíců (parametry Raptoru, nehoda Starship Mk1, lunární plány SpaceX a další)
  • 30. 9. 2019 – Přidána a aktualizována spousta informací a obrázků na základě novinek z posledního měsíce a především Muskově prezentaci
  • 31. 8. 2019 – Doplněny informace o vyráběných Raptorech a také plánech na testovací lety Starship z nového článku
  • 28. 8. 2019 – Doplněny aktuální informace o posledním letu Starhopperu, spolupráci SpaceX a NASA na vývoji Starship a další novinky z nedávných článků na ElonX
  • 4. 8. 2019 – Přidána nová sekce “Start a přistání” a byly doplněny informace o plánovaných úpravách rampy LC-39A pro starty SHS plus další drobnosti z environmentální studie
  • 28. 7. 2019 – Doplněny nové informace o tepelném štítu Starship, jelikož SpaceX testuje keramické dlaždice, plus jsem doplnil informace o prvním skoku Starhopperu
  • 23. 7. 2019 – Doplněny nové informace o počtu a rozložení Raptorů na Super Heavy a o cestách na Měsíc bez tankování z nového článku.
  • 13. 7. 2019 – Doplněny nové informace o nosnosti Starship a aktuálním dění kolem Raptoru a Starhopperu z nového článku. Zároveň jsem zkrátil část o továrně v losangelském přístavu a celou sekci o výrobě jsem přesunul do jiné části článku.
  • 27. 6. 2019 – Doplněny aktuální informace o Raptoru a Starship z nového článku a přidal jsem fotky vyráběných prototypů lodi
  • 3. 6. 2019 – Doplněny nové informace o Raptoru, Super Heavy, dálkově přepravě a úpravě křídel Starship
  • 23. 5. 2019 – Doplněny informace o úpravě designu Starship a motoru Raptor z nového článku
  • 20. 5. 2019 – Doplněny informace o výrobě druhého prototypu lodi Starship na Floridě, Raptorech s čísly 4 až 10, a také spekulacích ohledně jeho startů z rampy LC-39A
  • 30. 4. 2019 – Doplněna informace o 40sekundovém zážehu Raptoru a přidány nové oficiální obrázky Starship
  • 16. 4. 2019 – Doplněny informace o druhém zážehu Starhopperu a odmontování motoru
  • 4. 4. 2019– Doplněny informace o proběhlém statickém zážehu Starhopperu a testování třetího Raptoru (podrobný článek)
  • 18. 3. 2019 – Doplněny nové informace o regulaci tahu Raptoru, vývoji Starhopperu a orbitálního prototypu lodi Starship, tepelné ochraně SHS a plánech provádět start SHS také z Floridy
  • 17. 2. 2019 – Doplněny nové informace o výrobě Raptoru, tlakování nádrží SHS a také přistávacích nádržích na lodi Starship (podrobný článek)
  • 11. 2. 2019 – Doplněny a aktualizovány informace o Raptoru a Super Heavy na základě nového článku
  • 8. 2. 2019 – Doplněno pár nových informací z článku o zážehu Raptoru a změnách Super Heavy
  • 4. 2. 2019 – Doplněna videa ze zkušebního zážehu Raptoru a také informace o způsobu zapálení motoru (více v článku)
  • 2. 2. 2019 – Doplněny a aktualizovány informace, hlavně o Raptoru a Super Heavy, na základě nového článku
  • 28. 1. 2019 – Doplněna věta o teplotách během návratu z nízké oběžné dráhy
  • 27. 1. 2019 – Menší upřesnění a opravy chyb
  • 26. 1. 2019 – Založení článku, doplnění sekce s odkazy

Líbí se vám takovéto články? Chodíte na ElonX rádi a chtěli byste, aby web zůstal bez reklam a redakce mohla nadále vydávat kvalitní obsah? Vyjádřete svou podporu a spokojenost pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už web podpořili. Děkujeme za přízeň!




Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest

255 Komentáře
nejnovější
nejstarší nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře