Dost možná jsme byli včera svědky události, která se zapíše do dějin kosmonautiky. To prokáže až budoucnost. Jisté je, že včera došlo ke statickému zážehu nejsilnější rakety současnosti. Vůbec poprvé se k životu probralo rovnou 27 motorů Merlin 1D, které při startu poženou k obloze těžkotonážní raketu Falcon Heavy z dílny SpaceX. Pojďme si v tomto článku připomenout cestu, která k tomuto milníku vedla a nakoukněme také do nejbližší budoucnosti. Start této rakety se totiž po včerejšku výrazně přiblížil.

O Falconu Heavy se veřejnost poprvé oficiálně dozvěděla v roce 2011, ačkoliv neoficiálně se o něm hovořilo už od roku 2005, tedy ještě před startem Falconu 1! Na tiskové konferenci, na které firma tuto raketu oznámila, byl představen termín startu v roce 2012. Další roky však ukázaly, že celý úkol je mnohonásobně složitější, než jen vzít tři první stupně „sešroubovat“ je dohromady a vypustit. Elon Musk ostatně sám přiznal, že vývoj této rakety byl výrazně náročnější, než se zdálo na začátku. Ostatně podívejte se na animaci, kterou nám SpaceX naservírovala na tiskové konferenci, kde byl Falcon Heavy oznámen.

Fanoušci SpaceX si v dalších letech zvykli na to, že Falcon Heavy se neustále odkládá – kromě zmíněných technických výzev musela SpaceX čelit i dvěma nehodám, po kterých se všechny projekty zpozdily, protože priorita byla někde jinde. V roce 2016 se začaly objevovat první fotky skutečného letového hardwaru – nejprve aerodynamických špiček pro boční stupně a před Vánoci se SpaceX pochlubila mezistupněm, který spojuje centrální stupeň se stupněm horním.

Tím, že se vývoj Falconu Heavy prodlužoval, sice trpěli fandové firmy, ale raketa samotná na tom vydělala. SpaceX totiž razí silně inovativní přístup, díky kterému postupně za chodu modernizuje své rakety, učí se z věcí, které nasbírá a implementuje je do svých raket. Když byl Falcon Heavy představený veřejnosti, měl mít nosnost okolo 54 tun na nízkou oběžnou dráhu a využívat takzvaný systém cross-feed. Tato metoda, kterou nepoužívá žádná raketa na světě, spočívá v tom, že nádrže bočních stupňů by nekrmily jen svých devět motorů, ale každý boční stupeň by dodával palivo a okysličovadlo do tří motorů ve stupni centrálním. Nádrže na prostředním stupni by tak živily jen tři motory a palivo by se spotřebovávalo pomaleji – centrální stupeň by po odhození bočních stupňů měl ještě hodně pohonných hmot a pokračoval by s devíti motory k obloze.

SpaceX však postupně od náročného systému cross-feed upustila, ale nosnost Falconu Heavy přesto vzrostla na zhruba 63 tun (pokud by se nic z rakety nezachraňovalo). Bylo to díky výše popsanému inovativnímu přístupu, který SpaceX razí. Od roku 2011 totiž Falcony 9 prošly hned několika významnými modernizacemi – prodloužily se jim nádrže, motory dosahují vyšších výkonů a začaly se používat podchlazené pohonné hmoty, takže se jich díky výhodnější hustotě vejde do nádrží více. To všechno mělo za následek navýšení nosnosti Falconu Heavy i při vynechání systému cross-feed.

V roce 2017 se už daly události do pohybu mnohem viditelněji – na testovací zážehy na základnu McGregor v Texasu postupně zamířily oba boční stupně (oba pochází z prvních stupňů Falconu 9, které přistály) i zbrusu nový centrální stupeň. Raketa tedy byla po hardwarové stránce připravena, ale přípravy na start narazily na jiné úzké hrdlo. V září 2016 explodoval na rampě 40 Falcon 9 s družicí Amos 6 a prakticky ji kompletně zdemoloval. Hrozilo tedy, že SpaceX nebude schopna startovat z floridského kosmodromu.

Naštěstí ale v té době probíhaly přípravy na oživení rampy 39A. Z ní dříve startovaly lunární rakety Saturn V a následně raketoplány, po jejichž konci zůstala bez využití. SpaceX si ji tedy dlouhodobě pronajala a začala ji upravovat. Původní plán byl takový, že běžné mise budou létat z rampy 40, zatímco rampa 39A bude vyhrazena misím, které potřebují více času na přípravu – například Falconům Heavy nebo pilotovaným misím, aby jejich přípravy neblokovaly běžný provoz. Po nehodě se však karta obrátila – práce na rampě 39A se musely urychlit, aby odsud mohly létat běžné Falcony.

Po zprovoznění rampy 39A se dělníci přesunuli na zničenou rampu 40 a začali ji opravovat. Jak to souvisí s premiérou Falconu Heavy? Velmi výrazně! Aby totiž byla rampa 39A hotová co nejdříve, byla nastavena tak, aby z ní mohly startovat Falcony 9. Pro kompatibilitu s Falconem Heavy byly potřeba práce o délce několika desítek dní. SpaceX nakonec většinu těchto úprav provedla v době mezi starty Falconů 9 a během nucených odstávek kvůli obsluze kosmodromu.

Bylo však jasné, že finální úpravy pro přijetí Falconu Heavy budou moci začít až poté, co se Falcony 9 přesunou na opravenou rampu 40. Původně to mělo být v srpnu, pak v září, pak na podzim a nakonec až v polovině prosince. Falcon Heavy tak musel čekat. Postupně bylo jasné, že se jeho start v roce 2017 nestihne a tak se Elon Musk před Vánoci s veřejností podělil alespoň o jeho fotografie. Bylo to poprvé, kdy jsme měli možnost vidět reálné snímky této rakety. Do té doby jsme byli odkázáni jen na vizualizace, animace a modely.

V prosinci loňského roku se zároveň ukázalo, co vlastně Falcon Heavy při své premiéře ponese. Elon Musk už dříve avizoval, že to bude to nejšílenější, co si dokážeme představit. Ukázalo se, že ani fantazie fanoušků není tak široká, aby vymyslela Tesla Roadster na oběžné dráze kolem Slunce, která dosahuje až k Marsu. Automobil má navíc „hrát“ skladbu Space Oddity. Právě fotky Roadsteru na adaptéru před uzavřením aerodynamického krytu byly pěkným předvánočním dárkem od SpaceX.

Při premiérových misích jde vždy o otestování nové rakety a riziko havárie je o něco vyšší než u x-tého startu, kdy už jsou mouchy (většinou) vychytané. Žádný komerční zákazník tak nechce riskovat zničení své družice a dvojnásob to platí o vědeckých misích, které bývají ještě dražší a vzácnější. Na prvních raketách tak většinou létá jen balastní zátěž. SpaceX ji pouze nahradila hezčím a mediálně atraktivnějším automobilem.

A po Vánocích přišel ještě další dárek – masivní raketa se vůbec poprvé vydala na startovní rampu – úkolem bylo otestovat kompatibilitu systémů na rampě s těmi na raketě. V lednu pak přišel více než 14 dní dlouhý maraton odkladů a zkoušek statického zážehu. Každá nová raketa si zaslouží mnohem citlivější a opatrnější přístup. Technici se teprve učí její chování, její vrtochy a projevy. Opatrnost je bezpochyby na místě, ostatně už dříve se hovořilo o tom, že SpaceX nejprve provede pouze zkoušku tankování rakety, pak palivo odčerpá a jestli budou všechny údaje v normě, tak až za několik dní přistoupí k samotnému statickému zážehu. Dokonce se uvažovalo o tom, že zážehů bude hned několik.

V uplynulých dvou týdnech proběhlo zkoušek tankování hned několik, Falcon Heavy byl dokonce několikrát sklopen a opět vztyčen. Bylo vidět, že SpaceX nikam nespěchá a preferuje bezpečnost a opatrný přístup. Po každé zkoušce tankování mohli pracovat s větším množstvím dat, porovnávat a analyzovat jednotlivé projevy. Ani v době počítačových simulací totiž nejde předem odhalit všechno. V mnoha případech je fyzická zkouška nutná. I když je Falcon Heavy sestavený z lehce upravených dílů, které se používají na Falconu 9, jde o úplně novou raketu a podle toho se k ní musí přistupovat.

Když se objevila informace o tom, že 24. ledna proběhne další zkouška, mnozí fandové už po zkušenostech z minulých dní příliš nevěřili. Zvlášť když se všude opakovalo, že hlavně půjde o zkoušku předstartovních příprav a tankování. Teprve pokud by všechno proběhlo bez problémů, přistoupí firma k historicky prvnímu statickému zážehu celé třítrupé rakety. Okno pro zážeh se ještě o půl hodiny posunulo na půl sedmou večer našeho času a svědci v okolí hlásili, že vidí, jak od rakety odchází obláčky zkondenzované vlhkosti. To byla jasná známka toho, že do nádrží Falconu proudí palivo.

A pak to přišlo. Sedmadvacet Merlinů na prvních třech stupních se zažehlo po dvojicích a trojicích s rozestupem v řádu desítek milisekund, takže lidskému oku to přišlo jako v jednu chvíli. Tento fígl má zamezit silnému mechanickému namáhání konstrukce a používal se i u raketoplánů. O zlomek sekundy později vyrazil z motorové sekce obří rakety rychlostí 2,6 km/s oblak spalin a do okolí se rychlostí zvuku začal šířit hromový hukot. Roky toužebně očekávaná raketa se poprvé probudila k životu. Testovací základna McGregor totiž není uzpůsobena k zážehům tří stupňů najednou a proto se tam stupně testovaly jeden po druhém. Historicky první zážeh tak přišel až včera. SpaceX tak mohla po prvotní analýze naměřených dat oznámit na sociálních sítích úspěšný zážeh a navíc přidala i video.

First static fire test of Falcon Heavy complete—one step closer to first test flight! pic.twitter.com/EZF4JOT8e4

— SpaceX (@SpaceX) January 24, 2018

Menší nejasnost panuje kolem délky statického zážehu – zatímco běžné zážehy před startem Falconů 9 trvají 2 – 3 sekundy, při použití stupně, který už jednou letěl, to bývá 5 – 7 sekund, v tomto případě měl být zážeh podle neoficiálních informací dlouhý 12 sekund. Záběry však ukazují, že zřejmě trval kratší dobu, ale jednak se to z videí špatně odhaduje a navíc informace o dvanáctisekundovém zážehu nebyla z oficiálních zdrojů.

Co nás tedy čeká v dalších dnech? To je zatím otázka. SpaceX vždy po zážehu oznámí jeho provedení a přidá informaci o plánovaném termínu startu. K tomu ale včera nedošlo. O něco sdílnější byl Elon Musk, který na svém Twitteru poznamenal, že by start mohl přijít zhruba za týden. Uvidíme také, kolik bude zapotřebí statických zážehů. Možná při této zkoušce inženýři nasbírali dostatek dat, aby mohli učinit potřebná rozhodnutí. Je ale potřeba počítat s tím, že může přijít i další zkušební statický zážeh a nebylo by to nic překvapivého. Neoznámení termínu startu ze strany SpaceX tak je logické – firma si tak nechává zadní vrátka pro případné další zkoušky.

Falcon Heavy hold-down firing this morning was good. Generated quite a thunderhead of steam. Launching in a week or so. pic.twitter.com/npaqatbNir

— Elon Musk (@elonmusk) January 24, 2018

Až si budou lidé ze SpaceX jistí, že je raketa připravena ke startu, oznámí jeho termín a my Vás s ním co nejdříve seznámíme. Start samotný pak pokryjeme v rámci živě a česky komentovaného přenosu. A že se máme na co těšit! Nejsilnější raketa současnosti, která ponese hned dva zachráněné první stupně, bude vynášet automobil mimo zemské gravitační pole. Aby toho nebylo málo, tak oba boční stupně přistanou na vybetonovaných rampách na floridské pevnině, zatímco centrální stupeň naběhne na plný tah až po jejich odhození a přistane na plovoucí plošině v Atlantském oceánu.

Falcon Heavy bude raketou, která změní naše chápání kosmonautiky. Až doposud byla hlavním porovnávacím atributem raket nosnost na nízkou oběžnou dráhu, na kterou mnozí hleděli jako na svatý obrázek. Silné (a drahé) rakety vynášely velké a těžké družice, zatímco s malými družicemi létaly slabší a levnější rakety. Nikomu to nevadilo a dávalo to smysl. Falcon Heavy to ale změní – bude nejsilnější raketou současnosti, ale nikdy svou plnou sílu nevyužije – už jen kvůli tomu, že s největší pravděpodobností zdědí adaptér nákladu po Falconu 9. Tato konstrukce spojující náklad s horním stupněm unese ale jen zhruba deset tun. Ale ono to dává smysl, byť se to na první pohled nemusí zdát.

Při zachraňování prvních stupňů raketa ztrácí svou nosnost. Je to logické, protože palivo, které by se dalo využít pro urychlení nákladu se musí schovat pro brzdící a přistávací zážehy. U Falconu 9 klesá nosnost zhruba o třetinu, u Falconu Heavy to bude minimálně stejná hodnota, spíše ještě více. Ale to vůbec nevadí, protože raketa má velké přebytky výkonu a navíc její tři stupně budou znovupoužitelné. Nikomu tak nebude divné vynášet na Falconu Heavy relativně lehkou družici, protože ve výsledku to bude levnější, než při použití slabších, ale dražších raket na jedno použití.

K čemu tedy Falcon Heavy bude sloužit? Jeho možnosti jsou široké – jistě si třeba pamatujete, že v loňském roce letěl několikrát Falcon 9 s telekomunikační družicí na dráhu přechodovou ke geostacionární a ani se nepokoušel přistávat. Družice byla moc těžká a k jejímu urychlení potřebovala raketa více paliva, kterého se pak nedostávalo pro záchranu stupně. Pro tyto mise bude Falcon Heavy ideální – jeho nosnost bude vyšší než u Falconu 9 a když se podaří zachránit všechny tři stupně, bude to i ekonomicky výhodné.

Dalším důležitým cílem, kam může Falcon Heavy vynášet náklad, jsou místa mimo zemské gravitační pole – od Měsíce přes Mars až k Plutu a dále. Kupříkladu k této trpasličí planetě by Falcon Heavy dokázal vypustit náklad o hmotnosti 3,5 tuny, což je skoro 9× více, než kolik při startu vážila sonda New Horizons. K Marsu pak Falcon Heavy dopraví sedmnáct tun nákladu – vše pochopitelně ve verzi bez záchrany stupňů – při záchraně by to bylo opět méně, ale v případě Marsu by to nevadilo. Vždyť zatím nejtěžší náklad, který jsme na tuto planetu dostali, bylo tunové vozítko Curiosity.

Rychlé tempo modernizace raket Falcon 9 ale udělalo SpaceX v případě premiérového Falconu Heavy tak trochu medvědí službu. Ano, o několik odstavců výše píšeme, že díky tomu získal Falcon Heavy mnohem vyšší nosnost, ale je tu i jedna slabina. Všechny tři stupně prvního Falconu Heavy jsou z výrobní verze Block 3, která se přestala používat v loňském roce. Tedy abychom byli přesní – centrální stupeň byl vyroben jako Block 3, zatímco oba boční stupně pochází z verze Block 2 a následně byly po přistání upraveny na Block 3. Momentálně je v provozu lehce upravená verze Block 4 a na jaře má začít na Falconech 9 létat i finální typ Block 5. Ten má kromě vyššího výkonu přinést i snazší a opravdu opakovanou znovupoužitelnost. Zatím totiž SpaceX jen sbírala s přistáváním a opakovaným používáním zkušenosti, které pak přetaví v Block 5.

Falcon Heavy si tak svou premiéru odbude v konfiguraci, ve které už zřejmě nikdy nepoletí. Všechny další mise už by měly obsloužit rakety složené ze stupňů vyrobených v rámci vývojové série Block 5. Ale to nijak nesnižuje význam první mise – SpaceX během ní získá neocenitelné informace z ostrého provozu a další mise se už budou připravovat výrazně snáz. Nezbývá tedy než popřát SpaceX mnoho úspěchů na cestě k premiérovému startu této rakety. Včera jsme byli svědky historického momentu a start se přiblížil. Ať už přijde za týden, za 14 dní nebo za měsíc, teď už je Falcon Heavy opravdu velmi blízko. Z hořce posměšného „start bude za půl roku“ jsme se dostali do fáze, kdy nás od startu dělí pouze dny. Nebudu asi mluvit za sebe, když řeknu, že je fascinující prožívat tyto okamžiky prakticky v přímém přenosu a radovat se z drobných i větších krůčků vpřed.

Zdroje informací:
https://twitter.com/
https://twitter.com/
https://twitter.com/
http://www.elonx.cz/
http://www.elonx.cz/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://spaceflightnow.com/
https://spaceflightnow.com/
https://spaceflightnow.com/
http://spaceflight101.com/

Zdroje obrázků:
http://spaceflight101.com/…/uploads/2018/01/DUU5pZyVAAAZymp.jpg
http://www.spacesafetymagazine.com/wp-content/uploads/2012/05/Falcon-Heavy.jpg
https://i.redditmedia.com/…e96865821b6f1ca2b748c96038d5e748
http://i.imgur.com/wYjEfZh.jpg
https://i.imgur.com/ZuG6IVa.png
http://www.spaceflightinsider.com/…falcon_9_amos_6-carleton_bailie.jpg
https://pbs.twimg.com/media/DRezf3EVAAAqm2s.jpg
https://c1.staticflickr.com/5/4643/27449864329_042d355dcc_k.jpg
https://farm5.staticflickr.com/4645/38583830575_6d03f39ea5_k_d.jpg
http://forum.nasaspaceflight.com/i…dlattach;topic=44376.0;attach=1469743;image
https://scontent.fprg2-1.fna.fbcdn.net/…db70515e4ce488c466e2f5a0e3c02648&oe=5AB4AB75
https://pbs.twimg.com/media/DUU5pZ0UQAAStTy.jpg:large
https://pbs.twimg.com/media/DSK1c7GXcAUdzp4?format=jpg&name=large
https://c1.staticflickr.com/5/4682/38583829815_4e375ba0ce_k.jpg
https://forum.nasaspaceflight.com/…dlattach;topic=40053.0;attach=1112356;image
https://pbs.twimg.com/media/DRezf3DUEAAubA3.jpg:large
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/…/SpaceX_Falcon_Heavy_schedule_delays.png