Zrod rakety Alpha

V počátcích letů do vesmíru se velmoci předbíhaly ve velikosti a síle svých raket. Zato v současnosti je trend spíše opačný. Nejvyužívanější rakety patří do střední třídy a ekonomicky zajímavé začínají být i malé kosmické nosiče s kapacitou do cca 1 tuny na nízkou oběžnou dráhu, protože družice této váhové kategorie zažívají doslova boom, který má na svědomí hned několik faktorů, ale asi největším z nich je samozřejmě cena a tedy i dostupnost. Prakticky to znamená, že již dnes jsou větší univerzity schopny vyrobit si vlastní družici a díky tomu roste poptávka po vhodných nosičích, jejíž počet logicky stále stoupá. Provozovatelé malých družic byli přitom ještě do nedávna odkázáni na sdílené a drahé starty na větších nosičích. Jenže situace se mění a v budoucnu bychom mohli být svědky více startů za rok malých nosičů, než těch velkých. Že tato myšlenka není žádná utopie, ukazuje i nová raketa Alpha společnosti Firefly Aerospace.

Předchůdce dnešní společnosti – Firefly Space Systems, vznikl v roce 2014. Zakladateli jsou především Tom Markusic, Michael Blum a P.J.King. Tom Markusic vede společnost dodnes a není to žádný zelenáč. Už měl možnost pracovat ve SpaceX, kde byl zaměstnán jako manažer testovacího komplexu v Texasu, ale vyzkoušel si také zaměstnání u Blue Origin a zejména pak u Virgin Galactic, se kterou měl později velké trable. Společnost ho totiž obvinila za vynášení informací do týmu pracujícímu na raketě Alpha. Virgin Galactic také tvrdili, že Tom zničil úložná zařízení, zlikvidoval počítače a přeformátoval pevné disky, aby zakryl stopy zneužití informací Virgin Galactic. V srpnu 2016 se nad jeho společností Firefly začala skutečně stahovat mračna.

Takto vypadal původní koncept rakety Alpha s využitím technologie aerospike. Od tohoto návrhu se ustoupilo.

Takto vypadal původní koncept rakety Alpha s využitím technologie aerospike. Od tohoto návrhu se ustoupilo. Obrázek: Firefly Aerospace Zdroj: https://arstechnica.com/science/2014/11/firefly-space-systems-charges-full-speed-toward-low-earth-orbit/

Nezávislý soudce potvrdil, že Tom Markusic opravdu zničil ony důkazy. Poté hlavní evropský investor odstoupil od spolupráce a zanechal Firefly Space bez potřebných peněz na další vývoj. Společnost tedy v říjnu 2016 propustila veškeré své zaměstnance. Podle slov Markusica se odstoupení investora netýkalo sporu, ale Brexitu. Pravdu se asi už nedozvíme. Nicméně do konce roku 2016 Firefly Space vyhlásila bankrot a o pár měsíců později šla téměř všechna aktiva do aukce. Dalo by se ale říci, že firmu potkalo štěstí v neštěstí, protože se společnosti ujal podnikatel Maxim Poljakov z Ukrajiny, který investuje do kosmických technologií a byla založena nová společnost Firefly Aerospace. Reorganizace zpozdila probíhající vývoj jen asi o rok. Raketa Alpha prošla kompletní změnou designu. Zamýšlený raketový motor typu aerospike pro první stupeň byl nahrazen jednodušším motorem na kapalné pohonné látky, konkrétně na kerosin a kapalný kyslík (LOX/RP-1).

Vizí společnosti je dosáhnout levného, spolehlivého nosiče, který bude schopen startovat mnohokrát do roka za cenu asi 15 milionů dolarů za start. Firefly se prý snaží zaplnit díru na trhu, která vznikla, když společnost SpaceX, asi před 10 lety, dál nepokračovala se starty rakety Falcon-1 s výškou 21,3 metrů a rozhodla se plně věnovat většímu nosiči Falcon-9 s délkou 70 m, který se rychle stal ve své třídě číslem 1 na trhu a dnes na oběžné dráhy vynáší celou řadu družic anebo provádí zásobovací mise k Mezinárodní vesmírné stanici. Podle NewSpace Journalu SpaceX v té době uvedla jako důvod přechodu na Falcon-9 nedostatek zájmu o Falcon-1. Jenže vývoj na trhu se poměrně rychle změnil a o podobné nosiče je naopak stále větší zájem. Vznikají desítky malých společností, které soutěží o příležitosti na vynášení nákladu a jsou tu tisíce dalších, které mají užitečná zatížení a chtějí je vynést do vesmíru. Markusic uvedl, že právě nyní vidí dobrou tržní příležitost k využití rakety Alpha.

Raketa je dvoustupňová a na délku měří 29,75 metru s maximálním průměrem 2,2 metru. První stupeň obsahuje 4 motory Reaver-1 o celkovém tahu 736 kN. Druhý stupeň má 1 motor Lightning-1 o tahu 70 kN. Podrobnější popis konstrukce rakety je na obrázku.

Popis architektury rakety Alpha.

Popis architektury rakety Alpha. Kredit: Firefly Aerospace. Úprava: Dušan Majer/Karel Zvoník

Celá raketa je v podstatě z uhlíkového kompozitu, což výrazně šetří hmotnost oproti konstrukci z hliníku. Podle slov vedení se společnost snažila jít co nejjednodušší cestou. Například motory na prvním stupni jsou prý celkem jednoduché. Ovšem už nyní se pracuje na jejich vylepšení, ale o tom až později. Alpha má aerodynamický kryt nákladu o průměru 2,2 metru a délce 5 metrů. Společnost si ho sama navrhla, vyvinula i postavila a je na něj patřičně hrdá. Je také z uhlíkového kompozitu. Oddělení bude pneumatické se slabou rázovou vlnou. Podobný systém využívá v současnosti například už SpaceX. Adaptér nákladu je standardizován podle běžných průmyslových norem. Speciální požadavky půjde před startem upravovat podle potřeb zákazníka.

Aerodynamický kryt si společnost sama navrhla i postavila. Odělení obou polovin krytu bude pneumatické.

Aerodynamický kryt si společnost sama navrhla i postavila. Oddělení obou polovin krytu bude pneumatické. Obrázek: Firefly Aerospace

Společnost bude schopna zajistit i jiná separační zařízení a k tomu vyvíjí celou řadu různých dispenzerů pro uchycení nákladu, tak aby vyhovovaly co největšímu počtů družic od třídy Cubesatů přes mikrodružice až po třídu ESPA (Eelv Secondary Payload Adapter) a větší. Ačkoliv je na trhu celá řada univerzálních dispenzerů, tak Firefly si zakládá na tom, že na žádost zákazníka dokáže zajistit i jiný, přesně „šitý“ na míru dané mise.

Raketa Alpha dokáže na nízkou oběžnou dráhu (LEO) dostat 1 tunu nákladu (200 km) a na heliosynchronní dráhy (SSO) asi 600 kg (600 km). Pro srovnání, raketa Electron společnosti Rocket Lab, která patří do stejné kategorie, umí dostat na nízkou oběžnou (LEO) dráhu asi 225 kg. V této kategorii má tedy Alpha jednoznačně navrch. Startovat bude z letecké základny Vandenberg a rampy SLC-2 (Space Launch Complex 2) odkud dříve startovaly rakety Delta II, který je vhodný pro polární a SSO dráhy. Dalším kosmodromem, který společnost v budoucnu využije je na Floridě na mysu Canaveral. Konkrétně si Firefly Aerospace pronajali rampu číslo SLC-20 (Space Launch Complex 20) v jižní části komplexu. Odtud dříve létaly rakety Titan-1 a 3, které vynesly celou řadu družic a sond, mezi jinými například legendární Voyagery 1 a 2.

Společnost Firefly Aerospace čeká vpravdě rušný rok, na jeho začátku probíhají kvalifikační testy hardwaru a v dubnu bychom se mohli dočkat historicky prvního startu nosiče Alpha. Došlo tedy k mírnému posunu a to prý zejména kvůli řídícímu softwaru, který měl být původně schopen automaticky ukončit let, pokud by se například raketa dostala mimo kurz. Obdobný autonomní destrukční systém využívá SpaceX pro rakety Falcon. Avšak problém s dodavatelem nakonec zapříčinil přechod na jednodušší, manuální ukončení letu a proto došlo k posunu z prosince roku 2019 na duben 2020.

Tým Firefly v těchto dnech pilně pracuje na zkouškách rakety, což znamená přichycení prvního stupně na zkušební zařízení, kde bude později proveden zážeh všech čtyř motoru Reaver-1. Tedy taková obdoba statického zážehu, který známe od SpaceX. Pokud půjde vše podle plánu, tak první Alpha by měla být připravena k odeslání na místo startu, tedy na leteckou základnu Vandenberg. K tomuto přesunu dojde v únoru. Pokud se ovšem v kvalifikaci vyskytnou nějaké problémy, bude potřeba více času na případné úpravy a dodatečné kontroly. První let bude zahrnovat komerční náklad pro společnosti Benchmark Space Systems a AstroGram. Dále bude na palubě družice zatím neznámého zákazníka a Firefly další volný prostor věnuje projektu DREAM (Research and Education Accelerator Mission), jehož cílem je poskytnout studentům možnost zdarma vynést do vesmíru nějaký zajímavý projekt.

Firefly by chtěla na plánech izraelského modulu Beresheet postavit vlastní lunární lander, který se jmenuje Genesis.

Firefly by chtěla na plánech izraelského modulu Beresheet postavit vlastní lunární lander, který se jmenuje Genesis. Obrázek: Firefly Aerospace

Zájem o raketu je prý obrovský a proto se staví rovnou tři najednou. Druhý let je tedy plánován už na červen 2020 a bude plně vyhrazen pro komerční zákazníky, stejně jako další, který se předběžně chystá na podzim letošního roku. Nedávno se společnost pochlubila fotografií připravovaných motorů Reaver-1 pro druhý let. Pro budoucí mise má  Firefly Aerospace v plánu začlenit do architektury Alphy pokročilý přídavný stupeň, zvaný Orbital Transfer Vehicle (OTV) a to kvůli možnosti vyslat družice na vyšší oběžné dráhy. Je to tedy jakýsi „malý náklaďák“ pro rozvoz družic na správné dráhy. Právě v tomto roce by mělo dojít k velkým pokrokům co se OTV týče. Dokonce některé části budou součástí debutové mise a jiné kusy hardwaru se otestují na misích příštích. Raketa Alpha ale není jedinou věcí, na které se u Firefly pracuje. Koncem roku 2018 byla společnost vybrána jako účastník programu NASA o komerční měsíční lander a 9. června 2019 bylo oznámeno podepsání dohody s Izraelem. Konkrétně s Aerospace Industries (IAI), která vlastní práva na návrh měsíčního landeru Beresheet. Na tomto návrhu plánuje Firefly postavit vlastní lunární modul Genesis, se kterým se v tomto roce bude snažit dostat plný kontrakt v již zmíněném programu NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Pokud bude společnost vybrána, bude chtít Firefly modul dopravit na Měsíc za pomoci vlastní rakety Beta nebo zakoupeného Falconu-9. Hovoří se o roku 2021, ale dá se předpokládat posun do dalších let.

Krom toho bylo nedávno uzavřeno partnerství s firmou Aerojet Rocketdyne a společně se pracuje na 2 stupňovém nosiči s názvem Beta. Ten měl mít původně po vzoru rakety Falcon Heavy nebo Delta IV Heavy k centrálnímu trupu přidělané dva pomocné stupně vycházející z rakety Alpha. Bohužel zatím nevíme, jak bude řešena nová architektura. Víme jen to, že by měl být na prvním stupni využit motor AR-1, který prohrál v soutěži o pohon rakety Vulcan společnosti ULA. Papírově udávané parametry hovoří o schopnosti vynést na nízkou oběžnou dráhu asi 4400 kg. Raketa Beta je stále v počátečních fázích vývoje, ale na rok 2020 se plánuje vyvinout alespoň část jejího hardwaru. Společně obě firmy ale pracují také na úpravě stávajících motorů obou stupňů a vyvíjejí raketu Alpha Block 2, která bude mít o něco lepší nosnost a po vylepšení bude schopná dopravit na heliosynchronní dráhu (SSO) asi 800 kg nákladu, oproti stávajícím 600 kg.

Nemohu vynechat ani koncept na 75 procent znovupoužitelný systém zvaný Gamma, který se vrací k myšlence využití motorů typu aerospike na prvním stupni. Horní stupeň je koncipován jako okřídlený a měl by být schopen přistát v horizontální poloze na určené ranveji. Dostupné prameny hovoří o testovacích letech v období 2024-2025. Je však nutné brát tento projekt s jistou rezervou, protože do té doby se toho může opravdu hodně změnit.

Koncept okřídleného stupně připravovaného nosného systému Gamma společnosti Firefly Aerospace.

Koncept okřídleného stupně připravovaného nosného systému Gamma společnosti Firefly Aerospace. Obrázek: Firefly Aerospace

Zda bude nakonec Firefly Aerospace i ekonomicky úspěšná ukáže fakticky až čas. Jedno si však musíme přiznat, od roku 2017 se jí podařilo prakticky vyvinout a postavit úplně nový nosič, což jistě není zanedbatelný úspěch. Obzvláště pokud k tomu přičteme výčet i dalších projektů. Není divu, že se ve své kategorii tato společnost stává nepřehlédnutelným hráčem, od kterého, jak pevně věřím, toho snad ještě hodně uslyšíme a hlavně uvidíme.

Základní parametry rakety Alpha:
Počet stupňů: 2
Výška: 29,75 m
Max. průměr: 2,2 m
Nosnost: 1000 kg na LEO (200 km)
Pohon: 4x Reaver-1 na kapalné pohonné látky (LOX, RP-1), 1x Lightning-1 na kapalné pohonné látky (LOX, RP-1).

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org/wiki/Firefly_Aerospace
http://www.parabolicarc.com/2017/03/12/
https://www.space.com/firefly-aerospace
https://firefly.com/wp-content/themes.pdf?fbclid=IwAR26LioYYl7tr8nZ6xNmmIGSt3iT7ur68hpFJgeMZeqS_UJjT9Cn3VeCNLc
https://firefly.com/
https://firefly.com/wp-content/OTV_PUG.pdf
https://www.nasaspaceflight.com/2020/01/small-satellite-launchers-big-2020/

Zdroje obrázků:
https://cdn.mos.cms.futurecdn.net.jpg (Obrázek:  Firefly Aerospace)
https://cdn.arstechnica.net/.jpg
https://firefly.com/wp-content.pdf (Strana 8)
https://firefly.com/gallery/#lg=1&slide=30
https://firefly.com/gallery/#lg=1&slide=24
https://firefly.com/wp-content/themes.png

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

26 komentářů ke článku “Zrod rakety Alpha”

  1. Jiri Hadac napsal:

    Hezke Karle. Dobra práce. Jen na tu polarni drahu si musí sehnat i rampu, z mysu Canaveral ji na jih nepusti. A přijde mi, že spousta zákazníků chce SSO., myslim těch malých. 🙂

  2. David R. napsal:

    Článek je krásný, ale moc se mi nezamlouvá, jak se roztrhl pytel s těmi malými nosiči. Bude toho moc těch firem, startů atd. Přestane o tom být přehled a pak se může stát, že si nějaký pomatenec nechá vynést do vesmíru něco … hodně ošklivého. Nějaké firmička, co se přestěhuje do daňového ráje se nebude moc trápit s tím, co že to vlastně vynáší. Třeba zrovna taková, kterou netrápí, odkud vzala výkresy, že. Nebo si někdo takovou firmu koupí, což, jak vidíme, jde. Ale berte to co píšu s velkou rezervou, jen jako námět k zamyšlení. Aby bylo veselo.
    Mimochodem, cena za kilo není až zas tak skvělá. Představte si jiné řešení: nějaký borec vezme extrémně levnou, masově vyráběnou družicovou platformu (že by třeba Starlink?) a nabídne ji jako malý a levný kosmický tahač. Bude to schopné dotlačit malou družici z LEO tam, kam bude třeba. Specifický impuls iontového motoru zaručí, že taková sestava nebude o mnoho těžší, než samotná družice. Tahač by po odpojení mohl ještě deorbitovat nějakou vysloužilou družici z téže dráhy, a to už téměř jen za cenu paliva. No a pochopitelně by k tomu patřil ještě vypouštěcí adaplér, například na F9. Vyneslo by se deset kousků najednou a kde by byla cena? Ani ne na polovině.

    • Vojta napsal:

      Pokud by někdo začal vynášet něco ošklivého, tak to v zásadě znamená vyhlášení války vůči poškozené zemi nebo terorismus (podle toho, jestli se k tomu dotyčný daňový ráj bude chtít přihlásit). Toho bych se nebál.
      Problémem sdílených nákladů s iontovými tahači je zejména v tom, že se musí najít dost zákazníků na každý start, což může trvat dlouho. Dlouho bude taky trvat doprava na potřebnou dráhu, protože iontové motory mají malý tah. SpaceX by podobnou službu klidně nabízet mohla, ale malé rakety by to z trhu dostalo jen částečně.

  3. BlackSheepOI2 napsal:

    Ak je táto časť trhu tak zaujímavá, je otázne prečo SpaceX neoprášilo Falcon 1.
    S existujúcimi skúsenosťami z Falcona 9, so zapracovaním všetkých zlepšení, využitím výkonnejších motorov verzie 1D by to bolo celkom konkurencie schopné riešenie.
    Kde je teda problém ? 🙂

  4. tonda napsal:

    Výborný článek k rannímu kafíčku!Díky Karle!

  5. B.Boruvka napsal:

    Ten Aerospike je tak zajimavej typ pohonu….ale porad ne a ne se prosadit,Doufam ze se to nekomu brzy povede.Arca vypadala nadejne ale ted jsem vydel na nejakym jejich videu ze pracuji na klasickem motoru s konickou tryskou tak nevim….

  6. Rostislav Skotnica napsal:

    Dobrý den,
    tohle je trošku off topic, ale když už bylo v článku zmíněno podezření z vynášení informací. Tak stavba raket asi nebyla jediná věc, kde se společnost inspirovala jinde. Například logo společnosti je velmi podobné logu z videohry Last of Us (2013) https://ctrlv.cz/2m3s

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.