Chtěli byste na oběžnou dráhu vynést velký a těžký náklad? Chcete budovat velkou konstelaci družic? Nebo snad raději turistický let k Měsíci, či velkou zásobovací misi na povrch našeho nejbližšího přirozeného průvodce? Anebo jste gurmán a chcete se rovnou vypravit na Mars a postavit tam velkou kolonii? Není problém, Starship vám tyto požadavky splní. Alespoň tak by se dala prezentovat příručka Starship, kterou před pár dny zveřejnila společnost SpaceX. Je v ní skryto mnoho zajímavých informací a i když je to stále jen do jisté míry obecný přehled, rozhodli jsme se pro vás tuto příručku přeložit. Třeba je mezi vámi někdo, kdo by chtěl budovat českou kolonii na Marsu.

Originální příručku v původním znění si můžete přečíst zde.

Vydání 1.0 / Březen 2020

Pilotovaná a nákladní verze Starship
Zdroj: https://www.spacex.com/

POPIS SPOLEČNOSTI

SpaceX byla založena v roce 2002 za účelem učinit revoluci v přístupu do kosmického prostoru a umožnit meziplanetární cestování. Dnes SpaceX provádí rutinní starty pomocí svých nosičů Falcon 9 a Falcon Heavy. Rakety jsou určeny pro různorodou skupinu zákazníků, včetně národní agentury NASA, ministerstva obrany, vlády jiných států anebo předních firem. SpaceX poskytuje také podporu NASA pomocí svých lodí Dragon určených k zásobování Mezinárodní kosmické stanice a dopravy nákladu zpět na Zemi. Již brzy začne SpaceX na ISS vynášet také astronauty. Pokud chcete nabídnout své služby konkurenceschopně, využijte jedinečné schopnosti znovupoužitelnosti, kterou SpaceX nabízí jak u raket Falcon, tak i lodí Dragon. Díky ní můžete snížit cenu za vynesení nákladu, zároveň se tím zvyšuje spolehlivost těchto prostředků. Program Starship využívá všech těchto poznatků a zkušeností k vytvoření nového supertěžkého dopravního systému. Bude to systém schopný rychlého a spolehlivého znovupoužití.

POPIS PROGRAMU STARSHIP

Systém SpaceX Starship představuje plně znovupoužitelný dopravní prostředek určený k vynášení nákladu na nízkou oběžnou dráhu, stejně tak je schopný zajistit mise k Měsíci a Marsu. Jedná se o dvoustupňovou raketu složenou z prvního stupně Super Heavy a nákladní, či pilotované lodě Starship. Systém je poháněný tekutým metanem a tekutým kyslíkem. Starship je navržena tak, aby se rychle vyvíjela a setkala se tak s budoucími potřebami zákazníků při zachování nízké ceny a vysoké spolehlivosti.

PŘÍRUČKA PRO UŽIVATELE STARSHIP

Starship je vhodná k přepravování družic, sond, různých užitečných zařízení a posádky na většinu oběžných drah, k Měsíci či Marsu. Systém je také schopný doručit náklad na povrch Země, Měsíce a Marsu. Zákazníci mohou tuto příručku použít jako základní sdělení o tom, jak velký bude nákladový prostor, jakých hmotností a rozměrů se držet a co vše je Starship schopna vynést. Je to nicméně úvodní uživatelská příručka a v budoucnosti bude docházet k častým aktualizacím.

KONFIGURACE NÁKLADOVÉHO PROSTORU

Starship bude poskytována ve dvou základních konfiguracích. A to buď pilotovaná verze a verze nákladní. V nákladním prostoru je možné přepravovat družice, velké observatoře, palivo ve velkých nádržích, které se dá využít k tankování jiných lodí Starship, anebo jiných kosmických lodí, družic a sond. Na dalších řádcích vám bude představen přehled o předběžných schopnostech, rozměrech a kapacitách Starship. Pokud se rozhodnete pro využití služeb, kontaktujte nás prosím na [email protected], abychom mohli vytvořit prostředí, jak spojit vaše jedinečné potřeby se schopnostmi Starship.

TECHNICKÉ SPECIFIKACE

AERODYNAMICKÝ KRYT

Ukázka způsobu vypuštění nákladu
Zdroj: https://www.spacex.com/

Standardní kryt nákladu u Starship má průměr 9 metrů. To je největší průměr na trhu a umožňuje tak vynášet veškerý v současnosti představitelný náklad. Aerodynamický kryt Starship má tvar písmena V a na rozdíl od jiných krytů se neodhazuje, ale otevírá. Jakmile je náklad uložen do nákladového prostoru, kryt se uzavře a zůstane tak až do chvíle, kdy má být náklad vypuštěn na dohodnutou pozici.

Ve chvíli, kdy je náklad připraven k vypuštění na cílovou oběžnou dráhu, kryt se otevře a samotný náklad na adaptéru vykloní tak, aby se dostal pohodlně do kosmického prostoru. Náklad je poté vypuštěn pomocí adaptéru. Pokud se má vypouštět více kusů nákladu, je k dispozici rotační zařízení, kterým jsou postupně vypouštěny jednotlivé exempláře. Ve chvíli, kdy se potvrdí vypuštění nákladu, dojde opět ke sklopení vypouštěcího adaptéru, stejně jako samotného krytu a Starship je tak připravena na vstup do atmosféry a přistání na Zemi.

OBJEM NÁKLADOVÉHO PROSTORU

Rozměry nákladového prostoru
Zdroj: https://www.spacex.com/

Nákladový prostor je schopen pojmout náklad o průměru 8 metrů. To umožňuje zcela nový přístup při navrhování užitečných zařízení, popřípadě nasazování rozsáhlých konstelací družic. Stejně tak je vhodný pro vypouštění kosmických lodí a obytných modulů s velkými rozměry. Velký nákladový prostor je pak schopen pojmout zařízení o délce až 22 metrů.

POPIS NÁKLADU

Zákazníci si mohou vybrat buďto vyhrazenou misi, anebo misi sdílenou. Je tedy možnost nechat si vynést jeden náklad, anebo koordinovat své vynesení s dalšími zákazníky. Další možností je také využití vícenásobného použití a spolupracovat se SpaceX na velkém projektu a mnoha startech Starship. Výhodou znovupoužitelnosti je také to, že nemusíte čekat na další zákazníky při sdílené misi, ale i plně nevyužitá kapacita Starship vám umožní cenově výhodné vynesení.

Unikátní a velký nákladový prostor otevírá zcela nové příležitosti. Pokud však váš náklad není schopen využít plné rozměry, nabízí Starship možnost upevnění nákladu pomocí vzpěr. Podobný systém využívaly raketoplány NASA. Pokud poletíte na sdílené misi, tak je velkou výhodou upevnění nákladu vedle sebe na zmíněných vzpěrách. To umožňuje pracovat nezávisle i ve chvíli, kdy spolujezdec z nějakého důvodu nestíhá doručit nebo integrovat svůj náklad. Váš bude nainstalován přednostně na určené místo. Jedná se o velkou výhodou oproti současným sdíleným misím, kdy k sobě náklad musí být integrován.

Příklady letových konfigurací

• 1-3 geosynchronní telekomunikační družice
• Velký počet družic velké konstelace
• 1 až 2 geosynchronní telekomunikační družice plus další náklad malých družic a cubesatů
• Demonstrační let s nově vyvíjenou kosmickou lodí, která zůstane připojena v nákladovém prostoru a následně se vrátí zpět na Zemi.
• Kombinace pilotovaného letu a vynesení nákladu

ADAPTÉRY

Standardní adaptér Starship je určen pro vyhrazené, anebo sdílené mise a využívá standardní rozhraní pro náklad užívaný v současnosti. SpaceX bude buď nabízet svůj vlastní adaptér s danými standardy, anebo je plně připravena integrovat adaptér dodaný zákazníky.

Výchozí adaptér Starship je shodný s tím, který využívá Falcon 9 a Falcon Heavy s průměry 937 mm, 1194 mm, 1666 mm a 2624 mm pro upevnění nákladu a to včetně možnosti hostit více zařízení na jednom adaptéru. Pro zákazníky s požadavky na alternativní adaptér, či rozhraní, má SpaceX bohaté zkušenosti s návrhy a výrobou alternativních adaptérů a separačních zařízení.

ELEKTRICKÉ ROZHRANÍ ADAPTÉRU

Starship bude využívat standardních rozhraní a výkonů pro napájení a komunikaci podle normy EGSE (ČSN EN 16603-70 (310540)). To umožní, aby byl náklad monitorován po celou dobu jeho integrace, přípravy, letu a vypuštění na cílovou dráhu. Některé prostředky je možné používat i nadále za letu. Pro více informací kontaktujte [email protected].

PROSTŘEDÍ

Starship využívá rozsáhlé zkušenosti a znalosti, které SpaceX získala během vývoje a užívání systému Falcon 9 a Falcon Heavy. Náklad tak bude umístěn v neškodném prostředí, které je v mnohých ohledech i lepší než u Falconů. Abychom pomohli při návrhu případných nákladů pro Starship, poskytujeme tyto informace o prostředí, které bude obklopovat náklad.

SILOVÁ ZATÍŽENÍ

Přetížení působící na náklad
Zdroj: https://www.spacex.com/

SpaceX navrhuje Starship a Super Heavy tak, aby zajistila násobky zatížení dle v současnosti platných standardů. Během letu bude na náklad působit řada podélných a příčných zrychlení. V případě potřeby však mohou být motory Raptor na Super Heavy i na Starship přiškrceny tak, aby dodržely limity zrychlení dané zákazníkem.

Skutečné dynamické zatížení nákladu je pak dáno interakcí mezi Starship a typem nákladu. Zatížení a dynamické síly však mohou být dány přesně a to pomocí podrobné analýzy a nastavení profilu letu. Pro detailní specifikace anebo vyhodnocení zatížení nás kontaktujte na [email protected].

AKUSTICKÉ VIBRACE

Během letu bude náklad vystaven širokému spektru akustických vibrací. Nejsilnější jsou vibrace v době startu a ve chvíli maximálního dynamického namáhání. Maximální očekávané akustické vibrace jsou uvedeny v níže vložené tabulce v pásmech jedné třetiny oktávy.

Akustické prostředí nákladového prostoru
zdroj: https://www.spacex.com/

RÁZOVÉ NAMÁHÁNÍ

SpaceX navrhuje Starship tak, aby měla mírné rázové otřesy. Oddělení prvního stupně Starship a otevření nákladového prostoru by mělo vytvářet minimální otřesy. Největší rázový otřes tak bude nákladu způsoben při jeho oddělení od adaptéru a zde úroveň závisí na zvoleném způsobu a technologii oddělovacího zařízení. Typické otřesy způsobené oddělením prvního stupně a vyklopením aerodynamického krytu jsou uvedeny v tabulce níže.

INTEGRACE NÁKLADU

V současnosti SpaceX plánuje dvě místa pro starty Super Heavy / Starship.

• Kennedy Space Center LC-39A
• kosmodrom Boca Chica

Pro náklady vyžadující návrat zpět na Zemi jsou v současnosti uvažována dvě místa přistání a opět půjde o Kennedyho kosmické středisko na Floridě a Boca Chica v Texasu.

Náklad je do nákladového prostoru Starship integrován vertikálně v čistých místnostech dodržující ISO třídy 8 (100 000). Poté je náklad přenesen na jeřábu do nákladového prostoru Starship, která v té době bude již na startovní rampě. Během přesunu do nákladového prostoru bude po celou dobu náklad ve vertikální poloze. Během přesunu i po integraci nákladu je zajištěno klimatizování.

ODDĚLENÍ NÁKLADU

SpaceX bude poskytovat monitorování pozice nákladu během celého letu a oddělení. Starship může provádět tříosou stabilizaci polohy nebo stabilizovanou rotaci během vypuštění nákladu. Podotýkáme, že vhodné navedení na oběžnou dráhu může ušetřit objem paliva nákladu. V případě požadavku mohou být zajištěny manévry, zabraňující kolizi nákladu s jinými tělesy.

VÝKONY

Systém Starship a Super Heavy nabízí rozsáhlé možnosti doručení vysoce těžkého nákladu do kosmického prostoru. I při využití znovupoužitelnosti je Starship schopná na nízkou oběžnou dráhu (LEO) doručit až 100 tun nákladu. Pokud bude využita možnost dotankování na nízké oběžné dráze tankerem Starship, nabízí se zcela nevídané možnosti doručení nákladu na různé oběžné dráhy Země, při letech k Měsíci, či do meziplanetárního prostoru. V tabulce níže naleznete výkon jednotlivých konfigurací. Všechny uvedené nosnosti jsou za předpokladu plné znovupoužitelnosti systému Starship i Super Heavy.

NÁKLADNÍ STARSHIP

Starship byla od počátku navrhována tak, aby dokázala doručit více jak sto tun nákladu na Měsíc a Mars. Nákladní verze však může být použita také pro rychlou planetární přepravu nákladu. K dispozici jsou různé konfigurace, které umožňují rychlou přepravu nákladu po Zemi, Měsíci či Marsu.

PILOTOVANÁ STARSHIP

SpaceX byla založena s cílem učinit pozemský život meziplanetárním. Program Starship realizuje tento cíl pomocí lodi konfigurované pro posádku. Zkušenosti z přípravy lodě Crew Dragon nám dávají dobré důvody věřit, že Starship může dopravit až stočlennou posádku na nízkou oběžnou dráhu Země a dále k Měsíci, na jeho povrch či na Mars. Prostor pro posádku obsahuje soukromé kajuty, velké společné prostory, centrální sklad, radiační kryt a vyhlídkovou galerii.

DALŠÍ MOŽNOSTI

Plně znovupoužitelný systém Starship a Super Heavy je revolucí v současném přístupu do kosmického prostoru. Předpokládá se, že nabídne zatím netušené a nerealizovatelné možnosti využití kosmického prostoru. S opakovaným použitím je možné stahovat a opravovat poškozené družice a doplňovat jejich palivo, nebo je přepravit na jinou oběžnou dráhu. Pro více informací o dalších možnostech využití tohoto systému nás kontaktujete na [email protected].

Vizualizace Starship přistávající u lunární základny.
Zdroj: https://www.youtube.com

Zdroje informací:
https://www.spacex.com/

Zdroje obrázků:
https://www.spacex.com/sites/spacex/files/starship_users_guide_v1.pdf?fbclid=IwAR1WWnfN8aZb2mEAjk6Yj6-Gsk1mgQhHowj-8i8kaj_ASxWAz8FJo792c0w