Po celém světě teď jako houby po dešti vznikají startupy, které chtějí vytvořit novou raketu určenou pro stále rostoucí trh malých družic – namátkou můžeme jmenovat třeba firmy Relativity Space, Astra, nebo Virgin Orbit. Dnes však bude řeč o jiné společnosti – v Texasu založené Firefly Aerospace. Ta se totiž dočkala významného pokroku, když na Vandenbergovu základnu v Kalifornii doručila první letový exemplář své rakety Alpha. Tento dvoustupňový nosič by měl ze startovního komplexu SLC-2W odstartovat nejdříve 22. prosince letošního roku. V rámci mise DREAM (Dedicated Research and Education Accelerator Mission) by firma chtěla na oběžnou dráhu vypustit několik malých družic.

Vizualizace rakety Alpha.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Raketa Alpha má být po sestavení vysoká 29 metrů a na oběžnou dráhu ve výšce 200 kilometrů s nízkým sklonem vůči rovníku dokáže doručit tunový náklad, zatímco na dráhu sun-synchronní ve výšce 500 kilometrů bude její nosnost 630 kilogramů. Pohon prvního stupně bude zajišťovat čtveřice raketových motorů Reaver a na horním stupni najdeme jediný motor Lightning – v obou případech budou spalovat kapalný kyslík a letecký petrolej. Tyto motory používají vstřikovače typu cross-fire a upravený pracovní cyklus. V něm jsou horké plyny ze spalovací komory prohnány přes turbíny turbočerpadel a pak vyfouknuty ven.

Výroba nádrží pro raketu Alpha.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Podle firmy Firefly toto řešení snižuje komplexnost motoru i jeho cenu a naopak zvyšuje jeho celkovou spolehlivost.  Motory Reaver a Lightning budu prvními raketovými motory na kerolox (kapalný kyslík a letecký petrolej), které tento pracovní cyklus využijí. Motory pro první misi jsou vybaveny díly, které vznikly metodou 3D tisku. Tyto části vznikly ve spolupráci se zkušenou firmou Aerojet Rocketdyne. Obě firmy budou i nadále spolupracovat na postupném vylepšování motorů Reaver a Lightning, jak se dohodly ve smlouvě z října 2019. Nosné díly rakety Alpha i její nádrže se vyrábí z uhlíkových kompozitů, které se ukazují jako ideální materiál pro malé raketové nosiče – při nízké hustotě nabízí vysokou pevnost. Ostatně i jeden z konkurentů firmy Firefly – společnost Rocket Lab úspěšně provozuje rakety Electron, které jsou vyrobené právě z těchto materiálů.

Firefly sice zatím žádnou raketu nevypustila, nicméně už má za sebou úspěšné prověření správného fungování při kvalifikačních zkouškách jednotlivých částí rakety Alpha. Tyto testy proběhly v Texasu na základně Briggs, kterou firma využívá ke zkouškám svého hardwaru. Od konce roku 2017 na tamním horizontálním stanovišti proběhly desítky statických zážehů motorů Reaver a Lightning. Při těchto zážezích firma prokázala, že motory dokáží fungovat optimálním způsobem po dobu celého letu. Firma provedla také zkoušky na vertikálním stanovišti – tady se testovalo správné fungování celého integrovaného stupně, od zkoušek tankování přes simulovaný odpočet až po statické zážehy. Druhý stupeň rakety Alpha pro první misi podstupoval tyto zkoušky koncem roku 2018 a pak během roku následujícího. Závěrečný kvalifikační zážeh přišel v listopadu 2019.

Jakmile skončily zkoušky druhého stupně, začali pracovníci firmy připravovat kvalifikaci prvního stupně pro první misi. V prosinci 2019 byl tento stupeň instalován na vertikálním stanovišti. V lednu 2020 proběhly první zkoušky, které vyšlapaly cestu k prvnímu zážehu čtyř motorů Reaver – ten přišel 22. ledna. Všechny čtyři motory se sice zažehly, ale test byl zakrátko ukončen kvůli požáru v motorové sekci. V důsledku toho byly další testy prvního stupně odloženy, aby bylo možné vyhodnotit nasbíraná data.

Příprava konstrukce TEL (Transporter-Erector-Launcher) pro raketu Alpha.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Této pauzy firma využila i k tomu, aby kvalifikovala různé další kritické prvky pro premiérovou misi – šlo třeba o avioniku, motory, nádrže, nebo autodestrukční systém ukončení letu. Pracovníci firmy navíc pracovali na hardwaru, který bude nezbytný k provozu rakety Alpha na vzletovém komplexu SLC-2W. Šlo například o konstrukci TEL (Transporter-Erector-Launcher), nebo o mobilní vypouštěcí stanoviště, které se sestavovaly přímo na místě.

Motorová část prvního stupně rakety Alpha.
Zdroj: https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/

Firma Firefly Aerospace oficiálně získala povolení k využívání tohoto startovního komplexu v květnu 2018, kdy uzavřela dohodu s americkým letectvem. Až raketa Alpha vzlétne ze SLC-2W, půjde o první start z tohoto místa od září 2018, kdy se na svou poslední cestu vydala raketa Delta II od firmy ULA, která tehdy vynášela družici ICESat-2.

Kvalifikační testy a práce na kalifornské rampě probíhaly navzdory rychlému rozvoji pandemie Covid-19. Jak uvedl spoluzakladatel firmy Firefly, Tom Markusic, který dříve působil jako viceprezident Virgin Galactic pro pohonné systémy, jako hlavní inženýr pohonných systémů ve SpaceX a jako systémový inženýr v Blue Origin, se v jeho firmě vyskytly pouze izolované případy nákazy a mezi zaměstnanci nedošlo k přímému přenosu viru.

V srpnu letošního roku firma znovu instalovala první stupeň pro premiérovou misi do vertikálního stanoviště na základně Briggs, čímž obnovila kvalifikační zkoušky tohoto hardwaru, které jsou nezbytné pro zahájení operačního provozu. Tyto snahy vyvrcholily zcela úspěšným statickým zážehem, který přišel 19. září – všechny čtyři motory Reaver vykazovaly během 35 sekund dlouhého zážehu nominální chování. Tím však zkoušky neskončily – pokračovaly do 9. října, kdy přišel závěrečný test na vertikálním stanovišti. Po nezbytné kontrole byl stupeň naložen na tahač, který jej odvezl na Vandenbergovu základnu. Do haly u SLC-2W tento náklad dorazil 4. listopadu.

První stupeň rakety Alpha při zkouškách na vertikálním stanovišti na základně Briggs.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Na inženýry nyní čeká kompletní sestavení nosiče a jeho důkladná kontrola. Teprve poté bude možné přistoupit k vývozu na rampu, kde proběhne závěrečná fáze testů. V jejich rámci proběhne i statický zážeh čtyř motorů Reaver na prvním stupni. Pokud nedojde k žádnému odkladu, měl by premiérový start této rakety na misi DREAM přijít nejdříve 22. prosince.

Vizualizace rakety Beta
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Firma Firefly však nepracuje pouze na raketě Alpha. Inženýři již pracují na dalším raketovém nosiči, který dostal (vcelku logicky) jméno Beta. Podle dosavadních informací má jít také o dvoustupňový nosič, který však již má být oproti Alfě silnější. Pohonnou směsí má být opět kerolox a firma očekává nosnost na nízkou oběžnou dráhu až 8 tun, přičemž raketa by měla být schopna dopravit náklad i na dráhu přechodovou k dráze geostacionární.

Starší vizualizace rakety Beta odpovídaly dřívějším plánům firmy Firefly a ukazovaly nám raketu, která měla mít tři první stupně – mělo jít tedy o systém, který využívají třeba rakety Delta IV Heavy od ULA nebo Falcon Heavy od SpaceX. V průběhu let se však návrh změnil a raketa Beta má mít pouze jeden první stupeň. Na něm by mělo být pět vylepšených raketových motorů Reaver-2, které budou oproti aktuální generaci pro raketu Alpha vyvíjet vyšší tah.

O pohon druhého stupně se má postarat optimalizovaný motor Reaver 1. Firma navíc nevylučuje možnost, že by raketa Beta mohla být v blízké budoucnosti vybavena hardwarem pro záchranu prvního stupně. Společnost očekává, že by se první díly pro raketu beta mohly začít vyrábět v roce 2021, ale termín startu zatím nebyl určen.

Kdo by si však myslel, že se firma Firefly zaměřuje pouze na vývoj raket, ten by se mýlil. Společnost se chce zaměřit i na další hardware, aby mohla naplnit Markusicovu ideu – nabídnout zákazníkům kompletní kosmický dopravní systém. Jedním z těchto prostředků má být OTV (Orbital Transfer Vehicle), což bude víceúčelový horní stupeň, který má sloužit i jako družicová platforma, která může nést užitečný náklad a na oběžné dráze vydrží fungovat až 5 let. Hmotnost by měla po natankování dosahovat 130 kilogramů a o pohon se mají starat Hallovy motory na xenon. Firma nevylučuje možnost využívání této platformy i na geostacionární dráze, nebo na misích k Měsíci. Některé díly OTV mají být otestovány už při premiérovém startu rakety Alpha na misi DREAM a další by měly letět na příštích misích.

Ani tady však plány firmy Firefly nekončí. V jejím hledáčku najdeme lunární lander, který by měla vytvořit s izraelskou firmou IAI (Israel Aerospace Industries). Tento lander by pak měl být nabídnut agentuře NASA v rámci programu CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Lander, který dostal jméno Genesis, má konstrukčně vycházet z izraelského lunárního landeru Beresheet. Ten se v dubnu 2019 pokusil o přistání v Mare Serenitatis, ale kvůli technické chybě neuspěl. Ještě v dubnu téhož roku se však firmě Firefly podařilo získat potřebná práva spojená s duševním vlastnictvím této konstrukce.

Vizualizace zařízení OTV (Orbital Transfer Vehicle) od firmy Firefly.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Markusic uvedl, že firma Firefly nedávno podala přihlášku do programu CLPS a pokud bude její návrh vybrán, měl by lander Genesis vzlétnout na raketě Beta a na povrch Měsíce doručit hned několik nákladů. Jak Genesis, tak i Beta jsou zatím docela daleko, ale firma již pracuje na vylepšování výrobních procesu. V květnu 2020 získala certifikaci AS9100 a díky chystanému nasazení automatických strojů AFP (Automated Fiber Placement) by měla nová raketa Alpha vzniknout jednou za 14 dní!

Vizualizace floridské továrny firmy Firefly.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Firefly instaluje jeden systém AFP v květnu 2021 na základně Briggs v Texasu a druhý by měl být umístěn v chystané továrně, která má někdy v roce 2022 vzniknout na Floridě v Exploration parku u Mysu Canaveral. Tato floridská továrna má být také dodavatelem hardwaru pro činnosti, které firma Firefly plánuje na startovním komplexu číslo 20 na Mysu Canaveral. Z tohoto komplexu v 50. letech startovaly rakety Titan I a v 60. letech jej využívaly nosiče Titan III. V roce 1976 však byl komplex deaktivován.

Firma Firefly získala v únoru 2019 povolení používat tento komplex a nyní pracuje na jeho renovaci, aby odsud v blízké budoucnosti mohly startovat rakety Alpha. Už teď si společnost nemůže stěžovat na nezájem zákazníků – ve svém harmonogramu má už několik domluvených letů. Mezi zákazníky najdeme třeba společnosti Spaceflight, Inc., ISILaunch a Spire Global. Všechny tyto zakázky mají využívat raketu Alpha a měly by odstartovat v nejbližších letech.

Přeloženo z:
https://www.nasaspaceflight.com/

Zdroje obrázků:
https://www.nasaspaceflight.com…/60488711-0FAC-427C-AE4E-8587D71F490D.jpeg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2020/11/fireflyalpha.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2020/11/3.jpg
https://pbs.twimg.com/media/Ee0qsaRXoAMlJHA?format=jpg&name=4096×4096
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…/uploads/2020/01/ENXnOUFU0AAKJcJ-2.jpeg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2020/11/Web_Photo_Editor-1170×780.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/11/pic-beta-main_new-e1604829497226-1170×117.png
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2020/11/Image-11-8-20-at-4.02-AM.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2020/11/firefly-flafactory.jpg