V rámci následující mise, která by měla odstartovat v průběhu listopadu, společnost Rocket Lab vypustí raketu Electron z kosmodromu na Novém Zélandu a následně se pokusí poprvé získat první stupeň zpět. Plán počítá s přistáním stupně na padáku do oceánu. Tento pokus má firmu posunout blíže k velkému finále – zachycení stupně za letu vrtulníkem a poté tento zachráněný hardware použít opakovaně. Primárním úkolem těchto snah je navýšení počtu letů, které Rocket Lab obslouží, ale podle šéfa firmy, Petera Becka, se nedá vyloučit ani finanční úspora.

Vizualizace prvního stupně rakety Electron na padáku.
Zdroj: https://www.youtube.com/

V Kalifornii sídlící společnost Rocket Lab původně plánovala získání prvního stupně zpět při 17. misi rakety Electron. Nyní se však plány změnily a došlo k urychlení celého procesu – dočkat bychom se tedy mohli už při 16. startu této rakety, která debutovala v roce 2017. Vloni inženýři provedli hned sérii důležitých testů, které měly nejprve prokázat, že první stupeň Electronu vyrobený z uhlíkových kompozitů dokáže odolat tepelnému a mechanickému namáhání během návratu do atmosféry. Při startech Electronu v prosinci 2019 a lednu 2020 tedy proběhly zkoušky spojené s návratem do atmosféry.

V průběhu letošního roku přišla další fáze testování. Zkoušela se schopnost vrtulníku zachytit za letu maketu prvního stupně rakety klesající na padáku. Firma Rocket Lab provedla hned několik cvičných shozů, při kterých se ověřovala správná funkce padákového systému, který si firma podle Beckových slov vyvinula sama. „V kosmickém průmyslu není obvyklé, že by se něco urychlilo. Ale u téhle mise tomu tak bude,“ avizuje Beck a dodává: „Tato mise pro nás představuje ohromný milník. Vůbec poprvé provedeme celou fázi kromě zachycení helikoptérou. To znamená, že opět necháme stupeň správně zorientovat, aby mohl vstoupit do atmosféry a přitom jej budeme udržovat na správné dráze.“

Bíle zvýrazněné rázové vlny fungují jako plazmatický nůž.
Zdroj: https://www.youtube.com/

Jakmile se stupeň dostane do nižších (a hustších) vrstev atmosféry (Beck říká, že narazí do zdi), dojde k vystřelení nejprve řídícího padáku, následovat bude výtažný padák a nakonec i hlavní padák. Padák by měl „doufejme zajistit pozvolný sestup a měkké dosednutí do oceánu,“ doplnil Beck. V dopadové oblasti (cca 400 km jižně od místa startu) budou čekat lodě, které ke stupni po přistání dorazí, zabezpečí jej a zajistí jeho vylovení a odvoz na pevninu.

„Bude to v podstatě kombinovaná zkouška a zakončení řady testů, které jsme v uplynulých 12 měsících provedli,“ říká Beck a dodává: „Moc se proto těšíme, jak to celé dopadne.“ Všechny zatím provedené testy a demonstrace se zmenšenými modely podle Becka ukázaly, že je firma na dobré cestě k záchraně rakety. Tady však budou poprvé všechny prvky spojeny do jednoho velkého testu.

První možnost ke startu této mise, kterou firma pojmenovala Return to Sender (volně přeloženo „Vráceno odesilateli“), bude 15. listopadu našeho času. Firma má k dispozici 14 dní dlouhé období a každý den se otevře okno dlouhé 2 hodiny a 50 minut. Zmíněného 16. listopadu se okno otevře ve 2:44 SEČ. Electron odstartuje z rampy číslo 1 na soukromém kosmodromu na poloostrově Mahia, který bychom našli na východním pobřeží Severního ostrova. Na palubě rakety bude 30 malých družic, které míří na sun-synchronní dráhu ve výšce 550 kilometrů.

Start rakety Electron s družicí R3D2
Zdroj: https://www.rocketlabusa.com/

Zhruba 18 metrů vysoká raketa Electron je stavěná na vynášení malých nákladů na oběžnou dráhu. Raketa spalující na obou stupních letecký petrolej s kapalným kyslíkem zvládne doručit dvousetkilový náklad na sun-synchronní dráhu ve výšce 310 kilometrů. Devět motorů Rutherford na prvním stupni dopraví sestavu během dvou a půl minuty od startu do výšky zhruba 80 kilometrů. Následně tyto motory zhasnou a první stupeň se oddělí od druhého – na něm se zažehne jediný motor, který dopraví náklad na oběžnou dráhu.

Po oddělení od zbytku rakety, se první stupeň dlouhý 12 metrů pomocí korekčních trysek otočí o 180°. Tento manévr je nezbytný pro zajištění správné orientace při vstupu do atmosféry. Aerodynamický odpor při vstupu do atmosféry zajistí zpomalení stupně z původní rychlosti cca Mach 8,5 na lehce podzvukovou rychlost. Následně přijde ke slovu sekvence vystřelení padáků. Sluší se připomenout, že rakety použité ke zkouškám na přelomu let 2019 a 2020 neměly žádné padáky – testoval se u nich je průchod atmosférou.

„Se záchranným systémem, tedy padáky, si nyní hravě poradíme,“ říká Beck a dodává: „Pokaždé, když vyhodíte kus látky v rychlosti jen lehce podzvukové, tak máte jistotu, že to bude zajímavé.“ Pokud se všechno podaří, měl by první stupeň dosednout do vln Pacifiku rychlostí 10 metrů za sekundu. „Neočekáváme z přistání do vody nějaké výrazné poškození – tedy kromě toho, že bude všechno mokré,“ uvedl Beck. Pracovníci firmy pak na stupeň umístí nadlehčovací plováky a poté se jej ujme jeřáb, který stupeň vyzvedne na transportní loď. Ta pak zamíří k přístavu, aby mohl být stupeň převezen do výrobní haly. Díky tomu budou mít inženýři možnost provést inspekci hardwaru.

Výrobní linka raket Electron v Aucklandu.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

„Jakmile jej dostaneme zpět do továrny, bude to tu vypadat jako v kriminalistickém seriálu,“ říká Beck a dodává: „Celé to rozebereme a skutečně důkladně zanalyzujeme, jak si každá část, každý subsystém vedly. Bude časově velmi náročný proces, abychom mohli zjistit, jak to probíhalo.“ Beck zdůraznil, že jeho firma sází při prověřování možností záchrany a znovupoužitelnosti rakety Electron na postupný přístup. Inženýři chtějí vědět, jak dobře stupeň přečká průchod atmosférou a nedá se vyloučit, že se tato zkouška několikrát zopakuje při dalších misích, než přijde ke slovu první pokus o zachycení vrtulníkem.

„Pokud zjistíme, že do oceánu přistálo ohořelé poleno, tak nemá moc smysl takové ohořelé torzo zachytávat helikoptérou,“ přiznal Beck. Samotné zachycení vrtulníkem je důležité, aby se zabránilo kontaminaci raketových motorů a dalších částí agresivní mořskou vodou, čímž se usnadní proces přípravy na další misi. V rámci přípravy na záchranu a znovupoužitelnost hardwaru firma Rocket Lab upravila první stupeň Electronu a doplnila do něj řídící a navigační systémy, včetně nezávislého telemetrického systému v pásmu S, palubního počítače, tepelného štítu a padáků.

První stupeň Electronu při návratu do atmosféry nepoužívá motorické brzdící zážehy.
ZdroJ: https://www.teslarati.com/

Jak již bylo uvedeno na začátku, hlavní motivací je v tomto případě navýšení frekvence startů. „Opravdu bychom chtěli dosáhnout stavu, kdy se nebude muset stavět celý hardware pro každou misi, takže znovupoužitelnost nám umožní zvýšit počet startů i kdyby to mělo vyjít cenově nastejno,“ říká Beck a dodává: „Skutečnost, že ve stejné továrně nemusíme stavět větší počet strojů, je opravdu velkou výhodou. Pokud ten stupeň získáme zpět v dobrém stavu, pak je to samozřejmě z ekonomického hlediska důležitý aspekt. Pokud se nám vrátí stupeň který potřebuje minimální či žádnou údržbu, tak už se dostáváme ke slušné úspoře. Jsme konzervativní a tak si myslíme, že bude potřeba (aspoň prozatím) velká údržba a recertifikace, dokud nezískáme dostatečnou jistotu a statistiky, které potvrzují, že můžeme stupeň vrátit na rampu jen s malou přidanou hodnotou. Asi jste to viděli u SpaceX. S tím jak zrál jejich záchranný systém, používali v průběhu času údržbu stále méně a méně.“

Povedená fotka z přistání prvního stupně Falconu 9 na pevnině (mise SpaceX CRS-11).
Zdroj: https://c1.staticflickr.com

SpaceX sice prošlapala cestu k opakované znovupoužitelnosti komerčních raket, ale firma Rocket Lab sází na jiný přístup. Falcon 9 od SpaceX je mnohem větší raketa, než Electron od Rocket Lab. Falcon tedy má k dispozici mnohem větší výkonnostní rezervu – může si tedy část pohonných látek schovat pro opakované zážehy motorů během cesty stupně k povrchu. Takový přístup by ale u malých raket jako je Electron nefungoval. Ty potřebují využít veškeré pohonné látky, které mají k dispozici, k vynesení nákladu na oběžnou dráhu.

Beck uvedl, že doplnění hardwaru pro záchranu prvního stupně Electronu vzalo raketě zhruba 7,5 % nosné kapacity na sun-synchronní dráhu. SpaceX má při přistání Falconu 9 větší postih v procentech. Ostatně i SpaceX nejprve chtěla zachraňovat první stupně Falconů 1 a 9 pomocí padáků, ale snaha se nedařila. Firma proto své plány přehodnotila a vsadila na motorické přistávání na mořských plošinách či pevninských plochách.

Ačkoliv Beck uvedl, že to není součást krátkodobého časového plánu, může opakované používání raket umožnit firmě snížit ceny svých služeb. Ostatně už teď Rocket Lab nabízí velmi výhodné ceny pro vyhrazené starty malých družic. „Viděli jsme ceny za start malých raket mezi 50 a 30 miliony dolarů za nosiče Pegasus či Minotaur. A nyní jsme s naší raketou na sedmi milionech dolarů.“ Pokud Rocket Lab uspěje ve snaze zachraňovat a opakovaně používat první stupně, „tak si myslím, že uvidíme opět dramatické změny cen,“ uzavřel Beck.

Žehnání raketě Electron od domorodých Maorů
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Přeloženo z:
https://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
https://pbs.twimg.com/media/El1mDCWU0AAxE9K?format=jpg&name=4096×4096
https://www.youtube.com/watch?v=joONWIGtcdY
https://www.rocketlabusa.com/assets/Uploads/Rocket-Lab-R3D2-Liftoff.jpg
https://pbs.twimg.com/media/DpRoTV4UcAA38dt.jpg:large
https://www.teslarati.com/…renders-Rocket-Lab-reentry-3-crop.jpg
https://c1.staticflickr.com/5/4252/34918568732_d58637fd6a_k.jpg
https://pbs.twimg.com/media/C_1O9DEVYAAHWIs.jpg:orig