V roce 2002 po neúspěšných rozhovorech s Ruskem o odkupu jejich raket, založil Elon Musk 14. března společnost, kterou dnes zná každý fanoušek kosmonautiky. Řeč je samozřejmě o firmě SpaceX, která doslova nakopla vesmírný průmysl, která díky věcem co ostatní nezkusili, dokázala přitáhnout k tak úžasnému oboru širokou veřejnost. Za 20 let co tato firma existuje, se od malých raket propracovala až k nejsilnější raketě současnosti, která má být kompletně znovupoužitelná! Cíle má SpaceX pouze dva. Provést revoluci v kosmonautice, což už se pomalu začíná vyplňovat a dopravit lidi na Mars. V tomto článku si projdeme celou cestu této firmy od jejího založení v roce 2002 až po současnost. SpaceX toho za 20 let dokázala tolik, že bude tento článek rozdělen do dvou částí. Druhá část článku vyjde příští týden.

Falcon 1

Konec mohl nastat dříve než něco začalo

První raketa, kterou SpaceX vyvinula, dostala název Falcon 1. Svůj název dostala podle lodi Milénium Falcon z filmu Star Wars. Raketa Falcon 1 měla být klíčem k získání zkušeností a to jak letových, tak i konstrukčních. Falcon 1 byl nosič, který se řadil do kategorie lehkých nosných raket. Šlo o dvoustupňovou raketu, která byla schopna na oběžnou dráhu vynést kolem pětiset kilogramů nákladu. Při prvních dvou letech Falcon 1 používal motor Merlin 1A, který si SpaceX sama vyvinula. Jednalo se o motor s otevřeným pracovním cyklem a spaloval směs kapalného kyslíku a leteckého petroleje a byl schopen vyvinout tah až 340 kN.

Nehodový Falcon

Raketa Falcon 1 na startovní rampě
Zdroj: https://www.novinky.cz/

Při prvních letech se ani Falconu 1 nevyhnuly problémy. Celkový počet letů Falconu 1 je 5, z toho 3 selhaly. První start byl několikrát odložen. Nakonec start proběhl 24. března 2006 ve 23:30 našeho času, ale naneštěstí netrval moc dlouho a 41 sekund od startu raketa neřízeně dopadla přibližně 75 metrů od místa startu. Vyšetřování odhalilo únik paliva a následný požár. SpaceX zpočátku přisuzovalo požár špatně utažené matici palivového potrubí. Pozdější kontrola ale odhalila, že matice byla utažena správně, protože její zajišťovací drát byl na svém místě. Nakonec se ukázalo, že za všechno mohla koroze palivového potrubí.

Druhý start byl plánován na leden 2007, ale kvůli problémům s druhým stupněm se start uskutečnil až v polovině března. Pokus o start 21. března byl přerušen poslední sekundu před startem po náběhu motoru. Bylo však rozhodnuto, že SpaceX se o start pokusí ještě tentýž den. Ve dvě hodiny a deset minut našeho času se ze startovní rampy odlepil druhý Falcon 1 a vydal se vstříc obloze. První stupeň pracoval bez problémů. Tentokrát problém nastal na druhém stupni, kde se objevila oscilace. Nakonec celý let skončil vypnutím motoru na druhém stupni v čase T+7:30, kdy měl druhý stupeň rychlost pouze 5,1 km/s.

Falcon 1 při vzletu z rampy na ostrově Omelek.
Zdroj: https://en.wikipedia.org/

Při třetím startu 3. srpna 2008 ve čtyři hodiny a třicet pět minut našeho času odstartoval z kosmodromu Omelek třetí Falcon 1 (Je důležité říct, že SpaceX se rozhodla vybavit první stupeň novým motorem Merlin 1C). První stupeň pracoval bez problémů, ovšem tentokrát došlo k problému při separaci stupňů. Právě nový motor měl na svědomí, že mise selhala. U Falconu 1 separace probíhala tak, že velmi krátce po vypnutí motoru na prvním stupni došlo k separaci druhého stupně. Merlin 1C měl ale ještě několik sekund po vypnutí zbytkový tah. Tím pádem došlo k tomu, že po separaci první stupeň narazil do stupně druhého a mise byla ztracena.

Po těchto třech neúspěšných startech byla SpaceX bez peněz a hrozil jí bankrot. Stačilo málo a SpaceX by znalo jen pár nadšenců. Nakonec se dokázaly sehnat peníze na čtvrtý let. Pokud by i ten selhal, SpaceX by tu dnes nebyla. Na raketě nebyly před čtvrtým letem provedeny žádné úpravy. Pouze byl upraven letový software a prodloužila se doba mezi vypnutím motoru na prvním stupni a separací druhého stupně. Čtvrtý Falcon 1 odstartoval 29. září v 00:15 našeho času a let proběhl úspěšně. SpaceX se stala první soukromou společností, která dosáhla oběžné dráhy s raketou na kapalné pohonné látky. Byla dosažena správná oběžná dráha s výškou 621 × 643 kilometrů a sklonem 9,35° vůči rovníku.

Poslední let Falconu 1

Při posledním startu měl Falcon 1 na oběžnou dráhu dopravit družici RazakSAT. Raketa odstartovala 13. července a vynesla družici na parkovací oběžnou dráhu. O 38 minut později se motor druhého stupně znovu zapálil a doručil družici na správnou finální oběžnou dráhu. Po pátém letu byly všechny starty Falconu 1 zrušeny a raketa byla vyřazena z provozu. Družice, které měl Falcon 1 vynést, byly přesunuty na jiné rakety a nebo rezervovány na sdílené mise.

Jak se zrodil Falcon 9

Původně SpaceX počítala s tím, že Falcon 1 vylepší. Měl vzniknout nosič s názvem Falcon 1e a mělo se jednat o modernizovaný Falcon 1. Například měl mít větší první stupeň s vyšším tahem motoru, větší nosnost a aerodynamický kryt. Jeho vývoj byl ale zrušen. SpaceX získala od NASA kontrakt na zásobování Mezinárodní vesmírné stanice nákladem. SpaceX tak získala od NASA 278 milionů dolarů na vývoj Falconu 9 a kosmické lodi Dragon.

Falcon 9 v1.0

Falcon 9 v1.0 startuje na misi CRS-2
Zdroj: https://cs.wikipedia.org/

První vývojová verze Falconu 9 byla v1.0, která měla sloužit pouze k vynášení kosmických lodí Dragon. Byl poháněn devíti motory Merlin 1C, které byly uspořádány do mřížky 3 × 3 na rozdíl od dalších verzí, kde byly motory uspořádány do tzv. Octawebu (osmiúhelníku). Na výšku měřil 47,8 metru a jeho průměr byl 3,66 metru. SpaceX všechny technologie vyvíjela za pochodu. Nejdříve vyvinula verzi v1.0, která byla určena pouze k vynášení Dragonu a na ní si ověřila létání a zacházení s tak velkou raketou. Falcon 9 startoval v této variantě pouze pětkrát a z toho měl pouze jedno částečné selhání.

Falcon 9 v1.1

Falcon 9 ve verzi 1.1 byl v podstatě úplně novou raketou. SpaceX aplikovala tolik nových vylepšení, že rakety si nebyly podobné skoro v ničem. V této verzi nám Falcon dospěl. Ze 47,8 metru vyrostl na 68,4 metru, čímž se zvětšily nádrže. Dostal nové motory Merlin 1D, které měly tah až 801 kN místo 590 kN, jaký měly Merliny 1C. Jejich uspořádání se změnilo do tzv. Octawebu, což mělo význam při přistání (Středový motor měl kolem sebe více místa a mohl se více naklánět), prvnímu stupni přibyly přistávací nohy a roštová kormidla. Zásadní u této verze bylo to, že už nebyla určená pouze k vynášení lodi Dragon, ale SpaceX vyvinula aerodynamický kryt a tím se jim otevřela cesta k většímu množství zákazníků.

Falcon 9 Full Thrust

Falcon 9 ve verzi Full Thrust
Zdroj: https://spacelaunchnow.me/

Falcon 9 Full Thrust je předposlední vývojovou verzí Falconu 9. Tato verze přinesla vylepšení v podobě zvýšení výkonu motorů o 15%, dále se o 10% prodloužily nádrže druhého stupně, ale SpaceX od této verze začala používat podchlazené pohonné látky a to znamenalo, že do nádrží stejné velikosti se dostalo pohonných látek více. Dříve SpaceX požívala jako palivo speciálně upravený letecký petrolej, který měl teplotu 22°C, nově ho začala podchlazovat na -6°C. Kapalný kyslík, který se používá jako okysličovadlo, měl dříve teplotu -183°C a nyní se používal o teplotě -206°C. Výsledek je takový, že do stejných nádrží prvního stupně se vešlo o 27 tun pohonných látek více a do druhého stupně o 16 tun více. Výsledkem je o 33% vyšší výkon oproti verzi 1.1. Falcon 9 Full Thrust celkem absolvoval 36 úspěšných startů a jednu havárii na rampě.

Falcon 9 Block 5

Falcon 9 Block 5
Zdroj: https://spacenews.com/

Block 5 je poslední vývojovou verzí Falconu 9, která byla navržena tak, aby splňovala velmi přísné bezpečnostní limity NASA kvůli dopravě astronautů na Mezinárodní vesmírnou stanici. Hlavní u Blocku 5 byla bezpečnost a měl by využívat všech nasbíraných poznatků. Zajímavostí je, že i přes velmi přísné předpisy NASA, co se týče bezpečnosti, tak Block 5 je i na vzdory těmto striktním požadavkům o 40% naddimenzovaný. Co se týká vylepšení, tak tu máme oproti verzi Full Thrust šroubovaný octaweb, překvapivě vyšší výkon motorů nebo sklopné přistávací nohy. Hlavním úkolem této verze bylo zajistit rychlou a jednoduchou znovupoužitelnost.

Falcon Heavy

Video, které firma zveřejnila v březnu roku 2011, rekapitulovalo všechny úspěchy SpaceX a bylo zakončeno slovy: „Something Big is Coming“. V tu chvíli bylo fanouškům kosmonautiky jasné, že SpaceX plánuje něco velkého. Dne 5. dubna 2011 firma oznámila stavbu superrakety s nosností až 53 tun na nízkou oběžnou dráhu. Od dob Saturnu V tu nikdy nebyla takhle silná raketa. Měla mít 2× vyšší nosnost než Delta IV Heavy a měla být vybavena 27 motory Merlin.

Falcon Heavy na rampě LC-39A
Zdroj: https://www.kurzy.cz/

První start byl naplánován už na rok 2012, ale to se nestalo. První let se uskutečnil až v roce 2018, ale mělo to i výhody. Díky tomu, že se Falcon Heavy tak dlouho odkládal, jsme se dočkali startu ještě silnější rakety, než jaká nám byla představena v roce 2011. Falcon Heavy za šest let odkladů dospěl a díky tomu tu máme raketu, která dokáže bez systému cross-feed (Systém, kdy motory centrálního stupně spotřebovávají palivo i z postranních stupňů) vynést na LEO až 64 tun nákladu, a která dokáže se všemi třemi stupni přistát.

První start Falconu Heavy

První start Falconu Heavy byla velmi sledovaná událost. Mělo to hned několik důvodů. Ten první byl, že startovala nejsilnější raketa současnosti. Tím druhým, že oba boční stupně byly opakovaně použité. Tím třetím byl náklad, i když SpaceX NASA dvakrát nabízela vynesení jakéhokoliv nákladu na premiérové misi zdarma, NASA to odmítla. SpaceX toho tedy využila a pod aerodynamickým krytem se nacházel elektromobil Tesla Roadster, který patřil Elonu Muskovi. Během startu jsme měli od SpaceX v přenosu dechberoucí záběry a na vlastní oči jsme tak mohli vidět téměř synchronní přistání bočních stupňů na pevnině. Při prvním startu byl Falcon Heavy v konfiguraci Full Thrust, ale při posledních dvou letech už byl v konfiguraci Block 5.

Prokletí centrálního stupně

Centrální stupeň se bohužel zatím při žádné misi nepodařilo zachránit. Při premiérové misi se záchrana nepovedla proto, že dvěma ze tří motorů došla samozápalná směs TEA-TEB a tak je nebylo možné znovu zažehnout. První stupeň tak dopadl do vody rychlostí 480 kilometrů za hodinu zhruba 100 metrů od plošiny.

Převržený první stupeň po návratu do přístavu
Zdroj: https://twitter.com/

Druhá mise s družicí Arabsat 6A vypadala pro centrální stupeň daleko lépe, než v případě prvního startu. I v přenosu jsme mohli vidět, že centrální stupeň úspěšně dosedl na mořskou plošinu. Bohužel ale do přístavu nepřijel v poloze v jaké přistál. Velké vlny způsobily, že se stupeň na plošině převrhl.

Při třetím a zatím posledním startu čekala plošina OCISLY rekordních 1 200 kilometrů od startovní rampy. Jednalo se o jedno z nejsložitější přistání vůbec. Elon Musk na Twitteru napsal: „Pravděpodobnost, že centrální stupeň úspěšně přistane je podle mého názoru asi 50%, protože se vrací asi čtyřikrát rychleji než kulka.“ Na záběrech z přenosu bylo vidět, jak se první stupeň zřítil do oceánu kousek vedle mořské plošiny.

Nehody

Kusy jednoho motoru Merlin ve spalinách
Zdroj: https://www.astro.cz/

I přes všechny úspěchy se ani SpaceX nevyhnuly nehody. Ať už šlo o tři neúspěšné lety Falconu 1, tak i o dvě havárie Falconu 9. První částečný neúspěch přišel s první ostrou zásobovací misí na ISS. Důležité je slovo částečný, protože Dragon, jakožto hlavní náklad, se ke stanici dostal. Sekundární náklad už se ale na svou oběžnou dráhu nedostal. V čase T+1:20 došlo k selhání jednoho z devíti motorů Merlin na prvním stupni. To mělo za následek, že druhý stupeň potom musel ztrátu, kterou způsobila ztráta tahu, dohánět. Proto je tato mise vedena jako částečný neúspěch. Podařilo se na správnou oběžnou dráhu dopravit Dragon jakožto primární náklad. Jediné co se nepodařilo, bylo doručit na jinou oběžnou dráhu sekundární náklad.

Trosky Falconu 9 po nehodě při misi CRS-7
Zdroj: https://spacenews.com/

Druhá nehoda už částečná nebyla. Během sedmého letu Dragonu k ISS v čase T+2:20 se raketa proměnila na obláček plynu. Při vyšetřování se ukázalo, že problém byl na druhém stupni konkrétně v kyslíkové nádrži. V této nádrži na kyslík je ještě jedna nádrž, ale ta není na kyslík, ale na helium, které se používá k tlakování palivového systému. Tyto heliové nádoby jsou v nádrži ke stěně připojeny pomocí vzpěr. Ukázalo se, že jedna ze vzpěr, které držely heliovou nádrž na místě, praskla. Heliová nádrž se uvolnila a prorazila stěnu. Nakonec se ukázalo, že dodavatel těchto vzpěr poslal díly, které nesplňovaly minimální limity. Měly odolat 1,4 násobku běžného zatížení a některé praskaly ještě před dosažením běžného zatížení. SpaceX tak změnila konstrukci vzpěr a dodavatele a od té doby s nimi nebyl žádný problém.

Exploze Falconu 9 na rampě při přípravě na statický zážeh
Zdroj: https://www.stoplusjednicka.cz/

Třetí a zatím poslední nehoda se stala 1. září 2016 během přípravy na statický zážeh Falconu 9 s družicí AMOS-6 pod aerodynamickým krytem. Falcon 9 stál na rampě SLC-40 a probíhalo tankování pohonných látek. Najednou se objevila obří ohnivá koule a raketa byla zničena a zrovna v ten den prováděla SpaceX statický zážeh s družicí AMOS-6, připojenou k druhému stupni. Co se stalo. Problém byl opět na druhém stupni a opět u heliových nádrží. Ukázalo se, že některé kovové heliové nádoby byly z výroby lehce poškozené (prohnuté). Po ovinutí uhlíkovým vláknem vznikla na nádrži dutina a do této dutiny při tankování natekl i kapalný kyslík. V momentě, kdy se do nádoby začalo pod vysokým tlakem napouštět helium, které se snažilo nerovnost na nádrži vyrovnat. V dutině tak vznikl vysoký tlak a právě ten způsobil, že vznikl extrémně reaktivní tuhý kyslík. Stačil jakýkoliv impuls a raketa explodovala. Družice AMOS-6 se tak místo na let do vesmíru, vydala na 70 metrů dlouhý let opačným směrem k betonové ploše rampy SLC-40. Od této doby na všech raketách Falcon 9 létají přepracované heliové nádrže.

A tady ukončíme první část našeho rekapitulačního článku. Příště se podíváme na Kosmické lodě Dragon, pilotované mise nebo vývoj systému Superheavy Starship.

Zdroje informací budou uvedeny na konci druhé části. 

Zdroje obrázků:
https://wallpaperaccess.com/full/1094599.jpg
https://www.google.com/…0CAsQjRxqFwoTCMj10Yn7yPYCFQAAAAAdAAAAABAP
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/Falcon_1_Flight_4_liftoff.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/300px-SpX_CRS-2_launch_-_further_-_cropped.jpg
https://spacelaunchnow-prod-…full2520thrust_image_20190222031117.jpeg
https://spacenews.com/wp-content/uploads/2018/05/39a-people-1-2.jpg
https://img3.kurzy.cz…falcon-heavy/38583829295_581f34dd84_b.jpg
https://pbs.twimg.com/media/D4bnJzAXoAAJCqx?format=jpg&name=small
https://www.astro.cz/_data/images/news/2012/11/17/oospacex_engine.jpg
https://spacenews.com/wp-content/uploads/2015/06/SPACEX-CRS-7-failure.png
https://www.stoplusjednicka.cz/…/2018/03/spacexexplosion.jpg?itok=-GpLnoz4