V minulém díle věnovaném rekapitulaci úspěchů i neúspěchů firmy SpaceX, jsme se zaměřili na rakety Falcon 1, všechny verze rakety Falcon 9, Falcon Heavy, a také nehody, které se firmě SpaceX nevyhnuly. V dnešním díle se podíváme na vývoj kosmické lodě Dragon, Dragon 2 a Crew Dragon. Dále bude řeč o pilotovaných misích, družicové konstelaci Starlink a na úplný konec se podíváme na vývoj systému Superheavy Starship, který by nás mohl jednou dopravit na Mars. Pokud jste nečetli první díl, určitě si ho přečtěte, protože tento druhý díl na něj navazuje. Teď už se ale pojďme podívat na kosmickou loď Dragon.

Dragon

Dragon při misi CRS-10 před zachycením robotickou paží. Tato loď poletí na misi CRS-16.
Zdroj: https://forum.nasaspaceflight.com

Aby mohla SpaceX dostát svému závazku vůči NASA na zásobování Mezinárodní vesmírné stanice, potřebovala kosmickou loď, ve které by náklad na stanici dopravila a tak se zrodil Dragon. Během svého prvního letu v prosinci 2010 se Dragon stal první komerčně postavenou a provozovanou kosmickou lodí, která se úspěšně vrátila z oběžné dráhy. 25. května 2012 se pro změnu stal první komerční kosmickou lodí, která se úspěšně připojila ke stanici ISS. Dragon zahájil své pravidelné lety k ISS v říjnu 2012. Oproti jiným kosmickým lodím jako je Cygnus nebo Progress, má Dragon jednu velkou výhodu. Je vybaven tepelným štítem, takže může vozit náklad zpět na Zemi, což se může hodit při dopravě již dokončených experimentů zpět na Zemi.

Testovací lety

Testovací lety provedl Dragon celkem dva. Při prvním testovacím letu v roce 2010 byla vypuštěna hmotnostní a rozměrová maketa kosmické lodi, která měla za cíl odesílat nasbíraná data během startu, což byl její jediný úkol a tak ani nebyla navržena, aby přežila návrat do atmosféry. Při druhém testovacím letu 22. května 2012 NASA schválila návrh SpaceX spojit testovací misi 2 a 3 do jedné, z čehož vznikla mise COTS 2+, při které se měl Dragon připojit ke stanici ISS. 25. května 2012 se Dragon úspěšně připojil k ISS a astronauti vyložili náklad co byl na palubě. Dragon podle plánu přistál v Tichém oceánu 31. května 2012.

Znovupoužitelnost Dragonu

Dragon první generace navštívil ISS celkem dvacetkrát. Mise CRS-11 byla vůbec první misí, na které letěl použitý Dragon. CRS-11 odstartovala z Kennedyho vesmírného střediska 3. června 2017 a na špici Falconu 9 se nacházel Dragon se sériovým číslem C106, který poprvé letěl na misi CRS-4 v září 2014. Od mise CRS-11 letěl nový Dragon pouze na misi CRS-12. Od té doby létaly až do CRS-20 pouze použité Dragony.

Dragon 2

Kosmická loď Dragon 2 vyfocena před misí CRS-21
Zdroj: https://www.elonx.cz/

Kosmická loď Dragon 2 je částečně znovupoužitelná a SpaceX plánuje každou kosmickou loď Dragon 2 použít alespoň pětkrát. Designově vychází z kosmické lodi Crew Dragon, která na ISS dopravuje astronauty, ale je přizpůsobená pro dopravu nákladu. Tím pádem nemusí mít motory SuperDraco, které slouží jako únikový systém v případě selhání nosiče. Nemá ani toaletu, sedadla nebo dotykové obrazovky pro ovládání lodi. Jak na ISS tak i zpět dokáže dopravit až 3,3 tuny nákladu. Jeho výška je 6,1 metru, průměr 3,7 metru a objem kabiny je 11,2 m³.

Crew Dragon

Když NASA vyhlásila kontrakt na zásobování ISS, tak SpaceX předložila svůj návrh a uspěla. Stejně se to stalo v případě kontraktu (Commercial Crew Integrated Capability) dopravy astronautů na ISS. V roce 2014 Elon Musk představil pilotovanou kosmickou loď Crew Dragon. Ta má kapacitu až sedm astronautů, ale na ISS vždy dopraví pouze čtyři astronauty. Vzhledově si je velmi podobná s Dragonem 2, asi nejnápadnějším prvkem jak je odlišit je to, že Crew Dragon je vybaven osmi motory SuperDraco, které slouží k záchraně posádky v případě selhání nosiče. Dále je vybaven křesly pro posádku, toaletou, dotykovými obrazovkami pro ovládání lodi atd. Crew Dragon absolvoval čtyři testy. Test úniku od rakety na rampě (Pad Abort Test), nepilotovaný let k ISS, únik od rakety za letu (In-Flight Abort Test) a na závěr měl následovat 14 dní dlouhý pilotovaný let na Mezinárodní vesmírnou stanici. Nakonec ale astronauti na ISS strávili více než 60 dní.

Mise Crew Dragonu

Loď Crew Dragon Endurance pro misi Crew-3.
Zdroj: http://cdn.mos.cms.futurecdn.net/

První ostrou misí na ISS byla mise Crew-1. Start Crew-1 se uskutečnil 16. listopadu 2020 a let trval 167 dní 6 hodin a 29 minut. Na palubě byli: Mike Hopkins, Victor Glover, Soichi Noguchi a Shannon Walkerová.

Druhá mise Crew-2 byla druhou ostrou misí k ISS. Start se uskutečnil 23. dubna 2021 v 10:49:02 našeho času a celá mise trvala  199 dní 17 hodin a 43 minut. Posádku tvořili: Shane kimbrough, K. Megan McArthur, Akihiko Hoshide a Thomas Pesquet.

Aktuální dlouhodobou misí na ISS je Crew-3. Start proběhl 11. listopadu 2021 a plánovaná doba letu je 166 dní. Posádku tvoří Raja Chari, Thomas Marshburn, Matthias Meurer, Kayla Barron.

Inspiration4

Posádka Inspiration4
Zdroj: https://pbs.twimg.com/media/

Mise, na kterou letěli 4 civilisté. Vůbec poprvé se do vesmíru podívala čistě civilní posádka bez asistence profesionálního astronauta. Jared Isaacman, Sian Proctor, Hayley Arceneaux a Christopher Sembroski měli na téměř tři dny ten nejlepší výhled na naši planetu z kosmické lodi Crew Dragon Resilience. Cílem mise Inspiration4 bylo inspirovat lidi a vybrat 200 milionů dolarů na podporu léčby rakoviny v dětské nemocnici St. Jude, což se nakonec povedlo potom, co Elon Musk po přistání daroval 55 milionů dolarů. SpaceX tak dokázala jako první společnost vyslat na oběžnou dráhu 4 civilisty, kteří nemají speciální výcvik. Pokud Vás zajímá více informací o misi Inspiration4, určitě navštivte web ElonX a přečtěte si tyto dva články. První článek, druhý článek

Starlink

Vizualizace družice Starlink.
Zdroj: https://vedator.org

SpaceX také buduje svou družicovou síť Starlink s účelem zajistit celosvětový přístup k internetu. Nyní má SpaceX povolení pro provoz 11 923 družic ve výšce 570 kilometrů a níže. Výhodou této nízké výšky je nízká latence. Starlinky SpaceX vyrábí doslova na páse a v lednu 2020 už vyráběla Starlinky rychlostí 7 družic denně. K dnešnímu dni bylo vypuštěno celkem 2 273 družic, SpaceX tak je lehce za jednou šestinou budování konstelace.

Konstelace družic Starlink je už v této fázi budování tou největší konstelací, jaká kdy byla vybudována a to ještě zdaleka není dokončena. Nejprve se počítá s vypuštěním 4 425 družic v 83 rovinách, potom by mělo následovat dalších 7 000 družic. Ty by měly fungovat po dobu 5 – 7 let a následně sníží svou oběžnou dráhu a shoří v atmosféře. Jejich konstrukce je navržená tak, že by družice měly v atmosféře úplně shořet. První dva testovací kusy byly vypuštěny 22. února 2018 a první ostrá várka s šedesáti družicemi odstartovala 24. května 2019. Aktuálně vypouštěné družice se označují jako verze v1.5. Tato verze se od předchozí liší hlavně přidáním laserových pojítek pro vzájemnou komunikaci.

Budoucnost je Starship

Vizualizace kosmické lodi systému ITS, který Musk představil v roce 2016.
Zdroj: https://cs.m.wikipedia.org/

V roce 2016 na sjezdu Mezinárodního astronautického kongresu vystoupil Elon Musk, který nám vůbec poprvé představil systém Superheavy Starship. V té době se mu ještě říkalo ITS (Interplanetary Transport System) a za šest let vývoje se změnil téměř k nepoznání. Systém, který nám byl představen v roce 2016 se jen velmi málo shoduje s hardwarem, který teď SpaceX testuje na základně Boca Chica. V této části si projdeme celý vývoj systému Superheavy Starship od roku 2016 až po rok 2022.

Tři základní pilíře

Elon Musk také oznámil tři základní pilíře pro let k Marsu. Tím prvním je znovupoužitelnost. Díky znovupoužitelnosti bude možné mnohonásobně snížit náklady na vypuštění takové rakety, jako je Superheavy s kosmickou lodí Starship. Druhým pilířem je tankování na oběžné dráze. Jelikož se Starship dostane na oběžnou dráhu pouze s malým množstvím paliva, je velmi důležité, aby bylo možné Starship na oběžné dráze dotankovat. Podle SpaceX bude potřeba 5 – 6 startů Starship tankeru, který bude mít zvětšené nádrže. Po těchto 5 – 6 letech bude Starship na oběžné dráze plně dotankována a bude se moci vydat na svoji cestu. Tím třetím a posledním pilířem je správné palivo. Tím v případě Starship je kombinace kapalného kyslíku a kapalného metanu. Výběr metanu jako paliva má své opodstatnění. Palivo jako je speciálně upravený letecký petrolej, který používá Falcon 9, pro let k Marsu nepřipadá v úvahu. Jelikož se má Starship z Marsu také vracet, je potřeba ji na Marsu dotankovat a zatím nám není známo, že by na Marsu mohla být ropa. A tak padlo rozhodnutí na kapalný metan a to ze dvou důvodů. Tím prvním je, že Metan se v atmosféře Marsu vyskytuje. Je to velmi malé množství, ale vyskytuje. A druhým důvodem je to, že metan jde syntetizovat z látek (oxid uhličitý a voda), které na Marsu jsou.

Raptor

Pohled na zážeh motoru Raptor.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Už v roce 2010 se poprvé objevila zmínka o chystaném raketovém motoru, který dostal jméno Raptor. Od roku 2010 do roku 2016 SpaceX s vývojem dost pokročila a tak Elon Musk na kongresu, kde byl představen celý systém, ukázal první fotku ze statického zážehu Raptoru, který proběhl jen pár hodin před jeho vystoupením. Raptor je motor typu full flow staged combustion s uzavřeným pracovním cyklem a jako palivo používá kapalný metan a jako okysličovadlo kapalný kyslík.

Raptor je nejsilnější motor, který SpaceX vyvinula a jeho tah by měl u verze 2 být kolem 2 MN. Pro představu tah motoru Merlin 1D, který se používá u raket Falcon 9 má tah 0,85 MN. Jeho tah bude možné snížit až na 40% maxima. Sluší se také říci, že SpaceX chce, aby tlak ve spalovací komoře dosáhl až 300 barů. Verze 1 byla schopna vyvinout tah 185 tun a verze 2 dosahuje tahu 230 tun, ale podle Elona Muska bude jednou dosahovat tahu až 250 tun. Verze 2 je také výrazně zjednodušená oproti první verzi, což můžete vidět na následujícím obrázku. Zajímavý je také test, při kterém bylo dosaženo tlaku 321 barů ve spalovací komoře a motor při tomto tlaku produkoval tah 245 tun. Po těchto hodnotách byl sice tento exemplář zničen, ale podle Muska to mohl způsobit nízký tlak přiváděného kyslíku a nikoliv závada na motoru. Podle Elona Muska je velmi důležité, aby cena u Raptoru klesla na 1 000 dolarů za tunu tahu. Celková cena by tak byla za celý motor 250 tisíc dolarů. Pro srovnání, cena motoru Merlin 1D se odhaduje na 1 – 2 miliony amerických dolarů.

Porovnání Raptoru první generace (vlevo) a druhé generace (vpravo)
Zdroj: https://twitter.com/

Tryska motoru je chlazena regenerativně. To znamená, že podchlazený metan je veden až ke konci trysky odkud se pomocí malých kanálků, vede zpět do spalovací komory, kde se spálí. Tím, že je metan o teplotě kolem -180°C veden vnitřkem trysky, slouží jako perfektní chlazení. Zážeh Raptoru mají na starosti velmi výkonné svíčky, které zažehnou hořáky, které následně zapálí preburnery (spalovací komory hnacích turbín) a hlavní spalovací komoru. K zážehu Raptoru je také potřeba velmi rychlé a přesné roztočení palivových a kyslíkových turbín pomocí plynu v tlakových nádobách COPV.

Starship

Starship S20
Zdroj: https://www.elonx.cz/

Kosmická loď Starship prošla za posledních pár let velkou změnou designu. Můžeme říci, že s původním konceptem  ITS nemá téměř nic společného. Původně se počítalo u kosmické lodi i prvního stupně s průměrem 12 metrů. Od toho bylo nakonec upuštěno a průměr se ustálil na 9 metrech. Kosmická loď také prošla kompletní změnou designu. V původním plánu se počítalo s tím, že tělo bude vyrobeno z kompozitních materiálů. Aktuálně je ale tělo vyráběné z nerezové oceli. Přibyly také horní a spodní klapky pro řízení lodi v atmosféře. Jejich pohon obstarává elektromotor od firmy Tesla spolu s bateriemi.  Počet motorů se ustálil na šesti, z toho tři byly vakuové a tři atmosférické. Začínají se objevovat spekulace o tom, že Starship bude vybavena až šesti vakuovými motory, ale to zatím není oficiálně potvrzené. Starship má na výšku 50 metrů a průměr 9 metrů. Kromě hlavních nádrží je také vybavena malými nádržemi, které jsou určeny pouze pro přistání a snižuje se tím tak možnost, že by motory při čerpání ze skoro prázdných nádrží, nasály vzduchovou bublinu. Dále se podíváme na raketu Superheavy

Superheavy

Motorová sekce Superheavy B4
Zdroj: https://www.teslarati.com/

První stupeň dostal jméno Superheavy a jeho průměr je stejný jako u Starship. Aktuálně testovaný prototyp Superheavy B4 měří na výšku 70 metrů, ale další prototypy budou mít výšku 69,5 metru. Pohánět ho bude 33 motorů Raptor a z toho 20 bude v tzv. variantě Raptor Boost a 13 ve variantě Raptor Center. Motory ve variantě Raptor Boost budou umístěny v prvním kruhu a nebudou schopny vektorování tahu. Také by neměly mít možnost regulovat svůj tah. To znamená, že motory budou pořád pracovat na 100%. Výhodou má být jednodušší konstrukce a tím pádem by mohly poskytovat větší tah.

Zbylých 13 motorů už budou klasické Raptory jaké známe dnes. Budou schopné vektorování a regulace svého tahu. 10 motorů spolu se třemi středovými umístěnými uprostřed, budou sloužit především k manévrování při startu, ale zatím se počítá s tím, že pouze tři středové motory, budou použity pro přistání. A tímto jsme se dostali až na samotný konec našeho druhého dílu a já Vám děkuji za přečtení.

Something Big is Coming
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://cs.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://space.skyrocket.de/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://www.elonx.cz/
https://www.elonx.cz/
https://www.elonx.cz/
https://www.elonx.cz/
https://www.elonx.cz/
https://www.elonx.cz/
https://www.elonx.cz/
https://spacenews.com/
https://forum.kosmonautix.cz/
https://www.youtube.com/
https://en.wikipedia.org/
https://www.youtube.com/
https://twitter.com/
https://cs.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
https://wallpaperaccess.com/full/1094599.jpg
https://forum.nasaspaceflight.com/…42559.0;attach=1412458;image
https://www.elonx.cz/…/2020/12/EoaY_NgXUAA2cF8-JohnKraus.jpg
http://cdn.mos.cms.futurecdn.net/uvkPvjLsYAQBL6JNsSGCPX.jpg
https://pbs.twimg.com/media/E7o7b_IUcAEu_Ms?format=jpg&name=large
https://vedator.org/wp-content/uploads/2020/05/Starlink.jpg
https://upload.wikimedia.org/…Spaceship%2C_in_orbit_near_the_rings_of_Saturn.jpg
https://pbs.twimg.com/media/CtQbdtJVIAA7HCC.jpg
https://pbs.twimg.com/media/FLSEIvtWQAEuYsV?format=jpg&name=small
https://www.elonx.cz/wp-content/uploads/2020/06/FBsKjg2XoAgUR4K.jpg
https://www.teslarati.com/…SpaceX-1-crop.jpg
https://pbs.twimg.com/media/D36fi_nWkAEWS3f.jpg:large