SpaceX v posledních měsících nabrala úctyhodné tempo startů svých raket Falcon 9 a počet misí poměrně rapidně narůstá. Jelikož je tato firma mezi našimi čtenáři bezpochyby oblíbená, řekli jsme si, že by stálo za to věnovat SpaceX vlastní speciální sérii článků. S radostí Vám tedy představujeme nový seriál StatistiX, který si klade za cíl sumarizovat a objektivně porovnávat dosažené úspěchy i neúspěchy SpaceX v uplynulých letech. Z úvodního obrázku, který je logem seriálu, je patrné, že se v těchto článcích budeme věnovat pouze SpaceX a to ze statistického úhlu pohledu. Články tedy budou z velké části tvořeny čísly, grafy, souhrny a tabulkami. Nemusíte se ale bát, že by šlo o suchý číselný výčet či snad seznam. Budeme se maximálně snažit vše podat v čitelné a srozumitelné formě a našim cílem bude ze získaných hodnot nejen hodnotit a sumarizovat, ale také hledat různé zajímavosti. Články seriálu StatistiX budou vycházet pouze jednou do roka a to v lednu, aby shrnuly všechny mise SpaceX v uplynulém roce. Ptáte se, proč Vám seriál představujeme na konci srpna? Inu, řekli jsme si, že by byla škoda Vás ochudit o roky předcházející a proto v každém následujícím měsíci vyjde jeden díl pokrývající roky minulé. Dnes se podrobně podíváme na samotné počátky SpaceX a starty raket Falcon 1 v letech 2006-2009.
Jak je všeobecně známo, počátky SpaceX nebyly příliš úspěšné a už vůbec nemůžeme říct, že by byly jednoduché. Firma vyvinula vlastní raketové motory Merlin a Kestrel, kterými osadila první, respektive druhý stupeň své první rakety Falcon 1. Ta se s dnešním Falconem 9 nedá co do nosnosti vůbec srovnávat, byla totiž schopná vynést pouhých pár set kilogramů na nízkou oběžnou dráhu. Její skromnost však byla ideální pro relativně levné první krůčky SpaceX na oběžnou dráhu a testování všech klíčových technologií a postupů. I přesto se SpaceX s malou raketou nedařilo a první tři starty skončily katastrofou. Pojďme si je nyní postupně krátce připomenout.
Zdroj: https://i.pinimg.com
24. 3. 2006 stála na startovní rampě malého ostrova Omelek atolu Kwajalein první raketa Falcon 1. V té době mladá firma SpaceX, která se v kosmonautice teprve začala rozhlížet, nedostala důvěru startovat ze známých velkých kosmodromů na americkém území a tak využila raketovou základnu amerického letectva Ronald Reagan Ballistic Missile Defense Test Site v Tichém oceánu. V 9.30 místního času se úspěšně zažehl jediný motor Merlin 1A prvního stupně a raketa se vydala k obloze. Pouhých 33 sekund po startu však zmíněný motor selhal kvůli zkorodovanému šroubu v palivovém systému a trosky rakety dopadly nedaleko místa startu. Nákladem tohoto nezdařeného premiérového letu byla malá družice FalconSAT-2 agentury DARPA vážící 19,5 kg. Na oběžnou dráhu se však nedostala.
O druhý pokus se firma SpaceX pokusila téměř přesně o rok později. 21. 3. 2007 odstartoval ze stejné rampy druhý Falcon 1, který však byl oproti svému předchůdci upraven. Došlo především k úpravám hardwaru tak, aby lépe odolával místnímu vlhkému podnebí a neopakovala se chyba z prvního startu. První stupeň tentokrát pracoval správně a zdálo se, že vše funguje jak má. V čase T+7:30 však došlo k předčasnému vypnutí motoru Kestrel na druhém stupni. Raketa neměla dostatečnou rychlost a po dosažení výšky 289 km začala padat zpátky k Zemi. Příčinou předčasného vypnutí motoru byly harmonické oscilace, které začaly už při oddělování prvního a druhého stupně, kdy došlo k lehkému kontaktu mezistupně a motoru Kestrel. I druhá mise Falconu 1 tak skončila neúspěchem.
I přes tento neúspěch raketa pracovala dostatečně dlouhou dobu na to, aby odborníci ze SpaceX získali uspokojivé množství údajů, na jejichž základě se pustili do dalších změn na raketě. Na další start jsme si tak museli počkat až do 3. 8. 2008, tedy téměř rok a půl. To už ale nastoupil na scénu značně vylepšený Falcon 1 se zvýšenou nosností vylepšeným motorem Merlin 1C na prvním stupni a zdánlivě vyšší nadějí na úspěch. Naděje do tohoto startu vložily hned tři subjekty, které pod aerodynamický kryt o průměru 1,5 m uložily své náklady. Konkrétně šlo o NASA a její cubesat PRESat, který měl zkoumat růst kvasinek, a také její známou sluneční plachetnici NanoSail-D. Dále zde byl technologický demonstrátor amerického letectva, a nakonec zpopelněné ostatky astronauta Gordona Coopera a herce ze seriálu Star Trek Jamese Doohana, jejichž poslední cestu ke hvězdám zprostředkovala firma Celestis. I přes vysoké šance na úspěch se Falconu 1 ani do třetice nepoštěstilo. Během oddělování stupňů generoval první stupeň tolik zbytkového tahu, že do druhého stupně narazil a mise opět skončila neúspěchem.
Falcon 1
Falcon 1 je dvoustupňová raketa soukromé společnosti SpaceX, která byla provozována mezi lety 2006 – 2009. Jako palivo v obou stupních používá letecký petrolej RP-1 a jako okysličovadlo tekutý kyslík. Měří 22,25 m na výšku a 1,7 m v průměru. Tah motoru prvního stupně při startu je 343 kN a startovní hmotnost činila 33,23 t. Raketa byla určena pro vynášení malých nákladů na nízkou oběžnou dráhu a její uváděná cena je 7 milionů dolarů.
Všechno se zdálo být ztraceno a firma SpaceX byla na pokraji zániku. K použití byl však připraven ještě jeden vyrobený exemplář rakety a byla by škoda jej nevyužít. Elon Musk tedy vsadil vše na jednu kartu. Na raketě už neprobíhaly žádné fyzické změny. Z důvodu eliminace předchozího typu selhání byl pouze pozměněn software, a to tak, že byl prodloužen čas mezi vypnutím motoru prvního stupně a jeho oddělením. Za necelé dva měsíce stál Falcon 1 na rampě znovu a na jeho úspěchu či neúspěchu stála budoucnost SpaceX. 28. 9. 2008 se konečně prolomila hradba neúspěchu a SpaceX se stala první soukromou firmou, která vlastními silami dopravila náklad na oběžnou dráhu. Byla jím 165 kg vážící maketa nazvaná RatSat.
Pátou a poslední misi absolvoval Falcon 1 o další rok později. 14. 7. 2009 na nízkou oběžnou dráhu vynesl malajský pozorovací satelit RazakSAT vážící 180 kg. Ačkoliv by se mohlo zdát, že SpaceX konečně začne vynášet malé náklady častěji a Falcon 1 bude zařazen do plného operačního provozu, nestalo se tak. Firma získala potřebné zkušenosti a vrhla se všemi silami do vývoje a konstrukce Falconu 9, který je dnes více než 100× silnější než Falcon 1. Za zajímavost stojí, že některé náklady původně určené pro Falcon 1 byly později přesunuty na Falcon 9. Byl mezi nimi mimo jiné i Formosat-5, který odstartoval teprve před týdnem.
Jelikož v počátcích SpaceX bylo uskutečněno pouhých pět startů v průběhu čtyř let, budou následující statistiky poněkud strohé a zdaleka neodpovídají tomu, co Vám nabídneme v dalších dílech tohoto seriálu. Řekněme si zcela otevřeně, zatím není moc co sumarizovat.
Jak je z grafu výše jasně vidět, první starty SpaceX od roku 2006 probíhaly poměrně pravidelně. Po úvodních třech neúspěších se karta obrátila a firma si osvojila dovednost dopravení nákladu na nízkou oběžnou dráhu. Pokud bychom to velmi hrubě zprůměrovali, mohli bychom říci, že starty SpaceX probíhaly jedenkrát do roka, přičemž nulová úspěšnost v letech 2006 a 2007 se vyhoupla přes 50 % v roce 2008 až na 100 % v roce 2009. Uvádět však procentuální úspěšnost při takto malém počtu startů není zcela relevantní a uvádíme jej zde pouze pro vysvětlení grafu.
Jelikož byl Falcon 1 pro SpaceX především jakousi studijní platformou, která se při každém startu více či méně lišila, nemůžeme příliš porovnávat počty startů jednotlivých verzí. Co ale porovnat můžeme, je motor prvního stupně Merlin. Jeho varianta 1A byla použita při prvních dvou misích, kdežto varianta 1C při dalších třech.
Jak již bylo zmíněno výše, SpaceX neměla k dispozici žádnou rampu na kosmodromech amerického kontinentu a proto prozatím nemůžeme porovnávat ani procentuální podíl startů z různých kosmodromů a ramp. Všechny mise se uskutečnily z jediné rampy na ostrově Omelek raketové základny Ronald Reagan Ballistic Missile Defense Test Site v Tichém oceánu. Stejně tak prozatím nemůžeme srovnávat cílové oběžné dráhy, jelikož všech pět startů Falconu 1 mířilo na nízkou oběžnou dráhu Země.
Druhý graf ukazuje porovnání hmotností vyneseného nákladu v jednotlivých letech. Zatímco v letech 2006 a 2007 skončily obě mise neúspěchem a hodnoty jsou proto nulové, v letech 2008 a 2009 už firma SpaceX na oběžnou dráhu dopravila své první náklady. V prvním případě se jednalo o hmotnostní maketu, ve druhém pak již šlo o komerční družici RazakSAT.
V tabulce výše jsou uvedeny hmotnosti nejtěžších nákladů vynesených SpaceX v každém roce. V počátcích existence firmy Falcon 1 úspěšně vynesl pouze dva náklady a tak se spíše než o rekordy v daných letech jedná o jediné případy, nebo můžeme tabulku zároveň chápat jako součty vynesených nákladů v uvedených letech. V dalších dílech našeho seriálu už ale budou v tabulce přibývat řádky s rekordními náklady za každý rok.
Poslední graf zobrazuje podíl všech zákazníků SpaceX v letech 2006 – 2009, ať už byly jejich náklady úspěšně vyneseny či nikoliv. 86 procent všech zákazníků v počátcích SpaceX tvořily americké subjekty, které jsou zde podrobněji rozděleny na Americký úřad pro letectví a vesmír (NASA); dále americké vládní subjekty, kam spadá především Letectvo spojených států (USAF), Agentura ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty (DARPA), Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) a další; a nakonec veškeré americké soukromé firmy. V grafu nejsou zahrnuti zákazníci, kteří měli se SpaceX kontrakt na vynesení svého nákladu, ale pouze ti zákaznící, jejichž užitečné zatížení se skutečně dostalo na špici rakety Falcon 1.
Tato tabulka uvádí nejmenší časové rozestupy mezi dvěma starty SpaceX. Jak je vidět, uvedený rekordní rozestup dvou startů v délce 55 dní je vzhledem k průměrné frekvenci startů spíše výjimkou. V dalších dílech tohoto seriálu zde budou postupně přibývat řádky s rekordními časovými rozestupy v dalších letech a přibude také tabulka s nejkratšími časovými rozestupy startů z jedné rampy.
Významné milníky
24. 3. 2006 – první start rakety od SpaceX a zároveň první start Falconu 1.
3. 8. 2008 – první použití vylepšeného motoru Merlin 1C.
28. 9. 2008 – první úspěšné dosažení oběžné dráhy.
14. 7. 2009 – první úspěšně vynesený komerční satelit.
| Seznam startů SpaceX v letech 2006 - 2009 | |||
|---|---|---|---|
| Datum | Primární náklad | Kosmodrom | Oběžná dráha |
| 24. 3. 2006 | FalconSAT-2 | Kwajalein | LEO |
| 21. 3. 2007 | DemoSat | Kwajalein | LEO |
| 3. 8. 2008 | PRESat, NanoSail-D, Trailblazer, Explorers | Kwajalein | LEO |
| 28. 9. 2008 | RatSat | Kwajalein | LEO |
| 14. 7. 2009 | RazakSAT | Kwajalein | LEO |
Závěrem dodejme, že tento úvodní díl našeho nového seriálu StatistiX je zde spíše pro úplnost než pro nějakou rozsáhlou analýzu grafů a tabulek. Pokud se Vám tento typ článku líbí, můžete se již těšit na příští díly, jelikož s každým z nich bude různých dat, čísel a zajímavostí přibývat a vše již bude mít o poznání větší smysl. V dalším článku, který vyjde na konci září, se podíváme na první starty rakety Falcon 9 v letech 2010 – 2013.
Zdroj obrázku:
https://i.pinimg.com/
Uz aby byl konec zari.. jinak dalsi super serial….
Děkujeme. Těší nás, že se vám nápad na seriál líbí.
Taky se moc těším!
Úžasný nápad, už aby byl další díl 🙂
Děkujeme za pozitivní reakci.
Já si myslím, že nápad velmi dobrý, ikdyž je tu určitě řada lidiček, kteří mají podobnou statistiku nastudovanou jinde, tak jich tu pořád bude ještě víc, kteří ji neviděli a bude se jim líbit. Jeden graf je tu pro mě novinka, neviděl jsem ho a je velmi zajímavý, to je ta hmotnost vynesená za rok. Ta je fakt zajímavá, dokonce si říkám, že pro příští článek by se mohla rozházet I na vynesení na GTO, LEO, MEO (teď to je zbytečné). Do budoucna bych se zeptal, bude se do vyneseného nákladu počítat hmotnost adaptéru?
Dokonce jsem přemýšlel, jestli by podobný přístup a statistika nestál za to připravit I pro jiné raketové rodiny. Já nevím Sojuz, Proton, Delta, Atlas, Ariane. Pro každou by se určitě našel důvod, proč zrovinka tahle je vhodná. Kdybych už měl trošku vymýšlet, tak klidně by to šlo každý týden dávat jinou raketovou rodinu a za měsíc se statistiky protočí.
Celkově opravdu hezké a díky za to. Kouká z toho do budoucna nekonečný serial stejně jako Maratónský běh po Marse – Opportunity je nesmrtelná. 🙂
Jsme rádi, že se vám nápad líbí. I když je možné podobné statistiky dohledat jinde, jak podotýkate, náš seriál si klade za cíl jít více do hloubky a dívat se na věc ze všech možných i nemožných úhlů pohledu. Tento úvodní článek je spíše pro úplnost. Opravdu zajímavé by to mohlo začít být až od třetího dílu, kdy budeme rozebírat více startů za pouhý jeden rok.
Graf celkové vynesené hmotnosti za rok se časem určitě rozroste i o náklad na jednotlivé oběné dráhy. Takový je plán 🙂 Pokud by vás však v budoucnu napadlo cokoliv, co byste zde rád viděl a v budoucích článcích na to nenarazíte, určitě budeme rádi, pokud nám o tom napíšete. A k vaší otázce – hmotnost adaptéru se započítávat bude.
Podrobné statistiky u jiných raket prozatím určitě nechystáme. Důvod, proč jsme se k tomuto kroku rozhodli u SpaceX je (kromě atraktivity) značné množství startů, které zastiňuje ostatní rakety. Ale ostatní rakety a kosmické agentury nepřicházejí úplně zkrátka. V našich rekapitulujících článcích, které vydáváme vždy na přelomu roku, vždy shrnujeme minimálně počty startů raket a jejich úspěšnost.
Ještě jednou děkujeme za pozitivní ohlas a doufáme, že z toho nekonečný seriál bude 🙂
S různými statistikami si lže hrát na české databázi umělých kosmických těles SPACE 50. O rodině raket Falcon je přehled tady: http://space50.org/rakety.php?typr=1&ds=0&rok=138000000&jazyk=pp_en
Díval sem se před pár lety, po smrti A. Vítka na stránku space40, tenkrát byla už pár let neupdatovaná. Nenapadlo mě, že se přejmenovala a pokračuje. Díky za odkaz.
Ono se tu dalo třebas přihodit, jak s nárůstem letů spacex klesá podíl ostatních raket. K tomuto mě inspirovala tahle stránka na wiki https://en.wikipedia.org/wiki/Space_launch_market_competition , například mě to vede k závěru, že se ten pokles startů děje na úkor Protonu a Sojuzu. Ikdyž se můžu mýlit.
Přihodit se to tu nedalo, protože vámi odkazovaný článek a graf se týká startů po roce 2010. Tento článek shrnuje mise v letech 2006 – 2009. Takže nepředbíhejme, na vše se dostane 😉
Pane Voplatka, samozřejmě že máte pravdu. Já jen naznačoval, co mě vedlo k těm nápadům. A co vše srovnání raket může naznačit. Omlouvám se.
Ke SPACE 40 vs. SPACE 50 bych doplnil na vysvětlenou, že původní Tondova databáze byla a je velmi cenné a unikátní dílo, ale … měla několik zásadních nedostatků:
1) byla pouze v češtině = velmi omezený okruh uživatelů
2) byla psána jen jako text zpracovávaný v html kódu = nešlo s ní pracovat jako se skutečnou databází, tj. žádné výstupy v grafech, statistikách, vyhledávacích dotazech, atd.
3) po Tondově odletu na jeho planetku si pozůstalí nepřáli jakýkoli zásah do SPACE40
Sám Tonda si byl faktorů 1) a 2) vědom a spřádal s kolegy z Kosmo Klubu plány na transformaci SPACE 40 do skutečně databázového a multijazyčného katalogu SPACE 50. Bohužel, velmi náhle a předčasně jsme ztratili signál jeho vysílače a tak byla SPACE 50 zprovozněna pod záštitou České Kosmické Kanceláře a Kosmo Klubu až v roce 2014.
Jirka Hadač: Ale vždyť se vůbec nemáte za co omlouvat. Naopak, vaše podněty i odkazy na různé zdroje jsou cenné. Jen jsem chtěl dát najevo, že i přes atraktivitu nebylo možné některá data do tohoto článku vměstnat a musíme si počkat do některého z dalších dílů. Stejně tak jsem toto zmiňoval v článku samotném.
Na S50 si člověk uvědomí, kde leží skutečné světové rekordy, třeba 63 startů Sojuzů za rok
Vtipný název, zajímavé zpracování. Díky. Těším se na další 🙂
My děkujeme. Jsme rádi, že se název líbí.
Díky. Číst o SpaceX se jen tak „neochodí“. A název seriálu fakt dost dobrej. 🙂
Neochodí 🙂 A název nás stál pár dní zvýšené mozkové aktivity 😀 Těší nás tedy, že se líbí.
Je to výborné, moc se mi to líbí.
To jsme rádi. Snad se vám budou líbit i příští díly.
Opravdu zajímavý článek a kvělý nápad. Děkuji a těším se na pokračování.
Děkujeme za pozitivní reakci.
Výborný nápad,informací o SpaceX není nikdy dost.Díky a těším se na další díly.
Jsme rádi, že se vám nápad na nový seriál líbí a doufáme, že se vás další díly také potěší.
Tak to vám jistě přijde vhod i https://twitter.com/elonmusk/status/903333005527093248 😀
Děkuji za další skvělý seriál. První díl je sice co do počtu startů málo „výživný“, přesto důležitý. Až mě polil pot při představě, co by se stalo a jak by vypadaly lety dneska a v blízké budoucnosti, kdyby selhal i ten čtvrtý start… Žádný Dragon a jeho následovníci…
Rádo se stalo 🙂
Palec nahoru! Teším se na konec září!
Děkujeme.
Co graf rostoucí výkonnosti motoru Merlin? Případně vývoj nosnosti na LEO? To by mohlo být zajímavé vidět 🙂
O grafu vývoje nosnosti jsem uvažoval, ale nejspíš se na něj stejně jako na výkon motoru nedostane. Jedná se totiž o údaj, který se vyvíjí tak divoce, že se obávám, že není možné vždy přesně zjistit, jak to s tou nosností bylo. Některá data z určitých období jsou přímo od SpaceX, a tudíž věrohodná, avšak nepokrývají každou vývojovou změnu rakety. Ty pokrývají pouze odhadované výpočty znalých odborníků, které však obsahují nepřesnosti z důvodu absence některých vstupních údajů. A jelikož je tento seriál o číslech, chci jej dělat maximálně objektivní a nehodlám zde dát jedinou spekulaci nebo odhad.