Image
28.10.2019 3 Comments

Príbeh SpaceX

História spoločnosti s úplným názvom Space Exploration Technologies Corporation, ktorá podniká v aerokozmickom priemysle, sa začala písať v roku 2002. Založil ju Elon Musk, ktorý sa predajom svojho podielu na platobnom systéme PayPal spoločnosti eBay stal multimilionárom. Za úspechmi spoločnosti sú nosné rakety Falcon 1, Falcon 9 a Falcon Heavy a kozmický modul Dragon, ktorý sa dokáže pripojiť na Medzinárodnú vesmírnu stanicu ISS. Ambicióznym cieľom spoločnosti sú lety ľudí na Mars.

Tŕnistá cesta k úspechu

Podobne ako pri vývoji všetkých rakiet, či už amerických, ruských, európskych, čínskych, alebo indických, prvé pokusy o vypustenie raketového nosiča Falcon 1 na obežnú dráhu boli spojené s problémami a haváriami. Ťažkosti boli nielen technického, ale aj organizačného charakteru. O druhý okruh problémov sa postarala nielen neskúsenosť SpaceX v tomto pre startup netypickom odvetví, ale aj konkurencia. Americký vojensko-priemyselný komplex, v ktorom sa etablovali spoločnosti Lockheed Martin a Boeing ako tradiční výrobcovia rakiet, to nováčikovi a potenciálnemu konkurentovi spočiatku rozhodne neuľahčoval.

Prvý štart rakety Falcon 1 sa mal uskutočniť z vypúšťacej rampy na Vandenbergovej leteckej základni v Kalifornii, vzdialenej necelých 200 kilometrov od vtedajšieho sídla SpaceX v El Segundo, ktoré je súčasťou širšej aglomerácie Los Angeles. Podarilo sa síce uskutočniť úspešný test motora Merlin, ktorý tvoril prvý stupeň rakety, no na termín štartu z tejto základne by Falcon 1 musel čakať „v poradovníku“ niekoľko mesiacov. Preto v SpaceX hľadali inú alternatívu.


Štart rakety Falcon 9

Na štarty rakiet sa využívajú základne umiestnené v blízkosti rovníka, aby rotácia Zeme uľahčila rakete štart. Napokon našli vhodnú rampu, ale bolo to na atole Kwajalein v súostroví Marshallove ostrovy v Tichom oceáne. Na ilustráciu, vzdialenosť z Los Angeles na Havaj je 2400 míľ a z Havaja na Kwajalein je to ďalších 2600 míľ. Našťastie na atole je vojenská základňa s letiskom. Inžinieri a technici tak museli na testovaciu základňu lietať viac než 5000 míľ a na rovnakú vzdialenosť lode prepravovali kontajnery s časťami rakiet.

Keď už spomíname dopravu rakiet, pri štvrtom štarte Falcon 1 chceli v SpaceX prepravu urýchliť a najali si na tento účel transportné lietadlo. Nebol to dobrý nápad. V lietadlách je počas letu nižší tlak než atmosférický. Pri štarte a lete to nespôsobilo žiadny problém, ale pri klesaní na pristátie, keď sa v prepravnom priestore začal zvyšovať tlak, sa trup rakety a nádrže začali prehýbať dovnútra. Inžinieri, ktorí leteli spolu s raketou, ju začali rozoberať, aby sa vyrovnal tlak. Poškodenú raketu potom museli niekoľko týždňov opravovať. Zhodou okolností práve táto opravená raketa Falcon 1 bola prvá, ktorej sa podarilo úspešne odštartovať a dostať sa na obežnú dráhu. Ale nepredbiehajme. 

Prvý pokus o štart rakety Falcon 1 sa uskutočnil 24. 3. 2006. Po 25 sekundách od štartu raketa stratila stabilitu a zrútila sa. Príčinou bolo prasknutie hliníkovej spojky palivového potrubia. Ani druhý štart Falcon 1, uskutočnený 21. 3. 2007, nebol úspešný. Tentoraz motor prvého stupňa Merlin fungoval excelentne, prvý stupeň sa oddelil, nastal zážih motora Kestrel, ale po niekoľkých minútach sa raketa zrútila. Príčinou tentoraz bola rotácia paliva v nádrži druhého stupňa. Ako sa palivo spotrebovávalo, vznikol vír a rotujúce palivo sa presunulo k obvodovým stenám nádrže. V určitom okamihu sa odkryl nasávací otvor a motor zhasol. Tretíkrát raketa Falcon 1 štartovala 2. 8. 2008. Prvý stupeň fungoval normálne, no počas oddeľovania nastal problém a raketa sa zrútila.

Tentoraz bola paradoxne príčinou havárie snaha o inovatívnosť. Motor prvého stupňa Merlin inžinieri priebežne zlepšovali, pri statických skúškach si však nevšimli, že nový motor v záverečnej fáze vygeneroval nepatrný ťah navyše, čo spôsobilo, že prvý stupeň narazil do druhého a poškodil ho. Úspešný bol až štvrtý štart 28. 9. 2008. Je to historický dátum, keď sa SpaceX, ako prvej súkromnej ​​spoločnosti na svete, podarilo dosiahnuť s raketovým nosičom na kvapalné palivo obežnú dráhu. Pre zaujímavosť, pri prvých troch neúspešných pokusoch niesla raketa Falcon 1 vojenské satelity, ale pri štvrtom štarte, ktorý bol napokon úspešný, už nikto nechcel nič riskovať a raketa vyniesla na obežnú dráhu len maketu satelitu.


Prvá raketa Falcon Heavy vyniesla do vesmíru Teslu Roadster

Úspechy nízkonákladovej súkromnej spoločnosti

K ďalším veľkým úspechom SpaceX patrí vynesenie modulu Dragon na obežnú dráhu 8. 12. 2010 a jeho následný návrat na Zem a pristátie v Tichom oceáne. Rovnako veľký, ak nie väčší praktický význam malo pripojenie modulu Dragon k Medzinárodnej vesmírnej stanici ISS, ktoré sa podarilo 25. 5. 2012. Nasledovali ďalšie kozmické míľniky. Raketa Falcon 9 vyniesla 3. 12. 2013 telekomunikačný satelit na geostacionárnu dráhu.

Zatiaľ čo konkurencia si za štart nosnej rakety účtuje 300 – 400 miliónov dolárov, komerčný štart rakety Falcon 9 v čase, keď SpaceX ešte nemal vyriešený návrat prvého stupňa rakety, stál 60 miliónov. Prvýkrát sa návrat a pristátie prvého stupňa rakety Falcon 9 podarili 22. 12. 2015. Možnosť opakovaného použitia prvého stupňa umožnilo ešte viac znížiť cenu štartu a zvýšiť frekvencie štartov, pretože netreba na každý štart vyrábať nový prvý stupeň s deviatimi motormi Merlin a palivovou nádržou. Úspešné pristátie prvého stupňa predchádzalo niekoľko neúspešných pokusov, tie však neboli pre úspech misií kritické, pretože náklad bol zakaždým spoľahlivo vynesený do kozmu a k problémom došlo až pri návrate prvého stupňa. Pri jednom pokuse o pristátie na plošinu mal vracajúci sa prvý stupeň vyššiu pristávaciu rýchlosť, pri inom pokuse síce pristál, ale následne sa prevrátil a vybuchol.

Opakované využitie má aj modul Dragon. Z tohto hľadiska bola zaujímavá misia CRS-11 z 3. 6. 2017, keď sa prvýkrát použil repasovaný modul Dragon, ktorý už predtým bol vo vesmíre v rámci misie CRS-4 v októbri 2014. Tajomstvo nízkych nákladov je okrem opakovanej použiteľnosti aj v použití inovatívnych postupov a takisto v tom, že prakticky celá raketa sa vyrába v jednej továrni v Hawthorne v Kalifornii, takže na rozdiel od konkurencie nie sú v SpaceX odkázaní na externých dodávateľov. Časti rakety tak netreba prevážať medzi továrňami v rôznych lokalitách. Konkurenčná spoločnosť ULA (United Launch Alliance), ktorá vznikla ako konzorcium firiem Lockheed Martin a Boeing, využíva komponenty od viac než 1000 subdodávateľov.

Výroba rakety v jednej továrni šetrí nielen náklady, ale aj zvyšuje bezpečnosť. Dokazuje to havária raketoplánu Challenger, ktorý pri štarte využíval dve rakety na pevné palivo od spoločnosti Morton Thiokol Incorporated. Spoločnosť sídli v Utahu, a aby bolo možné rakety jednoduchšie prepravovať na plošinových vagónoch, montovali sa z niekoľkých dielov, ktorých spoje boli utesnené gumovými krúžkami. Tie v prípade chladného počasia na odpaľovacej rampe stratili pružnosť a prestali tesniť. Plamene z horiaceho tuhého paliva sa tak dostali mimo motora, prepálili hlavnú palivovú nádrž a zapálili 1600 ton kvapalného paliva.


Návrat motorov prvého stupňa

Made in USA

Po zrušení štartov raketoplánov boli v USA pri doprave kozmonautov na ISS závislí od služieb zahraničných kozmických dopravcov. S výnimkou európskeho konzorcia Arianespace sú to spoločnosti z krajín ekonomicky a politicky nie príliš stabilných – Ruska, Číny, prípadne Indie. Reakcie vlád týchto krajín na rôzne udalosti politického charakteru sú nepredvídateľné. Po príklad netreba chodiť ďaleko. Ruský – pardon, vtedy ešte sovietsky – kozmonaut Sergej Krikalev bol na orbitálnej stanici Mir počas rozpadu ZSSR v roku 1991. Kozmodróm Bajkonur bol na území Kazachstanu a jeho predstavitelia stanovili za jeho používanie vysoké poplatky, ktoré si v Moskve nemohli dovoliť. Situácia sa našťastie vyriešila. Peniaze na stavbu rakiet sa snažili získať predajom dopravy kozmonautov z iných krajín a ako barter za možnosť štartu z Bajkonuru letel do vesmíru aj kazašský kozmonaut. Mohlo to byť ešte zaujímavejšie, pretože loď Sojuz, ktorá na Mir priviezla Kirkaleva, mala trojčlennú posádku, v ktorej bol ešte Rus Anatolij Arcebarskij a britská kozmonautka Helen Patricia Sharman. Tá sa našťastie po ôsmich dňoch vrátila na Zem s vystriedanou posádkou Miru.

Problém bol aj v tom, že v nosných raketách konzorcia ULA sa využívali motory vyrobené v Rusku. O prístupe tohto mamutieho konzorcia k riešeniu závislosti od dodávok komponentov z Ruska a iných krajín najlepšie svedčí argumentácia vtedajšieho šéfa ULA Michaela Gassa na zasadnutí výboru Kongresu v roku 2014, tesne po ruskej anexii Krymu, keď sa schyľovalo k zavedeniu sankcií USA proti Rusku. Na otázku, ako chce jeho spoločnosť znížiť závislosť od Rusov, odpovedal: „Už sme kúpili výrobnú dokumentáciu k ruským raketovým motorom a dali sme ju preložiť z ruštiny do angličtiny...“

Naproti tomu všetky kľúčové komponenty rakiet spoločnosti SpaceX sa vyrábajú v USA. Určite k tomu prispela aj skutočnosť, že Elon Musk mal s ruskými dodávateľmi negatívnu skúsenosť ešte pred založením spoločnosti SpaceX. Keď sa stal milionárom, chcel časť zarobených peňazí investovať do popularizácie výskumu kozmu. Najskôr tým, že bude participovať na zámere dopraviť do vesmíru myši, a neskôr chcel na Mars dopraviť robotizovaný skleník, v ktorom by mali vyklíčiť semená a vyrásť rastliny. Chcel ukázať, že kolonizácia tejto planéty nie je až taká utopistická myšlienka.

Na dopravu nákladu na Mars chcel v Rusku kúpiť rakety Dnepr. To sa nepodarilo, lebo keď Rusi videli novopečeného multimilonára, ponúkli Muskovi neakceptovateľnú cenu. Musk si prepočítal, koľko by taká raketa skutočne stála, keby sa vyrábala efektívne s využitím najmodernejších technológií, potom založil spoločnosť SpaceX a pustil sa do vývoja nosnej rakety Falcon 1. Ak vám názov Falcon niečo pripomína, máte pravdu. Inšpiráciou na pomenovanie rakety bola vesmírna loď Millennium Falcon z kultového filmu Star Wars.

Americká vláda, vedomá si nevyhnutnosti eliminovať závislosť jej kozmického programu od iných krajín, priklepla spoločnosti SpaceX po úspešnom štarte Falconu 1 kontrakt COTS (Commercial Orbital Transportation Services) v hodnote 1,6 miliardy dolárov na vývoj raketového systému použiteľného na dopravu zásob na ISS. Na tento účel sa využíva raketa Falcon 9 s návratovým modulom Dragon.

Ďalšie kolo problémov

Možno sa zamyslíte, prečo bol modul Dragon z misie v roku 2014 znovu použitý až v roku 2017. Všetky štarty rakiet Falcon 1 a Falcon 9 od septembra 2008 až do júna 2015 boli úspešné. Potom nasledovala havária misie CRS-7, čo bol siedmy zásobovací let na ISS. Príčinou havárie druhého stupňa rakety bola prasknutá vzpera upevňujúca nádrž s héliom, umiestnenú vnútri nádrže na kvapalný kyslík. Vyšetrovanie ukázalo, že s najväčšou pravdepodobnosťou išlo o chybnú súčiastku. Lety nosičov Falcon 9 boli po havárii na pol roka pozastavené. Po ich obnovení však 1. 9. 2016 došlo k ďalšej havárii, tentoraz nie počas letu, ale na štartovacej rampe počas príprav na statický test motorov. Inovovaný model rakety Falcon 9 využíval extrémne podchladený kyslík a ten interagoval s kompozitným obalom nádrží s héliom, dôsledkom čoho bolo vznietenie. Problém bol v tom, že na nosnej rakete už bol upevnený satelit Amos 9 a poškodila sa aj štartovacia rampa na myse Canaveral. Lety SpaceX boli znovu na 5 mesiacov pozastavené. Pokračovali až zásobovacou misiou CRS-10 vo februári 2017.

Falcon Heavy

Raketa Falcon 1 dokázala na nízku obežnú dráhu okolo Zeme vyniesť 670 kg nákladu. Bola vysoká 21,3 m, mala hmotnosť 39 ton. Motor prvého stupňa Merlin 1C dokázal vyvinúť ťah 454 kN počas 169 sekúnd. Motor druhého stupňa Kestrel mal ťah 31 kN a dokázal horieť 378 s.

Raketa Falcon 9 je vysoká 70 m, má hmotnosť 550 ton a dokáže na nízku obežnú dráhu vyniesť náklad 22,8 tony, prípadne 8,3 tony na geostacionárnu dráhu. Jej 9 motorov Merlin 1D+ má spolu ťah 7707 kN a dokážu horieť 162 sekúnd. Motor druhého stupňa Merlin 1D Vacuum+ má ťah 934 kN a dokáže fungovať 397 sekúnd.

Najvýkonnejšia raketa Space X je Falcon Heavy, ktorá prvýkrát letela do kozmu 6. 2. 2018. Bola vytvorená doplnením Falcon 9 o ďalšie dva motory prvého stupňa. Má dĺžku 70 m podobne ako Falcon 9, ale dokáže na nízku obežnú dráhu vyniesť 63,8 tony, na geostacionárnu dráhu 26,7 tony, na prechodovú dráhu k Marsu 16,8 tony a na prechodovú dráhu k Plutu 3,5 tony. Spolu má v prvých stupňoch 27 motorov Merlin 1D s celkovým ťahom 24 681 kN. Motor druhého stupňa Merlin 1D Vacuum má ťah 934 kN.

Pred prvým letom sa špekulovalo, čo netradičné bude tentoraz tvoriť testovací náklad. SpaceX má v tom už tradíciu. Pri prvom testovacom lete zásobovacej misie COTS-1 bolo totiž súčasťou záťaže aj veľké koleso francúzskeho syra Le Brouère, ktoré sa úspešne vrátilo na Zem. Bola v tom symbolika, spomienka a sebairónia zároveň. Možno sa vám v mysli vynorila veta o Muskovom zámere participovať na projekte, ktorého cieľom dopraviť do vesmíru myši. Už vtedy si z neho priatelia robili žarty a darovali mu koleso syra, aby si mali množiace sa myši pri lete do vesmíru na čom pochutnávať. Syr bol zároveň narážkou na skeč Cheese Shop od skupiny komikov Monty Python's Flying Circus.  

Aj preto prvý štart rakety v priamom prenose sledovali nielen fanúšikovia kozmonautiky, ale masy ľudí. Raketa štartovala z odpaľovacej rampy 39A v Kennedyho vesmírnom stredisku na Floride. Dva pomocné prvé stupne boli recyklované, už leteli do kozmu v roku 2016. Aj tentoraz sa po oddelení úspešne vrátili na Zem a hladko pristáli na betónových plošinách. Tretí, centrálny modul prvého stupňa mal pristáť na lodi vzdialenej niekoľko sto kilometrov. Predčasne mu však došlo palivo, takže nemohol dobrzdiť a rýchlosťou okolo 500 km/h dopadol do mora. Po chvíli napätia, keď sa otvárala kapsula z nákladom, bola v priamom prenose čierna obrazovka. A potom naskočil obraz – záber na červený elektromobil Tesla Roadster Elona Muska, v ktorom sedela figurína Starmana v skafandri. Tesla obieha okolo Slnka na eliptickej dráhe medzi Zemou a Marsom. Obraz Tesly letiacej vesmírom so Starmanom je snímaný kamerami na druhom stupni, ktorý letí synchrónne s Teslou.

Tretí, v čase písania článku posledný štart rakety Falcon Heavy sa uskutočnil 25. 6. 2019 a raketa úspešne vyniesla 24 satelitov a vysadila ich na tri rôzne obežné dráhy. Prvé satelity boli odpojené už po 13 minútach od štartu a posledné po 210 minútach. Takéto vypúšťanie na rôzne orbity v praxi znamená, že vždy po vypustení skupiny satelitov sa znovu naštartujú motory druhého stupňa a ten sa premiestni na inú dráhu.

Ľudstvo by sa malo stať medziplanetárnym druhom

S týmto vizionárskym zámerom Elon Musk založil SpaceX. O tom, že si vytýčil reálny cieľ, svedčí skutočnosť, že už 17 rokov po založení spoločnosti raketa Falcon Heavy úspešne vyniesla náklad na heliocentrickú dráhu. Po dokončení a dôkladnom otestovaní modulov pre ľudskú posádku bude Falcon Heavy alebo jeho nástupca schopný splniť cieľ vytýčený Muskom. Zatiaľ čo konkurencia, a to nielen v Rusku a Číne, lieta s raketami na technologickej úrovni 70. rokov minulého storočia, vývoj v SpaceX sleduje trendovú krivku etablovanú v leteckom priemysle.

Od prvého letu bratov Wrightovcov v roku 1903 trvalo necelých 20 rokov, kým sa letecká doprava stala štandardným odvetvím. Napríklad Československé aerolínie boli založené v roku 1923. V roku 2022 by sme sa aj zásluhou Space X mali dočkať toho, že doprava do kozmu a časom aj medziplanetárne lety budú štandardným odvetvím. Dá sa to dosiahnuť len možnosťou opätovného použitia modulov. Určite si dokážete predstaviť, v akom štádiu by bola v súčasnosti letecká doprava, keby na každý let bolo potrebné nové lietadlo.

Zobrazit Galériu

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Magazín

Recenzia: Mercedes-Benz EQC 400 4Matic Edition 1886 / Rodinná elektrická prémiovka

14.11.2019 00:00

V letnom dvojčísle ste si mohli prečítať článok o trojici prémiových elektromobilov Jaguar i-Pace, Audi e-Tron a Mercedes-Benz EQC400. V prípade Mercedes-Benz však išlo iba o opis a prvé dojmy, pretož ...

Magazín

Peugeot 508 GT Line / Keď si pomýliš triedu

11.11.2019 12:58

S novým Peugeotom 508 som sa po prvýkrát stretol na minuloročnom autosalóne v Ženeve, kde budil veľkú pozornosť. Po teste musím priznať, že zaslúženú. Výrobca tentoraz stavil na karosársku verziu fast ...

Magazín

WATTBOOSTER / Keď potrebujete viac energie

12.11.2019 10:55

Neoddeliteľná súčasť elektromobility je nabíjacia infraštruktúra. V princípe sa delí na dva základné typy, na AC (striedavé) a DC (jednosmerné) nabíjanie. AC nabíjanie je tak­zvané pomalé nabíjanie a ...

3 Comments

  1. MM reakcia na: Príbeh SpaceX
    28.10.2019 15:10
    Pekny clanok, trochu ale prekaza skakanie v case/flashbaky. To sa dalo riesit uhladenejsie.
    Inak s cenou to tiez nebude taky zazrak, lebo ak sa pamatate slavna Slovenska "skcube" letela z indie (prip. mohla z ruska). Povodne chceli letiet so SpaceX, ale cena ich predbehla.
    Reagovať
    • RE: MM reakcia na: MM
      4.11.2019 00:11
      SpaceX ani o SkCube ntušila, oni len predali čast kapacity rakety spoličnosti Spacefight Industries u ktorej bola SkCube no po haváriach rakety Falcon 9 a problémich s vypúšťacím zariadením Spaceflight Industries prstencom sherpa, spoločnosť prebookovaka SkCube na let indickej rakety kvôli tomu že sa mal uskutičniť a aj uskutočnil skôr ako SSO-A na ktorom mala pôvodne letieť SkCube na rakete Falcon 9. Cena problém nebol ale čas.
      Reagovať
  2. Článok reakcia na: Príbeh SpaceX
    28.10.2019 08:10
    V pohode článok, držím Muskovi palce.
    Reagovať

ACER_122019

Videá