SpaceX: Dvě mouchy jednou ranou

Falcon 9 odstartoval z mysu Canaveral na Floridě v pátek 8. dubna ve 22:43 našeho času, za jasného odpoledne času místního, po vcelku hladkých přípravách. Start byl poměrně očekávaný už z toho důvodu, že když letěl ke kosmické stanici minulý Dragon, nosná raketa se pod ním rozsypala vysoko nad oceánem 2 minuty a 19 sekund po vzletu kvůli ruptuře kyslíkové nádrže a celá loď i s nákladem (zejména s dokovacím portem pro budoucí komerční pilotované lodě) byla zničena při dopadu vysokou rychlostí do vody.

Dragon poprvé letěl ke stanici ISS po této havárii v červnu loňského roku. SpaceX se rozhodla opět využít startu své rakety k vedlejšímu experimentu – k přistání odhozeného prvního stupně Falconu 9 na lodi v oceánu. Mnohým čtenářům se nyní vybaví parádní dosednutí prvního stupně zpět na kosmodromu jen pár kilometrů od vypouštěcí rampy před Vánocemi. Ptáte se, co má tedy SpaceX pořád s těmi oceánskými loděmi, které jsou oproti pevnině malé a houpou se na vlnách? Soukromá firma totiž odhaduje, že vzhledem k hmotnostem nákladů a vysokým požadovaným oběžným drahám by do budoucna až polovina prvních stupňů Falconů 9 nemusela být schopna doletět až zpátky nad pevninu a proto je nutné rakety zachraňovat v oceánu, takže je pochopitelně nutné vypilovat technologii, kdy první stupeň dosedá na bárku na moři. Jen tak snad budou v budoucnu znovupoužitelné stupně ze všech misí.

Čtyřikrát už jsme v minulosti viděli, jak se raketový stupeň blíží k oceánské lodi … a vždycky se to pokazilo. Buď raketa sestupovala moc rychle nebo se po dosednutí převrátila na bok a zničila se.

Vraťme se nyní do pátku 8. dubna a sledujme letící Falcon 9. Raketa je už 75 kilometrů vysoko a pohybuje se rychlostí přes 6 500 km/h, když odhazuje již nepotřebný první stupeň. Ten teď využije zbytků kerosinu a kapalného kyslíku v nádržích, aby třikrát zažehl své motory Merlin. Raketový stupeň musí například dostatečně zpomalit, než „narazí“ opět do hustších vrstev atmosféry dole pod sebou.

Od startu uplynulo už 8 a půl minuty, když vidíme živé záběry z dronu nad oceánem, asi 300 kilometrů na severovýchod od mysu Canaveral se tady pohupuje na slabých vlnách loď o ploše fotbalového hřiště nazvaná Of Course I Still Love You (Samozřejmě Tě stále miluji), která shodou okolností čekala na přistání prvního stupně loni v červnu, no nedočkala se.

Trochu šikmo na ni nalétává spodní stupeň Falconu 9, pod kterým můžeme vidět šlehající plameny, brzdící jeho sestup.

Chvilka napětí – a pátý pokus slaví úspěch! První stupeň Falconu 9 stojí na čtyřech nohou bezpečně na palubě lodi! Vlny s ní houpají a vychylují ji o 2 až 3 stupně, do toho fouká vítr. Nepřevrátí se 47 metrů dlouhý, prakticky již prázdný stupeň Falconu? Nepřevrátil a v kalifornském sídle SpaceX zněl mohutný aplaus stovek zaměstnanců.

 

Přistání stupně na bárce v moři; youtube.com/spacex    

Během přistání stupně samozřejmě na lodi nikdo nebyl, doprovodná plavidla však nesla technický personál, který krátce po přistání přestoupil na OCISLY, zajistil raketový stupeň s devíti motory proti převrácení na bok a vypustil z něj zbytky kapalin a plynů, používaných během startu.

Do přístavu na Floridě dorazila loď i s Falconem před úsvitem v úterý, o čtyři dny později, a raketový stupeň byl převezen do blízkého Kennedyho kosmického střediska, kde SpaceX získala legendární vypouštěcí komplex 39A, sloužící kdysi raketoplánům a ještě předtím raketám Saturn-V. Tady firma plánuje dle slov svého zakladatele Elona Muska údržbu a 10 pokusných statických zážehů navrátivšího se raketového stupně, které jej prověří a kvalifikují k dalšímu letu snad někdy v červnu.

Bude to další velký krok SpaceX, vypustit raketu Falcon 9 s prvním stupněm, který už předtím letěl.

Raketový stupeň, jenž přistál v prosinci na pevnině, bude vystaven u vchodu do sídla SpaceX v Kalifornii.

Zahájit běžný operační provoz raket Falcon s přistáváním prvních stupňů a jejich zařazením do dalších misí plánuje Elon Musk během několika let. Cena startu Vašeho nákladu raketou Falcon 9 na oběžnou dráhu se nyní na komerčním trhu pohybuje kolem 61 milionů dolarů, SpaceX přitom doufá, že znovupoužitelné první stupně srazí tuto cifru na milionů 40. To bude cena za nový horní stupeň a aerodynamický kryt nákladu plus údržba prvního stupně po jeho předešlé misi.

Nakolik je tento odhad cen reálný, to ukáže čas a další praktické zkušenosti s meziletovou manipulací a přípravou prvních stupňů.

Dalších pár milionů dolarů by z ceny startu mohla strhnout záchrana právě aerodynamického krytu vynášených družic, kterou SpaceX také plánuje zavést. Horní stupně Falconů však i nadále čeká závěr mise v podobě zániku v zemské atmosféře. Horní stupně vysazují náklad nad Zemí v orbitální rychlosti, pro návrat na Zemi by tedy potřebovaly pořádný tepelný štít, což už neúnosně zvyšuje hmotnost rakety a omezuje možnosti vynášet těžší družice.

Dragon u ISS

První stupeň stojí na bárce v moři, je v bezpečí takže se můžeme při našem výletu do pátku 8. dubna vrátit na hranici vesmíru, kde hoří motor druhého stupně Falconu 9 s lodí Dragon cestou k Mezinárodní vesmírné stanici.

Po havárii Falconu 9 s lodí Dragon vloni v červnu se mnozí představitelé SpaceX tloukli do hlavy. Částečně kvůli příčině nehody, z velké části ale proto, že samotný Dragon s přístroji pro ISS za pár milionů dolarů v pohodě přežil oddělení od rozpadající se rakety. Loď vesele vysílala telemetrii a přitom mířila k jisté smrti velmi rychlým pádem do vod Atlantiku. Přitom stačilo tak málo – mít v palubním počítači příkazy na nouzové rozevření návratových padáků v případě havárie nosiče!

Počínaje pátečním startem už Dragon tuto výhodu má. Vypadá to jednoduše, nicméně SpaceX si musela vyřídit novou přistávací certifikaci u Federálního leteckého úřadu, který posuzoval bezpečnost takových manévrů a zakázal nouzové přistání během posledních 20 sekund hoření horního stupně. V téhle době už je totiž rychlost Dragonu skoro orbitální a místo nouzového přistání by leželo řádově tisíce kilometrů od mysu Canaveral, tedy asi už ne v Atlantiku ale v obydlené Evropě (čeští fanoušci SpaceX by ale možná nic nenamítali proti možnosti mít na zahradě Dragon).

V praxi, kdyby na nouzové přistání došlo, doprovodná plavidla bárky čekající na první stupeň rakety by změnila kurs a plula vyzvednout Dragon.

Bohužel by se podařilo zachránit jen část nákladu – kromě hermeticky uzavřené kabiny lodi bývá náklad umístěn i „venku“, na zadní části servisní sekce, která se před přistávacím manévrem odhazuje, ale zase lepší než nic.

V pátek 8. dubna bohudík nic takového nebylo zapotřebí a zhruba 10 minut po startu se Dragon na výchozí orbitě oddělil od vyhořelého horního stupně, vyklopil ven solární panely, otevřel dvířka zakrývající navigační senzory a započal série zážehů vlastních trysek Draco, mající jej pomalu přibližovat na zemské oběžné dráze ke stanici ISS.

Byla noc na sobotu, představitelé SpaceX a NASA se rozplývali na tiskové konferenci nad návratem prvního stupně Falconu 9 ale malý Dragon nad jejich hlavami rozhodně pohov neměl.

K Mezinárodní kosmické stanici Dragon přiletěl den a půl po startu, v neděli 10. dubna kolem oběda našeho času. Loď očekával britský astronaut Tim Peake (v březnu hovořil z oběžné dráhy s olomouckými studenty) a zachytil ji 17metrovou kanadskou robotickou paží ve 13:23 SELČ. Pak převzalo kontrolu nad paží řídící středisko Houston a na dálku během příštích hodin Dragon připevnilo na spodní port modulu Harmony. Do útrob Dragonu astronauté vstoupili po natlakování průlezového tunelu v pondělí.

Věda a zase věda

Na závěr našeho povídání by bylo dobré si povědět, co vlastně Dragon na stanici přivezl.

Největší pozornost poutá bezpochyby nafukovací modul BEAM, postavený firmou Bigelow Aerospace z Las Vegas na základě kontraktu s NASA za 18 milionů dolarů. Modul bude na stanici nejméně dva roky a poslouží k řádnému otestování použitelnosti nafukovacích struktur coby součástí vesmírných obydlí a základen.

Asi pět dní po příletu Dragonu na stanici odejme kanadská robotická paže BEAM ze zadní prostory servisní sekce lodi (tzv. Trunk) a připojí jej k modulu Tranquility, jež je součástí amerického segmentu stanice. Do konce května zde bude ponechán modul tak jak je, aby se adaptoval na teplotní výkyvy na zemské orbitě. Poté přijde na řadu jeho nafouknutí pomocí vlastních plynových patron až do čtyřnásobné velikosti. Astronautům BEAM nabídne prostor o výměře 16 metrů krychlových, což se dá přirovnat k menší ložnici.

Stěny modulu jsou vyrobeny z podobného materiálu, z něhož NASA zhotovovala airbagy pro přistávání dřívějších sond na Marsu, jako třeba vozítek Spirit a Opportunity.

Posádka kosmické stanice ale v BEAMu moc času trávit nebude, vstoupí do něj jen jednou za několik měsíců, aby provedla měření jeho vzduchotěsnosti, odolnosti vůči nárazům mikrometeoritů či částeček kosmického smetí a také kolik nafukovací stěny propouští sluneční radiace, případně astronauti udělají údržbu měřících přístrojů a odnesou datové záznamníky, aby jejich obsah poslali odborníkům na Zemi.

V hermetické kabině Dragonu najdeme kromě běžných zásob (jídlo, voda, oblečení, hygienické potřeby, léky) i nové medicínské experimenty.

Dragon přivezl například 20 myší, na kterých se bude pozorovat vliv beztížného stavu na slábnutí kosterního svalstva. Vědci si všimli, že když se toto děje u astronautů, tak v jejich tělech probíhají podobné procesy těm, které provázejí různé svalové choroby (svalová dystrofie, ALS) a dokonce některé druhy rakoviny. Takže tento pokus může pomoci jak astronautům na misích budoucnosti, tak nemocným a starým lidem na Zemi. Posádka ISS bude myši pozorovat a také připraví návrat vzorků jejich tkání na Zemi lodí Dragon.

Další pokus z útrob nové lodi pomůže astronautům a vědcům sledovat ve 3D růst proteinových krystalů v beztíži, kde nejsou zkresleny např. sedimentací, a lépe poznat biologické procesy, vedoucí někdy opět třeba k rakovině.

V neposlední řadě Dragon přivezl výbavu k pokusu evropských vědců rozmnožovat v beztíži lidské buňky, tvořící vnitřní výstelku našich krevních cév. Experiment pomůže opět lépe poznat naše tělo a připravit budoucí astronauty na to, co s nimi udělá dlouhodobý kosmický let.

Celkem Dragon na ISS přivezl 3,1 tuny nákladu, vracet na Zemi se loď má 11. května s asi půldruhou tunou hotových pokusů a nepotřebné či poškozené výbavy.  

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Spaceflightnow.com 7. 4. 2016
[2] Spaceflightnow.com 8. 4. 2016
[3] NASA 8. 4. 2016 - zpráva o vědeckém nákladu
[4] Webcast SpaceX ke startu mise
[5] ESA 8. 4. 2016 - o programu T. Peaka