První start Super Heavy Starship: Nová éra kosmonautiky přichází

HISTORIE PROJEKTU

Starship je pokračováním vývojové řady raket SpaceX, byť už se úplně odlišuje od raket Falcon. SpaceX jako taková byla založena s cílem dostat na Mars malý skleník s rostlinami, motiv dobytí Marsu je s ní tak spojen odjakživa. Již v roce 2007 pak mluvil Elon Musk o stavbě kosmické lodi, která pomůže lidstvu kolonizovat Mars. Nejdříve se firma zaměřila samozřejmě na nosiče Falcon 1, Falcon 9 v několika variantách a Falcon Heavy. Na rodinu raket Falcon pak měla navázat tzv. Big Falcon Rocket, úplně nejdříve nazývaná jako Mars Colonial Transporter. K prvnímu konkrétnímu představení projektu došlo v roce 2016 pod jménem Interplanetary Transport System. V každém z následujících roků pak došlo k nějakým změnám designu systému i názvu projektu.

Jméno Starship získal projekt v roce 2018 kdy bylo také oznámeno, že v této lodi proběhne mise dearMoon v roce 2023. O této misi jsme vás více informovali zde. Její datum startu stále nebylo změněno, je však jasné, že je nereálné. V roce 2018 se ale projekt svým designem stále dost zásadně odlišoval od své dnešní podoby. K té se přiblížil až při Muskově tiskové konferenci v následujícím roce. Od té doby dochází již jen k drobnějším změnám designu programu.

Při této konferenci byl také představen první prototyp lodi s označením Mk1. Zhruba od tohoto roku také můžeme říci, že se vývoj rakety rozběhl opravdu naplno. Původně byl rozložen do dvou základen, na Cocoa Beach na Floridě a v Boca Chica v Texasu. Postupně se však kompletně přesunul do druhé jmenované. V létě 2019 také došlo k prvním dvoum testovacím skokům do výšky 150 m, které provedl prototyp Starhopper, který však se Starship na první pohled neměl mnoho podobného. Poté se začaly stavět prototypy vzhledu lodi mnohem bližší. První byl již zmíněný Mk1, druhý Mk2 nebyl dokončen. Od té doby nesly prototypy označení SN doplněné pořadovým číslem.

První známější testovací exempláře byly SN5 a SN6, které s měsíčním odstupem na začátku srpna a září 2020 úspěšně provedly v Boca Chica testovací skoky do výšky 150 m. Mnohem sofistikovanější let přišel v podání prototypu SN8 hned v prosinci téhož roku. Tato pokročilejší loď doletěla až do výšky 12,5 km a až do samého závěru probíhal let podle plánu. Před přistáním ale došlo k problémům s motory a samotné přistání bylo tvrdé natolik, že při něm loď explodovala. Starship SN9 letěla do podobné výšky, před přistáním už se ale ani nenarovnala a taktéž explodovala. Desítce se při obdobné zkoušce již podařilo přistát, explodovala však nedlouho po přistání. Následující exemplář s číslem 11 byl ze všech nejméně úspěšný, jelikož se rozpadl ještě ve vzduchu.

15. května 2021 došlo ke startu lodi SN 15, které se jako první podařilo úspěšně provést celou zkoušku včetně přistání. Od té doby SpaceX již žádnou letovou zkoušku Starship ani SuperHeavy neprovedla. Vývoj jak lodi, tak základny, která získala jméno Starbase, ale běžel na plné obrátky. Obě části superrakety byly zdokonalovány a testovány například statickými zážehy. První letový test stupně Super Heavy a celé sestavy je pak v plánu právě na dnešek. Je pro něj vyčleněna loď s označením S24 a stupeň Super Heavy B7.

TECHNICKÉ DETAILY

Superraketa Super Heavy-Starship se skládá ze dvou stupňů. Tím prvním je Super Heavy, který na výšku měří 69 metrů. Jeho průměr dosahuje 9 metrů, prázdná hmotnost je 200 tun, s pohonnými látkami pak neuvěřitelných 3600 tun. Je vybaven 33 motory Raptor. Z toho 13 prostředních je schopno regulovat tah a naklánět se. Má také 4 roštová kormidla, která budou použita při návratu na startovní rampu a bude zde za ně také přímo zachycen. Dosáhne tahu až 74 a půl milionu Newtonů neboli 7690 tun.

Druhý stupeň je Starship, která je vysoká 50 metrů a průměr má stejný jako stupeň první. Její prázdná hmotnost je 100 tun, s pohonnými látkami poté 1300 tun. Motorů Raptor má 6, z toho tři jsou stejné jako na prvním stupni, zbylé tři jsou však upravené Raptory s rozšířenou tryskou pro provoz ve vakuu. Disponuje také celkem čtyřmi velkými stabilizačními plochami, dvěma na zádi a stejným počtem na přídi. Ty jsou ovládané elektromotory z automobilů Tesla a poslouží k řízení návratu lodě atmosférou. Starship je druhým stupněm a zároveň kosmickou lodí. Nabízí velký nákladový prostor o objemu 1000 m3, ve kterém může být buď vynášen náklad jako například družice Starlink, palivo pro další loď, nebo může být přeměněn na kosmickou loď pro lidskou posádku čítající až 100 členů! Její tah činí 14 a půl milionu Newtonů, čili 1500 tun.

Dohromady je sestava vysoká 119 m. Její startovní hmotnost dosáhne neuvěřitelných 5000 tun a na oběžnou dráhu bude schopna dopravit ohromných 150 tun nákladu. Palivem pro oba stupně je kapalný kyslík a kapalný metan. Oba stupně jsou také shodně tvořeny z nerezové oceli. Někdy je celá raketa nazývána jako Starship, někdy je zase používán přesnější název Super Heavy Starship, který rozlišuje její dva stupně.

PRŮBĚH LETU

Přípravy na start budou zahájeny již sedm hodin před jeho plánovaným časem, kdy bude uzavřena silnice k rampě a pláži. O tři hodiny později opustí poslední zaměstnanci startovní rampu a dvě hodiny nato zahájí letový ředitel hlasování o tom, zda je raketa připravena na tankování. V případě kladného výsledku začne plnění stupně Super Heavy pohonnými látkami 1 h a 39 min před startem. O 17 minut později začne proudit kapalný kyslík a metan i do Starship. 45 minut před startem zahájí SpaceX svůj přenos na YouTube. V čase 16 min a 40 s před startem bude zahájeno chlazení motorů Raptor. Ty se začnou spouštět osm sekund před okamžikem startu. V tomto momentě se uvolní svorky, které první stupeň drží a raketa se zvedne ze startovního stolu texaské základny Starbase vstříc kosmu.

O 55 sekund později se sestava dostane do fáze maximálního dynamického namáhání. 2 min a 49 s po startu se vypnou motory stupně Super Heavy a jen tři sekundy nato dojde k oddělení stupňů. Po dalších pěti sekundách na to naváže zážeh motorů Starship. 3 min a 11 s po okamžiku startu provede první stupeň zpětný zážeh, který ho nasměruje zpět k pobřeží. Potrvá zhruba minutu. Po jeho konci bude Super Heavy 3 min a 34 s padat než zahájí třiadvaceti sekundový přistávací zážeh zakončený měkkým dosednutím na hladinu moře. Při budoucích misích bude stupeň přistávat přímo na startovní rampě, kde bude rameny Mechazilla zachycen za roštová kormidla a usazen zpět na startovní stůl aby mohl opětovně odstartovat. To je však nesmírně náročný manévr, který se prakticky jistě napoprvé nepovede a SpaceX tak nechce riskovat zničení startovacího komplexu. Podobně tomu bylo i u Falconů 9, které nejdříve také jen simulovaly přistání na oceánu a až poté se přešlo k tomu na mořských plošinách a i přesto na nich několikrát explodovaly. 

Starship bude mít mezitím stále zapnuté své motory. K jejich vypnutí dojde až 9 min a 20 s po startu. V tuto chvíli se již bude nacházet na oběžné dráze. Ta však nebude stabilní, jelikož její perigeum, tedy bod nejblíže zemskému povrchu, se bude nacházet ve výšce jen 50 km, tedy v husté atmosféře. Na této orbitě tak není možné oběhnout Zemi, jelikož se loď začne třít s horními vrstvami atmosféry a padat k povrchu. Není tomu tak ale proto, že by Starship stabilní orbity nebyla schopna dosáhnout, ale je to tak jen proto, aby v případě selhání kosmická loď rychle vstoupila do atmosféry sama. Někdy se kvůli tomu vedou debaty o tom, zda misi vůbec lze označit za orbitální a je proto leckde používán název integrovaná mise. Starship tedy obletí Zemi asi ze tří čtvrtin a v čase 1:17:21 po startu vstoupí zpět do atmosféry. Právě průlet atmosférou bude jedním z hlavních cílů celého letu. SpaceX se při něm bude snažit nasbírat co nejvíce informací o jeho průběhu, dynamice, tepelném namáhání atd. Samozřejmě bude také doufat, že ho loď přečká v jednom kuse. Jeden a půl hodiny po startu nebržděně dopadne na hladinu oceánu. Při následujících misích samozřejmě loď dosáhne stabilní oběžné dráhy a někdy se z ní vydá i dále, k Měsíci či Marsu. Také další přistání na Zemi budou samozřejmě bržděná a podobně jako u Super Heavy proběhnou přímo na přistávací rampě pomocí systému Mechazilla. 

CÍLE PROGRAMU

Bez přehánění můžeme rozhodně říci, že dnešní start bude začátkem nové éry celé kosmonautiky. Cíle programu Starship jsou totiž mnohem větší než kteréhokoliv jiného za celou historii kosmonautiky a možná i větší než cokoliv jiného co si za svou historii vytyčilo za cíl celé lidstvo. Tím hlavním totiž není nic menšího než z lidské rasy udělat meziplanetární druh, kolonizovat Mars. To už jsme ale hodně daleko.

Při dnešním startu budeme moci považovat za částečný úspěch už jen to, když raketa neexploduje v takové fázi, kdy by zásadně poničila startovní rampu nebo celou základnu. Další lety budou nejspíše podobné tomu dnešnímu a to až do chvíle, kdy se víceméně úplně vydaří. Při následujících misích se dá očekávat, že Starship již bude disponovat otevíracím nákladovým prostorem a bude vynášet družice Starlink, kterých by najednou mohla vynést až 100.

Starship je vyvíjena ve čtyřech verzích. V první její vrchol slouží jako nákladový prostor pro vynášení různých družic. Druhá verze je tanker, její nákladový prostor je nahrazen přídavnými nádržemi. K jejímu využití se dostaneme později. Třetí verze disponuje kabinou pro astronauty, kterým nabídne opravdu velkorysý prostor. Poslední verze je lunární lander, oproti ostatním je značně modifikovaná a SpaceX ji vyvíjí pro NASA jako přistávací modul pro mise Artemis.

Až SpaceX vychytá provoz první verze lodi, přejde nejspíše k testování tankeru a lunárního landeru. Z této strany bude totiž tlačena smlouvami s NASA, která chce misi Artemis III, pro kterou je lande potřeba, provést již v roce 2025. To je sice i pro vládní agenturu nereálné datum a sklouzne nejspíše zhruba do roku 2027, i tak má ale SpaceX na vývoj landeru poměrně málo času. Ještě před misí Artemis III navíc musí navíc proběhnout jeden testovací let. K provozu měsíční varianty je navíc potřeba i tanker. Mise k Měsíci totiž bude probíhat následovně. Měsíční Starship odstartuje klasicky spolu se Super Heavy ze Země, cestou na orbitu však své pohonné látky vyčerpá. Aby své nádrže opět naplnila, bude muset odstartovat asi pět Starship tankerů, které její palivo doplní. Až poté se vydá na oběžnou dráhu Měsíce, kde se spojí s lodí Orion odkud se na její palubu dostanou astronauti, se kterými se vydá na měsíční povrch.

Už jen provoz klasické nákladní Starship ale bude znamenat revoluci v kosmonautice. Starship i Super Heavy jsou plně znovupoužitelné a po určitém množství startů budou létat již jen za cenu paliva. To je obrovský posun oproti raketám Falcon, pro každou jejich misi totiž musí být vyroben nový druhý stupeň. Starship také při každém startu vynese násobně větší množství nákladu a navíc také bude moci být opětovně použita postupně po mnohem kratší době. Elon Musk například hovoří o tom, že stupeň Super Heavy by mohl zvládnout i dvě desítky startů za den. Takto efektivně nikdo nikdy zdaleka nebyl schopen náklad do kosmu dopravit. V souvislosti s tím budou i ceny za náklad vynesený Super Heavy Starship mnohonásobně nižší než v případě jakéhokoliv jiného nosiče.

Vrcholnou verzí lodi Starship bude ta pilotovaná. Než na ní ale dojde, bude muset úspěšně proběhnout několik stovek startů nepilotovaných verzí, jak zmínil sám Elon Musk. Proto v současné chvíli není ani příliš rozpracováno řešení přetlakové kabiny lodi. I tak už má ale SpaceX nasmlouváno několik misí s lidmi. Ta úplně první bude součástí programu Polaris financovaného Jaredem Isaacmanem, druhou by měla být již zmíněná dearMoon a další pak blíže neupřesněný oblet Měsíce s 12 lidmi, mezi kterými bude i první kosmický turista, který se vydal na ISS již roku 2001, Dennis Tito. Poté jistě proběhne ještě celá řada misí s lidmi na orbitu či k Měsíci než SpaceX konečně zaměří svou pozornost k rudé planetě. Ostatně vývoj Starship k tomu směřuje již od počátku. Kapalný metan je jejím palivem především proto, že se dá získávat z atmosféry Marsu. Před misí lidí k Marsu určitě ještě proběhne řada nepilotovaných zkoušek, jednoho dne ale nejspíše dojde i k pilotovanému letu. Je pravděpodobné, že se SpaceX podaří provést dříve než kterémukoliv státu nebo že se pro jeho provedení třeba spojí s NASA jako je tomu u měsíčního přistání. A až Starship úspěšně zvládne dopravit člověka na Mars, budou následovat další a další mise a konečně i plnění snů Muska a mnoha generací snílků v podobě kolonizace rudé planety.

REKORDY A ZAJÍMAVOSTI

• Super Heavy Starship se při svém startu stane nejvyšší, nejhmotnější i nejsilnější raketou všech dob. V prvních dvou hlediskách překonává dosavadního rekordmana, Saturn V, o 8,4 metru a více než dva tisíce tun. Z hlediska tahu překoná rekordmanku SLS o 35 milionů Newtonů.
• Super Heavy Starship je první raketou, která je vyšší než současná nejvyšší budova v Česku. Brněnskou AZ Tower převyšuje o tři metry. 
• V budoucnu bude Super Heavy Starship startovat nejen ze základny Starbase nedaleko Boca Chica v Texasu. V pokročilé fázi výstavby je startovní rampa pro ni určená, která se nachází přímo v historickém startovním komplexu LC-39A v Kennedyho kosmickém středisku. Odsud v minulosti startovaly legendární mise Apollo nebo raketoplány.
• V poslední době byly největším nepřítelem SpaceX, kvůli kterému se nemohlo startovat, úřady. Vydání startovní licence od úřadu FAA bylo očekáváno již celé měsíce, ale stále odkládáno například kvůli stížnostem obyvatel vesničky Boca Chica.
• Start byl mnohokrát odkládán, původně Elon Musk sebejistě oznamoval, že se uskuteční v roce 2020, poté vypadal nadějně především v létě 2021, nakonec byl ale odložen až na dnešek.

ZÁVĚR

Je neuvěřitelné, jakou rychlostí se dnes kosmonautika vyvíjí. Projekt lodi Starship se postupně stává symbolem kosmonautiky 21. století, nové éry tohoto oboru a vývoje vědy a techniky vůbec. Je až neuvěřitelné, jaké cíle si tento program klade a v jakém čase se mu daří dosahovat dílčích úspěchů. První orbitální start je toho snad největším důkazem. Pokud se doopravdy povede, bude to divadlo, které kosmonautika nezažila. Cílem tohoto článku bylo alespoň trochu přiblížit, co vlastně tento program představuje, jak samotná raketa vypadá, co přinese dnešní mise, jak unikátní je program v kontextu kosmonautiky jako celého oboru a kam se vydá v budoucnosti. Narozdíl od nedávného článku o sondě JUICE však o tomto tématu můžete nalézt celou řadu velmi kvalitních článků především na webech kosmonautix.cz a elonx.cz. Tento článek se snaží jen lehce shrnout tento program asi tak, jak by to mělo odpovídat pro účely webu, který je primárně o astronomii. Nezbývá nic jiného než pečlivě držet palce, popřát superraketě bezchybný let a těšit se na okamžik, kdy tato loď dostane člověka na Mars.

KDE SLEDOVAT

Aktuální informace o startu budeme průběžně zveřejňovat v příbězích na našem instagramovém profilu. Živý přenos události v českém jazyce nabídne již tradičně kosmonautix.cz a nově i YouTube kanál Astrocrew. Kosmonautix.cz a elonx.cz zároveň nabídnou i psaný přenos události. Originální přenos nabídne SpaceX. V angličtině můžete také sledovat přenos kanálu Everyday Astronaut (jehož autor se má sám v Starship proletět při misi dearMoon) nebo NASASpaceflight. Jak budou vypadat budoucí mise Starship můžete zhlédnout v povedeném fanouškovském videu nebo nejnovější animaci samotné SpaceX.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] elonx.cz
[2] kosmonautix.cz
[3] wikipedia.org
[4] wikipedia.org