SpaceX Starship: Raketa se dvojnásobným tahem Saturn V

SpaceX Starship: Raketa se dvojnásobným tahem Saturn V

Když poprvé SpaceX spustila svůj Super Heavy booster na plný výkon, produkoval více než dvojnásobný tah první stupně Saturn V, rakety, která kdysi vezla astronauty Apolla na Měsíc. Toto jediné srovnání hodně vypovídá o měřítku, v kterém se SpaceX rozhodla stavět pomocí Starship, její odpověď na otázku, co by mělo nakonec nahradit pracovního koně Falcon 9.

Starship je název pro celý dvoustupňový balík: Super Heavy booster dole a horní stupeň Starship, nebo „loď", nahoře. Obě poloviny jsou navrženy tak, aby létaly dolů a přistály samy, místo aby byly vyhoděny, a projekt leží v srdci snahy SpaceX o plné opětovné použití a dlouhodobého cíle zakladatele poslat lidi na Mars. NASA ji zvlášť vybrala jako jeden ze dvou návrhů přistávacího modulu určeného k přepravě astronautů na povrch Měsíce v rámci programu Artemis.

Dostat se sem vyžadovalo dvě desetiletí, několik přepracování a spoustu ohně podél cesty. Níže uvedené oddíly popisují, co hardware ve skutečnosti umí, jak probíhaly letové testy a proč se gigantická ocelová věž stala skoro tak slavná jako samotná raketa.

Dvojnásobný výkon Saturn V

Čísla za srovnáním Saturn V jsou specifická. Verze Block 1 Super Heavy boosteru produkovala 73,5 meganewtonů celkového tahu, jen málo více než dvojnásobek prvního stupně Saturn V, a SpaceX již naplánovala více pro pozdější hardware: 80,8 MN pro Block 3 booster a až 98,1 MN, jakmile letuška Block 4 poletí.

SpaceX Super Heavy booster při západu slunce v Starbase
Super Heavy booster fotografovaný v areálu SpaceX Starbase. Foto: Steve Jurvetson z Los Altos, USA, Wikimedia Commons, CC BY 2.0

K dosažení tohoto typu tahu musí desítky motorů pracovat synchronně. Při debutovém oběžném letu Starship všech 33 motorů Raptor na boosteru pokračovalo v pálu až do oddělení stupňů, kdy se horní stupeň sám poháněl metodou nazývanou hot-staging místo čekání, až booster nejdříve vypne. Udržování každého motoru v čistém stavu během tohoto přechodu na tak novém hardware je jedním z obtížnějších triků při konstrukci vícemotorových raket.

Myšlenka ze dvou desetiletí

Kořeny Starship sahají dále, než si většina lidí myslí. V listopadu 2005, roky předtím, než SpaceX vůbec letěla své první rakety, Falcon 1, Elon Musk již popisoval raketu schopnou nést 100 tun na nízkou oběžnou dráhu Země, dřívější koncept pak známý jako BFR.

Hardware trvalo více než desetiletí, aby se vyrovnala nápadu. Skutečné letové testy začaly v roce 2018 s Starhopper, soupraž testovacího tanku, který vůbec nepřipomínal dnešní elegantní Starship. Prošel několika statickými motory spalování, než v roce 2019 dokončil dva krátké skoky v nízké výšce, poprvé, co jakákoli část programu Starship opustila zem vlastní silou.

První let, první písková bouře

První letuškou orbitální třídy Starship vzlétla 20. dubna 2023 po tom, co byl předchozí pokus přerušen 17. dubna. Booster 7 a Ship 24 létaly spolu na této misi, a ačkoliv skončila pár minut později, byla to první skutečná cesta vozidla ze země jako kompletní balík.

Prototyp Starship SN9 na své startovací rampě v Starbase
Prototyp Starship SN9 čeká na své startovací rampě v Starbase. Foto: Jared Krahn, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Ten první start byl také pozoruhodný tím, co dělal na úrovni země. Vyhodil tolik písku a půdy, že sutiny dosáhly obcí až 10,7 km, přibližně 6,6 mil, od rampy, jasná demonstrace, kolik síly plně natankovaný Starship balík směruje dolů cestou nahoru.

Úlovek slyšen kolem startovací rampy

Více než rok po prvním letu se vrací boostery spouštěly ve vodě místo přistání. To se změnilo 13. října 2024, kdy letušku 30 a Booster 12 létaly společně: booster se vrátil na startovací místo a stal se prvním Super Heavy chyceným ze vzduchu, zatímco loď bezpečně přistála v Indickém oceánu.

Samotný úlovek se nepoměřuje na nohy přistání vůbec. Závisí na účelově postavenou startovací věži navrženou tak, aby dosáhla a chytila vracející se booster ve vzduchu, a Muskův plán na tento hardware zastavil ambiciózní cíl od začátku: obrat méně než hodinu mezi lety, s budoucími Starship určenými k chycení a opětovnému spuštění stejným způsobem. Přeskakování nohou šetří váhu na každém postavené boosteru, což je důležité, když je celý bod designu létání stejné hardware znovu a znovu.

Podniková město vyrůstá kolem startovací rampy

Starship se neuvolňuje z pronajaté rampy; odpálí se z města, které SpaceX prakticky postavila kolem sebe. Starbase, Texas, ústředí SpaceX v jižním Texasu, byla začleněna jako vlastní město v County Cameron, první nová obec tam od Los Indios v roce 1995.

Tento typ místní kontroly je důležitý pro operaci, která periodicky zavírá veřejné pláže a silnice, aby létala hardware této velikosti, a která stále rozšiřuje startovací platformy, skladovací farmy a tovární budovy kolem jednoho místa.

Motor, který nikdo jiný neměl letět

Motory, které to všechno umožňují, jsou Raptorové, a používají design, který sotva opustil kreslicí desku kdekoliv jinde na světě. Předtím Raptor, pouze dva plnoproudé spalovacího designs měly kdy dosáhnout zkušebny: motor v plné velikosti, který Sovětský svaz postavil během 60. let v rámci programu RD-270 a zařízení pouze na hlavě, které NASA testovala v polovině 2000. let, známé jako Integrated Powerhead Demonstrator, který nikdy nefungoval jako úplný letadlový motor.

Motor Raptor na hladině moře SpaceX na zařízení Hawthorne
Motor Raptor na hladině moře v zařízení Hawthorne SpaceX. Foto: Brandon De Young @brandondeyoung_, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Když Musk poprvé veřejně diskutoval specifikace Raptoru, popisoval dvě verze: variantu na hladině moře hodnocenou na 3050 kN tahu a vakuem optimalizovanou verzi dosahující 3285 kN, jakmile pracuje v космосе, kde se výfukový plume může rozšiřovat volněji.

Motory od té doby prokázaly, že umí létat více než jednou. Při sedmém letuškovém testu Starship byl Raptor, který již letěl, opět vypuštěn na Super Heavy Booster 14, podháněl jej spalováním výstupu a byl obnoven podruhé, když věž chytila booster.

Flotila, která stále hledá svou nohu

Opakovaně použitelný hardware je užitečný pouze v tom případě, že pokračuje v létání, a dosavadní záznam Starship je směsí obou výsledků. Od 27. května 2026 měl vozidel celkem 12 letů, z toho 7 plných úspěchů a 5 selhání, poměr odrážející program stále v hluboké testovací fázi spíše než rutinní služba.

Část důvodu, proč se počet stále resetuje, je, že „Starship" není pevné vozidlo. Block 1 již do důchodu po svých časných letech, Block 2 letěl od letušky 7 na letušku 11 před tím, než také odešel do důchodu, a Block 3 převzal počínaje letuška 12, s dalším Block 4 již ve vývoji. Každá generace vyměňuje dostatek hardwaru, aby inženýři efektivně znovu otestovali části vozidla pokaždé, když se objeví nový blok.

Stavba lunárního přistávacího modulu, který NASA koupila

Práce Starship není omezena na doručování v oběžné dráze. Vozidlo leží v srdci ambicí SpaceX pro opětovné použití a dlouhodobého cíle Muska kolonizace Marsu, a NASA jej zvlášť vybrala jako jeden ze dvou návrhů přistávacího modulu pro řízené měsíční mise Artemis. NASA udělila SpaceX smlouvu na návrh, stavbu a demonstraci té měsíční verze, nazývané Starship HLS, v dubnu 2021.

Test stykového systému Starship HLS pro NASA
NASA testuje stykový systém Starship HLS jako součást vývoje Artemis. NASA, veřejná doména, přes Wikimedia Commons

Plán mise vyžaduje, aby se dva nebo více astronautů přesunuli z kapsle Orion na přistávací modul Starship, strávili přibližně sedm dní na povrchu Měsíce a absolvovali nejméně pět EVA mimo vesmírnou loď, než se vrátí do orbity.

SpaceX není jedinou sázkou NASA na to. Druhý přistávací modul Artemis agentury, Blue Moon od Blue Origin, pochází z samostatné smlouvy v hodnotě 3,4 miliardy dolarů, připomenutí, že i NASA se pojistí, který opakovaně použitelný měsíční přistávací modul se ve skutečnosti objeví podle plánu.

Zdroje