Raketová revoluce Made in SpaceX: Jak se rodil sen o dobývání vesmíru
Elon Musk vstoupil do kosmického průmyslu neplánovaně, jeho odhodlání a důraz na efektivitu daly vzniknout raketám, které změnily pravidla hry.
Elon Musk se původně v oblasti kosmických raket vůbec angažovat nechtěl. „Donutily“ ho k tomu okolnosti, když zjistil, že nákup jednoho nosiče vyjde řádově na stamiliony dolarů a že americká ani světová kosmonautika vlastně nemají žádné plány na skutečnou kolonizaci vesmíru. V březnu 2002 proto založil společnost Space Exploration neboli SpaceX a hned se dal do díla.
Jednoduše a spolehlivě
První raketou z arzenálu SpaceX se stal Falcon 1. Firma do jeho vývoje vložila 90 milionů dolarů, ale nešlo o investici pouze do jednoho nosiče, nýbrž do celého programu. Během vývojových prací si společnost osvojila výrobní technologie i běžný firemní provoz. A mnohé komponenty rakety si našly cestu do budoucích verzí Falconů: Za všechny zmiňme motor Merlin v prvním stupni, nejprve ve verzi 1A a později 1C.
SpaceX měla každopádně při vývoji raket možnost začít doslova „na zelené louce“. Nemusela se držet žádné historické linie, dodavatelů, modelů. Muskovi konstruktéři se rozhodovali s ohledem na maximální jednoduchost a spolehlivost. Co potřebovali, vyvinuli – motory, konstrukci, avioniku… Další věci převzali z jiných programů, jinde zase vsadili na obvyklá komerční řešení. Například pro ventily motorů Merlin postačila „nekosmická“ technologie v podobě běžně dostupných ventilů jednoho švýcarského výrobce. Kromě toho firma podrobně analyzovala příčiny havárií raket v letech 1980–1999 a dospěla k názoru, že za 91 % nehod může selhání motorů, neoddělení stupňů či chyba v avionice. Chtěla se podobných selhání vyvarovat, a proto kladla důraz na spolehlivost či redukci, tedy co nejmenší počet motorů nebo stupňů apod.
Výsledkem se stala raketa Falcon 1 měřící na výšku 21 metrů (respektive 22,25 m v případě čtvrtého a pátého exempláře), o průměru 1,7 metru a startovní hmotnosti 28 tun. Oba stupně využívaly jako pohonnou směs kapalný kyslík a kerosin a zmíněné filozofie se firma drží dodnes: Proč pro každý stupeň vytvářet jinou infrastrukturu? „Jednička“ měla také jako jediný nosič SpaceX ve dvou stupních dva různé motory – v prvním Merlin, ve druhém Kestrel. Daná historie se však s posledním Falconem 1 uzavřela. Musk usoudil, že jde o zbytečný luxus a že je výhodnější použít u druhého stupně stejný motor jako u prvního, třeba s prodlouženou tryskou optimalizovanou pro provoz ve vakuu.
Plány, které se nenaplnily
Falcon 1 letěl celkem pětkrát. Třikrát však havaroval a firma se octila na pokraji krachu – i proto, že Musk deklaroval ochotu investovat peníze právě do tří startů. Pokud by během nich nedosáhl oběžné dráhy, hodlal kosmický sektor opustit. Nakonec ovšem změnil názor a rozhodl se dát raketě ještě jednu šanci: 28. září 2008 tak čtvrtý Falcon 1 vzlétl úspěšně a pátý exemplář v červenci 2009 jejich životaschopnost potvrdil.
Firma měla na malý a levný nosič za cenu asi sedmi milionů dolarů řadu objednávek, stejně jako na silnější verzi Falcon 1e o výšce 26,83 metru a hmotnosti 38,56 tun, u níž se počítalo s nosností 1 010 kg. Falcon 1 měl nabízet teoretickou nosnost 670 kg, která později klesla zhruba na 420 kg, ale reálně demonstroval let jen se 180kg nákladem. Musk ovšem usoudil, že malý Falcon 1/1e nepředstavuje pro SpaceX správný směr a že firmu zbytečně zdržuje. Další starty proto zastavil a věnoval se vývoji větších raket.
Pro zajímavost dodejme, že SpaceX měla s „jedničkou“ velké plány a chystala její starty z kosmodromů Vandenberg v Kalifornii, Kodiak na Aljašce, Wallops ve Virginii či z mysu Canaveral na Floridě. Všechny se však nakonec uskutečnily z ostrova Omelek na atolu Kwajalein. U Falconu 1 se také počítalo s opakovanou použitelností prvního stupně, jenž by na padáku přistával do oceánu a po vylovení by mohl letět znovu. Žádná z pěti vypuštěných raket se ovšem o nic podobného nepokusila.
Číslo pět nežije
Souběžně s „jedničkou“ pracovala SpaceX na mnohem silnějším Falconu 5, přičemž stejně jako u premiérového nosiče mělo číslo odkazovat na počet motorů Merlin v prvním stupni. Ve druhém se pak měly uplatnit dva Kestrely, ale záhy padlo rozhodnutí nahradit je jedním Merlinem. Do budoucna potom Musk plánoval horní stupeň na kapalný kyslík a vodík s motorem RL-10 od společnosti Rocketdyne. Raketa měla měřit 30 metrů na výšku, 3,65 metru v průměru a startovní hmotnost by dosahovala 181,4 tun. Počítalo se s nosností až 4,2 tun na nízkou dráhu za cenu 12 milionů dolarů, ale při realizaci horního kyslíko-vodíkového stupně mohla být víc než dvojnásobná.
Parametry Falconu 5 se postupně měnily, například když se během vývoje ukázalo, že motor Merlin nabídne lepší než původně očekávané vlastnosti. Výška rakety tak narostla na 42 metry, nosnost na 6 tun, a očekávaná cena zároveň poskočila na 15 milionů dolarů. Další zveřejněný plán počítal s výškou 47 metrů a s nosností již jen 4,1 tuny. Příčina natolik razantního poklesu kapacity zůstává nejasná. SpaceX už dost možná počítala s opakovanou použitelností prvního stupně, jen to ještě nezveřejnila. V roce 2006 ovšem přidala do svých plánů Falcon 9 a „pětku“ o rok později z ryze obchodních důvodů opustila: Dospěla totiž k názoru, že je raketa pro budoucí aplikace příliš slabá a že by na komerčním trhu našla jen omezené uplatnění.
