Start Falconu Heavy, nejsilnější rakety současnosti, je vždy velkou a ostře sledovanou událostí. Tentokrát úspěšně odstartovala po několikahodinovém odkladu.
Liftoff! https://t.co/EZIbdSY5r2
Bylo to již potřetí, kdy jsme měli možnost sledovat spektakulární podívanou, která se jen tak neokouká. Start i průběh mise se však od předchozích v mnoha ohledech odlišný.
Z diváckého hlediska je zajímavé, že úterní start byl prvním nočním. Zároveň je to poměrně komplikovaný let, během kterého je vypouštěno 24 družic na tři různé orbity. Boční stupně navíc budou již použité. Ze statistického hlediska se bude jednat o 80. start SpaceX celkově, osmý start SpaceX letos a třetí start rakety Falcon Heavy v historii.
Historie mise
Mise nese označení STP- 2 neboli Space Test Program, což je program amerického letectva, který je primárním poskytovatelem kosmických letů pro vědecké a technologické mise ministerstva obrany Spojených států. Jedná se o experimentální program, při kterém se počítá i s větší mírou rizika. Jsou to tedy mimo jiné i ideální mise pro zalétaní nových raket. Ostatně první let rakety Atlas V společnosti ULA s novými pomocnými motory na tuhé palivo GEM-63, se kterým se počítá začátkem příštího roku, se uskuteční v rámci stejného programu, půjde o misi STP-3.
Jak se ovšem stalo, že se do tohoto programu zapojila SpaceX? Celou záležitost bude nejlepší vysvětlit menší oklikou. SpaceX misi podnikne pod hlavičkou ministerstva obrany a programu National Security Space Launch (NSSL), dříve zvaného Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV). To je program amerického letectva, který zajišťuje vynášení nákladů do kosmického prostoru pro americké ministerstvo obrany a další federální instituce.
Od svého vzniku v polovině 90. let 20. století tento program nejprve podpořil vývoj raket Atlas V, Delta IV a Delta IV Heavy. A tyto rakety společností Lockheed Martin a Boeing až do roku 2006 vynášely všechny armádní náklady. V tomto roce ovšem obě společnosti vytvořily společný podnik United Launch Alliance, který byl až do roku 2015 výhradním poskytovatelem startů v rámci EELV.
Náklad mise STP-2 před uzavřením do aerodynamického krytu
V říjnu roku 2011 se však Národní průzkumný úřad (NRO), NASA a americké letectvo dohodly, že chtějí dát do budoucna možnost vynášet své náklady i novým slibným společnostem, mezi něž tou dobou patřila i SpaceX se svou raketou Falcon 9. A rovněž tehdy padlo i rozhodnutí o tom, jaká kritéria musí nové rakety splnit.
Pokud si je shrneme a zjednodušíme, musí předvést tři úspěšné starty a poté předat letectvu všechna data z těchto startů. Až se tak stane, získá společnost právo účastnit se výběrových řízení v rámci EELV a zároveň je tímto okamžikem zahájeno certifikační řízení této rakety. Aby americké letectvo tehdy v roce 2012 podpořilo certifikaci raket Falcon 9 a Falcon Heavy pro EELV, udělilo SpaceX dvě mise. Jednalo se o mise DSCOVR a STP-2. Ta první proběhla s raketou Falcon 9 v roce 2015, a ta druhá přijde na řadu právě v nejbližších dnech.
Raketa Falcon 9 nakonec certifikaci získala v roce 2015, ale Falcon Heavy vzhledem k několikaletému zpoždění na certifikaci ještě stále čeká. Pro potřeby certifikačního procesu se počítaly i předchozí dva starty Falconu Heavy, a pokud proběhne v pořádku také STP-2, bude moci být certifikována také nejsilnější raketa současnosti. Více ve starším článku.
Zachráněné boční stupně prvního Falconu Heavy
Předstartovní přípravy
Falcon Heavy, který bude použit při této misi, se bude skládat z nového centrálního stupně číslo B1057.1, který v dubnu 2019 podstoupil testování na základně McGregor. Dále pak z bočních stupňů B1052.2 a B1053.2, které rovněž v dubnu vynesly na oběžnou dráhu družici Arabsat 6A v rámci předchozího startu Falconu Heavy.
Raketa byla, stejně jako v předešlých dvou případech, sestavena v budově Horizontal Integration Facility (HIF), která se nachází v těsné blízkosti startovního komplexu LC-39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě.
Takto sestavený Falcon Heavy absolvoval 20. června v 5:30 SELČ statický zážeh. Zajímavostí je, že testovací zážeh proběhl s „neletovým“ aerodynamickým krytem, který neobsahoval náklad a byl přidán na žádost letectva za účelem sběru akustických dat během zážehu. Po úspěšném dokončení testu byl Falcon Heavy sklopen a převezen zpět do HIF, kde na něj byl namontován jiný aerodynamický kryt, ve kterém už bylo zapouzdřeno 24 družic pro tuto misi.
Přistání a aerodynamický kryt
Přibližně dvě minuty po startu dojde k odpojení postranních stupňů. Ty provedou zpětný zážeh a zamíří nad Floridu. Centrální stupeň bude ještě několik desítek sekund pokračovat ve své činnosti a pak se i on odpojí. Boční stupně přistanou na betonových plošinách LZ-1 a LZ-2 na Mysu Canaveral přibližně 8, 9 minut po startu a přistání centrálního stupně se uskuteční na mořské plošině Of Course I Still Love You, která bude udržovat svou polohu v doposud rekordní vzdálenosti 1240 km od pobřeží, což je ještě o přibližně 300 km dále, než se nacházela při misi Arabsat 6A.
Falcon Heavy na mysu Canaveral před přepravou k rampě v prosinci 2017. Je poměrně dobře vidět 27 motorů Merlin, které nosič pohání.
Tentokrát však na své palubě má vylepšenou verzi podpůrného robota OctaGrabbera, který by se měl postarat o bezproblémové uchycení prvního stupně po jeho návratu. Neměla by se tedy opakovat ona nešťastná situace z mise Arabsat-6A, kdy se kvůli vlnobití stupeň po úspěšném přistání převrhl a SpaceX přivezlo do přístavu Port Canaveral pouze trosky toho, co ještě před pár dny byl použitelný centrální stupeň Falconu Heavy s číslem B1055.1.
Kromě všech tří stupňů dojde také k pokusu o záchranu aerodynamického krytu. O zachycení krytu do sítě se po dlouhé době pokusí staronová loď GO Ms. Tree (dříve Mr. Steven), která se vydala na svou pozici během pátku. Tato loď se o zachycení krytu naposledy pokusila v prosinci 2018 během mise SSO-A. Držme tedy palce, ať se „slečně stromové“ lov na kryt povede. Jednalo by se o první úspěšné zachycení.
Rozvoz dvou tuctů družic
Jaký náklad vlastně bude SpaceX v rámci tohoto startu vynášet? Falcon Heavy ponese 24 satelitů, a celková hmotnost nákladu je 3 700 kg. Pokud se na celou misi budeme dívat jen z hlediska hmotnosti vyneseného nákladu, jedná se o poměrně nezajímavé číslo, protože i slabší raketa Falcon 9 obvykle vynáší těžší náklad.
Proč se tedy plukovník Robert Bongiovi, ředitel SMC (Space and Missile Systems Center) o této misi vyjadřuje, že se podle jeho názoru jedná o jednu z nejnáročnějších misi, která kdy pro SMC letěla? Šéf SpaceX Elon Musk má stejný názor a prý půjde o nejobtížnější misi v historii firmy. Důvod je jednoduchý, horní stupeň Falconu Heavy totiž roznese 24 družic na celkem tři různé orbitální dráhy a bude celkem čtyřikrát zažehnut motor Merlin 1D Vac na horním stupni.
Jak tedy bude probíhat roznáška družic po jednotlivých drahách? Následující popis vychází z oficiálního videa a dostupných informací, které popisují čtyři zážehy horního stupně, ale je možné, že se nakonec jejich provedení může lišit, protože zůstávají některé nesrovnalosti. Pravdou ovšem je, že nás čeká skutečný raketový balet.
1) K prvnímu zážehu horního stupně dojde po jeho odpojení od stupně centrálního a tento zážeh jej spolu s nákladem vynese na dráhu 300 x 860 km x 28,5°. V této výšce bude vypuštěno 12 družic. Následovat bude přibližně hodinu trvající přeletová fáze.
2) Potom dojde k druhému zážehu horního stupně, který z původně eliptické dráhy udělá dráhu kruhovou ve výšce 720 km a se sklonem 24°. Tento zážeh bude trvat 21 sekund. Na této dráze bude vypuštěn hlavní náklad celé mise, 6 družic Formosat-7/COSMIC-2 a pět dalších malých družic včetně sluneční plachetnice LightSail 2.
3) Necelou hodinu po skončení předchozího zážehu bude následovat třetí zážeh. Tímto zážehem se navýší apogeum dráhy na 12 000 km.
4) Následující přibližně hodinu a půl bude horní stupeň s poslední družicí na své palubě stoupat do apogea, než konečně počtvrté a naposledy zažehne svůj motor. Tímto zážehem navýší sklon dráhy na 43° a zvýší perigeum na 6000 km. Poté vypustí družici DSX na její cestu van Allenovými pásy.
Tímto bude mít horní stupeň za sebou všechny plánované zážehy a bude už zbývat jen jeho pasivace. Pokud jste se dosud s tímto pojmem nesetkali, tak vězte, že je to poměrně prosté. Vyskytují se totiž situace, kdy vysloužilé satelity či horní stupně na svých drahách nemají dostatek paliva na to, aby mohlo dojít k jejich deorbitaci a zániku v horních vrstvách atmosféry. V takovém případě se tedy provede otevření ventilů a vypuštění zbytků paliva a okysličovadla z nádrží. Tento postup zamezí tomu, aby v budoucnosti nedošlo k explozi na oběžné dráze a tím i k navýšení množství kosmického odpadu, jak se už v minulosti několikrát stalo.
Pokud by se po vydání článku objevily nějaké nové informace o plánovaných zážezích horního stupně, budeme vás informovat na profilu mise STP-2.
Falcon 9 Heavy
Prvenství mise
Přestože tento start Falconu Heavy bude již v pořadí třetí, v jeho rámci si společnost SpaceX připíše několik zajímavých prvenství:
- Poprvé bude Falcon Heavy startovat v noci.
- Poprvé budou opětovně použity boční stupně Falconu Heavy ve verzi Block 5 a bude se také jednat o jejich rekordně rychlé znovupoužití.
- Poprvé odstartuje tato raketa s nákladem pro ministerstvo obrany a zároveň to bude i poprvé, kdy půjde o sdílenou misi.
- Poprvé také poletí při misi pro ministerstvo obrany již jednou použité stupně.
- Poprvé provede horní stupeň 4 zážehy, pro dosažení dráhy přechodové ke geostacionární přitom stačí pouze dva zážehy.
- Poprvé dojde k pokusu o zachycení aerodynamického krytu na východním pobřeží USA.
- Centrální stupeň bude nejspíš mít v okamžiku vypnutí motorů dosud nejvyšší rychlost.
Co „Sokol“ ponese?
Laboratoř DSX (Cygnus)
Primárním nákladem mise STP-2 je malá laboratoř DSX (Demonstration and Science Experiments), která čeká na svůj start už opravdu dlouho – původně měla letět již v roce 2012! Kromě letectva se ovšem na jejím vzniku podílela také NASA, která má na palubě zastoupen svůj přístroj SET (Space Environment Testbeds).
Laboratoř DSX. Kruhová část slouží jako platforma pro uchycení vědeckých přístrojů i jako adaptér pro uchycení k hornímu stupni rakety.
Součástí této družice je adaptér ESPA, který zároveň slouží jako platforma pro přichycení přístrojů a solárních panelů. Již od začátku totiž bylo počítáno s tím, že půjde pouze o sdílený náklad a zároveň půjde i o zkoušku využití tohoto typu platformy pro podobné účely. Družice bude provádět základní výzkum radiačního prostředí na střední oběžné dráze Země (MEO). Družice se primárně zaměří na tyto tři experimenty:
- The Wave Particle Interaction Experiment (WPIx): Experiment zaměřený na vlnové vlastnosti částic a jejich interakci.
- The Space Weather Experiments (SWx): Bude měřit a mapovat rozložení energetických částic a nízkoenergetického plazmatu ve vnitřní magnetosféře, a to zejména kvůli zlepšení modelace prostředí pro návrh a provoz kosmických lodí a družic.
- The Space Environment Effects (SFx): Pokusí se odhalit jak prostředí MEO může ovlivnit běžné elektrické komponenty, obvody a materiály. Spolu s experimentem SET se pokusí odhalit, jak radiace ze Slunce ovlivňuje hardware v průběhu času, čímž pomůže vydláždit cestu pro zmírnění účinků radiace na konstrukci a provoz budoucích družic.
Celková hmotnost družice je asi 600 kg včetně adaptéru ESPA, který bez přístrojů váží 240 kg.
Hlavní náklad Cosmic-2/Formosat-7
Jak už jsme se zmínili, hlavním nákladem celé mise spolu s laboratoří DSX je šest družic Cosmic-2/Formosat-7, které vznikly v rámci mezinárodní spolupráce mezi tchajwanskou kosmickou agenturou (NSPO) a americkým Národním úřadem pro oceán a atmosféru (NOAA). V rámci této kooperace mělo být vypuštěno během dvou startů celkem dvanáct družic, každá o hmotnosti 278 kg. Jenže v roce 2017 přišla změna a počet družic byl snížen jen na šest. Po vypuštění budou pracovat na kruhové dráze ve výšce 520 km se sklonem 24°. Družice budou umístěny na své dráze s rozestupem 60° a budou sbírat atmosferická data pro předpověď počasí a pro ionosférický, klimatický a gravitační výzkum.
Dva ze čtyř ESPA prstenců, které budou upevněny na adaptér nákladu horního stupně, ponesou pouze družice Formosat-7/Cosmic-2.
Plachetnice Prox-1 a LightSail 2
Mise STP-2 má ovšem zajímavých nákladů víc, například družici Prox-1. Tento satelit má demonstrovat schopnost automatického řízení bezpečné letové trajektorie v blízkosti vypuštěného cubesatu. Pokud se vám to takto napsané zdá složité, tak věřte, že je to v podstatě velmi jednoduché: Po vypuštění na orbitální dráhu tento 71 kg vážící kvádr uvolní 3U cubesat LightSail 2, a zde to začne být zajímavé.
Po jeho vypuštění bude úkolem Prox-1 sledovat rozvinutí zkušební solární plachty a poté spolu obě družice poletí ve společné formaci. Na své palubě bude mít Prox-1 pokročilé senzory slunečního záření a lehkou termokameru. LightSail 2 na orbitální dráze rozloží svou plachtu a potom se bude snažit pouze pomocí této speciální plachty zvedat výšku a upravovat tak svou orbitální dráhu. Celý proces rozložení je hezky znázorněn na následujícím videu:
Možná teď přemýšlíte nad tím, jak je možno pomocí plachty upravovat orbitální dráhu. Je to prosté: v době, kdy je plachetnice nejblíže Slunci a chystá se od něj vzdalovat, se družice natočí tak, aby se sluneční záření mohlo do plachty opírat naplno. Plachta v té chvíli funguje doslova jako raketový motor a urychluje pohyb plachetnice po oběžné dráze, a tím zároveň dochází k navyšování apogea. Plachta zůstává natočená ke Slunci do té doby, než plachetnice zmizí ve stínu Země. V té chvíli se natočí tak, aby kladla slunečnímu záření co nejmenší odpor do doby, než se k němu zase přiblíží a vše začíná nanovo.
Česká stopa PSAT2
Fanoušky z České republiky bude určitě zajímat cubesat PSAT2, protože některé z přístrojů na palubě byly vyvinuty v Ústavu radioelektroniky VUT v Brně. Ing. Aleš Povalač, Ph.D., který se na vývoji podílel, nám o tomto satelitu zaslal následující informace:
Satelit PSAT2
Na Ústavu radioelektroniky VUT v Brně vyvinuli dva moduly. Prvním je inovovaná verze transpondéru, který umožňuje příjem množství PSK31 signálů v krátkovlnném pásmu 10m a jejich vysílání FM modulací v pásmu 70cm. Druhý modul obsahuje miniaturní kameru a pomocí systému SSTV odesílá jako audiosignál zachycené snímky – ve stejném downlinku jako PSK transpondér. Oba moduly dále vysílají telemetrická data, která obsahují informace o kondici systémů, napájecím napětí, teplotách atd.
Mise STP-2 bude mít oproti původním plánům pro cubesaty velmi malou inklinaci, což ve spojení s relativně nízkou oběžnou dráhou bohužel povede ke špatné dostupnosti satelitů z ČR, elevace antény vychází max. 6°, což je kriticky málo.
PSAT2 je družice, která navazuje na dřívější PSAT, jež funguje od roku 2015. Více informací najdete zde.
Do počtu Další satelity
Jelikož je tentokrát nákladů opravdu hodně, uvedeme si další už pouze v krátkosti:
- Michiganská universita má na palubě malý Cubesat Oculus-ASR (Nanosat-6) a bude usazen na dráhu 300 x 860 km.
- Universita v Texasu bude zkoumat vesmírné smetí za pomocí 3U CubeSat ARMADILLO.
- Dalším projektem je levný BRICSat-2, který bude zkoušet změny polohy pomocí jednoduchých trysek.
- Netradičně vypadající Cubesat je E-TBEx A a B, což jsou dva malé satelity spojené dohromady a zaměří se na monitorování počasí.
- Dvojcubesatem je i TEPCE-1 a 2. Tato družice se v kosmu rozdělí na dvě stejné části. Dalším v pořadí je jednodušší studentský cubesat StangSat, který obsahuje měřící čidla, která budou fungovat již během letu na oběžnou dráhu.
- CP-9 (LEO) je další v řadě menších nákladů mise STP-2. Jedná se tedy taktéž o cubesat, který má svým zaměřením blízko k StangSatu. Bude měřit základní data jako např. telemetrii. V obou případech se jedná se o studentské projekty, které sponzoruje NASA.
- Všechny doposud vyjmenované družice spojuje ještě jedna důležitá věc, a to je stejná oběžná dráha, na kterou budou vypuštěny, s parametry 300 x 860 km.
- Na další „zastávce“ horního stupně bude vypuštěna levná družice NPSAT-1 a taktéž se jedná o studentský projekt. Tentokrát je však tento demonstrátor mnohem sofistikovanější a má na palubě několik experimentů a přístroje na monitorování počasí.
- Na stejnou orbitu bude vysazen i demonstrátor OTB-1, jehož součástí jsou atomové hodiny NASA.
- Z dílny Marshallova vesmírného střediska ve spolupráci s firmami Aerojet Corp. a Ball Aerospace pochází 180 kg těžká družice GPIM. Tato družice má testovat nové nekryogenní pohonné látky, které mají do budoucna nahradit toxický hydrazin a jeho deriváty.
- Nesmíme ovšem opomenout ani zajímavý FalconSAT-7. To je solární teleskop a jde o vůbec první vesmírný teleskop využívající membránu (fotonová síť).
Datum startu a délka startovního okna
Start této mise je v době vydání článku plánován na úterý 25. června (na Floridě bude 24. června). Celý kosmodrom bude tou dobou již setmělý, protože Slunce nad ním zapadne už přibližně o půl deváté večer. Startovní okno se potom otevře v 5:30 ráno SELČ (24. června 2019 ve 23:30 floridského času) a potrvá čtyři hodiny. Start byl stanoven na 8:30 SELČ, a v tuto chvíli (6:50 SELČ) SpaceX uvádí, že proběhne s 90procentní pravděpodobností.
My jako diváci se budeme těšit, až se uprostřed floridské tmy po známém odpočtu třikrát zeleně zableskne, rampu zahalí hustý dým ozářený plameny 27 motorů Merlin 1D.
Falcon Heavy u startovní rampy LC-39A
Kdyby se z jakéhokoliv důvodů nepodařilo SpaceX v určený den odstartovat, bylo pravděpodobné, že by přednost dostala nedaleká rampa SLC-41, na které se v té době bude chystat čtvrteční start Atlasu V 551 s vojenskou komunikační družicí AEHF-5. Alespoň tak se vyjádřili činitelé amerického letectva. Oficiální dokumenty ke startu STP-2 však uvádějí záložní termín 24 hodin po tom hlavním, takže je možné, že SpaceX bude přeci jen mít dva pokusy. Pokud však Falcon Heavy přesto nezvládne odstartovat, bude muset nejspíš počkat, než proběhne start Atlasu.
Mise STP-2 bohužel představuje minimálně na nejbližší rok a čtvrt poslední start Falconu Heavy. Další je totiž v plánu až na září 2020.
Článek byl převzat z webu ElonX.cz, který přináší zprávy z činnosti společnosti SpaceX i dalších firem Elona Muska. Byl redakčně upraven. Orginál najdete na této stránce.
Upozornění: V článku jsme opravili nepřesnou informaci, podle které je mise STP-2 73. startem společnosti SpaceX. Ve skutečnosti jde o start osmdesátý. Za omyl se omlouváme.
