SpaceX vyvíjí raketový motor Raptor už přes 10 let. Původně mělo jít o vodíkový motor, ale někdy kolem roku 2012 došlo k přechodu na metan. V letech 2014 a 2015 proběhlo testování vstřikovače a spalovací předkomory v testovacím zařízení NASA ve Stennisově kosmickém středisku. V roce 2016 pak Elon Musk poprvé veřejně představil svou vizi pro obří raketu, která by měla dopravit lidstvo na Mars.
Raketa se tehdy jmenovala Interplanetary Transport System (ITS), měla průměr 12 metrů a první stupeň by pohánělo 42 raptorů s tahem 300 tun. V rámci prezentace Musk tehdy také ukázal video z prvního zkušebního zážehu zmenšené vývojové verze raptoru s tahem 100 tun. Koncept rakety ITS v následujících letech prošel mnoha změnami a také byl přejmenován na BFR a nakonec na Starship.
První vyrobený vakuový Raptor (vpravo) a srovnání velikosti s atmosférickou variantou
Aktuální podoba této rakety má průměr 9 metrů a je poháněna raptory, které jsou o něco menší než ty z roku 2016. První stupeň zvaný Super Heavy bude disponovat celkem 33 atmosférickými motory ve variantách RC a RB, každý s tahem kolem 200 tun. Druhý stupeň ve formě lodi Starship je vybaven celkem šesti raptory, z nichž tři jsou RC a tři vakuové (RVac). Všechny tři varianty jsou z velké části totožné a liší se pouze tím, že verzím RB a RVac chybí hydraulika pro vektorování tahu (naklápění motoru) a varianta RVac má výrazně větší trysku kvůli zvýšení efektivity ve vakuu.
Všechny raptory, které jsme doposud viděli při testech, představují první generaci tohoto motoru, jejíž testování začalo v únoru 2019. SpaceX od té doby vyrobilo přes 100 exemplářů tohoto motoru a postupně jej vylepšovalo a zjednodušovalo, až se dopracovalo k současné generaci „1 a půl“.
4. března 2021 |
Tuto verzi motoru najdeme na prototypech Starship S20 a Super Heavy B4, které jsou aktuálně testovány na základně Starbase v jižním Texasu. Prototyp B4 je vybaven 29 atmosférickými raptory s celkovým tahem 5443 tun, což je o 50 % více než legendární měsíční raketa Saturn V. Z toho vyplývá, že každý raptor má tah kolem 187 tun. To pro počáteční testovací lety bohatě postačuje, ale cílem jsou ještě lepší parametry.
Další generace raptorů
SpaceX proto už nějakou dobu vyvíjí druhou generaci motoru zvanou Raptor 2, která má být výrazně jednodušší, levnější a zároveň výkonnější než současná verze raptoru.
Elon Musk prozradil, že Raptor 2 už prochází testováním, při kterém dosahuje slibných výsledků. Při jednom z testovacích zážehů motor dosáhl rekordního tlaku ve spalovací komoře na úrovni 321 barů. Poté sice došlo ke zničení exempláře, ale podle Muska možná byl problém v nízkém tlaku přiváděného kyslíku, nikoli motoru jako takovém. Musk dodal, že Raptor s tlakem 321 barů dosahuje tahu přibližně 245 tun. SpaceX takto vysokých tlaků dosáhlo už před více než rokem u první generace raptoru, avšak jen na krátkou dobu.
Současná verze atmosférického raptoru je proto provozována s nižším tlakem kolem 250 barů. Ale už od roku 2016 je cílem dlouhodobě udržitelných 300 barů, čehož by měl být schopný právě vylepšený Raptor 2. Elon Musk v srpnu prozradil, že Raptor 2 bude disponovat tahem 230 tun při tlaku 298 barů, ale firma se bude snažit z motoru vymáčknout ještě ty 2 bary navíc. Co se týče vakuové varianty raptoru, která je momentálně provozována s tlakem kolem 270 barů, ale SpaceX už pracuje na vylepšeních, která by měla umožnit navýšení tlaku na hodnotu přes 300 barů.
Vývoji mají pomoci nedávno získané prostředky ve výši 14,4 milionů dolarů od amerických kosmických sil. Podobné finanční příspěvky týkající se testování nové generace raketových motorů a vylepšení horních stupňů získaly také firmy ULA, Rocket Lab a Blue Origin.
Vertikální test motoru Raptor SN18 v McGregoru
Raptor 2 se prozatím vyrábí v továrně SpaceX v kalifornském Hawthorne, ale brzy by se měla výroba přesunout do McGregoru v Texasu, kde doposud probíhalo jen testování těchto motorů (a také dalších věcí). Firma tam totiž letos začala stavět novou továrnu, kde se budou vyrábět raptory druhé generace jako na běžícím páse. V Hawthorne pak zůstane pouze výroba vakuové varianty raptoru a také vývojových kusů. Stavba nové továrny začala v McGregoru během léta a vypadá to, že už bude brzy hotová.
SpaceX zároveň v létě odkoupilo pozemek, který se nachází kousek od Starbase a byla na něm provozována střelnice. Na pozemku už byly v posledních týdnech spatřeny nějaké úpravy (například přibyl vysoký stožár) a má se za to, že SpaceX tu plánuje časem opravovat, repasovat a testovat raptory. Důvodem je asi to, že i když firma postupně rozšiřuje kapacity v současném testovacím areálu v McGregoru, raptorů bude brzy vyráběno a testováno tolik, že je potřeba další testovací zařízení. Zároveň je zbytečně komplikované posílat motory ze Starbase do McGregoru nebo Hawthorne kvůli opravám či repasování a pak zase zpět.
Čekání na zcela nový a levný motor
Elon Musk v září uvedl, že Raptor musí být desetkrát levnější na výrobu, než je teď. Podle něj totiž není obtížné vyvinout nový pokročilý motor, ale dosud se nikdo ani zdaleka nepřiblížil k vytvoření velmi levného motoru s cenou pod 1 000 dolarů za tunu tahu. Musk už tehdy naznačil, že motor, který tuto hranici pokoří, si zaslouží nové jméno, protože půjde o velký skok vpřed.
To zopakoval v listopadu, když napsal, že Raptor 2 sice bude představovat výrazné zlepšení oproti současnému raptoru, ale aby z lidstva mohl být multiplanetární druh, bude potřeba jiný, zcela přepracovaný motor, který se nebude jmenovat Raptor.
Různé motory Raptor pro první orbitální start Starship a Super Heavy.
Zdá se tedy, že SpaceX se chystá vyvinout, nebo možná už vyvíjí zcela nový typ motoru pro nějakou budoucí verzi Starship nebo třeba úplně novou raketu. Elon Musk na příští rok slibuje prezentaci s novinkami o Starship, tak je možné, že tam prozradí nějaké podrobnosti o plánech ohledně tohoto nového motoru.
S vývojem nového motoru by také mohlo souviset to, že ve SpaceX došlo ke změně ve vedení týmu pohonů, který se ve firmě zabývá vývojem a výrobou motorů. Viceprezident týmu pohonů Will Heltsley působil ve SpaceX od roku 2009, ale nedávno firmu opustil a proslýchá se, že důvodem byla Muskova nespokojenost s nedostatkem pokroku ve vývoji Raptoru. Informoval o tom web CNBC. Tým pohonů nyní vede Jacob McKenzie, který je ve SpaceX už šest let. Je tedy možné, že Elon Musk chtěl do týmu vnést trochu svěžího větru právě kvůli vývoji nového motoru.
Ve Starbase v jižním Texasu mezitím pokračují přípravy a testování raptorů kvůli blížícímu se orbitálnímu testu lodi Starship s raketou Super Heavy. Loď Starship S20 během posledních týdnů úspěšně absolvovala testování svých motorů.
Dne 12. listopadu 2021 pak proběhl test spalovacích předkomor a o hodinu později následoval statický zážeh všech šesti raptorů najednou. Bylo to poprvé, kdy SpaceX zažehlo tolik motorů najednou. Zážeh byl úspěšný a prototyp S20 je tedy nejspíš připraven na start. Stále však zbývá ještě otestovat nosič Super Heavy B4.
Raketa Super Heavy B4 má už delší dobu nainstalovaných všech 29 raptorů, které byly dosud zažehnuty pouze samostatně v McGregoru. Nyní se čeká na dokončení orbitální rampy ve Starbase, aby bylo možné otestovat prototyp B4 přímo na vypouštěcím stole. Technici tento čas využili například k výměně některých raptorů na B4 a také instalaci ochranných krytů kolem motorů.
Jakmile bude hotová orbitální rampa, prototyp B4 nejspíš bude přesunut na stůl a absolvuje tlakové zkoušky s kryogenním dusíkem podobně jako Starship S20, která je podstoupila na konci září. Následně se očekává série zkušebních zážehů raptorů na B4, avšak zatím neznáme přesný plán testování a počty motorů, které budou při jednotlivých zkouškách zažehnuty.
Testy kromě rakety ověří také fungování tankovací infrastruktury a dalších prvků orbitální rampy, jako je mechanismus na integrační věži, který je přezdíván Mechazilla a bude zpočátku sloužit především jako jeřáb pro manipulaci se Starship a Super Heavy před startem. Později pak má zajišťovat také zachytávání přistávajících Super Heavy a časem i lodí Starship. Nejdříve k tomu ovšem dojde až při druhém orbitálním testu, kdy se SpaceX možná pokusí zachytit přistávající nosič Super Heavy B5.
Mechazilla <1 Hour Turnaround.
#SpaceX #Starship @elonmusk https://t.co/0hUWHj1BKe
Elon Musk nedávno hovořil s americkou Národní akademií věd a přitom uvedl, že očekává brzké obdržení úředního povolení pro orbitální starty Starship. Během prosince by podle něj mělo proběhnout testování rampy (a zřejmě také zmíněné zkoušky Super Heavy B4). První orbitální start by pak podle Muska mohl proběhnout v lednu nebo únoru.
V celém příštím roce by pak mohlo dojít k přibližně 12 zkušebním startům Starship. Pokud bude testování probíhat dobře, v roce 2023 by Starship mohla začít vynášet družice na oběžnou dráhu. Rychlost provádění testovacích startů však bude podle Muska omezovat především rychlost výroby raptorů. Doufejme tedy, že vývoj Raptoru 2 bude pokračovat dobře a výrobu v nové továrně v McGregoru se podaří rychle dostat do otáček.
Text byl převzat z portálu ElonX. Před vydáním byl redakčně upraven. Originál najdete zde
