Čtvrtek 22. dubna 2021, svátek má Evženie
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 22. dubna 2021 Evženie

Rakety SpaceX měly přistávat na padáku. Ale bylo jich zapotřebí moc

Společnost SpaceX koketovala ve svých začátcích s myšlenkou, že její rakety budou přistávat na padácích. Z několika důvodů se ovšem rozhodla od myšlenky nakonec ustoupit. I proto, že padáků bylo zapotřebí více druhů.

Přistání Crew Dragonu v Atlantiku během mise DM-1 | foto: SpaceX

Koncept padákového přistání raket rozhodně není žádná novinka. S jedním z návrhů přišla kupříkladu v 60. letech firma Boeing. Mělo to výrazně snížit cenu použití prvního stupně rakety Saturn V (S-IC).

Po 140 sekundách letu mělo dojít k odpojení prvního stupně, který by setrvačností vystoupal do výšky přes 100 km a pak by se začal vracet zpět do atmosféry. Nápor při průchodu atmosférou a vzdušné brzdy by snížily jeho rychlost tak, že ve výšce kolem 10,5 kilometru by stupeň dosáhl podzvukové rychlosti.

Ve výšce zhruba 9 500 metrů by se vystřelily čtyři výtažné padáky s průměrem 13,7 metrů, které by dále zpomalovaly přistávající stupeň. A ve výšce zhruba 4 500 metrů by se uvolnily čtyři hlavní padáky o průměru 36,6 metrů, které by rychlost přistávání snížily až na 109 km/h.

A jakou si tehdy představoval Boeing úsporu? Cena znovupoužitého prvního stupně měla klesnout na přibližně 25 % ceny stupně nového. Pokud do této ceny zapracujeme cenu za odtažení, manipulaci a statický zážeh, dojde k navýšení o 11 %.

Pokud cenu přepracování pesimisticky odhadneme 23 %, zjistíme, že cena znovupoužitého stupně bude 59 % ceny stupně nového. Samozřejmě s tím, že pokud dojde k zaběhnutí tohoto systému, může cena ještě klesnout. Tolik tedy plány a teoretické úvahy o ekonomické stránce celého procesu.

Návrh firmy Boeing na znovupoužitelnost prvního stupně rakety Saturn V
Návrh firmy Boeing na znovupoužitelnost prvního stupně rakety Saturn V

Návrh firmy Boeing na znovupoužitelnost prvního stupně rakety Saturn V

Více než teorie

Koncepty nezůstávaly jen na papíře. Došlo i k pokusu o záchranu prvního stupně rakety Saturn I v měřítku 1:12 po shozu z vrtulníku. Stupeň byl vybaven rogalem a k zemi doklouzal. Ani u zmenšených modelů raket nezůstalo.

V rámci letů amerických raketoplánů docházelo po vyhoření pomocných vzletových raket na tuhá paliva (SRB) k jejich pyrotechnickému oddělení. SRB setrvačností vystoupaly do výšky 66 km a začaly padat zpět k Zemi. Ve výšce 4,8 km došlo k odhození aerodynamické špičky a poté se vypustil výtažný padák a po něm stabilizační padák. Ve výšce 1,8 km se pak odhodil stabilizační padák a otevřely se 3 hlavní padáky o průměru 41,5 m. SRB přistály na padácích do oceánu rychlostí asi 25 m/s přibližně 260 km od pobřeží.

S jejich znovupoužitím to však nebylo slavné. Při nárazu do hladiny docházelo často k deformacím a dalším problémům. A i když byly okolnosti dopadu příznivé, na stavu SRB se taktéž podepsala slaná voda.

Přistání SRB do oceánu na padácích

Přistání SRB do oceánu na padácích

Pokud bychom se chtěli podívat na ekonomickou stránku věci, tak podle příspěvku uživatele na serveru Quora stálo jejich znovupoužití třikrát víc, než kdyby byly vyráběny na jedno použití. V tomto období historie se tedy ukázalo, že znovupoužití raket je možné, ale rozhodně se nevyplácelo.

Zpět v 21. století

Ale opusťme už historii a přejděme ke konceptům a plánům firmy SpaceX, která se pokoušela o záchranu prvních stupňů pomocí padáků od samotného počátku. Falcon 1 byl už od prvního startu vybaven padáky, aby se jeho první stupeň mohl pokusit o přistání na hladině oceánu.

Při prvním startu bohužel došlo k selhání rakety už 25 sekund po startu a při třetí misi narazil první stupeň do druhého – v obou případech tedy nebylo možné pokusit se o přistání.

Starty Demo-2 a RatSat byly v tomhle směru šťastnější, k pokusu o použití padáků došlo, ale byly neúspěšné. Při pátém startu Falconu 1, misi RazakSAT-1, nebyl první stupeň padáky vybaven. Pro úplnost dodávám, že druhý stupeň nebyl na přistání připraven vůbec.

Pokusy s přistáním na padácích pokračovaly i při prvních startech Falconu 9. Obrázek níže toto znázorňuje velmi dobře – mezistupeň Falconu 9 byl vybaven padáky, aby umožnil dosednutí prvního stupně Falconu 9 na mořskou hladinu. Oba pokusy se nezdařily, došlo totiž k rozpadu prvního stupně při vstupu do atmosféry.

Mezistupeň Falconu 9 pro misi COTS-1 s padáky uloženými v černých balících

Mezistupeň Falconu 9 pro misi COTS-1 s padáky uloženými v černých balících

Agresivní voda

Jak už bylo řečeno výše, urychlovací bloky amerického raketoplánu dosedaly také na padácích na hladinu oceánu, ale nedá se to moc srovnávat. První stupeň Falconu na kapalná paliva má nepoměrně komplikovanější konstrukci než urychlovací blok na tuhé látky. SRB je vlastně ocelová trubka s tryskou. Palivo po zapálení odhořívá směrem od středu k okrajům.

I tak jednoduchý systém ovšem mořská voda poškodila. Lze si snadno představit jaké škody by napáchala na na prvním stupni Falconu 9. Nejspíše by to zcela znemožnilo či minimálně nesmírně prodražilo jeho znovupoužití.

Zkusme si ale ještě na moment hypoteticky představit, že by Falcon 9 na padácích přistával na pevnině. To bychom zase museli kromě padáků mít ještě nějaký další systém na zabrždění pádu. Něco, jako u Starliner firmy Boeing, který používá velké airbagy. Nebo systém podobný jako u lodi Sojuz, která má šest motorků na tuhé palivo. Výhodou motorického přistání Falconu je to, že motory jsou kromě přistání potřeba také pro start, takže samy o sobě nejsou „mrtvá váha“.

První stupeň z letu CRS-8 po úspěšném přistání na palubě ASDS OCISLY

První stupeň z letu CRS-8 po úspěšném přistání na palubě ASDS OCISLY

Lepší mít všechny kusy stejné

Důvodů proti použití padáků se dá samozřejmě najít řada: z hlediska SpaceX byl jeden nejspíše i výrobní. Pokud chce někdy používat stupně v režimu na jedno použití a jindy (většinou) je zachraňovat, hodí se, když je mezi nimi co nejméně rozdílů.

V případě motorického přistání jsou hlavní rozdíly mezi oběma stupni v podstatě jen kormidla a rozkládací nohy. Pokud bychom naproti tomu chtěli vyrábět jednu variantu na jedno použití a druhou, která bude mít místa pro uchycení padáku zesílená, budeme si komplikovat výrobu.

Použití padáků by zároveň učinilo přistávací manévr složitějším, a zvýšilo pravděpodobnost, že se něco pokazí. Například proto, že zapotřebí není jen jeden padák. Při podobných manévrech se vždy postupně uvolňuje několik různých padáků po sobě. Dalším faktorem je to, že raketa by byla silně závislá na směru větru. Při motorickém přistání má vítr daleko menší vliv.

Když už máte motor připravený...

K zavržení padáků mohlo přispět i to, že bez využití motorů se tento postup stejně neobejde. Motor či motory se musí spustit, aby se stupeň zpomalil před návratem do atmosféry.

Pokud máte raketu, která je schopná se po separaci zorientovat potřebným směrem, restartovat motory a provést vstupní zážeh, chybí už docela málo k tomu, abyste zkusili pomocí motorů rovnou přistát. V  září 2011 se tedy SpaceX rozhodlo, že se raději vydá cestou motorického přistání prvního stupně.

Článek vznikl pro server ElonX.cz. Před vydáním byl redakčně upraven. Originál naleznete zde.

Autor:

Fagradalsfjall online

Sledujte živě aktivní sopku na Islandu. Erupce začala po týdnech otřesů 19. března a zláště pak v noci nabízí fascinující podívanou.

  • Nejčtenější

Už se nemusíte bát pomalého zapínání nebo restartování PC

Jedním z nejvíce frustrujících problémů počítačů s operačním systémem Windows se může stát jeho pomalé spouštění. Od...

Pilot s bombardérem vyrazil do centra Londýna. A proletěl Tower Bridge

Kdo se v pátek 5. dubna 1968 v poledne pohyboval v centru Londýna, nemohl věřit svým očím a uším. Těsně nad věžemi...

Bitevníkem načerno. Nenápadný vojenský dříč dostal zuby přes odpor letců

OV-1 Mohawk se stal během své kariéry platformou pro sofistikované průzkumné systémy, ale osvědčil se i v jiných...

Perseverance na Marsu vyrobil kyslík, stačil by na deset minut dýchání

Stroje, které v únoru dorazily na Mars, se tento týden činí. Po úspěšném testu malého vrtulníčku bylo otestováno další...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Nejen Astra. Co víme o rizikových sraženinách po vakcínách proti covidu

Začíná být jasné, že některé vakcíny proti covidu-19 mají nečekané vážné vedlejší účinky, které klinické studie...

Jsme inspektoři, ohlásili se agenti do Vrbětic. Později se ozval výbuch

Premium Přijeli do muničních skladů ve Vrběticích a prokázali se jako zaměstnanci ostravské firmy Imex Group. Jednalo se však o...

Muž z Imex Group: Do beden k odeslání by se ve Vrběticích nikdo nedostal

Premium Sklady ve Vrběticích na Zlínsku, které podle českých tajných služeb vyhodili do povětří ruští tajní agenti, měla...

Války budoucnosti mohou probíhat v lidské mysli, říká bezpečnostní analytička

Premium Její znalosti sice využívají vojáci a jeden kolega ji prý s nadsázkou navrhl jmenovat čestnou generálkou britské...

  • Další z rubriky

NASA si vybrala dodavatele lodě pro cestu na Měsíc. Vyhrál nejlevnější

NASA na konci minulého týdne překvapila oznámením o výherci soutěže pro výběr lodě k návratu lidí na Měsíc. Dodá ji...

Zemřel novinář a spisovatel Karel Pacner. Byl u startu prvních lidí na Měsíc

Zemřel kolega, novinář a autor literatury faktu Karel Pacner, oznámila Česká televize. Bylo mu 85 let. Psal o vesmíru a...

Rakety SpaceX měly přistávat na padáku. Ale bylo jich zapotřebí moc

Společnost SpaceX koketovala ve svých začátcích s myšlenkou, že její rakety budou přistávat na padácích. Z několika...

Vesmír dostal příkazem. A pak ho Karel Pacner dokázal snést na zem

Novináři a spisovateli Karlu Pacnerovi se stala osudnou síla, o jejímž překonávání celý život psal: zemská gravitace....

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!

Zlom 3. května. Otevřou se obchody a služby, další žáci se vrátí do škol

Systém PES nahradí šest vln rozvolnění, oznámil ve středu premiér Andrej Babiš. Od 3. května by se mohl vrátit druhý...

Hráče vyloučili z turnaje, protože měl příliš vysoko nastavený jas obrazu

Známý streamer Tfue přišel o vítězství v turnaji o dvanáct tisíc dolarů kvůli tomu, že měl příliš vysoko nastavený jas...

Královna se rozloučila s Philipem bílými květinami a vlastnoručním vzkazem

Královna Alžběta II. se rozloučila s mužem, který stál po jejím boku celých 73 let. Posledními vzkazy pro prince...

Bojím se, že papírové peníze v Česku skončí do pěti let, říká ekonom

Premium Mezinárodní měnový fond již před pár lety poukázal na to, že by papírové bankovky či kovové mince mohly z ekonomiky...

Z Philipova pohřbu odcházeli bratři William a Harry v důvěrném hovoru

Na hradu Windsor byl v sobotu pohřben princ Philip, manžel královny Alžběty II. Velká pozornost se upírala také na...