Raketa Falcon – sen premenený na skutočnosť
Jana Plauchová - 2018-04-09

Úplne prvé pristátie prvého stupňa rakety Falcon 22. 12. 2015. Raketa pristála na kozmodróme z ktorého odštartovala, na ploche Landing Zone 1. Zdroj: commons.wikimedia.org

Z motorov rakety šľahajú plamene, spomaľuje a napokon pristáva na nožičkách. Realita? Áno, ale ešte pred desiatimi rokmi bola iba snom! Deti si mysleli, že takto rakety pristávajú. V skutočnosti ich po štarte čakal oveľa horší osud.


Drvivá väčšina modelov bola odsúdená zhorieť v atmosfére či roztrieštiť sa o zemský povrch. Astronauti – ak boli pri štarte prítomní – zväčša pristávali len v malej kapsuli celkom iným spôsobom. Netreba azda pripomínať, že kvôli nemožnosti raketu znova použiť bol celý kozmický let mimoriadne nákladný.


Ešte ani počiatkom tretieho tisícročia sme nepoznali overený spôsob, ako sa dá nosná raketa po štarte svojpomocne vrátiť na miesto pristátia a celá znova použiť. Zmenila to až spoločnosť SpaceX, ktorú založil Elon Musk. Tá vyvinula raketu Falcon 9 schopnú pristávať tak, ako sa doteraz pristávalo iba v animovaných a sci-fi filmoch.


Podobné pristátia však existovali už predtým. Popísaným spôsobom dosadala na povrch Mesiaca napríklad pilotovaná kozmická loď Apollo. Gravitácia na Mesiaci je však šesťkrát nižšia ako pozemská a preto nebolo dobre možné previesť tieto technológie aj do pozemských pristátí. Už aj na Mars s dvakrát vyššou gravitáciou dosadali v záverečnej fáze sondy inak, hoci raketové motory na pribrzdenie vždy použili.


Existovali aj staršie pokusy o záchranu rakiet. Zachraňovali a opätovne používali sa aj rakety SRB zo štartovacieho komplexu raketoplánu. Nie však vlastným palivom. To spálili do tla a po jeho vyhorení vysunuli padáky. Vďaka nim mäkko pristáli na vodnej hladine, odkiaľ ich vytiahli lode. Tento spôsob však spoločnosti SpaceX nevyhovoval napríklad preto, pretože pohyb vďaka padákom je dosť nepredvídateľný a motory Falconov by morská voda poškodila. Existoval aj projekt rakety, ktorá mala pristáť motoricky – Delta Clipper – ale nikdy neprekročil štádium testovania. Podobne dopadol aj posledný návrh znovupoužiteľnej rakety pred Falconom – Roton, čo bola bizarná kombinácia rakety a helikoptéry.


V roku 2011 predstavila SpaceX návrh, akým spôsobom upraví svoju raketu Falcon 9 na pristátie za pomoci raketových motorov. Medzi jej hlavné konštrukčné zmeny patrilo pridanie podvozku obsahujúceho povestné nožičky, na ktoré stroj dosadá. Vyžaduje si to, samozrejme, aby raketový stupeň nespálil pri štarte všetko svoje palivo, ale jeho časť si ponechal na pristátie.


Grasshopper_325m_Hop.png


Pohľad z výšky na stupeň vybavený podvozkom Grasshopper počas testu z roku 2013, pri ktorom vystúpal do výšky 325 metrov a opäť pristál. Zdroj: commons.wikimedia.org


Upravený stupeň sa nazval Grasshopper (angl. lúčny koník). V nasledujúcom roku prebehli tri úspešné testy Grasshoppera so zmenšeninou nosného stupňa rakety. Po každom pokuse sa vzniesol vyššie a nato pristál späť na mieste svojho štartu. V ďalšom roku stroj úspešne „skákal“ do čoraz väčších výšok. Začiatkom roka 2014 bola zmenšenina raketového stupňa pri testoch nahradená zariadením oveľa podobnejším prvému stupňu Falconu 9. Vďaka skúsenostiam nazbieraným v testoch sa zariadenia postupne vylepšovali. Napríklad nohy pristávacieho zariadenia sa vymenili za zaťahovateľné, aby sa počas letu znížil odpor vzduchu. Nasledovali pristátia na otvorené more a po nich pokusy o pristátia na plávajúcu plošinu.


Iba po troch rokoch a troch mesiacoch od prvého testu odštartovala z Kennedyho vesmírneho strediska najnovšia verzia Falcona 9. Tá nielenže úspešne vyniesla niekoľko družíc ORBCOMM na obežnú dráhu, ale jej prvý stupeň tiež úspešne pristál len kúsok od miesta štartu. Bol to pritom vôbec prvý pokus o pristátie na pevnine.


640px-CRS-8_first_stage_landing_(25787998624).jpg


Prvé úspešné pristátie najnižšieho stupňa rakety Falcon 9, ktoré prebehlo 8. 3. 2016 na plávajúcej plošine. Zdroj: commons.wikimedia.org


8. 3. 2016 prvý raketový stupeň úspešne pristál aj na lodi v oceáne. 30. 3. 2017 zaznamenala raketa Falcon ďalší míľnik – opätovné úspešné použitie raketového stupňa, ktorý už raz letel. Médiá sa veľmi zaujímali aj o prvú demonštráciu vylepšenej verzie, ktorá je najvýkonnejšou raketou súčasnosti – Falcon Heavy. Vznikla pripojením dvoch mierne upravených prvých stupňov k pôvodnému telu Falconu 9. Jej náklad nebol pre vedu užitočný – išlo o Muskov elektromobil Tesla Roadster. Raketa však pri vzlete fungovala správne a naviedla automobil na obežnú dráhu okolo Slnka s ďalekým apogeom. Pristáť mali až tri jej stupne, jeden hlavný a dva vedľajšie. Kým vedľajším sa to podarilo, hlavný stupeň tvrdo dopadol mimo morskú pristávaciu plošinu.

640px-Falcon_Heavy_Demo_Mission_(38583829295).jpg

Raketa Falcon Heavy počas príprav na prvý štart. Zdroj: commons.wikimedia.org


640px-Falcon_Heavy_Side_Boosters_landing_on_LZ1_and_LZ2_-_2018_(25254688767).jpg


Súbežné pristátie dvoch postranných stupňov na Landing Zone 1 a 2 počas prvého letu verzie Falcon Heavy. Zdroj: commons.wikimedia.org


Úspešným pristátiam predchádzalo niekoľko neúspechov spojených so zničením rakety. Ďalšími haváriami je poznačená aj letová história rakiet – o jednej z nich sme písali. Napriek nim ale vývoj znovupoužiteľnej rakety prebiehal obdivuhodne rýchlo. V súčasnosti už prvé stupne Falconu pristávajú často a úspešne. Len zriedkavo sa SpaceX o pristátie nepokúša, lebo náklad je priťažký, alebo má byť vynesený na vyššiu (geostacionárnu) dráhu: prvý stupeň preto musí minúť aj palivo, ktoré by si inak uschoval na pristávanie..


Úspora materiálu pri znovupoužiteľnosti netkvie len v tom, že netreba vyrábať novú raketu. Kým boli rakety iba jednorazové stroje, na ich výrobu sa nepoužívali drahé materiály. Pri znovupoužiteľnej rakete sa to však už oplatí. Raketa sa použitím kvalitnejších materiálov, napríklad uhlíkových kompozitov, odľahčí, a cena za jej štart ešte poklesne. Nevýhodou je pokles nosnosti rakety o 30 % až 50 % kvôli palivu, ktoré si necháva na brzdenie pri pristávaní.