Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 5 – vyšlo 9. února, ročník 16 (2018)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Tesla Roadster na heliocentrické dráze

Vladimír Přibyl

Pouhých 90 milionů amerických dolarů stálo Elona Muska a firmu SpaceXSpaceX – Space Exploration Technologies Corporation, soukromá technologická společnost působící v aerokosmickém průmyslu. Byla založena Elonem Muskem v roce 2002, z peněz za prodej jeho podílu v systému PayPal. V současné době provozuje rakety Falcon 9 a Falcon Heavy. Raketa Falcon 9 se v dubnu 2020 stala raketou s nejvyšším počtem startů v aktivní službě (84 startů). Na tomto postu vystřídala raketu Atlas V (83 startů). SpaceX také provozovala kosmickou loď Dragon, která v rámci první fáze programu CRS (Commercial Resupply Services (CRS) dovážela zásoby k ISS. Celkem došlo k 20 misím, ze kterých 19 bylo úspěšných. Vylepšená verze této lodi Dragon 2 bude dopravovat nejen zásoby (druhá fáze programu CRS), ale i astronauty na ISS v rámci programu Commercial Crew Program. K prvnímu letu s lidskou posádkou by mělo dojít 27. května 2020. V rámci programu Artemis, bude zásobovací loď Dragon XL dopravovat zásoby k lunární stanici Gateway. V současné době SpaceX pracuje na svém ambiciózním projektu s názvem Starship, který, pokud bude úspěšný, se stane prvním zcela znovu použitelným raketovým nosičem, jehož upravený první stupeň (také pojmenovaný Starship) v rámci programu Human Landing System bude pravděpodobným přistávacím modulem pro program Artemis., aby dostalo komerčně vyráběný automobil Tesla Roadster na heliocentrickou dráhuHeliocentrická dráha – oběžná dráha kolem barycentra sluneční soustavy, které se obvykle nachází uvnitř Slunce. V naší sluneční soustavě mají heliocentrickou dráhu všechny planety, planetky, komety a některé umělé družice.. Je to výstřednost? Ne. Jen dobře vymyšlená reklama na první start současné nejsilnější rakety na světě – Falcon Heavy. První zmínky o projektu Falcon Heavy (dříve nazývaný Falcon 9 Heavy) se objevily již od v roce 2005. Když už mělo v roce 2011 SpaceX za sebou několik startů nosné rakety Falcon 9, rýsovala se lepší představa o celkové koncepci. První starty se optimisticky odhadovaly již na rok 2012. První důkazy o tom, že SpaceX opravdu vyrábí Falcon Haeavy se ale začaly objevovat až v roce 2016.

Heliocentrická dráha – oběžná dráha kolem barycentra sluneční soustavy, které se obvykle nachází uvnitř Slunce. V naší sluneční soustavě mají heliocentrickou dráhu všechny planety, planetky, komety a některé umělé družice.

LEO – Low Earth Orbit, nízká oběžná dráha, na které krouží družice kolem Země ve výšce od cca 200 km do 2 000 km. Oběžná doba je od 84 do 127 minut. V této výšce již není takový odpor vzduchu, aby způsobil rychlý pokles výšky.

GTO – Geostationary/Geosynchronous Transfer Orbit, eliptická geostacionární přechodová oběžná dráha, umožňující v nejvzdálenějším bodě drobnou úpravou dosáhnout tzv. geostacionární dráhy, kdy družice „visí“ nad stejným bodem na Zemi. Příkladem je družice Astra sloužící pro přenos televizního signálu.

SpaceX – Space Exploration Technologies Corporation, soukromá technologická společnost působící v aerokosmickém průmyslu. Byla založena Elonem Muskem v roce 2002, z peněz za prodej jeho podílu v systému PayPal. V současné době provozuje rakety Falcon 9 a Falcon Heavy. Raketa Falcon 9 se v dubnu 2020 stala raketou s nejvyšším počtem startů v aktivní službě (84 startů). Na tomto postu vystřídala raketu Atlas V (83 startů). SpaceX také provozovala kosmickou loď Dragon, která v rámci první fáze programu CRS (Commercial Resupply Services (CRS) dovážela zásoby k ISS. Celkem došlo k 20 misím, ze kterých 19 bylo úspěšných. Vylepšená verze této lodi Dragon 2 bude dopravovat nejen zásoby (druhá fáze programu CRS), ale i astronauty na ISS v rámci programu Commercial Crew Program. K prvnímu letu s lidskou posádkou by mělo dojít 27. května 2020. V rámci programu Artemis, bude zásobovací loď Dragon XL dopravovat zásoby k lunární stanici Gateway. V současné době SpaceX pracuje na svém ambiciózním projektu s názvem Starship, který, pokud bude úspěšný, se stane prvním zcela znovu použitelným raketovým nosičem, jehož upravený první stupeň (také pojmenovaný Starship) v rámci programu Human Landing System bude pravděpodobným přistávacím modulem pro program Artemis.

Falcon Heavy

Dne 6.února 2018 ve 21:45 středoevropského časuSEČ – středoevropský čas. SEČ je roven světovému času + 1 hodina. V období od poslední březnové neděle do poslední říjnové neděle platí tzv. letní čas (SELČ), který je roven světovému času + 2 hodiny. (15:45 východamerického času) proběhl úspěšný první start rakety s označením Falcon Heavy. Tím se rozšířila rodina raket Falcon, pocházející z roku 2008, o nového člena. Ke startu byla vybrána startovací rampa 39A na mysu Canaveral na Floridě, odkud startovaly také rakety Saturn VSaturn V – největší nosná raketa dosud vyrobená člověkem. Raketa Saturn V byla použita v programu Apollo a bezpečně dopravila člověka na Měsíc. Později vynesla upravená verze kosmickou stanici Skylab na oběžnou dráhu Země. Jedná se o třístupňovou raketu. První stupeň (5 motorů F-1 společnosti Rocketdyne) využíval jako palivo kerosin a kapalný kyslík, hořel 150 sekund a celkový tah měl 34 MN. Druhý stupeň (5 motorů J2) měl jako palivo kapalný vodík a kyslík, hořel 360 sekund a tah měl 5 MN. Třetí stupeň měl jediný motor J2 s tahem 1 MN a zapaloval se dvakrát, poprvé na 165 sekund a podruhé na 335 sekund. Celková výška rakety byla 111 metrů, průměr měla 10 metrů, hmotnost 3 000 tun. Při 13 startech rakety nedošlo nikdy k žádné havárii. Poslední start proběhl v roce 1973. s misemi Apollo.

Nalevo: pohled na hlavní motor a boční pomocné boostery rakety Falcon Heavy. Napravo je raketa Falcon Heavy na startovací rampě 39A, z níž kdysi starovaly rakety Saturn V s misemi Apollo. Zdroj: SpaceX.

Falcon Heavy je nejsilnější raketa současnosti. Tři spojené první stupně rakety Falcon 9 s celkem 27 motory Merlin 1D dokáží zvednout raketu o hmotnosti 1 400 tun a dopravit náklad vážící až 64 tun na oběžnou dráhu. Během 70 sekund po startu dosahuje ve výšce 11 km rychlosti zvuku. Ve výšce 63 km se po dvou a půl minutách letu odpojují obě pomocné rakety. Střední stupeň pokračuje dále v letu a pomocné rakety se chystají k řízenému návratu na přistávací plochy. Po vyhoření středního stupně se i ten chystá k návratu na plošinu v moři. Krátce poté se otevírá kryt na špičce druhého stupně, aby odhalil rudý automobil Tesla Roadster, za volantem s figurínou, oblečenou v nově vyvíjeném obleku pro pilotované lety. Několik hodin poté je znovu zažehnut hlavní motor, aby dostal náklad z gravitačního vlivu Země a nasměroval ho na trajektorii, která protne dráhu MarsuMars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila. a v nejvzdálenějším bodě bude dosahovat k Hlavnímu pásuHlavní pás – pás planetek mezi drahami Marsu a Jupiteru. Největším tělesem je planetka Ceres (průměr 974 km) objevená v roce 1801. V roce 2005 překročil počet známých těles Hlavního pásu 100 000. Jejich úhrnná hmotnost je ale velmi malá. Existuje zde jen 16 těles s rozměry nad 240 km. planetekPlanetka – nesprávně asteroid, malé těleso o rozměrech maximálně stovek kilometrů na samostatné dráze kolem Slunce. Nejvíce planetek se nachází v tzv. Hlavním pásu mezi drahami Marsu a Jupiteru. Obdobná tělesa jsou i v Kuiperově pásu za drahou Neptunu.. Dosáhne tak rychlosti 39 600 km/h a dostane se do vzdálenosti 400 milionů kilometrů od Slunce.

Start rakety Falcon Heavy

Rakety Falcon byly od počátku koncipovány jako vícenásobně použitelné. To znamená, že hlavní komponenty se vrací zpět na zemi. V každé nádrži je ponecháno nezbytné množství paliva a po oddělení jsou zbrzděny a poté postupně navedeny za pomoci aerodynamických štítů a motorů zpět na přistávací dráhu. V případě Falcon Heavy tak přistály urychlovací rakety (boostery) zcela synchronně zpět na Floridě. Centrální stupeň měl přistát na plovoucí plošině „Of Course I Still Love You“ zhruba 300 km od Floridy. Kvůli tomu, že dvěma krajním motorům došla samozápalná směs, se zřítil rychlostí 480 km/h 100 m od plošiny.

Trajektorie rakety Falcon Heavy

Fascinující záběry z přistání boosterů.

Užitečné zatížení

Protože se jednalo o vůbec první start této rakety, kdy se přesně nevědělo, jestli se podaří bezproblémově oddělit pomocné rakety, nenesl Falcon Heavy žádnou družici ani vědecké přístroje. Přesto nezůstal nákladový prostor prázdný. Na šikmém držáku byl upevněn elektromobil Tesla Roadster, který vlastnil Elon Musk. Na místě řidiče je umístěna figurína nazývaná Starman v nově připravovaném obleku pro mise Dragon (viz AB .21/2012)

Aby se Starman při startu a dalším letu nenudil, přibalili mu konstruktéři něco na cestu. Při startu mu z přehrávače vyhrávala skladba „Starman“ od Davida Bowieho. Ve dvířkách má vydání Stopařova průvodce po galaxii a ze zálohovacího zařízení Arc si může přečíst kompletní dílo Isaaca Asimova. A protože firma SpaceX pamatuje i na své zaměstnance, tak v držáku Tesly je umístěna plaketa s téměř 6 000 jmény všech zaměstnanců firmy.

Elektromobil Tesla Roadster na raketě a Starman

I když šlo jen o demonstrační let, kterému Elon Musk odhadoval padesátiprocentní šanci na úspěch, přesto se povedl a otevře další okno a možnosti pro zkoumání vesmíru. Kresba: Ivan Havlíček. David Bowie: Starman.

Srovnání

Stojí za to připomenout, že Falcon Heavy je sice nejsilnější nosič, kterým lidstvo disponuje, ale není zdaleka nejsilnějším, které kdy lidstvo vyrobilo. Je to více než padesát let, kdy vzlétla první obří nosná raketa Saturn V, která umožnila přistání lidí na Měsíci. V následující tabulce jsou k porovnání uvedena některá technická data obou těchto úctyhodných nosných raket.

	Saturn V	Falcon Heavy	Falcon 9
výška (m)	110,6	70	70
průměr (m)	10,1	12,2	3,7
hmotnost (tuny)	2 970	1 421	549
počet motorů	5	27	9
tah na úrovni moře (kN)	35 100	24 681	7 607
užitečný náklad LEOLEO – Low Earth Orbit, nízká oběžná dráha, na které krouží družice kolem Země ve výšce od cca 200 km do 2 000 km. Oběžná doba je od 84 do 127 minut. V této výšce již není takový odpor vzduchu, aby způsobil rychlý pokles výšky. (tuny)	118	64	23
užitečný náklad GTOGTO – Geostationary/Geosynchronous Transfer Orbit, eliptická geostacionární přechodová oběžná dráha, umožňující v nejvzdálenějším bodě drobnou úpravou dosáhnout tzv. geostacionární dráhy, kdy družice „visí“ nad stejným bodem na Zemi. Příkladem je družice Astra sloužící pro přenos televizního signálu. (tuny)	–	27	8
cena startu dnes (miliony USD)	1 160	90	62
cena startu 1970 (miliony USD)	185	–	–
cena za kg dnes LEO (USD)	9 831	1 411	2 719
cena za kg LEO 1970 (USD)	1 568	–	–

Odkazy