Témata
Zdroj: SpaceX

Stroje v pohybu: Raketa, která změní svět

Americký podnikatel Elon Musk se od založení své firmy SpaceX v březnu 2002 netají tím, že jeho dlouhodobým cílem je kolonizace Marsu člověkem. Již letos přitom plánuje uskutečnit premiérový start orbitální rakety Starship, která mu má tento cíl pomoci splnit.

Tento článek je součástí seriálu:
Stroje v pohybu
Díly
Tomáš Přibyl

Více než třicet let se věnuje kosmonautice a všemu, co s ní souvisí. Působí jako kurátor letectví a kosmonautiky Technického muzea v Brně. Autor mnoha knih literatury faktu (Smrt měla jméno Challenger, Den, kdy se nevrátila Columbia, Poklady kosmonautiky, Dobytí Měsíce aj.). Má největší sbírku podpisů kosmonautů v Česku, která je uvedena i v České knize rekordů.

Reklama

Poprvé začal Musk hovořit o vývoji planetoletu v roce 2013. Tehdy jej nazýval MCT (Mars Colonial Transporter). Oficiálně jeho parametry nikdy nezveřejnil, takže se jeho podoba dá odvodit jen z občasných úniků informací či nepřímých náznaků. Raketa měla být dvoustupňové konstrukce, první stupeň o průměru 15 m a výšce 120 m. Druhý stupeň sloužící zároveň jako kosmická loď měl stejný průměr a výšku 60 m. U obou stupňů se počítalo s vícenásobnou použitelností.

V roce 2016 už byl Musk mnohem konkrétnější. Představil koncept Interplanetary Transport System (ITS). Jeho parametry byly neskutečné: kompletní raketa měla mít startovací hmotnost 10 500 t, výšku 122 m a tah 128 MN. Pro srovnání: dosavadní rekordman Saturn V, který na přelomu 60. a 70. let dopravoval člověka na Měsíc, měl tah „jen“ 35 MN.

Obr, jakému není rovno

Od té doby se koncept ještě několikrát změnil a vše nasvědčuje tomu, že nyní stojí na rampě kosmodromu Starbase (Hvězdná základna) v Boca Chica (Texas) stroj, který má velmi blízko finálnímu. Je to dvoustupňová raketa, oba stupně využívají jako pohonné látky kapalný kyslík a kapalný metan. Proč Musk vsadil na tuto kombinaci? Odpověď je jednoduchá: obě látky se dají získat z atmosféry planety Mars. Jinak řečeno, raketa může dosednout na cílovou planetu s prázdnými nádržemi a na místě si z lokálních zdrojů „dotankovat“. Ale nepředbíhejme.

Flotila rakety Starship má umožnit kolonizaci Marsu. (Zdroj: SpaceX)

První stupeň označovaný jako Super Heavy má tvar válce o výšce 70 m a průměru 9 m. Jeho hmotnost bude 160 až 200 t a jeho nádrže pojmou 3 600 t pohonných látek (2 800 t kapalného kyslíku, 800 t kapalného metanu). Celkem bude vybavený 33 motory Raptor. Druhý stupeň pojmenovaný Starship (podle něho se pak nazývá celý projekt) má výšku 50 m, průměr 9 m a hmotnost by měl mít pod 100 t (s tím, že prototypy mají výrazně více). Do nádrží pojme 1 200 t pohonných látek, které bude spalovat šest motorů Raptor (tři z nich se zvětšenou tryskou pro optimální práci v podmínkách vakua).

Výška sestavy bude 120 m, startovací hmotnost přes 5 000 tun. Oba stupně budou vícenásobně použitelné.

Selhání, kterými se učí

Stupeň Starship má za sebou už několik testovacích letů. Firmě SpaceX se ale opakovaně nedařilo zkrotit přistávací fázi: raketa úspěšně překonávala 10kilometrovou hranici, ale při závěrečném manévru se vždy vyskytl nějaký zádrhel. Havárií skončilo přistání v prosinci 2000 i únoru 2021. V březnu 2021 vše vypadalo nadějně, když raketa dosedla. Jenže byla při přistání poškozena a osm minut po něm i ji zničila exploze. Ani další start v březnu loňského roku se nepodařil, Starship byla ztracena při pokusu o dosednutí. Až 5. května 2021 uskutečnila raketa let trvající necelých šest minut zakončený čítankovým přistáním.

Dvoustupňová raketa má výšku úctyhodných 120 m. (Zdroj: SpaceX)

Z těchto neúspěšných pokusů plyne i jedna věc: schopnost SpaceX stavět rakety rychle, levně a v odpovídající kvalitě. Elon Musk svého času prohlásil, že není problém vytvořit jednu raketu mimořádně kvalitní, problém je rozjet jejich sériovou výrobu s běžnou pracovní silou. „Nemohou vám všechno stavět absolventi MIT,“ uvedl s odkazem na prestižní americkou technickou školu (Massachusetts Institute of Technology). Časem chce totiž provozovat flotilu až 1 000 raket Starship, s jejichž pomocí vytvoří dopravní systém mezi Zemí a nízkou oběžnou dráhou, a později mezi Zemí a Marsem, který má vést ke kolonizaci této planety.

Reklama
Reklama

SpaceX má přitom schopnost vyrábět rakety nejen rychle, ale také doslova „za pochodu“ vylepšovat jejich konstrukci a nelpět sveřepě na již vytvořeném – pokud se najde něco lepšího. Příkladem budiž sestava prvního stupně Super Heavy a druhého Starship, která se jako první ocitla na startovací rampě loni v srpnu. Měla letět v řádu týdnů až měsíců, avšak později SpaceX uvedla, že oba exempláře nesplňují očekávání a že budou sešrotovány. Na jejich místě se na rampě letos v lednu objevila nová dvojice Super Heavy + Starship , která má být k premiérovému letu použita. Alespoň podle stávajících představ.

Start prototypu rakety Starship v prosinci 2020. (Zdroj: SpaceX)

Scénář prvního letu

Elon Musk slibuje s optimismem sobě vlastním premiérový start „v řádu týdnů až měsíců“ už dva roky. Nyní se ale zdá, že je opravdu blízko: v červnu SpaceX získala od Federální letecké agentury povolení ke zkušebním startům z Texasu. Prozatím na pět orbitálních a pět suborbitálních startů ročně. Doplňujeme, že souběžně SpaceX staví i startovací rampu na Floridě a že zde už povolení získala dříve. Musk obratem prohlásil, že prvního letu kompletní sestavy Starship bychom se mohli dočkat už v průběhu července.

Reklama

V tuto chvíli je každopádně jasné jedno: i když bude první mise 100% úspěšná, použitá technika – jak první stupeň Super Heavy, tak druhý stupeň Starship – bude při přistání zničena. Let má probíhat podle následujícího scénáře: zkušební stupeň Super Heavy ponese pouze 28 motorů Raptor, které mají pracovat 2 min 49 s. O dvě sekundy později dojde k rozdělení prvního a druhého stupně. Super Heavy se pak po letu trvajícím 8 min 15 s pokusí o přistání cca 32 km od místa startu v moři. Půjde přímo o přistání do moře, nikoliv na dedikovanou plošinu nebo na pevninu. Starship zažehne své motory Raptor 3 min 56 s po startu, v čase 8 min 41 s má dosáhnout orbitální rychlosti.

Po necelém jednom oběhu Země provede brzdicí manévr a zamíří do cílové oblasti 100 km severozápadně od havajského ostrova Kauai. I Starship bude přistávat do oceánu, takže i kdyby šlo všechno na výbornou, dojde v konečné fázi letu ke zničení stroje. Je ale velmi pravděpodobné, že vše na výtečnou nepůjde a že se největší raketa historie bude potýkat s problémy. Je si toho vědom i Elon Musk, když prohlásil: „Předpokládám, že zničíme hodně Starshipů během pokusů o přistání (z oběžné dráhy).

Obslužná věž rakety Starship má posloužit nejen pro zajištění startů, ale díky obřím „kleštím“ v horní části také k zachytávání vracejících se stupňů. (Zdroj: SpaceX)

Pro zajímavost dodáváme, že budoucí stupně Super Heavy mají přistávat přímo na rampě, ze které odstartují. Nebudou však využívat klasický přistávací podvozek, ale během klesání je zachytí obří kleště instalované přímo na obslužné věži rampy. Tím se má celý manévr zjednodušit, zvýší se nosnost rakety (nemusí vláčet přistávací podvozek) a zrychlí příprava na start. Musk doufá, že stupeň Super Heavy bude schopen startovat každou hodinu!

Různé typy rakety Starship
Starshipů bude k dispozici několik druhů. Základní bude „tanker“ pro dopravu paliva na oběžnou dráhu: namísto nákladu prostě ponese v nádržích co nejvíce pohonných látek. Na oběžné dráze se spojí s jiným Starshipem, který bude sloužit jako „kosmická benzinka“: přečerpá do něj své palivo a okysličovadlo a vrátí se. U této „benzinky“ se budou cestou k Měsíci či Marsu zastavovat Starshipy ve verzi „planetolet“ – buď s posádkou, nebo automatické. Důležité je, že pro návrat z Marsu nebude potřeba stupeň Super Heavy, protože planeta má výrazně řidší atmosféru a slabší gravitaci. Takže start z Marsu a navedení na dráhu k Zemi zvládne Starship vlastními silami. Pro srovnání: chceme-li startovat ze Země a letět na Mars, musíme zařízení udělit rychlost 11,2 km.s-1. Pokud ale letíme v opačném směru – z povrchu Marsu na Zemi – pak nám stačí dosáhnout rychlosti jen 5 km.s-1.

Doprava na Měsíc a mezikontinentální lety

Starship je velmi perspektivní konstrukcí, a tak si jej NASA loni vybrala jako budoucí lunární modul pro své astronauty. SpaceX dopraví modul nazvaný HLS (Human Landing System) do blízkosti Měsíce, zde do něj přestoupí astronauti z lodi Orion (vynese ji raketa SLS) a vydají se na lunární povrch. Pak se vrátí zpět k mateřské lodi, v níž se vydají na cestu k Zemi.

Upravená loď Starship by měla už v roce 2025 svézt americké astronauty na Měsíc. (Zdroj: NASA)

A aby toho nebylo málo, tak Elon Musk počítá s tím, že druhý stupeň Starship bude použitelný též pro mezikontinentální dopravu zboží nebo osob. Při balistickém „skoku“ je většina hlavních destinací na světě dosažitelná mezi sebou do 40 min – a úplně všechny pak s maximálně hodinovým letem. Elon Musk tvrdí, že tento model bude znamenat revoluci v dopravě a že letenka v konečném důsledku bude jen o něco málo dražší než dnes v ekonomické třídě. Zároveň tvrdí, že jeho „raketová doprava“ bude mít stejnou, či dokonce vyšší spolehlivost než dnešní letecká.

Související články
Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

Stroje v pohybu:
Webbův teleskop ve vesmíru

Pětadvacátého prosince loňského roku odstartovala z evropského kosmodromu ve Francouzské Guyaně raketa Ariane 5, v jejímž nákladovém prostoru byl na svou misi připraven vesmírný dalekohled Jamese Webba. Právě začala nová etapa poznávání vesmíru. Vědci si od ní slibují nové informace o vzniku vesmíru, černých dírách a temné hmotě.

Stroje v pohybu – Vrtulník na Marsu

Vědci a technici z amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) právě řídí jednu z nejnáročnějších operací v dějinách kosmonautiky. Expedice Mars 2020 hledá známky bývalého života na sousední planetě. Kromě pojízdné laboratoře je na Marsu také první stroj, který létá vlastní silou na jiné planetě, než je Země.

Související články
Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ohlédnutí za MSV 2018

Jubilejní strojírenský veletrh v Brně se i letos nesl ve znamení inovací, technických i technologických novinek (často také světových premiér), ale hlavně v duchu oslav stého výročí založení Československé republiky, takže se také vzpomínalo na historické úspěchy v technice v expozici 100RIES. A není tedy divu, že partnerskou zemí bylo letos Slovensko. Na následujících řádcích přinášíme malé ohlédnutí za veletrhem, kde připomeneme některé exponáty, které v očích naší redakce za zmínku a vzpomínku stojí.

Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

Made in Asia

Třináctý ročník výstavy China International Machine Tool Show se opět nesl v duchu změn, které v Číně delší dobu probíhají. Čeští škarohlídi se ve zprávách „radují“, že růst Číny v minulém kvartále zpomalil. A hned udávají čísla ze 7,4 na 7 procent. Zajisté katastrofální – sarkasmus. V tomto textu se dostaneme k některým aspektům i konkrétním objektům vystavované výrobní techniky, kterých si letos stálo za to všimnout.

Kovový 3D tisk v průmyslové praxi

Výroba složitějších dílů technologií slévání či tváření a následným obráběním lze zvlášť ve fázi prototypování úspěšně nahradit technologií kovového 3D tisku. Šetří se čas, finance a v neposlední řadě lze získat konstrukčně složité díly, které by konvenčním způsobem nebylo prakticky možné vyrobit.

Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Horké komory pro práci s radioaktivním materiálem

V Řeži u Prahy bylo vybudováno nové výzkumné centrum, jehož součástí byla také výstavba kom-plexu horkých komor. Účelem výstavby bylo vytvořit pracoviště pro bezpečnou práci s vysoce radi-oaktivním materiálem. Po pěti letech budování se na začátku roku 2017 podařilo úspěšně zahájit aktivní provoz laboratoří, které jsou schopné zpracování, mechanického testování a mikrostrukturní analýzy radioaktivních materiálů (tlakové nádoby, vnitřní vestavby reaktorů, pokrytí paliva) s aktivi-tou až 300 TBq 60Co, materiálů pro reaktory III. a IV. generace a fúzní reaktory.

Výroba modelových zařízení a forem

Výroba modelových zařízení a kovových forem patří neoddělitelně ke slévárenství. Modelárny vyrábí velmi složité tvary nejrůznějšími technologiemi. K tradičním postupům patří třískové obrábění, stále častěji s využitím elektronicky řízených obráběcích center dále CNC).

Quo vadis, svařování?

Svařování je dlouhodobě jedna z nejvýznamnějších strojírenských výrobních technologií. Má rozhodující vliv na jakost řady výrobků a na výrobní náklady, proto má klíčové postavení mezi výrobními technologiemi. Patří také mezi technologie zpracovávající největší objem kovových materiálů (cca 25 %). Žádná jiná technologie nezpůsobuje tak rozsáhlé změny ve vlastnostech materiálů.

Ekodesign výrobních strojů

Pojem ekodesign zejména v Evropské unii již téměř zdomácněl. Je nazírán jak z té lepší stránky - co je "eko", je dobré pro životní prostředí a tím i pro společnost -, tak i z té kontroverzní stránky - legislativa hájící zájmy životního prostředí může být problematická z jiných pohledů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit