Nie musisz lubić Elona Muska, ale to co zrobił w kosmosie było niesamowite

Zapewne większość czytelników zna kanon podróży kosmicznych spotykany w filmach fantastycznych lub science-fiction. Weźmy na warsztat np. Star Wars. Kosmos tego uniwersum aż roi się od wszelkiej maści statków kosmicznych.

W tym świecie nawet masywne maszyny po dotarciu do planety docelowej bez problemu lądują na jej powierzchni, by niedługo wznieść się z powrotem w przestrzeń ku nowej podróży. Ważne – nic w tym czasie od statków nie odpada, większość tych czynności wykonują w niezmienionym stanie.

Rzeczywistość kosmicznych rozpadów

Co znacznie odbiega od lotów kosmicznych, które znamy z rzeczywistości. Do niedawna dostarczenie niewielkiej kapsuły zawierającej trzech astronautów i trochę zaopatrzenia było złożonym procesem, który polegał na wielu stadiach, odłączaniu (i ich zniszczeniu) członów rakiety lub zbiorników.

Rzeczywistość lotów kosmicznych nie wygląda tak jak w sztuce. Źródło: Star Citizen

I mowa tu o locie „jedynie” na niską orbitę okołoziemską, czyli ok. 400 km nad powierzchnię naszej planety. Dla przykładu cała rakieta Saturn V użyta w misji księżycowej ważyła ponad 3000 ton, a na srebrny glob była w stanie dostarczyć jedynie 43 tony, bo tyle ważył moduł dowodzenia/serwisowy i lądownik.

Reszta była na ogół bezpowrotnie tracona. Trzy człony Saturna odłączały się po kolei podczas lotu i wracały na Ziemię lub ulatywały w przestrzeń kosmiczną. Ówczesne rakiety to były maszyny jednorazowego użytku, które ulegają zniszczeniu po zużyciu paliwa i zrobieniu co do nich należy. Drogi sprzęt jednorazowego użytku to oczywiście ogromne koszty.

Rakiety Falcon 9

Elon Musk zapewne zadał sobie pytanie – „ale dlaczego tak musi być?”. Więc zmodyfikował nieco swoje podejście do lotów kosmicznych i (jego zespół) stworzył Falcona 9, który jest obecnie pierwszą rakietą z członem wielokrotnego użytku w pełnym tego słowa znaczeniu, ponieważ powraca samodzielnie na Ziemię, wykorzystując swoje silniki.

Falcon 9 to dwuczłonowa maszyna, która w najnowszej wersji Block 5 mierzy 70 metrów wysokości i waży 541 ton. Napędzana jest 9 silnikami Merlin 1D+ (wcześniejsze wersje miały silniki 1C i 1D) o łącznym ciągu możliwym do uzyskania przekraczającym 8200 kN.

Rakieta Falcon 9 na stanowisku startowym. Źródło: SpaceX

Jest zdolna wynieść na niską orbitę okołoziemską (LEO) ponad 22 tony, a na orbitę transferową (GTO, np. lot na Księżyc) 8,3 tony ładunku. Choć należy zauważyć, że w przypadku GTO jest to nośność bez odzyskania pierwszego członu. Lot z efektownym powrotem ogranicza załadunek do 5,5 tony.

Pierwszy komercyjny lot rakiety Falcon 9, jeszcze w wersji 1.1, odbył się 29 września 2013 roku. Wczesne misje nie wykorzystywały jeszcze pełnych możliwości powrotnych rakiet. Choć pierwszy człon posiadał już silniki z możliwością wektorowania ciągu i rozkładane podpory do lądowania, nadal swoją podróż kończył w wodach oceanu.

Udało się wylądować

Wraz z rakietą Falcon v.1.1 powstał prototyp Grasshopper (konik polny), który służył do testów kontrolowanego lądowania. SpaceX dzięki tej maszynie zbadało wpływ warunków atmosferycznych (np. bocznych wiatrów) na człon rakiety. Po przetestowaniu kilku scenariuszy, m.in. udanego lądowania, po osiągnięciu wysokości 744 m badania zakończono.

Lądujące rakiety SpaceX – w tym przypadku boostery Falcon Heavy. Źródło: SpaceX / Unsplash

W oparciu o te doświadczenia skonstruowano kolejną wersję rakiety Falcon 9, o numerze 1.2 (inaczej FT, lub Full Thrust). To pierwsza rakieta w historii, której główny człon potrafił powrócić do lądowiska i samodzielnie wylądować. Pierwszy lot zakończony lądowaniem odbył się 22 grudnia 2015. Rakieta po wyniesieniu satelitów osiadła na lądowisku przylądka Canaveral.

SpaceX, aby umożliwić odzyskiwanie w ten sposób członów opadających nad oceanem, skonstruował specjalne barki z lądowiskami – „OCISLY” (Of Course I Still Love You), „Just Read the Instructions” i „A Shortfall of Gravitas”. To niewielkie autonomiczne statki, które posiadają własny napęd (lecz podczas rejsu korzystają z holowników).

Rakieta Falcon 9 po wylądowaniu na barce. Źródło: Cosmic Perspective / YouTube

Dwie z nich operują na Oceanie Atlantyckim, a jedna na Pacyfiku. Dzięki nim można jeszcze bardziej ograniczyć koszty misji kosmicznej. Falcon 9, który ma możliwość wylądowania na obszarze oceanu, może zabrać mniej paliwa do lądowania.

Koszty lotów SpaceX

Jeśli już jesteśmy przy kwestiach finansowych, jest to być może najważniejsza rzecz, która spowodowała, że Falcon 9 lądują samodzielnie. Rakieta powracająca ze skraju przestrzeni kosmicznej, hamująca własnymi silnikami a następnie po rozłożeniu podpór gładko opadająca na płytę lądowiska – to zapewne niesamowicie satysfakcjonujący widok.

Ale na pewno nie dla możliwości nagrywania efektownych filmików Elon Musk wydał miliony na opracowanie tak zawansowanego systemu odzyskiwania członów rakiet. Rakiety spalają ogromne ilości paliwa, które sporo kosztuje, ale to utrata drogich i skomplikowanych urządzeń może być najbardziej kosztowna.

Rakieta Saturn V podczas lotu – efektownie, ale i kosztownie. Źródło: NASA

Dla przykładu – koszt wystrzelenia Saturna V szacowano na przełomie lat 60. I 70. XX wieku na 185 milionów dolarów. Po uwzględnieniu inflacji oznaczałoby to 1,27 mld USD. Natomiast według danych podawanych przez SpaceX start rakiety Falcon Heavy kosztuje 97 mln dolarów (Falcon 9 – ok. 60 mln dolarów). A potrafi ona wynieść na LEO ponad połowę tego co Saturn V.

Nie trzeba kalkulatora, by zorientować się jak mocno inwencje Elona Muska obniżyły koszt wyniesienia na orbitę. Dzięki temu wiele prywatnych firm może dziś umieścić swoje obiekty w kosmosie. Na przykład pojawiły się niewielkie urządzenia zwane kubesatami. Są to miniaturowe satelity, często mieszczące się w dłoni.

Start rakiety Falcon Heavy. Źródło: SpaceX / Unsplash

Wykonują one proste zadania, pomiary lub wysyłają nieskomplikowane transmisje. Dzięki Falconom możliwa stała się realizacja programu Starlink, czyli umieszczenia konstelacji niewielkich satelitów, dzięki którym Internet zawędruje w każdy zakątek Ziemi.

A przede wszystkim dzięki SpaceX USA wróciło do gry w kosmicznym wyścigu. Może odrobinkę to powiedziane na wyrost, ponieważ obecne projekty NASA, choćby nowa kapsuła Boeinga to także powrót do amerykańskiej orbitalnej samodzielności. Lecz SpaceX obecnie przoduje technologicznie i to dzięki jego statkom kosmicznym Crew Dragon astronauci po raz pierwszy od lat nie musieli oglądać wnętrz rosyjskich Sojuzów.

Arkadiusz Strzała

Arkadiusz Strzała

Swoją przygodę z pisaniem zaczynał od własnego bloga i jednego z wczesnych forum (stworzonego jeszcze w technologii WAP). Z wykształcenia jest elektrotechnikiem, posiada zamiłowanie do technologii, konstruowania różnych rzeczy i rzecz jasna – grania w gry komputerowe. Obecnie na GOL-u jest newsmanem i autorem publicystyki, a współpracę z serwisem rozpoczął w kwietniu 2020 roku. Specjalizuje się w tekstach o energetyce i kosmosie. Nie stroni jednak od tematów luźniejszych lub z innych dziedzin. Uwielbia oglądać filmy science fiction i motoryzacyjne vlogi na YouTube. Gry uruchamia głównie na komputerze PC, aczkolwiek posiada krótki staż konsolowy. Preferuje strategie czasu rzeczywistego, FPS-y i wszelkie symulatory.