Stalo se tak ve čtvrtek 20. dubna odpoledne, v 15:33 středoevropského času, kdy nosič Super Heavy zapnul své motory Raptor 2 na plný tah. Pomalu a majestátně se 120 metrů vysoký kolos zvedal s mohutným řevem z rampy na dohled od pobřeží Mexického zálivu v Boca Chica na jihu Texasu, aby rozběhl děj, který se zapíše do historie kosmonautiky.
Samotná loď Starship na jeho vrcholu navzdory svému obrovskému objemu a výšce 50 metrů stále stoupala a její lesklé, nerezové ocelové tělo odráželo texaské ranní slunce za velikého jásotu zaměstnanců SpaceX i tisíců diváků kolem kosmodromu.
Poučení z minulosti
Ano, startovala „Hvězdná loď“, plavidlo, které má v blízké budoucnosti dopravit astronauty nejen na Měsíc, ale i na Mars. A možná ještě dál.
Jenomže letěla necelé čtyři minuty. A pak rotace, loopingy, řízená exploze a pád. Elon Musk v řídícím středisku zachoval kamennou tvář, byť přihlížející zaměstnanci SpaceX stále ještě jásali. To proto, že nejmohutnější raketa světa vůbec odstartovala a nevybuchla hned na rampě. I tak při svém vzletu napáchala obrovské škody na základně.
Dovedete si vůbec představit, že by výbuch na rampě plně natankovaného kolosu způsobil katastrofu jako exploze malé atomové bomby? Rusové s tím mají neblahé zkušenosti, když jim jejich lunární superraketa N1 při svém druhém startu 3. července 1969 po deseti sekundách letu dopadla z výšky asi 200 m kolmo zpět na startovní rampu a plně natankovaná po dopadu explodovala. Výbuch N1 byl největší explozí v historii raketové techniky a zdemoloval nejen tuto startovací rampu natolik, že oprava trvala téměř tři roky, čímž Sověti prohráli závod o Měsíc.
Je tu ještě jedna analogie: plánovaný výsadek astronautů ze Spaceship v rámci expedice Artemis 3 na Měsíci. Sedmdesátimetrový boostrer Super Heavy je vlastně jen obal dvou obrovských nádrží na metan a kyslík, stojící na věnci 33 motorů Raptor 2. Super Heavy má jen o tři motory více, než měla nebohá N1, havarující při všech čtyřech zkušebních startech. Sovětský řídící systém Kord nedokázal těch 30 motorů uřídit a lze říci, že měl i jistý podíl na všech haváriích. Pravda, jsme o padesát let dále a výpočetní technika je ve vývoji zásadně dále, ovšem jak je vidět i ze startu Starship, zvládnout 33 motorů dá i dnešním počítačům zabrat. Nicméně, vedení SpaceX dost riskovalo.
Kde byl ten zakopaný pes
Především, tři motory Raptor ze třiatřiceti na stupni Super Heavy zřejmě selhaly už během startu. Podle některých pozorovatelů se ale nezažehnul pouze jeden ze středových motorů a zbylé dva v krajním prstenci vpravo (z pohledu pozorovatele) se údajně poškodily nárazem do stěny tzv. startovacího stolu, kde zůstává mezi ním a trupem rakety minimum místa. To by samo osobě nebylo nic hrozného pro další osud rakety.
Bohužel, asi půl minuty po startu explodovala jednotka Hydraulic Power Unit (HPU), což vedlo k omezení až kompletní ztrátě schopnosti rakety ovlivňovat směr letu pomocí naklápění třinácti středových Raptorů. Zbylá dvacítka motorů umístěných po vnějším okraji totiž jsou zjednodušené motory, zvané Raptor Boost, které nejsou schopny náklonu ani větší vektorizace tahu.
To byl zřejmě ten zásadní problém, který nosič Super Heavy potkal. Způsobil nejspíš výpadek dalších motorů na stejné (tzn. pravé) straně motorové sekce, když celkem postupně odpadlo motorů osm. Což znamenalo jediné: nevyváženost a nedostatek tahu. Raketa se vymkla kontrole a začala se převracet a rotovat kolem své osy, což byl následek nesymetrického tahu motorů Super Heavy, na jejímž vrcholku stále vězela Starship.
Pomalejší stoupání a nabírání rychlosti kvůli několika nefunkčním motorům pravděpodobně zcela rozhodilo harmonogram letu. Oddělení lodi bylo podle oficiální dokumentace plánováno zhruba tři minuty po startu ve výšce 64 km, jenže při testovacím letu měla raketa tou dobou výšku jen 37 km.
Vyvstává otázka, zda byl řídící software připraven na tuto extrémní situaci a snažil se vykonat manévr pro oddělení Starship, i když ještě nebylo dosaženo správné výšky a rychlosti. Podle informací ze SpaceX měla Super Heavy naklopit své středové motory tak, aby dostala celou sestavu do otáčení (!) podél svislé osy, načež by došlo k vypnutí motorů, odjištění zámků a oddělení Starship jen pomocí odstředivé síly.
Podobným způsobem totiž SpaceX vypouští družice Starlink z Falconu 9. Otázkou ovšem je, proč se během zmíněných salt vůbec nevyply motory. Kupodivu celá kombinace dlouho odolávala obrovskému dynamickému namáhání a nerozpadla se. Přitom jen v případě Super Heavy jde o monstrum o startovní hmotnosti zhruba pět tisíc tun s výškou 70 metrů a průměrem devět metrů. přičemž stěna nerezového pláště má tloušťku jen 12,5 mm!
Optimisté ze SpaceX
Je otázkou, do jaké míry mohl čtvrteční start splnit očekávání. SpaceX k tomuto testovacímu letu použila prototypy Booster 7 a Ship 24 a šlo o vůbec první letový test celé této sestavy, (zatím) o tzv. transatmosférický let, při kterém se Starship neměla i při odhadované dosažené výšce kolem cca 250 km dostat na oběžnou dráhu. Měla pouze po balistické dráze téměř obletět celou Zeměkouli a dopadnout asi 90 minut po startu do Pacifiku, severně od Havajských ostrovů.
První stupeň (Super Heavy) měl od zážehu pracovat dvě minuty a 49 vteřin, načež se oba stupně měly oddělit. Po oddělení od druhého stupně (Starship) měl podle plánu zamířit zpět k texaskému pobřeží a pokusit se vertikálně sestoupit (nikoliv přistát!) k hladině Mexického zálivu. Horní polovinu, vlastní kosmickou loď, pak měly dalších šest minut a 23 sekund pohánět vlastní motory. K tomu ale už nedošlo...
Byť let skončil předčasně a nedosáhl ani hranice kosmického prostoru, bylo při něm překonáno několik rekordů a SpaceX získalo několik prvenství:
- Start největší rakety v historii: Starship má kolem 120 metrů, zatímco dosavadní rekordman Saturn V měl „jen“ 110 metrů
- Start rakety s největším celkovým tahem v historii: i pokud zohledníme, že hned od začátku běželo jen 30 motorů s tahem omezeným na 90 %, představuje to tah přes 60 MN, což je více než uměl Saturn 5 (35 MN), či sovětská N1 (45 MN), ba i SLS (39 MN)
- Start rakety s největším počtem motorů v historii: Starship má na prvním stupni 33 motorů, zatímco sovětská N1 jich měla 30 a Falcon Heavy opět „jen“ 27
- První start orbitální rakety s motory, které využívají uzavřený spalovací cyklus typu „full-flow staged combustion“
Ovšem představitelé NASA využili příležitosti, aby pofoukali bolístky pana Muska a označili tento letový test jako důležitý krok vpřed v měsíčních plánech agentury. Například šéf NASA Bill Nelson pogratuloval SpaceX a napsal na Twitteru, že „každý velký úspěch v historii vyžadoval určitou úroveň vypočítaného rizika, protože s velkým rizikem přichází velká odměna. Těšíme se na vše, co se SpaceX naučí, na další letové zkoušky - a finále“.
Jak víme, NASA vybrala Starship v modifikaci HLS (Human Landing System) pro svou nadcházející misi Artemis 3, která možná vrátí astronauty zpět na Měsíc už v roce 2025. Následně má Starship sloužit jako HLS pro Artemis 4 a zřejmě i pro Artemis 5.
Nejlépe ocenil první test Starship Americký institut pro letectví a astronautiku (AIAA), když jeho výkonný ředitel Dan Dumbacher pogratuloval společnosti SpaceX k letu. V prohlášení institutu napsal: „Tento let je důležitým milníkem a ze získaných technických dat se toho hodně dozvíme. SpaceX podniká se Starship odvážné kroky, které nám pomáhají urychlit budoucnost pro odvážlivce, žijící a pracující mimo naši planetu. Takovéto letové testy i přes rizika s tím spojená povedou k této budoucnosti. Jsme nadšeni, že vidíme komerční kosmické společnosti, které ženou průmysl vpřed, směrem k Měsíci a Marsu,“ uvádí Dumbacher ve svém prohlášení a dodává: „Posouvání hranic vede k úspěchu. AIAA fandí bezpočtu profesionálů v oboru, kteří pomohli navrhnout, postavit a otestovat tento nový systém. Tleskáme společnosti SpaceX za utváření budoucnosti letectví.“
Kdy ale bude další start?
Prvotní zážitek ze startu nejmohutnější rakety světa byl, pravda, fascinující. Ale když se prach na Starbase po startu rozptýlil, objevila se poněkud pochmurnější scéna. Booster Super Heavy svými třiatřiceti motory v tzv. bodu nula vyhloubil v betonu odpalovací rampy doslova kráter a její trosky dostatečně velké na to, aby rozmlátily automobil webu NASA Space Flight s kamerou, se rozletěly všemi směry. Úlomky a kusy kamenů a betonu létaly přes celý startovní komplex a trefovaly vše, co jim přišlo do cesty.
Musk doufal, že speciální beton nápor vydrží. Před třemi lety měl přehlasovat inženýry pracující na raketě, aby start zkusili bez tzv. deflektoru spalin. Na Twitteru v té době napsal: „Aspirujeme na to nemít v Boce deflektor spalin, je ale možné, že se to ukáže být chybou.“ Dnes už minimálně tušíme, že chyba to byla.
Ovšem třiatřicet motorů Raptor 2 pracujících na metan a kyslík, přičemž každý dává tah přibližně 240 tun, vyvine při startu celkový tah bezmála osm tisíc tun - tedy téměř dvakrát tolik, než předchozí držitel rekordu, megaraketa NASA Space Launch System s celkovým tahem „pouhých“ 3 900 tun. A to už je opravdu jiná káva, a proto způsobené škody zatím ještě nejsou vyčísleny.
Střetu s letícími kusy rampy se totiž nevyhla velká část infrastruktury rampy, včetně nádrží tzv. palivové farmy. Podle webu Space.com ukazují fotografie z RGV Aerial Photography a Spaceflight stavební materiály a dokonce i kusy starých trupů Starship roztroušených po okolí. Trosky z rampy Hvězdné lodi na Starbase se rozptýlily na míle daleko nad Mexickým zálivem. V jednom z videí SpaceX je vidět, jak velké kusy trosek dopadají do vln nedalekého oceánu jen několik sekund poté, co masivní raketa začala startovat.
Když Starship čtyři minuty po svém startu explodovala, výsledná detonace byla tak masivní, že byla zachycena i na dopplerovských radarových systémech. Není proto divu, že se vedou v laické i odborné veřejnosti diskuse, co a proč se něco takového odehrálo.
Po desetiletí bylo pravidlem budovat jako součást odpalovacích ramp podzemní deflektory (odkláněče či rozrážeče) spalin z obav, že se zpětnou zvukovou a tlakovou vlnou bez deflektoru poškodí i samotná raketa. SpaceX však stavbu deflektoru na Starbase odložila a nejsilnější raketa na světě chrlila svou šílenou dávku energie přímo na beton pár metrů pod sebou!
Raketa sice stojí na hodně vysokém podstavci, ale to, co se odehrálo při startu Starship, si asi vyžádá změnu v myšlení konstruktérů SpaceX. To, že firma SpaceX neprovedla dokončení vzletové rampy podle plánu, je podle odborníků zarážející.
Přitom ve firmě měli k dispozici jak data ze statických testů (byť s menším počtem motorů), tak jistě i zkušenosti s provozem velkých raket, a sice jak v USA na Kennedyho kosmodromu (odkud startují Falcony 9 z rampy 39A), tak i v Rusku, kde deflektor řešili obrovskou betonovou jámou pod startovním stolem, a to počínaje už prvními starty R7 (Vostok).
Ke škodám pod vypouštěcím stolem na Starbase došlo proto, že rampa není vybavena jak vodním systémem, který by tlumil akustickou sílu raketových motorů, tak ani deflektorem spalin, který by dokázal nápor Raptorů odklonit bezpečným směrem, odlišně např. od rampy pro SLS a další typy. Deflektor bývá umístěn pod raketou a slouží k odkládaní proudících spalin do stran, čímž zamezí jejich odražení směrem zpět ke startující raketě.
Ze strany SpaceX tak šlo o poměrně drahý experiment. Podle nejnovějších zjištění mohla být souprava Starship poškozena právě už při startu, kdy uvolněné trosky mohly poškodit raketu a její motory a být jednou z příčin nezdaru. Na to upozorňují i zahraniční pozorovatelé.
„Na analýzu je ještě brzy, ale síla motorů při plném tahu beton spíše roztříštila než jen narušila. Při statické zkoušce měly motory pouze poloviční tah,“ přiznal na Twitteru Musk. „Společnost začala stavět masivní, vodou chlazenou ocelovou desku, která půjde pod startovní stůl, už před třemi měsíci. Tato deska nebyla připravena včas pro první start, ale SpaceX přesto pokračovala v misi,“ napsal Musk a dodal, že představa, že vysoce odolný beton Fondag pod rampou Starbase jeden start přežije, byla mylná.
Proto předpokládá, že ocelová deska bude instalována na rampě jako deflektor už před zkušebním letem Starship číslo dvě. Ten přes rozsáhlé škody i na startovací a záchytné věži může podle Muska přijít už za jeden až dva měsíce. Jak ovšem připomíná list The Washington Post, americký podnikatel bývá často ve svých plánech „až příliš optimistický“. Stručně řečeno, další start Hvězdné lodi je - ve hvězdách...
