Tag: spaceX

Jak Starship został Starshipem, czyli o rozwoju największej rakiety SpaceX słów kilka

Wszyscy, którzy choć trochę interesują się kosmosem, wiedzą na pewno kim jest Elon Musk, jak również słyszeli o jego planach stworzenia największej rakiety, jaką będzie Starship. Jednak nie wszyscy wiedzą, jak długą drogę przebył ten projekt od momentu, w którym pierwszy raz został ujawniony.

Autor: Piotr Torchała

Mars Colonial Transporter jako pierwszy zarys Starshipa

Pierwsze informacje mówiące o tym, że Elon Musk chciałby stworzyć pojazd zdolny transportować ludzi z Ziemi na Marsa sięgają końca 2012 roku. Miałby być to pojazd wielokrotnego użytku, pozwalający na powrót z Marsa. Jeszcze przed 2012 rokiem mówił on, że chciałby uczynić ludzkość gatunkiem międzyplanetarnym, takim, w którym katastrofa na jednej planecie nie zakończy egzystencji całego gatunku. W tamtym czasie zakładano, że MCT będzie znacznie powiększoną wersją Falcona 9. Prace koncepcyjne wskazywały na to, że booster o średnicy 10 m mógłby używać 9 silników Raptor, tak jak Falcon 9 używa 9 silników Merlin. Oba człony rakiety miały być wielorazowego użytku, a sam statek miałby dostarczać na Marsa ładunek o wadze przekraczającej 100 ton.

W tym momencie warto się pochylić nad pierwszymi ujawnionymi szczegółami dotyczącymi silnika Raptor. Był to silnik całkowicie odmienny od ówcześnie produkowanego silnika Merlin. Zmieniono nie tylko sposób działania, ale również typ paliwa. Nowy silnik miał działać w zamkniętym cyklu. Niższe ciśnienia oraz niższe temperatury, które panują w tego typu silnikach, przekładają się na znacząco wydłużoną ilość lotów możliwych do zrealizowania bez wymiany silników (planowane jest do 1000). Kolejną nowością było zastosowanie jako paliwa mieszanki składającej się z ciekłego tlenu jako utleniacza oraz metanu jako paliwa. Jest to bardzo ważny punkt planu kolonizacji Marsa, ponieważ takie paliwo można wytworzyć na Marsie w reakcji Sabatiera. Reakcja ta potrzebuje energii, wody oraz CO2, aby wyprodukować tlen oraz metan, czyli dwa składniki naszego paliwa. CO2 jest głównym składnikiem marsjańskiej atmosfery, wodę możemy pozyskać z lodu, a energię np. z paneli fotowoltaicznych lub reaktora KiloPower. Produkcja paliwa IN-SITU pozwoli na ponowne zatankowanie pojazdu i powrót z Marsa. Zwiększa to również ładowność rakiety, ponieważ nie musimy dostarczać na Marsa paliwa potrzebnego do powrotu, jak również zastanawiać się, jak z nim wylądować.

Interplanetary Transport System, czyli nadal nie Starship

W 2016 r. Elon Musk ogłosił, że nazwa MCU nie jest aktualna, ponieważ projektowany przez SpaceX pojazd będzie w stanie osiągnąć znacznie więcej niż tylko orbitę Marsa, nawet najdalsze zakątki Układu Słonecznego w postaci Jowisza czy Saturna. We wrześniu 2016 roku odbyła się konferencja 67th International Astronautical Congress, czyli największa kosmiczna konferencja, podczas której spodziewano się poznać więcej szczegółów dotyczących MCU/ITS. Podczas tego wydarzenia Elon wygłosił godzinną prezentację, w której zdradził więcej szczegółów na temat projektu ITS. W planach SpaceX było zbudowanie pojazdu napędzanego silnikami Raptor, które poznaliśmy już wcześniej. Ważne jest jednak to, że silnik ten przestał być już tylko planem SpaceX. W 2016 roku zostało przeprowadzone testowe uruchomienie prototypu silnika Raptor. Pierwszy człon miałby mieć ich aż 42, drugi tylko 9. Po wyniesieniu drugiego członu na orbitę, booster, czyli pierwszy człon, wracałby na lądowisko, gdzie dołączany byłby do niego ITS Tanker, który wynoszony byłby na orbitę w celu uzupełnienia paliwa w drugim członie. Po 4 takich tankowaniach drugi człon mógłby udać się w podróż na Marsa. W zależności od wariantu drugi człon mógłby transportować dużą liczbę osób lub do 450 ton ładunku. Gdyby chcieć wynieść taką ilość ładunku na Marsa bez uzupełnienia paliwa na orbicie, pojazd musiałby posiadać 3 człony oraz być od 5 do 10 razy większy, oraz oczywiście – znacznie droższy. ITS miałby wykorzystywać hamowanie aerodynamiczne podczas wchodzenia w atmosferę Marsa, a w końcowym etapie wykorzystywać silniki do wylądowania.

Jednym z nowych rozwiązań, które było wtedy planowanie, było wykorzystanie włókna węglowego jako materiału, z którego miały zostać wykonane zbiorniki i duża część rakiety. Było to bardzo ambitne podejście, ponieważ nikt jeszcze wtedy nie zrobił tego na taką skalę. Oba człony miałyby mieć 122 metry wysokości, co prawie dwukrotnie przewyższa Falcona 9. Pierwszy człon miał mieć średnicę 12 m. Oba człony miały być wielokrotnego użytku zdolne do pionowego lądowania. Booster miał lądować w tym samym miejscu, z którego startował, co pozwoliłoby na zredukowanie czasu potrzebnego na ponowne zatankowanie i wystrzelenie tankera na orbitę. Wystarczyłoby nałożyć na booster, który wylądował, drugi człon tankujący, a następnie uzupełnić paliwo i rakieta byłaby gotowa do ponownego wystrzelenia na orbitę.

ITS Źródło: SpaceX

Big Falcon Rocket albo Big Fu**ing Rocket

Rok później w 2017 r. Elon Musk podczas wystąpienia w trakcie 68th International Astronautical Congress przedstawił kolejne zaktualizowane informacje na temat Starshipa. Ujawnił, że nazwa kodowa, do momentu znalezienia właściwej nazwy, to BFR. Plany zakładały posłanie w 2022 roku dwóch misji transportowych na Marsa, a dwa lata później 4 kolejnych, w tym dwóch statków z astronautami. Rozmiary pojazdu zostały zmniejszone. Jego średnica została pomniejszona do 9 m. Oprócz tego pojazd miał posiadać zmienną obwiednię osiągów lotnych, w postaci rozwijanych lub zwijanych skrzydeł, w zależności od miejsca docelowego oraz masy, z którą miał lądować. Drugi człon miał posiadać początkowo 6 silników, 4 przeznaczone do działania w próżni oraz 2 wykorzystywane do manewrów oraz lądowania. Pod koniec 2017 został dodany 3 silnik działający w atmosferze, dzięki czemu statek miał mieć możliwość lądowania z większą masą. Dodatkowo Musk ujawnił, że BFR jest w stanie dostarczyć ładunek oraz ludzi z każdego miejsca na świecie do drugiego, położonego nawet po drugiej stronie globu w czasie poniżej 90-minut. Starty i lądowania, międzykontynentalnych suborbitalnych pojazdów miałby się odbywać z platform rozmieszczonych w pobliżu dużych miast takich jak New York czy Szanghaj. Silniki Raptor do tego momentu zostały przetestowane przez łącznie 1200 sekund w 42 testach. Najdłuższy test trwał 100 sekund, jego długość ograniczała wielkość zbiornika z paliwem w obiekcie testowym. Na początku 2018 pierwsze pojazdy wykonane z kompozytu węglowego były w trakcie konstrukcji.

BFR Źródło: SpaceX

Starship

Podczas ogłoszenia prywatnego lotu wokół księżyca w sierpniu 2018 r. Elon Musk ogłosił również przeprojektowany koncept BFR. Ogłosił również jego finalną nazwę – Starship dla drugiego członu oraz Super Heavy dla pierwszego członu. Średnica rakiety miała wynosić 9 m. Starship ma mieć trzy tylne lotki oraz dwie przednie używane do kontroli lotu, oraz kontrolowania oporu aerodynamicznego w czasie wchodzenia w atmosferę. Ma on również posiadać 6 silników, 3 używane w próżni, 3 w atmosferze ziemskiej. SuperHeavy początkowo miał posiadać 31 silników, jednak w związku z osiągnięciem wyższego ciśnienia w silniku oraz wyższego stosunku ciągu do wagi może to być tylko 28 silników. Najważniejsza zmiana została ogłoszona kilka miesięcy później. W grudniu 2018 roku ogłoszono, że włókno węglowe zostanie zastąpione stalą nierdzewną. Stało się to z dwóch powodów. Pierwszym z nich były ekstremalne temperatury, których podczas w atmosferę włókno węglowe nie mogło sprostać. Drugim powodem był koszt. Koszt stali jest 50 razy niższy niż włókna węglowego. Dodatkowo wytrzymałość stali nierdzewnej w temperaturach kriogenicznych wzrasta.

Starship Źródło: SpaceX

Starship przeszedł długą drogę, wielokrotnie zmieniała się liczba silników oraz rozmiar rakiety. Zmienił się nawet materiał, z którego SpaceX buduje Starshipa. Jednak nie zmieniło się dwie rzeczy. Wykorzystanie silnika Raptor oraz plan, aby Starship był pierwszym pojazdem, zdolnym do dostarczenia ludzi na Marsa.

Obecny status

W chwili pisania tego artykułu, SpaceX jest w trakcie przygotowywania do lotu prototypu o nazwie SN 10. Do tej pory odbyło się 7 lotów testowych. Pięć z nich zakończyło się całkowitym sukcesem, dwa z nich spełniły założenia testu, jednak lądowanie zakończyło się niepowodzeniem. Pierwsze testy trwały poniżej minuty, a osiągnięta wysokość nie przekraczała 150 m. Dwa ostatnie prototypy wzniosły się na wysokość 12,5 km oraz 10 km i trwały prawie 7 min. Prototypy korzystały z 3 silników przeznaczonych do działania w atmosferze. SpaceX buduje swoje pojazdy w Boca Chica, w trakcie budowy jest już kilka kolejnych prototypów Starshipa oraz pierwsze dwa prototypy Super Heavy. Pierwszy orbitalny lot, SpaceX planuje 2021.

Starship Źródło: NASASpaceFlight

26 April 2021
“Houston, mamy problem”, czyli o wypadkach w kosmosie słów kilka

Houston mamy problem – ile razy słyszeliście ten zwrot w filmach czy życiu codziennym? Pewnie sporo, gdyż zwrot ten na stałe wszedł do popkultury. Używany jest w momencie sygnalizacji nieprzewidzianego problemu. Skąd się wzięło to powiedzenie? Kim jest ten cały Houston? O tym i o innych nieprzewidzianych problemach w kosmosie słów kilka.

Apollo 13

Houston, We’ve Had a Problem – tymi słowami załoga misji Apollo 13 oznajmiła problem z kapsułą załodze kontrolującej lot na ziemi. Lot kosmiczny monitoruje z ziemi kilkanaście a nawet kilkadziesiąt osób. Dbają one o poprawny przebieg lotu oraz reagują w razie nieprzewidzianych komplikacji. Centrum lotów kosmicznych znajduje się w Houston w Teksasie, a jednym z jego działów jest Centrum Kontroli Misji odpowiadające za koordynację i monitoring wszystkich załogowych lotów kosmicznych, odbywających się na terenie Stanów Zjednoczonych.

Misja Apollo 13 miała być trzecią misją z lądowaniem na księżycu programu Apollo. Start odbył się 11 kwietnia 1970 roku. Statek z trzyosobową załogą poprawnie opuścił orbitę ziemską i wszedł na trajektorię do księżyca. Tuż przed 56 godziną lotu Kontrola Misji poprosiła załogę o włączenie mieszacza w zbiornikach ciekłego tlenu i wodoru. Operacja ta była ważna ze względu na wyrównanie gęstości cieczy w zbiornikach, aby prawidłowo odczytać ich ilość. Po włączeniu zasilania silnika mieszacza załoga usłyszała głośny huk. W skutek uszkodzenia izolacji na przewodach silnika, doszło do jej zapłonu, co spowodowało wzrost ciśnienia oraz wybuch zbiornika nr 2 z tlenem. Zbiornik nr 1 nie został uszkodzony ale połączenie między zbiornikiem nr 1 i zbiornikiem nr 2 zostało uszkodzone. Doprowadziło to do wycieku tlenu z obu zbiorników. Dodatkowo wstrząs spowodował zamknięcie się zaworów dostarczających paliwo do silników korekcyjnych.

Kapsuła z powodu braku paliwa w części silników nie mogła zostać automatycznie ustabilizowana. Statek znajdował się w połowie drogi do księżyca. Uszkodzenia objęły również ogniwa paliwowe modułu serwisowego. Moduł dowodzenia przełączył się na zasilanie z baterii, jednak ilość energii była niewystarczająca aby zasilić kapsułę przez cały czas trwania lotu. Dwoje kosmonautów przeniosło się do modułu księżycowego. Manewr zmiany trajektorii na powrotną na Ziemię odbył się za pomocą asysty grawitacyjnej księżyca oraz silnika rakietowego lądownika księżycowego. Po 142 godzinach i 54 minutach misji kapsuła wodowała na Pacyfiku. Podczas lotu, z powodu awarii, wystąpiły problemy z ilością wody, CO2 w powietrzu, czy ilością energii potrzebnej do ponownego uruchomienia modułu dowodzenia. Jednak dzięki współpracy obsługi naziemnej, oraz działaniom pierwotnego pilota modułu dowodzenia, który został wykluczony z misji z powodu podejrzenia zachorowania na różyczkę, udało się bezpiecznie sprowadzić załogę na ziemię. Na podstawie tych wydarzeń powstał film.

Challenger

Mniej szczęścia miała załoga misji STS-51-L. Była to 25 misja programu lotów wahadłowców oraz 10 misja promu Challenger. Zakończyła się ona katastrofą 28 stycznia 1986 r. Wahadłowiec rozpadł się na wysokości około 14,5 km w 73 sekundzie trwania lotu. Aby w pełni zrozumieć przyczyny katastrofy, należy się cofnąć do wydarzeń na kilka dni przed startem. Pierwotnie był on planowany na 22 stycznia, jednak opóźnienia wcześniejszej misji, zła pogoda w miejscu zapasowego lądowiska, czy problemy z włazem wejściowym spowodowały kolejne przesunięcia startu do 28 stycznia.

Prognozy zapowiadały rekordowo zimny poranek w dniu startu. Wieczorem dzień przed startem odbyła się konferencja między firmą odpowiedzialną za dostawę rakiet Morton Thiokol a NASA. Kilku inżynierów wyraziło obawy dotyczące wpływu temperatury na gumową uszczelkę znajdującą się w dodatkowych rakietach na paliwo stałe. Twierdzili, że w temperaturze poniżej 11,7 °C nie ma gwarancji co do właściwych właściwości uszczelki. Ich uwagi zostały oddalone przez menedżerów firmy, którzy zarekomendowali przygotowania do startu według procedury.

Start odbył się o godzinie 12:39 czasu lokalnego. Analiza nagrań ze startu wykazała że w T+0,678, że przy końcu prawej rakiety dodatkowej pojawił się czarny dym. Ustalono, że wskutek drgań własnych oraz ciśnienia przy zapłonie, metalowe części rakiety odkształcały się, a uszczelka typu typu O-ring mająca za zadanie wypełnić powstałe szczeliny nie zadziałała. Gorące gazy o temperaturze ok 2760 °C, buchając przez powstałą szczelinę, spowodowały sublimację uszczelek. Szczelina została jednak tymczasowo uszczelniona przez tlenek glinu powstały w skutek spalania paliwa stałego.

Kilkanaście sekund później w T+37 wahadłowiec doświadczył, przez kolejne 27 sekund, działania wiatrów silniejszych niż wszystkie, z którymi mieli wcześniej do czynienia. Wibracje, które powstały na skutek działania oporów aerodynamicznych oraz siły wiatru, spowodowały wyrzucenie tlenku glinu, który uszczelniał szczelinę. W T+58,788 zaobserwowano pióropusz ognia wydobywający się z rakiety dodatkowej, który skierowany był na zbiornik główny wahadłowca.

W ciągu niespełna 6 sekund nastąpiło przepalenie poszycia zbiornika głównego, co zaowocowało wyciekiem ciekłego wodoru. Komputer wahadłowca próbował utrzymać kurs, zmieniając położenie dysz głównych silników, które miały równoważyć dodatkowy ciąg spowodowany przez gaz wydobywający się ze zbiornika. W T+72,284 nastąpiło oderwanie prawej dodatkowej rakiety od dolnego mocowania, a niespełna sekundę później obudowa położonego u dołu zbiornika ciekłego wodoru w zbiorniku głównym uległa uszkodzeniu i pod wpływem siły odrzutu wpadła w zbiornik z ciekłym tlenem.

W tym samym momencie rakieta dodatkowa obróciła się i uderzyła w poszycie między zbiornikami wewnątrz zbiornika głównego. Doprowadziło to do zmienienia położenia promu i gwałtownej zmiany właściwości aerodynamicznych, które spowodowały rozerwanie promu. Konstrukcja promu doznała przeciążeń wynoszących nawet 20g. Uszkodzenie uszczelki przypisano błędowi projektowemu, ponieważ jej właściwości były zbyt zależne od warunków zewnętrznych. W czasie startu panowały niskie temperatury zewnętrzne, które spowodował,y że materiał z jakiego został wykonany O-ring przeszedł do stanu szklistego, przez co w chwili, gdy miał on się odkształcić i uszczelnić miejsce łączenia w rakiecie, nie zrobił tego. Przez powstałą szczelinę została wydmuchana pasta uszczelniająca, która chroniła O-ringi przez wysoką temperaturą. Na wskutek działania wysokiej temperatury zostały one zniszczone.

Rosyjski program kosmiczny

Katastrofy nie ominęły również rosyjskiego programu kosmicznego. Misja Soyuz 1 odbywająca się w kwietniu 1967 r, dwa miesiące po wypadku podczas testów kapsuły Apollo, miała zostać zrealizowana wraz z Soyuzem 2. Głównym celem był spacer kosmiczny i przejście astronautów z Soyuza 2 do Souzya 1. Miał to być kolejny, po pierwszym człowieku w kosmosie, tryumf radzieckiego programu kosmicznego.

Pierwsze problemy zaczęły się po osiągnięciu przez statek Soyuz 1 zaplanowanej orbity. Jeden z paneli słonecznych nie rozwinął się prawidłowo, co spowodowane było zaplątaniem się w jeden z elementów statku. Był on odpowiedzialny za zasilanie systemu odpowiadającego za regulację cieplną kapsuły. Jednocześnie na skutek zapotnienia czujnika systemu orientacji statek nie mógł się ustawić we właściwej pozycji. Część systemów zaczęła się przegrzewać ze względu na brak energii. Następnie przestał działać wysokościomierz. Kosmonauta wprowadził pojazd w ruch obrotowy, aby odblokować panel. Nie udało się jednak rozwiązać problemu, a co gorsza pojazd zaczął koziołkować w trakcie piątego okrążenia. Centrum dowodzenia wydało polecenie zakończenia lotu przy szesnastym okrążeniu oraz przerwania przygotowywań do startu Soyuza 2. Ze względu na trudności ze stabilizacją, nastąpiło to dopiero podczas osiemnastego okrążenia.

Awaria czujnika ciśnienia atmosferycznego spowodowała, że nie otworzył się spadochron główny. Otworzył się niewielki spadochron hamujący. Astronauta próbował uruchomić ręcznie spadochron zapasowy, jednak znalazł się w cieniu geodynamicznym spadochronu hamującego i nie został wyciągnięty. Pozbawiony możliwości hamowania kapsuła uderzyła o ziemię z prędkością 50 m/s. Przy uderzeniu wybuchły rakiety hamujące wywołując pożar, który do reszty strawił wrak.

W tamtym okresie porażki tuszowano jednak z dokumentów, które ujawniono w późniejszym czasie ustalono, że start odbył się pod naciskiem najwyższych przywódców państwa, pomimo wykrycia licznych nieprawidłowości. Zaobserwowano usterki w poprzednich trzech lotach modułu typu Soyuz, a także znaleziono 200 błędów konstrukcyjnych. Prawdopodobną przyczyną wypadku było zbyt silne upakowanie spadochronu oraz zbyt duża różnica ciśnień wewnątrz i na zewnątrz lądownika. Późniejsze sprawdzenie Soyuza 2 wykazało, że podobny błąd znaleziono również i w jego systemie otwierania spadochronów.

Czasy współczesne

Również w obecnych czasach zdarzają się niebezpieczne sytuacje. Najnowsza awaria podczas lotu załogowego zdarzyła się podczas 10 misji Soyuza MS. 11 października 2018 podczas separacji jeden z boosterów pierwszego stopnia rakiety nie uwolnił się z górnego mocowania, co spowodowało kolizję z drugim stopniem rakiety. Lot został przerwany, a astronauci przy pomocy rakietowego systemu ratunkowego zostali bezpiecznie ewakuowani ze strefy zagrożenia. Kapsuła wylądowała około 400 km od miejsca startu.

Przytoczone zostało kilka z, na szczęście niewielu, wypadków podczas załogowych lotów kosmicznych. Obecnie projektowane kapsuły, takie jak DragonCrew firmy SpaceX, poddawane są rygorystycznym testom, które mają przetestować kapsułę tak, aby wypadki nie zdarzały się, a w sytuacji awaryjnej załoga bezpiecznie wróciła na Ziemię.

19 July 2019
Przekroczyć granicę kosmosu – loty suborbitalne

W czasach, kiedy oczy całego świata kierują się na Marsa, coraz większą popularność zyskują nieco bliższe (choć wciąż kosmiczne) trasy. Loty suborbitalne, bo o nich mowa, to dynamicznie rozwijający się rynek, który może w przyszłości zrewolucjonizować nasze myślenie o transporcie.

Loty suborbitalne – co to właściwie jest?

Nie ulega wątpliwości, że tematyka podróży kosmicznych zyskuje na popularności. Nie powinno nas to dziwić, kolejne sukcesy związane eksploracją kosmosu utwierdzają nas w przekonaniu, że nawet tak odległe plany, jak kolonizacja Marsa, są w zasięgu naszych możliwości (choć wymagają sporych nakładów i czasu).

Coraz więcej wiemy o tych bliskich, a nawet tych dalszych, planetach i innych obiektach. Jednak kolejne sondy badawcze przestały nam już wystarczać. Człowiek postawił sobie kolejny cel związany z eksploracją przestrzeni kosmicznej – postawić tam własną stopę. Gdzie? To już zależy. Są zwolennicy Księżyca, inni wskazują Marsa. Jednak wszyscy mamy tą świadomość, że doświadczyć tego będzie mogła tylko nieliczna grupa wybrańców. Odpowiednio wyszkolonych i przygotowanym astronautów, który będą odkrywać dla nas nieznane tereny. Granicę kosmosu (uznawaną umownie na poziomie 100 km) przekroczyło dotychczas ponad 500 osób. Biorąc pod uwagę populację Ziemi, to maleńki wycinek. Co więcej, większość z nich brała udział w misjach badawczych.

Kosmiczni turyści

No właśnie… większość. Niewiele osób wie, ale w kosmosie byli już pierwsi turyści, czyli osoby, które wykupiły bilet na taką podróż w celach rozrywkowych. Pierwszą taką osobą był biznesmen Dennis Tito, który odbył swój lot 28 kwietnia 2001 r. Jednak cena, jaką zapłacił za podróż, czyi 20 milionów dolarów, nie wydaje się być w zasięgu przeciętnego Kowalskiego (lub Smitha).

Czy to oznacza, że zwykły człowiek nie będzie miał szansy (w ciągu przynajmniej najbliższych kilkudziesięciu lat) spełnić swoich marzeń o byciu kosmonautą? Czy może jednak kosmiczne podróże mogą mieć rozrywkowe podłoże? Przy obecnym rozwoju technologii aż trudno było uwierzyć, że nie da się tej rozpalającej wyobraźnię branży zagospodarować w bardziej komercyjnych celach. Odpowiedzią na to mogą być właśnie loty suborbitalne.

Co to są loty suborbitalne?

Lotami suborbitalnymi określamy loty, podczas których pojazd osiąga przestrzeń kosmiczną, jednak jego trajektoria przecina atmosferę lub powierzchnię grawitującego ciała. No dobra, co to oznacza w praktyce? Lot suborbitalny jest jednym z rodzajów lotu kosmicznego, w którym wystrzelony pojazd (statek kosmiczny) osiąga przestrzeń kosmiczną, ale przez wzgląd na trajektorię nie jest on w stanie dokonać pełnego obrotu orbitalnego. W przypadku obiektu wystrzelonego z Ziemi, po przekroczeniu minimum 100 km n.p.m. (przyjętej linii Kármána) spada on z powrotem na Ziemię. Pierwszy lot suborbitalny odbyła rakieta V2 w 1944 r., a pierwszym płatowcem w kosmosie był doświadczalny samolot rakietowy X-15.

Niektóre loty suborbitalne są wykorzystywane w celu sprawdzenia statków kosmicznych lub rakiet nośnych przeznaczonych do późniejszych lotów orbitalnych. Inne pojazdy są zaprojektowane specjalnie do tego typu lotów. Typowy lot składa się z kilku faz. Zakładając podróże między kontynentami (czyli rozważane aktualnie komercyjne zastosowanie tego typu lotów) najpierw następuje wyniesienie samolotu suborbitalnego na kilkanaście kilometrów (więcej, niż wynosi wysokość, na której lata standardowy samolot). Po tym następuje faza gwałtownego przyspieszania z nosem samolotu skierowanym niemal pionowo. Silniki są wyłączane i uzyskana prędkość pozwala przekroczyć linię Karmana. Kolejna faza to ta, którą najbardziej zainteresowani są potencjalni odbiorcy. To właśnie wtedy następuje swobodny spadek samolotu i stan nieważkości (trwający kilka minut, w zależności od lotu). Ostatnią fazą jest ponowne wejście w atmosferę, a lądowanie przeważnie odbywa się lotem ślizgowym.

Loty suborbitalne są dużo prostsze do zrealizowania niż lot na Marsa czy na Księżyc, wymagają mniejszych nakładów i wiążą się z dużo mniejszym niebezpieczeństwem. Pozwalają jednak przekroczyć umowną granicę kosmosu, doświadczyć stanu nieważkości i spojrzeć z góry na naszą planetę.

Rosnące zainteresowanie

Skąd się wzięło zainteresowanie lotami, skoro sam pomysł takiego lotu nie jest nowy? Głównym motorem napędowym rozwoju tego rynku było ustanowienie nagrody Ansari X Prize. Był to konkurs kosmiczny, który dawał możliwość wygrania 10 milionów dolarów nagrody organizacji (choć musiała być nie-rządowa), która dwukrotnie wystrzeli statek kosmiczny wielokrotnego użytku, mogący zabrać na pokład 3 osoby, na wysokość 100 km. O nagrodę walczyło kilkadziesiąt podmiotów, a ostatecznie zgarnęła ją firma Virgin Galactic, której samolot SpaceShipOne w dniach 29 września i 4 października 2004 roku odbył loty załogowe w przestrzeń pozaziemską.

Podróże suborbitalne już teraz cieszą się ogromnym powodzeniem, mimo iż regularne loty się jeszcze nie rozpoczęły. Virgin Galactic, czyli wspomniany zwycięzca nagrody Ansari X Prize, sprzedała już 650 biletów, co w praktyce oznacza wypełnione samoloty przez pierwsze trzy lata świadczenia usług. Niestety, nie jest to łatwy rynek. Inne firmy, które wybiły się na tym konkursie i oferowały takie usługi (XCOR, Space Adventures) także sprzedały łącznie kilkaset biletów, chociaż ostatecznie nie przetrwały na rynku. To jednak wcale nie zmniejsza zainteresowania odbiorców, wręcz przeciwnie – kolejnych chętnych nie brakuje i są oni gotowi wydać setki tysięcy za lot następnym firmom, mimo iż nie posiadają one jeszcze odpowiedniego pojazdu.

Ogromne zainteresowanie tym rynkiem sprawia, że prognozy dotyczące tej branży są optymistyczne.

Czołowi gracze

Wiele firm, jak chociażby wspomniany XCOR, nie przetrwały na rynku. Loty suborbitalne, mimo iż to zdecydowanie tańsza alternatywa do chociażby lotów na Marsa, wciąż jednak wymaga ogromnych nakładów finansowych. To sprawiło, że na ten moment na rynku istnieje tylko kilku liczących się graczy. Skupimy się na dwóch, którzy według nas zasługują na kilka słów.

Virgin Galactic

Mimo, iż firmie nie udało się spełnić zakładanego planu, to jednak radzi sobie całkiem nieźle. W grudniu 2018 roku przeprowadziła kolejny lot testowy, który był zarazem pierwszym udanym lotem samolotu SpaceShipTwo.

Jaki ma plan? Aby osiągnąć wysokość powyżej 100 km, samolot wynoszony jest on na wysokość 15,2 km przez inny samolot WhiteKingTwo. Jest to górna granica dla WWT, ponieważ wyżej powietrze jest niewystarczająco gęsto do wygenerowania odpowiedniej siły nośnej. Na tej wysokości następuje odczepienie i odpalenie silnika SpaceShipTwo. Następnie następuje faza wznoszenia, które odbywa się praktycznie pionowo. Wiąże się to z przeciążeniami dochodzącymi do 3,5G, czyli mniej więcej takimi, jakie odczuwamy na szybkich rollercosterach. Za bezpieczną granicę dla człowieka w czasie wznoszenia przyjmuje się wartość 4 G.

Jednak kupienie biletu to nie wszystko. Każdy pasażer musi odbyć obowiązkowe badania, które potwierdzą jego stan zdrowia, oraz tygodniowe szkolenie przed lotem. Szkolenie to zawiera symulator lotu oraz przebywanie w wirówce w celu przyzwyczajenia organizmu do przeciążenia. SpaceShipTwo jest w stanie zabrać na pokład dwóch pilotów oraz do 6 pasażerów. Podczas lotu doznają oni kilkuminutowego zjawiska mikrograwitacji, dzięki któremu będą mogli poczuć się jak astronauci na ISS. Podczas tych kilku minut pasażerowie będą mogli opuścić swoje fotele, które zostaną przesunięte, aby zwiększyć dostępną przestrzeń. Ze względu na charakter lotu, bardzo ważne było umożliwienie obserwacji Ziemi z pokładu samolotu, którą będzie można podziwiać przez 17 okien.

SpaceX

W zestawieniu tym nie mogło oczywiście zabraknąć firmy Elona Muska, która wyznacza drogę dla prywatnych firm w tej trudnej branży, jaką są loty kosmiczne. SpaceX ma inne podejście do lotów suborbitalnych. Chce je wykorzystać do transportu międzykontynentalnego, co skróci czas np. trasy z Londynu do Hong Kongu z prawie 122 godzin do nieco ponad 30 minut. Nikomu nie trzeba wyjaśniać, jakim przełomem byłoby to w branży transportowej. Ich statek startować będzie z specjalnie wybudowanych platform, które znajdować się będą w pewnym oddaleniu od miast np. na oceanie.

W przeciwieństwie do samolotu Virgin Galactic start odbywa się z pozycji pionowej. Jednak tu również start jest dwuetapowy. Najpierw II stopnień jest wynoszony z wykorzystaniem boostera, który odłącza się i wraca na miejsce startu. Lądowanie odbywa się również w pozycji pionowej.

Głównym celem rakiety Starship są loty kosmiczne na Księżyc oraz na Marsa, jednak z powodzeniem będzie można wykorzystać tę ją do lotów suborbitalnych. Rakieta ta ma być wielokrotnego użytku, a jej długość życia szacowana jest na 100 lotów bez większych napraw. Pierwsze testy rakiety Starship odbyć się mają w 2019 r.

Rynek lotów suborbitalnych

Największą zaletą lotów suborbitalnych jest stosunkowo niski koszt, który sprawia, że mają one dużo większą grupę odbiorców, których stać na taką podróż. Już nie trzeba wydawać 20 milionów. Czołowi gracze w tej branży szacuję cenę lotów na 100-250 tysięcy dolarów i niektórzy przewidują nawet, że dalszy rozwój technologii pozwoli obniżyć ją do kilkudziesięciu tysięcy.

Im dłużej interesujemy się tematem lotów suborbitalnych, tym więcej zastosowań dla nich widzimy. Loty te przestały być już postrzegane jako kolejny produkt dla ekstremalnie bogatych klientów. Stosunkowo niska cena sprawia, że szerokie grono osób chce zrealizować pragnienie podróży kosmicznej, doświadczyć stanu mikrograwitacji, obserwować Ziemię z przestrzeni kosmicznej i spełnić dziecięce marzenia o byciu astronautą.

Twórcy zaczęli zauważać kolejne pola do wykorzystania tej technologii, jak super szybki transport między odległymi miastami, czym mogą być zainteresowane międzynarodowe firmy, które mają siedziby na całym świecie.

Samoloty suborbitalne oferują również możliwość przewozu przesyłek czy eksperymentów naukowych na swoim pokładzie. Stosunkowo niski koszt takiej usługi pozwoliłby na dynamiczny rozwój w dziedzinie badań prowadzonych w przestrzeni kosmicznej, co z kolei poskutkowałoby rozwojem kolejnych technologii. Tanim umieszczeniem np. satelity na orbicie byłby zainteresowany z pewnością również sektor wojskowy i jednostki rządowe wielu krajów.

Dodatkowym plusem jest przyczynienie się lotów do pozytywnego nastawienia opinii publicznej do szeroko pojętej eksploracji kosmosu, co może też wiązać się z większymi funduszami na inne misje, a więc pobudzeniem całego sektora kosmicznego.

Podsumowanie

Zainteresowanie, z jakim spotykają się loty suborbitalne, przestaje dziwić, gdy zdamy sobie sprawę z ogromnego potencjału tego super szybkiego pojazdu. Mamy szansę na własnych oczach zobaczyć, jak rozwija się środek transportu przyszłości. Wciąż jednak na twórców samolotów suborbitalnych czeka wiele przeszkód. Konieczność znalezienie kolejnych, ogromnych funduszy, nieuregulowane kwestie prawne związane z takimi lotach i opóźnienia względem pierwotnych planów, związane z wieloma problemami technicznymi po drodze. Mimo, iż loty suborbitalne wydają się być tylko kwestią czasu, wciąż musimy uzbroić się w cierpliwość i obserwować kolejne poczynania firm na tym rynku. Jesteśmy jedna przekonani, że warto chwilę poczekać, a w międzyczasie zbierać fundusze na zakup własnego biletu.

Tekst pierwotnie ukazał się w magazynie Materia. Link do wydania znajduje się tutaj.

21 April 2019