Nowe rakiety Falcon

Waldemar Zwierzchlejski

Nowe rakiety Falcon

29 września 2013 r. o 16:00:13 czasu uniwersalnego (09:00:13 lokalnego) z wyrzutni kompleksu startowego SLC-4E kosmodromu zlokalizowanego na terenie Vandenberg AFB (stan Kalifornia) wystartowała rakieta nośna Falcon-9 v1.1 firmy Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX). Zasadnicza część lotu została zrealizowana osiem minut i pięćdziesiąt cztery sekundy później – silnik drugiego stopnia rakiety został wyłączony i znalazł się on na orbicie bliskiej zaplanowanej. Wraz z nim dostało się w kosmos kilka satelitów, ładunkiem zasadniczym był kanadyjski wielozadaniowy CASSIOPE. Nie to jednak przykuło uwagę obserwatorów tego wydarzenia – nie był to bowiem kolejny start rakiety kosmicznej, jakich w ciągu roku realizowanych jest kilkadziesiąt. Tym razem szło o coś więcej – niewiele z pozoru znacząca jedynka na końcu nazwy rakiety oznaczała znaczny postęp w stosunku do wersji „zero” – rakieta była nie tylko większa, lecz także wstępnie przysposobiona do wielokrotnego wykorzystania.

Geneza i późniejsze dzieje firmy SpaceX zostały już przeze mnie opisane przy okazji pierwszych startów rakiet Falcon-1 („Falcon – tanie latanie?”, Lotnictwo, nr 8/2006) oraz Falcon-9 („Pierwszy lot rakiety Falcon-9”, Lotnictwo, nr 9/2010), niemniej jednak należy tu przypomnieć najważniejsze wydarzenia z jej historii. Założona została (z kapitałem początkowym w wysokości 150 milionów USD) w czerwcu 2002 r. przez emigranta z RPA Elona Muska, współzałożyciela firm informatycznych i projektanta systemów bankowych. Według jego słów celem było stworzenie „cywilizacji kosmicznej”, poprzez potanienie dostępu do rakiet nośnych drogą ich seryjnej produkcji, zastosowaniem nowoczesnych, lecz tanich rozwiązań elektronicznych, a także zwiększenie niezawodności rakiet drogą ich standaryzacji i częściowego ponownego wykorzystania. W późniejszym czasie, pomimo pierwszych niepowodzeń (trzy pierwsze Falcony nie zdołały wejść na orbitę) z ostatniej frazy Musk wykreślił słowo „częściowego”. Taka idea – powrót całej rakiety nośnej pojawiała się dotąd jedynie w literaturze science-fiction, bądź w marzeniach projektantów. Znakomita większość komentatorów zakładała, że jego firma powieli losy innych i po kilku latach „kręcenia się w kółko” upadnie. Jednak Musk nie poszedł tą drogą. Zaproponował – i co ważne zbudował – rodzinę rakiet, mających wspólne nie tylko silniki, lecz również w pewnym zakresie poszczególne stopnie. Znacznie uprościło to prace projektowe, a przede wszystkim pozwoliło stopniowo nabyć niezbędne doświadczenie. Doświadczenie to, jak już wspomniałem, mogło być początkowo deprymujące, jednak firma posiadała nie tylko wizję, ale również wystarczające na kilka niepowodzeń startów zaplecze finansowe.

W chwili obecnej dalszy los wersji „1” jest nieznany. Rakieta jest teoretycznie w pełni operacyjna, co więcej, powstała jej wersja „1e”, odróżniająca się od pierwowzoru przedłużeniem długości pierwszego stopnia (a co za tym idzie i zwiększeniem ilości materiałów pędnych), zamianą ablacyjnie chłodzonego silnika Merlin-1C na regeneracyjny Merlin-1D i nową osłoną aerodynamiczną. Udżwig jej na orbitę polarną wzrósł z 290 do 1010 kg, jednak nie udało się znaleźć na nią żadnego klienta. Po części wzięło się to z tego powodu, że SpaceX widząc sukces dwóch ostatnich lotów Falcona-1, mógł i chciał już przystąpić do budowy znacznie większej rakiety i skoncentrował się na tym zadaniu. Nie była to wspominana wcześniej przez Muska przejściowa wesja „5”, lecz od razu „9”, choć zastosowano tu pewien wybieg. Ponieważ SpaceX nie był jeszcze gotów do zrobienia jej w planowanej wielkości, postanowiono nieco ją skrócić i uprościć budowę klastera silników pierwszego stopnia. Oczywiście działo się to kosztem udźwigu, jednak do osiągnięcia zakładanych przez niego celów był on i tak wystarczający, natomiast pozwalało to zmieścić się w ramach czasowych wynikających nie tylko z własnego harmonogramu, ale i ograniczeń narzucanych przez NASA w ramach programu COTS. Ta wersja rakiety dostała oznaczenie Falcon-9 v1.0. Nie była ona jeszcze przygotowana do odzyskiwania, ale w pierwszych dwóch lotach podjęto takie próby, zakończone jednak niepowodzeniem – korpusy rakiet rozpadały się podczas ponownego wchodzenia w gęste warstwy atmosfery. Uzyskano jednak dzięki temu bogaty materiał doświadczalny, który pozwolił ustalić i wyeliminować przyczynę rozpadania się stopni, a także wprowadzić odpowiednie rozwiązania do budowanego w tym czasie demonstratora lądowania Grasshopper.

Pełna wersja artykułu w magazynie Lotnictwo 11/2013