Falcon wylądował!

Falcon wylądował

21 grudnia 2015 stało się coś niezwykłego i fantastycznego. Falcon wylądował! Rakieta, która wyniosła jedenaście satelitów na wysoką orbitę, wróciła na Ziemię – po raz pierwszy.

Można powiedzieć, że lądowanie „sokoła” to najważniejsze wydarzenie od 1969 roku, od czasu okrzyku „Eagle has landed!”, który rozległ się w centrum kontroli NASA, czyli od lądowania „orła” na księżycowym „morzu spokoju”.

A gdyby tak podróż w kosmos miała kosztować tylko ułamek tego, co dzisiaj?…

Jak niewielki ułamek?

Koszt paliwa do rakiety wynosi zaledwie pół procenta jej ceny. Gdyby rakiet nie trzeba było niszczyć przy każdym locie, ich koszt wynoszenia w kosmos mógłby spaść 200-krotnie – teoretycznie, gdyż trzeba jeszcze zredukować koszty amortyzacji i przeglądów.

Już przy dzisiejszej technologii, jako ludzkość byliśmy w stanie zbudować 417-tonową międzynarodową stację kosmiczną ISS. Kiedy start jednego promu kosmicznego kosztował 550 milionów dolarów…

Falcon wylądował 1

Dla porównania, wyniesienie takiej samej masy ładunku z użyciem rakiety Falcon, kosztuje obecnie tylko 90 milionów, a przy obecnym sukcesie lądowania modułu, szacuje się, że będzie można używać bezpiecznie jednej rakiety dziesięciokrotnie (maksymalnie do kilkuset lotów). Jednym słowem, dzięki temu historycznemu wydarzeniu, że Falcon wylądował właśnie 21 grudnia 2015 roku – na chwilę obecną zredukowaliśmy konieczny do poniesienia wysiłek z 550 milionów, dla promów, do 10 milionów, dla kosztu umieszczenia 30 ton na niskiej orbicie LEO. Jest to 55-krotna redukcja kosztów w porównaniu z technologią z epoki eksploracji programu Apollo. Wtedy wylądowaliśmy na Księżycu – dzisiaj nasze możliwości są 55-krotnie większe. Zastanówmy się, czego możemy z taką potęgą w XXI wieku dokonać.

A dlaczego wydarzenie to było takie trudne?

Użyteczny ładunek stanowi zaledwie 2% masy rakiety. To, co potrzebne, żeby bezpiecznie z powrotem osadzić moduł wynoszący, musi więc zmieścić się w małej części z tych 2%.

Ważąca przy starcie 450 ton, rakieta Falcon składa się z pierwszego stopnia, w postaci cylindrycznego modułu wynoszącego, który mieści silnik główny oraz większość paliwa. Po 2 minutach i 24 sekundach lotu, przy naddźwiękowej prędkości 2 km/s, moduł oddziela się od reszty rakiety, żeby nie obciążać pustym zbiornikiem drugiego modułu – tego kosmicznego.

Po wykonaniu manewru uniknięcia strug wylotowych drugiego stopnia rakiety, pierwszy stopień włącza jeszcze na chwilę silniki, żeby nie spadać bezpośrednio na miejsce startu, kierując się na docelowe miejsce lądowania. Moduł osiąga docelową wysokość 140 kilometrów. Potem potrzeba jeszcze dwóch uruchomień silników – pierwszego, który ustawia rakietę pod odpowiednim kątem do Ziemi i redukuje jej prędkość do poddźwiękowej 250-350 m/s oraz finalnego, koniecznego do spowolnienia tuż przed lądowaniem. W trakcie lotu opadającego, moduł stabilizują hydrauliczne stateczniki, dynamicznie reagujące na wychylenia wiatru. Tuż przed lądowaniem wysuwają się także nogi podwozia. Są pozbawione kół, zatem rakieta musi lądować z prawie zerową prędkością horyzontalną, z powodu wysoko ustanowionego środka ciężkości.

Ustawienie na ogonie, spadającego z Kosmosu prędkością naddźwiękową, cienkiego, 25-tonowego cylindra – udało się dopiero teraz, bo jest to naprawdę bardzo trudne.

Lecz teraz, kiedy mamy to już za sobą – nastały zupełnie nowe czasy. Nastała epoka lotów kosmicznych. Mamy wreszcie XXI wiek. To, co osiągnęliśmy w poprzednim tysiącleciu, było bardzo ważne, lecz były to zaledwie eksperymenty – pierwsze kosmiczne próby! Każdy kolejny lot był testem, bo statek był budowany od podstaw – i był zupełnie nowy.

Nie można nazywać regularnymi lotami, XX-wiecznego konceptu, przy którym statek kosmiczny rozbija się w oceanie za każdym razem po wykonaniu zadania. Ile kosztowałby bilet lotniczy, gdyby po każdym przelocie samolotem – trzeba było oddawać go na złom? Boeing 787 kosztuje 300 milionów dolarów – to 10 razy więcej niż rakieta Falcon. Teoretycznie więc koszt jednego lotu w Kosmos może być mniejszy niż lotu samolotem – ale musi tutaj dojść do przemiany jakościowej. Musimy latać w Kosmos, a nie mieć do czynienia z „planowanymi katastrofami”, jak obecnie.

Teraz, po raz pierwszy w historii, dostępność lotu w Kosmos drastycznie się zwiększy. Całość statku wynoszącego, będzie można odzyskać. Będzie można budować trwalsze, bo już nie jednorazowe, elementy. Przed ludzkością otwiera się szeroko, realna kosztowo, kosmiczna perspektywa.

Falcon wylądował 2

Ale dokąd prowadzi ta kosmiczna perspektywa?

Ten historyczny moduł, który wylądował jako pierwszy, w Kosmos już nie poleci. Będzie poddawany szeregowi testów, które sprawdzą, jak wpłynęły na niego „przygody” związane z ponownym wejściem w atmosferę. Ponieważ technologia już powstała, „używanych” modułów będzie coraz więcej, a wiedza o ich zużywaniu się, coraz dokładniejsza. Przez co już pojawiły się propozycje dla klientów ze strony SpaceX (twórcy rakiety Falcon), że zaoferują możliwość redukcji wydatków, jeśli satelity polecą na „używanym” module.

Docelowo, należąca do wizjonera Elona Muska, firma SpaceX, zamierza zbudować dużo większą rakietę, Falcon Heavy (o wadze 1500 ton, co stanowi połowę masy Saturna V z programu Apollo mającego udźwig 140 ton na LEO). Falcon Heavy będzie składał się z trzech rakiet Falcon i będzie zdolny zabrać na LEO około 50 ton masy.

Dzięki sukcesowi pierwszego historycznego lądowania, każdy z trzech modułów wynoszących będzie teraz rakietą wielorazowego użytku, co drastycznie zredukuje koszty dalszej eksploracji Kosmosu. Głównym celem budowy rakiet Heavy jest założenie stałej, niezależnej od Ziemi, bazy na Marsie. To również na pewno przyspieszy i zaktywizuje program kosmiczny NASA. Agencja kosmiczna właśnie buduje największą rakietę w historii – Ares V, będącą w stanie wynieść 190 ton na LEO.

To otwiera przed ludzkością perspektywę stania się najważniejszym gatunkiem w historii naszej biosfery, bo wraz z cywilizacją multiplanetarną, rozsiewać ona będzie po całym Układzie Słonecznym kod genetyczny. Człowiek uzasadni wreszcie swój podły, mało ekologiczny żywot – robiąc coś, co nie udało się naturze przez ponad 4 miliardy lat: rozprzestrzeniając międzyplanetarnie życie.

Zbigniew Galar

B
Co myślisz o tym artykule? Wyraź swoją opinię - zgrilluj tosta!
  • bardzo ciekawy-wypieczony tost (2)
  • w porządku-niezła grzanka (4)
  • potrzebny-smaczny tost (2)
  • średni-przeciętny tost (0)
  • nie podoba mi się-spalony tost (0)

Jeden komentarz

  1. justynakarolak

    Znakomity artykuł, Zbyszku! Jestem z Ciebie dumna :). Bardzo zwięźle, kluczowo, na temat, a jednocześnie niezwykle inspirująco ujęta wizja eksploracji Kosmosu, jednocześnie nawet udało Ci się wpleść pierwiastki myślenia ekonomicznego; brawo :). Jeśli ktokolwiek poszukuje naukowych ciekawostek związanych z bieżącymi zadaniami NASA i projektami kosmicznymi, myślę, że będzie szalenie zadowolony z tej skondensowanej, ale merytorycznej i w pełni autorskiej próby „zarażenia” nas, czytelników, „czekającą tuż-tuż za progiem możliwością poznania kosmicznej, arcyciekawej przestrzeni”.

    Pozdrawiam serdecznie! 🙂

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *