TRUDNY WZLOT SOKOŁA

Prototyp statku Dragon Fot. SpaceX

Nauka i nauczki

Falcon-1 jest dwustopniową rakietą na paliwo ciekłe, jej masa startowa wynosi 27 ton, a wielkość wynoszonego ładunku to 200-670 kg, w zależności od wysokości orbity i jej nachylenia do równika. Całkowity koszt startu firma wycenia na 6,7 mln USD, więc przy maksymalnym ładunku daje dokładnie 10 tys. USD/kg, przy obecnej cenie ok. 20 tys. USD/kg, jakiej żądają państwowe agencje kosmiczne. Jak to jest możliwe? Musk uważa, że zarówno amerykańska NASA, jak i agencje kosmiczne innych państw zawyżają koszty swych usług i wcześniej czy później zostaną wyparte przez bardziej ekonomiczne firmy prywatne. Jednak droga do przebicia się na rynku kosmicznym nie jest łatwa.

\\\*

Wielkie koncerny produkujące rakiety na potrzeby wojska i agencji rządowych nie muszą się liczyć z kosztami, ponadto dysponują technologiami i infrastrukturą niezbędną do obsługi startów. Przedsiębiorca, który podejmie próbę złamania państwowego monopolu w tej dziedzinie, musi nie tylko zbudować tańszą rakietę nośną, ale także zapewnić jej miejsce startu - a więc zbudować własną wyrzutnię, albo wydzierżawić już gotową na jednym z państwowych lub wojskowych kosmodromów.
Pierwsza prywatna firma, która zaczęła świadczyć usługi na kosmicznym rynku - Orbital Sciences Corporation - problem wyrzutni rozwiązała w sposób bardzo oryginalny. Zbudowana przez OSC trzystopniowa rakieta Pegasus odpalana jest z... samolotu! Samolot zaś może startować z dowolnego lotniska. Oczywiście, takie rozwiązanie sprawdza się dla rakiety niewielkiej (pierwszy Pegasus z 1990 r. miał masę 18,5 t, obecnie używana wersja XL waży 23 tony). Udźwig Pegasusa mieści się w granicach 500-700 kg, więc jest zbliżony do Sokoła.
Plany Elona Muska sięgają jednak znacznie dalej. Oprócz Falcona-1 opracowano trzy większe warianty tej rakiety. Falcon-5 o masie startowej 155 t miałby udźwig już 4,1 t, a Falcon-9 z masą 333 t mógłby wynieść 12,5 t - masę, w której można już zmieścić załogowy statek kosmiczny. Ostatni wariant, Falcon-9 Heavy, to prawdziwa ciężka klasa - masa startowa 885 t, udźwig 29,6 t! Elementem, który łączy całą rodzinę Sokołów ma być silnik Merlin, który napędza pierwszy stopień Falcona-1. W pierwszym stopniu Falcona-5 miałoby działać pięć takich silników, a dziewięć w jego kolejnym wariancie. Wersja Falcon-9 Heavy miałaby 3 równoległe stopnie po 9 silników w każdym, więc łącznie 27 silników Merlin.
Mimo iż SpaceX ma za sobą na razie jeden udany start niewielkiej rakiety, która wyniosła w kosmos jedynie makietę satelity, mierzy bardzo wysoko i nie zwalnia tempa w budowie kolejnego modelu Falcona. Wersję pięciosilnikową odłożono i przystąpiono od razu do budowy Falcona-9; wiązka dziewięciu Merlinów została już pomyślnie przetestowana na hamowni latem b.r. Co równie ważne, SpaceX uzyskała możliwość przystosowania dla Falcona-9 wojskowej rampy startowej SLC-40 na przylądku Canaveral.
Równocześnie z rakietą Falcon-9 rozpoczęto konstruowanie statku Dragon, który mógłby być w przyszłości wykorzystany jako transportowiec dla stacji ISS, a nawet jako statek załogowy. Firma Elona Muska przystąpiła bowiem do ogłoszonego przez NASA programu COTS (Commercial Orbital Transportation Services), który przewiduje udział prywatnych firm w kosmicznych usługach transportowych, łącznie z transportem załóg. NASA zmuszona została do takiego desperackiego kroku, bowiem przestarzałe i niezbyt bezpieczne wahadłowce mają być wycofane z eksploatacji w 2010 r., a budowany w ich miejsce statek Orion będzie gotów dopiero około roku 2015. Tymczasem na orbicie pozostaje stacja kosmiczna ISS, w znacznej części amerykańska i NASA nie chciałaby zostać od niej odcięta, ani też zdana całkowicie na rosyjskie usługi przewozowe.

\\\*

Lata 2010-2015 to najlepszy czas dla prywatnych przedsiębiorców, dlatego Musk spieszy się ze swoim Dragonem. Jego statek, na razie istniejący w postaci makiety, ma mieć ładowność 2,5 t w wersji towarowej i miejsce dla siedmiu astronautów w wersji załogowej. O ile ładowność jest zbliżona do rosyjskiego transportowca Progress, to wersja załogowa naprawdę robi wrażenie! Podobnej wielkości statki (rosyjski Sojuz, chiński Shenzhou) są tylko 3-osobowe, a 7 osób mieściło się dotąd jedynie w wahadłowcu.
W ramach programu COTS przewidziane są trzy loty testowe - lot demonstracyjny rakiety z prototypem statku i jego powrotem na Ziemię, kolejny lot ze zbliżeniem statku do orbitującego górnego stopnia rakiety (symulacja zbliżenia do stacji ISS) i trzeci lot z cumowaniem prototypu statku do stacji orbitalnej. Pierwotnie termin dla pierwszej misji wyznaczono na czerwiec 2009, drugiej na listopad 2009 i trzeciej na marzec 2010 r.; dziś już nie ulega wątpliwości, że ulegną one przesunięciu, ale i tak tempo prac jest niespotykane, zwłaszcza w porównaniu z "państwowym" projektem rakiety Ares 1 i statku Orion. Firma SpaceX na swej stronie internetowej utrzymuje, że dziewiczy start Falcona-9 odbędzie się jeszcze tym roku.
Byłoby to niezwykłe osiągnięcie w dziedzinie technologii kosmicznej - bezpośrednie przejście z rakiety o masie 27 ton do masy ponad 300 ton i w dodatku rakiety (teoretycznie) przeznaczonej do startów załogowych. Takie konstrukcje muszą się cechować szczególnie wysoką niezawodnością.

\\\*

Tymczasem przyjrzyjmy się Sokołowi. Falcon-1 wystartował z wysepki Omelek na Pacyfiku, która należy do atolu Kwajalein, gdzie zlokalizowana jest też baza rakietowa amerykańskich sił powietrznych. Falcon-1 nie potrzebuje do startu zbyt wielu urządzeń - przenośną rampę można ustawić w dowolnym miejscu, do którego mogą dojechać cysterny z paliwem (nafta) i utleniaczem (ciekły tlen), centrum dowodzenia startem mieści się w przenośnym pawilonie. Dla obniżenia kosztów startu pierwszy stopień ma być odzyskiwany do wielokrotnego użycia - po opadnięciu na spadochronie do oceanu zostanie podniesiony na pokład okrętu i po niezbędnej konserwacji ponownie napełniony składnikami paliwa.
To także jest bardzo śmiały pomysł, dotąd jedynie rakiety stałopaliwowe wahadłowca odzyskiwano po wodowaniu na Atlantyku. Są one jednak znacznie prostsze w budowie i przez to mniej wrażliwe na kontakt z wodą morską. Zresztą ekonomiczność tego rozwiązania w systemie Space Shuttle okazała się dość wątpliwa i inne agencje państwowe zrezygnowały z odzyskiwania rakiet wspomagających. Czy SpaceX i w tym przypadku okaże się pionierem? Trzymajmy kciuki za powodzenie Sokołów, bo obiecują tańszą i szybszą drogę w kosmos.
JACEK KRUK