Starship Integrated Flight Test 5

Starship Integrated Flight Test 5 (IFT-5) je plánovaný pátý let kosmické lodi Starship na nosné raketě Super Heavy. Obě součásti sestavy vyvinula a postavila společnost SpaceX podnikatele Elona Muska. Podle dosud zveřejněných plánů se uskuteční nejdříve v srpnu 2024.

Spodní část startovní sestavy tvoří nosná raketa, resp. první, urychlovací stupeň Super Heavy. Obě součásti byly vyvinuty jako plně znovupoužitelné a určené pro vynášení satelitů a dalších kosmických těles, zásob včetně paliva, i pro vesmírnou turistiku, cesty k Měsíci a meziplanetární lety.

Nosič Super Heavy (booster) dosahuje délky 71 metrů a jeho průměr – v celé výšce stejný – dosahuje 9 metrů.^[2] Hmotnost boosteru bez paliva se pohybuje mezi 160 a 200 tunami, z toho asi 80 tun je hmotnost nádrží.^[3] Pohon zajišťuje celkem 33 motorů Raptor, které mají při plném výkonu souhrnný tah 76 MN, což ze sestavy činí nejsilnější raketu v historii dobývání vesmíru. Nádrže urychlovacího stupně pojmou celkem 3 400 tun pohonných hmot, z toho zhruba tři čtvrtiny připadají na kapalný kyslík a zbylá čtvrtina na podchlazený kapalný metan. Na vrchu boosteru jsou umístěna čtyři roštová kormidla pro řízení stupně při přistání, podobně jako se to SpaceX osvědčilo již u jejího dříve vyvinutého nosiče Falcon 9. Shora nosič uzavírá dva metry vysoký prstenec s průduchy, kterými se odvádějí spaliny z motorů lodi Starship během jejich spuštění, tedy ještě před oddělením kosmické lodi od urychlovacího stupně. Prstenec bude při 4. letu po odpojení lodi Starship z boosteru odhozen, čímž se sníží hmotnost boosteru před přistáním.^[4]

Kosmická loď Starship tvoří horní část sestavy. Je 50 metrů vysoká a po většinu délky udržuje průměr 9 metrů, tedy shodný s urychlovacím stupněm – až v horní čtvrtině se průměr postupně zmenšuje a vytváří zaoblenou kuželovitou špičku. Pro řízení během sestupu k Zemi má loď celkem 4 pohyblivé aerodynamické klapky, dvě v horní a dvě v dolní části. Polovinu lodi po celé její délce a jednu stranu klapek pokrývají dlaždice tepelného štítu pro ochranu lodi při vstupu do atmosféry. Šest motorů Raptor – tři optimalizované pro provoz ve vesmírném vakuu, tři pro provoz v atmosféře^[5] – má k dispozici celkem 1200 tun pohonných látek. SpaceX udává kapacitu nákladu 100 až 150 tun.^[2]

SpaceX pro let připravila kosmickou loď Starship s výrobním označením Ship 30 (S30)^[6] a první stupeň Super Heavy s označením Booster 12 (B12).^[7] Let naváže na 4 předchozí pokusy obdobné sestavy uskutečněné v dubnu 2023 (Starship IFT), listopadu 2023 (Starship IFT 2), březnu 2024 (Starship IFT 3) a červnu 2024 (Starship IFT 4). SpaceX se z prvotních neúspěchů vždy obratem poučila a při dalších startech díky úpravám nosiče i kosmické lodi dosahovala lepších a lepších výsledků, až letem IFT-4 docílila úspěšného startu sestavy, oddělení kosmické lodi od boosteru, přistání boosteru na mořské hladině v Mexickém zálivu, průletu kosmické lodi atmosférou a jejího přistání na hladině Indického oceánu.

Zakladatel SpaceX Elon Musk krátce po skončení letu IFT-4 oznámil záměr vyzkoušet při dalším letu zachycení boosteru hydraulickými rameny na startovní věži OLT (Orbital Launch Tower), která při předstartovní přípravě slouží k vyzvedávání boosteru na startovní rampu OLM (Orbital Launch Mount) a kosmické lodi na booster.^[8] Později vyšlo najevo, že taková změna programu letu vyžaduje úpravu licence Federálního úřadu pro letectví (FAA).^[9]

Booster 12 (B12) je téměř identickým dvojčetem s předchozím nosičem B11 použitým při misi IFT-4. Přesto obsahuje dílčí změny, které vyplynuly z analýzy balíku dat získaných z letu B11. Přepracovány byly 4 terminály sítě Starlink na vršcích podélných stabilizačních ližin ve spodní části boosteru, drobných změn doznal i systém ukončení letu FTS (Flight Termination System).^[10]

Hlavní změnou na kosmické lodi Starship 30, provedenou v reakci na prohoření ochranné tepelné vrstvy na jednom z křidélek lodi S29 při předchozím letu v červnu 2024, bylo nahrazení dosud používaných dlaždic tepelného štítu lodi Starship novými, asi dvakrát silnějšími. SpaceX také pod dlaždice umístila druhotnou ablativní strukturu (ochrannou vrstvu), aby ani v případě prasknutí nebo uvolnění dlaždice nedošlo v místě ztráty k poškození kosmické lodi.^[11] Na lodi byly provedeny i další konstrukční změny, především nový ventilační otvor na nádrži kapalného metanu a další ventilační otvor s novou konstrukcí na nádrži kapalného kyslíku; dále byla dvě pole malých rádiových antén přepracována a přemístěna do blízkosti nákladového prostoru namísto nosníku lodi, přičemž jedno pole bylo ukryto pod tepelným štítem lodi.^[12]

Montáž jednotlivých součástí Boosteru 12 začala v červnu 2023,^[13] sestavený nosič byl na konci prosince 2023 převezen na nové testovací místo Massey Outpost ke dvěma kryogenním testům (zkouškám těsnosti systému po naplnění nádrží a potrubí silně podchlazeným pohonnými hmotami), které podstoupil 10. ledna 2024 a o dva dny později.^[14][15] Poté rozpracovaný B12 zamířil na několik dní do „raketové zahrady” (Rocket Garden), skladovacího prostoru pro rozpracované a hotové stroje, a 24. ledna 2024 byl přesunut do hangáru Mega Bay 1 kvůli instalaci motorů a mezistupně pro připojení kosmické lodi Starship.^[16] Ke startovací věži OLT a rampě OLM se booster vydal 9. července 2024^[17][18] a během následující noci byl vyzvednut na OLM.^[19] Tam postupně absolvoval 11. července 2024 třetí kryogenní test,^[15][20] 12. července první testovací spuštění motorů (Spin Prime Test)^[15][21] a 15. července osmivteřinový statický zážeh všech 33 motorů.^[19][22][23] O den později SpaceX vrátila B12 do montážní haly Mega Bay 1 k finálním pracím.^[14][24]

Sestavování kosmické lodi Starship 30 bylo zahájeno 21. července 2023, i když první díly byly spatřeny už v září 2022.^[25] Po dokončení montáže byla loď 30. prosince 2023 převezena na Massey's k zahájení testovací kampaně. Ta začala 3. a 6. ledna 2024 dvěma úspěšnými kryogenními testy obou nádrží.^[25] Poté se S30 11. ledna vrátila do montážní haly High Bay k dalším pracím a odsud se 4. dubna přesunula do hangáru Mega Bay 2 k instalaci motorů a 1. května na pracovní rampu ve startovací oblasti k testům motorů.^[25] Zde 7. května 2024 technici přerušili přípravu asi 15 minut před statickým zážehem všech 6 motorů, ale o den později ho úspěšně provedli.^[26][27] Po dalších montážích v obou hangárech včetně kompletní výměny dlaždic tepelného štítu (odstraňování původních dlaždic začalo 11. června 2024.^[28][29]) a výměny jednoho z motorů Rvac se S30 vrátila na Massey's^[25] a 26. července prošla znovu úspěšným statickým zážehem.^[30] Přesun do haly Mega Bay 2, výměnu dalšího motoru Rvac a návrat na testovací místo^[31] pak loď absolvovala ještě jednou se závěrečným testem spuštění motoru (Spin Prime Test) 7. srpna 2024.^[25]

Nadstandardní péči SpaceX věnovala také startovací věži OLT, která bude mít při pátém letu – a podle plánů SpaceX i při mnoha dalších – důležité úkoly nejen na začátku, ale i na konci letu nosiče Super Heavy. Proto se v červnu 2024 s pomocí zkráceného modelu boosteru uskutečnilo několik testů a kalibrací hydraulických ramen (tzv. „chopsticks”, neboli jídelních hůlek), které budou vlastní zachycení při přistání nosiče provádět.^[32]

První úvaha z úst Elona Muska krátce po předchozím úspěšné misi IFT-4 naznačila, že by se pátý let mohl uskutečnit "asi za měsíc", tedy v první polovině července 2024.^[33] Tak krátkého časového intervalu mezi dvěma lety sestavy Super Heavy/Starship se ještě nikdy nepodařilo uskutečnit, protože před konáním dalšího letu muselo proběhnout vyšetření mimořádné události, doporučení nápravných opatření a jejich schvální Federálním úřadem pro letectví (FAA) před vydáním licence pro další let. Tentokrát je ale zkrácení možné, protože při letu IFT-4 k žádné mimořádné události nedošlo, a licence FAA je navíc vydána nejen pro čtvrtý, ale také pro další lety stejné sestavy se shodným profilem mise a za podmínky předběžného ohlášení letu.^[34][35][36] Navíc FAA na návrh SpaceX akceptovala tři typy mimořádných situací, které by nevyžadovaly formální vyšetřování, pokud by při nich nevznikla žádná zranění nebo úmrtí, poškození cizího majetku nebo dopad součástí techniky mimo stanovené rizikové oblasti. Takovými typy situací jsou selhání tepelného štítu během vysokoteplotní etapy vstupu do atmosféry, neschopnost systému ovládacích klapek zajistit řízení pozice a orientace kosmické lodi vstupující do atmosféry, nebo selhání motorů Raptor při přistávacím zážehu.^[37]

FAA 12. června 2024 potvrdila, že nepožaduje, aby SpaceX provedla vyšetřování týkající se 4. letového testu hvězdné lodi. Podle úřadu všechny činnosti související s letem rakety SuperHeavy i lodi Starship proběhly podle očekávaného a schváleného plánu.^[38]

Elon Musk 15. června 2024 v komentáři k animaci zachycení boosteru u věže OLT na síti X oznámil, že cílem je pokusit se o zachycení koncem července.^[39] A 6. července 2024 oznámil, že se let uskuteční za 4 týdny.^[40] Společnost SpaceX 8. srpna oznámila, že Starship i Super Heavy jsou připraveny k letu a čeká se na schválení regulačními orgány.^[41]

Zatím není známo, jestli bude letová trajektorie stejná jako v předchozích dvou případech, kdy sestava boosteru a kosmické lodi Starship odstartovala z rampy OLM (Orbital Launch Mount) na kosmodromu Starbase v Boca Chica na jihu amerického státu Texas, Starship se po necelých třech minutách oddělila od boosteru a pokračovala v letu, zatímco booster provedl několika zážehy motorů řízený návrat k přistání na zemskému povrchu, který dosud reprezentovala hladina Mexického zálivu. Starship se naopak pomocí svých motorů dostala na suborbitální dráhu s nejvyšším bodem do 235 km nad Zemí a poté bez nutnosti provést zážeh svých motorů vstoupila do atmosféry a po průletu skrz ni řízeně přistála v Indickém oceánu západně od Austrálie.

Jedinou zatím oznámenou odchylkou je možnost, že SpaceX vyzkouší při přistání boosteru kýženou variantu přistání nikoli na vodě, ale souběžně se servisní věží u rampy OLM, kde by byla Starship zachycena pohyblivými pažemi systému Mechazilla. Ty při přípravě ke startu slouží k vyzvedávání boosteru na OLM a kosmické lodi na vršek boosteru. Variantou zůstane také přistání do vody nedaleko rampy. Elon Musk takovou možnost připustil v rozhovoru krátce po uskutečnění čtvrtého testovacího letu.^[8]

• Starship (SpaceX)

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Starship Integrated Flight Test 5 na Wikimedia Commons
• DSL.sk - Ďalší let Starship sa zrejme posúva na september. DSL.sk [online]. [cit. 2024-08-12]. Dostupné online.