Falcon Heavy przygotowany do pierwszego lotu

Już 6 lutego najpotężniejsza obecnie rakieta świata może po raz pierwszy wzbić się w powietrze. Długo oczekiwany lot rozwijanego w ostatnich latach ciężkiego krewnego rakiety Falcon 9 firmy SpaceX jest bliżej realizacji niż kiedykolwiek.

Ważąca ponad 1400 ton rakieta ma podnieść się z historycznego stanowiska LC-39A w Centrum Lotów im. Kennedy'ego na Florydzie. W swoim pierwszym locie wyniesie na orbitę wokół Słońca samochód Tesla Roadster, należący do założyciela SpaceX, Elona Muska, który jest też właścicielem biznesu nowoczesnych aut elektrycznych Tesla Inc.

Okno startowe otwiera się o 19:30 polskiego czasu w najbliższy wtorek. Jeśli nie pojawią się problemy techniczne, to jest to najwcześniejsza pora, w jakiej będziemy mogli spodziewać się startu. Inżynierowie będą jednak mogli opóźnić start aż do 22:30 jeśli wystąpią jakieś problemy z rakietą, stanowiskiem lub warunkami pogodowymi.

Pierwszy samochód w kosmosie

Zamiast do swojego pierwszego ryzykownego lotu użyć prostej makiety, symulującej obciążenie, do potężnej ładowni rakiety trafiła wiśniowa Tesla Roadster, której Elon Musk regularnie używał do przemieszczania się.

Samochód Tesla Roadsters na tle owiewek ładowni rakiety Falcon Heavy. Źródło: SpaceX.

Samochód wyrwie się z ucisku grawitacyjnego Ziemi i osiągnie 2. prędkość kosmiczną. Orbita heliocentryczna, na którą trafi będzie miała apocentrum (najwyżej położony punkt orbity) na wysokości orbity Marsa. Nie będzie to jednak lot w pobliże Czerwonej Planety. Mechanika orbitalna wymaga ścisłego ułożenia Ziemi i Marsa, by wykonać dokładną międzyplanetarną podróż.

W trakcie lotu z samochodu wybrzmi utwór Davida Bowiego “Space Odity”, a do ładunku dorzucony został jeszcze egzemplarz humorystycznej powieści science-fiction “Autostopem przez Galaktykę”, autorstwa Douglasa Adamsa (pewnie pierwszego tomu cyklu) i ręcznik z napisem “Don’t panic!” (z ang. bez paniki!).

Największa od czasów Saturna V

Rakieta Falcon Heavy, choć potężna i ważąca prawie półtora milionów kilogramów, jest prosta w swej budowie. Składa się z trzech dolnych stopni rakiety Falcon 9 (jeden w środku i dwa po bokach), czyli łącznie 27 silników Merlin i jednego górnego stopnia tej samej rakiety na szczycie z pojedynczym silnikiem Merlin 1D Vaccum. Podobnie jak mniejszy Falcon 9, wszystkie dolne stopnie rakiety będą przystosowane do powrotu na Ziemię. Dwa boczne, które odłączą się wcześniej, będą wracać na lądowiska w Cape Canaveral, środkowy człon wyląduje na bezzałogowej barce na Oceanie, a przynajmniej spróbuje to zrobić (problemem może być dużo wyższa prędkość stopnia, w porównaniu z lotami Falconów 9).

Falcon Heavy stosuje tą samą strategię skalowania mniejszej rakiety, co Delta IV Heavy. W obrębie tego amerykańskiego systemu, dolny stopień także składa się z tych samych trzech dolnych stopni mniejszej rakiety Delta IV. Delta IV Heavy to obecnie rakieta, która może wynieść najwięcej spośród wszystkich rakiet orbitalnych na świecie: niemal 29 ton na niską orbitę okołoziemską i ponad 14 ton na powszechnie używaną orbitę transferową do geostacjonarnej GTO.

Do tej pory to Delta IV Heavy jest najmocniejszą funkcjonującą rakietą nośną. Podobnie jak w Falcon Heavy, dolny człon rakiety składa się z trzech dolnych stopni mniejszej rakiety Delta IV. Źródło: U.S. Air Force/Joe Davila.

Falcon Heavy w wersji bez odzyskiwania dolnych stopni będzie mógł wynieść prawie dwa razy większy ciężar: niemal 55 ton na niską orbitę i 22 tony na orbitę GTO. Jedyne rakiety, z którymi Falcon Heavy przegrywa to historyczne systemy Saturn V i Energia, która miała wynosić radzieckie wahadłowce Buran.

Profil lotu rakiety będzie bardzo podobny do tego zastosowanego w konkurencyjnej Delta IV Heavy. Najpierw wszystkie 27 silników będzie pracowało na pełnej mocy. Następnie środkowy stopień zmniejszy ciąg swoich silników, by wydłużyć swoje działanie, a boczne stopnie będą kontynuowały lot z pełnym operacyjnym ciągiem.

Po ponad 3 minutach lotu od rakiety odłączą się boczne stopnie, a lot kontynuowany będzie przy użyciu środkowego stopnia, który wróci do wysokiego ciągu. Paliwo w środkowym stopniu zostanie zużyte po około minucie i ostatni dolny stopień odłączy się, by wrócić na Ziemię. Górny stopień będzie kontynuował rozpędzanie siebie i ładunku na docelową orbitę.

Droga Falcon Heavy do pierwszego startu

Pierwsze poważne przesłanki o długo wyczekiwanym starcie Falcona Heavy pojawiły się w maju ubiegłego roku. Wtedy przetestowano w bazie firmy w Teksasie środkowy człon rakiety. Jest to całkowicie nowy dolny stopień, podobny do tych używanych w startach Falcona 9 z dodanymi strukturami wspierającymi montaż bocznych rakiet. Wtedy pojawiły się przesłanki, by spodziewać się debiutu rakiety w ostatnich miesiącach 2017 roku.

Latem ubiegłego roku po raz pierwszy widziano wszystkie dolne stopnie rakiety w hangarze SpaceX w Centrum Lotów im. Kennedy’ego na Florydzie. Wtedy też Musk ogłosił na Twitterze, że spodziewa się startu nowej rakiety w listopadzie.

Potem pojawiły się doniesienia o kolejnych opóźnieniach. Dobrym prognostykiem były jednak pierwsze przystosowania stanowiska LC-39A, które do tej pory było używane jedynie do lotów Falcona 9. W czasie budowy dodatkowych struktur na stanowisku, regularne loty Falcona 9 przeniesiono na sąsiednią platformę LC-40.

Przed świętami Bożego Narodzenia Elon Musk opublikował pierwsze fotografie niemal całkowicie złożonej rakiety w hangarze w pobliżu stanowiska startowego. Już 28 grudnia 2017 roku rakieta po raz pierwszy stanęła pionowo na stanowisku.

Widok na silniki rakiety Falcon Heavy zmontowanej w hangarze w pobliżu stanowiska startowego LC-39A w Cape Canaveral. Źródło: SpaceX.

Gdy potężny system stał pewnie na miejscu, z którego ma wystartować, inżynierowie zaczęli testować operację tankowania rakiety, która różni się od tej stosowanej w lotach Falcona 9, z uwagi na większą liczbę połączeń (każdy człon ma niezależne wejścia paliwowe) i dużo większą ilość tankowanego paliwa.

24 stycznia wykonano wreszcie pierwszy statyczny test silników. W pewnym momencie kilkunastosekundowej próby, wszystkie 27 silników Merlin wytworzyło ogromną chmurę dymu na stanowisku w Cape Canaveral.

Rakieta Falcon Heavy na stanowisku startowym LC-39A. Źródło: SpaceX.