Wylot z Ziemi to pół biedy. Liczy się powrót

Z wysokości nieba pływająca platforma lądownicza jest tylko małą kropeczką. Gdy rakieta Falcon 9-R opada, walcząc z grawitacją za pomocą potężnych silników, przybliża się biały krąg lądowiska. Taki powrót rakiety to niesamowity widok – jakby ktoś puścił od tyłu nagranie startu. Tuż nad platformą maszyna zwalnia: na moment mocniej bucha ogień i dym. Wylądowała! Niestety, czub leciutko się przechyla i kilkaset ton żelastwa uderza o barkę, wpadając do oceanu. Nic się nikomu nie stało – rakieta jest bezzałogowa, tak samo jak platforma.

POGROMCY KIJA OD MIOTŁY

Tak wyglądała kwietniowa próba lądowania stworzonej przez firmę SpaceX rakiety Falcon 9-R. „R” znaczy „reusable”, czyli wielokrotnego użytku. – Najwyraźniej Falcon wylądował dobrze, ale nadmierna prędkość boczna spowodowała, że czubek się przechylił po lądowaniu – napisał na Twitterze do 2 mln fanów Elon Musk, szef SpaceX. Ta firma jako pierwsza próbuje ograniczyć koszty lotów w kosmos poprzez stworzenie rakiet powracających. Dotąd pojazdy wynoszące obiekty ponad Ziemię przepadały: po wystrzeleniu fragmentu, który dostawał się na orbitę, główna część rakiety nośnej spadała do oceanu albo na pustkowia. Ale dla Muska nie ma rzeczy niemożliwych, są tylko zbyt kosztowne. Takie wydają mu się obecnie loty w kosmos. – Gdyby istniały tylko samoloty jednorazowego użytku, to nikt by nimi nie latał, bo koszty eksploatacji byłyby zaporowe – twierdzi Musk. Wystrzelenie jednorazowych rakiet to dziś koszty rzędu milionów dolarów. Dlatego SpaceX od lat rozwija silniki, które spowolnią pionowo lądującą rakietę do prędkości 1-2 km/h, by umożliwić lekkie zetknięcie z ziemią. Sztuka jednak nie jest łatwa.

– Sprowadzenie na ziemię rakiety o wysokości 14-piętrowego budynku jest jak próba utrzymania na otwartej dłoni kija od miotły podczas wichury – twierdzą inżynierowie SpaceX. Nie przesadzają – kompletna rakieta Falcon R ma prawie 70 m wysokości przy średnicy zaledwie 4 m. Waży ponad 500 ton. Kwietniowa próba, podczas której nieszczęśliwie przeważył czubek, to i tak postęp w porównaniu z dwiema poprzednimi – podczas pierwszej rakieta podchodziła do lądowania pod zbyt dużym kątem i zbyt szybko, co doprowadziło do uderzenia w barkę i eksplozji. Podczas drugiej próby ogromne fale na oceanie uniemożliwiły lądowanie.

Elon Musk się jednak nie przejmuje – ten potomek holenderskich imigrantów dobrze wie, że błędy są niezbędne. Jako dzieciak pracował przy czyszczeniu kotłów w tartaku. Mimo że dostał się na wydział fizyki prestiżowego Uniwersytetu Stanforda, po dwóch latach przerwał studia i wziął się za biznes. Pieniądze zrobił na płatnościach internetowych PayPal i elektrycznych samochodach Tesla. Założona w 2002 r. SpaceX jest jego trzecią firmą, i to właśnie jej pracoholik Musk poświęca ostatnio większość czasu. – Pieprzyć Ziemię – mówił w jednym z wywiadów. – Jeśli nasz gatunek ma przetrwać, musimy założyć kolonię w kosmosie.

Ale najpierw musimy w miarę tanio latać na orbitę. Choć czasy kosmicznego Ryanaira jeszcze przed nami, to warunkiem ich nadejścia jest tania w eksploatacji rakieta nośna wielokrotnego użytku. Zanim rozpoczęły się testy Falcona R, na platformach badawczych SpaceX w Teksasie wielokrotnie testowano „konika polnego”, czyli rakietę Grasshopper zawierającą podstawowy moduł Falcona i tylko jeden silnik. Grasshopper „podskakiwał” na kilkaset metrów i lądował, za każdym startem zwiększając wysokość, na którą się wznosił. Wykonał w sumie osiem skoków, wszystkie zakończone udanym zejściem na ziemię. Jego szacowana precyzyjność lądowania jest porównywalna do helikoptera.

ESPRESSO DLA KOSMONAUTÓW

Musk jest optymistą, szczególnie że jego firma realizuje intratny kontrakt na dostawę kilkunastu ładunków na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). A więc pieniędzy na finansowanie badań naukowych i testy rakiety nie zabraknie. Od niedawna dostawa części zamiennych i jedzenia dla astronautów odbywa się właśnie powracającym Falconem R, co umożliwia testy w idealnych warunkach. Tak było w kwietniu – startująca z Cape Canaveral Air Force Station na Florydzie rakieta miała na pokładzie ponad dwie tony ładunku, m.in. pojemnik z warzywami i sprzęt do eksperymentów. A także pierwszy na świecie ekspres do kawy zrobiony we Włoszech specjalnie dla kosmonautów.

Jak wyglądał lot? Falcon 9-R to rakieta dwuczęściowa. Podstawowy moduł – ten najdroższy, który SpaceX chce ocalić – służy do wynoszenia rakiety na orbitę. Zawiera dziewięć silników i ogromny zbiornik z paliwem, a także składane nogi lądownika i cztery stabilizatory lotu. Na module pierwszym zatknięty jest drugi – z pojedynczym silnikiem oraz załadunkiem. Po pionowym starcie rakieta zaczyna lecieć łukiem. Gdy po około trzech minutach znajduje się na odpowiedniej wysokości, a siła przyciągania ziemskiego słabnie, pierwszy moduł wyłącza silniki. Z kolei drugi włącza silnik i oddziela się, samodzielnie zmierzając do stacji kosmicznej. Tymczasem moduł pierwszy traci prędkość i zbliża się do pozycji horyzontalnej. Wtedy włącza część silników i rozpoczyna trudny manewr zmierzający do tego, by rakieta – zanim zacznie spadać – obróciła się o 180 stopni i ustawiła silnikami do dołu. Gdy to się uda, rozkładają się stateczniki, które pomagają skierować rakietę na platformę lądownika o wymiarach około 90 x 50 m. Silniki pomagają zmniejszyć prędkość spadania oraz destrukcyjne siły działające na rakietę przy większych prędkościach. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, rakieta ląduje. – Docelowo chcemy, aby po kilku godzinach przeglądu technicznego była gotowa do kolejnego użycia – twierdzą w SpaceX.

KOSMICZNE TAXI DO 2017 R.

Podejście SpaceX jest rewolucyjne. Zamiast opierać się na istniejących projektach rakiet, stworzyli własny. Zamiast budować jeden superefektywny silnik, postawili na dziewięć mniejszych silników modułowych. Do tego wybrali tańsze rozwiązania, projektując komputery pokładowe, i w nowatorski sposób podeszli do okiełznania sił fizyki. Dzięki rakiecie powracającej koszty wynoszenia ładunków mogą potanieć nawet stukrotnie. Skorzysta na tym cała cywilizacja, bo na wysłanie sprzętu w kosmos będzie stać uniwersytety czy mniejsze firmy.

Kolejny etap to transport ludzi. We wrześniu 2014 r. SpaceX i rywalizujący z nim Boeing dostały obietnicę otrzymania od NASA po kilka miliardów dolarów na stworzenie do 2017 r. „kosmicznych taksówek” wynoszących na orbitę kosmonautów. Wykonają one od dwóch do sześciu załogowych lotów na Międzynarodową Stację Kosmiczną, co spowoduje dwukrotny wzrost jej potencjału badawczego. Jak przyznaje NASA, zwycięzców jest dwóch, by podkręcić rywalizację. – To najbardziej ambitny i ekscytujący rozdział w historii NASA i lotów w kosmos – twierdzi Charles Bolden, szef NASA. – To krok w stronę podróży, która zabierze nas na inne gwiazdy i planety – dodaje Musk. Tymczasem kolejna rakieta Falcon czeka na start, by za dwa miesiące wylądować bez problemów. Długa, biała, z owalną głowicą. – Wygląda jak wielki plemnik – komentują internauci na Twitterze. Może to ordynarna metafora, ale jeśli spojrzeć na pęd człowieka ku czerni kosmosu, chyba jest coś na rzeczy. 

(Wprost nr 19/2015)