Od wystrzelenia na ziemską orbitę pierwszego Sputnika minęło już ponad 60 lat. Zaledwie 12 lat po tym wydarzeniu sukcesem zakończyła się misja Apollo 11, podczas której padły słynne słowa Neila Armstronga o wielkim kroku dla ludzkości. Wydawać by się mogło, że przez tak długi okres będziemy w stanie znacznie udoskonalić naszą technologię lotów kosmicznych. Jednakże to dopiero powstanie firmy SpaceX w czerwcu 2002 dało nadzieję na realny postęp. Postęp, którego najnowszą manifestację mogliśmy oglądać cztery dni temu podczas startu Falcona Heavy. Z tej też okazji dzisiejszy odcinek cyklu będzie nieco luźniejszy, zajmiemy się bowiem historią SpaceX.
Elon Musk, wielokrotnie przytaczany na Tabletowo współzałożyciel PayPala, Tesli oraz SpaceX, powiedział w jednym z wywiadów, że ma mentalność samuraja – wolałby popełnić seppuku, niż przegrać. Udowadnia to wielokrotnie, kompletnie nie zniechęcając się porażkami czy opóźnieniami prac. Falcon Heavy został zapowiedziany już w 2011 roku, zaś pierwszy start planowano na rok 2013. Widać więc, że między planami a rzeczywistością pojawiło się aż pięć lat różnicy. Powodów było wiele, między innymi niskie zainteresowanie rakietą, a także skupienie się firmy na dopracowaniu Falcona 9 oraz kapsuły Dragon. Mimo to Falcon Heavy cały czas majaczył gdzieś na horyzoncie planów i marzeń Elona. Wreszcie 6 lutego 2018 roku powodzeniem zakończył się dziewiczy lot tej najpotężniejszej obecnie rakiety. Zanim jednak stało się to możliwe, konieczne było przepracowanie wielu etapów. Zacznijmy więc od początku.
Falcon 1
Jeśli nazwa Falcon kojarzy Wam się z Falconem Millenium z Gwiezdnych Wojen, to jest to całkowicie trafne skojarzenie; to ukłon Elona w stronę najszybszej kupy złomu w galaktyce. Nim jednak pierwszy Falcon wzbił się w powietrze, należało go po prostu stworzyć od zera, jak na prywatną firmę przystało. Plany Muska były proste – pierwszy silnik w maju 2003 roku, drugi w czerwcu, kadłub rakiety w lipcu, a poskładanie całości w sierpniu. Start w listopadzie, czyli piętnaście miesięcy po formalnym utworzeniu firmy. Szaleniec, geniusz czy idiota? USA w latach 1957-1966 wystrzeliło na orbitę ponad czterysta rakiet, spośród których niemal setka efektownie spłonęła, a technologia nie została przez to jakoś znacznie rozwinięta. Tymczasem budżet SpaceX nie przewidywał serii eksplozji, przy jednoczesnym założeniu, że Falcon będzie rakietą tanią i niezawodną.
Prace postępowały w niesamowitym tempie. Kierownik kontroli lotów stanowiska testowego firmy XCOR na pustyni Mojave opowiadał, że ekipa inżynierów przeprowadzała po kilka prób jednego z komponentów dziennie, co dla niego było praktyką kompletnie niespotykaną. Prace nad silnikiem Merlin obejmowały pracę inżynierów za dnia oraz pracę programistów po nocach, by następnego dnia inżynierowie mogli przystąpić do pracy z nowym materiałem. Oczywiście silniki wybuchały jeden po drugim, ale rozumiał to nawet Elon, który nalegał jedynie na dalsze prace.
W końcu pojawiła się zlecenie, na które czekała cała firma – Falcon 1 miał wynieść na orbitę satelitę TacSat na zlecenie Departamentu Obrony USA. Start zaplanowany został na początek 2004 roku, co skłoniło Elona do pokazania światu efektów prac SpaceX. Pomyślicie pewnie, że zrobił jakiś telewizyjny spot czy inną formę reklamy, ale rzeczywistość jest znacznie ciekawsza. Rakieta została bowiem, mówiąc kolokwialnie, zaparkowana na trawniku Federalnej Administracji Lotnictwa w Waszyngtonie. No cóż, nie dało się dobitniej pokazać, że na arenie kosmicznych lotów pojawił się nowy gracz.
Wyspa Kwajalein
Do zaplanowanego w 2004 roku startu jednak nie doszło. Nie udało się również uzyskać miejsca startowego w Vandberg Air Force Base, gdzie znajduje się między innymi zapasowy kosmodrom NASA. To stamtąd przez Boeinga i Lockheeda wystrzeliwane są warte miliardy dolarów satelity szpiegowskie. Pojawienie się nowej, ambitnej firmy, zostało potraktowane jako zagrożenie pozycji, a SpaceX dostał polecenie ustawienia się w kolejce do wyrzutni. W praktyce oznaczało to nieoficjalny brak zgody na testy, a w najlepszym wypadku ogromne opóźnienia.
Po raz kolejny wykazała się tutaj Gwynne Shotwell, prawa ręka Elona, prezes i dyrektor operacyjny SpaceX. Po prostu zadzwoniła do pułkownika, który dowodził na wyspie Kwajalein – zgodę na przeprowadzenie startu rakiety uzyskała bez żadnego problemu. I nie powinno to dziwić, bowiem armia USA potrzebuje firm, które będą wynosiły ładunki jak najtaniej – nie może polegać wyłącznie na NASA. W ten sposób ekipa wylądowała na wyspie i zaczęła przygotowywać się do startu, co zajęło kolejne miesiące. Co rusz bowiem odnajdywano kolejne usterki, które uniemożliwiały wystrzelenie Falcona 1. Wreszcie jednak nadszedł ten dzień – 24 marca 2006 roku od ziemi oderwała się pierwsza rakieta SpaceX. Niestety, po chwili malowniczo wróciła dokładnie w to samo miejsce, bynajmniej nie w sposób kontrolowany.
Do kolejnej próby doszło dopiero rok później. 15 marca 2007 roku Falcon 1 wzbił się w powietrze – pomyślnie udała się separacja pierwszego stopnia, odpalenie silnika drugiego stopnia, a także odrzucenie owiewki ładunku. Niestety, w pewnym momencie rakieta zaczęła się obracać, a za kilka minut całość widowiskowo eksplodowała. Inżynierowie w mig odkryli, co było problemem – resztki paliwa rozchlapywały się po brzegach zbiornika, który w pewnym momencie po prostu się otworzył. Wystarczył moment, by zassane do środka powietrze spowodowało eksplozję.
Rodzina się powiększa
Zanim doszło do trzeciej próby startu Falcona 1, inny zespół inżynierów dostał zadanie opracowywania Falcona 5 oraz Falcona 9. Nazewnictwo wzięło się od liczby silników Merlin zamontowanych w boosterze – pierwszy Falcon miał jeden, a aktualnie wykorzystywany Falcon 9 korzysta z dziewięciu takich silników. Prace nad Falconem 5 nigdy nie zostały formalnie ukończone, ponieważ SpaceX uznał, że nie ma to większego sensu – lepiej od razu zbudować booster nieco potężniejszy. Zdobyta wiedza posłużyła do ulepszenia Falcona 9, ponieważ różniły się głównie ilością silników, a nie na przykład strukturą kadłuba.
2 sierpnia 2008 podjęto kolejną próbę startu Falcona 1. Próba została przerwana przy T minus zero sekund, czyli inaczej mówiąc, w momencie, w którym komputer powinien uruchamiać silniki. Jeszcze tego samego dnia test został ponowiony i wszystko szło jak z płatka. Dopiero w momencie separacji pierwszego i drugiego stopnia doszło do ich zderzenia, zamiast rozdzielenia, w efekcie czego kolejny raz pracownicy wpadli w rozpacz. Jednak nie Elon – ten po prostu powiedział do grupy płaczących facetów, że wszystko będzie dobrze. Jest to o tyle ciekawe, że SpaceX miał pieniądze jeszcze na tylko jedną próbę startu. Jeśli pojawiłaby się konieczność przeprowadzenia piątej próby, firma po prostu by upadła.
Decydujący dzień startu zaplanowany został na 28 września 2008 roku. Przez sześć ostatnich tygodni trwała całodobowa, ekstremalnie wyczerpująca praca. Niektórzy z inżynierów na wyspie spędzali drugi rok, choć początkowo miejsce zostało wynajęte jako tymczasowa platforma do startu. Mimo to nie poddawali się. Tego dnia po raz pierwszy została przygotowana profesjonalna transmisja internetowa, tak, jak to ma miejsce teraz przy każdym starcie. I cóż, SpaceX dopiął swego. Choć żadna firma nie chciała zapłacić za wyniesienie ładunku, rakieta pomknęła w niebo i planowo wyłączyła silniki na odpowiedniej orbicie. Stała się tym samym pierwszą prywatną konstrukcją, która osiągnęła taki cel.
Powrót do łask
Nie można opowiedzieć historii SpaceX bez wiedzy o tym, jak ogromne problemy finansowe miał wtedy Elon Musk. Obecnie posiada wizerunek gościa śpiącego na pieniądzach; takiego, który lekką ręką wysyła w kosmos swój supersamochód. Tymczasem warto wiedzieć, że problemy finansowe Tesli i SpaceX doprowadziły do tego, iż Elon był zmuszony pożyczać od znajomych pieniądze na opłacenie rachunków. Jego ówczesna żona Riley opowiada, że budził się w środku nocy z krzykiem i wyglądał, jakby miał zaraz zejść z tego świata. Ale to tylko taka dygresja, żebyście mieli świadomość, że to nie wizjonerstwo Elona wynika z pieniędzy, ale pieniądze wynikają z wizjonerstwa.
Wróćmy jednak do Falcona 9, ponieważ to właśnie ta rakieta wyniosła SpaceX w kosmos, mówiąc kolokwialnie i dosłownie. Firmę od upadku miało uratować zlecenie od samego NASA – pierwsza wersja Falcona 9 miała zostać wykorzystana do wyniesienia zaopatrzenia na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Pech chciał, że w tym czasie szefem NASA był Michael Griffin, który kiedyś nieomal został współzałożycielem SpaceX, a teraz zaczął blokować kontrakt, prawdopodobnie z zazdrości. Jednakże pozostali pracownicy NASA wsparli Elona, a kontrakt ostatecznie doszedł do skutku.
Efektem było przyspieszenie prac nad Falconem 9, który bez większych problemów zaczął wynosić na orbitę najróżniejsze ładunki. SpaceX bardzo szybko stało się firmą najbardziej innowacyjną, bo wynajęcie Falcona było po prostu tanie. A to wszystko jeszcze przed opracowaniem technologii odzyskiwania boosterów! Firma wprowadziła do przemysłu kosmicznego powiew świeżości – w tych latach większość ruchu generowały przestarzałe rosyjskie rakiety. Nie działo się po prostu nic, co w jakikolwiek sposób mogłoby pchnąć rozwój przemysłu kosmicznego do przodu.
Praktyczne szaleństwo
Największym osiągnięciem SpaceX jest niewątpliwie technologia wielokrotnego wykorzystywania rakiet. Zanim jednak udało się ją opracować, inne firmy zorientowały się, że korzystne może być podebranie Elonowi najlepszych inżynierów. Prym wiódł tutaj Blue Origin, firma Jeffa Bezosa, szefa Amazonu, który po prostu oferował pracownikom dwukrotność tego, co płacił im Elon. Tymczasem, jeśli spojrzymy tu i teraz, Blue Origin wcale nie odnosi spektakularnych sukcesów. Dopiero we wrześniu 2016 roku Bezos ogłosił, że firma pracuje nad załogowym systemem orbitalnym New Glenn; koncepcyjnie jest on większy i potężniejszy niż nawet Falcon Heavy, ale Falcon Heavy ma nad nim jedną przewagę. Istnieje. Bezos, nawet po zatrudnieniu części pracowników SpaceX, nie dał rady dorównać Elonowi. Jak widać pieniądze to nie wszystko.
W międzyczasie postępowały prace nad kapsułą Dragon oraz kolejnymi wersjami Falcona 9. Nie przedłużając już tematu, trzecia wersja rakiety ochrzczona mianem Falcon 9 Full Thrust okazała się tą najbardziej przełomową. 22 grudnia 2015 roku udało się po raz pierwszy w historii odzyskać booster rakiety, która wynosiła na orbitę okołoziemską ładunek – Falcon 9 wyglądał na specjalnym lądowisku na Przylądku Canaveral. 8 kwietnia 2016 roku po raz pierwszy miało miejsce lądowanie na autonomicznej barce Of Course I Still Love You. Możemy sobie tylko wyobrazić, jak ogromną radość i satysfakcję musieli odczuwać inżynierowie, bo czegoś takiego nie dokonał jeszcze nikt.
Czasy współczesne
I w ten sposób dotarliśmy do momentu wystrzelenia Falcona Heavy. Obecnie jest to najpotężniejsza dostępna rakieta, a jeśli pod uwagę weźmiemy fakt, że jest również niemal w całości wielokrotnego użytku, jest również bezsprzecznie najtańsza. Największą rakietą w historii był Saturn V, który wyniósł na księżyc między innymi wspomnianą misję Apollo 11, lecz niestety ostatni lot tej rakiety odbył się w 1973 roku. Na obecne warunki jest zaś niesamowicie nieopłacalna. Takowa też stała się Delta IV Heavy, która rozmiarami jest bardzo zbliżona do Falcona Heavy, ale jest w stanie wynieść na orbitę ładunek taki, jak najnowsza wersja Falcona 9, o Falconie Heavy już nie wspominając. Zresztą, zobaczcie poniższą grafikę, dane mówią same za siebie.
Tym samym doszliśmy do końca tej mocno skróconej historii SpaceX. Pierwsze udane lądowanie miało miejsce nieco ponad dwa lata temu, a ledwie cztery dni temu byliśmy świadkami jednoczesnego lądowania dwóch boosterów. Tempo, z jakim firma rozwija swoją technologię, jest naprawdę niesamowite. Być może słyszeliście o planach Elona dotyczących Marsa, o wizji zbudowania BFR (Big Falcon Rocket) czy wreszcie o koncepcji zastąpienia samolotów właśnie przez BFR. Można by pomyśleć, że Musk rzeczywiście jest szaleńcem, bo te plany są nieziemskie. Nie chcę brzmieć jak fanboj czy jakiś fanatyk, ale Elon cały czas potwierdza, że jednak szalony nie jest. Bardzo chciałbym zobaczyć na rynku jeszcze przynajmniej jedną tak innowacyjną firmę, ale takich po prostu nie ma. Blue Origin Bezosa? Virgin Galactic Richarda Bransona? NASA? ESA? Roskosmos? Każdy nad czymś pracuje, ale ja cały czas z niecierpliwością wyczekuję bezpośredniego podjęcia rękawicy.
Od początku swojego istnienia SpaceX wykonał 55 misji, spośród których pełnym niepowodzeniem zakończyły się tylko trzy pierwsze misje testowe Falcona 1 oraz dwie komercyjne misje Falcona 9. Spośród pozostałych 50 w niektórych przypadkach nie udało się wylądować na barce, ale ładunek został dostarczony. I jeszcze raz przypomnę – firma istnieje dopiero 16 lat, a w momencie założenia pracowała w niej grupka pasjonatów, która chciała dokonać czegoś niesamowitego. Teraz, po udanej pierwszej próbie startu Falcona Heavy, SpaceX jest niekwestionowanym liderem kosmicznego wyścigu. Przynajmniej do momentu, aż na scenie pojawi się ktoś, kto będzie chciał nawiązać z Elonem walkę o prowadzenie. A jeśli nie widzieliście jeszcze startu najnowszej rakiety SpaceX, zajrzyjcie na powtórkę transmisji. Do następnego!
źródło: Elon Musk Ashlee Vence
_
#MiniNauka to cykl, w ramach którego staram się przekuwać swoje naukowe (czy raczej popularnonaukowe) zainteresowania w treści popularyzujące wiedzę o świecie i zjawiskach w nim zachodzących. Poruszam się po obszarach fizyki, kosmosu i technologii przyszłości, nierzadko sięgając po inne, powiązane dziedziny, przy zachowaniu przystępnej formy i względnie prostego języka.
