Na první pohled vypadá Starship jako výtvor autora komiksů z poloviny minulého století. Ve skutečnosti ale míří do budoucnosti: má dopravovat početné posádky i dosud nevídané náklady na Mars a na Měsíc. Loď má odstartovat novou éru astronautiky, protože Starship překonává všechno, co dosud do vesmíru létalo. Její první orbitální let byl naplánovaný na letošní 17. duben, kvůli technickým problémům byl ale odložen. Druhý pokus se uskutečnil 20. dubna, skončil však neúspěchem, když loď krátce po startu explodovala.
Obří dopravní systém Starship od společnosti SpaceX odstartoval ke svému prvnímu testovacímu letu bez posádky, krátce nato však ve vzduchu explodoval poté, co se měla oddělit nosná raketa. SpaceX na Twitteru uvedl, že systém potkalo "rychlé neplánované rozložení" a že technici budou nyní vyhodnocovat data ve snaze naplánovat další zkoušku.
Podle agentury Reuters společnost hovoří o úspěchu, neboť nosná raketa Super Heavy a kosmická loď Starship se poprvé společně vznesly do vzduchu.
Kosmická loď snů
„Jedním z dlouhodobých cílů naší společnosti je zlevnit lety do vesmíru. Tak aby jednou každý, kdo se pro to rozhodne, mohl odletět na Mars se vším, co k tomu potřebuje a začít tam budovat novou civilizaci," řekl kdysi na počátku svého úsilí o kosmické lety Elon Musk, zakladatel společnosti SpaceX, která Starship postavila. „Věřím, že během 20 let se to dá dokázat."
Sen, který tehdy většině lidem připadal šílený, se nyní zhmotnil v podobě obří kosmické lodi připravené na rampě ke svému prvnímu orbitálnímu letu. Mars ani Měsíc to sice zatím ještě není, ale někdejší šílenství se právě stává realitou.
Zkuste si představit kosmickou loď, jejíž interiér nevypadá jako u dnešních miniaturních kapslí, v nichž jsou po celou dobu letu do těsných křesel napěchováni maximálně 4 astronauti. Spíš by se dala přirovnat k zámořské lodi: jsou tu pohodlné kabiny pro desítky osob, nechybí ani vyhlídková paluba, kde se mohou cestovatelé kochat pohledem do hlubin vesmíru. Ve skladištích je všechno potřebné nejen pro dlouhé měsíce letu, ale i pro budování osad na povrchu Marsu. V případě sluneční bouře se může posádka před smrtícím zářením ukrýt v dobře odstíněném bunkru. A po splnění cílů jedné mise se loď nestane kosmickým smetím, ani neshoří v atmosféře, jako tomu bylo dosud, ale po doplnění paliva a zásob se vydá na další výpravu.
To není sci-fi, ale jedna z možností využití Starship. A i když Elonu Muskovi do hlavy moc nevidíme, nebudu nejspíš daleko od pravdy, když řeknu, že právě tohle zamýšlel jako využití hlavní.
Starship svými parametry ostatní kosmické lodě převyšuje prakticky ve všem - mimo jiné i díky zcela odlišné koncepci. Ty dosavadní měly (a mají) podobu miniaturních kabin, které sloužily jen k dopravě z povrchu na orbitální stanici a zpět. Takže musely být co nejmenší a o pohodlí se nedalo mluvit. Říkat „loď" plechovkám, jejichž vnitřní prostor obnáší pár kubíků, je spíš eufemismus, protože i Kolumbovi námořníci měli větší komfort.
Také kabiny Apollo pro lunární expedice si tohle označení zasloužily spíš díky cíli, než výbavou: astronauti museli při maximálně dvanáctidenních výpravách vydržet ve velmi omezeném prostoru značné nepohodlí. Trochu lépe na tom sice byly raketoplány Space Shuttle, ale ani jejich nejdelší samostatná mise netrvala o moc déle. Hlavně ale nebyly schopné opustit nízkou oběžnou dráhu Země.
Naproti tomu Starship je poprvé v historii kosmických letů skutečně hodna označení „lodˇ“. Je primárně určená pro dlouhodobé výpravy početných posádek ke vzdáleným cílům a tomu odpovídají i rozměry, vybavení a kapacita.
Největší a nejsilnější
Zatím nejpočetnější posádky dopravoval na nízkou oběžnou dráhu (Low Earth Orbit, LEO) raketoplán Space Shuttle (maximálně 9 astronautů, většinou 7), naproti tomu u Muskovy lodě to v budoucnu má být až stovka vesmírných cestovatelů k Marsu se vším pohodlím. Raketoplány přitom dokázaly na (LEO) dopravit jen 27,5 tun nákladu.
Lépe na tom už před nimi byla lunární raketa Saturn 5 schopná na tutéž dráhu dopravit 140 tun, včetně tří astronautů. Byla vysoká 110,5 metrů, ale kabina Apollo s lunárním modulem na její špici celkem měřily pouhých 18 metrů. Naproti tomu samotná Starship je při devítimetrovém průměru dlouhá 50 metrů a prostory pro posádku zaujímají velkou část této délky. I se svým prvním stupněm Super Heavy je vysoká 120 metrů. K LEO tato sestava vynese 150 až 250 tun (podle konfigurace).
A ještě jedno srovnání: dlouho připravovaná a zatím jen jednou za letu vyzkoušená „oficiální“ raketa NASA označovaná jako SLS (Space Launch System) určená také pro cesty k Měsíci a Marsu, je v nejvýkonnější nákladní variantě Block 2 (Cargo) vysoká 111 metrů a disponuje nosností 130 tun na tutéž dráhu. Její verze Block 1určená pro lety s astronauty je vysoká 98 metrů a na LEO dopraví 95 až 105 tun. Jí vynášená loď Orion s vnitřním prostorem 20 krychlových metrů pojme maximálně 6 astronautů.
Je tu ale ještě jeden mnohem zásadnější rozdíl: jak Starship, tak Superheavy jsou opakovaně použitelné, což náklady na kosmické lety výrazně zlevní. A nejen to. Starship také má být součástí univerzálního systému, který díky možnosti tankovat palivo na oběžné dráze umožní kromě kolonizace Marsu i pilotované lety k ještě vzdálenějším cílům ve sluneční soustavě.
Kosmická agentura NASA už také tuto loď schválila pro dopravu na měsíční povrch. Samozřejmostí má být vypouštění satelitů, nebo zásobování orbitálních stanic, ve hře je ale také využití jako prostředku velkokapacitní mezikontinentální letecké dopravy po suborbitální dráze, který by mnohahodinové lety zkrátil na pár desítek minut.
Z Afriky na oběžnou dráhu
Duchovní otec Starship Elon Musk (nar. 1971) se narodil v Jihoafrické republice, ale když mu hrozila služba v tamní armádě, odešel do Kanady a později do Spojených států, kde vystudoval ekonomii a fyziku na University of Pennsylvania. Poté ještě udělal doktorát na Stanfordu v oborech aplikovaná fyzika a materiálové technologie.
Zálibu v nových technologiích v něm už v dětství probudil jeho otec a vydržela mu až do dospělosti. Už na počátku své podnikatelské kariéry prohlásil, že vynikne ve třech oblastech: v informatice, dobývání kosmu a alternativních energiích. Roku 1999 založil firmu X.com a zbohatl na elektronickém platebním systému PayPal. Jejím prodejem získal dost prostředků na založení SpaceX, což provedl v červnu 2002. Hlavním mottem byly opakovaně použitelné nosiče i lodě, které by zlevnily kosmonautiku.
K úspěšnému kosmickému letu se společnost propracovávala dlouho a těžce. Prvním krokem tímto směrem byla raketa Falcon 1 pro vynášení malých satelitů na nízkou oběžnou dráhu, kterou dlouho pronásledovaly nezdary a havárie. Mnoho komentátorů považovalo úsilí společnosti za nereálný sen, v září 2008 ale „sokol“ poprvé dosáhl oběžné dráhy a SpaceX se stala členem klubu kosmických hráčů.
Roku 2006 NASA společnosti nabídla kontrakt v hodnotě 278 milionů dolarů na vývoj systému pro dopravu nákladů i lidí na Mezinárodní kosmickou stanici. Byla to reakce na záměr SpaceX k Falconu 1 přidat Falcon 9 pro dopravu těžkých nákladů nebo vlastních kosmických lodí Dragon. Další smlouva pak přišla v prosinci 2008. NASA se jí zavázala zaplatit SpaceX 1,6 miliard dolarů za 12 zásobovacích misí na ISS provedených pomocí systému Falkon 9/Dragon. Zvláštní dodatek pak za další lety nabídl celkovou částku až 3,1 miliardy dolarů. SpaceX tak získala volné ruce k vyvinutí skutečné kosmické lodi a jejího nosiče – navíc takových, které jsou opakovaně použitelné. A tím se vydala na cestu ke Starship.
Vizionář
První záměr vyvinout superraketu naznačil Elon Musk už listopadu 2005, tedy ještě před úspěšným startem Falconu 1. Konkrétnější byl o 5 let později, když zmínil, že by chtěl na bázi Falkonu zkonstruovat těžký nosič obdobný Saturnu V, jehož konečným cílem by byl Mars. Že nešlo jen o plané řeči, se ukázalo krátce na to, když SpaceX pro tento záměr začala vyvíjet motory Raptor, jejichž palivem je kapaný metan. Jde o plyn, který se na Rudé planetě vyskytuje, takže by mohl sloužit pro pohon lodí na zpáteční cestě k Zemi. To by vyřešilo mnohé technické i ekonomické problémy takových výprav.
Tou dobou se už Musk netajil svým úmyslem nejen na Mars doletět, ale také ho kolonizovat. Roku 2016 představil vizi, jak toho chce dosáhnout. Říkal jí tehdy Interplanetary Transport System (ITS). Nesla už rysy sestavy Starship/Super Heavy, včetně opakované použitelnosti obou dílů. Následujícího roku na Mezinárodním astronautickém kongresu v australské Adelaidě zveřejnil její vylepšenou verzi Big Falcon Rocket, jejíž zkratku BFR posměváčci vykládali jako Big Fucking Rocket.
Mezi důvody posměchu bylo i to, že nejrůznějších více či méně fantastických koncepcí výpravy k Marsu už bylo mnoho, vždycky ale zůstaly na papíře. Brzy se ale ukázalo, že tohle není Muskův případ. Roku 2019 na základně Space X v texaské oblasti Boca Chica začaly první testy demonstrátorů předcházející stavbu Starship.
Od testů k prvnímu letu
Vypadalo to jako vodojem na třech nohách, ale pak se pod tím objevil plamen, zahřmělo a ta divná věc se vznesla k obloze. Nešlo o nádrž na vodu, ale demonstrátor Starhopper vybavený motorem Raptor, který zahájil zkoušky technologií pro Starship. Při posledním experimentu roku 2019 dosáhla „létající vodárna“ výšky 150 metrů, což sice vzhledem ke vzdálenosti Marsu nevypadá jako moc, ale důležité je něco jiného: zase měkce přistál.
Následovaly lety pokročilejších demonstrátorů označených SN a pořadovým číslem, které SpaceX produkovala skoro jako na běžícím pásu. Musk dokonce nechával dva týmy pracovat na dvou strojích současně – ale odděleně, aby využil jejich soutěživosti. Některé demonstrátory byly určené pro pozemní testy, jiné explodovaly nebo shořely při nezdařených zkouškách, ale každý další (později se z označení „SN“ přešlo na prosté „Ship“) byl lépe vystrojen a více podobný skutečné lodi pro cesty do vesmíru.
SpaceX také vyvinula výkonnější motory Raptor 2. První stupeň Super Heavy jich má celkem 33 uspořádaných do několika soustředných kruhů, což z něj dělá nejvýkonnější raketu současnosti, vyvine přibližně dvakrát větší tah, než legendární Saturn V Wehrnera von Brauna. Kosmická loď Starship jich má 6, z toho tři uzpůsobené pro práci ve vakuu. Pomocí motorů Raptor také startovací stupeň i loď přistávají.
Bezpečné přistání při žhavém návratu do atmosféry zajišťuje po jednom páru řídících ploch na přídi a na zádi. Díky nim loď vstupuje do atmosféry tou částí povrchu, která je pokrytá šestibokými žáruvzdornými destičkami z křemíku. Na rozdíl od dosavadních kosmických prostředků není Starship zhotovená z lehkých slitin a kompozitů, ale z nerezové oceli. Ta jí dodá nejen vysokou pevnost, ale také trvanlivost nutnou pro opakované používání.
Co bude dál?
Starship určená k prvnímu kosmickému letu sice ještě není určená k opakovanému použití, ale přesto se obě její části vracejí a přistávají měkce, jako tomu bude u plnohodnotných lodí. Odstartuje ze základy v Boca Chica, první stupeň Super Heavy se po necelé minutě letu oddělí a snese do moře několik desítek kilometrů od místa startu. Loď pak vykoná necelý jeden oblet Země a po devadesáti minutách letu přistane v Tichém oceánu. Při obou těchto přistávacích manévrech budou pracovat motory, jako kdyby stroje přistávaly na pevné zemi.
Při pozdějších letech má startovací stupeň i loď přistávat na rampu do speciálního záchytného zařízení. Tím se náklady dál sníží. Uvádí se, že díky opakovatelné použitelnosti cena jednoho startu komplexu Super Heavy/Starship bude dva milony dolarů. Pro srovnání: u raketoplánu Space Shuttle to v přepočtu na dnešní ceny bylo více než 500 milionů dolarů, u ještě téměř nezalétané SLS odhad činí dokonce 4,2 miliardy dolarů.
Na rozdíl od NASA Elon Musk přesné plány startů nezveřejňuje – a nejspíš je ani nezná, protože improvizuje podle okolností. Nepochybně budou záležet i na výsledcích vyhodnocení prvního kosmického letu. Přesto má Starship budoucnost zajištěnou: loni NASA vybrala Starship ve verzi HLS (Human Landing System) pro dopravu astronautů ze stanice na oběžné dráze Měsíce k jeho povrchu a zpět v rámci programu Artemis.
