Pierwszy miesiąc nowego roku był w wykonaniu SpaceX bardzo intensywny. Odbyły się dwa starty z satelitami Starlink, a także test systemu ewakuacji załogowej kapsuły Dragon w czasie lotu, będący jednym z ostatnich kroków przed rozpoczęciem lotów załogowych. Na luty zaplanowany jest kolejny start orbitalny. Jednocześnie w ośrodku SpaceX w Boca Chica w Teksasie wciąż trwają prace nad budową pierwszego pełnowymiarowego egzemplarza statku Starship przeznaczonego do lotu.

Najbliższy start

Podczas najbliższego startu na niską orbitę okołoziemską (LEO) wyniesiony zostanie kolejny zestaw satelitów należących do budowanej przez SpaceX konstelacji Starlink. Misja oznaczona Starlink-5 (Starlink V1.0 L4) planowo wykonana zostanie w połowie lutego tego roku za pomocą rakiety Falcon 9 Block 5. Na orbitę o inklinacji 53° oraz wysokości 550 km trafi 60 satelitów. Łączna masa ładunku to około 15600 kg. Firma wykonała do tej pory cztery misje z satelitami Starlink, z czego trzy zawierały satelity operacyjne. Po oddzieleniu się drugiego stopnia planowane jest lądowanie boostera na autonomicznej platformie Of Course I Still Love You (OCISLY) na Oceanie Atlantyckim. Prawdopodobnie odbędzie się także kolejna próba odzyskania osłon ładunku za pomocą siatki zamontowanej na pokładzie statków Ms. Tree i Ms. Chief.

Starlink

Po wyniesieniu na orbitę pierwszej tegorocznej serii satelitów na początku stycznia, SpaceX stało się największym na świecie operatorem satelitarnym. Firma posiadała wtedy konstelację liczącą 182 satelity (wliczając w to dwa testowe, wystrzelone w 2018 roku). Przekroczyła wtedy liczbę satelitów posiadanych przez dotychczasowego rekordzistę, firmę Planet, która operuje konstelacją około 150 satelitów obrazujących Ziemię. Od tego czasu SpaceX wyniosło na orbitę kolejną serię 60 satelitów, zwiększając liczebność konstelacji do 242 satelitów. Jest to część pierwszej grupy 1584 satelitów umieszczanych na orbicie o wysokości 550 km.

Zwiększająca się częstotliwość startów z satelitami Starlink to także wyzwanie dla podmiotów odpowiedzialnych za operacje związane z lotami kosmicznymi – w przypadku Florydy jest to 45th Space Wing, które jest częścią Sił Kosmicznych Stanów Zjednoczonych (ang. United States Space Force – USSF). Przedstawiciele Sił Zbrojnych są jednak przekonani, że będą w stanie zapewnić sprawną i bezpieczną obsługę wszystkich zaplanowanych na ten rok lotów kosmicznych. Obecnie są przygotowani na maksymalnie 48 startów w ciągu roku, SpaceX planuje przeprowadzić około 22 misji z satelitami Starlink. Do tego należy doliczyć wszystkie pozostałe loty – misje zaopatrzeniowe na ISS, loty załogowe, wynoszenie satelitów komercyjnych i rządowych, a także starty rakiet innych firm. Może się więc okazać, że na wschodnim wybrzeżu w ciągu bieżącego roku osiągnięty zostanie limit startów, do którego planowano dotrzeć w 2023 roku.

Coraz więcej misji z satelitami SpaceX spotyka się jednak z obawami astronomów. Duża liczba satelitów przelatujących w niedużej odległości od siebie utrudnia obserwacje nocnego nieba. Jest to szczególnie widoczne niedługo po starcie, zanim satelity zdążą odpowiednio oddalić się od siebie. Jednym z pomysłów na ograniczenie wpływu przelatujących satelitów na obserwacje astronomiczne jest pokrycie ich powłoką zmniejszającą ilość odbijanego światła. Pierwszy testowy satelita z taką powłoką został wyniesiony na orbitę podczas misji Starlink-3 na początku stycznia. Na wyniki eksperymentu trzeba będzie jednak poczekać jeszcze kilka tygodni, do czasu, aż satelita dotrze na docelową orbitę.

Program komercyjnych lotów załogowych NASA (ang. Commercial Crew)

NASA wraz z firmą SpaceX kontynuują przygotowania do pierwszego lotu załogowego przy użyciu kapsuły Dragon. W drugiej połowie stycznia przeprowadzono jedną z ostatnich prób niezbędnych do certyfikacji statku do lotów załogowych – test systemu ewakuacji w czasie lotu. Miał on na celu sprawdzenie działania systemu odpowiedzialnego za bezpieczne oddalenie się od rakiety na wypadek jej awarii podczas startu.

Podczas tej misji Falcon 9 ze statkiem Dragon wystartował z platformy LC-39A w Centrum Kosmicznym im. Kennedy’ego na Florydzie. Po niecałych 90 sekundach lotu uruchomione zostały silniki SuperDraco zainstalowane w kapsule, dzięki czemu zdołała się ona oddalić od rakiety na bezpieczną odległość około 1500 metrów. W czasie działania silników statek przyspieszył z prędkości około 1930 km/h do ponad 2400 km/h. Kapsuła osiągnęła maksymalne przyspieszenie 3,3 g. Podczas lotu dotarła ona na wysokość około 40 kilometrów, następnie odłączony został zewnętrzny bagażnik statku, po czym Dragon zaczął opadać. Na wysokości około 5,8 km otwarto mniejsze spadochrony mające wstępnie wyhamować statek, a później, około 2 km nad powierzchnią Ziemi, otwarte zostały cztery główne spadochrony, na których kapsuła wylądowała w Oceanie Atlantyckim około 42 km od miejsca startu.

Dragon został wyłowiony z oceanu i wciągnięty na pokład statku GO Searcher. Po niecałych dziewięciu godzinach od startu statek wraz z kapsułą dotarł do Portu Canaveral. Ze wstępnych analiz SpaceX wynika, że cały test przebiegł prawidłowo i nie wystąpiły żadne poważniejsze problemy. Po oddzieleniu się Dragona od Falcona 9 rakieta, zgodnie z założeniami, została zniszczona przez działające na nią siły aerodynamiczne.

Poza przetestowaniem samych podzespołów statku, przećwiczone zostały też procedury związane z lotami załogowymi. Brali w nich udział między innymi astronauci NASA Robert Behnken oraz Douglas Hurley, mający lecieć na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) podczas pierwszego testowego lotu załogowego. Astronauci ćwiczyli zakładanie skafandrów kosmicznych, których będą używać w trakcie lotu, a także przejazd z budynków operacyjnych w Centrum Kosmicznym im. Kennedy’ego na platformę startową LC-39A. Tę samą drogę będą pokonywać w czasie misji załogowych.

Zanim ludzie polecą na orbitę na pokładzie załogowego statku Dragon, konieczne jest przeanalizowanie wszystkich danych zebranych w czasie testu systemu ewakuacji w czasie lotu i upewnienie się, że wszystkie podzespoły kapsuły są w stanie zapewnić bezpieczeństwo astronautom także na wypadek awarii rakiety w czasie startu. Po tym przyjdzie czas na co najmniej dwa testy spadochronów statku, przeprowadzone przez zrzucenie konstrukcji testowej ze śmigłowca lub samolotu.

Zarówno system ewakuacji jak i spadochrony były główną przyczyną ostatnich opóźnień SpaceX w programie komercyjnych lotów załogowych NASA. W kwietniu 2019 roku, podczas testu statycznego systemu ewakuacji na platformie Landing Zone 1, doszło do eksplozji i całkowitego zniszczenia kapsuły. W tym samym miesiącu przeprowadzono test symulujący awarię jednego ze spadochronów podczas lądowania. Zakończył się on niepowodzeniem – trzy pozostałe spadochrony nie otworzyły się poprawnie i konstrukcja testowa uderzyła w ziemię ze znacznie wyższą prędkością niż zakładano.

Obie te porażki spowodowały znaczne opóźnienie w programie. Konieczne było wprowadzenie modyfikacji w układzie paliwowym systemu ewakuacji, aby upewnić się, że system odpowiedzialny za uratowanie astronautów w momencie, kiedy będzie on najbardziej potrzebny, nie spowoduje zniszczenia kapsuły. Po dokonaniu zmian przeprowadzono ponowny test statyczny systemu ewakuacji, który tym razem zakończył się sukcesem. Zaprojektowano także nową generację spadochronów, które od tego czasu były z powodzeniem wielokrotnie testowane.

Jeśli wszystkie zaplanowane testy i ćwiczenia zostaną przeprowadzone, a ich wyniki będą satysfakcjonujące, pierwsza misja załogowa – Crew Demo-2 – w czasie której na ISS polecą astronauci NASA Robert Behnken oraz Douglas Hurley, może odbyć się w drugim kwartale tego roku.

Według wstępnych założeń misja ma potrwać około tygodnia. NASA rozważa jednak przedłużenie jej do kilku miesięcy. W przypadku zdecydowania się na wydłużenie misji, prawdopodobnie konieczny będzie dodatkowy trening astronautów, aby byli oni w stanie wykonywać zadania, do których pierwotnie nie byli szkoleni. To z kolei może opóźnić start misji. Podczas planowania daty startu oraz długości trwania misji brane są też pod uwagę pozostałe loty na ISS, zarówno załogowe, jak i bezzałogowe, a także rotacja astronautów.

Kontrakty wojskowe (NSSL)

W związku z płynącymi z różnych stron wątpliwościami dotyczącymi preferowanej przez Siły Powietrzne USA (USAF) strategii wyboru jedynie dwóch dostawców w ramach drugiej fazy programu NSSL (ang. National Security Space Launch), zlecono niezależnej organizacji badawczej, RAND Corporation, przeprowadzenie analizy rynku. NSSL to program, którego celem jest wynoszenie na orbitę ładunków istotnych z punktu widzenia bezpieczeństwa narodowego Stanów Zjednoczonych. Oferty w przetargu na kontrakty w ramach fazy drugiej NSSL złożyły cztery firmy: United Launch Alliance, SpaceX, Blue Origin oraz Northrop Grumman. 

Badanie skupiło się na wpływie decyzji Sił Powietrznych dotyczących sposobów przyznawania kontraktów na rynek ciężkich rakiet nośnych. Co prawda nie zarekomendowano zwiększenia liczby kontraktorów, którzy zostaną wybrani do przeprowadzenia startów podczas trwania drugiej fazy programu NSSL, jednakże zaznaczono, że Siły Powietrzne powinny znaleźć sposób na utrzymanie na rynku startów związanych z bezpieczeństwem trzeciego dostawcy, na wypadek ewentualnych problemów mogących wystąpić u jednej z dwóch wybranych firm.

Według badania istnienie potencjalnie konkurencyjnego trzeciego dostawcy przynajmniej do 2023 roku zapewniłoby Siłom Powietrznym większy spokój, do czasu kiedy przyszłe zapotrzebowanie na komercyjne starty będzie lepiej znane oraz będzie wiadomo, czy prace nad nowymi rakietami idą zgodnie z planem. Wszyscy oferenci poza SpaceX zaproponowali rakiety, które nie odbyły do tej pory żadnego startu, mające być gotowe do lotu do 2021 roku. Według RAND wprowadza to duże ryzyko i Siły Powietrzne powinny być przygotowane na sytuację, w której prace nad nowymi rakietami będą się opóźniać. Stwierdzono, w oparciu o dane historyczne i modele, że istnieje istotne ryzyko co najmniej rocznego opóźnienia.

Dodatkowym powodem wspierania trzech dostawców miałaby być niejasna sytuacja na rynku komercyjnym. Według badania udział amerykańskich firm w rynku startów komercyjnych może spaść, ze względu na nowe rakiety nad którymi pracują Rosjanie oraz Arianespace, a które mają być lepiej przystosowane do wynoszenia ciężkich ładunków. Może to sprawić, że starty związane z bezpieczeństwem narodowym będą głównym źródłem zapotrzebowania na ciężkie rakiety nośne w USA w ciągu następnej dekady. Jest to potencjalny problem, ponieważ druga faza NSSL zakłada, że dostawcy będą także aktywnie działać na rynku komercyjnym.

Według badania Siły Powietrzne nie powinny zachęcać oferentów do zaniżania cen, ponieważ może to prowadzić do poniesienia strat przez firmy i ewentualnej konsolidacji na rynku, co miało już miejsce w przeszłości. Należy mądrze zbalansować odpowiedzialność za utrzymanie zdrowego rynku startów w USA oraz obniżanie kosztów misji związanych z bezpieczeństwem narodowym. RAND sugeruje także, że Siły Powietrzne powinny rozważyć zmianę decyzji o wycofaniu funduszy na rozwój rakiet i infrastruktury dla firm, które nie zostaną wybrane w drugiej fazie programu NSSL. Kontrakty tego typu otrzymali wszyscy oferenci poza SpaceX.

Jednocześnie w maju ubiegłego roku firma SpaceX złożyła protest do amerykańskiego Sądu Roszczeń Federalnych (ang. U.S. Court of Federal Claims) przeciwko przyznaniu kontraktów rozwojowych tylko trzem z oferentów i pominięciu SpaceX. Sąd odrzucił protest ze względu na brak odpowiedniej jurysdykcji, lecz zgodził się na przekazanie sprawy do sądu okręgowego w Kalifornii. Główna skarga wpłynęła do sądu w Kalifornii we wrześniu 2019 roku, natomiast w grudniu złożono również skargę uzupełniającą. Posiedzenie może odbyć się na początku marca bieżącego roku.

Przyznane trzem firmom kontrakty rozwojowe miały pomóc w spłaceniu kosztów budowy rakiet i infrastruktury niezbędnych do przeprowadzania startów w ramach drugiej fazy NSSL. SpaceX, chcąc uczestniczyć w programie, będzie zmuszone do samodzielnego poniesienia tych kosztów. Według firmy decyzja o jej wykluczeniu doprowadziła do strat finansowych, a także „nieodwracalnych szkód”, jako że dzięki kontraktom pozostałe firmy, w przeciwieństwie do SpaceX, uzyskały wgląd w priorytety i wymagania techniczne Sił Powietrznych związane z drugą fazą.

Według skargi taka decyzja została podjęta przez Siły Powietrzne, ponieważ w swojej ofercie SpaceX uwzględniło fundusze na rozwój rakiety Starship, co zostało uznane za zbyt ryzykowne. Dla większości misji, tzw. kategorii A/B, zaoferowane zostały rakiety z rodziny Falcon, natomiast Starship miałby służyć do wynoszenia najcięższych ładunków na najbardziej wymagające orbity (tzw. kategoria C). Firma potwierdziła, że w drugiej fazie programu zaoferowano jedynie starty Falcona 9 i Falcona Heavy. Przedstawiciele Sił Powietrznych stwierdzili, że możliwości Starshipa są znacząco większe w porównaniu do rakiet innych oferentów i byłby to przełom jeśli chodzi o starty związane z bezpieczeństwem narodowym, jednakże dostosowanie tej rakiety do wymagań misji kategorii C byłoby najbardziej kosztowne i ryzykowne. SpaceX nie zgadza się z taką oceną, twierdząc, że rakiety rozwijane przez pozostałe firmy są koncepcyjnymi rozwiązaniami, które nie były wcześniej budowane, testowane, nie odbywały startów, ani nie były certyfikowane do żadnych misji. Według firmy rakiety z rodziny Falcon byłyby mniej ryzykownymi opcjami, jeśli chodzi o misje kategorii A/B, a firma została wykluczona wyłącznie dlatego, że Siły Powietrzne uważały Starship za propozycję nieodpowiednią dla kategorii C, mimo, że zapytanie ofertowe wymaga startów z misjami kategorii A/B już w 2022 roku, natomiast misje kategorii C będą odbywać się najwcześniej od roku 2025. SpaceX nazywa tę decyzję „przysłowiowym stawianiem sprawy na głowie” i podkreśla, że gdyby w zapytaniu ofertowym poinformowano, że ryzyko związane z misjami kategorii C będzie ważnym czynnikiem wpływającym na decyzje o kontraktach, zostałaby przedstawiona inna oferta.

Nowe kontrakty

Firma SpaceX podpisała w ostatnim czasie kontrakt na wyniesienie na orbitę ładunku komercyjnego, egipskiego satelity geostacjonarnego Nilesat-301. Zostanie on wyprodukowany przez francusko-włoskie konsorcjum Thales Alenia Space na bazie platformy Spacebus 4000-B2. Wykonawca będzie odpowiedzialny za projekt, produkcję oraz testy nowego satelity. Ten zaś projektowany jest na 15 lat działania i początkowo będzie współpracował z Nilesat-201, dostarczając usługi satelitarnego połączenia internetowego oraz transmisji telewizji satelitarnej w paśmie Ku nad dwoma nowymi obszarami Afryki oraz szerokopasmowego połączenia internetowego w paśmie Ka nad Egiptem. Docelowo nowy satelita zastąpi starszą wersję, której czas operacyjny dobiegnie końca w 2028 roku.

Nilesat-301 podczas startu będzie ważył ok 4000 kilogramów i zostanie umieszczony na orbicie geostacjonarnej (GEO), na szerokości geograficznej 7° W, tak jak jego cztery poprzednie wersje, wyniesione za pomocą rakiety Ariane. Start ma się odbyć w styczniu 2022 roku i będzie to pierwsza misja SpaceX dla egipskiego dostawcy usług satelitarnych.

NASA sfinalizowała także listę pięciu eksperymentów, mających znaleźć się na pokładzie lądownika księżycowego Nova-C firmy Intuitive Machines, która otrzymała kontrakt w ramach inicjatywy Commercial Lunar Payload Services (CLPS).

W 2019 roku agencja wytypowała i nagrodziła kontraktami dwie firmy, które mają wynieść łącznie 16 eksperymentów naukowych. Każdy z nich będzie wielkości pudełka do butów, a ich masa ma wynosić od 1 do 15 kilogramów. Eksperymenty te mają pomóc zbadać Srebrny Glob oraz przygotować ludzkość na załogowe misje księżycowe w ramach programu Artemis, które planowane są na rok 2024.

Lądownik Nova-C zabierze na powierzchnię Księżyca pięć eksperymentów:

• Laser Retro-Reflector Array (LRA): miniaturowe zwierciadło, które odbijając wiązkę lasera z orbitujących Księżyc satelitów, pozwoli na precyzyjne zmierzenie pozycji lądownika;
• Navigation Doppler Lidar for Precise Velocity and Range Sensing (NDL): sensor zbudowany na bazie technologii LIDAR, który dostarczy wyjątkowo precyzyjne pomiary prędkości oraz położenia podczas wznoszenia się i osiadania lądownika na Księżycu;
• Lunar Node 1 Navigation Demonstrator (LN-1): eksperyment rozmiaru CubeSat, demonstrujący zdolność do autonomicznej nawigacji, która wykorzystywana ma być w przyszłych misjach księżycowych oraz orbitalnych;
• Stereo Cameras for Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS): wykona zdjęcia oraz zarejestruje materiał wideo przedstawiające spaliny uderzające o księżycową powierzchnię podczas wznoszenia się lądownika; zebrane dane posłużą ulepszeniu projektów przyszłych pojazdów Marsjańskich;
• Low-frequency Radio Observations for the Near Side Lunar Surface (ROLSES): korzystając z odbiornika fal radiowych niskiej częstotliwości, pozwoli na zmierzenie gęstości płaszcza fotoelektronowego przy powierzchni Księżyca oraz pomoże określić wpływ anten znajdujących się na powierzchni Księżyca na większe obserwatoria umieszczone tam w przyszłości.

Lądownik Nova-C będzie w stanie wynieść na Księżyc ładunek o wadze 100 kg i trafi w przestrzeń kosmiczną za pomocą rakiety Falcon 9 w 2021 roku. Jeśli misja się powiedzie, Intuitive Machines zostanie pierwszą komercyjną firmą, która dokona lądowania na Srebrnym Globie.

Starship

W ośrodku SpaceX w Boca Chica w Teksasie wciąż trwają prace nad budową pierwszego pełnowymiarowego lotnego egzemplarza statku Starship. Wraz z pierwszym stopniem, Super Heavy, mają one stanowić elementy nowej rakiety orbitalnej SpaceX w pełni wielokrotnego użytku. W przyszłości ma ona pozwolić na znaczące obniżenie kosztu wynoszenia ładunku na orbitę, a także na wysłanie ludzi na Marsa.

Od pierwszej połowy stycznia testowane są kopuły zbiorników statku oraz jakość ich połączenia z centralną częścią zbiornika. 10 stycznia przeprowadzono test ciśnieniowy, w efekcie którego zbiornik uległ zniszczeniu, co było planowane, jako że testowano jego wytrzymałość. Elon Musk poinformował, że ciśnienie osiągnęło 7,1 bara, przy ok. 6 barach wymaganych podczas lotu na orbitę. Stwierdził także, że przy zastosowaniu bardziej precyzyjnych części i przy lepszych warunkach do spawania powinno się udać osiągnąć ok. 8,5 bara, co odpowiadałoby współczynnikowi bezpieczeństwa 1,4 wymaganemu podczas lotów załogowych.

25 stycznia zaobserwowano testy przedniego zbiornika, który ma być zamontowany przy samym czubku pojazdu. Ostatni z nich zakończył się zniszczeniem egzemplarza testowego, prawdopodobnie zgodnie z założeniami. W tym samym czasie rozpoczęto przygotowania do testów kopuł w drugim prototypowym zbiorniku. Ostatni z nich odbył się 28 stycznia i także doprowadził do zniszczenia zbiornika. Według Elona Muska ciśnienie osiągnęło 8,5 bara. Potwierdził on także, że metody spawania i wytwarzania są już wystarczająco dobre, aby zbudować pierwszy egzemplarz lotny, znany jako Starship SN1. Poinformował również, że dwie z kopuł, mających znaleźć zastosowanie w tym egzemplarzu, są już niemal gotowe.

W kwietniu 2018 roku podano informację, że fabryka, w której powstawać będzie Starship, zostanie zbudowana w Porcie Los Angeles. Potem jednak plany zmieniły się, w styczniu 2019 roku SpaceX zrezygnowało z umowy, a pierwsze egzemplarze statku powstają obecnie w Boca Chica. Jak się jednak okazuje, SpaceX prawdopodobnie planuje powrócić do wcześniejszych planów i podpisać niemal identyczną umowę jak w roku 2018. Joe Buscaino, członek Rady Miasta Los Angeles, powiedział, że jest podekscytowany ponowną możliwością budowy fabryki SpaceX w porcie i stwierdził, że byłaby to bardzo duża korzyść dla miasta.

Bret Johnsen, dyrektor finansowy (CFO) SpaceX, odwiedził biuro Buscaino 16 stycznia bieżącego roku, rok po ogłoszeniu o wycofaniu się SpaceX z poprzedniej umowy, aby poruszyć temat wynajmu terenu w porcie. Następnie 22 stycznia odbyło się spotkanie przedstawicieli SpaceX, Portu Los Angeles oraz władz miasta, podczas którego dyskutowano o możliwości bezpośredniego reaktywowania poprzedniej umowy w celu uniknięcia czasochłonnych procesów negocjacyjnych. Okazało się to niemożliwe, jednakże prawdopodobnie mogłaby zostać przygotowana nowa oferta na takich samych warunkach, co pozwoliłoby firmie na szybkie rozpoczęcie prac. Jak poinformował Branimir Kvartuc, dyrektor do spraw komunikacji w biurze radnego Buscaino, udało się dojść do wstępnego porozumienia, jednakże szczegóły nie zostały jeszcze ustalone.

Według Kvartuca powrócono do planów dzierżawy terenu, ponieważ SpaceX chce przyspieszyć prace i potrzebuje do tego kolejnych obiektów. Początkowo w Porcie Los Angeles miałaby zostać wzniesiona jedynie struktura z membrany, aby jak najszybciej przystąpić do działania. W lutym mają odbyć się spotkania władz portu, które mogą otworzyć firmie drogę do podpisania umowy. Jeśli dojdzie to do skutku, ocenia się, że w nowej fabryce zatrudnionych będzie ok. 300 osób, w tym ok. 70% pracowników przeniesionych z fabryki SpaceX w Hawthorne i ok. 30% nowych pracowników. Przedstawiciele SpaceX odmówili komentarza, jako że umowa nie została jeszcze sfinalizowana.

Źródła: US Launch Schedule, Launch Photography by Ben Cooper, SpaceNews.com (1), (2), (3), (4), (5), (6), Spaceflight Now (1), (2), NASA (1), (2), Thales Group, Intuitive Machines (1), (2), SPadre, Chris Bergin (1), (2), (3), (4), (5), NASASpaceFlight.com, Elon Musk (1), (2), (3), (4), (5), (6), Michael Baylor, BocaChicaGal, Eric Ralph, Daily Breeze