SpaceX przygotowuje się do przeprowadzenia dziewiczego lotu swojej nowej rakiety – Falcona Heavy. Jej start z platformy LC-39A zaplanowano na 6 lutego 2018, na godzinę 19:30 czasu polskiego (18:30 UTC). Okno startowe ma potrwać 150 minut. Po starcie planowane jest lądowanie wszystkich trzech boosterów rakiety – dwóch bocznych na lądzie i środkowego na platformie pływającej na Oceanie Atlantyckim.

Start będzie można oglądać na żywo na naszej stronie.

Po raz pierwszy firma SpaceX zaprezentowała koncepcję Falcona Heavy na konferencji prasowej w 2011 roku. Elon Musk poinformował wtedy, że rakieta ma być w stanie wynieść na niską orbitę okołoziemską ładunek o masie 53 ton – więcej, niż jakakolwiek obecnie używana rakieta. W przeszłości większą nośność miały jedynie rakiety Saturn V oraz Energia. Na konferencji podano również przewidywaną datę startu nowej rakiety – rok 2013.

Pierwotnie planowano zastosowanie w rakiecie tzw. systemu cross-feed, czyli przepływu paliwa z bocznych członów do środkowego. To miałoby pozwolić na znaczne zwiększenie jej osiągów, dzięki temu, że po separacji bocznych boosterów w środkowym zostałoby znacznie więcej paliwa. W ostatecznej wersji rakiety zrezygnowano z tego systemu, ponieważ okazał się on być zbyt skomplikowany, a dodatkowo ciągłe ulepszenia silników i ogólne wydłużenie rakiety spowodowały, że nie było potrzeby stosowania cross-feedu.

Początkowo dziewiczy lot Falcona Heavy planowano przeprowadzić z Bazy Sił Powietrznych w Vandenbergu, w Kalifornii. Rozpoczęto nawet odpowiednie przygotowania. Rakieta miała przybyć na platformę startową już pod koniec 2012 roku. Pierwszy start ze wschodniego wybrzeża miał się odbyć pod koniec 2013 lub w 2014 roku. Ostatecznie zrezygnowano z przeprowadzania pierwszego lotu z zachodniego wybrzeża i skupiono się na wschodnim.

Przez następne kilka lat start był wielokrotnie przekładany. Po części wynikało to z wypadków, jakie zdarzyły się w czasie działania firmy – najpierw w czerwcu 2015 roku rakieta Falcon 9 wybuchła podczas misji CRS-7, a następnie we wrześniu 2016 inna rakieta wybuchła na platformie startowej SLC-40 podczas przygotowań do testu statycznego przed misją AMOS-6. Obie te sytuacje spowodowały wstrzymanie startów na kilka miesięcy. Po każdorazowym wznowieniu startów potrzebne było zniwelowanie opóźnień w wynoszeniu satelitów, przez co było mniej czasu i mniej osób mogło pracować nad nową rakietą.

Innym czynnikiem, który powodował wieloletnie opóźnienia, był fakt, że budowa nowej rakiety była znacznie trudniejsza, niż początkowo zakładano. Falcon Heavy to coś więcej, niż tylko połączenie trzech boosterów Falcona 9. Konieczne było opracowanie niezawodnego systemu separacji bocznych członów, a także upewnienie się, że środkowy stopień wytrzyma naprężenia, jakie wiążą się z przymocowaniem do niego dwóch bocznych. Z tego też powodu znacznie różni się on konstrukcyjnie od „zwykłych” boosterów.

W czasie prac nad Falconem Heavy, Falcon 9 był ciągle ulepszany. Poza jego wydłużeniem i zwiększeniem ciągu silników Merlin, wprowadzono też system odzyskiwania pierwszego stopnia rakiety. Na jej spodzie zainstalowano nogi, które pozwalały na lądowanie boostera na lądzie oraz na platformie pływającej na oceanie. Te zmiany również musiały być uwzględnione w projekcie nowej rakiety. Jednocześnie, Falcon Heavy stawał się coraz mniej pilny, ponieważ dzięki wielu ulepszeniom osiągi Falcona 9 wzrosły na tyle, że był on w stanie przejąć część ładunków, które wg pierwotnego planu miały wymagać większej rakiety. Ostatecznie nowa, ciężka rakieta urosła na tyle, że jest w stanie wynieść na niską orbitę okołoziemską ładunek o masie prawie 64 ton.

Tak naprawdę Falcon Heavy zaczął nabierać kształtów pod koniec 2016 roku. Wtedy pokazano po raz pierwszy interstage rakiety, czyli część, która łączy środkowy booster z drugim stopniem. Następnie w ośrodku testowym w McGregor, w Teksasie, przeprowadzano testy strukturalne środkowego boostera, w czasie których symulowano naprężenia działające na rakietę podczas lotu. To pozwoliło na upewnienie się, że projekt jest poprawny i że można przystąpić do produkcji właściwej rakiety, która zostanie użyta w locie.

Na początku maja 2017 SpaceX podzieliło się nagraniem z testów środkowego członu Falcona Heavy. Rakieta przeszła pełny test statyczny, w czasie którego silniki Merlin 1D zostały uruchomione na tak długo, jak będą pracować podczas realnej misji. Kilka tygodni później podobny test przeszedł pierwszy boczny booster, a we wrześniu drugi. Te jednak, w przeciwieństwie do środkowego, nie są nowe. Oba zostały już wcześniej wykorzystane jako pierwsze stopnie Falcona 9, odpowiednio podczas misji CRS-9 w lipcu 2016 roku oraz THAICOM 8 w maju 2016 roku. Pierwszy z nich wylądował na platformie Landing Zone 1, na Cape Canaveral, a drugi na statku Of Course I Still Love You (OCISLY), na Oceanie Atlantyckim. Następnie zostały przerobione na boczne boostery Falcona Heavy, a na ich szczycie zamiast łączników z drugim stopniem zainstalowano stożkowe osłony aerodynamiczne, pomagające podczas przedzierania się przez atmosferę ziemską podczas startu. Będzie to pierwszy raz, kiedy ponownie zostanie użyty pierwszy stopień rakiety z misji, podczas której wyniesiono satelitę na geosynchroniczną orbitę transferową (GTO). Dotychczas wielokrotnie wykorzystywano jedynie boostery z misji na niską orbitę okołoziemską (LEO).

Przez długi czas zastanawiano się, jaki ładunek zostanie umieszczony na szczycie rakiety, kiedy w końcu odbędzie ona swój pierwszy, testowy lot. Elon Musk stwierdził jedynie w marcu 2017 roku, że ładunek będzie najgłupszą rzeczą, jaką firma będzie w stanie wymyślić.

Na początku grudnia zeszłego roku Elon postanowił ujawnić, jaki jest plan SpaceX na pierwszy lot. Pod osłonami ładunku znajdzie się należący do szefa SpaceX samochód Tesla Roadster, w którym ma być odtwarzany utwór „Space Oddity” Davida Bowiego. Ładunek ma zostać dostarczony na orbitę wokół Słońca z aphelium (najdalszym punktem orbity) znajdującym się w okolicach orbity Marsa.

Kilka tygodni później zaprezentowane zostały zdjęcia Tesli Roadster podczas umieszczania jej wewnątrz osłon ładunku Falcona Heavy, natomiast 5 lutego Elon Musk opublikował zdjęcia przedstawiające ładunek prawdopodobnie w takiej konfiguracji, w jakiej ma polecieć w kosmos. W samochodzie znalazł się „kierowca" w skafandrze SpaceX, można też zauważyć kilka kamer, które mają dostarczyć niesamowitych ujęć przedstawiających Teslę Roadster w przestrzeni kosmicznej.

Pod koniec grudnia Elon Musk opublikował również pierwsze zdjęcia przedstawiające Falcona Heavy w całej okazałości. Po raz pierwszy mogliśmy podziwiać połączone ze sobą trzy boostery oraz drugi stopień.

28 grudnia nastąpiło to, na co wszyscy z niecierpliwością oczekiwali. Falcon Heavy w pełnej konfiguracji został ustawiony pionowo na platformie startowej LC-39A i zostały przeprowadzone testy, mające sprawdzić, czy wszystkie systemy na platformie i w rakiecie są odpowiednio skonfigurowane, aby można było przeprowadzić start.

Najważniejszym krokiem na drodze do startu miał być test statyczny. W ten sposób firma chciała przetestować całą procedurę związaną ze startem, w tym przede wszystkim tankowanie całej rakiety jednocześnie, a następnie uruchomić wszystkie silniki w trzech boosterach nawet na kilkanaście sekund. Nigdy wcześniej 27 silników Merlin nie było uruchomionych jednocześnie. Ze względu na powstający podczas uruchamiania silników moment obrotowy, który mógłby zniszczyć lub poważnie uszkodzić elementy konstrukcyjne u podstawy każdego z boosterów, 27 silników Falcona Heavy nie jest uruchamiane jednocześnie. Wykorzystano doświadczenie z ery wahadłowców, w których trzy główne silniki były uruchamiane 120 milisekund po sobie. Dokładna sekwencja nie została póki co ujawniona przez SpaceX.

Początkowo test statyczny zaplanowano na 10 stycznia, jednakże z różnych powodów był on wielokrotnie przekładany. W międzyczasie kilkukrotnie przynajmniej częściowo zatankowano rakietę, jednakże test wciąż opóźniał się. Napotkano m.in. na problemy ze sprzętem naziemnym, z nierównomiernym schładzaniem się boosterów, zawieszenie działania rządu federalnego w USA, czy start rakiety Atlas V z pobliskiej platformy. Jednakże wszystkie problemy udało się rozwiązać i ostatecznie test odbył się 24 stycznia o godzinie 18:30 czasu polskiego. Na kilka sekund uruchomiono wszystkie silniki. Test wypadł pomyślnie, co otworzyło drogę do przeprowadzenia startu.

Przed testem statycznym i startem konieczne było zmodyfikowanie platformy LC-39A w Centrum Kosmicznym im. Johna F. Kennedy’ego na Florydzie, aby mogła przyjąć nową rakietę. Prace obejmowały między innymi dodanie instalacji elektrycznych i hydraulicznych, które będą mogły obsługiwać wszystkie trzy boostery, modyfikację urządzenia do transportu, ustawiania pionowo i wystrzeliwania rakiety (ang. TEL – Transporter / Erector / Launcher) oraz usprawnienie wodnego systemu tłumienia fal dźwiękowych.

Prace związane z modyfikacją TEL mogły zostać przeprowadzone dopiero po wyłączeniu platformy z regularnej pracy. Z kolei aby to było możliwe, trzeba było ponownie uruchomić platformę SLC-40 na Cape Canaveral, która została zniszczona podczas wybuchu Falcona 9 we wrześniu 2016 roku. Dopiero wtedy można było rozpocząć usuwanie bocznych szczęk, które służą do utrzymywania w miejscu „pojedynczej” rakiety. W ich miejscu zainstalowano dwa wsporniki, na których opierać się będą elementy łączące środkowy booster Falcona Heavy z bocznymi. Dodano również sześć szczęk, które będą w stanie utrzymać większą rakietę na stanowisku startowym podczas testu statycznego oraz tuż przed startem. Wprowadzone zmiany na platformie będą umożliwiały łatwą i szybką wymianę wsporników na szczęki, dzięki czemu SpaceX będzie w stanie wystrzeliwać z niej zarówno Falcona 9 jak i Falcona Heavy.

System odprowadzania gazów wylotowych z rakiety nie musiał zostać wzmocniony, ponieważ z platformy LC-39A wcześniej startowały wahadłowce oraz rakiety Saturn V, które wyniosły ludzi na Księżyc. Platforma jest więc przystosowana do przyjęcia znacznie potężniejszych rakiet.

Dziewiczy lot Falcona Heavy przyniesie też inne ekscytujące wydarzenie – potrójne lądowanie boosterów rakiety. Kilka minut po starcie nastąpi separacja bocznych członów od środkowego. Następnie odbędzie się tzw. boostback burn, czyli po odwróceniu o 180° uruchomione zostaną silniki każdego z boosterów, aby skierować rakiety w stronę miejsca lądowania. Kilka minut później silniki zostaną uruchomione ponownie, aby wykonać tzw. entry burn, który pozwoli na spowolnienie rakiet podczas wchodzenia w atmosferę ziemską. Ostatni raz silniki boosterów zostaną uruchomione w czasie lądowania na platformach Landing Zone 1 oraz Landing Zone 2 na Cape Canaveral. Dwa boczne człony wylądują w odstępie kilkunastu sekund. Sekwencja lądowania środkowego stopnia rakiety będzie bardzo podobna, z tą różnicą, że wyląduje on nieco później na statku OCISLY na Oceanie Atlantyckim.

Podczas tej misji może zostać podjęta kolejna próba odzyskania aerodynamicznych osłon ładunku. Do tego celu SpaceX zmodyfikowało statek MR. STEVEN, na którym zainstalowano konstrukcję, która ma pomóc w łapaniu owiewek. Można to zobaczyć na zdjęciu w serwisie marinetraffic.com. Obecnie znajduje się on jednak na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, więc jeśli firma planuje odyzksać osłony podczas tego lotu Falcona Heavy, prawdopodobnie będą one musiały wylądować w wodzie, z której zostaną wyłowione.

Poniższy diagram przedstawia, jak mniej więcej może wyglądać start i lądowanie podczas tego lotu Falcona Heavy. Pokazano na nim pełną sekwencję od startu, przez separację bocznych boosterów, separację drugiego stopnia, aż po lądowanie wszystkich trzech członów.

Obecnie prognozy pogody dają 80% szans na start 6 lutego. Jedynymi przeszkodami może okazać się wiatr, którego prędkość w okolicach platformy startowej może przekraczać prędkość 56 km/h oraz warstwa chmur, której grubość może przekraczać 1400 m, co może powodować zamarzanie na powierzchni rakiety. W przypadku przełożenia startu o 24 godziny, szanse spadają do 70%.

Źródła: SpaceX (1), SpaceX (2), SpaceX (3), SpaceX (4), SpaceX (5), SpaceX (6), Elon Musk (1), Elon Musk (2), Elon Musk (3), Elon Musk (4), Elon Musk (5), Derrick Stamos, NASASpaceflight.com, SpaceX (7), Rome Strach