Jak přesně funguje přistávání raket SpaceX

Tady Tim Dodd, Everyday Astronaut,
a budu mluvit o tom, jak SpaceX přistává se svými
masivními raketami Falcon 9. Minule jsme si ukázali,
proč nepoužívají padáky a proč přistávají jednou na pevnině
a jindy na plošině na moři. Dnes se podíváme na to,
jak používají ty gigantické vaflovače, dusíkové trysky a raketové motory,
aby dokázali přesně přistát z výšky 110 km
při rychlosti až 8000 km/h. Také si řekneme, na co se vlastně díváte,
když se při přenosu SpaceX objeví toto.

Začněme. Po postrčení nákladu na orbitu stráví
většina prvních stupňů následující minuty stoupáním setrvačností do
nejvyššího bodu – apogea – a následným pádem zpět na Zemi,
kde se zničí buď dopadem na zem, jako je tomu v Číně a Rusku, nebo dopadem do moře
při startech z USA. Aby se dal první stupeň zachránit,
musí raketa udělat pár věcí. Zaprvé, přistát,
zadruhé, nevybuchnout.

Za přesné přistání jsou body navíc. To přistání je dost důležité. Falcon 9 často přistává na mořské plošině
o rozměrech fotbalového hřiště. Pokud se netrefí, stane se z něj
korálový útes na dně oceánu. Pokud přistává na pevnině, hrozí,
že přistane v osídlené oblasti. Takže schopnost řídit raketu
cestou dolů je asi stejně důležitá
jako cestou nahoru. Než se pustíme do detailů,
shrňme si, co dělá první stupeň Falconu 9
po oddělení od druhého stupně.

Naštěstí pro nás
SpaceX natočilo tyto famózní záběry při misi NROL-76
1. května 2017. Nejprve provede první stupeň
obrat o 180° pomocí dusíkových trysek. Potom zažehne tři ze svých devíti motorů pro zpětný zážeh.
U některých misí ho ale vynechává. Potom vyklopí roštová kormidla. Až se začne vracet
do hustší atmosféry, stejnými třemi motory
provede vstupní zážeh.

Při cestě atmosférou
naviguje pomocí roštových kormidel. Na posledních 30 sekund
zažehne Falcon 9 jeden až tři motory a vyklopí nohy,
aby pěkně a hladce dosedl. Z dálky to vypadá tak jednoduše! Řekněme si nyní něco o každém
z těchto tří mechanismů. Nejdříve dusíkové trysky. Falcon 9 má dvě sady
po čtyřech tryskách umístěné na mezistupni
v horní části rakety.

Tyto malé trysky
orientují nosič ve vakuu. Také provádějí počáteční obrat o 180°, který raketu nasměruje motory napřed,
aby mohla zpomalit zpětným zážehem. Můžete vidět malé obláčky dusíku,
když průběžně upravuje svůj směr. Dalšími jsou všemi
oblíbená roštová kormidla! Roštová kormidla byla vyvinuta
v 50. letech v Sovětském svazu. Jde o děrovaná křidélka
připomínající rošt, která se sklápějí k nádrži rakety
nebo ještě častěji řízené střely.

Přesně tak.
Nejčastěji je najdete u střel, protože se dají sklopit,
díky čemuž jsou střely skladnější v sile či zbraňové šachtě. SpaceX ale prvenství v použití
roštových kormidel na raketě nepatří. Kdepak. To patří Sovětskému svazu,
který má roštová kormidla na raketách Sojuz
i měsíční raketě N1. Roštová kormidla jsou
pro Falcon 9 výbornou volbou, protože se dají vyklopit za letu.

Díky tomu mohou být
sklopena při stoupání a později vyklopena před sestupem. Nakonec si všimněte
naklánění motorů Falconu 9. Umí se naklánět v rozsahu
několika stupňů a docela rychle, což poskytuje
hodně kontroly nad raketou. Je to jako balancování s koštětem. Nejen že jej můžete udržet svisle, ale také můžete aplikovat sílu
vodorovně a přesunout jej jinam, a to vše jen pomocí
vstupu na spodní části.

Pojďme teď do hry
Kerbal Space Program, kde se pokusím přistát
s prvním stupněm Falconu 9! Falcon 9 je načten
v Kerbal Space Programu. Nebudeme to protahovat.
3, 2, 1, start! To je ono! Podívejte, jak jasně svítí
těch 9 motorů Merlin.

Nádhera. Na řadě je gravitační obrat. Znamená to, že začneme
raketu postupně naklápět stranou, až nakonec bude veškerá rychlost
v horizontálním směru místo vertikálního. Máme tu vypnutí hlavního motoru
a přichází oddělení druhého stupně. Hotovo. Druhý stupeň nyní
bude pokračovat na orbitu, zatímco my provedeme náš
malý obrat pomocí dusíkových trysek. Nyní nastartujeme 3 z 9 motorů Merlin
v rámci zpětného zážehu.

Díky němu zamíříme zpět
na západ místo pokračování na východ. Zpětný zážeh vypadá dobře,
vypínáme motory. Pojďme vyklopit roštová kormidla. Tento pohled
se vám může zdát povědomý. SpaceX používá při svých
přenosech velmi podobný úhel pohledu. Je to pohled z mezistupně směrem dolů
ke spodní části prvního stupně, takže můžete vidět roštová kormidla.
Opravdu povedený pohled, ale v reálu může být trochu matoucí.

Zatím jsme pořád stoupali a brzy začneme klesat. Jsme v apogeu, nejvyšším bodě.
A teď padáme k zemi. Pomocí dusíkových trysek
se perfektně nasměrujeme a připravíme se na vstupní zážeh. Ukážu vám to. Trošku si to oddálím
a pohrajeme si s přiblížením. Vidíte, jak jsme se dostali
do tohoto místa. Zhruba tady se v reálu nachází kamera.

Máme tu vstupní zážeh.
Opět zapálíme 3 z 9 motorů Merlin. Fajn, trošku si náš
stupeň opepříme sazemi. Zpomalíme tím raketu, aby se
nerozpadla při vstupu do atmosféry. Vstupní zážeh hotový. Roštová kormidla mají stále větší kontrolu,
jak vstupujeme do hustší atmosféry. Jejich úkolem je udržet
nasměrování rakety na její cíl. Uklidni se, divochu. Následuje přistávací zážeh
jen s jedním motorem.

Vypadá to dobře. Už to přijde! Vyklápíme nohy! Vypadá to dobře! Je to tady! Ano! Přistáli jsme! A hned na první pokus! Ne.

Ne! Doufám, že už máte
lepší představu o tom, jak SpaceX ovládá 15patrovou
raketu padající z hranice vesmíru. Pokud máte nějaké otázky o tom,
jak SpaceX přistává s raketami či jakékoliv jiné o raketách obecně,
nechte mi je v komentářích. Zapněte odběr, abyste nepromeškali
další vtipný a poučný obsah. Velké díky patří
přispěvatelům na Patreonu, kteří pomohli vytvořit tento a další obsah
na kanálu Everyday Astronaut. Pokud chcete přispět,
navštivte Patreon.com/EverydayAstronaut.

Díky. To je za mě všechno!
Jsem Tim Dodd, Everyday Astronaut, a přináším vesmír
dolů na Zemi pro běžné lidi. Překlad: Martin Dravecký
Korekce: Petr Melechin
www.elonx.cz