SpaceX – podsumowanie roku 2021

Rok 2021 był pod wieloma względami rekordowy dla SpaceX. Firma przeprowadziła 31 startów orbitalnych, w tym 29 przy pomocy używanych pierwszych stopni rakiet. Rekordowy booster brał już udział w jedenastu lotach. Odbyły się trzy misje załogowe – dwie w ramach programu komercyjnych lotów załogowych NASA oraz pierwsza w historii w pełni prywatna misja orbitalna.

Przez cały rok intensywnie rozwijana była konstelacja Starlink. Zakończono zapełnianie płaszczyzn orbitalnych o inklinacji 53°, na orbicie znajduje się już prawie 1800 satelitów, a z usługi dostępu do Internetu korzysta ponad 140 tysięcy użytkowników w dwudziestu krajach świata. Rozpoczęto także wynoszenie na orbitę satelitów z łącznością laserową.

Rok ten był też przełomowy, jeśli chodzi o rakietę Starship. Odbyły się cztery testowe loty prototypów statku Starship, w tym jeden w pełni udany. Przetestowano także pierwsze egzemplarze boostera Super Heavy, a orbitalny kompleks startowy jest niemal ukończony, dzięki czemu w pierwszej połowie przyszłego roku ma być możliwe przeprowadzenie pierwszego lotu na orbitę.

Pierwsza misja

SpaceX rozpoczęło rok od lotu orbitalnego 8 stycznia. Falcon 9 wystartował z platformy SLC-40 na Cape Canaveral i dostarczył na geosynchroniczną orbitę transferową (GTO) satelitę telekomunikacyjnego Türksat 5A. Pierwszy stopień, dla którego był to czwarty lot, wylądował na platformie Just Read the Instructions (JRTI). Wykorzystano także osłony ładunku, dla których był to drugi lot, jedną z nich udało się odzyskać w dobrym stanie.

Pierwsze wodowanie towarowego Dragona 2

W grudniu 2020 roku rozpoczęła się pierwsza misja z drugiej fazy programu komercyjnych lotów zaopatrzeniowych do ISS, CRS-21. Po raz pierwszy użyta została towarowa wersja kapsuły Dragon 2, zbudowana na tej samej bazie, co wersja załogowa, używana w programie komercyjnych lotów załogowych NASA. W styczniu po raz pierwszy statek ten powrócił na Ziemię z orbity, kończąc misję towarową wodowaniem w Zatoce Meksykańskiej przy zachodnim wybrzeżu Florydy.

Pierwsza dedykowana misja programu SmallSat Rideshare

Start rakiety Falcon 9 z misją Transporter-1 (Źródło: SpaceX)W sierpniu 2019 roku SpaceX ogłosiło stworzenie programu SmallSat Rideshare, w ramach którego planowano przeprowadzanie lotów Falcona 9 dedykowanych wyłącznie małym satelitom. Pierwsza tego typu misja, Transporter-1, odbyła się 24 stycznia 2021 roku. Na orbitę heliosynchroniczną wyniesione zostały 133 małe satelity dla różnorodnych klientów (kontraktowane zarówno przez pośredników, jak i bezpośrednio przez SpaceX) oraz dodatkowo 10 satelitów konstelacji Starlink. Jest to największa liczba satelitów wystrzelona na orbitę podczas jednego startu w historii lotów kosmicznych.

SpaceX planuje przeprowadzać misje Transporter raz na kilka miesięcy. Kolejna z nich, Transporter-2, wystartowała w czerwcu 2021 roku, a na orbitę trafiły w sumie 88 satelity. Misja Transporter-3 planowana jest obecnie na styczeń 2022 roku.

Testowy lot Starshipa SN9

Na początku lutego 2021 roku SpaceX przeprowadziło kolejny testowy lot prototypu statku Starship na wysokość większą niż kilkaset metrów. Pierwszy podobny lot, przy użyciu egzemplarza oznaczonego Starship SN8, odbył się w grudniu 2020 roku i zakończył się nieudanym lądowaniem.

Tym razem liczono na to, że uda się wylądować. Kolejny prototyp, Starship SN9, pierwszy zbudowany w pełni ze stopu stali 304L, uruchomił trzy silniki Raptor i rozpoczął lot, wyłączając silniki po kolei podczas wznoszenia się na maksymalną wysokość około 10 kilometrów. Pojazd następnie rozpoczął opadanie w pozycji poziomej, kontrolując orientację przy użyciu powierzchni aerodynamicznych. Niestety po raz kolejny lądowanie nie powiodło się, podczas manewru obrotu do pozycji poziomej tuż przed lądowaniem nie uruchomił się jeden z silników Raptor.

Kontrakt na wystrzelenie dwóch modułów stacji Gateway

Połączone moduły PPE i HALO na orbicie Księżyca, wizja artysty (Źródło: NASA)9 lutego 2021 roku NASA ogłosiła, że firma SpaceX została wybrana do dostarczenia na orbitę dwóch pierwszych modułów stacji kosmicznej Gateway, która ma orbitować wokół Księżyca. Podczas pojedynczego startu wystrzelone mają zostać PPE (Power and Propulsion Element), budowany przez firmę Maxar moduł serwisowy, który ma odpowiadać za zasilanie, komunikację i kontrolę orientacji w przestrzeni, oraz HALO (Habitation and Logistics Outpost), moduł mieszkalny z portami dokującymi budowany przez firmę Northrop Grumman.

Wykorzystana zostanie rakieta Falcon Heavy z większymi osłonami ładunku o długości około 15 metrów, które zostały zaprojektowane, aby spełniać wymagania wszystkich misji związanych z bezpieczeństwem narodowym USA. Start odbędzie się najwcześniej pod koniec 2024 roku.

Testowy lot Starshipa SN10

4 marca 2021 roku odbył się kolejny testowy lot statku Starship. Prototyp Starship SN10 wniósł się zgodnie z planem na wysokość około 10 kilometrów, a następnie rozpoczął powrót na Ziemię, stabilnie opadając w orientacji poziomej. Zbliżając się do powierzchni pojazd uruchomił trzy silniki, obrócił się do pozycji pionowej i wylądował, w ostatniej fazie pozostawiając jeden pracujący silnik.

Mimo że nie wszystkie nogi do lądowania zadziałały prawidłowo, pojazd stanął stabilnie na platformie. W prototypie pojawił się jednak pożar i po kilku minutach w dolnej części pojazdu doszło do eksplozji, która zniszczyła rakietę. Podczas lądowania ciąg był za niski, najprawdopodobniej z powodu dostania się do silnika helu mającego utrzymywać ciśnienie w dodatkowym zbiorniku paliwa (ang. header tank), co doprowadziło do twardego lądowania i pożaru.

Testowy lot Starshipa SN11

Kolejny testowy lot odbył się jeszcze w tym samym miesiącu. 30 marca Starship SN11 wystartował i z sukcesem przeszedł przez fazę wznoszenia oraz kontrolowanego opadania. Kilkaset metrów nad powierzchnią pojazd rozpoczął sekwencję lądowania, podczas której uruchamiane są silniki, przy pomocy których Starship obraca się do pozycji poziomej i hamuje, lecz po chwili doszło do eksplozji. Gęsta mgła uniemożliwiła zaobserwowanie, co się dokładnie wydarzyło. Później podano, że źródłem problemów był wyciek metanu z jednego z silników Raptor.

Kontrakt na wystrzelenie lądownika księżycowego Astrobotic Griffin

W kwietniu 2021 roku ogłoszono podpisanie kontraktu pomiędzy firmami Astrobotic i SpaceX na wystrzelenie w kosmos lądownika księżycowego Griffin wraz z należącym do NASA łazikiem VIPER przy pomocy rakiety Falcon Heavy. Ładunek ma zostać umieszczony bezpośrednio na trajektorii w kierunku Księżyca (ang. TLI – trans-lunar injection). Start odbędzie się najwcześniej pod koniec 2023 roku.

Kontrakt na budowę załogowego lądownika księżycowego dla NASA

Wizualizacja przedstawiająca księżycową wersję statku Starship na powierzchni Srebrnego Globu (Źródło: SpaceX)16 kwietnia 2021 roku NASA ogłosiła, że SpaceX zostało wybrane jako jedyna firma, która otrzyma kontrakt na zbudowanie lądownika księżycowego dla programu Artemis i przeprowadzenie dwóch misji demonstracyjnych, w tym jednej załogowej. SpaceX zaoferowało zmodyfikowaną wersję statku Starship. Podczas misji pojazd trafi na niską orbitę okołoziemską bez załogi, zostanie dotankowany, uda się na orbitę Księżyca i tam spotka się ze stacją Gateway lub statkiem Orion, aby przyjąć załogę i wyruszyć na powierzchnię Srebrnego Globu. Wartość kontraktu to 2,89 miliarda dolarów, misja załogowa odbędzie się według najnowszych informacji najwcześniej w 2025 roku.

Pod koniec miesiąca firmy Blue Origin i Dynetics, które rywalizowały o ten kontrakt ze SpaceX, złożyły protesty do instytucji kontrolnej Kongresu Stanów Zjednoczonych, GAO (ang. Government Accountability Office). Pod koniec lipca zostały one odrzucone, lecz firma Blue Origin nie składała broni i w sierpniu podała NASA do sądu federalnego, twierdząc, że oferty nie zostały ocenione sprawiedliwie. Na początku listopada sąd wydał wyrok, w którym odrzucił pozew, dzięki czemu NASA mogła formalnie rozpocząć wspólne prace ze SpaceX przy kontrakcie.

Załogowa misja Crew-2

23 kwietnia 2021 roku odbył się start drugiej operacyjnej misji załogowej SpaceX w ramach programu komercyjnych lotów załogowych NASA (ang. Commercial Crew) – Crew-2. Falcon 9 wyniósł na orbitę załogową kapsułę Dragon 2, na pokładzie której znalazło się dwoje astronautów NASA, astronauta ESA oraz astronauta JAXA. Była to pierwsza misja załogowa SpaceX w historii, podczas której wykorzystany został używany pierwszy stopień – brał on wcześniej udział w misji Crew-1 w listopadzie 2020 roku. Wykorzystano także używany statek Dragon noszący nazwę Endeavour, który był wcześniej w kosmosie w ramach załogowej misji demonstracyjnej Crew Demo-2 od maja do sierpnia 2020 roku.

Dragon 2 Resilience opadający na spadochronach przed nocnym wodowaniem (Źródło: SpaceX/NASA)Kolejnego dnia Dragon zadokował do przedniego portu w module Harmony na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i załoga weszła na stację. Na ISS wciąż znajdowała się jeszcze załoga poprzedniej misji SpaceX, Crew-1, która dotarła na stację kapsułą Dragon Resilience. 2 maja odłączyła się ona od ISS i po kilku godzinach misja Crew-1 – pierwsza operacyjna misja programu komercyjnych lotów załogowych – zakończyła się wodowaniem w Zatoce Meksykańskiej. Było to pierwsze nocne wodowanie amerykańskiego pojazdu załogowego od czasu misji Apollo 8 w 1968 roku.

Modyfikacja licencji na działanie konstelacji Starlink

Pod koniec kwietnia 2021 roku Federalna Komisja Łączności (FCC) zatwierdziła wnioskowaną przez SpaceX modyfikację licencji na działanie konstelacji Starlink. Według niej 2814 satelitów, które pierwotnie miały trafić na orbity o wysokości pomiędzy 1100 km i 1300 km nad Ziemią, ma zostać umieszczone na niższych orbitach, na wysokościach pomiędzy 540 km i 570 km. Obniżenie orbit satelitów ma prowadzić do szybszej pasywnej deorbitacji i w efekcie większego bezpieczeństwa. Modyfikacja usprawni jakość usługi u klientów, w tym w rejonach w pobliżu biegunów. Zatwierdzenie wnioskowanych przez SpaceX zmian pozwoliło na rozpoczęcie zapełniania kolejnych płaszczyzn orbitalnych w dalszej części roku.

Planowane orbity satelitów pierwszej części konstelacji Starlink
liczba płaszczyzn orbitalnych 72 72 36 6 4
liczba satelitów na płaszczyźnie 22 22 20 58 43
wysokość 550 km 540 km 570 km 560 km 560 km
inklinacja 53° 53,2° 70° 97,6° 97,6°

Testowy lot Starshipa SN15

5 maja 2021 roku przeprowadzono kolejny lot prototypu statku Starship na wysokość około 10 kilometrów. Wykorzystany został egzemplarz Starship SN15, który w porównaniu do poprzedników posiadał setki usprawnień, w szczególności nową, ulepszoną awionikę, zmodyfikowaną architekturę przepływu paliwa w tylnej części pojazdu oraz silniki Raptor zbudowane według nowego designu.

Lot przebiegł zgodnie z planem – pojazd uruchomił trzy silniki Raptor, wzniósł się na docelową wysokość, wyłączając wcześniej silniki po kolei, po czym przeszedł do kontrolowanego opadania w pozycji poziomej. Kiedy prototyp zaczął zbliżać się do powierzchni, silniki zostały ponownie uruchomione. Pojazd wykonał manewr ponownego obrotu do pozycji pionowej i zgodnie z planem wylądował sześć minut po starcie. Po lądowaniu w dolnej części pojazdu wystąpił niewielki pożar, który po kilku minutach został ugaszony. Był to pierwszy w pełni udany lot prototypu statku Starship na dużą wysokość.

Pierwszy test statyczny boostera Super Heavy

W 2021 roku w ośrodku Starbase w Boca Chica w Teksasie rozpoczęto również testy egzemplarzy pierwszego stopnia rakiety Starship, zwanego Super Heavy. W lipcu Booster 3, pierwszy pełnowymiarowy prototyp, trafił na teren kompleksu startowego, a następnie przeszedł kriogeniczne testy ciśnieniowe. Test statyczny, podczas którego na kilka sekund uruchomiono trzy silniki Raptor zamontowane w rakiecie, odbył się 19 lipca, kończąc się pełnym sukcesem.

Kontrakt na wystrzelenie sondy Europa Clipper

23 lipca NASA podała, że rakieta Falcon Heavy została wybrana do wystrzelenie sondy Europa Clipper, która ma zbadać Europę, księżyc Jowisza. Obiekt ten jest dla NASA szczególnie interesujący, ponieważ odkryto, że pod jego skorupą znajduje się ocean, w którym potencjalnie mogą występować formy życia. Sonda sprawdzi, czy na księżycu występują odpowiednie ku temu warunki.

Sonda Europa Clipper, wizualizacja (Źródło: NASA/JPL-Caltech)Początkowo sonda Europa Clipper miała zostać wyniesiona w kosmos przy pomocy rakiety SLS, jednak ze względu na jej opóźnienia oraz wysokie koszty zdecydowano się na wybór komercyjnej rakiety. Kwota kontraktu wynosi 178 milionów dolarów, start planowany jest na październik 2024 roku. Trajektoria uwzględnia dwie asysty grawitacyjne – z wykorzystaniem Marsa oraz Ziemi – a lot ma potrwać pięć i pół roku. Prawdopodobnie nie jest planowane odzyskanie żadnego z boosterów rakiety.

Prywatna misja załogowa Inspiration4

16 września 2021 roku wystartowała pierwsza w pełni prywatna orbitalna misja załogowa – Inspiration4. Falcon 9 wyniósł na orbitę załogową kapsułę Dragon Resilience, na pokładzie której znalazło się czworo prywatnych astronautów.

Załoga misji Inspiration4 (Źródło: SpaceX)Organizatorem, fundatorem i dowódcą misji był Jared Isaacman, biznesmen, będący także pilotem samolotów, posiadający rekord czasu okrążenia Ziemi w lekkim odrzutowcu. Celem misji miało być zebranie środków finansowych na rzecz Dziecięcego Szpitala Badawczego Świętego Judy (ang. St. Jude Children’s Research Hospital) w stanie Tennessee, który nieodpłatnie zajmuje się leczeniem poważnych chorób u dzieci.

Jedno z miejsc podczas lotu przypadło Hayley Arceneaux, która w młodości była pacjentką szpitala Św. Judy, a obecnie w nim pracuje. Kolejne miejsce miało zostać przyznane osobie, która wygra konkurs na wykorzystanie platformy do handlu elektronicznego i była to Sian Proctor, specjalistka w dziedzinie nauk o Ziemi, która zajmuje się komunikacją naukową. W 2009 roku była ona jedną z 47 finalistów w procesie wyboru astronautów NASA, jednak nie została wybrana. Ostatni członek załogi miał zostać wylosowany spośród osób, które wpłaciły darowiznę na rzecz szpitala. Otrzymał je Chris Sembroski, któremu swoje miejsce oddał przyjaciel wylosowany w loterii. Sembroski w przeszłości brał udział w symulowanych misjach promu kosmicznego, był zaangażowany w promowanie zmian w przepisach celem otwarcia dostępu do kosmosu oraz służył w Siłach Powietrznych USA.

Kapsuła Dragon została umieszczona na orbicie o wysokości 575 km nad Ziemią i inklinacji 51,6°. Misja trwała prawie trzy dni i zakończyła się wodowaniem statku w Oceanie Atlantyckim u wybrzeży Florydy.

Załogowa misja Crew-3

11 listopada 2021 roku odbył się start rakiety Falcon 9 z misją Crew-3 – trzecią operacyjną misją programu komercyjnych lotów załogowych oraz piątą załogową misją orbitalną SpaceX. W nowej załogowej kapsule Dragon Endurance znalazło się troje astronautów NASA oraz astronauta ESA. Po trwającym ponad 21 godziny locie pojazd zadokował do przedniego portu w module Harmony na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Mozaika złożona ze zdjęć wykonanych podczas okrążania ISS przez kapsułę Dragon Endeavour (Źródło: NASA Johnson)Kilka dni wcześniej zakończono poprzednią misję, Crew-2. 8 listopada po zamknięciu włazu Dragon Endeavour odłączył się od ISS i wykonał manewr pełnego okrążenia całej stacji, aby wykonać jej fotografie z różnych perspektyw, co miało pomóc w ocenie stanu jej zewnętrznych elementów. Tego typu manewr nie był wykonywany od 2011 roku. Po oddaleniu się od stacji Dragon wykonał manewr deorbitacji i zakończył misję wodowaniem w Zatoce Meksykańskiej u wybrzeży Florydy. Po wypuszczeniu czterech głównych spadochronów jeden z nich, w przeciwieństwie do pozostałych, nie napełnił się od razu powietrzem, nastąpiło to dopiero po ponad minucie. Podobne zachowanie było obserwowane wcześniej podczas wielu testów i po analizie spadochronu oraz danych po wodowaniu uznano, że nie wydarzyło się nic niepokojącego.

Test statyczny statku Starship z użyciem sześciu silników

W pierwszej połowie listopada 2021 roku po raz pierwszy prototyp statku Starship przeszedł test statyczny, podczas którego jednocześnie uruchomiono sześć silników Raptor zamontowanych w pojeździe. W egzemplarzu oznaczonym Ship 20 na kilka sekund uruchomione zostały zarówno trzy silniki w wersji atmosferycznej, jak i trzy silniki w wersji próżniowej z wydłużoną dyszą. Elon Musk potwierdził, że test był w pełni udany.

Rekordy ponownego użycia boosterów

Przez 2021 rok firma SpaceX biła kolejne rekordy, jeśli chodzi o liczbę lotów pierwszych stopni rakiet z rodziny Falcon. W 2021 roku po raz pierwszy w historii pojedynczy booster został wykorzystany po raz ósmy (misja Starlink-17 w styczniu), dziewiąty (misja Starlink-22 w marcu) oraz dziesiąty (misja Starlink-27 w maju). Obecny rekord został ustanowiony 18 grudnia podczas misji Starlink Group 4-4, kiedy pierwszy stopień wziął udział w swoim jedenastym locie.

Ostatnia misja

Ostatnia misja orbitalna 2021 roku odbyła się 21 grudnia, kiedy Falcon 9 dostarczył na orbitę towarową kapsułę Dragon 2 w ramach misji zaopatrzeniowej do ISS, CRS-24. Po niecałych 23 godzinach pojazd zadokował do portu zenitowego w module Harmony na ISS, dołączając do przebywającej na stacji załogowej kapsuły Dragon Endurance.

Po oddzieleniu się drugiego stopnia booster Falcona 9 bez problemów wylądował na autonomicznej platformie Just Read the Instructions (JRTI), było to setne udane lądowanie pierwszego stopnia w wykonaniu SpaceX. Później jednak podczas zabezpieczania rakiety z nieznanych jak na razie przyczyn doszło do uszkodzenia nóg do lądowania, dysz silników oraz robota Octagrabber służącego do utrzymywania boostera w miejscu.

Co w roku 2022?

Rok 2022 zapowiada się na bardzo intensywny dla SpaceX. Na pierwszą połowę roku planowany jest pierwszy testowy lot orbitalny rakiety Starship, do którego od wielu miesięcy przygotowywana jest infrastruktura naziemna. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, w dalszej części roku odbędą się kolejne podobne loty.

Firma będzie także kontynuować rozbudowę konstelacji Starlink, zapełniając kolejne płaszczyzny orbitalne satelitami, aby umożliwić podłączenie do usługi większej liczby użytkowników i rozszerzenie zasięgu na kolejne tereny. Przy okazji możemy prawdopodobnie spodziewać się kolejnych rekordów, jeśli chodzi o ponowne użycie pierwszych stopni rakiet.

W tym momencie na 2022 rok planowane jest aż pięć startów rakiety Falcon Heavy, która jest obecnie najpotężniejszą operacyjną rakietą orbitalną na Ziemi. Będą to trzy misje dla Sił Kosmicznych USA, misja z sondą Psyche dla NASA oraz misja z komercyjnym satelitą dla firmy Viasat. W roku 2022 mają także odbyć się co najmniej trzy orbitalne misje załogowe do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej z wykorzystaniem kapsuły Dragon, w tym jedna prywatna.

We want to give thanks to the writer of this article for this awesome content

SpaceX – podsumowanie roku 2021

Fuzzy Skunk