První kosmickou raketou společnosti SpaceX byla Falcon 1. Z celkem pětice startů dokázala být sice jen dvakrát úspěšnou. Poskytla ale dostatek zkušeností s vývojem, výrobou i samotným vypuštěním před tím, než se konstruktéři pustili do podstatně větších nosičů. Zároveň s Falconem 1 započal vývoj raketového motoru Merlin, o kterém jistě ještě mnohokrát uslyšíme.

Falcon 1

Úplně první a zároveň nejslabším kosmickým nosičem v portfoliu SpaceX byl Falcon 1. Konstrukčně se jednalo o dvoustupňovou raketu. V každém stupni byl pouze jeden raketový motor. Na výšku měřil nosič pouze 21,3 m a průměr činil 1,7 m. Z celkové startovací hmotnosti 38 555 kg připadalo na užitečný náklad pouze něco kolem 180 kg, i když reálná nosnost mohla činit 400 – 450 kg.

Příprava kosmické rakety Falcon 1 s raketovým motorem Merlin. Zdroj: SpaceX (Wikipedia)

Mezi staticky nejúspěšnější nosiče ovšem Falcon 1 nepatřil. Z celkem 5 startů byly úspěšné jen dva. Za úspěch lze tedy považovat alespoň vyzkoušení nových technologií a postupů pro společnost, který nikdy předtím kosmické rakety neprovozovala. Z tohoto pohledu nešlo o žádnou katastrofu. I většině zemí, respektive národních agentur se nepodařilo vypustit družici na první pokus a statistická úspěšnost prvních kosmických nosičů bývá většinou nízká.

První start Falconu 1 se uskutečnil 24. března 2006, necelé čtyři roky od založení společnosti SpaceX. Pod aerodynamickým krytem se nacházela družice FalconSAT-2 od výzkumné agentury DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Po 25 sekundách od startu však došlo k selhání raketového motoru Merlin v prvním stupni a následném pádu nosiče i s družicí.

Při druhém pokusu o vypuštění družice 21. března 2007 1. stupeň rakety fungoval spolehlivě. Pro změnu se ale v čase T+5 minut od startu projevilo silné kmitání 2. stupně, které zapříčinilo jeho vypnutí v čase T+7 min 30 sekund (od startu), kdy ještě nebylo dosaženo orbitální rychlosti. Přesto SpaceX označil start za částečně úspěšný, jelikož bylo získáno mnoho užitečných dat z reálného letu, které bylo možno vyhodnotit a použít pro další starty.

Vše tedy nasvědčovalo tomu, že napotřetí bude všeho dobrého. Ale nebylo. Start se uskutečnil 3. srpna 2008. První stupeň pracoval bez problémů. Až při jeho oddělení a před zažehnutím raketového motoru 2. stupně došlo ke školácké chybě. Raketový motor 1. stupně ještě produkoval zbytkový tah a narazil do 2. stupně, jenž pochopitelně ztratil stabilitu, a došlo k rotaci. V takovém případě vždy kosmický start fakticky končí, protože jednak není možnost stabilizovat „rozrotovaný“ stupeň. Za druhé velice rychle ztrácí rychlost, respektive energii, nutnou v konečném důsledků pro vynesení objektu na oběžnou dráhu.

Falcon 1 startuje z ostrovu Omelek. Zdroj: U. S. Air Force (Wikipedia)

Následující dva starty 28. září 2008 a 14. července 2009 již byly úspěšné. Dalších se přesto Falcon 1 nedočkal. Nahrazen byl modernizovanou a silnější variantou Falcon 1e a některé plánovaná vypuštění družic byla přesunuta na Falcon 9.

Falcon 1e

Na základě Falconu 1 je tedy vyvíjena modernizovaná a prodloužená varianta Falcon 1e. Na délku by měla raketa měřit 24,5 m a max. průměr zůstává zachován na 1,7 m. V prvním stupni je opět raketový motor Merlin 1C, ale o tahu 569 kN a v druhém stupni jediný motor Kestrel o tahu 27,8 kN.

Na váze by měl Falcon 1e přibrat z 38 555 kg na 46 760 kg a nosnost na nízkou oběžnou dráhu LEO ve výšce 185 km má být 1 010 kg. Cena jednoho startu je udávána na 10,9 milionu dolarů, i když nejspíše bude o něco vyšší. V takovém případě by totiž stálo vynesení kilogramu na oběžnou dráhu zhruba jen něco málo přes deset tisíc dolarů.

Starty mají být uskutečňovány, jednak z floridského kosmodromu Cape Canaveral a také jako tomu bylo ostatně u Falconu 1 z atolu Kwajalein, který je součástí Marshallových ostrovů.

Falcon 1 na startovacím padu na kosmodromu Vandenberg. Zdroj: SpaceX (Wikipedia)

Cesta postupného vývoje raketových motorů

Jednou z cest, kterou SpaceX razí je postupný vývoj a evoluce raketových motorů a jejich implementace do nosičů. Ideálním příkladem takového přístupu je raketový motor Merlin spalující jako pohonné látky kapalný kyslík a kerosin, který je určen pro 1. stupeň kosmických raket Falcon 1, Falcon 1e a také pro Falcon 9 a horní stupně Falconu Heavy.

Raketový motor Merlin 1C v prostorách SpaceX. Zdroj: Steve Jurvetson from Menlo Park, USA (Wikipedia).

Merlin 1A byl použit pouze při prvních dvou startech a dokázal produkovat tah 340 kN. Zvýšením výkonu turbíny pro přívod paliva z 1490 kW na 1860 kW vzrostl tah Merlinu 1B na 380 kN. Úpravou tvaru trysky a regenerativním chlazením mohlo být dosaženo dalšího zvýšení tahu ve vakuu na 400 kN u Merlinu 1C, který byl použit při posledních dvou startech a počítá se s ním také pro Falcon 1e.

Raketový motor Kestrel spaluje pro jednoduchost taktéž kombinaci kapalného kyslíku a kerosinu a stejně tak byl použit už na prvním Falconu 1, konkrétně v 2. stupni. Oproti Merlinu ovšem tak prudký vývoj nezažívá, jelikož SpaceX potřebuje i pro horní stupně svých nosičů do budoucna podstatně silnější raketové motory. Přesto se s ním počítá do 2. stupně Falconu 1e. Jinak se jedná o velice jednoduchý a ablativně chlazený raketový motor o váze pouhých 52 kg, jež je schopen ve vakuu vyprodukovat tah 31 kN.

Raketový motor Kestrel při testech. Zdroj: SpaceX (Wikipedia)