Życie i czasy Elona Muska. Część 2. SpaceX

Czas czytania w minutach: 7

Witamy w kolejnym odcinku naszego cyklu o Elonie Musku. Dziś opowiemy tak krótko, jak się da, o najbardziej ambitnym projekcie najbogatszego człowieka na Ziemi. Czyli o SpaceX, który od kilkunastu lat stara się jak najtaniej wywieźć z Ziemi jak najwięcej ludzi i ładunku.

Kosmos przed Elonem

Dawno, dawno temu, loty w kosmos były sprawami narodowymi. A w zasadzie – były sprawą dwóch narodów. Wyścig kosmiczny, w którym brały udział Związek Radziecki i Stany Zjednoczone, był przede wszystkim pokazem siły dwóch mocarstw. W latach 80. i 90. coraz większe znaczenie zaczęła mieć naukowa współpraca międzynarodowa, ale też komunikacja satelitarna. Po stacji Mir powstała Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Bezpieczne – i tanie – dostarczanie ludzi, zapasów i sprzętu na orbitę okołoziemską stało się coraz bardziej palącym problemem.

Prom kosmiczny był, z jednej strony, niewątpliwym cudem inżynierii. Skomplikowana maszyna, która kosztem miliardów dolarów… Nie dostarczała tego, co program obiecywał. A przy okazji była wyjątkowo niebezpieczną metodą transportu w Kosmos, o czym więcej napiszemy kiedy indziej. Ale co do tego, co prom kosmiczny miał dostarczyć: tanie i częste loty na orbitę. Nie udało się – po powrocie na Ziemię orbiter podlegał długiemu, kosztownemu przeglądowi. Rakiety wspomagające, a konkretniej ich silniki, również wymagały napraw – kontakt ze słoną wodą im nie służył. Zamiast latać co tydzień, prom latał kilka razy do roku, a koszt wyniesienia ładunku na orbitę to wciąż było kilkadziesiąt tysięcy dolarów za kilogram. Z kolei alternatywa wcale nie była dużo lepsza – rakiety były jednorazowe, więc astronomiczne koszty budowy każdej sztuki leciały w kosmos… I tyle je widzieli. Ewentualnie płonęły, wracając na Ziemię w sposób niekontrolowany. I tu na scenę wkracza SpaceX, cały na biało.

Jak dostarczyć człowieka na Marsa (a przynajmniej na orbitę Ziemi)?

SpaceX to tak naprawdę jedna z niewielu firm, które Elon Musk wymyślił i założył samodzielnie. Inspiracją dla niego były spotkania z organizacją pozarządową Mars Society. Na początku lat 2000 powstał SpaceX. Nie był pierwszą prywatną firmą produkującą i obsługującą pojazdy kosmiczne, ale jak się wkrótce okazało – stał się jedną z największych i najbardziej wpływowych na świecie. SpaceX postawił na coś przełomowego: kombinację najlepszych cech rakiety oraz promu kosmicznego. Nie miała to być hybryda rakiety z samolotem czy raczej szybowcem, ale standardowa rakieta… która następnie wraca na Ziemię i ląduje w jednym kawałku. Na twardej nawierzchni. Tylko jak to osiągnąć, nie wlokąc ze sobą wielkich, ciężkich skrzydeł? Pierwsza z rakiet firmy SpaceX, Falcon 1, miała lądować na spadochronie¹. Tej opcji jednak nigdy nie przetestowano.

Pierwszą prawdziwą rakietą wielokrotnego użytku był, latający do dziś, Falcon 9. Jego pierwszy stopień wraca i wykonuje łagodne lądowanie na charakterystycznych, rozkładanych nogach. Ale nie robi tego jak samolot, posiłkując się skrzydłami. Manewr lądowania jest zasadniczo odwrotnością manewru startu. Drugi stopień odłącza się od pierwszego, zostawiając mu odpowiedni zapas paliwa. Pierwszy stopień następnie ponownie odpala silniki, żeby wyhamować i zacząć opadać na Ziemię. Następnie przy pomocy silników oraz specjalnych “płetw” rakieta jest w stanie sterować lotem. Tym samym umożliwia powrót na miejsce startu… Albo na wyznaczone miejsce lądowania. Ale to wszystko łatwiej powiedzieć, niż zrobić!

SpaceX – pierwsze loty

Elon Musk jest znany, delikatnie rzecz ujmując, z nadmiernego optymizmu w kwestii czasu opracowywania nowych technologii. Już pierwsza rakieta, Falcon 1, zaliczyła na starcie kilka lat opóźnienia. A nawet pierwsze starty kończyły się porażką – ładunek nie docierał na orbitę. Ostatecznie, nawet z opóźnieniem, Falcon 1 okazał się jednak pierwszą prywatną rakietą na paliwo ciekłe, która dotarła na orbitę.

Podobnie było w przypadku rakiety Falcon 9. Choć pierwsze loty były planowane na rok 2007, to faktycznie udało się ją uruchomić dopiero w 2010. Tu jednak nie było problemów ze startem. Pojawiły się natomiast problemy z powrotem na Ziemię, a właściwie z bezpiecznym lądowaniem. Czy próbowaliście kiedyś postawić sobie ołówek na palcu i utrzymać go w pionie? Jeśli nie, to przerwijcie na chwilę czytanie i spróbujcie. Nie jest łatwo, prawda? A przed takim właśnie zadaniem stali inżynierowie SpaceX. Wprawdzie ich rakiety były wyposażone w charakterystyczne siatkowane “płetwy”, które działały jak ster… Ale to silnik, umieszczony na dole rakiety, ją hamował. Więc wciąż trzeba było pilnować, żeby się – jak ołówek na palcu – nie wywróciła. A najlepiej, żeby jeszcze doleciała, gdzie trzeba.

Pierwsze próby lądowania przynosiły wyniki… w kratkę. Raz rakieta zaczęła się obracać w niekontrolowany sposób. Dwa razy udało się miękko wylądować w oceanie. Kiedy indziej zabrakło ciekłego tlenu. Albo płynu hydraulicznego. Albo się zwór zaciął, i rakieta po wylądowaniu na barce się przewróciła. Albo złożyła się noga. Albo… Ale z czasem tych udanych lądowań było coraz więcej i więcej. A było to możliwe dlatego, że firmy Muska rozwijają swoje produkty według reguł znanych raczej ze świata programistyki, niż inżynierii rakietowej.

Raz a dobrze czy do skutku?

Przed pojawieniem się SpaceX rakiety konstruowano raz a dobrze. Przygotowanie projektów, prototypów i ostatecznych maszyn poprzedzały długie badania i obliczenia. Wszystko, co się dało, najpierw sprawdzano w teorii, aby ostateczny produkt był – teoretycznie – pozbawiony wad. SpaceX wprowadził do inżynierii rakietowej podejście iteracyjne². Cechuje się ono szybkim przygotowywaniem kolejnych prototypów z nastawieniem na to, że wynikiem będzie porażka, lub przynajmniej częściowa porażka… Ale każdy test dostarcza nowych danych, które pozwalają ulepszyć produkt.

Tak też wyglądała sytuacja z rakietami SpaceX. Musk nie spodziewał się udanego lądowania za pierwszym razem. Ani nawet za drugim czy trzecim. Co więcej, teraz już mógł sobie na to pozwolić – bo trzeba przyznać, że to podejście na początku omal nie położyło firmy na łopatki. Gdyby czwarta próba startu Falcon 1 się nie powiodła, firma by upadła.

Natomiast z Falconem 9 sytuacja wyglądała już zupełnie inaczej. Rakieta działała, wynosiła ładunki na orbitę. Iteracje dotyczyły procesu lądowania, pozwalającego w perspektywie na wielokrotne wykorzystanie tej samej rakiety. Lądowanie to etap, którego sukces lub porażka nie obchodziły klienta SpaceX. On zapłacił za dostarczenie ładunku na orbitę, a co potem się z rakietą stanie – to nie jego sprawa, nawet jeśli rakieta uległa zniszczeniu. Więc SpaceX dostawało pieniądze za sukces startu – a z próbami lądowania mogło eksperymentować i rozwalać rakiety, ile wlezie. Ale to właśnie fakt, że w końcu rakiety przestały ulegać zniszczeniu, pozwolił firmie na drastyczne obniżenie kosztów lotu na orbitę.

Starship, czyli ile kosztuje zabranie człowieka w kosmos

I kiedy mówimy “drastyczne”, to naprawdę mamy to na myśli. Dostarczenie przez prom kosmiczny kilograma ładunku na orbitę wiązało się z wydatkiem ponad 50 tysięcy dolarów. Falcon heavy kilogram ładunku przewozi za nieco ponad 1,5 tysiąca. To był gamechanger, który umożliwił między innymi powstanie sieci satelitów Starlink. To nieduże urządzenia, ważące nieco ponad 200 kilogramów, na orbicie jest ich już kilka tysięcy. To kolejna rewolucja: sieć Starlink dostarcza do indywidualnych użytkowników szybki internet w miejsca, w których nie ma infrastruktury naziemnej. Na przykład – w Ukrainie, na froncie.

Podejście iteracyjne zostało wykorzystane jeszcze mocniej przy projektowaniu najnowszego dziecka SpaceX, Starshipa. Projekt jest ambitny z wielu powodów. Przede wszystkim, oba człony pojazdu docelowo mają wracać na powierzchnię Ziemi i bezpiecznie lądować w wyznaczonych punktach. Dzięki temu po kilku szybkich testach pojazd będzie szybko gotowy do kolejnego startu. Starship będzie też ogromny. Promy kosmiczne mogły wynieść na orbitę do 29 ton ładunku. Starship przewiezie nawet 150 tysięcy ton. Najbardziej ambitna jest w tym wszystkim cena usługi transportowej. Dostarczenie kilograma ładunku na orbitę spadnie z obecnych 1,5 tysiąca dolarów do… mniej niż 200 dolarów.

Pomijając Starhoppera, malutki pojazd testowy, który miał na celu przetestowanie samego startu i lądowania, cała seria prototypowych Starshipów miała z założenia zostać zniszczona w testach. I tak też się działo – kolejne Starshipy wybuchały, roztrzaskiwały się… ale już kilkukrotnie oglądaliśmy wyjątkowy spektakl, w którym booster Super Heavy, czyli pierwszy stopień rakiety, wrócił na miejsce startu i został tam przechwycony przez ramiona przyczepione do wieży startowej. Tak czy inaczej, jeszcze nie było misji, w której zarówno booster jak i sam Starship wylądowałyby cało i zdrowo i nadawały się do dalszego użytku. Ale wszystko przed nami – o ile amerykańska federalna agencja transportu powietrznego (FAA) pozwoli mu na dalsze starty.

SpaceX, mamy problem

Bo z podejściem iteracyjnym i niszczeniem kolejnych prototypów wiążą się również inne problemy. Z jednej strony – kwestia bezpieczeństwa. Dotyczy to nawet wybuchu zaraz przy starcie. Ale im wyżej rakieta będzie, gdy wybuchnie, tym większy zasięg mają odłamki – a na zagrożony teren nie mogą wlatywać samoloty, bo może się to skończyć katastrofą. Dlatego też już kilka razy FAA wstrzymywała kolejne próby – choć trzeba uczciwie przyznać, że podejście FAA nie do końca nadąża za dzisiejszymi czasami. Według agencji nawet niewielkie zmiany w rakiecie wymagają przechodzenia całego długiego procesu certyfikacji. Elon Musk jest, oczywiście, przeciwnego zdania. Konflikt ten może częściowo tłumaczyć, dlaczego kierowana przez Muska agencja DOGE zajmuje się między innymi “odchudzaniem” i zmianami… w kadrze zarządzającej FAA.

Ale to nie jedyny problem. Coraz częściej podnoszony jest również temat kosztów środowiskowych generowanych przez SpaceX. Same niszczone rakiety nie są obojętne dla ekosystemu. Ale ostatnio pojawił się również problem powracających z orbity, w dość dużym tempie, Starlinków. Z jednej strony, SpaceX jako pierwsza firma podchodzi systemowo do sprawy deorbitacji swoich pojazdów i satelitów, tak aby ograniczać ilość znajdujących się na orbicie śmieci. Z drugiej – każdy z nich, spalając się w atmosferze, zostawia w niej kilogramy aluminium. To z kolei przyczynia się do niszczenia warstwy ozonowej… A i dla zdrowia ludzkiego szczególnie korzystne nie jest. I w sumie nie wiadomo, co gorsze: to, że zostanie w strato- czy mezosferze, niszcząc ozon przez długi czas, czy to, że może opaść niżej, szkodząc ludziom, zwierzętom i roślinom.

Przyszłość SpaceX

SpaceX to świetnie prosperująca firma. Zarabia nie tylko na dostarczaniu satelitarnego internetu, ale też na przewozach. Starship ma potencjał stania się czymś równie tanim i zwyczajnym jak furgonetka kurierska. To niezwykle ważne, biorąc pod uwagę coraz liczniejsze zlecenia dla SpaceX od NASA. Moduł załogowy Dragon dostarcza i zabiera członków załogi z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W najbliższych latach firma Elona Muska zaprojektuje specjalny pojazd, który doprowadzi starzejącą się Stację do bezpiecznej deorbitacji i zniszczenia w atmosferze Ziemi. Starship zabierze też ludzi z powrotem na Księżyc w nadchodzących misjach Artemis. Wyprawy załogowe na Marsa nie są jeszcze nawet planowane, ale jakoś nie wątpimy, że Elon Musk kiedyś wyśle ludzi i tam.

Oczywiście sukces Starshipa będzie gamechangerem już w najbliższym dziesięcioleciu. Będziemy latać, zarówno w kosmos, jak i na drugą stronę Ziemi, odpowiednio zdecydowanie taniej lub zdecydowanie szybciej. I nie ma wątpliwości, że ten sukces nastąpi. Pytanie tylko, czy Musk, który według wielu znających się na rzeczy jest naprawdę inteligentnym człowiekiem, doskonale rozumiejącym inżynierię rakietową, nie uwierzył przypadkiem we własny geniusz również w innych tematach. A to wcale niekoniecznie się wiąże.

Podejście iteracyjne przysłużyło się firmie SpaceX. Kwestie środowiskowe – no dobrze, można racjonalnie argumentować, że są to uzasadnione koszty, gdy na szali leży przetrwanie człowieka jako gatunku, które ma być możliwe tylko jeśli staniemy się cywilizacją międzyplanetarną. Ale czy podejście “patrzmy, gdzie pęknie, i naprawmy przy następnej okazji” sprawdzi się w zarządzaniu krajem? Szerzej o tym opowiemy innym razem, choć już teraz warto przypomnieć, że kraje trudno się naprawia, a jak ulegną całkowitemu zniszczeniu, to wybudowanie nowego jest, mimo wszystko, trudniejsze i droższe niż budowa rewolucyjnej rakiety.

Bibliografia

Zainteresowało Cię to, co czytasz? Chcesz wiedzieć więcej? Śledź nas na Facebooku, i – pozwól, że wyjaśnię!