Svatý grál
Myšlenka stoprocentně znovupoužitelné rakety není nová – inženýři SpaceX ji v dokumentu označují za svatý grál raketové techniky. Podle nich se ale v oboru postupně uchytilo přesvědčení, že je nedosažitelná, a snaha o ni utichla. SpaceX ji přesto považuje za podmínku cesty do sluneční soustavy: pokud se podaří prokázat, že plná znovupoužitelnost funguje, otevírá se tím podle mluvčích prakticky všechno ostatní. Koncept byl pro vývoj firmy klíčový od samotného založení. Falcon 9 přesto vznikal jako jednorázová raketa, protože tým v té době řešil hlavně to, jak vůbec dostat něco do vzduchu. Netrvalo však dlouho a vedení zadalo jasný úkol: vymyslet, jak raketu dostat zpátky. Z tohoto zadání vychází všechno, co dokument ukazuje dál.
Grasshopper
Prvním praktickým krokem byl Grasshopper, experimentální testovací stroj, na kterém se tým učil vertikální vzlet a přistání. První lety byly jen krátké skoky, které si inženýři pojmenovali Baby Hop a Bunny Hop. Samotný tým popisují jako „SpaceX uvnitř SpaceX“: malou partu, která pracovala na věcech mimo hlavní proud a často dělala práci, na kterou nebyla úplně vyškolená. Návrat prvního stupně podle nich znamená zvládnout všechny fáze aerodynamiky a letu, přičemž úplně poslední částí je přistání – a právě to Grasshopper ověřoval. Přistání tak velkého stroje po návratu z oběžné dráhy tehdy působilo šíleně. Prvním krokem proto bylo přesvědčit vlastní lidi. Jakmile měl projekt za sebou inženýrské zázemí firmy, stačilo sepsat seznam úkolů a postupně ho odškrtávat.
Havárie CRS-7
Po Grasshopperu musel tým prokázat, že orbitální raketu dokáže vynést do vesmíru a bezpečně vrátit na Zemi, což by koncept znovupoužitelnosti definitivně potvrdilo. Inženýři popisují, že do startu jdete s devadesáti procenty vyřešených problémů, ale zbylých deset procent neodhalíte, dokud to nezkusíte. Pokusy o přistání skutečně selhávaly jeden po druhém, i když se tým postupně přibližoval. Pak přišla mise CRS-7, zásobovací let pro NASA. Ta podle mluvčích se SpaceX tehdy podstupovala značné riziko a pro přežití firmy v začátcích byla klíčová. Raketa byla ztracena. Šlo o první havárii Falconu 9, který měl do té doby bezchybné výsledky, a všichni byli v šoku. Pro tým znovupoužitelnosti to byl budíček: celá firma se zastavila a zjišťovala, co se pokazilo.
Mise Orbcomm
Mise Orbcomm měla být návratem k letům pro celou firmu, ale SpaceX se rozhodl jít dál: vrátit první stupeň až na Cape Canaveral a posadit ho na přistávací plochu. U druhého stupně se během letu objevilo několik neobvyklých jevů – mohl to být únik helia, dusíku, nebo jen vody, nikdo to nevěděl jistě. Tým se radil, zda pokračovat, a nakonec padlo rozhodnutí do toho jít. Kamera na zadní části rakety zachytila zážeh motoru, který jeden z inženýrů řadí k nejúžasnějším záběrům, jaké kdy viděl. Následoval velký oheň, vysunutí přistávacích nohou a potvrzení přistání na LZ-1. Reakce v týmu zněla „to je nemožné“. Šlo o vrchol dosavadní práce, protože i přes pokusy na autonomní plošině se do té doby žádné přistání nepovedlo.
Od Falconu ke Starship
Během dalšího roku či dvou tým z Falconu postupně získával vyšší výkon. Platí přitom jednoduchá úměra: čím kratší je přistávací zážeh, tím méně ubírá z nosnosti rakety, a hranice se proto musely neustále posouvat. Falcon dosáhl částečné znovupoužitelnosti a podle SpaceX ukázal, že plná je možná – dosáhnout jí má Starship. Její druhý stupeň ale vypadá jinak než cokoli předtím, protože vznikal od čistého listu. Kdyby přistával stejně jako první stupeň Falconu, motory by se podle inženýrů cestou dolů roztavily a žádná materiálová věda by to nezachránila. Zásadní roli proto hraje tepelný štít. Jeho dlaždice ale musí nejprve přežít vzestup: vibrace, akustiku proudu plynů z motorů odraženou od země a období maximálního dynamického tlaku.
Tepelný štít
Při návratu do atmosféry do lodi naráží každá molekula vzduchu jako kulka a tato energie se mění v ohřev. Rozhodující je podle inženýrů směr tepelné zátěže: kdyby teplo přicházelo kolmo, dlaždice by se roztavily, protože ale proudí dolů po povrchu, nemá dost času ho zničit. Cílem je nepustit teplo k nosné konstrukci. Bílý materiál je tak dobrý izolant, že dlaždici lze deset minut ohřívat hořákem a v ruce nic neucítíte. Tým ji sám popisuje jako „hodně luxusní sklo“. Na lodi je asi 20 000 dlaždic, a tedy 20 000 příležitostí k chybě, proto se instalace hlídá na milimetry. Vývoj je podle SpaceX „symfonie iterací“ a jedna dlaždice představuje skoro půl desetiletí práce. Největší orbitální loď si vyžádala znovu vynalézt kolo.
Vyzvednutí z oceánu
Po letu zůstala loď S40 plavat v Indickém oceánu u západní Austrálie, v místě, které tým popisuje jako největší zapadákov, jaký si lze představit. Podle něj je Starship mizerná loď, ale úžasná bóje: na svou velikost má ponor jen zhruba 50–60 cm a velkou plochu, do které se opírá vítr, takže stačilo málo a dělala si, co chtěla. Počasí se obrátilo proti týmu – vlny vysoké pět až šest metrů a vítr kolem 75 až 85 km/h opakovaně smazaly i drobný pokrok. Vlečení šlo extrémně pomalu a i tak loď poškozovalo. Nakonec zafungoval obyčejný provaz, na kterém ji táhli oceánem. Na místě pracovalo skoro 30 lidí z celé firmy, od bezpečnosti a vyprošťovacího týmu po lodního architekta a tým dlaždic.
Data a věž
Když se loď při vyzvedávání převrátila a přežila to, první reakcí inženýrů byl úžas, druhou poznání, že sedí na zlatém dole dat. Ta podle nich umožní vylepšit návrh minimálně o tři měsíce dřív, než čekali. Tým loď kvůli inspekci natočil a pak ji usadil do kolébky na bárce Forte, kterou sestavil během plavby ze Singapuru na Vánoční ostrov. Každý objev se promítne do tepelného štítu lodi S41, protože dalším velkým cílem programu je vrátit loď na místo startu. Za velkou novinku letu SpaceX považuje to, že na konci mise nad oceánem běžely naváděcí algoritmy s přesností potřebnou pro zachycení věží. Podle inženýrů by v tu chvíli věž loď opravdu zachytila. Video pro YouTube členy a na Patreonu.
