Prędkość rakiety Falcon 9. O ile SpaceX obniżyło ceny startów rakiet?

Falcon 9 Block 5 na wyrzutni przed testami

Kilka dni temu szef SpaceX Elon Musk mówił o planach na przyszłość. Historia była dość szczegółowa, ze szczegółami finansowymi. Według Muska, w ciągu najbliższych trzech lat koszt wystrzelenia Falcona 9 spadnie do 5-6 milionów dolarów.Prognoza ta będzie realistyczna, jeśli więcej elementów pojazdu nośnego będzie można ponownie wykorzystać.

Teraz najdroższym elementem rakiety jest pierwszy stopień, do którego przedstawiciele SpaceX nauczyli się już wracać. Stanowi ona odpowiednio około 60% ceny rakiety, jej cena ma największy wpływ na koszt startu. Dodatkowo kolejne 20% to drugi stopień, a 10% to owiewka i inne elementy, bez których start jest niemożliwy. Pozostałe 10% to paliwo i koszt wszystkiego, co jest w jakiś sposób związane z uruchomieniem.

W planach jest dalsza eksploatacja modyfikacji rakiety Block 5 – łącznie SpaceX przeprowadzi około 300 startów, w tym te, które będą realizowane z wykorzystaniem już wykorzystywanych etapów. Teraz, według przedstawicieli firmy, pierwszy etap można uruchomić około dziesięciu razy bez naprawy. Jeśli jest regularnie naprawiany, można nawet stukrotnie zwiększyć liczbę startów. Do 2019 roku firma zamierza przeprowadzić ciekawy eksperyment – ​​uruchomić Block 5 dwa razy w ciągu jednego dnia z tym samym pierwszym etapem.

Poprzednia wersja sceny, Block 4, również mogła być używana do dziesięciu razy z rzędu, ale wymagało to kosmetycznych napraw między lotami. Teraz nie jest wymagana żadna praca - scena może być używana natychmiast, gdy tylko wróci na Ziemię. Jedyne, czego potrzebuje rakieta do lotu, to paliwo. Zbiorniki na scenie napełniają się i znów leci.

Według Muska Block 5 Falcon 9 to najbardziej zaawansowana modyfikacja rakiety Falcon. Po raz pierwszy zaktualizowana rakieta poleciała w kosmos kilka dni temu. Umieścił on pierwszego satelitę Bangladeszu na geostacjonarnej orbicie Ziemi, nazwano go Bangabandhu-1.

Istnieje pewne zamieszanie z numeracją modyfikacji pierwszego etapu. Mimo, że nazywa się Block 5, to już szósta wersja. Wszelkie ulepszenia i ulepszenia dokonywane są na podstawie wcześniej otrzymanych informacji. Nawiasem mówiąc, samo słowo „Blok” zostało zaczerpnięte przez Muska ze słownika rosyjskich kosmonautów i naukowców rakietowych.

Teraz silniki pierwszego stopnia zostały ulepszone, ich moc wzrosła o 8%. Jeśli chodzi o drugi etap, tutaj poprawiono silniki, ich moc jest o 5% wyższa. Możliwy jest dalszy wzrost mocy silnika - planują zwiększyć ciąg o 10%.

Według przedstawicieli SpaceX zwiększono również bezpieczeństwo schodów, teraz ich produkcja i eksploatacja w pełni spełniają wszystkie wymagania NASA. Ich produkcja stała się nieco łatwiejsza, co skróciło czas potrzebny na produkcję. Inne zmiany obejmują składane nogi, których nie trzeba już zdejmować po wylądowaniu sceny na Ziemi.

Obecna wersja Falcona jest ostateczną. Okazał się tak udany, że SpaceX nie będzie go już modyfikował, pozostawiając go statycznym z czasem. Zamiast tego firma będzie miała więcej czasu na realizację projektów sieci satelitarnej Big Falcon Rocket i Starlink. W razie potrzeby można wprowadzić pewne zmiany w konstrukcji Falcona 9, ale jest mało prawdopodobne, aby były one znaczące. „Nie będzie Block 6. Zdecydowaliśmy się pozostać przy wersji Block 5 i nie planujemy wprowadzania znaczących zmian w jej projekcie w przyszłości” – powiedział Musk.

Nawiasem mówiąc, Chińczycy niedawno ogłosili plany stworzenia zwrotnego pierwszego stopnia podobnego do Falcona 9. W końcu Chiny to potęga kosmiczna i nikt nie ma nic przeciwko zaoszczędzeniu kilkudziesięciu milionów dolarów na startach. Niedawno chiński inżynier projektant Long Lehao ​​z China Academy of Launch Vehicle Technology (CALT) powiedział, że rozwój pojazdu startowego Long March 8 z pierwszym krokiem wielokrotnego użytku. Pierwsze uruchomienie testowe może nastąpić już w 2020 roku.

Do 2035 roku Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) zamierza osiągnąć: ponowne użycie wszystkie pojazdy nośne w kraju.

Kolejny start rakiety Falcon 9 nie powiódł się. Rakieta Falcon 9 została przygotowana przez SpaceX, prywatną amerykańską firmę założoną przez Elona Muska.

Sokół i NASA

W 2008 roku NASA podpisała umowę z firmą na uruchomienie pojazdu startowego Falcon 9 i statek kosmiczny smok. Sam pomysł wyprodukowania tego typu rakiety nośnej podyktowany jest tym, że nastąpiła seria nieudanych startów promu kosmicznego. A sam Elon Musk planuje 10-krotnie obniżyć koszty lotów kosmicznych. Jednak ten projekt w tym czasie był szacowany na 1,6 miliarda dolarów.

Nieudany sfrustrował szereg zadań, które NASA postawiła przed sobą, z wyjątkiem wystrzelenia promu kosmicznego na ISS. Rakieta Falcon 9 przewoziła 1,8 tony ładunku.

Głównym zadaniem, jakie planowano wykonać podczas tego startu, było uzupełnienie zapasów żywności dla członków ISS. Ponadto rakieta była wyposażona w International Docking Adapter (IDA), opracowany przez Boeinga. Ten 526 kg port dokowania miał ułatwić dokowanie statku kosmicznego Dragon do ISS. W tym samym celu Dragon próbował również dostarczyć skafander kosmiczny na spacery kosmiczne. Niewątpliwie utrata tak ważnych elementów wpłynie negatywnie na grafikę prace naukowe na pokładzie MSK.

Ale to nie wszystko! Wybuch rakiety Falcon 9 zniszczył 8 satelitów Flock 1f na zlecenie Planet Labs. Co więcej, każdy z nich niósł trzy CubeSaty, które miały monitorować Ziemię w trybie optycznym.

Dane techniczne Falcona 9

Konstrukcja rakiety została zaprojektowana w taki sposób, aby na każdym etapie instalowane były urządzenia awioniki i komputery pokładowe, które mają za zadanie kontrolować wszystkie parametry lotu.

Wszystkie awioniki zastosowane na pokładzie rakiety są produkowane przez firmę SpaceX. Ponadto, oprócz własnego systemu nawigacyjnego, do poprawy dokładności wystrzeliwania na orbitę wykorzystywany jest sprzęt GPS.

Dodatkowo każdy silnik posiada własny sterownik, który na bieżąco monitoruje wszystkie parametry silnika. Każdy kontroler jest wyposażony w trzy jednostki procesora, aby poprawić niezawodność systemu.

Rakieta Falcon 9 jest dwustopniowa i ta wersja przeszedł dwie modyfikacje:

• wersja 9 v1.0;
• wersja 9 v1.1.

Różnica między drugą wersją a pierwszą polega na tym, że jest na niej zainstalowany bardziej zaawansowany silnik. Wyróżnia je również lokalizacja silników na niższym stopniu.

I chociaż w obu wersjach silniki pracują na nafcie z utleniaczem z ciekłego tlenu, rakieta Falcon 9 v1.1 wystrzeliwuje już w kosmos 4,85 tony ładunku, podczas gdy amerykańska rakieta Falcon 9 v1.0 - tylko 3, 4 tony.

Jednocześnie długość wersji 1.1 wynosi 68,4 metra przy masie startowej 506 ton.

Aby zrozumieć te parametry, rosyjska rakieta Proton-M jest krótsza o 10 metrów, masa startowa jest większa - 705 ton. Ale Proton-M umieszcza na orbicie 6,74 tony ładunku.

Według NASA koszt startu Falcona 9 wynosi 60 milionów dolarów, podczas gdy Proton-M kosztuje 30 milionów więcej.

A co z pierwszym krokiem?

NASA wystrzeliwuje rakietę Falcon 9 z dwóch wyrzutni. Znajdują się one jeden na Florydzie, drugi w Kalifornii. Trwają również prace nad rozmieszczeniem dwóch kolejnych wyrzutni.

SpaceX od 2013 roku nieprzerwanie pracuje nad stworzeniem technologii do wielokrotnego wykorzystania komponentów Falcon 9 v1.1. Pierwsza próba uratowania Falcona 9 miała miejsce w styczniu 2015 roku. Według obliczeń scena miała lądować w rejonie platformy pływającej. Ale zła pogoda na morzu nie pozwoliła podnieść stopnia rakiety.

Jak dotąd wysiłki te nie zakończyły się sukcesem. Żadna z dokonanych premier nie skłoniła firmy do uratowania sceny.

Opinia eksperta

Chociaż media donoszą, że ostatnie udane wystrzelenie Falcona 9 (w grudniu 2015 r.) pozwoliło uratować dolny stopień rakiety, eksperci wątpią w dalsze wykorzystanie pierwszego stopnia. Eksperci uważają, że biorąc pod uwagę temperaturę nagrzewania się korpusu rakiety zarówno podczas startu, jak i podczas opadania, po przejściu przez atmosferę jest bardzo mała szansa na ponowne użycie ten element rakiety.

Ale to nie wszystko. Do wielokrotnego użytku potrzebne są dodatkowe elementy - są to stojaki do lądowania i niezbędny zapas paliwa. A to z kolei zmniejsza ładowność nawet o 30%.

Niezawodna rakieta?

W latach 2010-2013 wykonano pięć startów, z czego cztery były w pełni normalne.

Ale premiera Falcona 9 w październiku 2012 roku została uznana przez ekspertów za „częściowo udaną”. Następnie rakieta „Falcon 9” po raz pierwszy wysłała sprzęt do ISS na ciężarówce Dragon. Ale podczas startu satelity Orbcomm-G2 doszło do awarii, w wyniku której satelita został wystrzelony na niższą orbitę niż planowano.

Wynik tej „częściowo udanej operacji” jest godny ubolewania. Orbcomm-G2 nie utrzymywał się długo na orbicie i 12 października tego samego roku spłonął bez śladu w ziemskiej atmosferze.

W związku z tym interesujące jest, jak SpaceX wyjaśnił niepowodzenie. Według ekspertów oderwano część obudowy z owiewki przy silniku pierwszego stopnia.

Przyczyny katastrofy

Wiarygodności nie dodała eksplozja rakiety Falcon 9 w czerwcu 2015 r. Nie utrzymywała się ona w locie długo – 2 minuty 19 sekund. Gdy tylko rakieta weszła w tryb hipersoniczny, nastąpiła eksplozja, a po 8 sekundach Falcon 9 rozpadł się. NASA wraz ze SpaceX wszczęły dochodzenie w sprawie przyczyn katastrofy.

Szef SpaceX przedstawił swoją wersję. Według jego teorii do wypadku doszło w wyniku nadciśnienia w zbiornikach utleniacza na górnym stopniu. Stało się to w czasie, gdy pierwszy etap jeszcze się nie rozdzielił.

Inne wypadki

Oczywiście wypadki w przemyśle kosmicznym nie są rzadkością. Tak, tylko w USA rok bieżący doszło do trzech wypadków (biorąc pod uwagę katastrofę, jakiej uległa rakieta nośna Falcon 9).

W październiku 2014 roku, po wystrzeleniu z kosmodromu na wyspie Wallops, prywatny pojazd startowy Antares eksplodował. Oczekiwano, że wystrzeli ciężarówkę Cygnus (obie wyprodukowane przez Orbital Sciences) na orbitę w kierunku ISS.

Również w 2014 roku rozbił się kolejny SpaceShipTwo. Założono, że będą na nim realizowane suborbitalne loty turystyczne. A firma deweloperska Virgin Galactic wciąż stara się wyeliminować przyczyny awarii.

Pierwszy Proton-M miał miejsce 7 kwietnia 2001 roku. Następnie rakieta z górnym stopniem „Breeze-M” z powodzeniem wystrzeliła satelitę „Ekran-M” na orbitę. Na tej rakiecie zainstalowano ulepszoną wersję systemu sterowania, co pozwoliło ulepszyć testy oparte na heptylu, który, jak wiadomo, jest substancją toksyczną zarówno dla ludzi, jak i dla środowisko. Ponadto nowy system umożliwił zwiększenie masy ładunku wystrzelonego na orbitę.

Od tego czasu odbyło się 90 startów Proton-M, ale tylko 80 z nich było w pełni regularnych. Główny powód sytuacje awaryjne spowodowane awarią jednostki przyspieszającej.

Niewątpliwie takie statystyki nie są dobrym wskaźnikiem dla pocisków o tak bogatej historii. W każdym razie eksplozja rakiety Falcon 9 pomoże lepiej zrozumieć jej awarie i uwzględnić je przy następnym uruchomieniu.

Co dalej?

W tej chwili, aby dostarczyć ładunek do ISS jest w stanie:

• Rosyjski „Postęp”;
• japoński telewizor HTV;
• smok;
• Gwiazdozbiór Łabędzia.

NASA pokłada wielkie nadzieje w Dragonie jako pojeździe, który jest w stanie zwrócić ładunek z ISS na Ziemię. Umowa z tą firmą została przedłużona do 2017 roku, a planowanych jest kolejnych 15 wodowań.

W ostatni raz Pojazd startowy Falcon 9 z transportem Dragon pomyślnie zakończył swoją misję 22 grudnia 2015 roku.

NASA nie ma wątpliwości, że wypadek z Falconem 9 w żaden sposób nie przeszkodzi w stworzeniu załogowego statku kosmicznego. W ramach tego programu SpaceX zamierza wystrzelić rakietę Falcon Heavy. Ta premiera jest w stanie konkurować zarówno z rosyjskim Protonem, jak i europejską Ariane 5.

Wypadek, którego doświadczyła amerykańska rakieta Falcon 9, po raz kolejny pokazał, że nikt nie jest odporny na katastrofę w eksploracji kosmosu.

Wokół rakiety Falcon-9 jest wiele niepotrzebnego szumu. Fani gwiezdnego pyłu mają czas, aby połknąć każdy ruch Elona Muska. Wczorajszy nieudany start wywołał nową falę w sprawie rakiety ziemia-kosmos. Więc zmierzymy się porażkami?

Falcon 9: biznes zniknął

Pojazd startowy Falcon 9

Pierwszy etap rakiety nośnej Falcon 9 wystrzelonej z kalifornijskiego Vandenberg Firma amerykańska SpaceX, który miał wystrzelić satelitę NASA Jason 3, opracowanego w USA i Francji do monitorowania powierzchni oceanów świata, nie mógł z powodzeniem lądować na pływająca platforma w oceanie.

Sądząc po pierwszych doniesieniach, podczas lądowania stopień rakietowy uszkodził jedną z jego nóg. Możliwe, że jedna z nóg do lądowania nie została zablokowana podczas lądowania, co spowodowało przewrócenie się pomostu rakietowego. Nie będziemy jak ta część Runetu, która z zadowoleniem przyjmuje wszelkie szaleństwo o zachodnim smaku i cieszy się z każdego błędnego obliczenia Ojczyzny. Lepiej zrozumieć, co się wydarzyło bez gniewu i uzależnienia.

22 grudnia 2015 r. amerykańska prywatna firma kosmiczna Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX) przeprowadziła pierwsze udane poziome lądowanie pierwszego stopnia swojej rakiety Falcon 9 na przylądku Canaveral.

Założyciel SpaceX i właściciel producenta samochodów elektrycznych Tesla, poszukiwacz przygód, Elon Musk, zyskał światowy rozgłos z dnia na dzień. Wszystkie dotychczasowe próby wylądowania pierwszego stopnia na platformie znajdującej się na oceanie dosłownie zawiodły, choć udało się z powodzeniem sprowadzić je na powierzchnię oceanu.

Społeczność „twórcza” zaczęła kipieć bardziej niż wody oceanu i ułożyła w sieci całą masę radośnie pachnących maksym. Ludzie z Aliluy zaczęli mówić o rzekomo „tanich” lotach w kosmos. Chociaż ludzie przy zdrowych zmysłach rozumieją, że jedna jaskółka jeszcze nie robi wiosny i „jeden płatek śniegu jeszcze nie jest śniegiem”.

Jeszcze zabawniejsze były próby wolontariuszy z sieci, by przedstawić osiągnięcia Muska jako realną okazję do stworzenia rakiety ziemia-kosmos, która mogłaby wylądować na planecie. Dlaczego nie przypomnieć im, kiedy nastąpiło pierwsze miękkie lądowanie na powierzchni Księżyca? Sowiecka automatyczna stacja „Luna-9” dokonała tego po licznych awariach 3 lutego 1966 roku. „Luna-16” na ogół chodziła tam iz powrotem.

Ale o tym wszystkim pisali kanapowi eksperci, którzy cieszyli się, gdy nasz „Proton” załamał się i ogarniał „smutek”, gdy ich „Przestrzeń” tak nie usiadła. Tutaj wyrachowana i daleka od zawsze uczciwa polityka mieszała się z analfabetyzmem technicznym. Co nie jest dobre. W końcu, jak wiadomo, uczciwość jest najlepszą polityką (uczciwość jest najlepszą polityką).

PR Elon Musk

A oto argumenty ludzi rozumiejących zagadnienia astronautyki. Przede wszystkim cała „promocja” – bez względu na sukces czy porażkę jego Przestrzeni – wiąże się z czysto komercyjnym podejściem do biznesu. HAndrey Ionin, korespondent Rosyjskiej Akademii Kosmonautyki im. Ciołkowskiego w wywiadzie dla korespondenta Pravda.Ru zauważył, że to, co robi Musk „pod wieloma względami nie ma większego sensu ekonomicznego”. „Ponieważ z jednej strony oszczędza się dość drogie silniki rakietowe, ale jednocześnie ważne jest, że sam Musk przyznaje, że przy wszystkich innych warunkach bez zmian masa ładunku wyjściowego jest zmniejszona, praktycznie o zaoszczędzoną ilość ”, mówi Ionin. „Piżmo ma super pomysł, jego osobistym ostatecznym celem jest udanie się na Marsa.

Z tego powodu Musk, jak twierdzi Andrey Ionin, stosuje technologie i metody lądowania, które różnią się od tych stosowanych na amerykańskich promach wahadłowych i naszych Buranach. Na Marsie panuje bardzo rozrzedzona atmosfera i wydaje się naszemu ekspertowi, „że Musk w dużej mierze rozwija te technologie dla przyszłych lotów na Marsa, gdzie lądowanie za pomocą silników rakietowych jest tak naprawdę jedynym sposobem lądowania dla ciężkich obiektów ważących dziesiątki ton. "

Podczas rozmowy z hbieliznaom-korespondentomRosyjska Akademia Kosmonautyki im. Ciołkowskiego Andrejeśćjonincz Pravda.Ru nie mógł zignorować niektórych szczegółów technicznych. Czy booster Falcon 9 będzie w stanie ponownie wystartować, pomimo wszystkich zapewnień Muska?

Wspominając, że „pod wieloma względami zepsuł się projekt promu kosmicznego”, członek korespondent Akademii Kosmonautyki zauważył: „Koszt testowania wszystkich tych elementów wielokrotnego użytku jest czasami współmierny do kosztów produkcji nowych. jednego uruchomienia prom kosmiczny zamiast kurczyć się faktycznie wzrosła. Jeden start promu kosmicznego kosztuje około miliarda dolarów”.

Jeśli chodzi o wtórne użycie samego Sokoła, według Ionina „to jest nadal pytanie otwarte. Kiedy Musk naprawdę zacznie ponownie wykorzystywać swoje kroki, wtedy będzie jasne, czy będą tu oszczędności, czy może my, przeciwnie, dostaniemy dodatkowy wzrost kosztów. Ale mówię, że Musk, moim zdaniem, rozwiązuje zupełnie inne problemy. Cały świat jest zainteresowany tym tematem. W rzeczywistości za pomocą tych powtarzających się lądowań, czasem udanych, czasem nieudanych, Musk uzyskuje ogromny efekt PR. Prawie za niewielkie pieniądze”.

Falcon 9 (z angielskiego - "falcon") - rodzina jednorazowych i częściowo wielokrotnego użytku serii ciężkich amerykańskiej firmy SpaceX. Falcon 9 składa się z dwóch etapów i wykorzystuje naftę RP-1 (paliwo) i ciekły tlen (utleniacz) jako składniki paliwa. Cyfra „9” w nazwie nawiązuje do liczby silników rakietowych Merlin zainstalowanych w pierwszym stopniu rakiety nośnej.

Pojazd nośny przeszedł dwie istotne modyfikacje od czasu pierwszego uruchomienia. Pierwsza wersja, Falcon 9 v1.0, działała pięć razy w latach 2010-2013, a jej następcą został Falcon 9 v1.1 z 15 uruchomieniami; jego użytkowanie zostało zakończone w styczniu 2016 roku. Ostatnia wersja Falcon 9 Full Thrust (FT), wprowadzony po raz pierwszy w grudniu 2015 r., wykorzystuje przechłodzone komponenty paliwa i maksymalny ciąg silnika, aby zwiększyć osiągi pojazdu startowego o 30%.

Falcon 9 został pierwotnie zaprojektowany z myślą o ponownym użyciu. Podczas pierwszych startów badano możliwość powrotu obu etapów na spadochronach, ale ta strategia nie miała uzasadnienia i została zmieniona na korzyść wykorzystania do lądowania własnych silników etapu. Sprzęt do jego powrotu i pionowego lądowania na lądowisku lub platformie pływającej jest zainstalowany na pierwszym stopniu pojazdu nośnego . Drugi etap jest jednorazowy, nie planuje się jego ponownego użycia, ponieważ znacznie zmniejszy to wydajność wyjściowego ładunku.

22 grudnia 2015 r., po wystrzeleniu na Orbcomm-G2 11, pierwszy etap rakiety nośnej Falcon 9 FT po raz pierwszy pomyślnie wylądował w strefie lądowania 1.

8 kwietnia 2016 r., w ramach misji SpaceX CRS-8, pierwszy etap rakiety Falcon 9 FT po raz pierwszy w historii nauki rakietowej wylądował na platformie offshore Of Course I Still Love You.

30 marca 2017, ten sam etap, po Konserwacja, został ponownie wystrzelony w ramach misji SES-10 i ponownie pomyślnie wylądował na platformie morskiej.

Falcon 9 jest używany do uruchamiania geostacjonarnych programów komercyjnych, badawczych, komercyjnych usług zaopatrzenia, a także będzie używany do uruchomienia załogowej wersji Dragon V2.

Cena wystrzelenia komercyjnego satelity deklarowana na stronie producenta (do 5,5 tony na GPO) Pojazd startowy Falcon 9 – 62 miliony dolarów. Ze względu na dodatkowe wymagania dla klientów wojskowych i rządowych koszt wystrzelenia pojazdu nośnego jest wyższy niż komercyjny, kontrakty na wystrzelenie dla US Air Force podpisano odpowiednio w 2016 i 2017 roku na kwotę 82,7 mln USD i 95,6 mln USD.

Ogólny projekt

Pierwszy etap

Wykorzystuje naftę RP-1 jako paliwo i ciekły tlen jako utleniacz. Zbudowany zgodnie ze standardowym schematem, gdy zbiornik utleniacza znajduje się nad zbiornikiem paliwa. Przegroda między zbiornikami jest wspólna. Oba zbiorniki wykonane są ze stopu aluminiowo-litowego, dodatek litu do stopu zwiększa wytrzymałość konstrukcji i zmniejsza jej wagę. Same ściany zbiornika utleniacza stanowią konstrukcję nośną, natomiast ściany zbiornika paliwa są wzmocnione ramami i belkami podłużnymi, ze względu na to, że dolna część pierwszego stopnia jest najbardziej obciążona. Utleniacz dociera do silników rurociągiem biegnącym przez środek zbiornika paliwa na całej jego długości. Sprężony hel służy do zwiększania ciśnienia w zbiornikach.

Pierwszy stopień Falcona 9 wykorzystuje dziewięć silników rakietowych Merlin na paliwo ciekłe. W zależności od wersji rakiety nośnej, wersje silników i ich układ różnią się. Do rozruchu silników stosuje się samozapalną mieszaninę trietyloglinu i trietyloboranu (TEA-TEB).

Pierwszy i drugi stopień połączone są komorą przejściową, której skorupa wykonana jest z kompozytu aluminium-włókno węglowe. Obejmuje silnik drugiego stopnia i zawiera mechanizmy separacji stopni. Mechanizmy separacji są pneumatyczne, w przeciwieństwie do większości rakiet, które wykorzystują do takich celów petardy. Tego typu mechanizm pozwala na jego zdalne testowanie i sterowanie, zwiększając niezawodność separacji etapów.

W rzeczywistości jest to zmniejszona kopia pierwszego etapu, wykorzystująca te same materiały, narzędzia produkcyjne i procesy technologiczne. Pozwala to znacznie obniżyć koszty produkcji i konserwacji pojazdu startowego, a w efekcie obniżyć koszty jego uruchomienia. Konstrukcję nośną sceny stanowią ściany zbiorników na paliwo i utleniacz wykonane z wytrzymałego stopu aluminiowo-litowego. Jako składniki paliwa wykorzystuje również naftę i ciekły tlen.

Drugi etap wykorzystuje pojedynczy silnik rakietowy na paliwo ciekłe Merlin Vacuum. Posiada znacznie powiększoną dyszę, aby zoptymalizować osiągi silnika w próżni. Silnik można wielokrotnie uruchamiać ponownie, aby dostarczać ładunki na różne orbity robocze. Drugi etap wykorzystuje również mieszankę TEA-TEB do uruchomienia silnika. Aby zwiększyć niezawodność, układ zapłonowy jest podwójnie redundantny.

Do sterowania pozycją przestrzenną w fazie swobodnego lotu orbitalnego, a także do sterowania obrotem sceny podczas pracy silnika głównego wykorzystywany jest system orientacji.

Systemy pokładowe

Każdy stopień wyposażony jest w awionikę i pokładowe komputery pokładowe, które kontrolują wszystkie parametry lotu rakiety nośnej. Wszystkie używane awioniki własna produkcja SpaceX i wykonane z potrójną redundancją. GPS jest używany jako dodatek do systemu nawigacji inercyjnej, aby poprawić dokładność umieszczania ładunku na orbicie. Komputery pokładowe są kontrolowane przez system operacyjny linux c oprogramowanie napisany w C++.

Każdy silnik Merlin ma swój własny sterownik, który monitoruje osiągi silnika przez cały okres jego eksploatacji. Kontroler składa się z trzech jednostek procesorowych, które nieustannie sprawdzają nawzajem swoją wydajność w celu zwiększenia odporności systemu na awarie.

Pojazd startowy Falcon 9 jest w stanie pomyślnie ukończyć lot nawet przy awaryjnym wyłączeniu 2 z 9 silników pierwszego etapu. W takiej sytuacji komputery pokładowe przeliczają program lotu, a pozostałe silniki pracują dłużej, aby osiągnąć wymaganą prędkość i wysokość. W podobny sposób zmienia się program lotów drugiego etapu. Tak więc w 79. sekundzie lotu SpaceX CRS-1 pierwszy silnik został nienormalnie zatrzymany po awarii stożkowej owiewki i następującym po niej spadku ciśnienia roboczego. Sonda Dragon została pomyślnie wystrzelona na zamierzoną orbitę ze względu na wydłużony czas pracy pozostałych 8 silników, chociaż satelita Orbcomm-G2, który służył jako ładunek wtórny, został wyniesiony na niższą orbitę i spłonął po 4 dniach.

Podobnie jak w przypadku rakiety nośnej Falcon 1, sekwencja startowa Falcon 9 zapewnia możliwość zatrzymania procedury startowej na podstawie sprawdzenia silników i systemów rakiety nośnej przed startem. W tym celu wyrzutnia wyposażona jest w cztery specjalne zaciski, które utrzymują rakietę przez pewien czas po uruchomieniu silników pełna moc. Jeśli wykryta zostanie awaria, start zatrzymuje się, a paliwo i utleniacz są wypompowywane z rakiety. Dzięki temu na obu etapach możliwe jest ponowne wykorzystanie i przeprowadzenie testów stanowiskowych przed lotem. Podobny system zastosowano również w wahadłowcu i Saturnie V.

upominek

Stożkowa owiewka znajduje się w górnej części drugiego stopnia i chroni ładunek przed wpływami aerodynamicznymi, termicznymi i akustycznymi podczas lotu atmosferycznego. Składa się z dwóch połówek i rozdziela się natychmiast po opuszczeniu atmosfery. Mechanizmy separacji są w pełni pneumatyczne. Owiewka, podobnie jak komora przejściowa, wykonana jest z aluminiowej podstawy w kształcie plastra miodu z wielowarstwową powłoką węglową. Wysokość standardowej owiewki Falcon 9 to 13,1 m, średnica - 5,2 m, waga - ok. 1750 kg. Kopuła nie jest używana podczas wystrzeliwania statku kosmicznego Smoka. SpaceX szuka sposobu na bezpieczny zwrot klapek do owiewek do ponownego użycia.

Falcon 9 wariantów

Kompletna linia pojazdów nośnych Falcon.

Sokół 9 v1.0

Pierwsza wersja rakiety nośnej, znana również jako Blok 1. W latach 2010-2013 pojawiło się 5 premier tej wersji.

Pierwszy stopień Falcon 9 v1.0 wykorzystywał 9 silników Merlin 1C. Silniki ustawiono w rzędzie według schematu 3 na 3. Całkowity ciąg silników wynosił na poziomie morza około 3800 kN, a w próżni około 4340 kN, impuls właściwy na poziomie morza wynosił 266 s, w próżni - 304 ust. Znamionowy czas pracy pierwszego stopnia – 170 s.

W drugim etapie zastosowano 1 silnik Merlin 1C Vacuum o ciągu 420 kN i impulsie właściwym próżni 336 s. Nominalny czas pracy drugiego stopnia wynosi 345 s. Jako system orientacji sceny zastosowano 4 silniki Draco.

Wysokość rakiety wynosiła 54,9 m, średnica 3,7 m. Masa startowa rakiety wynosiła około 318 ton.

Koszt uruchomienia w 2013 roku wyniósł 54-59,5 miliona dolarów.

Masa ładunku wyjściowego na LEO - do 9000 kg i na GPO - do 3400 kg. W rzeczywistości rakieta była używana tylko do wystrzelenia statku kosmicznego Dragon na niską orbitę odniesienia.

Podczas startów przeprowadzono testy ponownego wykorzystania obu etapów rakiety nośnej. Wstępna strategia użycia lekkiej osłony termicznej do stopni i system spadochronowy nie usprawiedliwiało się (proces lądowania nie osiągnął nawet otwarcia spadochronów, scena ulegała zniszczeniu przy wchodzeniu w gęste warstwy atmosfery) i została zastąpiona strategią kontrolowanego lądowania z wykorzystaniem własnych silników.

Tak zwany Blok 2, wersja rakiety z ulepszonymi silnikami Merlin 1C, które zwiększają całkowity ciąg pojazdu nośnego do 4940 kN na poziomie morza, z masą użytkową dla LEO - do 10450 kg i dla GPO - do 4540 kg. Następnie planowane zmiany zostały przeniesione do nowej wersji 1.1.

Wersja 1.0 została przerwana w 2013 roku wraz z przejściem na Falcon 9 v1.1.

Falcon 9 v1.1

Układ silników. Falcon 9 v1.0 (po lewej) i v1.1 (po prawej)

Druga wersja rakiety nośnej. Pierwsze uruchomienie miało miejsce w 2013 roku.

Zbiorniki paliwa i utleniacza zarówno pierwszego, jak i drugiego stopnia rakiety nośnej Falcon 9 v1.1 zostały znacznie wydłużone w porównaniu z poprzednią wersją 1.0.

W pierwszym etapie wykorzystano 9 silników Merlin 1D, o zwiększonym ciągu i impulsie właściwym. Nowy typ silnika otrzymał możliwość dławienia od 100% do 70%, a być może nawet niżej. Zmieniono układ silników: zamiast trzech rzędów trzech silników zastosowano układ z silnikiem centralnym i układem reszty w kole. Silnik centralny jest również zamontowany nieco niżej niż pozostałe. Schemat nosi nazwę Oktaweb, upraszcza cały proces projektowania i montażu komory silnika pierwszego stopnia. Całkowity ciąg silników wynosi 5885 kN na poziomie morza i wzrasta do 6672 kN w próżni, impuls właściwy na poziomie morza wynosi 282 s, w próżni 311 s. Nominalny czas pracy pierwszego stopnia wynosi 180 s. Wysokość pierwszego etapu wynosi 45,7 m, sucha masa etapu to ok. 23 tony (ok. 26 ton dla modyfikacji (R)). Masa umieszczonego paliwa wynosi 395 700 kg, z czego 276 600 kg to ciekły tlen, a 119 100 kg to nafta.

W drugim etapie zastosowano 1 silnik Merlin 1D Vacuum o ciągu 801 kN i impulsie właściwym próżni 342 s. Nominalny czas pracy drugiego stopnia wynosi 375 s. Zamiast silników Draco zastosowano system orientacji wykorzystujący sprężony azot. Wysokość drugiego etapu to 15,2 m, sucha masa sceny to 3900 kg. Masa umieszczonego paliwa wynosi 92 670 kg, z czego 64 820 kg to ciekły tlen, a 27 850 kg to nafta.

Wysokość rakiety wzrosła do 68,4 m, średnica nie uległa zmianie - 3,7 m. Masa startowa rakiety wzrosła do 506 ton.

Deklarowana masa wyprowadzanego ładunku dla LEO wynosi 13150 kg, a dla GPO 4850 kg.

Koszt uruchomienia wyniósł 56,5 mln USD w 2013 r., 61,2 mln USD w 2015 r.

Ostatni start tej wersji miał miejsce 17 stycznia 2016 roku z wyrzutni SLC-4E w bazie Vandenberg, satelita Jason-3 został pomyślnie wyniesiony na orbitę.

Kolejne starty zostaną wykonane przy użyciu pojazdu startowego Falcon 9 FT.

Falcon 9 v1.1(R)

Tytanowe stery kratowe i blok dysz gazowych systemu orientacji (pod flagą)

Falcon 9 v1.1(R) ( R z angielskiego. wielokrotnego użytku- wielokrotnego użytku) jest modyfikacją wersji 1.1 do kontrolowanego lądowania pierwszego stopnia.

Zmodyfikowane elementy pierwszego etapu:

1. Pierwszy stopień wyposażony jest w cztery składane nogi do lądowania, używane do miękkich lądowań. Całkowita waga regałów sięga 2100 kg;
2. Zainstalowano sprzęt nawigacyjny, aby zejść ze sceny do miejsca lądowania;
3. Trzy z dziewięciu silników są przeznaczone do hamowania i otrzymały układ zapłonowy do ponownego uruchamiania;
4. 1. Na pierwszym stopniu zamontowano składane stery kratowe, aby stabilizować obrót i poprawiać sterowność podczas zjazdu, zwłaszcza przy wyłączonych silnikach (aby zaoszczędzić masę, w sterach zastosowano otwarty układ hydrauliczny, który nie wymaga ciężkich pomp wysokociśnieniowych). Układ hydrauliczny został później zmodernizowany do obiegu zamkniętego, a aluminiowe stery zastąpiono tytanowymi, co ułatwia ponowne użycie. Nowe powierzchnie sterowe są nieco dłuższe i cięższe niż ich aluminiowe poprzedniczki, zwiększają możliwości sterowania etapami, wytrzymują temperatury bez potrzeby nakładania powłoki ablacyjnej i mogą być używane bez ograniczeń czasowych bez konserwacji między lotami.
   2. W górnej części sceny zainstalowany jest system orientacji – zespół dysz gazowych wykorzystujących energię sprężonego azotu do kontroli położenia sceny w przestrzeni przed zwolnieniem sterów kratowych. Po obu stronach sceny znajduje się blok, każda z 4 dyszami skierowanymi do przodu, do tyłu, na boki i w dół. Dysze skierowane w dół są używane przed uruchomieniem trzech silników Merlin podczas manewrów wytracania prędkości w kosmosie, a generowany impuls spuszcza paliwo na dno zbiorników, gdzie jest wychwytywane przez pompy silnika.

Falcon 9 pełny ciąg

Wszystkie zwrócone pierwsze stopnie Falcona 9 mają wygląd w paski. Biała farba ciemnieje z powodu sadzy z silników i ciepła. Ale na zbiorniku tlenu tworzy się szron, który go chroni i pozostaje biały.

Zaktualizowana i ulepszona wersja rakiety nośnej, zaprojektowana tak, aby zapewnić możliwość powrotu do pierwszego etapu po wystrzeleniu ładunku na dowolną orbitę, zarówno o niskiej wartości referencyjnej, jak i geotransferze. Nowa wersja, nieoficjalnie znana jako Falcon 9 FT (Full Thrust; z angielskiego - „full string”) lub Falcon 9 v1.2, zastąpiła wersję 1.1.

Główne zmiany: zmodyfikowane mocowanie silnika (Octaweb); nogi do lądowania i pierwszy stopień są wzmocnione, aby dopasować się do zwiększonej masy rakiety; zmieniono układ sterów kratowych; komora kompozytowa między stopniami stała się dłuższa i mocniejsza; zwiększono długość dyszy silnika drugiego stopnia; dodano centralny popychacz, aby poprawić niezawodność i dokładność oddokowania etapów rakiety nośnej.

Zbiorniki paliwa górnego stopnia zostały zwiększone o 10%, dzięki czemu całkowita długość pojazdu nośnego wzrosła do 70 m.

Masa startowa wzrosła do 549 054 kg dzięki zwiększeniu pojemności komponentów paliwa, co osiągnięto dzięki zastosowaniu przechłodzonego utleniacza.

W Nowa wersja pojazdy nośne używają chłodniejszych elementów miotających. Ciekły tlen zostanie schłodzony z -183°C do -207°C, co zwiększy gęstość utleniacza o 8-15%. Nafta zostanie schłodzona z 21 °C do -7 °C, jej gęstość wzrośnie o 2,5%. Zwiększona gęstość komponentów pozwala na umieszczenie większej ilości paliwa w zbiornikach paliwa, co wraz ze zwiększonym ciągiem silników znacznie zwiększa osiągi rakiety.

Pierwszy stopień Falcona 9 FT został dostarczony do hangaru montażowego LC-39A po wylądowaniu i jest przygotowywany do próbnego strzelania. Farba miejscami się złuszczyła, ale nie ma poważnych uszkodzeń.

Nowa wersja wykorzystuje zmodyfikowane silniki Merlin 1D pracujące na pełnym ciągu (w poprzedniej wersji ciąg silników był celowo ograniczony), co znacznie zwiększyło wydajność ciągu obu stopni pojazdu startowego.

W ten sposób ciąg pierwszego etapu na poziomie morza wzrósł do 7607 kN, w próżni - do 8227 kN. Nominalny czas pracy sceny został skrócony do 162 sekund.

Ciąg drugiego stopnia w próżni wzrósł do 934 kN, impuls właściwy w próżni 348 s, czas pracy silnika wzrósł do 397 sekund.

Maksymalna ładowność do wystrzelenia na niską orbitę referencyjną (bez powrotu pierwszego stopnia) to 22 800 kg, po powrocie pierwszego stopnia zmniejszy się o 30-40%. Maksymalna ładowność wystrzelona na orbitę geotransferu wynosi 8300 kg, natomiast pierwszy etap powraca na platformę pływającą - 5500 kg. Ładowność, którą można dowieźć na trajektorię lotu, wyniesie do 4020 kg.

Pierwszy start wersji FT miał miejsce 22 grudnia 2015 roku, podczas powrotu do lotu rakiety Falcon 9 po katastrofie misji SpaceX CRS-7. 11 satelitów Orbcomm-G2 zostało pomyślnie wystrzelonych na orbitę docelową i po raz pierwszy udało się wylądować na lądowisku.

Sokół ciężki

Pojazd startowy Falcon Heavy ( ciężki z angielskiego. - "ciężki"), w przeciwieństwie do Falcona 9, będzie miał dodatkową parę akceleratorów przymocowanych z boku, stworzoną na podstawie pierwszego stopnia FT.

Koszt wystrzelenia satelity ważącego do 8 ton na GPO wyniesie 90 mln USD (2016). W przypadku jednorazowej wersji wyrzutni masa ładunku wyjściowego do LEO wyniesie do 63,8 tony, do GPO - 26,7 tony, do 16,8 tony na Marsa i do 3,5 tony do .

Pierwsze uruchomienie Falcon Heavy zaplanowano na 2017 rok.

Sokół 9 Blok 4

Falcon 9 Block 4 to model przejściowy pomiędzy Falcon 9 Full Thrust (Block 3) a Falcon 9 Block 5. Pierwszy lot odbył się 14 sierpnia 2017 r., misja CRS-12.

Sokół 9 Blok 5

W październiku 2016 r. Elon Musk mówił o wersji Falcon 9 Block 5, która ma „wiele drobnych ulepszeń, które są w sumie bardzo ważne, a najważniejsze to zwiększony ciąg i ulepszone stojaki do lądowania”. W styczniu 2017 r. Elon Musk dodał, że Block 5 „znacząco poprawia przyczepność i łatwość ponownego użycia”. Opisał ten model jako „ostateczną” wersję rakiety. Oczekuje się, że produkcja bloku 5 rozpocznie się na początku 2017 roku, a pierwsze loty w drugim lub trzecim kwartale 2017 roku.

Powrót i lądowanie pierwszego etapu

Po rozproszeniu drugiego etapu z ładunkiem, pierwszy etap wyłącza silniki i rozdziela się na wysokości około 70 km. Oddokowanie następuje około 2,5 minuty po wystrzeleniu rakiety nośnej i zależy od konkretnego zadania. Prędkość podczas wydokowania sceny zależy również od warunków problemu, w szczególności od orbity docelowej (LEO lub GPO), masy ładunku i miejsca lądowania na scenie. W przypadku startów o stosunkowo niskiej energii na niską orbitę okołoziemską prędkość etapu separacji wynosi około 6000 km/h (1700 m/s; 4,85 Macha), podczas gdy w przypadku startów o wysokiej energii na orbitę geotransferową, podczas lądowania na odległej platformie pływającej ocean jest wymagany ASDS, prędkość osiąga 8350 km/h (2300 m/s; Mach 6,75). Po wydokowaniu pierwszy stopień pojazdu nośnego, korzystając z systemu kontroli położenia, wykonuje mały manewr, aby uniknąć płomienia drugiego stopnia i wykonuje zwrot do przodu z silnikami, przygotowując się do trzech głównych manewrów zwalniania:

Schemat powrotu sceny na podest

1. Impuls do zmiany kursu Wracając na miejsce startu na lądowisko, tuż po wydokowaniu, scena wykorzystuje długie (~40 s) uruchomienie trzech silników, aby zmienić kierunek swojego ruchu na przeciwny, wykonując złożoną pętlę o szczytowej wysokości około 200 km, przy maksymalnej odległości od wyrzutni do 100 km w kierunku poziomym. W przypadku lądowania na pływającej platformie po wystrzeleniu na niską orbitę okołoziemską, scena kontynuuje ruch po trajektorii balistycznej bezwładności do wysokości około 140 km. Zbliżając się do apogeum, hamowane są trzy stery strumieniowe, aby zmniejszyć prędkość poziomą i ustawić kierunek na platformę, znajdującą się około 300 km od miejsca startu. Czas działania silników wynosi około 30-40 sekund. Kiedy satelita zostaje wystrzelony na orbitę geotransferową, pierwszy etap działa dłużej, zużywając więcej paliwa, aby uzyskać więcej wysoka prędkość przed wydokowaniem rezerwa pozostałego paliwa jest ograniczona i nie pozwala na zresetowanie prędkości poziomej. Po wydokowaniu scena porusza się po trajektorii balistycznej (bez hamowania) w kierunku platformy znajdującej się 660 km od miejsca startu. 2. Impuls powrotu Przygotowując się do wejścia w gęste warstwy atmosfery, pierwszy etap hamuje poprzez włączenie trzech silników na wysokości około 70 km, co zapewnia wejście w gęste warstwy atmosfery z akceptowalną prędkością. W przypadku startu na orbitę geotransferową, ze względu na brak wcześniejszego manewru zwalniania, prędkość etapu po wejściu w atmosferę jest dwukrotnie większa (2 km/s wobec 1 km/s), a obciążenie termiczne jest 8 razy większe niż odpowiednie wartości podczas startu na niską orbitę okołoziemską. Dolna część pierwszego stopnia oraz podpory do lądowania wykonane są z materiałów żaroodpornych, które pozwalają wytrzymać wysoką temperaturę, do której nagrzewają się elementy sceny podczas wchodzenia w atmosferę i poruszania się w niej. Czas pracy silnika zmienia się również w zależności od dostępności wystarczającej rezerwy paliwa, od dłuższego (25–30 s) w przypadku startów LEO do krótkiego (15–17 s) w przypadku misji LEO. Na tym samym etapie otwierają się stery kratowe i rozpoczynają pracę, aby kontrolować zbaczanie, pochylenie i obrót. Na wysokości około 40 km wyłączają się silniki i etap opada aż do osiągnięcia końcowej prędkości, a stery kratowe pracują do samego lądowania. 3. Impuls do lądowania

Przy wystarczającej rezerwie paliwa jeden, centralny silnik jest włączany na 30 sekund przed lądowaniem i scena zwalnia, zapewniając miękkie lądowanie według schematu opracowanego w ramach projektu Grasshopper. Nogi do lądowania odchylają się na kilka sekund przed dotknięciem lądowiska. Podczas startu na orbitę geotransferową, w celu najszybszego zmniejszenia prędkości przy mniejszym zużyciu paliwa, trzy silniki jednocześnie wykorzystują krótkie, 10-sekundowe hamowanie. Dwa zewnętrzne silniki są wyłączane przed centralnym, a ostatnie metry lotu etap pokonuje na jednym silniku, który jest w stanie dławić do 40% maksymalnego ciągu. Przed ostatecznym hamowaniem etap nie jest skierowany bezpośrednio na platformę, aby uniknąć jej uszkodzenia, jeśli silnik nie uruchomi się. Kołowanie końcowe następuje po uruchomieniu silnika.

Zwrócone etapy (od lewej do prawej: Orbcomm 2, JCSAT-14, SpaceX CRS-8)

Powrót pierwszego etapu zmniejsza maksymalną ładowność pojazdu startowego o 30-40%. Wynika to z konieczności rezerwowania paliwa na hamowanie i lądowanie, a także z dodatkowej masy sprzętu do lądowania (nogi do lądowania, stery kratowe, system sterowania odrzutowcami itp.).

SpaceX spodziewa się, że co najmniej połowa wszystkich startów Falcona 9 będzie wymagała pierwszego etapu lądowania na pływającej platformie, w szczególności wszystkich startów na orbitę geotransferową i poza orbitę ziemską.

W styczniu 2016 roku, po nieudanym lądowaniu etapowym na misji Jason-3, Elon Musk wyraził oczekiwanie, że 70% prób lądowania etapowego w 2016 roku zakończy się sukcesem, a odsetek udanych lądowań wzrośnie do 90 w 2017 roku.

wyrzutnie

Obecnie starty Falcon 9 są wykonywane z dwóch wyrzutni:

• (Przylądek Canaveral, Floryda, USA) - LC-39A; wydzierżawiony od NASA od kwietnia 2014 roku. Zmodernizowany do startów Falcon 9 i Falcon Heavy, będzie wykorzystywany do lotów załogowych. Pierwsze uruchomienie z serwisu miało miejsce 19 lutego 2017 roku.
• (Kalifornia, USA) - SLC-4E; wydzierżawiony od US Air Force. Pierwsze uruchomienie miało miejsce 29 września 2013 roku. Służy do wystrzeliwania satelitów (w szczególności Iridium NEXT) na orbity polarne.

Jedna lokalizacja jest w trakcie przebudowy po eksplozji rakiety we wrześniu 2016 r.:

• Baza Sił Powietrznych USA w Cape Canaveral (Cape Canaveral, Floryda, USA) - SLC-40; wydzierżawiony od US Air Force. Stąd, 4 czerwca 2010 r., odbył się pierwszy start Falcona 9. Ten kompleks startowy był wcześniej używany do wystrzeliwania rakiet Titan III i Titan IV.

Na jeszcze jednym miejscu trwają prace przygotowawcze i budowlano-montażowe:

• Prywatny port kosmiczny SpaceX (wioska Boca Chica niedaleko Brownsville, Teksas, USA). Jest w budowie. Pozwolenie na budowę uzyskano w lipcu 2014 roku.

Miejsce wykonywania lotów i testów suborbitalnych:

• Poligon McGregora w Teksasie. Służył do testowania systemów wielokrotnego użytku pierwszych stopni rakiety w ramach projektu Grasshopper w latach 2012-2014.

lądowiska

Strefa lądowania 1, główne lądowanie

Zgodnie z ogłoszoną strategią zwrotu i ponownego wykorzystania pierwszego etapu Falcon 9 i Falcon Heavy, SpaceX zawarło umowę dzierżawy na użytkowanie i remont 2 lokalizacji naziemnych na zachodnim i wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych.

• Baza Sił Powietrznych na Przylądku Canaveral – Strefa lądowania 1 (dawniej kompleks startowy LC-13); wydzierżawiony od US Air Force. Pierwszy etap Falcon 9 zadebiutował 22 grudnia 2015 roku. Planowane jest utworzenie 2 dodatkowych lądowisk, które umożliwią lądowanie dopalaczy bocznych Falcon Heavy.
• Baza Vandenberg - kompleks startowy SLC-4-West; wydzierżawiony od US Air Force, jest w fazie certyfikacji.

Podczas startów, których warunki nie pozwalają na powrót Falcona 9 na miejsce startu, lądowanie odbywa się na specjalnie wykonanej platformie pływającej autonomiczny statek dronowy w porcie kosmicznym, który jest przerobioną barką. Zainstalowane silniki i sprzęt GPS pozwalają na dostarczenie go do wymaganego punktu i zatrzymanie tam, tworząc stabilne miejsce do lądowania. Szerokość platform nie pozwala na przejście Kanału Panamskiego z bazy Vandenberg do przylądka Canaveral, dlatego SpaceX ma obecnie dwie takie platformy:

Autonomiczny bezzałogowy statek kosmiczny. Widok z góry

• "Oczywiście, że wciąż cię kocham" (Marmac 304), wybrzeże Atlantyku USA, port macierzysty - Canaveral;
• „Wystarczy przeczytać instrukcje” (Marmac 303), wybrzeże Pacyfiku, port macierzysty - Los Angeles.

Fabuła

Podczas przemówienia przed Senacką Komisją Handlu, Nauki i Transportu w maju 2004 r. dyrektor generalny SpaceX Elon Musk powiedział: „Plany długoterminowe wymagają ciężkiego, a jeśli jest zapotrzebowanie ze strony kupujących, nawet superciężkiego przewoźnika.<…>Ostatecznie uważam, że koszt ładunku wynoszący 500 USD/funt (~1100 USD/kg) lub mniej jest możliwy do osiągnięcia”.

SpaceX oficjalnie ogłosiło pojazd startowy 8 września 2005 roku, opisując Falcon 9 jako „ciężki pojazd startowy w pełni wielokrotnego użytku”. W przypadku średniej wersji Falcona 9 waga ładunku do LEO została podana jako 9,5 tony, a cena wynosiła 27 milionów dolarów za lot.

12 kwietnia 2007 SpaceX ogłosiło, że większość pierwszego etapu Falcon 9 została ukończona. Ściany zbiorników wykonane są z aluminium, poszczególne części łączone są metodą zgrzewania tarciowego z przemieszaniem. Projekt został przetransportowany do centrum SpaceX w Waco (Teksas, USA), gdzie przeprowadzono laboratoryjne testy ogniowe pierwszego etapu. Pierwsze testy z dwoma silnikami dołączonymi do pierwszego etapu zostały przeprowadzone 28 stycznia 2008 roku i zakończyły się pomyślnie. 8 marca 2008 r. po raz pierwszy przetestowano trzy silniki Merlin 1C, pięć silników przetestowano jednocześnie 29 maja, a pierwsze testy wszystkich dziewięciu silników w pierwszym etapie, które przeprowadzono 31 lipca i 1 sierpnia, zakończone pomyślnie. 22 listopada 2008 r. wszystkie dziewięć silników pierwszego etapu rakiety nośnej Falcon 9 przeszło testy z czasem trwania odpowiadającym czasowi lotu (178 s).

Początkowo pierwszy lot Falcona 9 i pierwszy lot Dragon Space Launch Vehicle (COTS) zaplanowano na koniec 2008 r., ale były wielokrotnie opóźniane z powodu ogromu pracy, którą trzeba było wykonać. Według Elona Muska złożoność rozwój technologiczny oraz wymogi prawne dotyczące startów z Przylądka Canaveral miały wpływ na czas. Miał to być pierwszy start rakiety Falcon z operacyjnego kosmodromu.

W styczniu 2009 roku rakieta Falcon 9 została po raz pierwszy zainstalowana w pozycji pionowej na wyrzutni kompleksu SLC-40 na przylądku Canaveral.

22 sierpnia 2014 o godz Strona testowa McGregor (Teksas, USA) podczas lotu testowego trzysilnikowy F9R Dev1, prototyp rakiety wielokrotnego użytku Falcon 9 R, został automatycznie zniszczony kilka sekund po starcie. Podczas testów rakieta miała wrócić na wyrzutnię po starcie. Awaria silników oznaczała nieunikniony upadek rakiety w nieplanowanym obszarze. Według rzecznika SpaceX, Johna Taylora, przyczyną eksplozji była jakaś „anomalia” znaleziona w silniku. Nikt nie został ranny w eksplozji. To była piąta premiera prototypu F9R Dev1. Elon Musk wyjaśnił później, że wypadek był spowodowany wadliwym czujnikiem i gdyby taka usterka wystąpiła w Falconie 9, czujnik ten zostałby zablokowany jako wadliwy, ponieważ jego odczyty były sprzeczne z danymi z innych czujników. W prototypie ten system blokowania był nieobecny.

W styczniu 2015 roku SpaceX ogłosiło zamiar ulepszenia silnika Merlin 1D w celu zwiększenia jego ciągu. W lutym 2015 roku ogłoszono, że pierwszym lotem z ulepszonymi silnikami będzie wystrzelenie satelity telekomunikacyjnego SES-9, zaplanowane na drugi kwartał 2015 roku. W marcu 2015 r. Elon Musk ogłosił, że trwają prace, które umożliwią wykorzystanie zwrotnego pierwszego stopnia do startów do GPO: zwiększenie ciągu silnika o 15%, głębsze zamrożenie utleniacza i zwiększenie objętości zbiornik górnego stopnia o 10%.

W październiku 2015 r. podjęto decyzję, że 11 satelitów komunikacyjnych Orbcomm-G2 zostanie wystrzelonych jako pierwsze przy użyciu nowej wersji rakiety nośnej. Ponieważ satelity będą działać na niskiej orbicie okołoziemskiej (około 750 km), ich wystrzelenie nie będzie wymagało ponownego uruchomienia drugiego etapu Falcon 9. Pozwoliło to na ponowne uruchomienie i przetestowanie zmodernizowanego drugiego etapu po zakończeniu misji bez ryzyka dla ładunku. . Aby wystrzelić statek kosmiczny na orbitę geotransferową (na przykład satelita SES 9), konieczne jest ponowne uruchomienie drugiego etapu.

Pierwszy etap w hangarze LC-39A

22 grudnia 2015 r. na konferencji prasowej po udanym lądowaniu pierwszego etapu w Strefie Lądowania 1, Elon Musk ogłosił, że wylądowany etap zostanie dostarczony do poziomego hangaru montażowego uruchom kompleks LC-39A do dokładnego zbadania. Następnie planowane jest krótkie próbne wypalenie silników na wyrzutni kompleksu, aby sprawdzić, czy wszystkie systemy są w dobrym stanie. Według Muska ten etap najprawdopodobniej nie zostanie wykorzystany do ponownego uruchomienia, po dokładnym przestudiowaniu zostanie pozostawiony na ziemi jako unikalna pierwsza instancja. Zapowiedział również możliwość ponownego uruchomienia w 2016 roku jednego z tych, które wylądowały po przyszłych uruchomieniach pierwszego etapu. Na początku stycznia 2016 r. Elon Musk potwierdził, że nie znaleziono znaczących uszkodzeń sceny i że jest ona gotowa do próbnego strzelania.

Silniki powrotne (Octaweb)

16 stycznia 2016 r., po przeprowadzeniu misji Orbcomm-G2 na kompleksie startowym SLC-40, powróciło próbne odpalenie pierwszego stopnia Falcona 9 FT. Ogólnie uzyskano zadowalające wyniki, ale zaobserwowano wahania ciągu silnika nr 9, prawdopodobnie z powodu połykania szczątków. To jeden z silników zewnętrznych, który jest uruchamiany podczas manewrów na bramie. Scena została zwrócona do hangaru LC-39A w celu przeprowadzenia badań boroskopowych silnika.

W styczniu 2016 r. Siły Powietrzne USA certyfikowały wzmacniacz Falcon 9 FT do wystrzelenia satelitów wojskowych i wywiadowczych USA, dzięki czemu SpaceX może konkurować z United Launch Alliance (ULA) o rządowe kontrakty obronne.

Trzy zwrócone etapy w hangarze kompleksu startowego LC-39A

8 kwietnia 2016 roku, po wystrzeleniu statku kosmicznego Dragon w ramach misji SpaceX CRS-8, dokonano pierwszego udanego lądowania pierwszego stopnia Falcona 9 na pływającej platformie. Lądowanie na pływającej platformie jest trudniejsze, ponieważ platforma jest mniejsza niż powierzchnia lądowania i jest w ciągłym ruchu z powodu fal.

27 kwietnia 2016 roku SpaceX i US Air Force ogłosili kontrakt o wartości 82,7 miliona dolarów na wystrzelenie satelity GPS-3 na pojeździe startowym Falcon 9 w maju 2018 roku.

6 maja 2016 roku w ramach misji JCSAT-14 dokonano pierwszego udanego lądowania pierwszego etapu na platformie po wystrzeleniu satelity na orbitę geotransferową. Profil powrotny charakteryzował się wielokrotnym wzrostem obciążenia temperaturowego na scenie podczas wchodzenia w gęste warstwy atmosfery, dzięki czemu scena otrzymała najwięcej uszkodzeń zewnętrznych w porównaniu z dwoma pozostałymi, które wylądowały wcześniej. Wcześniej lądowanie według podobnego schematu miało miejsce 4 marca 2016 roku po wystrzeleniu satelity SES-9, ale potem zakończyło się niepowodzeniem.

28 lipca na poligonie testowym SpaceX w Teksasie nastąpiło pełnoprawne spalenie pierwszego stopnia Falcona 9 (numer seryjny F9-0024-S1), który powrócił po wystrzeleniu satelity JCSAT-14, z którego korzysta firma do badań naziemnych. Silniki dziewięciostopniowe działały przez 2,5 minuty, co odpowiada segmentowi pierwszego stopnia w momencie startu.

14 marca 2017 roku ogłoszono kontrakt o wartości 96,5 miliona dolarów z US Air Force na wystrzelenie jeszcze jednego satelity GPS-3 w lutym 2019 roku.



Wystrzelenie Falcona 9, za pomocą którego SpaceX wystrzeliło na orbitę kolejnego satelitę 31 stycznia, miało być eksperymentalne. Pierwszy etap rakiety, po wystrzeleniu zgodnie z planem, wylądował z powrotem w bardziej ekonomiczny sposób. Aby uniknąć uszkodzenia morskiej platformy do lądowania w przypadku awarii, etap planowano lądować na morzu, gdzie zatonął. Jednak w praktyce unosiła się na powierzchni, a teraz SpaceX rozważa holowanie jej do brzegu. O tym, co się dzieje pisze Elon Musk na swoim koncie na Twitterze.

Tym razem pierwszym etapem użytym do startu był numer seryjny B1032, który poprzednio był używany dwukrotnie podczas startów Falcona 9. Jednak w przeciwieństwie do poprzednich przypadków, B1032 nie był planowany do odzyskania do ponownego użycia. Zamiast tego firma przeprowadziła na niej eksperyment: musiała usiąść ostrzej i oszczędniej niż zwykle. Dziś pierwsze stopnie Falcona 9 są napędzane tylko jednym z dziewięciu silników Merlin 1D. Podczas ostatniego startu rakietę musiały spowolnić trzy silniki jednocześnie. Jest to bardziej skomplikowany sposób (trzeba skoordynować impulsy z trzech różne silniki aby stopień nie spadł na bok podczas lądowania). Jest jednak bardziej ekonomiczny: szybsze hamowanie oznacza mniejsze zużycie paliwa podczas lądowania, odcinki mają mniej czasu na walkę z grawitacją ziemi.

Ponieważ takie lądowanie było pierwszym w historii, nie było jasne, czy scena uszkodzi (gdyby spadła na bok) platformę lądowania na morzu SpaceX. Z tego powodu scena została posadzona w morzu. Miał uzyskać telemetrię z rakiety pokazującą, jak skuteczna była metoda zwalniania z trzema silnikami, a następnie zaakceptować, że zatonie. Jednak, jak widać na zdjęciu, stopień osiadł tak gładko, że nie zatonął w wodzie i nie podniósł go po zniszczeniu szwów. Ponieważ po wyczerpaniu się paliwa pierwszy stopień jest w większości zajęty od wewnątrz przez puste zbiorniki, waży mniej niż woda i unosi się na jej powierzchni.

Elon Musk zauważa, że ​​firma nie spodziewała się takiego obrotu spraw, wierząc, że scena nadal będzie tonąć. Pomyłka wynikała z faktu, że do tej pory nikt nie miał doświadczenia z kontrolowanym lądowaniem pierwszych etapów na wodzie. Aby zrozumieć, jak wpływa to na parametry sceny, SpaceX planuje wysłać na nią statek i odholować go na wybrzeże w celu przeprowadzenia szczegółowych badań.

Z nowego eksperymentalnego lądowania wynika, że ​​lądowanie na trzech pracujących silnikach jednocześnie jest wystarczająco bezpieczne. Firma zamierza w ten sposób stawiać pierwsze kroki w przyszłości. Zmniejszy to ilość zużywanego paliwa, aby uratować scenę, a tym samym zwiększy ładowność wersji wielorazowego użytku Falcon 9.