Soimul 9 | |
---|---|
| |
Informatii generale | |
Țară | STATELE UNITE ALE AMERICII |
Familie | Şoim |
Scop | rapel |
Dezvoltator | SpaceX |
Producător | SpaceX |
Costul de pornire | |
Principalele caracteristici | |
Numărul de pași | 2 |
Lungime (cu MS) |
|
Diametru | 3,7 m |
greutate de pornire |
|
Masa sarcinii utile | |
• la LEO |
|
• la GPO |
|
• spre Marte | FT: 4020 kg |
Istoricul lansărilor | |
Stat | actual |
Locații de lansare | |
Numărul de lansări |
|
• de succes |
|
• fără succes | 1 ( v1.1 , CRS-7 ) |
• parțial nereușită |
1 ( v1.0 , CRS-1 ) |
Primul start |
|
Ultima alergare | 28 octombrie 2022 ( Starlink 4-31 ) |
istoria aterizării | |
Aterizare | primul stagiu |
Locuri de aterizare |
Zona de aterizare 1 , Zona de aterizare 4 , Platforme ASDS |
Numărul de aterizări | 151 |
• de succes | 142 |
• la sol | 17 ( FT ) |
• la platformă | 74 ( FT ) |
• fără succes | 9 |
• la sol | 1 ( FT ) |
• la platformă |
|
Prima etapă (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
Greutate uscata | ~22,2 t |
greutate de pornire | ~431,7 t |
Motoare de marș | 9 × Merlin 1D+ |
împingere |
nivelul mării: 7686 kN vid: 8227 kN |
Impulsul specific |
nivelul mării: 282 s vid: 311 s |
Ore de lucru | 162 s |
Combustibil | kerosenul |
Oxidant | oxigen lichid |
A doua etapă (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
Greutate uscata | ~4 t |
greutate de pornire | ~111,5 t |
motor de sustinere | Aspirator Merlin 1D+ |
împingere | vid: 981 kN |
Impulsul specific | vid: 348 s |
Ore de lucru | 397 s |
Combustibil | kerosenul |
Oxidant | oxigen lichid |
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Falcon 9 ( [ˈfælkən naɪn] , falcon din engleză - „șoim”) este o familie de vehicule de lansare grele de unică folosință și parțial reutilizabile din seria Falcon a companiei americane SpaceX . Falcon 9 constă din două etape și folosește kerosen ( combustibil ) de calitate RP-1 și oxigen lichid ( oxidant ) ca componente de combustibil. „9” din nume se referă la numărul de motoare de rachete lichide Merlin instalate în prima etapă a vehiculului de lansare.
Prima treaptă a lui Falcon 9 poate fi refolosită, echipată cu echipamente pentru reintrare și aterizare verticală pe o platformă de aterizare sau platformă plutitoare a navei de dronă spațială autonomă . Pe 22 decembrie 2015, după lansarea a 11 sateliți Orbcomm-G2 pe orbită , prima etapă a unui vehicul de lansare Falcon 9 FT a aterizat cu succes pe site-ul Landing Zone 1 pentru prima dată . Pe 8 aprilie 2016, ca parte a misiunii SpaceX CRS-8 , prima etapă a unei rachete Falcon 9 FT a aterizat cu succes pe platforma offshore „ Desigur că te iubesc ” pentru prima dată în istoria științei rachetelor. Pe 30 martie 2017, aceeași etapă, după întreținere, a fost relansată în cadrul misiunii SES-10 și a aterizat din nou cu succes pe platforma offshore. În total, în 2017-2019 au fost efectuate 24 de relansări ale primei etape. În 2020, 21 din 26 de lansări au avut prima etapă reutilizată, una dintre etape a fost folosită de 5 ori pe an și două etape au fost lansate pentru a șaptea oară. În 2021, doar două din 31 de lansări au folosit noua primă etapă, una dintre etape a fost concediată pentru a unsprezecea oară.
Falcon 9 este folosit pentru a lansa sateliți geostaționari de comunicații comerciale , nave spațiale de cercetare, nave spațiale de marfă Dragon în cadrul programului de servicii de reaprovizionare comercială pentru a realimenta Stația Spațială Internațională și pentru a lansa nava spațială cu echipaj Crew Dragon . Sarcina utilă record în ceea ce privește masa, lansată pe o orbită de referință joasă (LEO), este un grup de 60 de sateliți Starlink cu o greutate totală de 15.600 de kilograme [3] . Astfel de pachete SpaceX lansează în mod regulat 290 km pe orbită din 2019 și vizează 24 de astfel de lansări în 2020. Recordul pe orbită de geotransfer (GTO) este Intelsat 35e - 6761 kg [a] .
Utilizează kerosenul RP-1 ca combustibil și oxigen lichid ca oxidant. Construit conform schemei standard, atunci când rezervorul de oxidant este situat deasupra rezervorului de combustibil. Fundul dintre rezervoare este comun. Ambele rezervoare sunt realizate din aliaj aluminiu-litiu, adăugarea de litiu la aliaj mărește rezistența specifică a materialului și reduce greutatea structurii [4] . Pereții rezervorului de oxidant sunt portanți, pereții rezervorului de combustibil sunt întăriți cu rame și grinzi longitudinale datorită faptului că partea inferioară a primei etape are cea mai mare sarcină de presare. Oxidantul intră în motoare printr-o conductă care trece prin centrul rezervorului de combustibil pe toată lungimea sa. Pentru presurizarea rezervoarelor se folosește heliu comprimat [5] [6] .
Prima etapă a lui Falcon 9 folosește nouă motoare de rachetă Merlin cu propulsie lichidă [7] . În funcție de versiunea vehiculului de lansare, versiunea motoarelor și aspectul acestora diferă. Pentru a porni motoarele, se folosește un amestec cu autoaprindere de trietilaluminiu și trietilboran (TEA-TEB) [6] .
Prima și a doua etapă sunt conectate printr-un compartiment de tranziție, a cărui carcasă este realizată dintr-un compozit aluminiu-fibră de carbon. Acoperă motorul din a doua etapă și conține mecanismele de separare a treptelor. Mecanismele de separare sunt pneumatice, spre deosebire de majoritatea rachetelor care folosesc squibs în astfel de scopuri . Acest tip de mecanism permite testarea și controlul acestuia de la distanță, crescând fiabilitatea separării treptelor [6] [7] .
Este, de fapt, o copie scurtată a primei etape, folosind aceleași materiale, instrumente de producție și procese tehnologice. Acest lucru vă permite să reduceți semnificativ costul de producție și întreținere al vehiculului de lansare și, ca urmare, să reduceți costul lansării acestuia. Similar cu prima etapă, rezervoarele sunt fabricate din aliaj de aluminiu-litiu, pereții rezervorului de combustibil sunt întăriți cu un set de putere longitudinal și transversal, pereții rezervorului de oxidant sunt neîntăriți. De asemenea, folosește kerosen și oxigen lichid ca componente de combustibil [6] .
A doua etapă folosește un singur motor de rachetă Merlin Vacuum [7] [8] cu combustibil lichid . Dispune de o duză cu un raport de expansiune mult crescut pentru a optimiza performanța motorului în vid. Motorul poate fi repornit de mai multe ori pentru a livra sarcini utile pe diferite orbite de operare. A doua etapă folosește și amestecul cu autoaprindere TEA-TEB pentru a porni motorul. Pentru a îmbunătăți fiabilitatea, sistemul de aprindere este dublu redundant [7] .
Pentru a controla poziția spațială în faza zborului orbital liber, precum și pentru a controla rotația etapei în timpul funcționării motorului principal, se utilizează un sistem de orientare , ale cărui motoare cu reacție de gaz funcționează pe azot comprimat [5] ] [6] .
Fiecare etapă este echipată cu avionică și calculatoare de bord de bord care controlează toți parametrii de zbor ai vehiculului de lansare. Toată avionica folosită este de producție proprie SpaceX și este realizată cu triplă redundanță. GPS este utilizat pe lângă sistemul de navigație inerțial pentru a îmbunătăți precizia plasării sarcinii utile pe orbită . Calculatoarele de zbor funcționează sub sistemul de operare Linux cu software scris în C++ [6] .
Fiecare motor Merlin are propriul controler care monitorizează performanța motorului pe toată durata de viață. Controlerul este format din trei unități de procesor care își verifică constant performanța reciprocă pentru a crește toleranța la erori a sistemului [6] .
Vehiculul de lansare Falcon 9 este capabil să finalizeze cu succes zborul chiar și cu o oprire de urgență a două dintre cele nouă motoare din prima etapă [9] [10] . Într-o astfel de situație, calculatoarele de zbor recalculează programul de zbor, iar motoarele rămase funcționează mai mult pentru a atinge viteza și altitudinea necesare. Programul de zbor al celei de-a doua etape se schimbă într-un mod similar. Deci, în cea de-a 79-a secundă a zborului SpaceX CRS-1 , motorul numărul 1 din prima etapă a fost oprit în mod anormal după cedarea carenului său și scăderea ulterioară a presiunii de funcționare. Nava spațială Dragon a fost lansată cu succes pe orbita prevăzută datorită timpului de funcționare crescut al celor opt motoare rămase, deși satelitul Orbcomm-G2, care a servit ca sarcină secundară, a fost lansat pe o orbită inferioară și a ars în atmosferă după 4. zile [11] .
Ca și în cazul vehiculului de lansare Falcon 1 , secvența de lansare Falcon 9 oferă posibilitatea de a opri procedura de lansare pe baza unei verificări a motoarelor și sistemelor vehiculului de lansare înainte de lansare. Pentru a face acest lucru, rampa de lansare este echipată cu patru cleme speciale care țin racheta pentru ceva timp după ce motoarele au fost pornite la putere maximă. Dacă este detectată o defecțiune, lansarea este oprită, iar combustibilul și oxidantul sunt pompate din rachetă. Astfel, pentru ambele etape, este posibil să se refolosească și să se efectueze teste pe banc înainte de zbor [12] . Un sistem similar a fost folosit și pentru Shuttle și Saturn V.
Carenajul conic este situat deasupra celei de-a doua trepte și protejează sarcina utilă de influențele aerodinamice, termice și acustice în timpul zborului atmosferic. Este format din două jumătăți și se separă imediat după ce racheta părăsește straturile dense ale atmosferei. Mecanismele de separare sunt complet pneumatice. Carenatul, ca si compartimentul de tranzitie, este alcatuit dintr-o baza de aluminiu alveolare cu un strat de fibra de carbon multistrat. Înălțimea unui caren standard Falcon 9 este de 13,1 m, diametrul exterior este de 5,2 m, diametrul interior este de 4,6 m și greutatea este de aproximativ 1750 kg [5] [6] [13] . Fiecare clapă de carenare este echipată cu propulsoare de azot pentru controlul atitudinii în vid și un sistem de control al parafoilului care asigură o stropire lină și controlată la un punct dat, cu o precizie de 50 m. Pentru a evita contactul cu apa, SpaceX încearcă să o prindă într-o stropire de 40.000 mp. picioare [14] (~ 3716 m 2 ), întinse ca o trambulină peste vase de mare viteză. Pentru această sarcină, SpaceX folosește contractori care au deja experiență în domeniul aterizării controlate a parașutelor cu o sarcină de până la 10.000 kg [15] . Carena nu este folosită la lansarea navei spațiale Dragon .
Vehiculul de lansare a trecut prin două modificări semnificative de la prima lansare. Prima versiune, Falcon 9 v1.0, a rulat de cinci ori între 2010 și 2013 și a fost urmată de Falcon 9 v1.1 cu 15 lansări; utilizarea sa a fost finalizată în ianuarie 2016. Următoarea versiune, Falcon 9 Full Thrust (FT), lansată pentru prima dată în decembrie 2015, folosește componente de combustibil supra-răcit și tracțiune maximă a motorului pentru a crește sarcina utilă a vehiculului de lansare cu 30%. În mai 2018, a fost efectuată prima lansare a versiunii finale a vehiculului de lansare, Falcon 9 Block 5, care a inclus numeroase îmbunătățiri care vizează în principal accelerarea și simplificarea reutilizarii primei etape, precum și îmbunătățirea fiabilității, cu scopul certificării pentru zborurile cu echipaj.
Prima versiune a vehiculului de lansare, cunoscută și sub numele de Block 1 . Au fost 5 lansări ale acestei versiuni din 2010 până în 2013.
Prima etapă Falcon 9 v1.0 a folosit 9 motoare Merlin 1C . Motoarele au fost dispuse pe rând, conform schemei 3 pe 3. Forța totală a motoarelor a fost de aproximativ 3800 kN la nivelul mării și aproximativ 4340 kN în vid, impulsul specific la nivelul mării a fost de 266 s, în vid - 304 s [16] . Timpul nominal de funcționare al primei trepte este de 170 s.
A doua etapă a folosit 1 motor Merlin 1C Vacuum , cu o tracțiune de 420 kN și un impuls specific vidului de 336 s. Timpul nominal de funcționare al celei de-a doua trepte este de 345 s [16] . 4 motoare Draco [6] au fost folosite ca sistem de orientare pe scenă .
Înălțimea rachetei era de 54,9 m, diametrul de 3,7 m. Greutatea de lansare a rachetei a fost de aproximativ 318 tone [16] [17] .
Costul de lansare pentru 2013 a fost de 54–59,5 milioane USD [17] .
Masa încărcăturii de ieșire la LEO este de până la 9000 kg și la GPO este de până la 3400 kg [16] . De fapt, racheta a fost folosită doar pentru a lansa nava spațială Dragon pe o orbită joasă de referință.
În timpul lansărilor au fost efectuate teste pentru reutilizarea ambelor etape ale vehiculului de lansare. Strategia originală de utilizare a unui strat de protecție termică ușoară pentru etape și pentru sistemul de parașute nu s-a justificat (procesul de aterizare nici măcar nu a ajuns la deschiderea parașutelor, scena a fost distrusă la intrarea în straturile dense ale atmosferei [18] ] ), și a fost înlocuită cu o strategie de aterizare controlată folosind propriile motoare [19 ] [20] .
A fost planificat așa-numitul Block 2 , o versiune a rachetei cu motoare Merlin 1C îmbunătățite , crescând forța totală a vehiculului de lansare la 4940 kN la nivelul mării, cu o masă de sarcină utilă pentru LEO - până la 10.450 kg și pentru GPO - până la 4540 kg [17] [21 ] . Ulterior, evoluțiile planificate au fost transferate în noua versiune 1.1.
Versiunea 1.0 a fost întreruptă în 2013 odată cu trecerea la Falcon 9 v1.1.
A doua versiune a vehiculului de lansare. Prima lansare a avut loc pe 29 septembrie 2013.
Rezervoarele de combustibil și de oxidant pentru prima și a doua etapă a vehiculului de lansare Falcon 9 v1.1 au fost prelungite semnificativ în comparație cu versiunea anterioară 1.0. [6]
Prima etapă a folosit 9 motoare Merlin 1D , cu forță crescută și impuls specific. Noului tip de motor i s-a dat capacitatea de a accelera de la 100% la 70% și, posibil, chiar mai jos. Dispunerea motoarelor a fost schimbată: în loc de trei rânduri de trei motoare, se folosește un aspect cu un motor central și aranjarea restului în cerc. Motorul central este montat si el ceva mai jos decat celelalte. Schema se numește Octaweb , simplifică procesul general de proiectare și asamblare a compartimentului motorului din prima etapă [22] . Forța totală a motoarelor este de 5885 kN la nivelul mării și crește la 6672 kN în vid, impulsul specific la nivelul mării este de 282 s, în vid 311 s. Timpul nominal de funcționare al primei trepte este de 180 s. Înălțimea primei trepte este de 45,7 m, greutatea uscată a treptei este de aproximativ 23 de tone (aproximativ 26 de tone pentru modificarea (R)). Masa combustibilului plasat este de 395.700 kg, din care 276.600 kg oxigen lichid și 119.100 kg kerosen [6] .
A doua treaptă a folosit 1 motor Merlin 1D Vacuum , forțat 801 kN cu un impuls specific vidului de 342 s. Timpul nominal de funcționare al celei de-a doua etape este de 375 s. În locul motoarelor Draco, s-a folosit un sistem de orientare cu azot comprimat. Înălțimea celei de-a doua trepte este de 15,2 m, greutatea uscată a treptei este de 3900 kg. Masa combustibilului plasat este de 92.670 kg, din care 64.820 kg oxigen lichid și 27.850 kg kerosen [6] .
Înălțimea rachetei a crescut la 68,4 m, diametrul nu sa schimbat - 3,7 m. Masa de lansare a rachetei a crescut la 506 tone [6] .
Masa declarată a încărcăturii de ieșire pentru LEO este de 13.150 kg și pentru GPO este de 4850 kg [6] .
Costul de lansare a fost de 56,5 milioane USD în 2013 [23] , 61,2 milioane USD în 2015 [24] .
Ultima lansare a acestei versiuni a avut loc pe 17 ianuarie 2016 de pe rampa de lansare SLC-4E de la baza Vandenberg, satelitul Jason-3 a fost livrat cu succes pe orbită [25] . În total, racheta a făcut 15 lansări și singurul eșec a fost misiunea SpaceX CRS-7 .
Lansări ulterioare au fost făcute folosind vehiculul de lansare Falcon 9 FT.
Falcon 9 v1.1(R)Falcon 9 v1.1(R) ( R înseamnă reutilizabil - reutilizabil) este o modificare a versiunii 1.1 pentru aterizarea controlată a primei etape.
Elemente modificate ale primei etape:
O versiune actualizată și îmbunătățită a vehiculului de lansare, concepută pentru a oferi posibilitatea de a reveni la prima etapă după lansarea sarcinii utile pe orice orbită, atât de referință joasă , cât și de geotransfer . Noua versiune, cunoscută neoficial sub numele de Falcon 9 FT (Full Thrust [32] ; din engleză - „full thrust”) sau Falcon 9 v1.2, a înlocuit versiunea 1.1.
Principalele modificări: suport motor modificat (Octaweb); picioarele de aterizare și prima treaptă sunt întărite pentru a se potrivi cu masa crescută a rachetei; dispunerea cârmelor cu zăbrele a fost schimbată; compartimentul compozit dintre trepte a devenit mai lung și mai puternic; lungimea duzei motorului din a doua etapă a fost mărită; a fost adăugat un împingător central pentru a îmbunătăți fiabilitatea și acuratețea dezaocării etapelor vehiculului de lansare [33] .
Rezervoarele de combustibil ale etapei superioare sunt mărite cu 10%, datorită cărora lungimea totală a vehiculului de lansare a crescut la 70 m [7] .
Greutatea de lansare a crescut la 549.054 kg [7] datorită creșterii capacității componentelor combustibilului, care a fost realizată prin utilizarea unui oxidant suprarăcit.
În noua versiune a vehiculului de lansare, componentele propulsorului sunt răcite la temperaturi mai scăzute. Oxigenul lichid este răcit de la -183°C la -207°C, ceea ce va crește densitatea oxidantului cu 8-15%. Kerosenul este răcit de la 21 °C la -7 °C, densitatea acestuia va crește cu 2,5%. Densitatea crescută a componentelor permite să fie plasat mai mult combustibil în rezervoarele de combustibil, ceea ce, împreună cu forța crescută a motoarelor, crește semnificativ performanța rachetei [34] .
Noua versiune folosește motoare Merlin 1D modificate care funcționează la tracțiune maximă (în versiunea anterioară, tracțiunea motoarelor a fost limitată în mod deliberat), ceea ce a crescut semnificativ performanța de tracțiune a ambelor etape ale vehiculului de lansare [33] .
Astfel, forța primei etape la nivelul mării a crescut la 7607 kN , în vid - până la 8227 kN . Timpul nominal de funcționare al scenei a fost redus la 162 de secunde.
Forța celei de-a doua trepte în vid a crescut la 934 kN , impulsul specific în vid - 348 s, timpul de funcționare a motorului a crescut la 397 secunde [7] .
Sarcina utilă maximă care trebuie lansată pe o orbită de referință joasă (fără întoarcerea primei etape) este de 22.800 kg; la întoarcerea primei etape, aceasta va scădea cu 30-40% [36] . Sarcina maximă care va fi lansată pe orbita de geotransfer este de 8300 kg, în timp ce prima etapă se întoarce pe platforma plutitoare - 5500 kg. Sarcina utilă care poate fi pusă pe traiectoria de zbor către Marte va fi de până la 4020 kg [37] .
Prima lansare a versiunii FT a avut loc pe 22 decembrie 2015, în timpul revenirii la zbor a vehiculului de lansare Falcon 9 după prăbușirea misiunii SpaceX CRS-7 . 11 sateliți Orbcomm-G2 au fost lansați cu succes pe orbita țintei , iar prima etapă a aterizat cu succes pe locul de aterizare de la Cape Canaveral [30] pentru prima dată .
Această versiune a vehiculului de lansare a trecut printr-o serie de cinci upgrade-uri semnificative, denumite în companie „ Bloc ”. Îmbunătățirile au fost introduse secvenţial din 2016 până în 2018. Astfel, prima etapă cu numărul de serie B1021, care a fost reutilizată pentru prima dată în timpul lansării satelitului SES-10 în martie 2017, a aparținut Blocului 2 [38] .
Falcon 9 Block 4Falcon 9 Block 4 este un model de tranziție între Falcon 9 Full Thrust (Block 3) și Falcon 9 Block 5. Primul zbor a avut loc pe 14 august 2017, misiunea CRS-12 .
În total, au fost produse 7 primele etape ale acestei versiuni, care au finalizat 12 lansări (5 etape au fost refolosite). Ultima lansare Falcon 9 cu etapa Block 4 a avut loc pe 29 iunie 2018, într-o misiune de aprovizionare SpaceX CRS-15 . Toate lansările ulterioare sunt efectuate de rachete Block 5 [39] .
Falcon 9 Block 5Versiunea finală a vehiculului de lansare, menită să îmbunătățească fiabilitatea și să faciliteze reutilizarea. Modificările majore ulterioare ale rachetei nu sunt planificate, deși sunt posibile îmbunătățiri minore în timpul funcționării. Se preconizează că vor fi construite 30-40 [40] Falcon 9 Block 5 primele etape, care vor face aproximativ 300 de lansări în decurs de 5 ani înainte de finalizarea sa. Prima etapă a Blocului 5 este concepută pentru lansări „zece sau mai multe” fără întreținere între zbor [41] [42] .
Prima lansare a avut loc pe 11 mai 2018 la 20:14 UTC , în timpul căreia primul satelit de comunicații geostaționar din Bangladesh Bangabandhu-1 [43] a fost lansat cu succes pe o orbită de geotransfer .
În octombrie 2016, Elon Musk a vorbit pentru prima dată despre versiunea Falcon 9 Block 5, care are „o mulțime de mici îmbunătățiri care sunt foarte importante în totalitate, iar cele mai importante sunt forța crescută și suporturile de aterizare îmbunătățite”. În ianuarie 2017, Elon Musk a adăugat că Block 5 „îmbunătățește semnificativ tracțiunea și ușurința de reutilizare”. În prezent, Block 5 este folosit de NASA pentru a livra oameni și mărfuri către ISS folosind nava spațială Crew Dragon .
Schimbări majore în Blocul 5 [38] [42] :
Falcon Heavy ( greu din engleză - „greu”) este un vehicul de lansare de clasă supergreu în două etape, conceput pentru a lansa nave spațiale pe orbite de referință joasă , geotranziționale , geostaționare și heliocentrice . Prima etapă este un bloc central armat structural, bazat pe prima etapă a vehiculului de lansare Falcon 9 FT, modificat pentru a susține două propulsoare laterale. Primele trepte reutilizabile ale vehiculului de lansare Falcon 9 cu un con de protecție compozit în partea de sus sunt folosite ca amplificatoare laterale [47] [48] . A doua etapă a Falcon Heavy este similară cu cea folosită pe vehiculul de lansare Falcon 9. Toate misiunile, cu excepția primelor Falcon Heavy, vor folosi boosterele Block 5 [45] .
Costul lansării unui satelit cu o greutate de până la 8 tone la GPO va fi de 90 milioane USD (2016) [37] . Pentru o versiune unică a vehiculului de lansare, masa încărcăturii utile la LEO va fi de până la 63,8 tone, la GPO - 26,7 tone, până la 16,8 tone la Marte și până la 3,5 tone la Pluto [47] .
Prima lansare a lui Falcon Heavy a avut loc în noaptea de 7 februarie 2018 [49] . Peste 500 de milioane de dolari au fost cheltuiți pentru dezvoltarea și crearea primei versiuni a rachetei din fondurile proprii ale SpaceX [50] .
După ce a accelerat a doua etapă cu sarcina utilă, prima etapă oprește motoarele și separă la o altitudine de aproximativ 70 km, la aproximativ 2,5 minute după lansarea vehiculului de lansare, valorile exacte ale timpului, înălțimii și viteza de separare depinde de sarcina de zbor, în special de orbita țintă ( LEO sau GPO ), masa încărcăturii utile și locurile de aterizare. În timpul lansărilor pe orbita joasă a Pământului, viteza de separare a etapei este de aproximativ 6.000 km / ;[30])4,85Machm/s(1.700h [51] . După dezamorsare, prima etapă a vehiculului de lansare, folosind sistemul de control al atitudinii, efectuează o mică manevră de a evita evacuarea motorului din a doua etapă și întoarce motoarele înainte pentru a se pregăti pentru trei manevre principale de decelerare [33] :
La întoarcerea la locul de lansare la locul de aterizare , la scurt timp după dezamorsare, scena folosește o activare lungă (~40 s) a trei motoare pentru a schimba direcția de mișcare în sens opus, efectuând o buclă complexă cu o altitudine de vârf de aproximativ 200 km, cu o distanță maximă de la rampa de lansare de până la 100 km pe direcția orizontală [30] .
În cazul aterizării pe o platformă plutitoare după lansarea pe orbita joasă a Pământului, scena continuă să se deplaseze pe o traiectorie balistică prin inerție până la o altitudine de aproximativ 140 km. Când se apropie de apogeu, trei propulsoare sunt frânate pentru a reduce viteza orizontală și a seta direcția către platformă, situată la aproximativ 300 km de locul de lansare. Durata motoarelor este de aproximativ 30-40 de secunde [52] [53] .
Când un satelit este lansat în GEO, prima etapă funcționează mai mult timp, folosind mai mult combustibil pentru a atinge o viteză mai mare înainte de dezaocare, rezerva de combustibil rămasă este limitată și nu permite resetarea vitezei orizontale. După dezaocare, scena se deplasează pe o traiectorie balistică (fără frânare) către platforma situată la 660 km de locul de lansare [51] [54] .
În pregătirea pentru intrarea în straturile dense ale atmosferei, prima etapă frânează prin pornirea a trei motoare la o altitudine de aproximativ 70 km, ceea ce asigură intrarea în straturile dense ale atmosferei la o viteză acceptabilă [33] . În cazul unei lansări pe o orbită de geotransfer, din cauza absenței unei manevre anterioare de decelerare, viteza etapei la intrarea în atmosferă este de două ori (2 km/s față de 1 km/s), iar sarcina termică este de 8 ori. mai mari decât valorile corespunzătoare în timpul lansării pe orbita joasă a Pământului [51] . Partea inferioară a primei trepte și barele de aterizare sunt realizate din materiale rezistente la căldură care fac posibilă rezistența temperaturii ridicate la care sunt încălzite elementele treptei în timpul intrării în atmosferă și mișcării în aceasta [33] .
Durata de funcționare a motorului variază și în funcție de prezența unei rezerve suficiente de combustibil: de la mai lungă (25–30 s) pentru lansările LEO până la scurte (15–17 s) pentru misiunile la GPO [30] [51] .
În aceeași etapă, cârmele cu zăbrele sunt deschise și își încep activitatea pentru a controla rotirea , pasul și rotirea . La o altitudine de aproximativ 40 km, motoarele se opresc și etapa continuă să scadă până la atingerea vitezei finale, iar cârmele cu zăbrele continuă să funcționeze până la aterizare [33] .
Cu o rezervă suficientă de combustibil, un motor central este pornit cu 30 de secunde înainte de aterizare, iar etapa încetinește, oferind o aterizare moale conform schemei elaborate în cadrul proiectului Grasshopper . Picioarele de aterizare se înclină cu câteva secunde înainte de a atinge platforma de aterizare [53] .
La lansarea pe o orbită de geotransfer, pentru cea mai rapidă reducere a vitezei cu un consum mai mic de combustibil, trei motoare folosesc simultan o decelerare scurtă de 10 secunde. Cele două motoare exterioare sunt oprite înaintea celui central, iar etapa finalizează ultimii metri de zbor folosind un singur motor, care este capabil să clasifice până la 40% din forța maximă [51] [55] [56] .
Înainte de frânarea finală, etapa nu vizează direct platforma pentru a evita deteriorarea acesteia dacă motorul nu pornește. Rodajul final are loc după ce motorul este pornit.
Revenirea primei etape reduce sarcina maximă a vehiculului de lansare cu 30-40% [36] . Acest lucru se datorează nevoii de rezervare a combustibilului pentru frânare și aterizare, precum și masei suplimentare a echipamentelor de aterizare (picioare de aterizare, cârme cu zăbrele, sistem de control al jetului etc.).
SpaceX se așteaptă ca cel puțin jumătate din toate lansările Falcon 9 să necesite ca prima etapă să aterizeze pe o platformă plutitoare, în special toate lansările pe orbita de geotransfer și dincolo de orbita Pământului [52] [57] .
În ianuarie 2016, după aterizarea eșuată pe scenă în misiunea Jason-3 , Elon Musk și-a exprimat așteptarea ca 70% din încercările de aterizare pe scenă din 2016 să aibă succes, procentul de aterizări reușite crescând la 90 în 2017 [58] .
În prezent, lansările Falcon 9 sunt realizate din trei rampe de lansare:
Site pentru zboruri suborbitale și teste:
În conformitate cu strategia anunțată de returnare și reutilizare a primei etape a Falcon 9 și Falcon Heavy, SpaceX a încheiat un contract de închiriere pentru utilizarea și renovarea a două locații terestre, pe coastele de vest și de est ale Statelor Unite [60]. ] .
În timpul lansărilor, ale căror condiții nu permit prima etapă a lui Falcon 9 să se întoarcă la locul de lansare, aterizarea se efectuează pe o platformă plutitoare a navei drone spațiale autonome special concepute , care este o barjă transformată. Motoarele instalate și echipamentul GPS permit ca acesta să fie livrat la punctul necesar și păstrat acolo, creând o zonă de aterizare stabilă [62] . SpaceX are în prezent trei astfel de platforme:
Prețul lansării unui satelit comercial (până la 5,5 tone per GPO) cu un vehicul de lansare Falcon 9 declarat pe site-ul producătorului este de 67 milioane USD [37] [K 1] . Datorită cerințelor suplimentare, pentru clienții militari și guvernamentali, costul lansării unui vehicul de lansare este mai mare decât cel comercial, contracte de lansare de sateliți GPS pentru US Air Force în valoare de 82,7 milioane USD [63] [64] [65] , 96,5 milioane USD [ 66] [67] [68] [69] și 290,6 milioane USD (3 lansări) [70] [71] [72] semnat în 2016, 2017 și, respectiv, 2018.
În timpul unui discurs în fața Comisiei Senatului pentru Comerț, Știință și Transport din mai 2004, CEO-ul SpaceX, Elon Musk, a spus: „Planurile pe termen lung necesită un transportator greu și, dacă există cerere din partea cumpărătorilor, chiar și un transportator super-greu. <...> În cele din urmă, cred că prețul unei sarcini utile puse pe orbită de 500 USD / liră (~ 1100 USD/kg) și mai puțin este destul de realizabil” [73] .
SpaceX a anunțat oficial vehiculul de lansare pe 8 septembrie 2005, descriind Falcon 9 drept „un vehicul greu de lansare complet reutilizabil” [74] . Pentru versiunea medie a lui Falcon 9, greutatea încărcăturii către LEO a fost indicată ca 9,5 tone, iar prețul a fost de 27 de milioane de dolari pe zbor.
Pe 12 aprilie 2007, SpaceX a anunțat că partea principală a primei etape Falcon 9 a fost finalizată [75] . Pereții rezervoarelor sunt din aluminiu, piesele individuale sunt conectate prin sudură prin frecare [76] . Structura a fost transportată la Centrul SpaceX din Waco , Texas , unde prima etapă a fost testată la foc . Primele teste cu două motoare atașate la prima etapă au fost efectuate pe 28 ianuarie 2008 și s-au încheiat cu succes. Pe 8 martie 2008, trei motoare Merlin 1C au fost testate pentru prima dată, cinci motoare au fost testate simultan pe 29 mai și primele teste ale tuturor celor nouă motoare în prima etapă, care au fost efectuate pe 31 iulie și 1 august. au fost finalizate cu succes [77] [78] [79] . Pe 22 noiembrie 2008, toate cele nouă motoare ale primei etape a vehiculului de lansare Falcon 9 au trecut teste cu o durată corespunzătoare duratei zborului (178 s) [80] .
Inițial, primul zbor al lui Falcon 9 și primul zbor al vehiculului de lansare spațială Dragon ( COTS ) au fost programate pentru sfârșitul anului 2008, dar au fost amânate în mod repetat din cauza cantității mari de muncă care trebuia făcută. Potrivit lui Elon Musk, complexitatea evoluțiilor tehnologice și cerințele legale pentru lansările din Cape Canaveral au afectat momentul [81] . Aceasta urma să fie prima lansare a unei rachete Falcon dintr-un port spațial operațional.
În ianuarie 2009, vehiculul de lansare Falcon 9 a fost instalat pentru prima dată în poziție verticală pe rampa de lansare a complexului SLC-40 de la Cape Canaveral.
Pe 22 august 2014, la locul de testare McGregor (Texas, SUA), în timpul unui zbor de testare, vehiculul cu trei motoare F9R Dev1, un prototip al vehiculului de lansare reutilizabil Falcon 9 R, a fost distrus automat la câteva secunde după lansare. În timpul testelor, racheta trebuia să revină pe rampa de lansare după decolare. O defecțiune la motoare a însemnat căderea inevitabilă a rachetei într-o zonă neplanificată. Potrivit purtătorului de cuvânt al SpaceX, John Taylor, cauza exploziei a fost o „anomalie” găsită în motor. Nimeni nu a fost rănit în explozie. Aceasta a fost cea de-a cincea lansare a prototipului F9R Dev1 [82] [83] .
Elon Musk a clarificat ulterior că accidentul s-a datorat unui senzor defect [84] , iar dacă o astfel de defecțiune s-ar fi produs la Falcon 9, acest senzor ar fi fost blocat ca fiind unul defect, deoarece citirile sale contraziceau datele de la alți senzori. Pe prototip, acest sistem de blocare a lipsit.
În ianuarie 2015, SpaceX și-a anunțat intenția de a îmbunătăți motorul Merlin 1D pentru a-și crește forța. În februarie 2015, s-a anunțat că primul zbor cu motoare îmbunătățite va fi lansarea satelitului de telecomunicații SES-9, programată pentru al doilea trimestru al anului 2015 [85] . În martie 2015, Elon Musk a anunțat că sunt în curs de desfășurare lucrări care vor face posibilă utilizarea primei etape returnabile pentru lansări către GPO : o creștere a forței motorului cu 15%, o înghețare mai profundă a oxidantului și o creștere a volumului de rezervorul din treapta superioară cu 10% [86] .
În octombrie 2015, s-a decis ca 11 sateliți de comunicații Orbcomm-G2 să fie lansati mai întâi folosind noua versiune a vehiculului de lansare . Deoarece sateliții vor funcționa pe orbita joasă a Pământului (aproximativ 750 km), lansarea lor nu va necesita o repornire a etapei a doua Falcon 9. Acest lucru a permis repornirea și testarea celei de-a doua etape actualizate după finalizarea misiunii fără riscuri pentru sarcina utilă. . O repornire repetată a celei de-a doua etape este necesară pentru a lansa navele spațiale pe o orbită de geotransfer (de exemplu, satelitul SES 9) [87] .
Pe 22 decembrie 2015, la o conferință de presă [88] în urma aterizării cu succes a primei etape pe Landing Zone 1 , Elon Musk a anunțat că debarcaderul va fi dus la hangarul de asamblare orizontal LC-39A pentru o examinare amănunțită. După aceea, este planificată o scurtă ardere de probă a motoarelor pe rampa de lansare a complexului, pentru a afla dacă toate sistemele sunt în stare bună. Potrivit lui Musk, această etapă, cel mai probabil, nu va fi folosită pentru relansări, după un studiu amănunțit, va fi lăsată pe teren ca primă instanță unică. El a anunțat și posibilitatea unei relansări în 2016 a uneia dintre cele care au aterizat după viitoarele lansări ale primei etape. La începutul lunii ianuarie 2016, Elon Musk a confirmat că scena nu a fost găsită daune semnificative și că este gata pentru tragere de probă [35] [89] [90] .
Pe 16 ianuarie 2016, o tragere de probă a primei etape a Falcon 9 FT a revenit după ce misiunea Orbcomm-G2 a fost efectuată la complexul de lansare SLC-40 . În general, s-au obținut rezultate satisfăcătoare, dar s-au observat fluctuații ale forței motorului nr. 9, posibil din cauza ingerării de resturi. Acesta este unul dintre motoarele externe care se activează în timpul manevrelor la poartă. Scena a fost returnată în hangarul LC-39A [91] [92] pentru examinarea boroscopică a motorului .
În ianuarie 2016, Forțele Aeriene ale SUA au certificat amplificatorul Falcon 9 FT pentru a lansa sateliți militari și de informații de securitate națională a SUA, permițând SpaceX să concureze cu United Launch Alliance (ULA) pentru contractele guvernamentale de apărare [93] .
Pe 8 aprilie 2016, după lansarea navei spațiale Dragon ca parte a misiunii SpaceX CRS-8 , a fost efectuată prima aterizare cu succes a primei etape Falcon 9 pe o platformă plutitoare [52] . Aterizarea pe o platformă plutitoare este mai dificilă deoarece platforma este mai mică decât zona de aterizare și se află în mișcare constantă din cauza valurilor.
Pe 27 aprilie 2016, a fost anunțat un contract de 82,7 milioane USD între SpaceX și US Air Force pentru a lansa un satelit GPS-3 pe un vehicul de lansare Falcon 9 în mai 2018 [94] [95] .
Pe 6 mai 2016, în cadrul misiunii JCSAT-14 , prima aterizare cu succes a primei etape pe platformă a fost realizată după lansarea satelitului pe orbita de geotransfer [51] [96] . Profilul de retur a fost caracterizat printr-o creștere multiplă a încărcăturii de temperatură pe scenă la intrarea în straturile dense ale atmosferei, astfel încât etapa a primit cele mai multe daune externe în comparație cu celelalte două care au aterizat mai devreme [97] . Anterior, o aterizare conform unei scheme similare a fost întreprinsă pe 4 martie 2016 după lansarea satelitului SES-9 , dar apoi s-a încheiat cu eșec [98] .
28 iulie, la locul de testare SpaceX din Texas, o ardere cu drepturi depline a primei etape a Falcon 9 (număr de serie F9-0024-S1), care a revenit după lansarea satelitului JCSAT-14 , pe care compania îl folosește pentru teste la sol, a fost efectuat. Motoarele cu nouă trepte au funcționat timp de 2,5 minute, ceea ce corespunde segmentului primei trepte în timpul lansării [99] .
Pe 14 martie 2017, a fost anunțat un contract de 96,5 milioane USD cu Forțele Aeriene ale SUA pentru lansarea unui alt satelit GPS-3 în februarie 2019 [100] [101] .
În ianuarie 2018, a fost finalizată certificarea de categoria a doua pentru racheta Falcon 9, care este necesară pentru lansarea navei spațiale științifice de severitate medie a NASA [102] .
În noiembrie 2018, amplificatorul Falcon 9 a trecut certificarea de Categoria 3 pentru a lansa cele mai critice misiuni științifice de clasă A și B ale NASA [103] .
Pe 16 noiembrie 2020, o rachetă de propulsie Falcon 9 a fost lansată de la locul de lansare din Cape Canaveral din Florida cu nava spațială americană Crew Dragon of SpaceX. Nava a livrat patru astronauți la Stația Spațială Internațională (ISS) [104] .
Pe 8 aprilie 2022, o rachetă Falcon 9 care transporta Crew Dragon a fost lansată de la Centrul Spațial John F. Kennedy . El a livrat primul echipaj privat la ISS ca parte a misiunii Axiom-1 [105] .
Această secțiune conține informații despre ultimele 3 lansări efectuate, precum și un program preliminar al următoarelor lansări programate. O listă completă a vehiculelor de lansare este într -un articol separat .
Editați tabelul de lansareNu. | Data și ora ( UTC ) | Versiune | platforma de lansare | Încărcătură utilă | Orbită | Client | Rezultat | Aterizare prima etapă |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Etapa | ||||||||
182 | 20 octombrie 2022 , ora 14:50 | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-36 | NOU | SpaceX | Succes | la platformă |
B1062-10 | ||||||||
Lansarea cu succes a 54 de sateliți de comunicații Starlink versiunea 1.5 pe orbită cu o înclinare de 53,2°. Prima etapă a aterizat pe platforma offshore ASOG , situată la 650 km de locul de lansare din Oceanul Atlantic [106] . | ||||||||
183 | 28 octombrie 2022 01:14 | FT/Blocul 5 | Baza Vandenberg , SLC-4E | Starlink 4-31 | NOU | SpaceX | Succes | la platformă |
B1063-8 | ||||||||
Lansarea cu succes a 53 de sateliți de comunicații Starlink versiunea 1.5 pe orbită cu o înclinare de 53,2°. Prima etapă a realizat o aterizare cu succes pe platforma offshore OCISLY , situată la 672 km de locul de lansare din Oceanul Pacific [107] . | ||||||||
184 | 3 noiembrie 2022 05:22 | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Hotbird 13G | GPO | Eutelsat | Succes | la platformă |
B1067-7 | ||||||||
Lansarea cu succes a celui de-al doilea satelit geostaționar de comunicații produs de Airbus Defence and Space . Satelitul de 4500 kg este echipat cu transpondere în bandă 80-Ku și L pentru serviciul european de acoperire a navigației geostaționare EGNOS . Prima etapă a aterizat pe platforma offshore JRTI , situată la 670 km de locul de lansare din Oceanul Atlantic [108] . | ||||||||
Lansări planificate | ||||||||
8 noiembrie 2022 [109] | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Galaxy 31 și | GPO | Intelsat | neplanificat | ||
Lansarea a doi sateliți de comunicații geostaționari în bandă C. | ||||||||
18 noiembrie 2022 [109] | FT/Blocul 5 | KC Kennedy , LC-39A | SpaceX CRS-26 ( ambarcațiune Dragon 2 ) |
NOU | NASA | la platformă planificat | ||
Lansarea navei spațiale de marfă Dragon 2 ca parte a Misiunii 26 a programului comercial de reaprovizionare ISS . | ||||||||
22 noiembrie 2022 [110] [109] | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | HAKUTO-R M1 | ispace | la pământ planificat | |||
Lansarea aterizatorului lunar ispace [ cu roverul lunar Rashid ( EAU ). | ||||||||
noiembrie 2022 [109] | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Eutelsat 10B | Eutelsat | ||||
Lansarea satelitului de comunicații pentru Eutelsat. | ||||||||
noiembrie 2022 [106] [109] | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-37 | NOU | SpaceX | la platformă planificat | ||
Lansarea următorului lot de sateliți de comunicații Starlink versiunea 1.5 pe orbită cu o înclinare de 53,2°. | ||||||||
5 decembrie 2022 [109] [111] | FT/Blocul 5 | Baza Vandenberg , SLC-4E | SWOT | MTR | NASA | la pământ planificat | ||
Sateliți de teledetecție pentru studiul global al apelor de suprafață ale Pământului și măsurarea nivelului oceanelor lumii [112] [113] . | ||||||||
decembrie 2022 [109] [114] [115] | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | O3b mPower 1 și 2 | SOO | SES | la platformă planificat | ||
Prima lansare a constelației O3b mPower [116] [117] . | ||||||||
decembrie 2022 [109] [118] | FT/Blocul 5 | Baza Vandenberg , SLC-4E | SDA tranșa 0 | NOU | Agenția de Dezvoltare Spațială | la pământ planificat | ||
Lansarea a 14 demonstranți ai viitoarei constelații de sateliți a Departamentului de Apărare al SUA pentru a urmări lansările de rachete și a transmite semnalul. | ||||||||
decembrie 2022 [109] [119] [109] | FT/Blocul 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Transporter-6 | MTR | SpaceX | la platformă planificat | ||
Lansare în cluster de nave spațiale mici ale diverșilor clienți. | ||||||||
Nu. | Data și ora ( UTC ) | Versiune | platforma de lansare | Încărcătură utilă | Orbită | Client | Rezultat | Aterizare prima etapă |
Etapa |
vehicul de lansare | Țară | Primul start | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ariane 5 | UE | 1996 | 12 | opt | 12 | 6 | zece | 12 | zece | zece | 9 |
Proton-M | Rusia | 2001 | opt | 7 | unsprezece | opt | opt | 7 | 3 | 3 | 0 [b] |
Soyuz-2 | Rusia | 2006 | unu | 5 | patru | 5 | opt | 6 | 5 | 5 | 5 |
PSLV | India | 2007 [c] | unu | 2 | 2 | 2 | unu | 3 | 3 | 2 | 3 |
Soimul 9 | STATELE UNITE ALE AMERICII | 2010 | 0 | 0 | 0 | 2 | patru | 5 | opt | 12 | 16 |
Vega | UE | 2012 | 0 | 0 | 0 [d] | unu | unu | 2 | 2 | patru | 2 |
Alții [e] | - | - | 7 | zece | 5 | 7 | 5 | 6 | 6 | patru | 5 |
Toată Piața | 29 | 32 | 34 | 31 | 37 | 41 | 37 | 40 | 41 |
Dicționare și enciclopedii |
---|
SpaceX | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Transport |
| |||||||||||||||
Motoare |
| |||||||||||||||
Misiuni |
| |||||||||||||||
rampe de lansare | ||||||||||||||||
platforme de aterizare | ||||||||||||||||
Contracte | ||||||||||||||||
Programe | ||||||||||||||||
Persoane |
| |||||||||||||||
Vehiculele care nu zboară și misiunile viitoare sunt scrise cu caractere cursive . Semnul † indică misiuni eșuate, vehicule distruse și locuri abandonate. |
și tehnologie spațială | Rachete americane||
---|---|---|
Operarea vehiculelor de lansare | ||
Lansați vehicule în curs de dezvoltare | ||
Vehicule de lansare învechite |
| |
Blocuri de amplificare | ||
Acceleratoare | ||
* - proiecte japoneze folosind rachete sau scene americane; cursive - proiecte anulate înainte de primul zbor |
etape de lansare reutilizabile | Vehicule și|
---|---|
Operare |
|
Folosit anterior | |
Planificat | |
Anulat |