Falcon 9 | |
---|---|
A Falcon 9 Block 5 felbocsátása Bangabandhu-1 műholddal ( 2018. május 11. ) | |
Általános információ | |
Ország | USA |
Család | Sólyom |
Célja | gyorsító |
Fejlesztő | SpaceX |
Gyártó | SpaceX |
Indítási költség | |
Főbb jellemzők | |
Lépések száma | 2 |
Hossz (MS-vel) |
|
Átmérő | 3,7 m |
kezdősúly |
|
Hasznos teher tömege | |
• a LEO -nál |
|
• a GPO -nál |
|
• a Marsra | FT: 4020 kg |
Indítási előzmények | |
Állapot | jelenlegi |
Indítási helyek | |
Indítások száma |
|
• sikeres |
|
• sikertelen | 1 ( v1.1 , CRS-7 ) |
• részben sikertelen |
1 ( v1.0 , CRS-1 ) |
Első indítás |
|
Utolsó futás | 2022. október 28. ( Starlink 4-31 ) |
leszállás története | |
Leszállás | első fázis |
Leszállási helyek |
1. leszállózóna , 4. leszállózóna , ASDS platformok |
Leszállások száma | 151 |
• sikeres | 142 |
• a földön | 17 ( FT ) |
• a peronra | 74 ( FT ) |
• sikertelen | 9 |
• a földön | 1 ( FT ) |
• a peronra |
|
Első szakasz (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
Száraz tömeg | ~22,2 t |
kezdősúly | ~431,7 t |
Menetelő motorok | 9 × Merlin 1D+ |
tolóerő |
tengerszint: 7686 kN vákuum: 8227 kN |
Specifikus impulzus |
tengerszint: 282 s vákuum: 311 s |
Munkaórák | 162 s |
Üzemanyag | kerozin |
Oxidálószer | folyékony oxigén |
Második fokozat (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
Száraz tömeg | ~4 t |
kezdősúly | ~111,5 t |
fenntartó motor | Merlin 1D+ vákuum |
tolóerő | vákuum: 981 kN |
Specifikus impulzus | vákuum: 348 s |
Munkaórák | 397 s |
Üzemanyag | kerozin |
Oxidálószer | folyékony oxigén |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A Falcon 9 ( [ˈfælkən naɪn] , falcon angolul – „falcon”) az amerikai SpaceX cég Falcon sorozatának eldobható és részben újrafelhasználható nehéz osztályú hordozórakétáinak családja . A Falcon 9 két fokozatból áll, és RP-1 minőségű kerozint ( üzemanyag ) és folyékony oxigént ( oxidálószert ) használ üzemanyag-komponensként. A névben szereplő "9" a hordozórakéta első fokozatába beépített Merlin folyékony rakétamotorok számára utal .
A Falcon 9 első lépcsője újrafelhasználható, felszerelve a visszatéréshez és a függőleges leszálláshoz egy leszállópályán vagy autonóm űrkikötőben lévő drónhajó úszó platformon . 2015. december 22-én, miután 11 Orbcomm-G2 műholdat pályára állítottak, a Falcon 9 FT hordozórakéta első lépcsője először sikeresen landolt az 1. leszállózóna helyszínén . 2016. április 8-án a SpaceX CRS-8 küldetésének részeként a Falcon 9 FT rakéta első fokozata a rakétatudomány történetében először sikeresen landolt az „ Of Course I Still Love You ” offshore platformon. 2017. március 30-án ugyanazt a szakaszt, karbantartást követően, újra elindították a SES-10 küldetés részeként, és ismét sikeresen landolt a tengeri platformon. Összesen 2017-2019-ben 24 alkalommal hajtották végre az első szakasz újraindítását. 2020-ban 26 indításból 21 első fokozatát használták újra, az egyik fokozatot 5 alkalommal használták az év során, két szakaszt pedig hetedik alkalommal. 2021-ben 31 indításból csak kettő használta az új első fokozatot, az egyik fokozatot tizenegyedik alkalommal lőtték ki.
A Falcon 9-et geostacionárius kereskedelmi kommunikációs műholdak , kutató űrhajók , a Commercial Resupply Services program keretében a Dragon teherszállító űrhajók indítására használják a Nemzetközi Űrállomás utánpótlására , valamint a Crew Dragon emberes űrhajó elindítására . Az alacsony referencia pályára (LEO) felbocsátott tömegrekord rakomány 60 Starlink műholdból áll, amelyek össztömege 15 600 kilogramm [3] . Ilyen kötegek A SpaceX 2019 óta rendszeresen 290 km-t bocsát pályára, és 2020-ban 24 ilyen indítást tervez. A geotranszfer pálya (GTO) rekordja az Intelsat 35e - 6761 kg [a] .
RP-1 kerozint használ üzemanyagként és folyékony oxigént oxidálószerként. A szabványos séma szerint épül fel, ha az oxidálószer tartály az üzemanyagtartály felett található. A tartályok közötti fenék gyakori. Mindkét tartály alumínium-lítium ötvözetből készül, az ötvözethez lítium hozzáadása növeli az anyag fajlagos szilárdságát és csökkenti a szerkezet tömegét [4] . Az oxidáló tartály falai teherhordóak, az üzemanyagtartály falai kerettel és hosszanti gerendákkal vannak megerősítve, mivel az első fokozat alsó részén van a legnagyobb nyomóterhelés. Az oxidálószer az üzemanyagtartály közepén végigfutó csővezetéken keresztül jut be a motorokba, annak teljes hosszában. Sűrített héliumot használnak a tartályok nyomás alá helyezésére [5] [6] .
A Falcon 9 első fokozata kilenc Merlin folyékony hajtóanyagú rakétamotort használ [7] . A hordozórakéta verziójától függően a hajtóművek változata és elrendezése eltérő. A motorok indításához trietil -alumínium és trietilborán öngyulladó keverékét (TEA-TEB) [6] használják .
Az első és a második fokozatot egy átmeneti rekesz köti össze, melynek héja alumínium-szénszálas kompozitból készül. Lefedi a második fokozatú motort, és tartalmazza a fokozat-elválasztó mechanizmusokat. Az elválasztó mechanizmusok pneumatikusak, ellentétben a legtöbb rakétával, amelyek ilyen célokra squib-t használnak . Ez a fajta mechanizmus lehetővé teszi a távoli tesztelést és vezérlést, növelve a fokozatok szétválasztásának megbízhatóságát [6] [7] .
Valójában az első szakasz lerövidített másolata, ugyanazokat az anyagokat, gyártási eszközöket és technológiai eljárásokat alkalmazva. Ez lehetővé teszi a hordozórakéta gyártási és karbantartási költségeinek jelentős csökkentését, és ennek eredményeként a kilövés költségeinek csökkentését. Az első lépcsőhöz hasonlóan a tartályok alumínium-lítium ötvözetből készülnek, az üzemanyagtartály falai hosszanti és keresztirányú erőkészlettel vannak megerősítve, az oxidáló tartály falai erősítetlenek. Tüzelőanyagként kerozint és folyékony oxigént is használ [6] .
A második fokozat egyetlen Merlin Vacuum [7] [8] folyékony hajtóanyagú rakétamotort használ . Rendelkezik egy nagymértékben megnövelt tágulási arányú fúvókával , amely optimalizálja a motor teljesítményét vákuumban. A motor többször is újraindítható, hogy a hasznos terheket különböző működési pályákra szállítsa. A második fokozat szintén a TEA-TEB öngyulladó keveréket használja a motor indításához. A megbízhatóság növelése érdekében a gyújtásrendszer kettős redundáns [7] .
A térbeli helyzet szabályozására a szabad keringési repülés fázisában, valamint a színpad forgásának szabályozására a főhajtómű működése során orientációs rendszert alkalmaznak , melynek gázsugárhajtóművei sűrített nitrogénnel működnek [5 ] [6] .
Mindegyik szakasz avionikával és fedélzeti repülési számítógépekkel van felszerelve, amelyek a hordozórakéta összes repülési paraméterét szabályozzák. Az összes használt repüléselektronika a SpaceX saját gyártása, és hármas redundanciával készül. Az inerciális navigációs rendszer mellett a GPS -t is használják , hogy javítsák a rakomány pályára állításának pontosságát . A repülő számítógépek Linux operációs rendszer alatt működnek, C++ nyelven írt szoftverrel [6] .
Minden Merlin motornak saját vezérlője van, amely a motor teljesítményét egész élettartama alatt figyeli. A vezérlő három processzoregységből áll, amelyek folyamatosan ellenőrzik egymás teljesítményét a rendszer hibatűrésének növelése érdekében [6] .
A Falcon 9 hordozórakéta a kilenc első fokozatú hajtómű közül kettő vészleállítása esetén is képes sikeresen teljesíteni a repülést [9] [10] . Ilyen helyzetben a repülési számítógépek újraszámolják a repülési programot, és a fennmaradó hajtóművek tovább járnak, hogy elérjék a kívánt sebességet és magasságot. Hasonló módon változik a második szakasz repülési programja is. Tehát a SpaceX CRS-1 repülésének 79. másodpercében az első fokozat 1-es számú hajtóműve abnormálisan leállt a burkolat meghibásodása és az azt követő üzemi nyomásesés miatt. A Dragon űrszondát a maradék nyolc hajtómű megnövekedett üzemideje miatt sikerült a tervezett pályára állítani, bár a másodlagos terhelésként szolgáló Orbcomm-G2 műholdat alacsonyabb pályára bocsátották és 4 után a légkörben elégették. nap [11] .
A Falcon 1 hordozórakétához hasonlóan a Falcon 9 kilövési szekvencia is lehetőséget biztosít az indítási eljárás leállítására a hordozórakéta motorjainak és rendszereinek indulás előtti ellenőrzése alapján. Ennek érdekében az indítóállás négy speciális bilinccsel van felszerelve, amelyek a hajtóművek teljes teljesítménnyel történő beindítása után egy ideig tartják a rakétát. Ha meghibásodást észlel, az indítást leállítják, és az üzemanyagot és az oxidálószert kiszivattyúzzák a rakétából. Így mindkét szakasz esetében lehetőség van újrafelhasználásra és próbapadi tesztek elvégzésére a repülés előtt [12] . Hasonló rendszert használtak a Shuttle és a Saturn V esetében is.
A kúpos orrburkolat a második lépcső tetején található, és megvédi a hasznos terhet az aerodinamikai, termikus és akusztikus hatásoktól a légköri repülés során. Két feléből áll, és azonnal elválik, miután a rakéta elhagyja a légkör sűrű rétegeit. Az elválasztó mechanizmusok teljesen pneumatikusak. A burkolat az átmeneti rekeszhez hasonlóan méhsejt, méhsejt alumínium alapból készül, többrétegű szénszálas bevonattal. Egy szabványos Falcon 9 burkolat magassága 13,1 m, külső átmérője 5,2 m, belső átmérője 4,6 m, tömege pedig körülbelül 1750 kg [5] [6] [13] . Mindegyik burkolat nitrogén tolókkal van felszerelve a vákuumhelyzet szabályozására és egy szárnyas vezérlőrendszerrel , amely egy adott ponton 50 m-es pontossággal egyenletes, szabályozott fröccsenést biztosít. A vízzel való érintkezés elkerülése érdekében a SpaceX megpróbálja befogni egy 40 000 négyzetméteres területen. láb [14] (~ 3716 m 2 ), trambulinszerűen kifeszítve a nagysebességű hajókon. A SpaceX ehhez a feladathoz olyan vállalkozókat vesz igénybe, akik már rendelkeznek tapasztalattal a 10 000 kg-ig terjedő teherbírású ejtőernyők irányított leszállása terén [15] . A burkolatot nem használják a Dragon űrszonda indításakor .
A hordozórakéta első indítása óta két jelentős módosításon ment keresztül. Az első verzió, a Falcon 9 v1.0 ötször futott 2010 és 2013 között, és a Falcon 9 v1.1 váltotta fel 15 indítással; használata 2016 januárjában fejeződött be. A következő verzió, a Falcon 9 Full Thrust (FT), amelyet először 2015 decemberében indítottak el, szuperhűtött üzemanyag-komponenseket és maximális motor tolóerőt használ, hogy 30%-kal növelje a hordozórakéta hasznos terhelését. 2018 májusában megtörtént a hordozórakéta végleges változatának, a Falcon 9 Block 5-nek az első forgalomba hozatala, amely számos olyan fejlesztést tartalmazott, amelyek elsősorban az első fokozat újrafelhasználásának felgyorsítását és egyszerűsítését, valamint a megbízhatóság javítását célozták. a pilóta repülésekre vonatkozó tanúsítás célja.
A hordozórakéta első változata, más néven Block 1 . 2010 és 2013 között 5 alkalommal dobták piacra ezt a verziót.
A Falcon 9 v1.0 első szakasza 9 Merlin 1C motort használt . A hajtóműveket sorban, a 3-3 séma szerint helyezték el.A hajtóművek teljes tolóereje tengerszinten kb. 3800 kN , vákuumban kb. 4340 kN , a fajlagos impulzus tengerszinten 266 s, vákuumban - 304 s [16] . Az első fokozat névleges működési ideje 170 s.
A második fokozatban 1 db Merlin 1C vákuummotort használtak , 420 kN tolóerővel és 336 s vákuum-specifikus impulzussal. A második fokozat névleges működési ideje 345 s [16] . 4 Draco motort [6] használtak színpadi orientációs rendszerként .
A rakéta magassága 54,9 m, átmérője 3,7 m A rakéta kilövési súlya körülbelül 318 tonna [16] [17] .
A 2013-as indítási költség 54–59,5 millió dollár volt [17] .
A kimenő rakomány tömege a LEO -hoz legfeljebb 9000 kg, a GPO -hoz pedig legfeljebb 3400 kg [16] . Valójában a rakétát csak a Dragon űrszonda alacsony referenciapályára történő indítására használták.
Az indítások során a hordozórakéta mindkét fokozatának újrafelhasználását tesztelték. A színpadok és az ejtőernyőrendszer könnyű hővédő bevonatának eredeti stratégiája nem indokolta magát (a leszállási folyamat még az ejtőernyők nyitásáig sem ért el, a színpad a légkör sűrű rétegeibe való belépéskor tönkrement [18] ] ), és felváltotta a saját hajtóműveket használó irányított leszállási stratégia [19 ] [20] .
Tervezték az úgynevezett Block 2 -t , a rakéta továbbfejlesztett Merlin 1C hajtóművű változatát, amely a hordozórakéta teljes tolóerejét tengerszinten 4940 kN -ra növeli, a LEO hasznos tehertömege pedig akár 10 450 kg, a GPO pedig 4540 kg-ig [17] [21 ] . Ezt követően a tervezett fejlesztések átkerültek az új 1.1-es verzióba.
Az 1.0-s verzió 2013-ban megszűnt a Falcon 9 v1.1-re való átállással.
A hordozórakéta második változata. Az első indításra 2013. szeptember 29-én került sor.
A Falcon 9 v1.1 hordozórakéta első és második fokozatának üzemanyag- és oxidálószer-tartálya jelentősen meghosszabbodott az előző 1.0-s verzióhoz képest. [6]
Az első szakaszban 9 Merlin 1D motort használtak , megnövelt tolóerővel és fajlagos impulzussal. Az új típusú motor 100%-ról 70%-ra, sőt esetleg még alacsonyabbra is képes gázt adni. A motorok elrendezése megváltozott: a három sor három motor helyett egy központi motorral ellátott elrendezést alkalmaznak, a többit pedig körben helyezik el. A központi motor is valamivel lejjebb van szerelve, mint a többi. A sémát Octaweb -nek hívják, leegyszerűsíti az első szakasz motorházának teljes tervezési és összeszerelési folyamatát [22] . A hajtóművek teljes tolóereje tengerszinten 5885 kN, vákuumban 6672 kN-ra nő , a fajlagos impulzus tengerszinten 282 s, vákuumban 311 s. Az első fokozat névleges működési ideje 180 s. Az első lépcső magassága 45,7 m, a színpad száraz tömege kb. 23 tonna (az (R) módosításnál kb. 26 tonna). A kihelyezett tüzelőanyag tömege 395 700 kg, ebből 276 600 kg folyékony oxigén és 119 100 kg kerozin [6] .
A második fokozatban 1 db Merlin 1D vákuummotort használtak , 801 kN tolóerővel , 342 s vákuum-specifikus impulzussal. A második fokozat névleges működési ideje 375 s. A Draco motorok helyett sűrített nitrogént használó orientációs rendszert alkalmaztak. A második lépcső magassága 15,2 m, a színpad száraz tömege 3900 kg. A kihelyezett tüzelőanyag tömege 92 670 kg, ebből 64 820 kg folyékony oxigén és 27 850 kg kerozin [6] .
A rakéta magassága 68,4 m-re nőtt, átmérője nem változott - 3,7 m A rakéta kilövési tömege 506 tonnára nőtt [6] .
A kimenő rakomány deklarált tömege a LEO esetében 13 150 kg, a GPO esetében pedig 4850 kg [6] .
Az indítás költsége 2013-ban 56,5 millió dollár volt [23] , 2015-ben pedig 61,2 millió dollár [24] .
Ennek a változatnak az utolsó indítása 2016. január 17-én történt a vandenbergi bázis SLC-4E indítóállásáról , a Jason-3 műholdat sikeresen pályára juttatták [25] . A rakéta összesen 15 indítást hajtott végre, és az egyetlen kudarc a SpaceX CRS-7 küldetése volt .
A további kilövéseket a Falcon 9 FT hordozórakétával hajtották végre.
Falcon 9 v1.1(R)A Falcon 9 v1.1(R) ( R jelentése újrafelhasználható - újrafelhasználható) az 1.1-es verzió módosítása az első lépcső irányított leszállására.
Az első szakasz módosított elemei:
A hordozórakéta frissített és továbbfejlesztett változata, amelyet arra terveztek, hogy a hasznos teher bármely pályára történő elindítása után az első fokozatot vissza lehessen állítani, mind alacsony referencia , mind geotranszfer esetén . Az új verzió, nem hivatalos nevén Falcon 9 FT (Full Thrust [32] ; angolul - "full thrust") vagy Falcon 9 v1.2, az 1.1-es verziót váltotta fel.
Főbb változtatások: módosított motortartó (Octaweb); a leszálló lábakat és az első fokozatot megerősítik, hogy megfeleljenek a rakéta megnövekedett tömegének; a rácskormányok elrendezése megváltozott; a lépcsők közötti kompozit rekesz hosszabb és erősebb lett; a második fokozat motorfúvókájának hossza megnőtt; a hordozórakéta-fokozatok kioldásának megbízhatósága és pontossága érdekében egy központi tolómű került beépítésre [33] .
A felső fokozat üzemanyagtartályait 10%-kal megnövelik, ennek köszönhetően a hordozórakéta teljes hossza 70 m-re nőtt [7] .
Az indítási tömeg 549 054 kg-ra nőtt [7] az üzemanyag-komponensek kapacitásának növekedése miatt, amelyet túlhűtött oxidálószer alkalmazásával értek el.
A hordozórakéta új változatában a hajtóanyag alkatrészeket alacsonyabb hőmérsékletre hűtik. A folyékony oxigént -183 °C-ról -207 °C-ra hűtik, ami 8-15%-kal növeli az oxidálószer sűrűségét. A kerozint 21 °C-ról -7 °C-ra hűtik, sűrűsége 2,5%-kal nő. Az alkatrészek megnövekedett sűrűsége lehetővé teszi több üzemanyag elhelyezését az üzemanyagtartályokba, ami a hajtóművek megnövekedett tolóerejével együtt jelentősen megnöveli a rakéta teljesítményét [34] .
Az új verzió módosított Merlin 1D motorokat használ, amelyek teljes tolóerővel működnek (az előző verzióban a hajtóművek tolóerejét szándékosan korlátozták), ami jelentősen megnövelte a hordozórakéta mindkét fokozatának tolóerejét [33] .
Így az első fokozat tolóereje tengerszinten 7607 kN -ra , vákuumban 8227 kN -ra nőtt . A színpad névleges működési ideje 162 másodpercre csökkent.
A második fokozat tolóereje vákuumban 934 kN -ra , a fajlagos impulzus vákuumban 348 s-ra, a motor működési ideje 397 másodpercre nőtt [7] .
Az alacsony referenciapályára indítható maximális hasznos teher (az első fokozat visszatérése nélkül) 22 800 kg, az első fokozat visszatérésekor 30-40%-kal csökken [36] . A geotranszfer pályára indítható maximális hasznos teher 8300 kg, míg az első fokozat visszatér az úszóplatformra - 5500 kg. A Marsra tartó repülési pályára rakható hasznos teher akár 4020 kg is lehet [37] .
Az FT verzió első felbocsátására 2015. december 22-én került sor, a Falcon 9 hordozórakéta repülésbe való visszatérésekor a SpaceX CRS-7 küldetés lezuhanása után . 11 Orbcomm-G2 műholdat sikeresen felállítottak a célpályára , és az első fokozat először sikeresen landolt a Cape Canaveral -i leszállóhelyen [30] .
A hordozórakéta ezen verziója öt jelentős fejlesztésen ment keresztül, amelyeket a vállalat " Block " néven emleget. A fejlesztéseket 2016 és 2018 között egymást követően vezették be. Így az első, B1021 sorozatszámú fokozat, amelyet először a SES-10 műhold 2017. márciusi felbocsátásakor használtak újra, a 2. blokkhoz tartozott [38] .
Falcon 9 Block 4A Falcon 9 Block 4 egy átmeneti modell a Falcon 9 Full Thrust (Block 3) és a Falcon 9 Block 5 között. Az első repülésre 2017. augusztus 14-én került sor, a CRS-12 küldetésben .
Ennek a verziónak összesen 7 első szakasza készült, amelyek 12 indítást fejeztek be (5 szakaszt újrafelhasználtak). A Falcon 9 legutóbbi felbocsátására a Block 4 fokozattal 2018. június 29-én került sor, a SpaceX CRS-15 utánpótlási küldetése során . Minden további indítást az 5-ös blokk rakétái hajtanak végre [39] .
Falcon 9 Block 5A hordozórakéta végleges változata, amelynek célja a megbízhatóság javítása és az újrafelhasználás megkönnyítése. A rakéta későbbi jelentős módosításait nem tervezik, bár a működés során kisebb fejlesztések lehetségesek. Várhatóan 30-40 [40] Falcon 9 Block 5 első lépcsője fog megépülni, amelyek mintegy 300 indítást hajtanak végre a befejezése előtti 5 éven belül. Az 5. blokk első szakaszát „tíz vagy több” felszállásra tervezték repülések közötti karbantartás nélkül [41] [42] .
Az első kilövésre 2018. május 11-én, UTC 20:14-kor került sor, melynek során sikeresen geotranszfer pályára bocsátották az első bangladesi geostacionárius kommunikációs műholdat , a Bangabandhu-1- et [43] .
2016 októberében Elon Musk először beszélt a Falcon 9 Block 5 verziójáról, amely "sok apró fejlesztést tartalmaz, amelyek összességében nagyon fontosak, és a legfontosabbak a megnövelt tolóerő és a továbbfejlesztett leszállóállványok". 2017 januárjában Elon Musk hozzátette, hogy a Block 5 "jelentősen javítja a tapadást és az újrafelhasználhatóság egyszerűségét". Jelenleg a NASA a Block 5-öt használja arra, hogy embereket és rakományt szállítson az ISS-re a Crew Dragon űrszonda segítségével .
Főbb változások az 5. blokkban [38] [42] :
A Falcon Heavy ( heavy angolul nehéz ) egy kétlépcsős szupernehéz osztályú hordozórakéta , amelyet arra terveztek, hogy űrhajókat indítson alacsony referencia , geotranzicionális , geostacionárius és heliocentrikus pályákra. Ennek első fokozata a Falcon 9 FT hordozórakéta első fokozatán alapuló szerkezetileg megerősített központi blokk, amelyet két oldalsó erősítő támogatására módosítottak. A Falcon 9 hordozórakéta újrafelhasználható első fokozatai, amelyek tetején kompozit védőkúp található, oldalsó erősítőként [47] [48] . A Falcon Heavy második fokozata hasonló a Falcon 9 hordozórakétán használthoz.Az első Falcon Heavy küldetések kivételével minden Block 5 boostert használ [45] .
A 8 tonnáig terjedő műhold GPO -ba történő felbocsátásának költsége 90 millió dollár lesz (2016) [37] . A hordozórakéta egyszeri változatánál a hasznos teher tömege a LEO -ra legfeljebb 63,8 tonna, a GPO -ra - 26,7 tonna, a Marsra legfeljebb 16,8 tonna, a Plútóra pedig legfeljebb 3,5 tonna [47] .
A Falcon Heavy első felbocsátására 2018. február 7-én éjjel került sor [49] . Több mint 500 millió dollárt költöttek a rakéta első változatának fejlesztésére és elkészítésére a SpaceX saját forrásaiból [50] .
A második fokozat hasznos teherrel történő felgyorsítása után az első fokozat leállítja a hajtóműveket és a hordozórakéta kilövése után kb. 2,5 perccel kb. 70 km-es magasságban elválik az idő, magasság, ill. Az elválasztás sebessége a repülési feladattól, különösen a célpályától ( LEO vagy GPO ), a hasznos teher tömegétől és a leszállási helyszínektől függ. Alacsony Föld körüli pályára történő kilövéskor a színpad elválasztási sebessége körülbelül 6000 km / ;[30])4,85Machm/s(1700h [51] . A kioldás után a hordozórakéta első fokozata a helyzetszabályozó rendszer segítségével egy kis manővert hajt végre a második fokozat motor kipufogógázának elkerülésére, és előreforgatja a hajtóműveket, hogy felkészüljön három fő lassítási manőverre [33] :
Amikor visszatér az indítóhelyre a leszállóhelyre , röviddel a kioldás után, a színpad három hajtómű hosszú (~40 s) aktiválásával ellentétes irányba változtatja mozgásának irányát, összetett hurkot hajtva végre kb. 200 km, vízszintes irányban legfeljebb 100 km távolsággal az indítóállástól [30] .
Abban az esetben, ha az alacsony Föld körüli pályára való kilövést követően úszó platformon landolnak, a színpad tehetetlenségi nyomatékkal folytatja a ballisztikus pályán való mozgást körülbelül 140 km-es magasságig. Amikor közeledik az apogeushoz, három tolóerőt fékeznek le, hogy csökkentsék a vízszintes sebességet, és beállítsák az irányt a platformhoz, amely körülbelül 300 km-re található az indítóhelytől. A hajtóművek élettartama körülbelül 30-40 másodperc [52] [53] .
Amikor a műholdat felbocsátják a GEO-ba, az első fokozat hosszabb ideig működik, több üzemanyagot használ fel a nagyobb sebesség eléréséhez a kioldás előtt, a fennmaradó üzemanyag tartalék korlátozott, és nem teszi lehetővé a vízszintes sebesség visszaállítását. A kioldás után a színpad ballisztikus pályán halad (fékezés nélkül) az indítóhelytől 660 km-re található platform felé [51] [54] .
A légkör sűrű rétegeibe való belépés előkészítéseként az első fokozat három hajtómű bekapcsolásával fékez körülbelül 70 km-es magasságban, ami elfogadható sebességgel biztosítja a bejutást a légkör sűrű rétegeibe [33] . Geotranszfer pályára való kilövés esetén korábbi lassítási manőver hiánya miatt a szakasz sebessége a légkörbe való belépéskor kétszeres (2 km/s versus 1 km/s), a hőterhelés pedig 8-szoros. magasabb, mint a megfelelő értékek az alacsony Föld körüli pályára indításkor [51] . Az első lépcső alsó része és a leszállórudak hőálló anyagok felhasználásával készültek, amelyek lehetővé teszik, hogy ellenálljanak a magas hőmérsékletnek, amelyre a színpadelemek felmelegednek a légkörbe jutás és az abban való mozgás során [33] .
A motor működésének időtartama az elegendő üzemanyag-tartalék meglététől függően is változik: a hosszabb (25–30 s) LEO indításoktól a rövid (15–17 s) GPO-ra való küldetésekig [30] [51] .
Ugyanebben a szakaszban a rácskormányok kinyílnak, és megkezdik munkájukat az elfordulás , a dőlésszög és a forgás szabályozására . Körülbelül 40 km-es magasságban a hajtóművek leállnak, és a fokozat tovább zuhan a végsebesség eléréséig, a rácskormányok pedig a leszállásig tovább működnek [33] .
Elegendő üzemanyagtartalék esetén 30 másodperccel a leszállás előtt bekapcsol egy központi motort, és a szakasz lelassul, lágy landolást biztosítva a Grasshopper projekt részeként kidolgozott séma szerint . A leszálló lábak néhány másodperccel hátradőlnek, mielőtt hozzáérnek a leszállópadhoz [53] .
Geotranszfer pályára indításkor a leggyorsabb sebességcsökkentés és kisebb üzemanyag-fogyasztás érdekében egy rövid, 10 másodperces lassítást egyszerre három motor alkalmaz. A két külső hajtóművet a középső előtt lekapcsolják, és a színpad egy hajtóművel teljesíti a repülés utolsó métereit, amely a maximális tolóerő 40%-áig képes lefojtani [51] [55] [56] .
A végső fékezés előtt a fokozat nem közvetlenül az emelőkosárra irányul, hogy elkerülje annak károsodását, ha a motor nem indul el. A végső gurulás a motor beindítása után történik.
Az első fokozat visszatérése 30-40%-kal csökkenti a hordozórakéta maximális hasznos teherbírását [36] . Ennek oka a fékezéshez és a leszálláshoz szükséges üzemanyag-tartalék, valamint a leszállóberendezések (leszálló lábak, rácskormányok, sugárirányító rendszer stb.) többlettömege.
A SpaceX várakozásai szerint a Falcon 9 kilövéseinek legalább a felének az első szakasznak lebegő platformon kell leszállnia, különösen a geotranszfer pályára és a Föld körüli pályán túli kilövéseknél [52] [57] .
2016 januárjában, a Jason-3 küldetés sikertelen szakaszi leszállása után Elon Musk azt a várakozást fejezte ki, hogy 2016-ban a leszállási kísérletek 70%-a sikeres lesz, és a sikeres leszállások aránya 2017-ben 90-re nőtt [58] .
Jelenleg a Falcon 9 kilövései három indítóállásból készülnek:
A szuborbitális repülések és tesztek helyszíne:
A Falcon 9 és a Falcon Heavy első szakaszának visszaküldésére és újrahasználatára vonatkozó bejelentett stratégiának megfelelően a SpaceX bérleti szerződést kötött két földi helyszín használatára és felújítására, az Egyesült Államok nyugati és keleti partjain [60] ] .
Az indítások során, amelyek körülményei nem teszik lehetővé a Falcon 9 első fokozatának visszatérését az indítóhelyre, a leszállás egy speciálisan erre a célra készített autonóm űrkikötői drónhajó úszóplatformján történik , amely egy átalakított bárka. A beépített hajtóművek és GPS-berendezések lehetővé teszik, hogy a kívánt pontra szállítsák és ott tartsák, így stabil leszálló területet alakítanak ki [62] . A SpaceX jelenleg három ilyen platformmal rendelkezik:
Egy kereskedelmi műhold (GPO-nként 5,5 tonnáig) Falcon 9 hordozórakétával a gyártó honlapján bejelentett ára 67 millió dollár [37] [K 1] . A katonai és kormányzati ügyfelek számára támasztott további követelmények miatt a hordozórakéta felbocsátásának költsége magasabb, mint a kereskedelmi, a GPS -műholdak felbocsátására vonatkozó szerződések az Egyesült Államok légiereje számára 82,7 millió dollár [63] [64] [65] , 96,5 millió dollár [66] [67] [68] [69] és 290,6 millió dollár (3 indítás) [70] [71] [72] aláírva 2016-ban, 2017-ben és 2018-ban.
A Szenátus Kereskedelmi, Tudományos és Közlekedési Bizottsága előtt 2004 májusában elmondott beszédében Elon Musk, a SpaceX vezérigazgatója a következőket mondta: „A hosszú távú tervekhez nehéz, és ha van kereslet a vevők részéről, még egy szupernehéz fuvarozóra is szükség van. <...> Végső soron úgy gondolom, hogy egy pályára állított rakomány ára 500 USD / font (~ 1100 USD/kg) vagy annál kevesebb, egészen elérhető” [73] .
A SpaceX hivatalosan 2005. szeptember 8-án jelentette be a hordozórakétát, és a Falcon 9-et "teljesen újrafelhasználható nehéz hordozórakétának" nevezte [74] . A Falcon 9 közepes változatánál a LEO-nak szállított rakomány tömege 9,5 tonna volt, az ára pedig 27 millió dollár volt repülésenként.
2007. április 12-én a SpaceX bejelentette, hogy a Falcon 9 első szakaszának nagy része elkészült [75] . A tartályok falai alumíniumból készülnek, az egyes részek súrlódó keverőhegesztéssel vannak összekötve [76] . A szerkezetet a texasi Wacóban lévő SpaceX Centerbe szállították , ahol az első fokozatot tűzteszttel végezték . Az első teszteket 2008. január 28-án hajtották végre két motorral az első lépcsőhöz kapcsolva, és sikeresen zárultak. 2008. március 8-án teszteltek először három Merlin 1C motort, május 29-én egyidejűleg öt motort teszteltek, és az első szakaszban mind a kilenc motor első tesztjeit július 31-én és augusztus 1-jén végezték el. sikeresen befejeződtek [77] [78] [79] . 2008. november 22-én a Falcon 9 hordozórakéta első fokozatának mind a kilenc hajtóműve átment a repülési időtartamnak (178 s) megfelelő időtartamú teszteken [80] .
Kezdetben a Falcon 9 első repülését és a Dragon Space Launch Vehicle ( COTS ) első repülését 2008 végére tervezték, de a rengeteg elvégzendő munka miatt többször is késtek. Elon Musk szerint a technológiai fejlesztések összetettsége és a Cape Canaveral-i kilövésekre vonatkozó jogi követelmények befolyásolták az időzítést [81] . Ez volt a Falcon rakéta első kilövése egy működő űrrepülőtérről.
A Falcon 9 hordozórakétát 2009 januárjában helyezték el először függőleges helyzetben a Cape Canaveral -i SLC-40 komplexum kilövőállásán.
2014. augusztus 22-én a McGregor teszttelepen (Texas, USA) egy próbarepülés során az F9R Dev1 hárommotoros jármű, a Falcon 9 R újrafelhasználható hordozórakéta prototípusa az indítás után néhány másodperccel automatikusan megsemmisült. A tesztek során a rakétának a felszállás után vissza kellett volna térnie az indítóállásra. A hajtóművek meghibásodása a rakéta elkerülhetetlen lezuhanását jelentette egy nem tervezett területen. A SpaceX szóvivője, John Taylor szerint a robbanást a motorban talált valamilyen "anomália" okozta. A robbanásban senki sem sérült meg. Ez volt az F9R Dev1 prototípus ötödik elindítása [82] [83] .
Elon Musk később tisztázta, hogy a baleset oka egy hibás érzékelő [84] , és ha ilyen hiba történt volna a Falcon 9-ben, akkor ez az érzékelő blokkolva lett volna hibásként, mivel a leolvasások ellentmondanak más érzékelők adatainak. A prototípuson ez a blokkoló rendszer hiányzott.
2015 januárjában a SpaceX bejelentette, hogy továbbfejleszti a Merlin 1D motort, hogy növelje annak tolóerejét. 2015 februárjában bejelentették, hogy az első továbbfejlesztett hajtóművekkel rendelkező repülés a SES-9 távközlési műhold fellövése lesz, amelyet 2015 második negyedévére terveztek [85] . 2015 márciusában Elon Musk bejelentette, hogy folyamatban vannak a munkálatok, amelyek lehetővé teszik a visszaküldhető első szakasz használatát a GPO -ra való indításhoz : a motor tolóerejének 15%-os növelését, az oxidálószer mélyebb lefagyasztását és a hajtómű térfogatának növelését. a felső fokozat tartálya 10%-kal [86] .
2015 októberében úgy döntöttek, hogy először 11 Orbcomm-G2 kommunikációs műholdat indítanak fel a hordozórakéta új verziójával . Mivel a műholdak alacsony Föld körüli pályán (körülbelül 750 km) fognak működni, felbocsátásukhoz nem kell újraindítani a Falcon 9 második fokozatát. Ez lehetővé tette a továbbfejlesztett második fokozat újraindítását és tesztelését a küldetés befejezése után a hasznos teher veszélyeztetése nélkül. . A második fokozat ismételt újraindítása szükséges ahhoz, hogy az űrhajót geotranszfer pályára állítsák (például a SES 9 műhold) [87] .
2015. december 22-én, egy sajtótájékoztatón [88] , amely az 1. leszállózónában történt első lépcső sikeres landolását követően történt , Elon Musk bejelentette, hogy a leszállófokozatot az LC-39A vízszintes összeszerelő hangárba viszik alapos vizsgálat céljából. Ezt követően a hajtóművek rövid próbaégetését tervezik a komplexum indítóállásán, hogy kiderüljön, minden rendszer jó állapotban van-e. Musk szerint ezt a színpadot nagy valószínűséggel nem használják majd újraindításokra, alapos tanulmányozás után egyedi első példányként a földön hagyják. Azt is bejelentette, hogy 2016-ban újraindíthatják az egyiket, amely az első szakasz jövőbeli indítása után landolt. 2016. január elején Elon Musk megerősítette, hogy nem találtak jelentős sérülést a színpadon, és készen áll a próbalövésekre [35] [89] [90] .
2016. január 16-án a Falcon 9 FT első szakaszának próbalövése visszatért, miután az Orbcomm-G2 küldetést végrehajtották az SLC-40 kilövőkomplexumban. Általában kielégítő eredményeket értek el, de a 9-es számú motor tolóerejében ingadozásokat figyeltek meg, valószínűleg a törmelék lenyelése miatt. Ez az egyik külső motor, amely a kapu manőverei során aktiválódik. A színpad visszakerült az LC-39A [91] [92] hangárba motorborescopos vizsgálat céljából .
2016 januárjában az Egyesült Államok légiereje engedélyezte a Falcon 9 FT gyorsítót az amerikai nemzetbiztonsági katonai és hírszerzési műholdak felbocsátására, így a SpaceX versenyezhet a United Launch Alliance -szal (ULA) a kormányzati védelmi szerződésekért [93] .
2016. április 8-án, a Dragon űrrepülőgép SpaceX CRS-8 küldetés keretében történő kilövése után megtörtént a Falcon 9 első lépcsőjének első sikeres leszállása úszó platformon [52] . Lebegő platformon a leszállás nehezebb, mert a platform kisebb, mint a leszálló terület, és a hullámok miatt állandó mozgásban van.
2016. április 27-én 82,7 millió dolláros szerződést jelentettek be a SpaceX és az Egyesült Államok légiereje között, hogy 2018 májusában egy Falcon 9 hordozórakétán felbocsátják a GPS-3 műholdat [94] [95] .
2016. május 6-án a JCSAT-14 küldetés részeként megtörtént az első lépcső első sikeres landolása a platformon a műhold geotranszfer pályára állítása után [51] [96] . A visszatérési profilt a színpad hőmérsékleti terhelésének többszörös növekedése jellemezte a légkör sűrű rétegeibe való belépéskor, így a színpad kapta a legtöbb külső sérülést a másik kettőhöz képest, amely korábban landolt [97] . Korábban a SES-9 műhold fellövése után 2016. március 4-én hajtottak végre egy hasonló séma szerinti leszállást , de akkor az kudarccal végződött [98] .
Július 28-án a texasi SpaceX tesztterületen a Falcon 9 (sorozatszám F9-0024-S1) első fokozatának teljes égetése , amely a cég által használt JCSAT-14 műhold fellövése után tért vissza. földi tesztekhez, elvégezték. A kilencfokozatú hajtóművek 2,5 percig működtek, ami megfelel az indítás során az első fokozat szegmensének [99] .
2017. március 14-én 96,5 millió dolláros szerződést jelentettek be az amerikai légierővel egy másik GPS-3 műhold 2019 februárjában történő felbocsátására [100] [101] .
2018 januárjában elkészült a Falcon 9 rakéta második kategóriás minősítése, amely a NASA közepes súlyosságú tudományos űrszondájának indításához szükséges [102] .
2018 novemberében a Falcon 9 booster megszerezte a 3. kategóriás tanúsítványt, amellyel elindította a NASA legkritikusabb A és B osztályú tudományos küldetését [103] .
2020. november 16-án a floridai Cape Canaveral kilövőhelyéről egy Falcon 9 gyorsítórakéta indult a Crew Dragon of SpaceX amerikai, emberes űrhajóval. A hajó négy űrhajóst szállított a Nemzetközi Űrállomásra (ISS) [104] .
2022. április 8-án a Crew Dragont szállító Falcon 9 rakéta elindult a John F. Kennedy Űrközpontból . Ő szállította az első magánszemélyzetet az ISS -re az Axiom-1 küldetés részeként [105] .
Ez a rész információkat tartalmaz a legutóbbi 3 indításról, valamint a következő ütemezett indítások előzetes ütemezéséről. A hordozórakéták teljes listája egy külön cikkben található .
Indítási táblázat szerkesztéseNem. | Dátum és idő ( UTC ) | Változat | Indítóállás | Hasznos teher | Pálya | Vevő | Eredmény | Leszállás első szakaszában |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
lépés | ||||||||
182 | 2022. október 20. , 14:50 | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-36 | NOU | SpaceX | Siker | a peronra |
B1062-10 | ||||||||
54 Starlink 1.5-ös verziójú kommunikációs műhold sikeres pályára állítása 53,2°-os dőléssel. Az első szakasz az ASOG offshore platformján landolt , amely 650 km-re található az Atlanti-óceán kilövési helyétől [106] . | ||||||||
183 | 2022. október 28. 01:14 | FT/5. blokk | Vandenberg bázis , SLC-4E | Starlink 4-31 | NOU | SpaceX | Siker | a peronra |
B1063-8 | ||||||||
53 Starlink 1.5-ös verziójú kommunikációs műhold sikeres pályára állítása 53,2°-os dőléssel. Az első szakasz sikeres leszállást hajtott végre az OCISLY offshore platformon , amely 672 km-re található az indítóhelytől a Csendes-óceánon [107] . | ||||||||
184 | 2022. november 3. 05:22 | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | Hotbird 13G | GPO | Eutelsat | Siker | a peronra |
B1067-7 | ||||||||
Sikeresen felbocsátották az Airbus Defense and Space által gyártott második geostacionárius kommunikációs műholdat . A 4500 kg-os műhold 80-Ku és L sávos transzponderekkel van felszerelve az európai geostacionárius navigációs lefedettségi szolgáltatás, az EGNOS számára . Az első szakasz a JRTI offshore platformján landolt , amely 670 km-re található a kilövés helyétől az Atlanti-óceánon [108] . | ||||||||
Tervezett indítások | ||||||||
2022. november 8. [109] | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | Galaxy 31 és | GPO | Intelsat | nem tervezett | ||
Két geostacionárius C-sávú kommunikációs műhold felbocsátása. | ||||||||
2022. november 18. [109] | FT/5. blokk | KC Kennedy , LC-39A | SpaceX CRS-26 ( Dragon 2 hajó ) |
NOU | NASA | a peronra tervezett | ||
A Dragon 2 teherszállító űrszonda az ISS kereskedelmi utánpótlási programjának 26. küldetése részeként . | ||||||||
2022. november 22. [110] [109] | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | HAKUTO-R M1 | ispace | a földre tervezett | |||
Az ispace holdraszálló indítása a Rashid holdjáróval ( UAE ). | ||||||||
2022. november [109] | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | Eutelsat 10B | Eutelsat | ||||
Kommunikációs műhold elindítása az Eutelsat számára. | ||||||||
2022. november [106] [109] | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-37 | NOU | SpaceX | a peronra tervezett | ||
A Starlink kommunikációs műholdak következő, 1.5-ös verziójának pályára állítása 53,2°-os dőléssel. | ||||||||
2022. december 5. [109] [111] | FT/5. blokk | Vandenberg bázis , SLC-4E | SWOT | MTR | NASA | a földre tervezett | ||
Távérzékelő műhold a Föld felszíni vizeinek globális tanulmányozására és a világóceánok szintjének mérésére [112] [113] . | ||||||||
2022. december [109] [114] [115] | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | O3b mPower 1 és 2 | SOO | SES | a peronra tervezett | ||
Az O3b mPower konstelláció első elindítása [116] [117] . | ||||||||
2022. december [109] [118] | FT/5. blokk | Vandenberg bázis , SLC-4E | SDA 0. részlet | NOU | Űrfejlesztési Ügynökség | a földre tervezett | ||
Az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának jövőbeni műholdjának 14 demonstrátorának felbocsátása a rakétakilövések nyomon követésére és a jel továbbítására. | ||||||||
2022. december [109] [119] [109] | FT/5. blokk | Cape Canaveral , SLC-40 | Szállító-6 | MTR | SpaceX | a peronra tervezett | ||
Különböző ügyfelek kis űrhajóinak fürtindítása. | ||||||||
Nem. | Dátum és idő ( UTC ) | Változat | Indítóállás | Hasznos teher | Pálya | Vevő | Eredmény | Leszállás első szakaszában |
lépés |
hordozórakéta | Ország | Első indítás | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ariane 5 | EU | 1996 | 12 | nyolc | 12 | 6 | tíz | 12 | tíz | tíz | 9 |
Proton-M | Oroszország | 2001 | nyolc | 7 | tizenegy | nyolc | nyolc | 7 | 3 | 3 | 0 [b] |
Szojuz-2 | Oroszország | 2006 | egy | 5 | négy | 5 | nyolc | 6 | 5 | 5 | 5 |
PSLV | India | 2007 [c] | egy | 2 | 2 | 2 | egy | 3 | 3 | 2 | 3 |
Falcon 9 | USA | 2010 | 0 | 0 | 0 | 2 | négy | 5 | nyolc | 12 | 16 |
Vega | EU | 2012 | 0 | 0 | 0 [d] | egy | egy | 2 | 2 | négy | 2 |
Egyéb [e] | - | - | 7 | tíz | 5 | 7 | 5 | 6 | 6 | négy | 5 |
Egész piac | 29 | 32 | 34 | 31 | 37 | 41 | 37 | 40 | 41 |
![]() |
---|
SpaceX | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Szállítás |
| ![]() | ||||||||||||||
Motorok |
| |||||||||||||||
Küldetések |
| |||||||||||||||
kilövőállások _ | ||||||||||||||||
leszállópadok _ | ||||||||||||||||
Szerződések | ||||||||||||||||
Programok | ||||||||||||||||
Személyek |
| |||||||||||||||
A nem repülő járművek és a jövőbeli küldetések dőlt betűvel vannak szedve . A † jel sikertelen küldetéseket, megsemmisült járműveket és elhagyott helyszíneket jelez. |
rakéta- és űrtechnológia | Amerikai||
---|---|---|
Indítójárművek üzemeltetése | ||
Indítójárművek fejlesztés alatt | ||
Elavult hordozórakéták |
| |
Booster blokkok | ||
Gyorsítók | ||
* - Japán projektek amerikai rakétákkal vagy színpadokkal; dőlt – az első járat előtt törölt projektek |
hordozórakéták és színpadok | Újrafelhasználható|
---|---|
Üzemeltetési |
|
Korábban használt | |
Tervezett | |
Törölve |