Falcon 9 | |
---|---|
Start Falcon 9 Block 5 se satelitem Bangabandhu-1 ( 11. května 2018 ) | |
Obecná informace | |
Země | USA |
Rodina | Sokol |
Účel | posilovač |
Vývojář | SpaceX |
Výrobce | SpaceX |
Startovací náklady | |
Hlavní charakteristiky | |
Počet kroků | 2 |
Délka (s MS) |
|
Průměr | 3,7 m |
počáteční hmotnost |
|
Hmotnost užitečného zatížení | |
• ve společnosti LEO |
|
• na GPO |
|
• na Mars | FT: 4020 kg |
Historie spouštění | |
Stát | proud |
Spouštěcí místa | |
Počet spuštění |
|
• úspěšný |
|
• neúspěšné | 1 ( v1.1 , CRS-7 ) |
• částečně neúspěšné |
1 ( v1.0 , CRS-1 ) |
První start |
|
Poslední běh | 28. října 2022 ( Starlink 4-31 ) |
historie přistání | |
Přistání | první etapa |
Místa přistání |
Přistávací zóna 1 , přistávací zóna 4 , platformy ASDS |
Počet přistání | 151 |
• úspěšný | 142 |
• na zemi | 17 ( FT ) |
• na plošinu | 74 ( FT ) |
• neúspěšné | 9 |
• na zemi | 1 ( FT ) |
• na plošinu |
|
První stupeň (Falcon 9 FT (blok 5)) | |
Suchá hmotnost | ~22,2 t |
počáteční hmotnost | ~431,7 t |
Pochodové motory | 9 × Merlin 1D+ |
tah |
hladina moře: 7686 kN vakuum: 8227 kN |
Specifický impuls |
hladina moře: 282 s vakuum: 311 s |
Pracovní doba | 162 s |
Pohonné hmoty | petrolej |
Oxidátor | kapalný kyslík |
Druhý stupeň (Falcon 9 FT (blok 5)) | |
Suchá hmotnost | ~4 t |
počáteční hmotnost | ~111,5 t |
udržovací motor | Vysavač Merlin 1D+ |
tah | vakuum: 981 kN |
Specifický impuls | vakuum: 348 s |
Pracovní doba | 397 s |
Pohonné hmoty | petrolej |
Oxidátor | kapalný kyslík |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Falcon 9 ( [ˈfælkən naɪn] , sokol z angličtiny - „falcon“) je rodina jednorázových a částečně znovupoužitelných nosných raket těžké třídy řady Falcon americké společnosti SpaceX . Falcon 9 se skládá ze dvou stupňů a jako složky paliva používá kerosin ( palivo ) a kapalný kyslík ( okysličovadlo ) jakosti RP-1 . „9“ v názvu odkazuje na počet kapalných raketových motorů Merlin instalovaných v prvním stupni nosné rakety.
První stupeň Falconu 9 lze znovu použít a je vybaven zařízením pro návrat a vertikální přistání na přistávací ploše nebo na plovoucí plošině autonomního kosmodromu . Dne 22. prosince 2015, po vynesení 11 satelitů Orbcomm-G2 na oběžnou dráhu , první stupeň nosné rakety Falcon 9 FT poprvé úspěšně přistál na místě přistávací zóny 1 . 8. dubna 2016, v rámci mise SpaceX CRS-8 , první stupeň rakety Falcon 9 FT poprvé v historii raketové vědy úspěšně přistál na pobřežní platformě „ Samozřejmě tě stále miluji “. Dne 30. března 2017 byl stejný stupeň po údržbě znovu spuštěn v rámci mise SES-10 a opět úspěšně přistál na pobřežní plošině. Celkem bylo v letech 2017-2019 provedeno 24 znovuspuštění I. etapy. V roce 2020 bylo u 21 z 26 startů znovu použit první stupeň, jeden stupeň byl během roku použit 5x a dva stupně byly vypuštěny posedmé. V roce 2021 využily nový první stupeň pouze dva z 31 startů, jeden ze stupňů byl odpálen již po jedenácté.
Falcon 9 se používá k vypouštění geostacionárních komerčních komunikačních satelitů , výzkumných kosmických lodí, nákladní kosmické lodi Dragon v rámci programu Commercial Resupply Services pro zásobování Mezinárodní vesmírné stanice a ke startu pilotované kosmické lodi Crew Dragon . Rekordní užitečné zatížení z hlediska hmotnosti, vypuštěné na nízkou referenční oběžnou dráhu (LEO), je skupina 60 satelitů Starlink o celkové hmotnosti 15 600 kilogramů [3] . Takové svazky SpaceX pravidelně vypouští 290 km na oběžnou dráhu od roku 2019 a v roce 2020 si klade za cíl 24 takových startů. Rekord na geotransferové dráze (GTO) je Intelsat 35e - 6761 kg [a] .
Používá RP-1 petrolej jako palivo a kapalný kyslík jako okysličovadlo. Postaveno podle standardního schématu, kdy je nádrž okysličovadla umístěna nad palivovou nádrží. Dno mezi nádržemi je společné. Obě nádrže jsou vyrobeny ze slitiny hliníku a lithia, přídavek lithia do slitiny zvyšuje měrnou pevnost materiálu a snižuje hmotnost konstrukce [4] . Stěny nádrže okysličovadla jsou nosné, stěny palivové nádrže jsou vyztuženy rámy a podélnými nosníky z důvodu největšího lisovacího zatížení spodní části prvního stupně. Okysličovadlo vstupuje do motorů potrubím, které prochází středem palivové nádrže po celé její délce. K natlakování nádrží se používá stlačené helium [5] [6] .
První stupeň Falconu 9 používá devět raketových motorů Merlin na kapalné palivo [7] . V závislosti na verzi nosné rakety se liší verze motorů a jejich uspořádání. Ke spouštění motorů se používá samozápalná směs triethylhliníku a triethylboranu (TEA-TEB) [6] .
První a druhý stupeň jsou spojeny přechodovým oddílem, jehož plášť je vyroben z kompozitu hliník-uhlík-vlákno. Kryje motor druhého stupně a obsahuje mechanismy oddělování stupňů. Separační mechanismy jsou pneumatické, na rozdíl od většiny raket, které pro takové účely používají squib . Tento typ mechanismu umožňuje jeho dálkové testování a ovládání, čímž se zvyšuje spolehlivost oddělení stupňů [6] [7] .
Jde vlastně o zkrácenou kopii první etapy, za použití stejných materiálů, výrobních nástrojů a technologických postupů. To umožňuje výrazně snížit náklady na výrobu a údržbu nosné rakety a v důsledku toho snížit náklady na její start. Nádrže jsou stejně jako u prvního stupně vyrobeny ze slitiny hliníku a lithia, stěny palivové nádrže jsou vyztuženy podélnou a příčnou výkonovou soupravou, stěny nádrže okysličovadla jsou nevyztužené. Jako složky paliva používá také petrolej a kapalný kyslík [6] .
Druhý stupeň používá jediný Merlin Vacuum [7] [8] raketový motor na kapalné pohonné hmoty . Obsahuje trysku s výrazně zvýšeným expanzním poměrem pro optimalizaci výkonu motoru ve vakuu. Motor lze několikrát restartovat, aby se užitečné zatížení dostalo na různé provozní dráhy. I druhý stupeň využívá samozápalnou směs TEA-TEB ke spouštění motoru. Pro zlepšení spolehlivosti je zapalovací systém dvojitě redundantní [7] .
K řízení prostorové polohy ve fázi volného orbitálního letu, jakož i k řízení rotace stupně při chodu hlavního motoru se používá orientační systém , jehož plynové tryskové motory pracují na stlačený dusík [5 ] [6] .
Každý stupeň je vybaven avionikou a palubními letovými počítači, které řídí všechny letové parametry nosné rakety. Veškerá použitá avionika je vlastní výroby SpaceX a je vyrobena s trojnásobnou redundancí. GPS se používá jako doplněk k inerciálnímu navigačnímu systému ke zlepšení přesnosti umístění nákladu na oběžnou dráhu . Letecké počítače fungují pod operačním systémem Linux se softwarem napsaným v C++ [6] .
Každý motor Merlin má svůj vlastní ovladač, který monitoruje výkon motoru po celou dobu jeho životnosti. Řadič se skládá ze tří procesorových jednotek, které si navzájem neustále kontrolují výkon, aby se zvýšila odolnost systému proti chybám [6] .
Nosná raketa Falcon 9 je schopna úspěšně dokončit let i při nouzovém vypnutí dvou z devíti motorů prvního stupně [9] [10] . V takové situaci letové počítače přepočítají letový program a zbývající motory běží déle, aby dosáhly požadované rychlosti a výšky. Podobně se mění i letový program druhého stupně. Takže v 79. vteřině letu SpaceX CRS-1 došlo k abnormálnímu zastavení motoru číslo 1 prvního stupně po selhání jeho kapotáže a následném poklesu provozního tlaku. Kosmická loď Dragon byla úspěšně vynesena na zamýšlenou oběžnou dráhu díky zvýšené provozní době zbývajících osmi motorů, ačkoli družice Orbcomm-G2, která sloužila jako sekundární zátěž, byla vypuštěna na nižší oběžnou dráhu a shořela v atmosféře po 4. dny [11] .
Stejně jako u nosné rakety Falcon 1 poskytuje startovací sekvence Falcon 9 možnost zastavit startovací proceduru na základě kontroly motorů a systémů nosné rakety před startem. K tomu je odpalovací rampa vybavena čtyřmi speciálními svorkami, které drží raketu ještě nějakou dobu po nastartování motorů na plný výkon. Pokud je zjištěna závada, start se zastaví a palivo a okysličovadlo se odčerpá z rakety. Pro oba stupně je tedy možné před letem znovu použít a provést zkoušky na stolici [12] . Podobný systém byl také použit pro Shuttle a Saturn V.
Kuželová kapotáž přídi je umístěna na horní části druhého stupně a chrání užitečné zatížení před aerodynamickými, tepelnými a akustickými vlivy při atmosférickém letu. Skládá se ze dvou polovin a oddělí se ihned poté, co raketa opustí husté vrstvy atmosféry. Separační mechanismy jsou plně pneumatické. Kapotáž, stejně jako přechodový prostor, je vyrobena z voštinového hliníkového základu s vícevrstvým povlakem z uhlíkových vláken. Výška standardní kapotáže Falcon 9 je 13,1 m, vnější průměr 5,2 m, vnitřní průměr 4,6 m a hmotnost cca 1750 kg [5] [6] [13] . Každá klapka kapotáže je vybavena dusíkovými tryskami pro kontrolu podtlaku a systémem ovládání parafoil , který zajišťuje plynulé, kontrolované rozstřikování v daném bodě s přesností 50 m. Aby se SpaceX zabránilo kontaktu s vodou, snaží se ji zachytit na ploše 40 000 m2. stop [14] (~ 3716 m 2 ), natažených jako trampolína nad vysokorychlostními plavidly. SpaceX pro tento úkol využívá kontraktory, kteří již mají zkušenosti v oblasti řízeného přistávání padáků s nosností až 10 000 kg [15] . Kapotáž se nepoužívá při startu kosmické lodi Dragon .
Nosná raketa prošla od svého prvního startu dvěma významnými úpravami. První verze, Falcon 9 v1.0, běžela pětkrát v letech 2010 až 2013 a byla následována Falconem 9 v1.1 s 15 starty; jeho užívání bylo ukončeno v lednu 2016. Další verze, Falcon 9 Full Thrust (FT), poprvé vypuštěná v prosinci 2015, využívá superchlazené palivové komponenty a maximální tah motoru ke zvýšení užitečného zatížení nosné rakety o 30 %. V květnu 2018 byl proveden první start finální verze nosné rakety Falcon 9 Block 5, která zahrnovala řadu vylepšení zaměřených především na urychlení a zjednodušení opětovného použití prvního stupně a také na zlepšení spolehlivosti. cílem certifikace pro pilotované lety.
První verze nosné rakety, známá také jako Block 1 . Od roku 2010 do roku 2013 bylo spuštěno 5 této verze.
První stupeň Falcon 9 v1.0 používal 9 motorů Merlin 1C . Motory byly uspořádány v řadě podle schématu 3 x 3. Celkový tah motorů byl asi 3800 kN na hladině moře a asi 4340 kN ve vakuu, specifický impuls na hladině moře byl 266 s, ve vakuu - 304 s [16] . Jmenovitá doba provozu prvního stupně je 170 s.
Ve druhém stupni byl použit 1 vakuový motor Merlin 1C s tahem 420 kN a vakuovým specifickým impulsem 336 s. Jmenovitá doba provozu druhého stupně je 345 s [16] . Jako orientační systém jeviště byly použity 4 motory Draco [6] .
Výška rakety byla 54,9 m, průměr 3,7 m. Startovní hmotnost rakety byla asi 318 tun [16] [17] .
Startovací náklady na rok 2013 byly 54–59,5 milionů $ [17] .
Hmotnost výstupního nákladu do LEO je až 9000 kg a do GPO až 3400 kg [16] . Ve skutečnosti byla raketa použita pouze k vynesení kosmické lodi Dragon na nízkou referenční oběžnou dráhu.
Během startů byly provedeny testy na opětovné použití obou stupňů nosné rakety. Původní strategie použití lehkého tepelně stínícího nátěru pro stupně a padákový systém se neosvědčila (proces přistání nedosáhl ani otevření padáků, stupeň byl zničen při vstupu do hustých vrstev atmosféry [18 ] ), a byla nahrazena strategií řízeného přistání pomocí vlastních motorů [19] [20] .
Plánován byl tzv. Block 2 , verze rakety s vylepšenými motory Merlin 1C , zvyšující celkový tah nosné rakety na 4940 kN na hladině moře, s užitečnou hmotností pro LEO - až 10 450 kg a pro GPO - až 4540 kg [17] [21 ] . Následně byl plánovaný vývoj převeden do nové verze 1.1.
Verze 1.0 byla ukončena v roce 2013 s přechodem na Falcon 9 v1.1.
Druhá verze nosné rakety. První spuštění proběhlo 29. září 2013.
Nádrže na palivo a okysličovadlo pro první i druhý stupeň nosné rakety Falcon 9 v1.1 byly oproti předchozí verzi 1.0 výrazně prodlouženy. [6]
První stupeň používal 9 motorů Merlin 1D se zvýšeným tahem a specifickým impulsem. Nový typ motoru dostal možnost plynu ze 100 % na 70 % a možná i níže. Změnilo se uspořádání motorů: místo tří řad po třech motorech je použito uspořádání s centrálním motorem a uspořádání zbytku do kruhu. Centrální motor je také uložen o něco níže než ostatní. Schéma se nazývá Octaweb , zjednodušuje celkový návrh a proces montáže motorového prostoru prvního stupně [22] . Celkový tah motorů je 5885 kN na hladině moře a ve vakuu se zvyšuje na 6672 kN , měrný impuls na hladině moře je 282 s, ve vakuu 311 s. Jmenovitá doba provozu prvního stupně je 180 s. Výška prvního stupně je 45,7 m, suchá hmotnost stupně cca 23 tun (cca 26 tun u (R) modifikace). Hmotnost umístěného paliva je 395 700 kg, z toho 276 600 kg kapalného kyslíku a 119 100 kg kerosinu [6] .
Ve druhém stupni byl použit 1 vakuový motor Merlin 1D , tah 801 kN s vakuovým specifickým impulsem 342 s. Jmenovitá doba provozu druhého stupně je 375 s. Místo motorů Draco byl použit orientační systém využívající stlačený dusík. Výška druhého stupně je 15,2 m, suchá hmotnost stupně je 3900 kg. Hmotnost uloženého paliva je 92 670 kg, z toho 64 820 kg kapalný kyslík a 27 850 kg petrolej [6] .
Výška rakety vzrostla na 68,4 m, průměr se nezměnil - 3,7 m. Startovací hmotnost rakety vzrostla na 506 tun [6] .
Deklarovaná hmotnost výstupního nákladu pro LEO je 13 150 kg a pro GPO je 4850 kg [6] .
Náklady na spuštění byly 56,5 milionu $ v roce 2013 [23] , 61,2 milionu $ v roce 2015 [24] .
Poslední start této verze proběhl 17. ledna 2016 z odpalovací rampy SLC-4E na základně Vandenberg, družice Jason-3 byla úspěšně vynesena na oběžnou dráhu [25] . Celkem raketa uskutečnila 15 startů a jediným neúspěchem byla mise SpaceX CRS-7 .
Další starty byly uskutečněny pomocí nosné rakety Falcon 9 FT.
Falcon 9 v1.1(R)Falcon 9 v1.1(R) ( R znamená reusable - reusable ) je modifikací verze 1.1 pro řízené přistání prvního stupně.
Upravené prvky první fáze:
Aktualizovaná a vylepšená verze nosné rakety, navržená tak, aby poskytovala schopnost vrátit první stupeň po vypuštění užitečného zatížení na jakoukoli oběžnou dráhu, a to jak s nízkou referenční , tak s geotransferem . Nová verze, neoficiálně známá jako Falcon 9 FT (Full Thrust [32] ; z angličtiny - "full thrust") nebo Falcon 9 v1.2, nahradila verzi 1.1.
Hlavní změny: upravené uchycení motoru (Octaweb); přistávací nohy a první stupeň jsou zesíleny, aby odpovídaly zvýšené hmotnosti rakety; bylo změněno uspořádání příhradových kormidel; kompozitní oddělení mezi schody se prodloužilo a zpevnilo; byla prodloužena délka trysky motoru druhého stupně; byl přidán centrální tlačný prostředek pro zlepšení spolehlivosti a přesnosti odpojování stupňů nosné rakety [33] .
Palivové nádrže horního stupně jsou zvětšeny o 10 %, díky čemuž se celková délka nosné rakety zvětšila na 70 m [7] .
Startovací hmotnost vzrostla na 549 054 kg [7] v důsledku zvýšení kapacity palivových komponent, čehož bylo dosaženo díky použití přechlazeného okysličovadla.
V nové verzi nosné rakety jsou komponenty pohonné hmoty ochlazovány na nižší teploty. Kapalný kyslík se ochladí z -183°C na -207°C, což zvýší hustotu oxidačního činidla o 8-15%. Petrolej se ochladí z 21 °C na -7 °C, jeho hustota se zvýší o 2,5 %. Zvýšená hustota komponent umožňuje umístit do palivových nádrží více paliva, což spolu se zvýšeným tahem motorů výrazně zvyšuje výkon rakety [34] .
Nová verze využívá upravené motory Merlin 1D pracující na plný tah (v předchozí verzi byl tah motorů záměrně omezen), což výrazně zvýšilo tahový výkon obou stupňů nosné rakety [33] .
Tak se tah prvního stupně na hladině moře zvýšil na 7607 kN , ve vakuu až na 8227 kN . Jmenovitá doba provozu stupně byla zkrácena na 162 sekund.
Tah druhého stupně ve vakuu vzrostl na 934 kN , měrný impuls ve vakuu - 348 s, doba chodu motoru se zvýšila na 397 sekund [7] .
Maximální užitečné zatížení pro vynesení na nízkou referenční dráhu (bez návratu prvního stupně) je 22 800 kg, po návratu prvního stupně se sníží o 30–40 % [36] . Maximální užitečné zatížení, které má být vypuštěno na geotransferovou dráhu , je 8300 kg, zatímco první stupeň se vrací na plovoucí plošinu – 5500 kg. Užitečné zatížení, které lze umístit na trajektorii letu na Mars, bude až 4020 kg [37] .
První start verze FT se uskutečnil 22. prosince 2015 během návratu nosné rakety Falcon 9 k letu po havárii mise SpaceX CRS-7 . Na cílovou oběžnou dráhu bylo úspěšně vypuštěno 11 satelitů Orbcomm-G2 a první stupeň poprvé úspěšně přistál na místě přistání na mysu Canaveral [30] .
Tato verze nosné rakety prošla sérií pěti významných modernizací, označovaných ve společnosti jako „ Block “. Vylepšení byla zavedena postupně od roku 2016 do roku 2018. První stupeň s pořadovým číslem B1021, který byl poprvé znovu použit při startu družice SES-10 v březnu 2017, tak patřil k bloku 2 [38] .
Falcon 9 Block 4Falcon 9 Block 4 je přechodný model mezi Falcon 9 Full Thrust (Block 3) a Falcon 9 Block 5. První let se uskutečnil 14. srpna 2017, mise CRS-12 .
Celkem bylo vyrobeno 7 prvních stupňů této verze, které dokončily 12 startů (5 stupňů bylo znovu použito). Poslední start Falconu 9 se stupněm Block 4 se uskutečnil 29. června 2018 na zásobovací misi SpaceX CRS-15 . Všechny následující starty jsou prováděny raketami Block 5 [39] .
Falcon 9 Block 5Konečná verze nosné rakety zaměřená na zlepšení spolehlivosti a usnadnění opětovného použití. Následné velké úpravy rakety se neplánují, i když během provozu jsou možná drobná vylepšení. Očekává se, že bude postaveno 30-40 [40] Falcon 9 Block 5 prvních etap, které během 5 let před dokončením uskuteční asi 300 startů. První stupeň bloku 5 je určen pro „deset a více“ startů bez meziletové údržby [41] [42] .
První start se uskutečnil 11. května 2018 ve 20:14 UTC , během kterého byla na geotransferovou dráhu úspěšně vypuštěna první bangladéšská geostacionární komunikační družice Bangabandhu-1 [43] .
V říjnu 2016 Elon Musk poprvé hovořil o verzi Falcon 9 Block 5, která má „spoustu malých vylepšení, která jsou v součtu velmi důležitá, a nejdůležitější jsou zvýšený tah a vylepšené přistávací stojany“. V lednu 2017 Elon Musk dodal, že Block 5 „výrazně zlepšuje trakci a snadnost opětovného použití“. V současné době využívá Block 5 NASA k doručování lidí a nákladu na ISS pomocí kosmické lodi Crew Dragon .
Hlavní změny v bloku 5 [38] [42] :
Falcon Heavy ( těžký z angličtiny - „heavy“) je dvoustupňová supertěžká nosná raketa navržená pro vypouštění kosmických lodí na nízké referenční , geopřechodové , geostacionární a heliocentrické dráhy. Jeho prvním stupněm je konstrukčně zesílený centrální blok vycházející z prvního stupně nosné rakety Falcon 9 FT, upravený pro podporu dvou bočních boosterů. Opakovaně použitelné první stupně nosné rakety Falcon 9 s kompozitním ochranným kuželem nahoře se používají jako boční boostery [47] [48] . Druhý stupeň Falcon Heavy je podobný tomu použitému na nosné raketě Falcon 9. Všechny mise Falcon Heavy kromě prvních budou používat boostery Block 5 [45] .
Náklady na vypuštění satelitu o hmotnosti až 8 tun do GPO budou 90 milionů $ (2016) [37] . U jednorázové verze nosné rakety bude hmotnost užitečného zatížení pro LEO až 63,8 tun, pro GPO - 26,7 tun, až 16,8 tun pro Mars a až 3,5 tun pro Pluto [47] .
První start Falconu Heavy se uskutečnil v noci na 7. února 2018 [49] . Na vývoj a vytvoření první verze rakety bylo vynaloženo více než 500 milionů dolarů z vlastních prostředků SpaceX [50] .
Po urychlení druhého stupně s užitečným zatížením první stupeň vypne motory a oddělí se ve výšce asi 70 km, přibližně 2,5 minuty po startu nosné rakety, přesné hodnoty času, výšky a rychlost oddělení závisí na letovém úkolu, zejména na cílové oběžné dráze ( LEO nebo GPO ), hmotnosti užitečného zatížení a přistávacích místech. Při startech na nízkou oběžnou dráhu Země je separační rychlost stupně asi 6000 km / ;[30])4,85Machm/s(1700h [51] . Po odpojení provede první stupeň nosné rakety pomocí systému řízení polohy malý manévr, při kterém unikne výfukovým plynům motoru druhého stupně a natočí motory dopředu, aby se připravily na tři hlavní zpomalovací manévry [33] :
Při návratu na místo startu na místo přistání , krátce po odpojení, stupeň pomocí dlouhé (~40 s) aktivace tří motorů změní směr svého pohybu na opačný a provede složitou smyčku s maximální výškou asi 200 km, s maximální vzdáleností od startovací rampy až 100 km v horizontálním směru [30] .
V případě přistání na plovoucí plošině po startu na nízkou oběžnou dráhu Země se stupeň setrvačností dále pohybuje po balistické dráze až do výšky přibližně 140 km. Při přiblížení k apogeu jsou zabrzděny tři trysky, aby se snížila horizontální rychlost a nastavil směr k plošině, která se nachází přibližně 300 km od místa startu. Doba trvání motorů je asi 30-40 sekund [52] [53] .
Když je satelit vypuštěn do GEO, první stupeň funguje déle, spotřebovává více paliva k dosažení vyšší rychlosti před odpojením, rezerva zbývajícího paliva je omezená a neumožňuje resetování horizontální rychlosti. Po odstavení se stupeň pohybuje po balistické dráze (bez brzdění) směrem k plošině umístěné 660 km od místa startu [51] [54] .
V rámci přípravy na vstup do hustých vrstev atmosféry se první stupeň přibrzdí zapnutím tří motorů ve výšce asi 70 km, což zajistí vstup do hustých vrstev atmosféry přijatelnou rychlostí [33] . V případě startu na geotransferovou dráhu je z důvodu absence předchozího zpomalovacího manévru rychlost stupně při vstupu do atmosféry dvojnásobná (2 km/s versus 1 km/s) a tepelné zatížení 8násobné. vyšší než odpovídající hodnoty při startu na nízkou oběžnou dráhu Země [51] . Spodní část prvního stupně a přistávací vzpěry jsou vyrobeny z tepelně odolných materiálů, které umožňují odolávat vysoké teplotě, na kterou se ohřívají prvky stupně při vstupu do atmosféry a pohybu v ní [33] .
Doba chodu motoru se také liší v závislosti na přítomnosti dostatečné zásoby paliva: od delší (25–30 s) pro starty LEO po krátkou (15–17 s) pro mise na GPO [30] [51] .
Ve stejné fázi se otevřou příhradová kormidla a začnou pracovat na ovládání stáčení , sklonu a rotace . Ve výšce asi 40 km se motory vypnou a stupeň dále klesá až do dosažení konečné rychlosti a příhradová kormidla dále pracují až do přistání [33] .
Při dostatečné rezervě paliva se 30 sekund před přistáním zapne jeden centrální motor a stupeň se zpomalí, což zajistí měkké přistání podle schématu vypracovaného v rámci projektu Grasshopper . Přistávací nohy se nakloní několik sekund, než se dotknou přistávací plochy [53] .
Při startu na geotransferovou dráhu pro nejrychlejší snížení rychlosti s menší spotřebou paliva využívají tři motory najednou krátké 10sekundové zpomalení. Dva vnější motory se vypnou před tím centrálním a stupeň absolvuje poslední metry letu s jedním motorem, který je schopen přiškrtit až 40 % maximálního tahu [51] [55] [56] .
Před konečným brzděním stupeň nemíří přímo na plošinu, aby nedošlo k jejímu poškození, pokud motor nenastartuje. Konečné pojíždění nastává po nastartování motoru.
Návrat prvního stupně snižuje maximální užitečné zatížení nosné rakety o 30–40 % [36] . To je způsobeno nutností rezervy paliva pro brzdění a přistání a také přídavnou hmotností přistávacího zařízení (přistávací nohy, příhradová kormidla, systém řízení trysek atd.).
SpaceX očekává, že minimálně polovina všech startů Falconu 9 bude vyžadovat, aby první stupeň přistál na plovoucí platformě, zejména všechny starty na geotransferovou oběžnou dráhu a mimo oběžnou dráhu Země [52] [57] .
V lednu 2016, po neúspěšném přistání na stupeň na misi Jason-3 , Elon Musk vyjádřil očekávání, že 70 % pokusů o přistání na stupeň v roce 2016 bude úspěšných, přičemž procento úspěšných přistání se zvýší na 90 v roce 2017 [58] .
V současné době se starty Falconu 9 skládají ze tří odpalovacích ramp:
Místo pro suborbitální lety a testy:
V souladu s oznámenou strategií pro návrat a opětovné použití prvního stupně Falcon 9 a Falcon Heavy uzavřela SpaceX nájemní smlouvu na využití a rekonstrukci dvou pozemních lokalit, na západním a východním pobřeží Spojených států [60 ] .
Během startů, jejichž podmínky neumožňují návratu prvního stupně Falcon 9 na místo startu, se přistává na speciálně vyrobeném autonomním kosmodromu bezpilotní loď plovoucí plošiny , což je přestavěná bárka. Instalované motory a zařízení GPS umožňují dopravit jej na požadované místo a tam jej udržet a vytvořit tak stabilní přistávací plochu [62] . SpaceX má v současné době tři takové platformy:
Cena vypuštění komerční družice (až 5,5 tuny na GPO) nosnou raketou Falcon 9 deklarovaná na webu výrobce je 67 milionů $ [37] [K 1] . Vzhledem k dodatečným požadavkům jsou pro vojenské a vládní zákazníky náklady na start nosné rakety vyšší než komerční, kontrakty na vypouštění družic GPS pro americké letectvo ve výši 82,7 milionů $ [63] [64] [65] , 96,5 milionu $ [ 66] [67] [68] [69] a 290,6 milionu $ (3 spuštění) [70] [71] [72] podepsané v roce 2016, 2017 a 2018, resp.
Během projevu před senátním výborem pro obchod, vědu a dopravu v květnu 2004 generální ředitel SpaceX Elon Musk řekl: „Dlouhodobé plány vyžadují těžký, a pokud je poptávka ze strany kupujících, dokonce i supertěžký nosič. <...> Nakonec se domnívám, že cena užitečného nákladu vyneseného na oběžnou dráhu 500 USD / libra (~ 1100 USD/kg) a méně je docela dosažitelná“ [73] .
SpaceX formálně oznámila nosnou raketu 8. září 2005 a popisovala Falcon 9 jako „plně znovu použitelnou těžkou nosnou raketu“ [74] . U střední verze Falcon 9 byla hmotnost nákladu pro LEO uvedena na 9,5 tuny a cena byla 27 milionů dolarů za let.
12. dubna 2007 SpaceX oznámila, že hlavní část prvního stupně Falconu 9 byla dokončena [75] . Stěny nádrží jsou vyrobeny z hliníku, jednotlivé díly jsou spojeny třecím svarem [76] . Konstrukce byla přepravena do SpaceX Center ve Waco v Texasu , kde byl první stupeň testován požárem . První testy se dvěma motory připojenými k prvnímu stupni byly provedeny 28. ledna 2008 a skončily úspěšně. 8. března 2008 byly poprvé testovány tři motory Merlin 1C, 29. května bylo testováno pět motorů současně a první testy všech devíti motorů v první etapě, které byly provedeny 31. července a 1. srpna, byly úspěšně dokončeny [77] [78] [79] . Dne 22. listopadu 2008 prošlo všech devět motorů prvního stupně nosné rakety Falcon 9 zkouškami s dobou trvání odpovídající délce letu (178 s) [80] .
Zpočátku byl první let Falconu 9 a první let Dragon Space Launch Vehicle ( COTS ) naplánován na konec roku 2008, ale byly opakovaně odkládány kvůli obrovskému množství práce, kterou bylo třeba udělat. Podle Elona Muska ovlivnila načasování složitost technologického vývoje a právních požadavků na starty z Cape Canaveral [81] . Měl to být první start rakety Falcon z operačního kosmodromu.
V lednu 2009 byla nosná raketa Falcon 9 poprvé instalována ve svislé poloze na startovací rampě komplexu SLC-40 na Cape Canaveral.
22. srpna 2014 bylo na testovacím místě McGregor (Texas, USA) během zkušebního letu několik sekund po startu automaticky zničeno třímotorové vozidlo F9R Dev1, prototyp opakovaně použitelné nosné rakety Falcon 9 R. Během testů se měla raketa po startu vrátit na odpalovací rampu. Porucha motorů znamenala nevyhnutelný pád rakety v neplánované oblasti. Podle mluvčího SpaceX Johna Taylora byla příčinou exploze nějaká „anomálie“ nalezená v motoru. Při výbuchu nebyl nikdo zraněn. Jednalo se o pátý start prototypu F9R Dev1 [82] [83] .
Elon Musk později upřesnil, že nehoda byla způsobena vadným senzorem [84] , a pokud by k takové závadě došlo u Falconu 9, tento senzor by byl zablokován jako vadný, protože jeho údaje byly v rozporu s údaji z jiných senzorů. Na prototypu tento blokovací systém chyběl.
V lednu 2015 SpaceX oznámila svůj záměr vylepšit motor Merlin 1D, aby se zvýšil jeho tah. V únoru 2015 bylo oznámeno, že prvním letem s vylepšenými motory bude start telekomunikační družice SES-9 plánovaný na druhé čtvrtletí roku 2015 [85] . V březnu 2015 Elon Musk oznámil, že probíhají práce, které by umožnily použít vratný první stupeň pro starty na GPO : zvýšení tahu motoru o 15 %, hlubší zamrznutí okysličovadla a zvýšení objemu nádrž horního stupně o 10 % [86] .
V říjnu 2015 bylo rozhodnuto, že pomocí nové verze nosné rakety bude nejprve vypuštěno 11 komunikačních satelitů Orbcomm-G2 . Vzhledem k tomu, že družice budou operovat na nízké oběžné dráze Země (asi 750 km), jejich vypuštění nebude vyžadovat restart druhého stupně Falcon 9. To umožnilo restartování modernizovaného druhého stupně a jeho testování po dokončení mise bez rizika pro užitečné zatížení. . K vynesení kosmické lodi na geotransferovou dráhu (například družice SES 9) je nutný opakovaný restart druhého stupně [87] .
22. prosince 2015 na tiskové konferenci [88] po úspěšném přistání prvního stupně na přistávací zóně 1 Elon Musk oznámil, že přistávací stupeň bude odvezen do horizontálního montážního hangáru LC-39A k důkladnému prozkoumání. Poté je naplánováno krátké zkušební zapálení motorů na odpalovací rampě komplexu, aby se zjistilo, zda jsou všechny systémy v dobrém stavu. Podle Muska tento stupeň s největší pravděpodobností nebude použit pro opětovné spuštění, po důkladném prostudování bude ponechán na zemi jako jedinečná první instance. Oznámil také možnost opětovného spuštění v roce 2016 jednoho z těch, které přistály po budoucích startech prvního stupně. Začátkem ledna 2016 Elon Musk potvrdil, že na pódiu nebylo zjištěno žádné významné poškození a že je připraveno ke zkušebnímu odpalu [35] [89] [90] .
Dne 16. ledna 2016 se po misi Orbcomm-G2 na startovacím komplexu SLC-40 vrátila zkušební střelba prvního stupně Falconu 9 FT . Obecně byly získány uspokojivé výsledky, ale bylo pozorováno kolísání tahu motoru č. 9, pravděpodobně v důsledku požití úlomků. Jedná se o jeden z externích motorů, který se aktivuje během manévrů brány. Stupeň byl vrácen do hangáru LC-39A [91] [92] k boroskopickému vyšetření motoru .
V lednu 2016 americké letectvo certifikovalo posilovač Falcon 9 FT pro vypouštění vojenských a zpravodajských satelitů americké národní bezpečnosti, což SpaceX umožnilo soutěžit s United Launch Alliance (ULA) o vládní obranné zakázky [93] .
8. dubna 2016, po startu kosmické lodi Dragon v rámci mise SpaceX CRS-8 , bylo uskutečněno první úspěšné přistání prvního stupně Falcon 9 na plovoucí plošině [52] . Přistání na plovoucí plošině je obtížnější, protože plošina je menší než přistávací plocha a je v neustálém pohybu kvůli vlnám.
27. dubna 2016 byla oznámena smlouva mezi SpaceX a americkým letectvem v hodnotě 82,7 milionů dolarů na vypuštění satelitu GPS-3 na nosné raketě Falcon 9 v květnu 2018 [94] [95] .
Dne 6. května 2016 bylo v rámci mise JCSAT-14 uskutečněno první úspěšné přistání prvního stupně na platformě po vynesení družice na geotransferovou dráhu [51] [96] . Návratový profil byl charakterizován mnohonásobným zvýšením teplotního zatížení stupně při vstupu do hustých vrstev atmosféry, takže stupeň utrpěl nejvíce vnějšího poškození ve srovnání s dalšími dvěma, které přistály dříve [97] . Dříve bylo přistání podle podobného schématu provedeno 4. března 2016 po vypuštění družice SES-9 , ale poté skončilo neúspěchem [98] .
28. července proběhlo na testovacím místě SpaceX v Texasu plnohodnotné zapálení prvního stupně Falconu 9 (sériové číslo F9-0024-S1), který se vrátil po vypuštění satelitu JCSAT-14 , který společnost využívá pro pozemní testy. Devítistupňové motory pracovaly 2,5 minuty, což odpovídá segmentu prvního stupně při startu [99] .
14. března 2017 byla oznámena smlouva s americkým letectvem v hodnotě 96,5 milionů dolarů na vypuštění dalšího satelitu GPS-3 v únoru 2019 [100] [101] .
V lednu 2018 byla dokončena certifikace druhé kategorie pro raketu Falcon 9, která je nutná pro start středně těžké vědecké kosmické lodi NASA [102] .
V listopadu 2018 prošel posilovač Falcon 9 certifikací kategorie 3, aby mohl zahájit nejkritičtější vědecké mise NASA třídy A a B [103] .
listopadu 2020 odstartovala nosná raketa Falcon 9 z místa startu Cape Canaveral na Floridě s americkou pilotovanou kosmickou lodí Crew Dragon of SpaceX. Loď dopravila čtyři astronauty na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) [104] .
8. dubna 2022 odstartovala z vesmírného střediska Johna F. Kennedyho raketa Falcon 9 nesoucí Crew Dragon . První soukromou posádku dopravil na ISS v rámci mise Axiom-1 [105] .
Tato sekce obsahuje informace o posledních 3 provedených spuštěních a také předběžný plán dalších plánovaných spuštění. Kompletní seznam nosných raket je v samostatném článku .
Upravit spouštěcí tabulkuNe. | Datum a čas ( UTC ) | Verze | panel | Užitečné zatížení | Obíhat | Zákazník | Výsledek | První stupeň přistání |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
krok | ||||||||
182 | 20. října 2022 , 14:50 | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-36 | NOÚ | SpaceX | Úspěch | na platformu |
B1062-10 | ||||||||
Úspěšné vypuštění 54 komunikačních satelitů Starlink verze 1.5 na oběžnou dráhu se sklonem 53,2°. První stupeň přistál na pobřežní plošině ASOG , která se nachází 650 km od místa startu v Atlantském oceánu [106] . | ||||||||
183 | 28. října 2022 01:14 | FT/blok 5 | Základna Vandenberg , SLC-4E | Starlink 4-31 | NOÚ | SpaceX | Úspěch | na platformu |
B1063-8 | ||||||||
Úspěšné vypuštění 53 komunikačních satelitů Starlink verze 1.5 na oběžnou dráhu se sklonem 53,2°. První stupeň úspěšně přistál na pobřežní plošině OCISLY , která se nachází 672 km od místa startu v Tichém oceánu [107] . | ||||||||
184 | 3. listopadu 2022 05:22 | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Hotbird 13G | GPO | Eutelsat | Úspěch | na platformu |
B1067-7 | ||||||||
Úspěšný start druhého geostacionárního komunikačního satelitu vyrobeného společností Airbus Defense and Space . Satelit o hmotnosti 4500 kg je vybaven transpondéry v pásmu 80 Ku a L pro evropskou službu pokrytí geostacionární navigací EGNOS . První stupeň přistál na pobřežní plošině JRTI , která se nachází 670 km od místa startu v Atlantském oceánu [108] . | ||||||||
Plánované starty | ||||||||
8. listopadu 2022 [109] | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Galaxie 31 a | GPO | Intelsat | není plánováno | ||
Vypuštění dvou geostacionárních komunikačních satelitů v pásmu C. | ||||||||
18. listopadu 2022 [109] | FT/blok 5 | KC Kennedy , LC-39A | SpaceX CRS-26 ( plavidlo Dragon 2 ) |
NOÚ | NASA | na platformu plánované | ||
Start nákladní kosmické lodi Dragon 2 jako součást mise 26 programu komerčního zásobování ISS . | ||||||||
22. listopadu 2022 [110] [109] | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | HAKUTO-R M1 | ispace | k zemi plánované | |||
Start lunárního landeru ispace s lunárním roverem Rashid ( SAE ). | ||||||||
listopad 2022 [109] | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Eutelsat 10B | Eutelsat | ||||
Vypuštění komunikační družice pro Eutelsat. | ||||||||
listopad 2022 [106] [109] | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-37 | NOÚ | SpaceX | na platformu plánované | ||
Vypuštění další várky komunikačních satelitů Starlink verze 1.5 na oběžnou dráhu se sklonem 53,2°. | ||||||||
5. prosince 2022 [109] [111] | FT/blok 5 | Základna Vandenberg , SLC-4E | SWOT | MTR | NASA | k zemi plánované | ||
Družice dálkového průzkumu Země pro globální studium povrchových vod Země a měření hladiny světových oceánů [112] [113] . | ||||||||
prosinec 2022 [109] [114] [115] | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | O3b mPower 1 a 2 | TAKÉ | SES | na platformu plánované | ||
První start konstelace O3b mPower [116] [117] . | ||||||||
prosinec 2022 [109] [118] | FT/blok 5 | Základna Vandenberg , SLC-4E | SDA tranše 0 | NOÚ | Agentura pro rozvoj vesmíru | k zemi plánované | ||
Vypuštění 14 demonstrátorů budoucí satelitní konstelace amerického ministerstva obrany ke sledování startů raket a přenosu signálu. | ||||||||
prosinec 2022 [109] [119] [109] | FT/blok 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Transportér-6 | MTR | SpaceX | na platformu plánované | ||
Vypuštění klastru malých kosmických lodí různých zákazníků. | ||||||||
Ne. | Datum a čas ( UTC ) | Verze | panel | Užitečné zatížení | Obíhat | Zákazník | Výsledek | První stupeň přistání |
krok |
nosná raketa | Země | První start | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ariane 5 | EU | 1996 | 12 | osm | 12 | 6 | deset | 12 | deset | deset | 9 |
Proton-M | Rusko | 2001 | osm | 7 | jedenáct | osm | osm | 7 | 3 | 3 | 0 [b] |
Sojuz-2 | Rusko | 2006 | jeden | 5 | čtyři | 5 | osm | 6 | 5 | 5 | 5 |
PSLV | Indie | 2007 [c] | jeden | 2 | 2 | 2 | jeden | 3 | 3 | 2 | 3 |
Falcon 9 | USA | 2010 | 0 | 0 | 0 | 2 | čtyři | 5 | osm | 12 | 16 |
Vega | EU | 2012 | 0 | 0 | 0 [d] | jeden | jeden | 2 | 2 | čtyři | 2 |
ostatní [e] | - | - | 7 | deset | 5 | 7 | 5 | 6 | 6 | čtyři | 5 |
Celý trh | 29 | 32 | 34 | 31 | 37 | 41 | 37 | 40 | 41 |
![]() |
---|
SpaceX | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Doprava |
| ![]() | ||||||||||||||
Motory |
| |||||||||||||||
Mise |
| |||||||||||||||
odpalovací rampy | ||||||||||||||||
přistávací plochy | ||||||||||||||||
Smlouvy |
| |||||||||||||||
Programy | ||||||||||||||||
Osoby |
| |||||||||||||||
Nelétající vozidla a budoucí mise jsou vyznačeny kurzívou . Znak † označuje neúspěšné mise, zničená vozidla a opuštěná místa. |
raketová a vesmírná technologie | Americká||
---|---|---|
Provozování nosných raket | ||
Startovací vozidla ve vývoji | ||
Zastaralé nosné rakety |
| |
Booster bloky | ||
Akcelerátory | ||
* - japonské projekty využívající americké rakety nebo stupně; kurzíva - projekty zrušené před prvním letem |
nosné rakety a stupně | Opakovaně použitelné|
---|---|
Provozní | |
Dříve používané | |
Plánováno | |
Zrušeno |