Falcon 9 | |
---|---|
| |
Allmän information | |
Land | USA |
Familj | Falk |
Ändamål | booster |
Utvecklaren | SpaceX |
Tillverkare | SpaceX |
Startavgift | |
Huvuddragen | |
Antal steg | 2 |
Längd (med MS) |
|
Diameter | 3,7 m |
startvikt |
|
Lastmassa | |
• på LEO |
|
• på GPO |
|
• till Mars | FT: 4020 kg |
Starthistorik | |
stat | nuvarande |
Lanseringsplatser | |
Antal lanseringar |
|
• framgångsrik |
|
• misslyckas | 1 ( v1.1 , CRS-7 ) |
• delvis misslyckad |
1 ( v1.0 , CRS-1 ) |
Första starten |
|
Sista körningen | 28 oktober 2022 ( Starlink 4-31 ) |
landningshistoria | |
Landning | första stadiet |
Landningsplatser |
Landningszon 1 , Landningszon 4 , ASDS- plattformar |
Antal landningar | 151 |
• framgångsrik | 142 |
• på marken | 17 ( FT ) |
• till plattformen | 74 ( FT ) |
• misslyckas | 9 |
• på marken | 1 ( FT ) |
• till plattformen |
|
Första etappen (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
Torrvikt | ~22,2 t |
startvikt | ~431,7 t |
Marscherande motorer | 9 × Merlin 1D+ |
sticka |
Havsnivå : 7686 kN vakuum: 8227 kN |
Specifik impuls |
Havsnivå: 282 s vakuum: 311 s |
Arbetstimmar | 162 s |
Bränsle | fotogen |
Oxidationsmedel | flytande syre |
Andra etappen (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
Torrvikt | ~4 t |
startvikt | ~111,5 t |
upprätthållande motor | Merlin 1D+ vakuum |
sticka | vakuum: 981 kN |
Specifik impuls | vakuum: 348 s |
Arbetstimmar | 397 s |
Bränsle | fotogen |
Oxidationsmedel | flytande syre |
Mediafiler på Wikimedia Commons |
Falcon 9 ( [ˈfælkən naɪn] , falk från engelska - "falcon") är en familj av engångs- och delvis återanvändbara bärraketer av tung klass från Falcon -serien av det amerikanska företaget SpaceX . Falcon 9 består av två steg och använder RP-1-kvalitet fotogen ( bränsle ) och flytande syre ( oxidationsmedel ) som bränslekomponenter. "9" i namnet hänvisar till antalet Merlin flytande raketmotorer installerade i bärraketens första steg.
Falcon 9:s första etapp kan återanvändas, utrustat med utrustning för återinträde och vertikal landning på en landningsplatta eller flytande plattform för drönarskepp i en autonom rymdhamn . Den 22 december 2015, efter att ha sänt upp 11 Orbcomm-G2- satelliter i omloppsbana , landade den första etappen av en Falcon 9 FT bärraket framgångsrikt på landningszon 1- platsen för första gången . Den 8 april 2016, som en del av SpaceX CRS-8- uppdraget , landade den första etappen av en Falcon 9 FT-raket framgångsrikt på offshoreplattformen " Naturligtvis jag älskar dig " för första gången i raketvetenskapens historia. Den 30 mars 2017 återlanserades samma etapp, efter underhåll, som en del av SES-10- uppdraget och landade återigen framgångsrikt på offshoreplattformen. Totalt under 2017-2019 genomfördes 24 nylanseringar av den första etappen. År 2020 hade 21 av 26 lanseringar den första etappen återanvänd, en av etapperna användes 5 gånger under året och två etapper lanserades för sjunde gången. 2021 använde endast två av 31 lanseringar den nya första etappen, en av etapperna avfyrades för elfte gången.
Falcon 9 används för att skjuta upp geostationära kommersiella kommunikationssatelliter , forskningsrymdfarkoster, Dragon -fraktfarkosten under Commercial Resupply Services-programmet för att återförsörja den internationella rymdstationen och för att skjuta upp den bemannade rymdfarkosten Crew Dragon . Rekordnyttolasten i termer av massa, uppskjuten i en låg referensbana (LEO), är ett gäng 60 Starlink- satelliter med en totalvikt på 15 600 kilogram [3] . Sådana paket SpaceX har regelbundet skjutit upp 290 km i omloppsbana sedan 2019 och siktar på 24 sådana uppskjutningar 2020. Rekordet i geotransfer orbit (GTO) är Intelsat 35e - 6761 kg [a] .
Använder RP-1 fotogen som bränsle och flytande syre som oxidationsmedel. Byggd enligt standardschemat, när oxidationstanken är placerad ovanför bränsletanken. Botten mellan tankarna är vanlig. Båda tankarna är gjorda av aluminium-litiumlegering, tillsatsen av litium till legeringen ökar materialets specifika styrka och minskar strukturens vikt [4] . Oxidationstankens väggar är bärande, bränsletankens väggar är förstärkta med ramar och längsgående balkar på grund av att den nedre delen av det första steget har den största pressbelastningen. Oxidatorn kommer in i motorerna genom en rörledning som går genom mitten av bränsletanken längs hela dess längd. Komprimerat helium används för att trycksätta tankarna [5] [6] .
Falcon 9:s första etapp använder nio Merlin raketmotorer för flytande drivmedel [7] . Beroende på versionen av bärraketen skiljer sig versionen av motorerna och deras layout. För att starta motorer används en självantändande blandning av trietylaluminium och trietylboran (TEA-TEB) [6] .
De första och andra stegen är förbundna med ett övergångsfack, vars skal är gjort av en aluminium-kolfiberkomposit. Den täcker andrastegsmotorn och innehåller stegseparationsmekanismerna. Separationsmekanismer är pneumatiska, till skillnad från de flesta raketer som använder squibs för sådana ändamål . Denna typ av mekanism tillåter fjärrtestning och kontroll, vilket ökar tillförlitligheten av stegseparation [6] [7] .
Det är i själva verket en förkortad kopia av det första steget, med samma material, produktionsverktyg och tekniska processer. Detta gör att du avsevärt kan minska kostnaderna för produktion och underhåll av bärraketen och som ett resultat minska kostnaderna för lanseringen. På samma sätt som det första steget är tankarna gjorda av aluminium-litiumlegering, bränsletankens väggar är förstärkta med en längsgående och tvärgående kraftuppsättning, oxidationstankens väggar är oförstärkta. Den använder också fotogen och flytande syre som bränslekomponenter [6] .
Det andra steget använder en enda Merlin Vacuum [7] [8] raketmotor för flytande drivmedel . Har ett munstycke med ett kraftigt ökat expansionsförhållande för att optimera motorns prestanda i vakuum. Motorn kan startas om flera gånger för att leverera nyttolaster till olika arbetsbanor. Det andra steget använder också den självantändande blandningen TEA-TEB för att starta motorn. För att förbättra tillförlitligheten är tändsystemet dubbelt redundant [7] .
För att kontrollera den rumsliga positionen i fasen av fri omloppsflygning, samt för att kontrollera stegets rotation under drift av huvudmotorn, används ett orienteringssystem , vars gasjetmotorer arbetar på komprimerat kväve [5 ] [6] .
Varje etapp är utrustad med flygelektronik och flygdatorer ombord som kontrollerar alla flygparametrar för bärraketen. All begagnad flygelektronik är SpaceX egen produktion och tillverkas med trippel redundans. GPS används utöver tröghetsnavigeringssystemet för att förbättra noggrannheten för att placera nyttolasten i omloppsbana . Flygdatorer fungerar under operativsystemet Linux med programvara skriven i C++ [6] .
Varje Merlin-motor har sin egen styrenhet som övervakar motorns prestanda under hela dess livstid. Styrenheten består av tre processorenheter som ständigt kontrollerar varandras prestanda för att öka systemets feltolerans [6] .
Falcon 9 bärraketen kan framgångsrikt slutföra flygningen även med en nödavstängning av två av de nio förstastegsmotorerna [9] [10] . I en sådan situation räknar flygdatorerna om flygprogrammet, och de återstående motorerna körs längre för att uppnå önskad hastighet och höjd. Flygprogrammet för den andra etappen förändras på liknande sätt. Så vid den 79:e sekunden av SpaceX CRS-1- flygningen stoppades motor nummer 1 i det första steget onormalt efter felet i dess kåpa och det efterföljande fallet i driftstrycket. Rymdfarkosten Dragon lanserades framgångsrikt i sin avsedda omloppsbana på grund av den ökade driftstiden för de återstående åtta motorerna, även om satelliten Orbcomm-G2, som fungerade som en sekundär belastning, sköts upp i en lägre omloppsbana och brann upp i atmosfären efter 4 dagar [11] .
Liksom med Falcon 1 -raketen ger Falcon 9-uppskjutningssekvensen möjligheten att stoppa uppskjutningsproceduren baserat på en kontroll av bärraketens motorer och system före uppskjutning. För att göra detta är avfyrningsrampen utrustad med fyra speciella klämmor som håller raketen en tid efter att motorerna har startat med full effekt. Om ett fel upptäcks stoppas uppskjutningen och bränslet och oxidationsmedlet pumpas ut ur raketen. För båda stegen är det alltså möjligt att återanvända och genomföra bänktester före flygning [12] . Ett liknande system användes också för Shuttle och Saturn V.
Det koniska nosskyddet är placerat ovanpå det andra steget och skyddar nyttolasten från aerodynamiska, termiska och akustiska påverkan under atmosfärisk flygning. Den består av två halvor och separeras direkt efter att raketen lämnat atmosfärens täta lager. Separationsmekanismer är helt pneumatiska. Kåpan, liksom övergångsfacket, är gjord av en bikakeformad, bikakeformad aluminiumbas med en kolfiberbeläggning i flera lager. Höjden på en standard Falcon 9 kåpa är 13,1 m, ytterdiametern är 5,2 m, innerdiametern är 4,6 m, och vikten är cirka 1750 kg [5] [6] [13] . Varje kåpa är utrustad med kvävepropeller för vakuumattitydkontroll och ett parafoil -kontrollsystem som ger mjuk, kontrollerad stänk vid en given punkt med en noggrannhet på 50 m. För att undvika kontakt med vatten försöker SpaceX fånga in den i en 40 000 kvm. fot [14] (~ 3716 m 2 ), sträckt som en studsmatta över höghastighetsfartyg. För denna uppgift använder SpaceX entreprenörer som redan har erfarenhet inom området kontrollerad landning av fallskärmar med en belastning på upp till 10 000 kg [15] . Kåpan används inte vid uppskjutningen av rymdfarkosten Dragon .
Draget har genomgått två betydande modifieringar sedan den första lanseringen. Den första versionen, Falcon 9 v1.0, kördes fem gånger mellan 2010 och 2013, och efterträddes av Falcon 9 v1.1 med 15 lanseringar; dess användning slutfördes i januari 2016. Nästa version, Falcon 9 Full Thrust (FT), som lanserades först i december 2015, använder superkylda bränslekomponenter och maximal motorkraft för att öka bärraketens nyttolast med 30 %. I maj 2018 genomfördes den första lanseringen av den slutliga versionen av bärraketen, Falcon 9 Block 5, som inkluderade ett flertal förbättringar som främst syftade till att påskynda och förenkla återanvändningen av den första etappen, samt att förbättra tillförlitligheten, med syftet med certifiering för bemannade flygningar.
Första versionen av bärraketen, även känd som Block 1 . Det var 5 lanseringar av denna version från 2010 till 2013.
Falcon 9 v1.0 första steget använde 9 Merlin 1C-motorer . Motorerna var arrangerade i rad enligt schemat 3 av 3. Motorernas totala dragkraft var cirka 3800 kN vid havsnivå, och cirka 4340 kN i vakuum, den specifika impulsen vid havsnivå var 266 s, i vakuum - 304 s [16] . Den nominella drifttiden för det första steget är 170 s.
Det andra steget använde 1 Merlin 1C Vakuummotor , med en dragkraft på 420 kN och en vakuumspecifik impuls på 336 s. Den nominella drifttiden för det andra steget är 345 s [16] . 4 Draco-motorer [6] användes som ett scenorienteringssystem .
Raketens höjd var 54,9 m, diametern var 3,7 m. Raketens uppskjutningsvikt var cirka 318 ton [16] [17] .
Lanseringskostnaden för 2013 var 54–59,5 miljoner USD [17] .
Massan av den utgående lasten till LEO är upp till 9000 kg och till GPO är upp till 3400 kg [16] . Faktum är att raketen bara användes för att skjuta upp rymdfarkosten Dragon i låg referensbana.
Under uppskjutningarna genomfördes tester för återanvändning av bärraketens båda steg. Den ursprungliga strategin att använda en lätt värmeavskärmande beläggning för scenerna och fallskärmssystemet motiverade inte sig själv (landningsprocessen nådde inte ens öppningen av fallskärmarna, scenen förstördes när den gick in i atmosfärens täta lager [18) ] ), och ersattes av en kontrollerad landningsstrategi med sina egna motorer [19 ] [20] .
Det så kallade Block 2 planerades , en version av raketen med förbättrade Merlin 1C-motorer , som ökade bärraketens totala dragkraft till 4940 kN vid havsnivå, med en nyttolastmassa för LEO - upp till 10 450 kg och för GPO - upp till 4540 kg [17] [21] . Därefter överfördes den planerade utvecklingen till den nya versionen 1.1.
Version 1.0 avbröts 2013 med övergången till Falcon 9 v1.1.
Den andra versionen av bärraketen. Den första lanseringen ägde rum den 29 september 2013.
Bränsle- och oxidationstankarna för både det första och andra steget av Falcon 9 v1.1 bärraket har förlängts avsevärt jämfört med den tidigare versionen 1.0. [6]
Det första steget använde 9 Merlin 1D-motorer , med ökad dragkraft och specifik impuls. Den nya typen av motor har fått möjligheten att gasa från 100 % till 70 %, och möjligen ännu lägre. Arrangemanget av motorer har ändrats: istället för tre rader med tre motorer används en layout med en central motor och arrangemanget av resten i en cirkel. Centralmotorn är också monterad något lägre än övriga. Systemet kallas Octaweb , det förenklar den övergripande designen och monteringsprocessen av det första stegets motorrum [22] . Motorernas totala dragkraft är 5885 kN vid havsnivå och ökar till 6672 kN i vakuum, den specifika impulsen vid havsnivå är 282 s, i vakuum 311 s. Den nominella drifttiden för det första steget är 180 s. Höjden på det första steget är 45,7 m, scenens torrvikt är cirka 23 ton (cirka 26 ton för (R) modifieringen). Massan av det placerade bränslet är 395 700 kg, varav 276 600 kg är flytande syre och 119 100 kg är fotogen [6] .
Det andra steget använde 1 Merlin 1D Vakuummotor , dragkraft 801 kN med en vakuumspecifik impuls på 342 s. Den nominella drifttiden för det andra steget är 375 s. Istället för Draco-motorer användes ett orienteringssystem med komprimerat kväve. Höjden på det andra steget är 15,2 m, scenens torrvikt är 3900 kg. Massan av det utplacerade bränslet är 92 670 kg, varav 64 820 kg är flytande syre och 27 850 kg är fotogen [6] .
Raketens höjd ökade till 68,4 m, diametern ändrades inte - 3,7 m. Raketens uppskjutningsmassa ökade till 506 ton [6] .
Den deklarerade massan för utgående last för LEO är 13 150 kg och för GPO är 4 850 kg [6] .
Lanseringskostnaden var 56,5 miljoner dollar 2013 [23] , 61,2 miljoner dollar 2015 [24] .
Den senaste uppskjutningen av denna version ägde rum den 17 januari 2016 från startrampen SLC-4E vid Vandenberg-basen, Jason-3- satelliten levererades framgångsrikt i omloppsbana [25] . Totalt gjorde raketen 15 uppskjutningar och det enda misslyckandet var SpaceX CRS-7- uppdraget .
Ytterligare uppskjutningar gjordes med hjälp av bärraketen Falcon 9 FT.
Falcon 9 v1.1(R)Falcon 9 v1.1(R) ( R står för reusable - reusable) är en modifiering av version 1.1 för kontrollerad landning av första etappen.
Modifierade delar av det första steget:
En uppdaterad och förbättrad version av bärraketen, designad för att ge möjligheten att återvända det första steget efter att ha lanserat nyttolasten till vilken omloppsbana som helst, både låg referens och geotransfer . Den nya versionen, inofficiellt känd som Falcon 9 FT (Full Thrust [32] ; från engelska - "full thrust") eller Falcon 9 v1.2, ersatte version 1.1.
Huvudändringar: modifierat motorfäste (Octaweb); landningsben och första steg är förstärkta för att matcha raketens ökade massa; arrangemanget av gallerroder har ändrats; kompositfacket mellan stegen har blivit längre och starkare; längden på det andra stegets motormunstycke har ökats; en central påskjutare har lagts till för att förbättra tillförlitligheten och noggrannheten vid lossning av bärraketens steg [33] .
Bränsletankarna i det övre steget ökas med 10 %, på grund av vilket bärraketens totala längd har ökat till 70 m [7] .
Lanseringsvikten ökade till 549 054 kg [7] på grund av en ökning av kapaciteten hos bränslekomponenterna, vilket uppnåddes genom användning av en underkyld oxidator.
I den nya versionen av bärraketen kyls drivmedelskomponenterna till lägre temperaturer. Flytande syre kyls från -183°C till -207°C, vilket kommer att öka oxidationsmedlets densitet med 8-15%. Fotogen kyls från 21 °C till -7 °C, dess densitet ökar med 2,5 %. Komponenternas ökade täthet gör att mer bränsle kan placeras i bränsletankarna, vilket tillsammans med motorernas ökade dragkraft avsevärt ökar raketens prestanda [34] .
Den nya versionen använder modifierade Merlin 1D-motorer som arbetar med full dragkraft (i den tidigare versionen var dragkraften av motorerna avsiktligt begränsad), vilket avsevärt ökade dragkraften för båda stegen av bärraketen [33] .
Således ökade dragkraften från det första steget vid havsnivån till 7607 kN , i vakuum - upp till 8227 kN . Den nominella drifttiden för scenen reducerades till 162 sekunder.
Drakraften i det andra steget i vakuum ökade till 934 kN , den specifika impulsen i vakuum - 348 s, motorns drifttid ökade till 397 sekunder [7] .
Den maximala nyttolasten som kan skjutas upp i en låg referensbana (utan retur av det första steget) är 22 800 kg; vid retur av det första steget kommer det att minska med 30-40 % [36] . Den maximala nyttolasten som kan skjutas upp i geotransfer omloppsbana är 8300 kg, medan det första steget går tillbaka till den flytande plattformen - 5500 kg. Nyttolasten som kan läggas på flygbanan till Mars kommer att vara upp till 4020 kg [37] .
Den första lanseringen av FT-versionen ägde rum den 22 december 2015, när Falcon 9-raketen återvände till flygningen efter kraschen med SpaceX CRS-7- uppdraget . 11 Orbcomm-G2- satelliter lanserades framgångsrikt in i målbanan , och den första etappen landade framgångsrikt på landningsplatsen vid Cape Canaveral [30] för första gången .
Denna version av bärraketen gick igenom en serie av fem betydande uppgraderingar, som i företaget kallas " Block ". Förbättringar infördes sekventiellt från 2016 till 2018. Det första steget med serienummer B1021, som först återanvändes under uppskjutningen av SES-10- satelliten i mars 2017, tillhörde alltså Block 2 [38] .
Falcon 9 Block 4Falcon 9 Block 4 är en övergångsmodell mellan Falcon 9 Full Thrust (Block 3) och Falcon 9 Block 5. Den första flygningen ägde rum den 14 augusti 2017, uppdrag CRS-12 .
Totalt producerades 7 första etapper av denna version, som slutförde 12 lanseringar (5 steg återanvändes). Den sista Falcon 9-uppskjutningen med Block 4-steget ägde rum den 29 juni 2018, på ett SpaceX CRS-15- återförsörjningsuppdrag . Alla efterföljande uppskjutningar utförs av Block 5-raketer [39] .
Falcon 9 Block 5Den slutliga versionen av bärraketen, som syftar till att förbättra tillförlitligheten och underlätta återanvändning. Efterföljande större modifieringar av raketen är inte planerade, även om mindre förbättringar är möjliga under drift. Det förväntas att 30-40 [40] Falcon 9 Block 5 första etapper kommer att byggas, vilket kommer att göra cirka 300 uppskjutningar inom 5 år innan det är färdigställt. Det första steget av Block 5 är utformat för "tio eller fler" uppskjutningar utan underhåll mellan flyg [41] [42] .
Den första uppskjutningen ägde rum den 11 maj 2018 klockan 20:14 UTC , under vilken den första bangladeshiska geostationära kommunikationssatelliten Bangabandhu-1 [43] framgångsrikt lanserades i en geoöverföringsbana .
I oktober 2016 talade Elon Musk först om Falcon 9 Block 5-versionen, som har "många små förbättringar som är mycket viktiga sammantaget, och de viktigaste är ökad dragkraft och förbättrade landningsställ." I januari 2017 tillade Elon Musk att Block 5 "avsevärt förbättrar dragkraften och enkel återanvändning." För närvarande används Block 5 av NASA för att leverera människor och last till ISS med hjälp av rymdfarkosten Crew Dragon .
Stora ändringar i Block 5 [38] [42] :
Falcon Heavy ( tung från engelska - "heavy") är en tvåstegs uppskjutningsfarkost av supertung klass designad för att skjuta upp rymdfarkoster i lågreferens- , geotransitionella , geostationära och heliocentriska banor . Dess första steg är ett strukturellt förstärkt centralt block baserat på det första steget av Falcon 9 FT bärraket, modifierat för att stödja två sidoboosters. De återanvändbara första stegen av Falcon 9 bärraket med en sammansatt skyddande kon i toppen används som sidoförstärkare [47] [48] . Det andra steget av Falcon Heavy liknar det som används på bärraketen Falcon 9. Alla utom de första Falcon Heavy-uppdragen kommer att använda Block 5-boosters [45] .
Kostnaden för att skjuta upp en satellit som väger upp till 8 ton till GPO kommer att vara 90 miljoner dollar (2016) [37] . För en engångsversion av bärraketen kommer massan av nyttolasten till LEO att vara upp till 63,8 ton, till GPO - 26,7 ton, upp till 16,8 ton till Mars och upp till 3,5 ton till Pluto [47] .
Den första lanseringen av Falcon Heavy ägde rum natten till den 7 februari 2018 [49] . Mer än 500 miljoner dollar spenderades på utvecklingen och skapandet av den första versionen av raketen från SpaceX:s egna medel [50] .
Efter att ha accelererat det andra steget med nyttolasten stänger det första steget av motorerna och separerar på en höjd av cirka 70 km, cirka 2,5 minuter efter lanseringen av bärraketen, de exakta värdena för tid, höjd och Separationshastigheten beror på flyguppgiften, i synnerhet på målbanan ( LEO eller GPO ), nyttolastmassa och etapplandningsplatser. Under uppskjutningar i låg omloppsbana om jorden är scenens separationshastighet cirka 6 000 km / ;[30])4,85Machm/s(1 700h [51] . Efter avdockning utför det första steget av bärraketen, med hjälp av attitydkontrollsystemet, en liten manöver för att undvika andra stegets motoravgaser och vrider motorerna framåt för att förbereda sig för tre huvudsakliga retardationsmanövrar [33] :
När man återvänder till uppskjutningsplatsen till landningsplatsen , kort efter lossning, använder scenen en lång (~40 s) aktivering av tre motorer för att ändra riktningen för dess rörelse till den motsatta, och utför en komplex slinga med en topphöjd på ca. 200 km, med ett maximalt avstånd från startrampen på upp till 100 km i horisontell riktning [30] .
I fallet med landning på en flytande plattform efter uppskjutning i låg omloppsbana om jorden, fortsätter scenen att röra sig längs en ballistisk bana med tröghet upp till en höjd av cirka 140 km. När man närmar sig apogee bromsas tre thrusters för att minska horisontell hastighet och ställa in riktningen till plattformen, som ligger cirka 300 km från uppskjutningsplatsen. Motorernas varaktighet är cirka 30-40 sekunder [52] [53] .
När en satellit skjuts upp i GEO, fungerar det första steget längre och använder mer bränsle för att nå en högre hastighet innan den lossas, reserven av kvarvarande bränsle är begränsad och tillåter inte horisontell hastighetsåterställning. Efter avdockning rör sig scenen längs en ballistisk bana (utan att bromsa) mot plattformen som ligger 660 km från uppskjutningsplatsen [51] [54] .
Som förberedelse för inträde i de täta lagren av atmosfären bromsar första etappen genom att slå på tre motorer på en höjd av cirka 70 km, vilket säkerställer inträde i de täta lagren av atmosfären med en acceptabel hastighet [33] . I fallet med en uppskjutning i en geoöverföringsbana, på grund av frånvaron av en tidigare retardationsmanöver, är etapphastigheten vid inträde i atmosfären två gånger (2 km/s mot 1 km/s), och den termiska belastningen är 8 gånger högre än motsvarande värden under uppskjutning i låg jordomloppsbana [51] . Den nedre delen av det första steget och landningsstagen är gjorda av värmebeständiga material som gör det möjligt att motstå den höga temperatur till vilken scenelementen värms upp under inträde i atmosfären och rörelse i den [33] .
Varaktigheten av motordrift varierar också beroende på närvaron av en tillräcklig reserv av bränsle: från längre (25–30 s) för LEO-uppskjutningar till korta (15–17 s) för uppdrag till GPO [30] [51] .
I samma skede öppnas gallerrodren och börjar sitt arbete för att kontrollera girning , stigning och rotation . På cirka 40 km höjd stängs motorerna av och etappen fortsätter att falla tills den når sluthastigheten, och gallerrodren fortsätter att arbeta fram till landningen [33] .
Med en tillräcklig reserv av bränsle slås en central motor på 30 sekunder före landning och scenen saktar ner, vilket ger en mjuklandning enligt det schema som utarbetats som en del av Grasshopper- projektet . Landningsbenen lutar sig några sekunder innan de rör vid landningsplattan [53] .
Vid uppskjutning i en geotransfer-bana, för den snabbaste hastighetsreduktionen med mindre bränsleförbrukning, används en kort, 10-sekunders retardation av tre motorer samtidigt. De två yttre motorerna stängs av före den centrala och scenen slutför de sista metrarna av flygningen med en motor, som kan strypa upp till 40 % av maximal dragkraft [51] [55] [56] .
Före sista inbromsning siktar inte scenen direkt mot plattformen för att undvika att skada den om motorn inte startar. Slutlig taxning sker efter att motorn har startat.
Återgången av det första steget minskar bärraketens maximala nyttolast med 30-40 % [36] . Detta beror på behovet av att reservera bränsle för bromsning och landning, såväl som den extra massan av landningsutrustning (landningsben, gallerroder, jetkontrollsystem, etc.).
SpaceX förväntar sig att minst hälften av alla Falcon 9-uppskjutningar kommer att kräva att det första steget landar på en flytande plattform, i synnerhet alla uppskjutningar i geotransferbana och bortom jordens omloppsbana [52] [57] .
I januari 2016, efter den misslyckade etapplandningen på Jason-3- uppdraget , uttryckte Elon Musk förväntningen att 70 % av etapplandningsförsöken 2016 skulle bli framgångsrika, med andelen lyckade landningar som ökade till 90 under 2017 [58] .
För närvarande är Falcon 9-uppskjutningar gjorda av tre uppskjutningsplattor:
Webbplats för suborbitala flygningar och tester:
I enlighet med den aviserade strategin för återlämnande och återanvändning av den första etappen av Falcon 9 och Falcon Heavy, ingick SpaceX ett hyresavtal för användning och renovering av två markplatser, på USA:s västra och östra kuster [60 ] .
Under uppskjutningar, vars förhållanden inte tillåter Falcon 9:s första etapp att återvända till uppskjutningsplatsen, utförs landning på en specialtillverkad autonom flytande plattform för drönarskepp , som är en ombyggd pråm. De installerade motorerna och GPS-utrustningen gör att den kan levereras till önskad punkt och förvaras där, vilket skapar ett stabilt landningsområde [62] . SpaceX har för närvarande tre sådana plattformar:
Priset för att skjuta upp en kommersiell satellit (upp till 5,5 ton per GPO) med en Falcon 9 bärraket som anges på tillverkarens webbplats är 67 miljoner dollar [37] [K 1] . På grund av ytterligare krav, för militära och statliga kunder, är kostnaden för uppskjutning av en bärraket högre än kommersiella, kontrakt för uppskjutning av GPS- satelliter för det amerikanska flygvapnet till ett belopp av 82,7 miljoner dollar [63] [64] [65] , 96,5 miljoner dollar [ 66] [67] [68] [69] och 290,6 miljoner dollar (3 lanseringar) [70] [71] [72] undertecknade 2016, 2017 respektive 2018.
Under ett tal inför senatens kommitté för handel, vetenskap och transport i maj 2004 sa SpaceX vd Elon Musk: "Långsiktiga planer kräver en tung och, om det finns efterfrågan från köpare, till och med en supertung transportör. <...> I slutändan tror jag att priset för en nyttolast som sätts i omloppsbana på 500 USD / pund (~ 1100 USD/kg) och mindre är ganska uppnåeligt” [73] .
SpaceX tillkännagav formellt bärraketen den 8 september 2005 och beskrev Falcon 9 som "ett fullt återanvändbart tungt bärraket" [74] . För den mellanstora versionen av Falcon 9 angavs lastens vikt till LEO till 9,5 ton och priset var 27 miljoner dollar per flygning.
Den 12 april 2007 meddelade SpaceX att huvuddelen av Falcon 9:s första etapp hade avslutats [75] . Tankarnas väggar är gjorda av aluminium, de enskilda delarna är förbundna med friktionssvetsning [76] . Strukturen transporterades till SpaceX Center i Waco , Texas , där den första etappen brandtestades . De första testerna med två motorer kopplade till det första steget genomfördes den 28 januari 2008 och avslutades framgångsrikt. Den 8 mars 2008 testades tre Merlin 1C-motorer för första gången, fem motorer testades samtidigt den 29 maj och de första testerna av alla nio motorer i första etappen, som genomfördes den 31 juli och 1 augusti, slutfördes framgångsrikt [77] [78] [79] . Den 22 november 2008 klarade alla nio motorerna i första steget av Falcon 9 bärraket tester med en varaktighet som motsvarar flyglängden (178 s) [80] .
Ursprungligen var den första flygningen av Falcon 9 och den första flygningen av Dragon Space Launch Vehicle ( COTS ) planerade till slutet av 2008, men försenades upprepade gånger på grund av den stora mängden arbete som måste göras. Enligt Elon Musk påverkade komplexiteten i den tekniska utvecklingen och lagkraven för uppskjutningar från Cape Canaveral tidpunkten [81] . Detta skulle vara den första uppskjutningen av en Falcon-raket från en operativ rymdhamn.
I januari 2009 installerades Falcon 9 bärraket i vertikalt läge för första gången på startplattan för SLC-40- komplexet vid Cape Canaveral.
Den 22 augusti 2014, på McGregors testplats (Texas, USA), under en testflygning förstördes F9R Dev1 tremotoriga fordon, en prototyp av den återanvändbara bärraketen Falcon 9 R, automatiskt några sekunder efter lanseringen. Under testerna var det meningen att raketen skulle återvända till uppskjutningsrampen efter start. Ett haveri i motorerna innebar det oundvikliga fallet av raketen i ett oplanerat område. Enligt SpaceX talesman John Taylor var orsaken till explosionen någon "avvikelse" som hittades i motorn. Ingen skadades i explosionen. Detta var den femte lanseringen av F9R Dev1-prototypen [82] [83] .
Elon Musk klargjorde senare att olyckan berodde på en felaktig sensor [84] , och om ett sådant fel hade inträffat i Falcon 9, skulle denna sensor ha blockerats som en felaktig, eftersom dess avläsningar motsäger data från andra sensorer. På prototypen saknades detta blockeringssystem.
I januari 2015 tillkännagav SpaceX sin avsikt att förbättra Merlin 1D-motorn för att öka dess dragkraft. I februari 2015 tillkännagavs att den första flygningen med förbättrade motorer skulle vara uppskjutningen av telekommunikationssatelliten SES-9, planerad till andra kvartalet 2015 [85] . I mars 2015 tillkännagav Elon Musk att ett arbete pågår som skulle göra det möjligt att använda det returerbara första steget för lanseringar till GPO : en ökning av motorns dragkraft med 15 %, en djupare frysning av oxidationsmedlet och en ökning av volymen av överstegstanken med 10 % [86] .
I oktober 2015 beslutades att 11 Orbcomm-G2 kommunikationssatelliter först skulle skjutas upp med den nya versionen av bärraketen . Eftersom satelliterna kommer att fungera i låg omloppsbana om jorden (cirka 750 km) kommer deras uppskjutning inte att kräva en omstart av andrasteget Falcon 9. Detta gjorde att det uppgraderade andrasteget kunde startas om och testas efter att uppdraget slutförts utan risk för nyttolasten . En upprepad omstart av det andra steget är nödvändigt för att skjuta upp rymdfarkoster i en geotransferbana (till exempel SES 9-satelliten) [87] .
Den 22 december 2015, vid en presskonferens [88] efter den framgångsrika landningen av den första etappen på landningszon 1 , meddelade Elon Musk att landningssteget skulle föras till den horisontella monteringshangaren LC-39A för en grundlig undersökning. Därefter planeras en kort provbränning av motorerna på komplexets startplatta för att ta reda på om alla system är i gott skick. Enligt Musk kommer den här scenen med största sannolikhet inte att användas för nylanseringar, efter en grundlig studie kommer den att lämnas på marken som en unik första instans. Han tillkännagav också möjligheten till en återlansering 2016 av en av dem som landade efter framtida lanseringar av den första etappen. I början av januari 2016 bekräftade Elon Musk att ingen betydande skada hittades på scenen och att den var redo för provskjutning [35] [89] [90] .
Den 16 januari 2016 återkom en provskjutning av den första etappen av Falcon 9 FT efter att Orbcomm-G2- uppdraget utförts vid uppskjutningskomplexet SLC-40 . I allmänhet erhölls tillfredsställande resultat, men fluktuationer i dragkraften hos motor nr 9 observerades, möjligen på grund av intag av skräp. Detta är en av de externa motorerna som aktiveras under grindmanövrar. Scenen återfördes till hangaren LC-39A [91] [92] för motorboreskopisk undersökning .
I januari 2016 certifierade det amerikanska flygvapnet Falcon 9 FT-boostern för att skjuta upp amerikanska militära och underrättelsesatelliter för nationell säkerhet, vilket gjorde att SpaceX kunde konkurrera med United Launch Alliance (ULA) om statliga försvarskontrakt [93] .
Den 8 april 2016, efter uppskjutningen av rymdfarkosten Dragon som en del av SpaceX CRS-8- uppdraget , gjordes den första framgångsrika landningen av Falcon 9:s första etapp på en flytande plattform [52] . Att landa på en flytande plattform är svårare eftersom plattformen är mindre än landningsytan och är i konstant rörelse på grund av vågor.
Den 27 april 2016 tillkännagavs ett kontrakt på 82,7 miljoner dollar mellan SpaceX och det amerikanska flygvapnet för att skjuta upp en GPS-3- satellit på en Falcon 9 bärraket i maj 2018 [94] [95] .
Den 6 maj 2016, som en del av JCSAT-14- uppdraget, gjordes den första framgångsrika landningen av den första etappen på plattformen efter uppskjutningen av satelliten i geoöverföringsbana [51] [96] . Returprofilen kännetecknades av en multipel ökning av temperaturbelastningen på scenen när den gick in i de täta skikten av atmosfären, så scenen fick flest yttre skador jämfört med de andra två som landade tidigare [97] . Tidigare genomfördes en landning enligt ett liknande schema den 4 mars 2016 efter uppskjutningen av SES-9- satelliten , men sedan slutade det i misslyckande [98] .
28 juli, på SpaceX-testplatsen i Texas, en fullfjädrad förbränning av det första steget av Falcon 9 (serienummer F9-0024-S1), som återkom efter uppskjutningen av JCSAT-14- satelliten , som företaget använder för markförsök, genomfördes. Niostegsmotorer fungerade i 2,5 minuter, vilket motsvarar segmentet av det första steget under uppskjutningen [99] .
Den 14 mars 2017 tillkännagavs ett kontrakt på 96,5 miljoner dollar med US Air Force för att skjuta upp ytterligare en GPS-3-satellit i februari 2019 [100] [101] .
I januari 2018 slutfördes den andra kategorin certifiering för Falcon 9-raketen, vilket krävs för uppskjutning av NASA:s medelsvåra vetenskapsrymdfarkost [102] .
I november 2018 klarade Falcon 9-boostern kategori 3-certifiering för att lansera NASA:s mest kritiska klass A- och B-vetenskapsuppdrag [103] .
Den 16 november 2020 sköts en Falcon 9 boosterraket upp från Cape Canaverals uppskjutningsplats i Florida med den amerikanska bemannade rymdfarkosten Crew Dragon of SpaceX. Fartyget levererade fyra astronauter till den internationella rymdstationen (ISS) [104] .
Den 8 april 2022 lanserades en Falcon 9-raket med Crew Dragon från John F. Kennedy Space Center . Han levererade den första privata besättningen till ISS som en del av Axiom-1 uppdraget [105] .
Det här avsnittet innehåller information om de tre senaste utförda lanseringarna, samt ett preliminärt schema för nästa planerade lanseringar. En komplett lista över bärraketer finns i en separat artikel .
Redigera starttabellNej. | Datum och tid ( UTC ) | Version | startplatta | Nyttolast | Bana | Kund | Resultat | Första etappens landning |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
steg | ||||||||
182 | 20 oktober 2022 , 14:50 | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-36 | NEJ DU | SpaceX | Framgång | till plattformen |
B1062-10 | ||||||||
Framgångsrik uppskjutning av 54 Starlink version 1.5 kommunikationssatelliter i omloppsbana med en lutning på 53,2°. Den första etappen landade på ASOG offshore-plattformen , belägen 650 km från uppskjutningsplatsen i Atlanten [106] . | ||||||||
183 | 28 oktober 2022 01:14 | FT/Block 5 | Vandenberg Base , SLC-4E | Starlink 4-31 | NEJ DU | SpaceX | Framgång | till plattformen |
B1063-8 | ||||||||
Framgångsrik uppskjutning av 53 Starlink version 1.5 kommunikationssatelliter i omloppsbana med en lutning på 53,2°. Den första etappen gjorde en framgångsrik landning på OCISLY offshore-plattformen , belägen 672 km från uppskjutningsplatsen i Stilla havet [107] . | ||||||||
184 | 3 november 2022 05:22 | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Hotbird 13G | GPO | Eutelsat | Framgång | till plattformen |
B1067-7 | ||||||||
Framgångsrik uppskjutning av den andra geostationära kommunikationssatelliten tillverkad av Airbus Defence and Space . Satelliten på 4500 kg är utrustad med 80-Ku- och L-bandstranspondrar för den europeiska geostationära navigationstjänsten EGNOS . Den första etappen landade på JRTI offshore-plattformen , belägen 670 km från uppskjutningsplatsen i Atlanten [108] . | ||||||||
Planerade lanseringar | ||||||||
8 november 2022 [109] | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Galaxy 31 och | GPO | Intelsat | inte planerat | ||
Lansering av två geostationära C-bandskommunikationssatelliter. | ||||||||
18 november 2022 [109] | FT/Block 5 | KC Kennedy , LC-39A | SpaceX CRS-26 ( Dragon 2 ship ) |
NEJ DU | NASA | till plattformen planerad | ||
Uppskjutning av lastrymdfarkoster Dragon 2 som en del av uppdrag 26 i ISS:s kommersiella återförsörjningsprogram . | ||||||||
22 november 2022 [110] [109] | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | HAKUTO-R M1 | ispace | till marken planerad | |||
Lansering av ispace månlander med Rashid månrover ( UAE ). | ||||||||
november 2022 [109] | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Eutelsat 10B | Eutelsat | ||||
Uppskjutning av kommunikationssatellit för Eutelsat. | ||||||||
November 2022 [106] [109] | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Starlink 4-37 | NEJ DU | SpaceX | till plattformen planerad | ||
Lansering av nästa parti Starlink-kommunikationssatelliter version 1.5 i omloppsbana med en lutning på 53,2°. | ||||||||
5 december 2022 [109] [111] | FT/Block 5 | Vandenberg Base , SLC-4E | SWOT | MTR | NASA | till marken planerad | ||
Fjärranalyssatellit för den globala studien av jordens ytvatten och mätning av nivån på världshaven [112] [113] . | ||||||||
December 2022 [109] [114] [115] | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | O3b mPower 1 & 2 | SÅ O | SES | till plattformen planerad | ||
Första lanseringen av O3b mPower-konstellationen [116] [117] . | ||||||||
December 2022 [109] [118] | FT/Block 5 | Vandenberg Base , SLC-4E | SDA Tranche 0 | NEJ DU | Space Development Agency | till marken planerad | ||
Lansering av 14 demonstranter av det framtida amerikanska försvarsdepartementets satellitkonstellation för att spåra missiluppskjutningar och vidarebefordra signalen. | ||||||||
December 2022 [109] [119] [109] | FT/Block 5 | Cape Canaveral , SLC-40 | Transportör-6 | MTR | SpaceX | till plattformen planerad | ||
Klusteruppskjutning av små rymdfarkoster från olika kunder. | ||||||||
Nej. | Datum och tid ( UTC ) | Version | startplatta | Nyttolast | Bana | Kund | Resultat | Första etappens landning |
steg |
bärraket | Land | Första starten | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ariane 5 | EU | 1996 | 12 | åtta | 12 | 6 | tio | 12 | tio | tio | 9 |
Proton-M | Ryssland | 2001 | åtta | 7 | elva | åtta | åtta | 7 | 3 | 3 | 0 [b] |
Soyuz-2 | Ryssland | 2006 | ett | 5 | fyra | 5 | åtta | 6 | 5 | 5 | 5 |
PSLV | Indien | 2007 [c] | ett | 2 | 2 | 2 | ett | 3 | 3 | 2 | 3 |
Falcon 9 | USA | 2010 | 0 | 0 | 0 | 2 | fyra | 5 | åtta | 12 | 16 |
Vega | EU | 2012 | 0 | 0 | 0 [d] | ett | ett | 2 | 2 | fyra | 2 |
Andra [e] | - | - | 7 | tio | 5 | 7 | 5 | 6 | 6 | fyra | 5 |
Hela marknaden | 29 | 32 | 34 | 31 | 37 | 41 | 37 | 40 | 41 |
Ordböcker och uppslagsverk |
---|
SpaceX | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Transport |
| |||||||||||||||
Motorer |
| |||||||||||||||
Uppdrag |
| |||||||||||||||
startramper _ | ||||||||||||||||
landningsplattor _ | ||||||||||||||||
Kontrakt | ||||||||||||||||
Program | ||||||||||||||||
Personer |
| |||||||||||||||
Icke-flygande fordon och framtida uppdrag är i kursiv stil . Tecknet † indikerar misslyckade uppdrag, förstörda fordon och övergivna platser. |
raket- och rymdteknik | Amerikansk||
---|---|---|
Körande bärraketer | ||
Lansera fordon under utveckling | ||
Föråldrade bärraketer | ||
Booster block | ||
Acceleratorer | ||
* - Japanska projekt med amerikanska raketer eller scener; kursiv stil – projekt inställda före första flygningen |
bärraketer och scener | Återanvändbara|
---|---|
Drift |
|
Tidigare använd | |
Planerad | |
Inställt |