Falcon 9

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Falcon 9
Falcon 9
Запуск Falcon 9 с Dragon на борту
Общие сведения
Страна Соединённые Штаты Америки США
Семейство Falcon
Назначение ракета-носитель
Разработчик SpaceX
Изготовитель SpaceX
Основные характеристики
Количество ступеней 2
Длина версия 1.0: 55 м
версия 1.1: 68,4 м
Диаметр 3,7 м
Стартовая масса версия 1.0: 333 т
версия 1.1: 506 т
Масса полезной нагрузки
  - на НОО версия 1.0: 8 т
версия 1.1: 13 т
  - на ГПО версия 1.0: 2,9 т
версия 1.1: 4,8 т
История запусков
Состояние действующая (2010 год)
Места запуска Мыс Канаверал, База Ванденберг
Число запусков 9 (v1.1: 4, v1.0: 5)
  - успешных 8 (v1.1: 4, v1.0: 4)
  - частично неудачных 1 (v1.0)
Первый запуск версия 1.0: 2010
версия 1.1: 2013[1]
Последний запуск 18 апреля 2014 (v1.1)
 
Ускоритель (Ступень 0) — схема Тяжёлая и S9
РН Falcon 9
Количество ускорителей 2
Маршевые двигатели 9 × Мерлин 1C
Тяга 416,7 тс (4086 кН)
Удельный импульс Уровень моря: 255 с
Вакуум: 304 с
Горючее керосин
Окислитель кислород
Первая ступень
Маршевые двигатели 9 × Мерлин 1C
Тяга 416,7 тс (4086 кН)
Удельный импульс Уровень моря: 255 с
Вакуум: 304 с
Время работы 178 с
Горючее керосин
Окислитель кислород
Вторая ступень
Маршевый двигатель Мерлин Вакуум
Тяга 52,3 тс (513 кН)
Удельный импульс Вакуум: 342 с[2]
Время работы 345 с
Горючее керосин
Окислитель кислород

Falcon 9 (произносится «фо́лкен»; рус. cо́кол) — одноразовая ракета-носитель (РН) семейства «Falcon» американской компании «SpaceX».

Первый запуск новой ракеты-носителя состоялся 4 июня 2010 года.

Предлагаются различные конфигурации ракеты-носителя с массой доставляемой полезной нагрузки на низкую опорную орбиту (НОО) в диапазоне 10,4—32 т и на геопереходную орбиту (ГПО) в диапазоне 4,7—19,5 т. Цена вывода спутника для заказчика составит от 49,9 до 56 млн $, в зависимости от массы и объёма полезной нагрузки (для варианта РН Falcon 9 до 10 т на НОО и 4,7 т — на ГПО).[3] Контейнер полезной нагрузки имеет диаметр в диапазоне 3,6—5,2 м.

Falcon 9 также рассматривается в качестве кандидата для запуска коммерческого пилотируемого космического аппарата (ПКА) SpaceX Dragon и его грузового варианта для снабжения МКС.

Конструкция[править | править вики-текст]

Слева направо: Falcon 1, Falcon 9 v 1.0, Falcon 9 v 1.1, Falcon Heavy

Базовая конфигурация ракеты-носителя состоит из двух ступеней. Первая ступень Falcon 9 v 1.0 использует девять жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) Мерлин 1C, вторая ступень — один ЖРД Мерлин Вакуум, который является модификацией того же двигателя для работы в вакууме.[3]

Так же, как и РН Falcon 1, последовательность запуска Falcon 9 предусматривает возможность остановки процедуры запуска на основании проверки двигателей и систем ракеты-носителя перед стартом. Если проблема обнаружена, процесс останавливается и происходит откачка топлива и окислителя из ракеты. Таким образом, для обеих ступеней предусмотрена возможность повторного использования и проведение стендовых испытаний перед полетом.[4]

SpaceX развивает несколько своих центров со стартовыми площадками[en]:

Варианты Falcon 9[править | править вики-текст]

  • Falcon 9 v1.0 (block 1) — состоит из первой ступени без боковых ускорителей и второй ступени. Двигатели — Merlin 1C, вес ракеты — 318 т. Предполагалось, что стоимость запуска этого РН составит 56 млн $, масса выводимого груза на НОО — 8500—9000 кг и на ГПО — 3400 кг. Фактически ракета использовалась только для запусков космического корабля Dragon. Использование было прекращено с переходом на Falcon 9 v1.1.
  • Falcon 9 v1.1 — состоит из удлиненной по сравнению с v1.0 первой ступенью и второй ступени. Используются двигатели Merlin 1D, вес ракеты увеличен до 506 т. Изменено расположение двигателей: вместо трех рядов по три двигателя используется компоновка с центральным двигателем и расположением остальных по окружности. Заявленная масса выводимого груза на НОО 13,15 т и на ГПО — 4850 кг. Стоимость запуска 56,5 млн $.
  • Falcon 9 v1.1 (R) (англ. Reusable — повторно используемая). Первая ступень оснащена посадочными стойками, используемыми для стабилизации ракеты и мягкой посадки. После разделения первая ступень осуществляет торможение путем кратковременного включения трех из девяти двигателей с целью обеспечить вход в плотные слои атмосферы на приемлемой скорости, а затем, уже возле поверхности земли (воды) включается центральный двигатель и ступень должна осуществить мягкую посадку по схеме, отрабатываемой в рамках проекта Grasshopper. Использование элементов многоразового использования (посадочные стойки и запас топлива) может уменьшить полезную нагрузку от 15 до 30 %.
  • Falcon Heavy (англ. Heavy — тяжелый) будет иметь дополнительную пару присоединенных сбоку боковых ускорителей на базе первой ступени. Стоимость вывода на ГПО спутника массой до 6,4 т составит 77,1 млн $, более тяжелого спутника — 135 млн $. Масса выводимого груза на НОО 53 т, на ГПО — 21,2 т и на траекторию к Марсу — 13,2 т. По заявлению главы SpaceX Илона Маска, «Falcon Heavy» станет самой мощной ракетой в мире и второй по мощности в истории после Saturn V (то есть из всех РН, когда-либо выводивших груз на НОО без довыведения). Первый запуск «Falcon Heavy» планируется в 2015 году[6].

Запуски Falcon 9 v1.0 производились с острова Омелек, с точки, имеющей меньшую широту. Близость к экватору позволяет использовать вращение Земли для увеличения выводимой полезной нагрузки на орбиту, что приводит к снижению удельной стоимости. Предполагается, что минимальная цена килограмма полезной нагрузки для обоих вариантов РН составит 3273—3365 $/кг для НОО и 7826—11000 $/кг для ГПО.[7][8][9][10]

История[править | править вики-текст]

В ходе выступления перед сенатским комитетом по коммерции, науке и транспорту в мае 2004 года глава SpaceX Илон Маск заявил: «долговременные планы требуют тяжелого и, в случае наличия спроса покупателей, даже сверхтяжелого носителя. […] В конечном счете, я верю, что цена выводимой на орбиту полезной нагрузки в 500 USD/фунт и меньше вполне достижима».[11]

SpaceX формально анонсировала РН Falcon 9 8 сентября 2005 года, описывая новую ракету как «полностью многоразовый тяжелый носитель».[12] Для среднего варианта Falcon 9 указывалась масса груза, выводимого на НОО, равной 9,5 т и цена 27 млн $ за полет.

12 апреля 2007 года SpaceX анонсировала, что основная часть первой ступени Falcon 9 была закончена.[13] Стены баков выполнены путем холодной сварки алюминия.[14] Конструкция была перевезена в центр SpaceX в Уэйко (Техас, США), где проводились стендовые огневые испытания первой ступени. Первые испытания с двумя двигателями, присоединенными к первой ступени, производились 28 января 2008 года и закончились успешно. 8 марта 2008 года три ЖРД Мерлин 1C были испытаны в первый раз, 29 мая были испытаны одновременно пять двигателей и первые испытания всех девяти двигателей на первой ступени, которые проводились 31 июля и 1 августа, закончились успешно.[15][16][17] 22 ноября 2008 года все девять двигателей первой ступени РН Falcon 9 прошли испытания длительностью, соответствующей длительности полета (178 с).[18]

Изначально первый полет РН Falcon 9 и первый полет РН с ПКА «Dragon» («COTS») были запланированы на конец 2008 года, но неоднократно откладывались по причине огромного количества работы, которую предстояло выполнить. Согласно утверждению Илона Маска, сложность технологических разработок и требования законодательства для запусков с мыса Канаверал сказались на сроках.[19]. Это должен быть первый запуск РН «Falcon» с эксплуатируемых космодромов.

В январе 2009 года РН Falcon 9 была впервые установлена в вертикальном положении на стартовой площадке № 40 на мысе Канаверал.

22 августа 2014 года на испытательном полигоне Макгрегор[en] (Tехас, США) в ходе тестового полета трехдвигательный аппарат F9R Dev1, прототип многоразовой ракеты-носителя Falcon 9 R, через несколько секунд после старта автоматически уничтожился. В ходе испытаний ракета должна была после взлета вернуться на стартовую площадку. Сбой в двигателях означал неизбежное падение ракеты на незапланированной территории. По словам представителя компании-производителя SpaseX Джона Тейлора, причиной взрыва послужила некая «аномалия», обнаруженная в двигателе. В результате взрыва никто не пострадал. Это был пятый запуск прототипа F9R Dev1.[20][21]

Запуски[править | править вики-текст]

Полет № Дата и время (UTC) Тип Стартовая площадка Полезная нагрузка Орбита Заказчик Результат
1 4 июня 2010, 18:45 v1.0[22] Мыс Канаверал SLC-40 Макет КК Dragon Низкая опорная орбита SpaceX Успех
Первый демонстрационный полет ракеты Falcon 9. В 18:54 отделилась вторая ступень и макет полезной нагрузки успешно вышел на орбиту[23]. Ракета была запущена со второй попытки. Первая попытка запуска была отменена за несколько секунд до старта из-за технической неполадки.
2 8 декабря 2010, 15:43 v1.0[22] Мыс Канаверал SLC-40 COTS Demo Flight 1 КК Dragon Низкая опорная орбита NASA Успех
Первый демонстрационный полет КК Dragon в рамках программы COST. Полет продолжался три часа, за это время КК Dragon дважды облетел Землю, после чего вошел в атмосферу и приводнился в Тихом океане. До этого момента возвращаемые космические корабли удавалось построить только государственным агентствам России, США, Китая, Японии, Индии, а также Европейскому космическому агентству.
3 22 мая 2012, 07:44[24] v1.0[22] Мыс Канаверал SLC-40 COTS Demo Flight 2[en] КК Dragon Низкая опорная орбита NASA Успех
Второй демонстрационный полет КК Dragon в рамках программы COST. Первая попытка запуска ракеты планировалась 19 мая, но была прервана автоматикой из-за выхода показателей давления в одном из двигателей за пределы нормы. Вторая попытка запуска 22 мая была успешной. Первый ночной запуск ракеты Falcon 9. КК Dragon осуществил сближение с МКС на дистанцию 10 м, был захвачен и пристыкован с помощью манипулятора «Канадарм2», установленном на модуле «Спокойствие». Корабль доставил на МКС 520 кг груза. КК Dragon находился в составе станции в течение 5 дней, 16 часов и 5 минут. 31 мая 2012 года космический корабль был отстыкован от МКС, после чего вошел в атмосферу и успешно приводнился в Тихом океане, около побережья штата Калифорния. Совмещение миссий COTS2 и COTS3. Первая доставка полезного груза для международной орбитальной станции.
4 8 октября 2012, 00:34 v1.0 Мыс Канаверал SLC-40 Главный полезный груз: SpaceX CRS-1 КК Dragon Низкая опорная орбита NASA Успех
Попутный полезный груз: Orbcomm-G2[en]: FM101 Низкая опорная орбита Orbcomm Неудача
Первый полет КК Dragon в рамках программы CRS[en]. При достижении ракетой-носителем максимального аэродинамического сопротивления, на 79-й секунде полета был сорван конический обтекатель первого двигателя. Двигатель был аварийно остановлен из-за потери давления. Это привело к увеличенному времени работы остальных восьми двигателей для выхода на запланированную орбиту. Полет продемонстрировал заявленную возможность ракеты Falcon 9 завершить миссию при отключении одного из девяти двигателей. КК Dragon был успешно выведен на орбиту.[25] Однако, в результате сбоя, вторичная полезная нагрузка была выведена на более низкую орбиту, чем было запланировано и сгорела в атмосфере через 4 дня. Возможность успешного вывода на орбиту спутника Orbcomm-G2 имелась, но была сопряжена с потенциальной угрозой безопасности международной космической станции.[26]
5 1 марта 2013, 15:10 v1.0[22] Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-2 КК Dragon Низкая опорная орбита NASA Успех
Последний полет ракеты Falcon 9 модификации block 1 v1.0 с девятью двигателями Merlin 1C.
6 29 сентября 2013, 15:51 v1.1[22] Калифорния, авиабаза Ванденберг, SLC-4E CASSIOPE[en], Cascade CX, POPACS, DANDE[en], CUSat[en] Полярная MDA Corp Успех
Демонстрационный/коммерческий запуск. Первый запуск с авиабазы Ванденберг. Первый полет ракеты Falcon 9 модификации v1.1, с новыми двигателями Merlin 1D и возможностью вывода на низкую опорную орбиту до 13 т груза. Все спутники выведены на заданные орбиты. Во время запуска проводилось испытание элементов вертикальной посадки первой ступени ракеты (проект Grasshopper). Планировалось торможение и попытка приводнения первой ступени без использования посадочных стоек. Испытание системы посадки неудачное из-за незапланированного вращения первой ступени в ходе торможения и последующих перебоев подачи топлива из-за центрифугирования его в баках. Первая ступень разрушена. После выполнения основной программы полета планировалось испытание второй ступени в качестве разгонного блока для будущих запусков на высокие орбиты, в частности, возможность многократного запуска двигателя. Испытание было неудачным из-за замерзания топлива вблизи от магистрали криогенного окислителя.
7 3 декабря 2013, 22:41 v1.1[22] Мыс Канаверал SLC-40 Спутник связи SES-8[en] Геопереходная SES Успех
Первый запуск полезной нагрузки на геопереходную орбиту. Масса полезной нагрузки 3200 кг. Запуск дважды откладывался из-за технических неполадок. Параметры орбиты: 398×80000 км, 20,55°.
8 6 января 2014, 22:06 v1.1[22] Мыс Канаверал SLC-40 Спутник связи Thaicom 6[en] Геопереходная Thaicom Успех
Масса полезной нагрузки 3016 кг, параметры орбиты: 295×90000 км, 22,46°.
9 18 апреля 2014, 19:25 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 Главный полезный груз: SpaceX CRS-3 КК Dragon Низкая опорная орбита NASA Успех
Попутный полезный груз: ALL-STAR/THEIA, PhoneSat 2.5 , SporeSat, TSAT, KickSat[en]-1(104 Sprites) Низкая опорная орбита Успех
КК Dragon доставил на МКС 2200 кг полезного груза и вернул на Землю 1600 кг, включающих в себя результаты научных экспериментов. Впервые на первую ступень ракеты были установлены посадочные опоры, предназначенные для мягкого приземления. После отделения первой ступени был проведен эксперимент по контролируемому снижению с высоты 80 км и скорости около 10 000 км/ч, раскрытию опор и приводнению. Из-за шторма в районе приводнения ступень не найдена, однако, по данным телеметрии, эксперимент считается успешным.[27]
10 14 июля 2014, 15:15 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 6 спутников Orbcomm-G2[en]: FM103, FM104, FM106, FM107, FM109, FM111 Низкая опорная Orbcomm Успех
Запуск спутников Orbcomm OG2, Mission 1. После отделения первой ступени был проведен очередной успешный эксперимент по имитации возвращения и мягкой посадке на воду. После выключения двигателей вблизи поверхности воды первая ступень разломилась и затонула.[28]
11 5 августа 2014, 08:00 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 AsiaSat-8[en] Геопереходная AsiaSat[en] Успех
Масса полезной нагрузки 4535 кг, параметры орбиты: 185×35786 км, 24,3°.
12 25 августа 2014 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 AsiaSat-6[en] (Thaicom 7) Геопереходная AsiaSat[en] Отложен на две недели после аварии прототипа ракеты Falcon 9R во время испытательного полета.
13 12 сентября 2014 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-4 КК Dragon, Spinsat, Arkyd-3 Низкая опорная NASA Планируется
14 1 декабря 2014 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-5, AggieSat 4, Bevo 2 Низкая опорная NASA Commercial Resupply Services Планируется
15 13 января 2015 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 DSCOVR, Sunjammer NASA Планируется
16 4 февраля 2015 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-6 Низкая опорная NASA Commercial Resupply Services Планируется
2015 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 Turkmensat 1 Turkmen Ministry of Communications Планируется
2015 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 OG2 Mission 2; спутники Orbcomm-G2[en]: FM51, FM52, FM53, FM54, FM55, FM56, FM57, FM58, FM59, FM60, FM61 Низкая опорная Orbcomm Планируется
февраль 2015 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 Satmex 7, ABS 3A Asia Broadcast Satellite, Satmex Планируется
1 марта 2015 v1.1(R) Калифорния, авиабаза Ванденберг, LC4 Jason-3 NASA/NOAA Планируется
Первая совместная научная миссия НАСА и NOAA
2 апреля 2015 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-7 Низкая опорная NASA Commercial Resupply Services Планируется
2015 v1.1(R) Калифорния, авиабаза Ванденберг, LC4 Iridium-Next 03—12 Flight 1 (x10) Iridium Communications Inc. Планируется
19 июня 2015 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-8, BEAM Низкая опорная NASA Commercial Resupply Services Планируется
август 2015 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 AMOS-6 Spacecom Планируется
сентябрь 2015 v1.1(R) Калифорния, авиабаза Ванденберг, LC4 SAOCOM-1A CONAE Планируется
11 ноября 2015 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-9 Низкая опорная NASA Commercial Resupply Services Планируется
2015 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 Satmex 9, ABS 2A Asia Broadcast Satellite, Satmex Планируется
2015 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 JCSat-14 JSAT Corporation Планируется
2015 v1.1(R) Калифорния, авиабаза Ванденберг, LC4 FORMOSAT 5 NSPO Планируется
2015 v1.1 Мыс Канаверал SLC-40 SES 9 SES World Skies Планируется
19 февраля 2016 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-10 Низкая опорная NASA Commercial Resupply Services Планируется
3 мая 2016 v1.1(R) Мыс Канаверал SLC-40 SpaceX CRS-11 Низкая опорная NASA Commercial Resupply Services Планируется
не ранее октября 2015 Google Lunar X Prize Moon Mission Astrobotic Technology Планируется[29]
Доставка на Луну ровера с 109 кг полезной нагрузки.

См. также[править | править вики-текст]

Сравнимые ракеты-носители[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1.  (англ.) SpaceX enters the realm of heavy-lift rocketry, SpaceFilghtNow, 05.04.2011
  2. New Merlin Vacuum engine demonstrates highest efficiency for an American hydrocarbon rocket engine.
  3. 1 2 Falcon 9 overview
  4. NASA, SpaceX (unknown). «Space Act Agreement Between National Aeronautics And Space Administration And Space Explorations Technologies Corp. For Commercial Orbital Transport Services Demonstration (COTS)» (PDF). Проверено 2007-11-22.
  5. COTS Status Update & Crew Capabilities. (en). SpaceX (17 июня 2009). Архивировано из первоисточника 30 марта 2012.
  6. SpaceX Says Falcon 9 To Compete For EELV This Year.
  7. Спецификация Falcon 9 SpaceX. (en), Space Launch Report (5 июля 2007 год). Архивировано из первоисточника 7 декабря 2007.
  8. Monster Progress Update (Mostly Falcon 9), SpaceX (17 августа 2007 год).
  9. Falcon Heavy overview, SpaceX.
  10. Сравнение стоимости запусков см. здесь.
  11. Testimony of Elon Musk. Космический челнок и будущее ракет-носителей(недоступная ссылка — история). U.S. Senate. Архивировано из первоисточника 30 мая 2008.
  12. SpaceX Announces the Falcon 9 Fully Reusable Heavy Lift Launch Vehicle. SpaceX (8 сентября 2005). Архивировано из первоисточника 30 марта 2012.
  13. SpaceX Completes Primary Structure of the Falcon 9 First Stage Tank, SpaceX (12 апреля 2007).
  14. Testing to Begin for SpaceX Falcon 9 First Stage Tank
  15. SpaceX: First nine engine firing of its Falcon 9. NASA Spaceflight (2 августа 2008). Архивировано из первоисточника 30 марта 2012.
  16. SpaceX Conducts First Multi-Engine Firing of Falcon 9 Rocket. The Space Fellowship (28 января 2008). Архивировано из первоисточника 30 марта 2012.
  17. SpaceX Conducts First Three-Engine Firing of Falcon 9 Rocket. SpaceX (28 марта 2008). Архивировано из первоисточника 30 марта 2012.
  18. SpaceX Successfully Conducts Full Mission-Length Firing of its Falcon 9 Launch Vehicle. SpaceX. Архивировано из первоисточника 30 марта 2012.
  19. Rob Coppinger. SpaceX Falcon 9 maiden flight delayed by six months to late Q1 2009, Flight Global (27 февраля 2008).
  20. Многоразовая ракета Falcon 9R взорвалась во время испытаний
  21. SpaceX - F9R Development Updates. spaceflight101 (22 августа 2014). Проверено 22 августа 2014. Архивировано из первоисточника 22 августа 2014. (англ.)
  22. 1 2 3 4 5 6 7 Clark, Stephen Q&A with SpaceX founder and chief designer Elon Musk. SpaceFlightNow (18 May 2012). Проверено 29 июня 2012. Архивировано из первоисточника 21 ноября 2012.
  23. Запуск частной ракеты-носителя Falcon 9 прошёл успешно Компьюлента
  24. Falcon 9/Dragon Launch: Engine repair expected by tonight. SpaceX (19 May 2012). Проверено 20 мая 2012. Архивировано из первоисточника 12 февраля 2013.
  25. SpaceX CRS-1: Post launch press conference
  26. Спутник ORBCOMM, запущенный ракетой Falkon 9, упал на Землю
  27. SpaceX Successfully Soft-Landed Booster Rocket in the Atlantic
  28. SpaceX Soft Lands Falcon 9 Rocket First Stage
  29. Specner, Malia. SpaceX success brings Pittsburgh space startup closer to mission (29 мая 2012). Проверено 31 мая 2012.

Ссылки[править | править вики-текст]