Ракета фалькон 9

30 марта в 07:13 по времени Западного побережья США (в 17:13 мск) американская компания SpaceX осуществила запуск ракеты-носителя Falcon 9 с десятью телекоммуникационными спутниками Iridium NEXT. Ракета стартовала с арендуемой SpaceX площадки базы ВВС США Ванденберг (штат Калифорния). Первая возвращаемая ступень ракеты уже использовалась при запуске в октябре 2017 года, на этот раз ее управляемый спуск и посадка не планировались.
Falcon 9 (англ. «Сокол») — американская частная ракета-носитель частично многоразового использования. Предназначена для запуска многоразового космического корабля Dragon, а также различных спутников.
История проекта
Ракета разработана в 2005-2008 годах компанией SpaceX (Space Exploration Technologies, город Хоторн, штат Калифорния), основанной в 2002 году канадско-американским инженером, миллиардером Илоном Маском. Создана на базе Falcon 1, запуски которой проводились в 2006-2009 годах. В 2011 году стоимость программы по разработке Falcon 9 оценивалась Национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) в $3 млрд 977 млн, а SpaceX — в $1 млрд 659 млн.
В декабре 2008 года NASA и SpaceX подписали контракт об использовании созданных компанией ракеты Falcon 9 и корабля Dragon для доставки грузов на Международную космическую станцию (МКС), предусматривающий 12 миссий. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов общая сумма контракта возрастает до $3,1 млрд). Впоследствии была достигнута договоренность об увеличении миссий до 20.
Модификации
Всего разработано пять модификаций ракеты-носителя. В 2010-2013 годах проводились запуски базовой версии ракеты Falcon 9 v1.0.
Затем появилась модификация Falcon 9 v1.1 (запускалась в 2013-2015 годах) и ее конфигурация Falcon 9 v1.1 (R) с возвращаемой ступенью (2014-2016). На запусках Falcon 9 v1.1 (R) отрабатывался спуск и посадка многоразовой ступени.
Следующим этапом стало создание Falcon 9 FT (FT — Full Thrust, «полная тяга», или Falcon 9 v1.2). Третья модификация оснащена возвращаемой ступенью, которая способна выдерживать около двух-трех повторных запусков. Впервые Falcon 9 FT стартовала 22 декабря 2015 года, эксплуатируется в настоящее время.
В октябре 2016 года Илон Маск сообщил о начале работ по модификации Falcon 9 FT (Block 5), которая станет окончательной. Компания SpaceX рассчитывает использовать ее многоразовую ступень не менее десяти раз и проводить повторные запуски через 24 часа после посадки. Переходной версией между третьей и пятой модификациями является Falcon 9 FT (Block 4), ее первый запуск был успешно проведен 14 августа 2017 года.
Характеристики
Falcon 9 — двухступенчатая ракета-носитель тяжелого класса. Длина (высота) эксплуатируемой версии — 70 м, диаметр — 3,66 м, стартовая масса — до 550 т.
Заявленная грузоподъемность — порядка 8,3 т на геопереходную орбиту и 22,8 т на низкую опорную. За время эксплуатации самый тяжелый полезный груз, выведенный Falcon 9 в космос, составил около 9,6 т. Столько весят десять спутников Iridium NEXT, которые запускались одновременно в январе, июне, октябре и декабре 2017 года.
Ракета оснащена жидкостными ракетными двигателями производства SpaceX: на первой ступени установлено 9 Merlin 1D, на второй — один Merlin Vacuum. В качестве топлива используется керосин (окислитель — жидкий кислород). Топливные баки изготовлены из алюминий-литиевого сплава.
Для повышения точности выведения полезного груза на орбиту система управления ракеты сопряжена со спутниковой навигационной системой GPS. Для надежности Falcon 9 производителем разработана автоматическая остановка процедуры запуска: при обнаружении проблемы происходит откачка топлива и ракета снимается со стартовой площадки. Затем после выяснения причины и доработки она используется для повторного пуска. Кроме того, предусмотрена возможность работы при аварийной остановке одного или двух двигателей первой ступени во время полета.
Возвращаемая ступень
SpaceX разработана технология по возвращению на землю отработавшей первой ступени, оснащенной четырьмя раскладывающимися посадочными опорами для мягкого приземления. Управляемый спуск осуществляется с помощью торможения двигателей и парашюта. После посадки на специальную морскую платформу (длина — 90 м, ширина — 50 м) судна-робота в акватории Мирового океана или на спецплощадку на территории базы ВВС США на мысе Канаверал (шт. Флорида) первая ступень может использоваться повторно.
Впервые эксперимент по возвращению первой ступени был проведен 29 сентября 2013 года после запуска Falcon 9 v1.1. Ступень планировалось плавно спустить и приводнить в океан, однако из-за сильного вращения она упала на воду и разрушилась. Первая успешная посадка на землю состоялась 22 декабря 2015 года (запускалась Falcon 9 FT), на морскую платформу — 8 апреля 2016 года (Falcon 9 FT).
В общей сложности к 30 марта 2018 года мягкую посадку ступени удалось осуществить в 21 случае: девять раз на землю и 12 — на морскую платформу. Шесть раз ранее возвращенные ступени ракеты использовались повторно: 31 марта, 23 июня, 12 октября, 15 и 23 декабря 2017 года, 1 февраля 2018 года (запускались 8 апреля 2016 года, 14 января, 19 февраля, 4 и 25 июня, 1 мая 2017 года соответственно).
Статистика запусков
Запуски Falcon 9 осуществляются с арендуемых SpaceX пусковых площадок баз ВВС США Ванденберг и на мысе Канаверал (штат Флорида), а также Космического центра имени Джона Кеннеди, расположенном на острове Мерритт северо-западнее мыса Канаверал. Кроме того, SpaceX в 2014 году начала строительство собственного космодрома на юге штата Техас, недалеко от города Браунсвилл в районе населенного пункта Бока Чика. Его возведение обойдется примерно в $85 млн, ввод в строй ожидается в 2018 году.
Стоимость одного запуска ракеты составляет в среднем $60-65 млн (зависит от массы и объема выводимой полезной нагрузки). Примерно во столько же оценивается запуск «Протона-М» аналогичного класса (около $65 млн). Однако российская ракета — полностью одноразовая. SpaceX за счет повторного использования первой ступени Falcon 9 планирует сократить стоимость запуска примерно на 30%. Кроме того, компания рассчитывает повторно использовать головной обтекатель ракеты. Во время запуска 22 февраля 2018 года была проведена попытка контролируемого спуска половинок нового обтекателя, снабженных парашютами.
Впервые Falcon 9 стартовала 4 июня 2010 года с базы ВВС на мысе Канаверал с прототипом корабля Dragon. В ходе второго запуска, 8 декабря того же года с мыса Канаверал, на орбиту был выведен полноценный Dragon (первый демонстрационный полет корабля).
Всего к 30 марта 2018 года было произведено 50 запусков ракеты-носителя — 46 успешных, два неудачных и два частично неудачных. Из них 15 раз ракета Falcon 9 стартовала с кораблем Dragon (включая один аварийный запуск), один раз — с военным беспилотным космопланом X-37В.
Предыдущий запуск состоялся 6 марта 2018 года с базы ВВС на мысе Канаверал. Ракета вывела в космос телекоммуникационный спутник испанской компании Hispasat — Hispasat 30W-6 весом около 6 т. Посадка первой возвращаемой ступени ракеты не проводилась.
Инциденты
Частично неудачными были два запуска ракеты с мыса Канаверал в 2012 и 2014 годах, сопровождавшиеся потерей попутного груза (основной задачей был вывод на околоземную орбиту корабля Dragon). 8 октября 2012 года из-за аварийной остановки одного из девяти двигателей первой ступени Falcon 9 был потерян спутник связи Orbcomm компании SpaceX (для запуска использовалась версия Falcon 9 v1.1). 18 апреля 2014 года не удалось развернуть на орбите 104 фемтоспутника (сверхмалые аппараты массой до 100 г) — они сгорели внутри блок-кассеты, в которой размещались. ЧП помещало американской ракете стать рекордсменом по количеству одновременно запущенных космических аппаратов. Всего Falcon 9 v1.1 (R) должна была вывести в космос 109 космических аппаратов: корабль Dragon, четыре малых аппарата и 104 фемтоспутника. В настоящее время мировой рекорд по количеству удачно выведенных одновременно на орбиту спутников принадлежит индийской ракете PSLV, с ее помощью 15 февраля 2017 года было запущено 104 аппарата.
Аварией завершился запуск 28 июня 2015 года. Стартовавшая с мыса Канаверал Falcon 9 v1.1 (R) взорвалась на третьей минуте полета, еще до отделения первой ступени. В результате были потеряны корабль Dragon и восемь малых спутников Flock 1f. Обломки ракеты и космических аппаратов упали в Атлантический океан. К аварии привело разрушение кольца крепления, удерживающего баллон с гелием внутри бака с жидким кислородом во второй ступени ракеты (гелий необходим для поддержания высокого давления в баке). Оторвавшийся баллон «выстрелил» в направлении верхней части бака, что и привело к взрыву. NASA назвало причиной ЧП «ошибку проектирования» SpaceX: в качества материала для кольца крепления компания использовала сплав нержавеющей стали с добавками из хрома, никеля и меди, который не рекомендуется использовать при криогенных температурах. После аварии SpaceX перешла на новые крепления от другого поставщика, выполнив к декабрю 2015 года рекомендации NASA по технике безопасности.
Неудачным был запуск, проведенный 8 января 2018 года с мыса Канаверал. Ракета Falcon 9 FT должна была вывести в космос военный спутник под названием Zuma, но он не был обнаружен на околоземной орбите Стратегическим командованием ВВС США. Компания SpaceX заявила, что ракета отработала штатно. В конце января ВВС сняли претензии к SpaceX за неудачный запуск. Как выяснилось, к потере Zuma привела неисправность в системе отделения спутника от верхней ступени ракеты. За эту систему ответственна фирма Northrop Grumman, построившая космический аппарат по заказу властей.
Кроме того, 1 сентября 2016 года произошло ЧП на пусковой площадке SpaceX на мысе Канаверал во время предстартовых испытаний. За два дня до запланированного запуска при заправке топливом взорвалась Falcon 9 v1.2. Никто не пострадал. Ракета и установленный на ней израильский спутник связи Amos-6 были разрушены, также повреждения получила стартовая площадка (эксплуатация возобновилась в декабре 2017 года после проведенного ремонта). На время расследования инцидента запуски Falcon 9 были приостановлены и не проводились более четырех месяцев. Специалисты SpaceX пришли к выводу, что к взрыву привело повреждение одного из баллонов системы подачи гелия в резервуар с жидким кислородом на второй ступени ракеты.
Перспектива
В начале 2017 года в SpaceX заявляли, что компания имеет контракты на более 70 запусков Falcon 9 в ближайшие несколько лет. Их общая сумма не разглашается, но по оценкам экспертов, может достигать $10 млрд. В частности, SpaceX имеет контракт с американской компанией-оператором спутниковой связи Iridium на запуск по меньшей мере 75 новых космических аппаратов Iridium NEXT на общую сумму $492 млн (40 спутников уже были запущены в 2017 году). В перспективе ракета станет выводить в космос пилотируемую версию корабля Dragon v2, который будет использоваться для доставки экипажей на МКС.
На базе Falcon 9 компания создала сверхтяжелую ракету-носитель Falcon Heavy грузоподъемностью до 63,8 т, ее первый испытательный запуск был проведен в феврале 2018 года.
В сентябре 2017 года на Международном конгрессе по астронавтике в Аделаиде (Австралия) Илон Маск представил проект многоразовой ракетно-космической системы (условное название — BFR, Big Falcon Rocket), которая впоследствии может заменить созданные в SpaceX ракеты Falcon 9, Falcon Heavy и корабль Dragon. Согласно планам компании, BFR будет универсальной и в разных версиях сможет использоваться для полетов на околоземную орбиту, миссий к Луне и Марсу, а также для сверхбыстрой перевозки пассажиров из одной точки Земли в другую (в пределах одного часа).
Подробнее на ТАСС:

Расчёт стоимости Falcon 9 & Falcon Heavy всегда сбивал нас с толку. Я (да и многие другие) часто задавался вопросом, насколько ракеты SpaceX могут быть прибыльными. Поэтому я решил записать факты и различные предположения, чтобы проверить возможные сценарии.

По мере уточнения данных, будут корректироваться результаты. Таким образом, мы выйдем на реальные показатели стоимости и прибыли. Для начала обозначим все пункты расходов компании на запуск ракеты.

Компоненты стоимости запуска (ракета используется впервые):

  • Стоимость оборудования:
    • Стоимость первой ступени
    • Стоимость второй ступени
    • Стоимость обтекателей
  • Аренда стартовой площадки
  • Расходы на запуск:
    • Топливо
    • Обслуживание стартовой площадки
    • Деятельность Центра управления
    • Прямая трансляция
    • Непредвиденные расходы, связанные с задержками
  • Транспортные расходы:
    • Транспортировка на тестовый полигон
    • Транспортировка на стартовую площадку
  • Тестирование и обеспечение качества:
    • Тестирование на полигоне МакГрегор
    • Тестирование в Хоторне, Калифорния
    • Проверка стартовой площадки
    • Статический прожиг (включая задержки или повторные затраты)

Дополнительные затраты при многократном использовании

  • Предположим, что повторно используется только первая ступень. Тогда в смету необходимо включить:
  • * Стоимость амортизации первой ступени (при условии 10 запусков)
  • * Амортизация повторного использования НИОКР(Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы)
  • * Затраты на модернизацию
  • * Эксплуатационные затраты на обслуживание и выход в море платформы ASDS
  • * Дополнительное оборудование, необходимое для повторного использования ракеты-носителя (посадочные ноги и воздушные рули)

При расчетах использованы допущения:

  • * Стоимость корпуса второй ступени составляет примерно половину первой ступени. Тогда:
    • Стоимость первой ступени = 9 * стоимость мерлина + стоимость корпуса
    • Стоимость 2-й ступени = 1 * стоимость мерлина + (стоимость корпуса первой ступени / 2)
  • * Стоимость каждого двигателя Merlin составляет ~ 1,5 млн долларов
  • * Предполагается, что стоимость первой ступени будет составлять $29 млн.
    • Стоимость корпуса первой ступени = $29М — 9 * $1,5М = $15,5М
    • Стоимость 2-й ступени = $2M + ($15,5M / 2) = $9,75M (приблизительно $9.5M)
  • * Предположительно стоимость обтекателей составляет $5,5 млн. Вместо $6 млн. долл., как указано Маском(дословно: «примерно 6 миллионов»)
  • * Я предполагаю одну и ту же стоимость для всех трех ступеней Falcon Heavy для простоты, хотя центральная ступень ​​может стоить немного больше.
  • * SpaceX хотела бы иметь не менее 25% валовой прибыли для каждого рейса.
  • * SpaceX всегда утверждала, что запуски не будут отличаться по цене для новых и проверенных временем ступеней в будущем. Ценообразование будет основываться только на том, будут ли ступени возвращаться или они будут израсходованы.
  • * В пункте М таблицы, для F9R — это мое допущение — будет действовать скидка около 25% по контракту для повторно используемой ступени.
  • * Для вариантов многоразового использования я предполагаю, что стоимость первой ступени должна составлять 10% первоначальной стоимости (при условии 10 запусков).
  • * У нас есть стоимость FH Expendable, хотя она устарела. Текущая цена для F9 предназначена для многоразового запуска (вес ограничен до 5.5MT на ГПО). Запуск с невозвращаемой ступенью, скорее всего, обойдется дороже. Мы можем предположить, что запуск Echostar 23 стоил более $62M (или столько, когда они подписывали контракт). Поскольку мы не знаем точных деталей, я буду использовать ту же цену для F9 и F9R (хотя это, вероятно, вводит в заблуждение). На самом деле SpaceX, скорее всего, продаст контракты с использованием б/у ступеней по несколько более низкой цене.
  • * Если SpaceX не может использовать конкретную ступень 10 раз, тогда их себестоимость повысится. Это риск, на который они должны пойти в рамках структуры затрат. В этом расчете это не учитывается.
  • * Затраты на ракету Falcon Heavy предполагают возвращение всех трех ступеней каждый раз, в дополнение к повторному использованию их 10 раз, что имеет низкую вероятность. Так что на самом деле они никогда не увидят такой высокой прибыли.

# НАИМЕНОВАНИЕ КОМПОНЕНТА: F9 FH F9R FHR А Стоимость одного двигателя Мерлин 1.5 1.5 Б Стоимость одного двигателя Мерлин (вакуумный) 2.0 2.0 В Стоимость первой ступени 29.0 87.0 2.9 8.7 Г Стоимость второй ступени 9.5 9.5 9.5 9.5 Д Стоимость обтекателя * 5.5 5.5 5.5 5.5 Е Сумма компонентов (В+Г+Д) 44.0 102.0 17.9 23.7 Ж Стоимость тестовых, транспортных и пусковых операций 4.4 6.0 4.4 6.0 З Восстановление и подготовка б/у ступени 2.0 6.0 И Общая стоимость запуска 48.4 108.0 24.9 35.7 К Прибыль SpaceX (М — И) 13.6 27.0 37.1 54.3 Л Прибыль в процентах 22% 20% 60% 60% М Стоимость контракта на запуск 62.0 135.0 62.0 90.0

* Стоимость обтекателя указана как для невозвращаемого. В то время, как при запуске SES10 половина обтекателя была возвращена при помощи небольших двигателей и управляемых парашютов. Означает ли это, что возвращаемым станет и обтекатель? Мой ответ — да. В скором будущем. Соответственно цена значительно снизится с $5,5 млн. до, возможно, $2 — $3 млн., что соответственно даст больше экономии.

Все расчеты указаны в миллионах долларов США. F9 — ракета Falcon 9, FH — ракета Falcon Heavy. Индекс R — ракета с возвращаемой ступенью.

Когда Маск видит (свою версию) подобной таблицы, расходы на вторую ступень должны удручать его, потому что это самая большая стоимость, которая безвозвратно теряется, даже в случае Falcon Heavy. Это, возможно, подтолкнет Маска попытаться возвращать и вторую ступень тоже, как это уже пытаются делать с такой простой, но такой дорогой конструкцией, как головной обтекатель.

Фалькон 9 Full Thrust — Falcon 9 Full Thrust

Фалькон 9 Full Thrust

Запуск первого Фалькон 9 Full Thrust полета Falcon 9 Flight 20 , проведение 11 ORBCOMM спутников на орбиту. Первый этап был восстановлен на мысе Канаверал станции ВВС LZ-1 после первого успешного Фалькон 9 посадки.

функция

Орбитальный средней грузоподъемности ракеты — носителя

производитель

Страна происхождения

Соединенные Штаты

Стоимость одного пуска

$ 62M (2016), $ 50M (2018)

Размер

Рост

71 м (233 футов) с обтекатель

Диаметр

3,66 м (12,0 фута)

масса

549,054 кг (1210457 фунтов)

Этапы

Вместимость

Полезная нагрузка на НОО (28,5 °)

  • Расходные: 22800 кг (50300 фунтов)
  • ФАТ структурный предел: 10,886 кг (24000 фунтов)

Полезная нагрузка на GTO (27 °)

  • Расходные: 8300 кг (18300 фунтов)
  • Многоразовый: 5500 кг (12100 фунтов)

Полезная нагрузка на Марс

4020 кг (8860 фунтов)

Ассоциированные ракеты

семья

Фалькон 9

производные

Falcon Heavy

сравнимый

История Launch

Статус

активный

космодромы

Всего пусков

Успехи

Другой

1 ( разрушен до запуска )

Посадки

29/31 попытки

Первый полет

22 декабря 2015

Последний полет

5 декабря 2018 ( Es’hail 2 )

Заметная полезная нагрузка

  • Дракон капсулы
  • Iridium СЛЕДУЮЩИЙ флот
  • Zuma
  • Boeing X-37B Orbital Test Vehicle
  • TESS

Начальная ступень

Двигатели

9 Мерлин 1D

осевая нагрузка

Уровень моря: 7,607 кН (1710000 фунтов е )
Вакуум: 8,227 кН (1850000 фунтов е )

удельный импульс

Уровень моря: 282 секунд
Вакуум : 311 секунд

время записи

162 секунд

топливо

Переохлаждается LOX / Охлажденная РП-1

Вторая стадия

Двигатели

1 Мерлин 1D Вакуумный

осевая нагрузка

934 кН (210000 фунтов е )

удельный импульс

348 секунд

время записи

397 секунд

топливо

LOX / РП-1

Фалькон 9 Полное Упорный (также известный как Falcon 9 v1.2 , с блоком 3 , блок 4 и блок 5 вариантов) является частично многоразового запуска средней грузоподъемности транспортного средства , разработанные и изготовленные SpaceX . Разработанный в 2014-2015 годах, Фалькон 9 Full Thrust начал операции по запуску в декабре 2015 года По состоянию на 16 ноября 2018 года Falcon 9 Full Thrust был запущен 43 раз .

В декабре 2015 года Полный Thrust версия Фалькон 9 семьи был первый запуск ракеты на орбитальной траектории успешно вертикально приземлится на первый этап и восстановить ракету, после обширной программы развития технологий , проведенного с 2013 по 2015 год Некоторые из необходимые технологические достижения, такие как посадочные ноги, были пионерами на v1.1 версии Фалькон 9, но эта версия не приземлились нетронутыми. Начиная с 2017 года, ранее трескучих первой ступени ракеты — носители были повторно использованы для запуска новых полезных нагрузок на орбиту.

Фалькон 9 Full Thrust является существенным обновлением по сравнению с предыдущим Фальконом 9 v1.1 ракеты, влетел свою последнюю миссию в январе 2016 года с форсированным первыми и вторым этапом двигателями, большим второй ступенью метательного танком и метательным уплотнению, в транспортное средство может нести значительные полезные нагрузки на геостационарную орбиту и выполнить пропульсивную посадку для восстановления.

дизайн

Фалькон 9 Полный запуск Thrust 4 марта 2016 года отбрасываются первой стадии находится в нижнем правом углу. Второй этап в верхнем левом углу, с двумя частями отделяющегося обтекателя.

Основная цель нового проекта заключается в содействии бустер повторного использования для более широкого спектра задач, включая доставку крупных commsats на геостационарную орбиту .

Как и предыдущие версии Falcon 9, и как Сатурн серия из программы Apollo , наличие нескольких первых стадий двигателей может позволить завершить миссии , даже если один из первых этапа двигателей терпит неудачу в середине полета.

Модификации от Falcon 9 v1.1

Третья версия Falcon 9 была разработана в 2014-2015 годах и совершил свой первый полет в декабре 2015. Первоначально названный многоразовый Фалькон 9 или Фалькон 9-R , Фалкон 9 Full Thrust представляет собой модифицированный многоразовый вариант семейства Falcon 9 с возможности , которые превышают Фалькон 9 v1.1, в том числе возможность «посадить первый этап для GTO миссий на дронов корабле » ракета была разработана с использованием систем и программных технологий , которые были разработаны в рамках многоразового запуска программы развития системы SpaceX , частная инициатива SpaceX для облегчения быстрого повторного использования как первого, так и в долгосрочной перспективе, второй-ступеней ракет — носителей SpaceX. Различные технологии были испытаны на кузнечик технологии демонстратора, а также несколько полетов v1.1 Фалькон 9 , на котором после миссии бустер контролируемого спуска испытания велись.

В 2015 году SpaceX сделал ряд модификаций существующего Falcon 9 v1.1. Новая ракета была известна внутренне как Фалькон 9 Full Thrust, а также известный как Falcon 9 v1.2, Enhanced Falcon 9, Full-Performance Falcon 9 и Falcon 9 Upgrade.

Основная цель нового проекта заключается в содействие бустер повторного использования для более широкого спектра задач, включая доставку крупных commsats на геостационарную орбиту .

Изменения в обновленной версии включают в себя:

  • жидкий кислород переохлаждается до 66,5 К (-206,7 ° C; 119,7 ° R; -340,0 ° F) и РП-1 охлаждают до 266,5 К (-6,6 ° C; 479,7 ° К; 20,0 ° F) для плотности (позволяя больше топлива и окислитель должен храниться в данном объеме резервуара, а также увеличение потока пропеллент массы через турбонасосы увеличения тяги)
  • модернизирована структура на первом этапе
  • более длинные метательные танки второй ступени
  • больше и сильнее межстадийный , корпус второй ступени сопла двигателя, сетки плавников, и двигатели ориентации
  • центр толкатель добавлен для разделения ступени
  • дизайн эволюция сетки плавников
  • модифицированный Octaweb
  • модернизированные посадочные ноги
  • Мерлин 1D тяга двигателя увеличивается до полного осевого варианта Merlin 1D , воспользовавшись более плотным ракетным топлива , достигнутого переохлаждения .
  • Мерлин 1D вакуумная тяга увеличилась на переохлаждении пропеллент.
  • несколько небольших усилий массового сокращения.

Измененная конструкция получила дополнительный 1,2 метра высоты, растягивая ровно 70 метров, включая обтекатель, в то время как набирает общее увеличение производительности на 33 процентов. Новый двигатель первой ступени имеет значительно увеличенное отношение тяги к весу.

Полной тяги первой ступени ракета — носитель может достичь низкой околоземной орбиты как одноступенчатый-на орбите , если она не несла верхнюю ступень и тяжелый спутник.

Версии , запущенные в 2017 году включили экспериментальную систему восстановления для обтекатель половины. 30 марта 2017 г., SpaceX впервые выздоровел обтекатель из SES-10 миссии, благодаря движителями и управляемый парашют помогая ему скользить в сторону мягкого приземления на воду.

На 25 июня 2017 рейса ( Iridium СЛЕДУЮЩИХ 11-20), алюминиевые ребра сетки были заменены версиями титана, чтобы улучшить контроль власть и лучше справляться с высокой температурой во время повторного входа . После проверки послеполетные, Элон Маск объявил новые плавники сетки , скорее всего , не потребуется никакого обслуживания между рейсами.

Автономная система прекращения полета

SpaceX разрабатывает в течение некоторого времени , альтернативная автономная система , чтобы заменить традиционные наземные системы , которые использовались в течение всего запускает в США в течение более шести десятилетий. Автономная система была в использовании на некоторых из SpaceX» VTVL суборбитальных испытательных полетов в Техасе, и пролетел параллельно на нескольких орбитальных запусков в рамках системы тестового процесса , чтобы получить одобрение для использования на боевых вылетов.

В феврале 2017 года SpaceX в CRS-10 запуск был первым рабочим запуском с использованием новой системы автономной по безопасности полетов (AFSS) на «либо из ВВС космического командования восточного или западных диапазонов .» Следующий SpaceX полет, EchoStar 23 марта, был последним SpaceX запуск с использованием исторической системы наземных радаров, отслеживающих компьютеров и персонала в пусковых бункерах , которые использовались на протяжении более шестидесяти лет для всех запусков с Восточного хребта. Для всех будущих запусков SpaceX, AFSS заменил «наземный персонал управления полетом миссии и оборудование с позиционированием, источниками и схемой принятия решения на плате навигации и синхронизации. Преимущества AFSS включают повышение общественной безопасности, снижение зависимости от дальности инфраструктуры, сокращение диапазон Spacelift затрат, повышение графика прогнозируемость и доступность, эксплуатационная гибкость и запуск гибкость слот.»

Блок 4

В 2017 году, SpaceX начал летать инкрементные изменения в Thrust версии Фалькон 9 Full, называя их «Block 4». На первом, только второй этап был изменен Блок 4 стандартов, летящий на вершине «Блок 3» первом этапе в течение трех миссий: NROL -76 и Inmarsat-5 F4 в мае 2017 года, и Intelsat 35e в июле. Блок 4 был описан как переход между полной тяги v1.2 «Блок 3» и следующий Фалькон 9 Блок 5 . Она включает в себя инкрементные обновления тяги двигателя , ведущие к конечной тяги для блока 5. Первый полет полного блока 4 конструкции (первый и второй этапы) был НАСА CRS-12 миссии 14 августа 2017 года.

Блок 5

Блок 5 вариант запуска Фалькон 9 из Космического центра Кеннеди . Отличительная черный неокрашенный межстадийное ракеты различима.

SpaceX объявила в 2017 году , что еще ряд дополнительных улучшений были в разработке, Фалькон 9 Блок 5 версии, которая в настоящее время успешно переходный блок 4. наибольшие изменения между блоком 3 и блоком-выше тягами на всех двигатели и улучшения на посадки ноги. Кроме того, многочисленные небольшие изменения помогут упростить восстановление и повторное удобство первой ступени ракет — носителей . Изменения направлены на повышение скорости производства и эффективности повторного использования. SpaceX стремится летать каждый блок 5 Booster десять раз с только проверками между ними, и до 100 раз с ремонтом.

Изменения дизайна блок 5 являются главным образом движимыми обновлениями , необходимых для правительства США программы Commercial Crew и требования в отношении космических ракет национальной безопасности. Они включают в себя обновление производительности, улучшение производства, и «вероятно , 100 или около того изменения» , чтобы увеличить запас для требовательных клиентов. В апреле 2017 года, Элон Маск заявил , что блок 5 будет включать:

  • Для увеличения полезной нагрузки:
    • 7-8% больше тяги на повышение мощности двигателей (от 176000 фунтов до 190000 фунтов на двигатель);
    • усовершенствованная система управления полетом для оптимизации угла атаки на спуске, снижая требования к посадке топлива.
  • Для выносливости переиспользуемости:
    • Ожидается, чтобы иметь возможность быть запущены в 10 раз и более.
    • многоразового использования тепловой экран защиты двигателей и сантехники на базе ракеты;
    • более термостойкий литой и механической обработке титана ребра сетки;
    • теплоизоляция покрытие на первом этапе, чтобы ограничить повреждение спускаемого нагрева, в том числе черный теплового защитного слоя на лестничной площадке ног, кабелепровода и межстадиала;
    • Модернизированные и переквалифицированы клапаны для более высоких уровней и гораздо более длительного срока.
    • Переработанные Композитные сосуды обертки давления для гелия, названных COPV 2.0, чтобы избежать замораживания кислорода внутри структур танков, которые ведут к разрыву.
  • Для быстрого повторного:
    • уменьшенный ремонт между рейсами
    • набор выдвижных посадки ноги для быстрого восстановления и доставки.
    • Структура Octaweb болтами вместе, а не приварены, что сокращает время изготовления.

Первый полет запущен спутник Бангабандх-1 11 мая 2018. Блок 5 планируется запустить космонавт в первый раз в июне 2019 года.

НАСА требует семь рейсов без существенных изменений конструкции до того , как транспортное средство может быть сертифицировано для полетов человека в космосе . Начальный Блок 5 бустеры не были недавно переработанным композитный сосуд обертки давления (COPV) танки, первый бустер , чтобы включить новый COPV танки были бустер B1047 на Es’hail 2 миссии 15 ноября 2018 года, со вторым полетом ракета — носитель с COPV в танки с Фалькон 9 бустер B1050 , который был запущен в первый раз на 5 декабря 2018. Изменения в сетке плавник гидравлической системы также были предложены, после неисправности усилителя B1050 во время входа в атмосферу и посадки; неизвестно , как это повлияет на количество семь полетов.

характеристики Ракетные

Falcon 9 Полные спецификации упорных и характеристики следующие:

Характеристика Начальная ступень Вторая стадия обтекатель приборного отсека
Рост 42,6 м (140 футов) 12,6 м (41 футов) 13.228 м (43,40 футов)
Диаметр 3,66 м (12,0 фута) 3,66 м (12,0 фута) 5.263 м (17,27 футов)
Масса (без пропеллента) 22,200 кг (48900 фунтов) 4000 кг (8,800 фунтов) 1,700 кг (3,700 фунтов)
Масс-спектр (с пропеллента) 433,100 кг (954800 фунтов) 111,500 кг (245800 фунтов) N / A
Структура LOX бак: монокок
Топливный бак: кожа и стрингер
LOX бак: монокок
Топливный бак: кожа и стрингер
монокок половинки
Структура материала Алюминий лития кожи; алюминиевые купола Алюминиевая кожа лития; алюминиевые купола Углеродные волокна
Двигатели 9 × Merlin 1D 1 х Мерлин 1D Вакуумный N / A
Тип двигателя Жидкость , газовый генератор Жидкость, газовый генератор
метательный Переохлаждается жидкий кислород , керосин ( РП-1 ) Жидкий кислород, керосин (РП-1)
Жидкость кислородной емкости бака 287,400 кг (633600 фунтов) 75200 кг (165800 фунтов)
Емкость бака Керосин 123,500 кг (272300 фунтов) 32,300 кг (71200 фунтов)
сопло двигателя В карданном подвесе, 16: 1 расширение В карданном подвесе, 165: 1 расширение
дизайнер двигателя / производитель SpaceX / SpaceX SpaceX / SpaceX
Упорный (этап всего) 7,607 кН (1710000 фунтов F ) ( на уровне моря) 934 кН (210000 фунтов е ) (вакуум)
Система подачи ракетного топлива турбонасос турбонасос
Дроссель возможности Да: ценности неизвестно Да: 930-360 кН (210,000-81,000 фунтов е )
(вакуум)
Перезапуск возможности Да (только 3 двигателя для boostback / головных / посадок ожогов) Да, двойное резервирование TEA — TEB
пирофорные запалы
Tank наддув Подогреваемый гелий Подогреваемый гелий
Ascent управление ориентацией
шаг , рыскание
в карданном подвесе двигатели В карданном подвесе двигатель и
азот двигатели газовых
Ascent контроль отношение
рулет
двигатели в карданном подвесе Азот газовые двигатели
Побережье / контроль отношения спуска Подруливающие газа азота и сетки плавники Азот газовые двигатели Азот газовые двигатели
процесс выключения Командовал Командовал N / A
Разделение этапа системы пневматический N / A пневматический

Full Thrust Фалькон 9 использует 4,5 — метровый Interstage , который длиннее и сильнее , чем v1.1 межстадиала Фалькон 9. Она представляет собой » композитная структуру , состоящая из алюминиевых сотового сердечника , окруженным из углеродного волокна лицевых слоев.». Общая длина автомобиля на старте составляет 70 метров, а общая масса работающих 549,000 кг.

Полный Thrust Фалькон 9 Модернизированная машина «включает в себя первый этап системы восстановления , чтобы позволить SpaceX , чтобы вернуть первый этап на космодром после завершения требований основных миссий. Эти системы включают в себя четыре развертываемых посадочные ноги , которые фиксируются на первой стадии бак во время подъема. Избыток пропеллент зарезервирован для Соколов операций восстановления 9 первой ступени будет перенаправляться для использования на цели первичной миссии, в случае необходимости, обеспечение достаточных резервов производительности для успешных миссий. «. Номинальная грузоподъемность на геостационарную переходную орбиту составляет 5500 кг с восстановлением первой стадии (цена за запуск составляет $ 62 миллиона), против 8300 кг с одноразовым первым этапом.

История развития

Фалькон 9 Full Thrust ракета с SpaceX CRS-8 космических аппаратов Dragon на стартовую площадку в апреле 2016 года

развитие

Уже в марте 2014 года SpaceX ценообразования и полезной нагрузки спецификации опубликованы для длительного Фалькон 9 v1.1 ракеты фактически включены около 30 процентов больше производительности , чем опубликованный прайс — листе указано. В то время, дополнительная производительность была зарезервирована для SpaceX провести тестирование переиспользуемости с v1.1 Фалькон 9 в то же время достижения указанных полезных нагрузок для клиентов. Многие технические изменения для поддержки повторного использования и восстановления на первом этапе были сделаны на этой ранней версию v1.1. SpaceX сообщили , что они имели возможность увеличивать производительность полезной нагрузки для Фалькон 9 Full Thrust, или уменьшить стоимость запуска, или обоих.

В 2015 году SpaceX объявила ряд изменений в предыдущей версии Falcon 9 v1.1 ракеты — носителя . Новая ракета была известна внутри на некоторое время , как Фалькон 9 v1.1 Full Thrust , но также был известен под разными названиями , включая Falcon 9 v1.2 , Enhanced Falcon 9 , Full-Performance Falcon 9 , Модернизированная Фалькон 9 , и Сокол 9 Обновление . С первого полета «полного обновления тяги», SpaceX уже со ссылкой на эту версию , как только Фалькон 9 .

Президент SpaceX Гвинн Shotwell пояснил в марте 2015 года , что новый дизайн приведет к рационализации производства, а также повышение производительности:

Таким образом, мы получили более высокие тяговые двигатели, закончили разработку на том, что мы в . То , что мы также делаем это изменение структуры немного. Я хочу строить только две версии, или два ядра в моей фабрике, больше , чем это не было бы здорово с точки зрения клиента. Речь идет о 30% увеличении производительности, может быть, немного больше. Что она делает это позволяет посадить первый этап для GTO миссий на дронов корабле .

Согласно заявлению SpaceX в мае 2015 года, Фалькон 9 Full Thrust, скорее всего , не потребуется переаттестация для запуска для правительственных контрактов США. Шотуэлл заявил , что «Это итеративный процесс » и что «Он станет быстрее и быстрее сертифицировать новые версии автомобиля.» ВВС США сертифицирована модернизированная версия ракеты — носителя для использования на американских военных запусков в январе 2016 года, на основе одного успешного запуска на сегодняшний день и продемонстрировал «способность разрабатывать, производить, квалифицируется, и поставить новую систему запуска и обеспечить поддержку миссии обеспечения требуемой для обеспечения NSS (национальной безопасности) пространство спутников на орбиту».

тестирование

Модернизированная первый этап начался приемочные испытания на объекте McGregor SpaceX в сентябре 2015 года первый из двух статических испытаний пожарных была завершена 21 сентября 2015 года и включал в себя переохлажденный пропеллент и усовершенствованные двигатели Merlin 1D. Ракета достигла полного газа во время статического огня и был запланирован запуск не ранее 17 ноября 2015 года.

Первый полет

SES SA , владелец спутника и оператор, объявил о планах в феврале 2015 года , чтобы начать свою SES-9 спутника на первое полет Фалькон 9 Full Thrust. В случае, SpaceX избран для запуска SES-9 на втором полет Фалькон 9 Full Thrust и запустить ORBCOMM второго созвездия OG2 в на первое полет . Как пояснил Крис Bergin из NASASpaceFlight, SES-9 требуется более сложный вторая стадия профиля горения с участием одного перезапуска второго этапа двигателя, в то время как миссия Orbcomm «позволит на втором этапе провести дополнительное тестирование перед более высокими расходами SES -9 миссии «.

Фалькон 9 Full Thrust завершил свой первый полет 22 декабря 2015, неся ORBCOMM 11-полезной нагрузки спутника на орбиту и посадки первой ступени ракеты нетронутым в SpaceX в посадочной зоне 1 на мысе Канаверал. Вторая миссия, SES-9 , произошло 4 марта 2016.

История Launch

Основная статья: Список запусков Falcon 9 и Falcon Heavy

По состоянию на 16 ноября 2018 года, Фалкон 9 Full Thrust версия пролетело 43 миссий, все успешные. Первый этап был восстановлен в 29 из них. Одна ракета была уничтожена во время предпусковых испытаний и не учитывается в качестве одного из пролетов миссий.

На 1 сентября 2016 года, ракета проведения Spacecom «s Amos-6 взорвалась на его Launchpad ( пусковой комплекс 40 ) при заправке в рамках подготовки к проведению испытания статического огня. Испытание проводится в рамках подготовки к запуску 29 — го полета Фалькон 9 по 3 сентября 2016 года транспортного средства и $ 200 млн полезной нагрузки были разрушены в результате взрыва. Последующее исследование показало , основную причину , чтобы быть воспламенение твердого или жидкого кислорода сжатого между слоями углеродного волокна оберток погруженной гелия танков. Чтобы решить эту проблему для дальнейших полетов, SpaceX внес изменения конструкции в танки и изменения в их процедуру заправки топлива.

Запуск и посадочные площадки

Основная статья: SpaceX запуск объектов

космодромы

SpaceX первым используется стартовый комплекс 40 на станции на мысе Канаверал ВВС и Space Launch Complex 4E на авиабазе Ванденберг для Falcon 9 Full Упорного ракета, как и его предшественник Фалькон 9 v1.1. После 2016 года аварии на LC-40 , запуски с Восточного побережья были переведены на отремонтированном площадку LC-39А в Космическом центре Кеннеди , арендуемого из НАСА.

Архитектурное и инженерное проектирование по изменениям в LC-39A начался в 2013 году, был подписан контракт на аренду площадки из НАСА в апреле 2014 года, со строительством , начиная позже в 2014 году, в том числе строительства большой горизонтальной интеграции Facility (HIF) в для того , чтобы вмещать как Falcon 9 и Falcon Heavy ракет — носителей с ассоциированными аппаратными средствами и полезной нагрузки во время обработки. Первый запуск произошел 19 февраля 2017 года с CRS-10 миссии. Экипаж Доступ Arm и Белый зал работает по- прежнему должны быть завершены до запусков с членом экипажа в Dragon 2 капсулы запланировано на 2019 год .

Дополнительный частный космодром , предназначенный исключительно для коммерческих запусков, в настоящее время в стадии строительства в деревне Бока Чика вблизи Браунсвилл , штат Техас , следующего многостадийного процесса государственной оценки в 2012-середине 2014 года , глядя на Флорида , Джорджия , и Пуэрто — Рико .

Посадочные места

Посадка зоны 1 на станции ВВС на мысе Канаверал

SpaceX завершил строительство зоны посадки на станции ВВС на мысе Канаверал, известный как LZ-1 . Зона, состоящая из панели 282 футов (86 м) в диаметре, была впервые использована на 16 декабря 2015 года с успешной посадкой Фалькон 9 Full Thrust. Высадка на LZ-1 был первым в целом успешным Фалькон 9 и попытка третьей посадки на твердую поверхность. По состоянию на 9 декабря 2018 года, одиннадцать Фалькон 9 бустеров попытались приземлиться в LZ-1, только с одной неудачной попытки.

Непосредственно рядом с LZ-1 SpaceX построен LZ-2, чтобы обеспечить одновременную посадку бустера после полетов Falcon Heavy. По состоянию на 9 октября 2018 года, один бустер приземлился в LZ-2.

SpaceX также началось строительство посадочной площадки на территории бывшего стартового комплекса SLC-4W на авиабазе Ванденберг . По состоянию на 2014 год , космодром был снесен для реконструкции в качестве посадочной площадки. 8 октября 2018 года, сокола 9 ракета — носитель успешно приземлился на новой наземной площадке, известной как LZ-4 , впервые.

Дрон судов

Основная статья: автономный космодром беспилотный корабль

Начиная с 2014 года SpaceX поручил строительство автономных космопорта беспилотных кораблей (РАС) от палубы барж, оснащенных двигателями станций по поддержанию и большой посадочной платформы. Корабли, которые размещены сотни километров наклонной дальности, позволяют первую стадию восстановления на миссиях высокой скорости , которые не могут вернуться к месту старта.

SpaceX имеет два рабочих беспилотных кораблей, просто прочитайте инструкцию в Тихом океане для запусков с Ванденберг и , конечно , я все еще люблю тебя в Атлантике для запусков с мыса Канаверал. По состоянию на 16 ноября 2018 года, 21 Фалькона 9 Full Thrust полетов пытались приземлиться на беспилотный корабле; 19 удалось.

Рекомендации

Викискладе есть медиафайлы по теме Фалькон 9 полная тяги .

Подробно о ракете-носителе FALCON HEAVY

По состоянию на 2017 год ракета Falcon Heavy компании SpaceX является самой мощной ракетой в мире, которая способна выводить в космос как минимум в два раза больше полезной нагрузки чем любое действующее средство выведения космического назначения. Ракета была специально разработана для возобновления пилотируемых полетов на Луну, а также выполнить первые полеты к Марсу.

Эта ракета способна выводить на орбиту более 54 метрических тонн (119 000 фунтов), что в массовом эквиваленте можно прировнять к 737-му авиалайнеру Boeing с пассажирами, экипажем, багажом и топливом. На геопереходную орбиту Falcon Heavy будет способен выводить до 22,2 метрических тонн, а к Марсу будет способна отправлять отправить около 13,6 тонн.

Falcon Heavy может поднять более чем в два раза больше полезной нагрузки чем самая мощная действующая ракета-носитель Delta IV Heavy компании United Launch Alliance (ULA).

Стоимость запуска
По состоянию на 2017 года согласно информации, опубликованной на официальном сайте компании SpaceX, стоимость выведения полезной нагрузки массой около 8 метрических тонн РН Falcon Heavy на геопереходную орбиту составляет 90 млн. долларов, а для РН Falcon 9 массой около 5,5 метрических тонн – 62 млн. долларов.

Конструкция ракеты Falcon Heavy

РН опирается на проверенное наследие и надежность РН Falcon 9. РН будет состоять из двух ступеней и двух ускорителей.

Боковые ускорители.
К первой ступени крепятся два ускорителя, которые по большому счету представляют собой первые ступени РН Falcon 9. Каждый ускоритель работает на основе девяти жидкостных ракетных двигателей Merlin 1D. Эти двигатели размещены по схеме Octaweb, то есть один по центру и восемь других по кругу.

Первая ступень
Первая ступень РН представляет собой модифицированную первую ступень РН Falcon 9, способную крепить два боковых ускорителя. Она также укомплектована 9-ю жидкостными ракетными двигателями Merlin 1D.

Первая ступень вместе с ускорителями образует мощную связку с 27 ракетных двигателей, которые вместе генерируют более 5 миллионов фунтов тяги при старте, что можно прировнять примерно с восемнадцатью самолетами Boeing 747.

В верхней части первой ступени находится специальная промежуточная структура (interstage), которая вмещает двигатели второй ступени и специальное оборудование расстыковки.

Первая ступень ракеты Falcon Heavy оснащена системой многоразового использования для контролируемого возвращения и посадки первой ступени и ее боковых ускорителей в три разных посадочных места.

Учитывая тот факт, что для возврата первой ступени на посадочную площадку придется снизить массу выводимой полезной нагрузки, в связи с этим скорей всего почти все ее посадки будут выполняться на плавающую платформу autonomous spaceport drone ship. А вот боковые ускорители напротив будут возвращаться к месту старту на посадочные площадки.

Вторая ступень.
Вторая ступень точно такая же, как и у РН Falcon 9. Она оснащена одним двигателем Merlin 1D Vacuum, который рассчитан на то, чтобы гореть около шести минут и производимой тягой 934 кН, может быть выключен и перезапущен несколько раз по мере необходимости для доставки различных полезных нагрузок на разные орбиты. Он почти идентичен двигателям первой ступени, но модифицированный для работы в космическом пространстве. Двигатель размещается внутри промежуточной ступени ракеты.

Стартовые площадки

  • Стартовая площадка LC-39A на Космическом центре Кеннеди (мыс Канаверал, Флорида, США), которая арендуется у НАСА. В дополнение к коммерческим запускам спутников и миссиям по снабжению космических станций, LC-39A будет поддерживать экипажи запусков космического корабля Dragon для NASA.
  • Стартовая площадка SLC-4E на База Ванденберг (Калифорния, США), которая позволяет выводить КА на полярные орбиты и орбиты с высокими наклонами. Такие орбиты в основном используются для спутников связи, разведывательных КА, КА ДЗЗ.
  • Стартовая площадка SLC-40 космодрома Мыс Канаверал. Площадка находится на юго-восточном побережье США и обеспечивает доступ к широкому кругу орбит с низким и средним наклонением, часто используемых для КА связи и наблюдения Земли, а также для полетов на Международную космическую станцию. Стартовая площадка также обеспечивает доступ к геостационарным орбитам, а также к вылетам на Луну и межпланетным направлениям.
  • Испытательный комплекс на полигоне McCregor в штате Техас. SpaceX строит первую в мире коммерческую стартовую площадку, предназначенную для орбитальных миссий в районе Бока Чика в Южном Техасе. Южное, прибрежное местоположение участка уникально оптимизировано для запуска орбитальных космических объектов из континентальной части Соединенных Штатов — оно максимально приближено к экватору, оставаясь на расстоянии от населенных пунктов. SpaceX South Texas будет оптимизирован для коммерческих запусков и будет поддерживать запуски Falcon 9 и Falcon Heavy на околоземную орбиту, геостационарную орбиту.

Запуски РН Falcon Heavy

Дата и время (UTC) Космодром Полезная нагрузка Орбита Заказчик
Запланированные запуски
1 3 квартал 2017 Мыс Канаверал Макет полезной нагрузки SpaceX
2 3 квартал 2017 Мыс Канаверал STP-2 (DSX, FORMOSAT 7A/B/C/D/E/F, LightSail-B,GPIM и др.) НОО USAF (военно-воздушные силы США)
2018 Мыс Канаверал ArabSat 6A ГПО ArabSat
2019-2020 Мыс Канаверал ViaSat-3 ГПО ViaSat
2020 Мыс Канаверал Red Dragon к Марсу SpaceX

Похожие новости