Halcón 9 | |
---|---|
| |
Información general | |
País | EE.UU |
Familia | Halcón |
Objetivo | refuerzo |
Desarrollador | espaciox |
Fabricante | espaciox |
Costes iniciales | |
Características principales | |
Numero de pasos | 2 |
Longitud (con MS) |
|
Diámetro | 3,7 metros |
peso inicial |
|
Masa de carga útil | |
• en LEO |
|
• en GPO |
|
• a Marte | FT: 4020 kg |
Historial de lanzamientos | |
Estado | Actual |
Ubicaciones de lanzamiento | |
Número de lanzamientos |
|
• exitoso |
|
• sin éxito | 1 ( v1.1 , CRS-7 ) |
• parcialmente sin éxito |
1 ( v1.0 , CRS-1 ) |
primer comienzo |
|
Última carrera | 28 de octubre de 2022 ( Starlink 4-31 ) |
historia de aterrizaje | |
Aterrizaje | primera etapa |
Lugares de aterrizaje |
Zona de aterrizaje 1 , Zona de aterrizaje 4 , Plataformas ASDS |
Número de aterrizajes | 151 |
• exitoso | 142 |
• en el suelo | 17 ( pies ) |
• a la plataforma | 74 ( pies ) |
• sin éxito | 9 |
• en el suelo | 1 ( pies ) |
• a la plataforma |
|
Primera etapa (Falcon 9 FT (Bloque 5)) | |
Peso en seco | ~22,2 toneladas |
peso inicial | ~431,7 toneladas |
motores de marcha | 9 × Merlín 1D+ |
empuje |
nivel del mar: 7686 kN vacío: 8227 kN |
Impulso específico |
nivel del mar: 282 s vacío: 311 s |
Horas Laborales | 162 segundos |
Combustible | queroseno |
oxidante | oxígeno líquido |
Segunda etapa (Falcon 9 FT (Bloque 5)) | |
Peso en seco | ~4 toneladas |
peso inicial | ~111,5 toneladas |
motor sustentador | Aspiradora Merlín 1D+ |
empuje | vacío: 981 kN |
Impulso específico | vacío: 348 s |
Horas Laborales | 397 segundos |
Combustible | queroseno |
oxidante | oxígeno líquido |
Archivos multimedia en Wikimedia Commons |
Falcon 9 ( [ˈfælkən naɪn] , falcon del inglés - "falcon") es una familia de vehículos de lanzamiento de clase pesada desechables y parcialmente reutilizables de la serie Falcon de la compañía estadounidense SpaceX . El Falcon 9 consta de dos etapas y utiliza queroseno de grado RP-1 ( combustible ) y oxígeno líquido ( oxidante ) como componentes del combustible. El "9" en el nombre se refiere a la cantidad de motores de cohetes líquidos Merlin instalados en la primera etapa del vehículo de lanzamiento.
La primera etapa del Falcon 9 se puede reutilizar, equipada con equipos para el reingreso y el aterrizaje vertical en una plataforma de aterrizaje o en una plataforma flotante de nave no tripulada de puerto espacial autónomo . El 22 de diciembre de 2015, después de poner en órbita 11 satélites Orbcomm-G2 , la primera etapa de un vehículo de lanzamiento Falcon 9 FT aterrizó con éxito en el sitio de la Zona de aterrizaje 1 por primera vez . El 8 de abril de 2016, como parte de la misión SpaceX CRS-8 , la primera etapa de un cohete Falcon 9 FT aterrizó con éxito en la plataforma marina " Of Course I Still Love You " por primera vez en la historia de la ciencia espacial. El 30 de marzo de 2017, la misma etapa, luego del mantenimiento, fue relanzada como parte de la misión SES-10 y nuevamente aterrizó con éxito en la plataforma marina. En total, en 2017-2019 se realizaron 24 relanzamientos de la primera etapa. En 2020, en 21 de 26 lanzamientos se reutilizó la primera etapa, una de las etapas se usó 5 veces durante el año y dos etapas se botaron por séptima vez. En 2021, solo dos de los 31 lanzamientos utilizaron la nueva primera etapa, una de las etapas se disparó por undécima vez.
Falcon 9 se utiliza para lanzar satélites de comunicaciones comerciales geoestacionarios , naves espaciales de investigación, la nave espacial de carga Dragon bajo el programa de Servicios de Reabastecimiento Comercial para reabastecer la Estación Espacial Internacional y para lanzar la nave espacial tripulada Crew Dragon . La carga útil récord en términos de masa, lanzada a una órbita de referencia baja (LEO), es un grupo de 60 satélites Starlink con un peso total de 15 600 kilogramos [3] . Dichos paquetes SpaceX ha estado lanzando regularmente 290 km en órbita desde 2019 y apunta a 24 lanzamientos de este tipo en 2020. El récord en órbita de geotransferencia (GTO) es Intelsat 35e - 6761 kg [a] .
Utiliza queroseno RP-1 como combustible y oxígeno líquido como comburente. Construido de acuerdo con el esquema estándar, cuando el tanque de comburente está ubicado sobre el tanque de combustible. El fondo entre los tanques es común. Ambos tanques están hechos de aleación de aluminio-litio, la adición de litio a la aleación aumenta la resistencia específica del material y reduce el peso de la estructura [4] . Las paredes del tanque de comburente son de carga, las paredes del tanque de combustible están reforzadas con marcos y vigas longitudinales debido a que la parte inferior de la primera etapa tiene la mayor carga de presión. El comburente ingresa a los motores a través de una tubería que atraviesa el centro del tanque de combustible en toda su longitud. Se utiliza helio comprimido para presurizar los tanques [5] [6] .
La primera etapa del Falcon 9 utiliza nueve motores de cohetes de propulsante líquido Merlin [7] . Dependiendo de la versión del vehículo de lanzamiento, la versión de los motores y su diseño difieren. Para arrancar los motores, se utiliza una mezcla autoinflamable de trietilaluminio y trietilborano (TEA-TEB) [6] .
La primera y la segunda etapa están conectadas por un compartimento de transición, cuya carcasa está hecha de un compuesto de aluminio y fibra de carbono. Cubre el motor de la segunda etapa y contiene los mecanismos de separación de etapas. Los mecanismos de separación son neumáticos, a diferencia de la mayoría de los cohetes que utilizan detonadores para tales fines . Este tipo de mecanismo permite su prueba y control remoto, aumentando la confiabilidad de la separación de etapas [6] [7] .
Es, de hecho, una copia abreviada de la primera etapa, utilizando los mismos materiales, herramientas de producción y procesos tecnológicos. Esto le permite reducir significativamente el costo de producción y mantenimiento del vehículo de lanzamiento y, como resultado, reducir el costo de su lanzamiento. De manera similar a la primera etapa, los tanques están hechos de aleación de aluminio y litio, las paredes del tanque de combustible están reforzadas con un conjunto de potencia longitudinal y transversal, las paredes del tanque de comburente no están reforzadas. También utiliza queroseno y oxígeno líquido como componentes del combustible [6] .
La segunda etapa utiliza un solo motor de cohete de propulsor líquido Merlin Vacuum [7] [8] . Cuenta con una boquilla con una relación de expansión mucho mayor para optimizar el rendimiento del motor en el vacío. El motor se puede reiniciar varias veces para entregar cargas útiles a diferentes órbitas operativas. La segunda etapa también utiliza la mezcla autoinflamable TEA-TEB para arrancar el motor. Para mejorar la confiabilidad, el sistema de encendido es doblemente redundante [7] .
Para controlar la posición espacial en la fase de vuelo orbital libre, así como para controlar la rotación de la etapa durante el funcionamiento del motor principal, se utiliza un sistema de orientación , cuyos motores a chorro de gas funcionan con nitrógeno comprimido [5 ] [6] .
Cada etapa está equipada con aviónica y computadoras de vuelo a bordo que controlan todos los parámetros de vuelo del vehículo de lanzamiento. Toda la aviónica usada es de producción propia de SpaceX y está hecha con triple redundancia. El GPS se utiliza además del sistema de navegación inercial para mejorar la precisión de la puesta en órbita de la carga útil . Las computadoras de vuelo operan bajo el sistema operativo Linux con software escrito en C++ [6] .
Cada motor Merlin tiene su propio controlador que monitorea el rendimiento del motor a lo largo de su vida. El controlador consta de tres unidades de procesador que comprueban constantemente el rendimiento de las demás para aumentar la tolerancia a fallos del sistema [6] .
El vehículo de lanzamiento Falcon 9 puede completar con éxito el vuelo incluso con un apagado de emergencia de dos de los nueve motores de la primera etapa [9] [10] . En tal situación, las computadoras de vuelo vuelven a calcular el programa de vuelo y los motores restantes funcionan más tiempo para alcanzar la velocidad y la altitud requeridas. El programa de vuelo de la segunda etapa está cambiando de manera similar. Así, en el segundo 79 del vuelo de SpaceX CRS-1 , el motor número 1 de la primera etapa se paró de forma anómala tras el fallo de su carenado y la consiguiente caída de presión de funcionamiento. La nave espacial Dragon se lanzó con éxito a su órbita prevista debido al mayor tiempo de funcionamiento de los ocho motores restantes, aunque el satélite Orbcomm-G2, que sirvió como carga secundaria, se lanzó a una órbita más baja y se quemó en la atmósfera después de 4 días [11] .
Al igual que con el vehículo de lanzamiento Falcon 1 , la secuencia de lanzamiento del Falcon 9 ofrece la posibilidad de detener el procedimiento de lanzamiento en función de una verificación de los motores y sistemas del vehículo de lanzamiento antes del lanzamiento. Para hacer esto, la plataforma de lanzamiento está equipada con cuatro abrazaderas especiales que sujetan el cohete durante un tiempo después de que los motores hayan arrancado a plena potencia. Si se detecta un mal funcionamiento, el lanzamiento se detiene y el combustible y el oxidante se bombean fuera del cohete. Así, para ambas etapas, es posible reutilizar y realizar pruebas de banco antes del vuelo [12] . También se utilizó un sistema similar para el transbordador y el Saturno V.
El carenado de morro cónico está ubicado en la parte superior de la segunda etapa y protege la carga útil de las influencias aerodinámicas, térmicas y acústicas durante el vuelo atmosférico. Consta de dos mitades y se separa inmediatamente después de que el cohete abandona las densas capas de la atmósfera. Los mecanismos de separación son completamente neumáticos. El carenado, al igual que el compartimento de transición, está hecho de una base de aluminio de nido de abeja con un revestimiento de fibra de carbono multicapa. La altura de un carenado Falcon 9 estándar es de 13,1 m, el diámetro exterior es de 5,2 m, el diámetro interior es de 4,6 m y el peso es de unos 1750 kg [5] [6] [13] . Cada aleta de carenado está equipada con propulsores de nitrógeno para el control de actitud de vacío y un sistema de control de paracaídas que proporciona un amerizaje suave y controlado en un punto dado con una precisión de 50 m Para evitar el contacto con el agua, SpaceX intenta atraparlo en un espacio de 40,000 pies cuadrados. pies [14] (~ 3716 m 2 ), estirados como un trampolín sobre embarcaciones de alta velocidad. Para esta tarea, SpaceX utiliza contratistas que ya tienen experiencia en el campo del aterrizaje controlado de paracaídas con una carga de hasta 10 000 kg [15] . El carenado no se utiliza en el lanzamiento de la nave espacial Dragon .
El vehículo de lanzamiento ha pasado por dos modificaciones significativas desde su primer lanzamiento. La primera versión, Falcon 9 v1.0, se ejecutó cinco veces entre 2010 y 2013 y fue reemplazada por Falcon 9 v1.1 con 15 lanzamientos; su uso se completó en enero de 2016. La próxima versión, Falcon 9 Full Thrust (FT), lanzada por primera vez en diciembre de 2015, utiliza componentes de combustible superenfriados y un empuje máximo del motor para aumentar la carga útil del vehículo de lanzamiento en un 30 %. En mayo de 2018 se realizó el primer lanzamiento de la versión final del vehículo de lanzamiento, el Falcon 9 Block 5, que incluía numerosas mejoras destinadas principalmente a agilizar y simplificar la reutilización de la primera etapa, así como mejorar la fiabilidad, con el objetivo de la certificación para vuelos tripulados.
Primera versión del vehículo de lanzamiento, también conocido como Block 1 . Hubo 5 lanzamientos de esta versión de 2010 a 2013.
La primera etapa del Falcon 9 v1.0 utilizó 9 motores Merlin 1C . Los motores estaban dispuestos en fila, según el esquema de 3 por 3. El empuje total de los motores era de unos 3800 kN al nivel del mar, y de unos 4340 kN en el vacío, el impulso específico al nivel del mar era de 266 s, en el vacío - 304 s [16] . El tiempo nominal de funcionamiento de la primera etapa es de 170 s.
La segunda etapa utilizó 1 motor Merlin 1C Vacuum , con un empuje de 420 kN y un impulso específico en vacío de 336 s. El tiempo nominal de funcionamiento de la segunda etapa es de 345 s [16] . Se utilizaron 4 motores Draco [6] como sistema de orientación del escenario .
La altura del cohete era de 54,9 m, el diámetro de 3,7 m y el peso de lanzamiento del cohete era de unas 318 toneladas [16] [17] .
El costo de lanzamiento para 2013 fue de 54 a 59,5 millones de dólares [17] .
La masa de la carga de salida al LEO es de hasta 9000 kg y al GPO es de hasta 3400 kg [16] . De hecho, el cohete solo se usó para lanzar la nave espacial Dragon a una órbita de referencia baja.
Durante los lanzamientos se realizaron pruebas para la reutilización de ambas etapas del vehículo lanzador. La estrategia original de utilizar un revestimiento ligero de protección térmica para los escenarios y el sistema de paracaídas no se justificaba (el proceso de aterrizaje ni siquiera llegaba a la apertura de los paracaídas, el escenario se destruía al entrar en las densas capas de la atmósfera [18] ] ), y fue reemplazada por una estrategia de aterrizaje controlado usando sus propios motores [19 ] [20] .
Posteriormente, los desarrollos previstos se trasladaron a la nueva versión 1.1.
La versión 1.0 se suspendió en 2013 con la transición a Falcon 9 v1.1.
La segunda versión del vehículo de lanzamiento. El primer lanzamiento tuvo lugar el 29 de septiembre de 2013.
Los tanques de combustible y oxidante para la primera y la segunda etapa del vehículo de lanzamiento Falcon 9 v1.1 se han alargado significativamente en comparación con la versión anterior 1.0. [6]
La primera etapa utilizó 9 motores Merlin 1D , con mayor empuje e impulso específico. Al nuevo tipo de motor se le ha dado la capacidad de aceleración del 100 % al 70 %, y posiblemente incluso menos. Se ha cambiado la disposición de los motores: en lugar de tres filas de tres motores, se utiliza un diseño con un motor central y la disposición del resto en círculo. El motor central también está montado ligeramente más bajo que los demás. El esquema se llama Octaweb , simplifica el diseño general y el proceso de ensamblaje del compartimiento del motor de la primera etapa [22] . El empuje total de los motores es de 5885 kN al nivel del mar y aumenta a 6672 kN en el vacío, el impulso específico al nivel del mar es de 282 s, en el vacío de 311 s. El tiempo nominal de funcionamiento de la primera etapa es de 180 s. La altura del primer escenario es de 45,7 m, el peso seco del escenario es de unas 23 toneladas (unas 26 toneladas para la modificación (R)). La masa del combustible colocado es de 395.700 kg, de los cuales 276.600 kg es oxígeno líquido y 119.100 kg es queroseno [6] .
La segunda etapa utilizó 1 motor Merlin 1D Vacuum , empuje 801 kN con un impulso específico de vacío de 342 s. El tiempo nominal de funcionamiento de la segunda etapa es de 375 s. En lugar de motores Draco, se utilizó un sistema de orientación que utiliza nitrógeno comprimido. La altura de la segunda etapa es de 15,2 m, el peso seco de la etapa es de 3900 kg. La masa del combustible colocado es de 92 670 kg, de los cuales 64 820 kg son oxígeno líquido y 27 850 kg son queroseno [6] .
La altura del cohete aumentó a 68,4 m, el diámetro no cambió - 3,7 m La masa de lanzamiento del cohete aumentó a 506 toneladas [6] .
La masa declarada de la carga de salida para el LEO es de 13.150 kg y para el GPO es de 4.850 kg [6] .
El costo de lanzamiento fue de $ 56,5 millones en 2013 [23] , $ 61,2 millones en 2015 [24] .
El último lanzamiento de esta versión tuvo lugar el 17 de enero de 2016 desde la plataforma de lanzamiento SLC-4E en la base de Vandenberg, el satélite Jason-3 se puso en órbita con éxito [25] . En total, el cohete realizó 15 lanzamientos y el único fracaso fue la misión SpaceX CRS-7 .
Se realizaron más lanzamientos utilizando el vehículo de lanzamiento Falcon 9 FT.
Falcon 9 v1.1(R)Falcon 9 v1.1(R) ( R significa reutilizable - reutilizable) es una modificación de la versión 1.1 para el aterrizaje controlado de la primera etapa.
Elementos modificados de la primera etapa:
Una versión actualizada y mejorada del vehículo de lanzamiento, diseñada para brindar la capacidad de regresar la primera etapa después de lanzar la carga útil a cualquier órbita, tanto de baja referencia como de geotransferencia . La nueva versión, conocida extraoficialmente como Falcon 9 FT (Full Thrust [32] ; del inglés - "full thrust") o Falcon 9 v1.2, reemplazó a la versión 1.1.
Principales cambios: soporte de motor modificado (Octaweb); las patas de aterrizaje y la primera etapa están reforzadas para que coincidan con el aumento de masa del cohete; se ha cambiado la disposición de los timones de celosía; el compartimento compuesto entre los escalones se ha vuelto más largo y más fuerte; se ha aumentado la longitud de la tobera del motor de la segunda etapa; se ha agregado un empujador central para mejorar la confiabilidad y la precisión del desacoplamiento de las etapas del vehículo de lanzamiento [33] .
Los tanques de combustible de la etapa superior se incrementan en un 10%, por lo que la longitud total del vehículo de lanzamiento ha aumentado a 70 m [7] .
El peso de lanzamiento aumentó a 549 054 kg [7] debido a un aumento en la capacidad de los componentes del combustible, que se logró mediante el uso de un oxidante sobreenfriado.
En la nueva versión del vehículo de lanzamiento, los componentes propulsores se enfrían a temperaturas más bajas. El oxígeno líquido se enfría de -183 °C a -207 °C, lo que aumentará la densidad del oxidante entre un 8 y un 15 %. El queroseno se enfría de 21 °C a -7 °C, su densidad aumentará en un 2,5 %. La mayor densidad de los componentes permite colocar más combustible en los tanques de combustible, lo que, junto con el mayor empuje de los motores, aumenta significativamente el rendimiento del cohete [34] .
La nueva versión utiliza motores Merlin 1D modificados que funcionan a pleno empuje (en la versión anterior, el empuje de los motores se limitaba deliberadamente), lo que aumentaba significativamente el rendimiento de empuje de ambas etapas del vehículo de lanzamiento [33] .
Así, el empuje de la primera etapa a nivel del mar aumentó a 7607 kN , en vacío - hasta 8227 kN . El tiempo nominal de funcionamiento de la etapa se redujo a 162 segundos.
El empuje de la segunda etapa en vacío aumentó a 934 kN , el impulso específico en vacío - 348 s, el tiempo de funcionamiento del motor aumentó a 397 segundos [7] .
La carga útil máxima que se lanzará a una órbita de referencia baja (sin el retorno de la primera etapa) es de 22 800 kg; al regresar la primera etapa, disminuirá en un 30-40 % [36] . La carga útil máxima que se lanzará a la órbita de geotransferencia es de 8300 kg, mientras que la primera etapa regresa a la plataforma flotante: 5500 kg. La carga útil que se puede poner en la trayectoria de vuelo a Marte será de hasta 4020 kg [37] .
El primer lanzamiento de la versión FT tuvo lugar el 22 de diciembre de 2015, durante el regreso al vuelo del vehículo de lanzamiento Falcon 9 tras el accidente de la misión SpaceX CRS-7 . Se lanzaron con éxito 11 satélites Orbcomm-G2 a la órbita objetivo , y la primera etapa aterrizó con éxito en el sitio de aterrizaje en Cabo Cañaveral [30] por primera vez .
Esta versión del vehículo de lanzamiento pasó por una serie de cinco mejoras significativas, denominadas en la empresa como " Bloque ". Las mejoras se introdujeron secuencialmente de 2016 a 2018. Así, la primera etapa con número de serie B1021, que fue reutilizada por primera vez durante el lanzamiento del satélite SES-10 en marzo de 2017, pertenecía al Bloque 2 [38] .
Falcon 9 Bloque 4Falcon 9 Block 4 es un modelo de transición entre Falcon 9 Full Thrust (Block 3) y Falcon 9 Block 5. El primer vuelo tuvo lugar el 14 de agosto de 2017, misión CRS-12 .
En total se produjeron 7 primeras etapas de esta versión, que completaron 12 lanzamientos (se reutilizaron 5 etapas). El último lanzamiento de Falcon 9 con la etapa Block 4 tuvo lugar el 29 de junio de 2018, en una misión de reabastecimiento SpaceX CRS-15 . Todos los lanzamientos subsiguientes son realizados por cohetes Block 5 [39] .
Falcon 9 Bloque 5La versión final del vehículo de lanzamiento, destinada a mejorar la confiabilidad y facilitar la reutilización. No se planean modificaciones importantes posteriores del cohete, aunque son posibles mejoras menores durante la operación. Se espera que se construyan entre 30 y 40 [40] primeras etapas del Bloque 5 del Falcon 9, que realizarán alrededor de 300 lanzamientos dentro de los 5 años antes de su finalización. La primera etapa del Bloque 5 está diseñada para "diez o más" lanzamientos sin mantenimiento entre vuelos [41] [42] .
El primer lanzamiento tuvo lugar el 11 de mayo de 2018 a las 20:14 UTC , durante el cual se lanzó con éxito el primer satélite geoestacionario de comunicaciones de Bangladesh , Bangabandhu-1 [43] , a una órbita de geotransferencia .
En octubre de 2016, Elon Musk habló por primera vez sobre la versión Falcon 9 Block 5, que tiene "muchas pequeñas mejoras que son muy importantes en suma, y las más importantes son un mayor empuje y mejores bastidores de aterrizaje". En enero de 2017, Elon Musk agregó que Block 5 "mejora significativamente la tracción y la facilidad de reutilización". Actualmente, la NASA utiliza el Bloque 5 para enviar personas y carga a la ISS utilizando la nave espacial Crew Dragon .
Principales cambios en el Bloque 5 [38] [42] :
Falcon Heavy ( pesado del inglés - "pesado") es un vehículo de lanzamiento de clase superpesada de dos etapas diseñado para lanzar naves espaciales en órbitas geotransicionales , geoestacionarias y heliocéntricas de baja referencia . Su primera etapa es un bloque central estructuralmente reforzado basado en la primera etapa del vehículo de lanzamiento Falcon 9 FT, modificado para soportar dos impulsores laterales. Las primeras etapas reutilizables del vehículo de lanzamiento Falcon 9 con un cono protector compuesto en la parte superior se utilizan como impulsores laterales [47] [48] . La segunda etapa del Falcon Heavy es similar a la utilizada en el vehículo de lanzamiento Falcon 9. Todas las misiones, excepto la primera Falcon Heavy, utilizarán impulsores Block 5 [45] .
El costo de lanzar un satélite de hasta 8 toneladas a la GPO será de $ 90 millones (2016) [37] . Para una versión única del vehículo de lanzamiento, la masa de la carga útil a LEO será de hasta 63,8 toneladas, a GPO - 26,7 toneladas, hasta 16,8 toneladas a Marte y hasta 3,5 toneladas a Plutón [47] .
El primer lanzamiento de Falcon Heavy tuvo lugar la noche del 7 de febrero de 2018 [49] . Se gastaron más de 500 millones de dólares en el desarrollo y la creación de la primera versión del cohete con fondos propios de SpaceX [50] .
Habiendo acelerado la segunda etapa con la carga útil, la primera etapa apaga los motores y separa a una altura de unos 70 km, aproximadamente 2,5 minutos después del lanzamiento del vehículo de lanzamiento, los valores exactos de tiempo, altura y la velocidad de separación depende de la tarea de vuelo, en particular de la órbita objetivo ( LEO o GPO ), la masa de la carga útil y los lugares de aterrizaje de la etapa. Durante los lanzamientos a la órbita terrestre baja, la velocidad de separación de la etapa es de unos 6000 km / ;[30])4,85Machm/s(1700h [51] . Después de desacoplar, la primera etapa del vehículo de lanzamiento, utilizando el sistema de control de actitud, realiza una pequeña maniobra para evadir el escape del motor de la segunda etapa y gira los motores hacia adelante para prepararse para tres maniobras principales de desaceleración [33] :
Al regresar al sitio de lanzamiento al sitio de aterrizaje , poco después de desacoplarse, la etapa utiliza una activación prolongada (~40 s) de tres motores para cambiar la dirección de su movimiento al contrario, realizando un bucle complejo con una altitud máxima de aproximadamente 200 km, con una distancia máxima desde la plataforma de lanzamiento de hasta 100 km в горизонтальном направлении [30] .
En el caso de aterrizar en una plataforma flotante después del lanzamiento a la órbita terrestre baja, la etapa continúa moviéndose a lo largo de una trayectoria balística por inercia hasta una altitud de aproximadamente 140 km. Al acercarse al apogeo, se frenan tres propulsores para reducir la velocidad horizontal y establecer la dirección hacia la plataforma, ubicada aproximadamente a 300 km del lugar de lanzamiento. La duración de los motores es de unos 30-40 segundos [52] [53] .
Cuando se lanza un satélite a GEO, la primera etapa opera durante más tiempo, utilizando más combustible para alcanzar una mayor velocidad antes de desacoplarse, la reserva de combustible restante es limitada y no permite restablecer la velocidad horizontal. Después del desacoplamiento, el escenario se desplaza a lo largo de una trayectoria balística (sin frenar) hacia la plataforma ubicada a 660 km del lugar de lanzamiento [51] [54] .
En preparación para la entrada en las capas densas de la atmósfera, la primera etapa frena al encender tres motores a una altitud de unos 70 km, lo que asegura la entrada en las capas densas de la atmósfera a una velocidad aceptable [33] . En el caso de un lanzamiento a una órbita de geotransferencia, debido a la ausencia de una maniobra de desaceleración previa, la velocidad de la etapa al entrar en la atmósfera es el doble (2 km/s contra 1 km/s), y la carga térmica es 8 veces superior a los valores correspondientes durante el lanzamiento a la órbita terrestre baja [51] . La parte inferior del primer escenario y los puntales de aterrizaje están fabricados con materiales resistentes al calor que permiten soportar la alta temperatura a la que se calientan los elementos del escenario durante la entrada a la atmósfera y el movimiento en ella [33] .
La duración de la operación del motor también varía dependiendo de la presencia de una reserva suficiente de combustible: desde más larga (25 a 30 s) para lanzamientos LEO a corta (15 a 17 s) para misiones a GPO [30] [51] .
En la misma etapa, los timones de celosía se abren y comienzan su trabajo para controlar la guiñada , el cabeceo y la rotación . A unos 40 km de altitud, los motores se apagan y el escenario sigue descendiendo hasta alcanzar la velocidad final, y los timones de celosía siguen funcionando hasta el rellano [33] .
Con una reserva de combustible suficiente, un motor central se enciende 30 segundos antes del aterrizaje y la etapa se ralentiza, proporcionando un aterrizaje suave según el esquema elaborado como parte del proyecto Grasshopper . Las patas de aterrizaje se reclinan unos segundos antes de tocar la plataforma de aterrizaje [53] .
Cuando se lanza a una órbita de geotransferencia, para la reducción de velocidad más rápida con menos consumo de combustible, tres motores utilizan una desaceleración corta de 10 segundos a la vez. Los dos motores exteriores se apagan antes que el central y la etapa completa los últimos metros de vuelo utilizando un motor, que es capaz de estrangular hasta el 40% del empuje máximo [51] [55] [56] .
Antes de la frenada final, la etapa no apunta directamente a la plataforma para evitar dañarla si el motor no arranca. El rodaje final ocurre después de que se arranca el motor.
El regreso de la primera etapa reduce la carga útil máxima del vehículo de lanzamiento en un 30-40 % [36] . Esto se debe a la necesidad de reservar combustible para el frenado y el aterrizaje, así como la masa adicional del equipo de aterrizaje (patas de aterrizaje, timones de celosía, sistema de control de chorro, etc.).
SpaceX espera que al menos la mitad de todos los lanzamientos de Falcon 9 requieran que la primera etapa aterrice en una plataforma flotante, en particular todos los lanzamientos en órbita de geotransferencia y más allá de la órbita terrestre [52] [57] .
En enero de 2016, después del aterrizaje fallido en la etapa de la misión Jason-3 , Elon Musk expresó la expectativa de que el 70 % de los intentos de aterrizaje en la etapa en 2016 tuvieran éxito, y que el porcentaje de aterrizajes exitosos aumentara a 90 en 2017 [58] .
Actualmente, los lanzamientos de Falcon 9 se realizan desde tres plataformas de lanzamiento:
Sitio para vuelos suborbitales y pruebas:
De acuerdo con la estrategia anunciada para el retorno y reutilización de la primera etapa de Falcon 9 y Falcon Heavy, SpaceX firmó un contrato de arrendamiento para el uso y remodelación de dos sitios terrestres, en las costas oeste y este de los Estados Unidos [60 ] .
Durante los lanzamientos, cuyas condiciones no permiten que la primera etapa del Falcon 9 regrese al sitio de lanzamiento, el aterrizaje se lleva a cabo en una plataforma flotante de nave no tripulada de puerto espacial autónomo especialmente hecha , que es una barcaza convertida. Los motores instalados y el equipo GPS permiten que se entregue en el punto requerido y se mantenga allí, creando un área de aterrizaje estable [62] . SpaceX actualmente tiene tres plataformas de este tipo:
El precio de lanzar un satélite comercial (hasta 5,5 toneladas por GPO) con un vehículo de lanzamiento Falcon 9 declarado en el sitio web del fabricante es de 67 millones de dólares [37] [K 1] . Debido a requisitos adicionales, para clientes militares y gubernamentales, el costo de lanzar un vehículo de lanzamiento es más alto que el comercial, contratos para lanzar satélites GPS para la Fuerza Aérea de EE. UU. por un monto de $ 82,7 millones [63] [64] [65] , $96,5 millones [66] [67] [68] [69] y $290,6 millones (3 lanzamientos) [70] [71] [72] firmados en 2016, 2017 y 2018, respectivamente.
Durante un discurso ante el Comité Senatorial de Comercio, Ciencia y Transporte en mayo de 2004, el CEO de SpaceX, Elon Musk, dijo: “Los planes a largo plazo requieren un portaaviones pesado y, si hay demanda de compradores, incluso un portaaviones superpesado. <...> En última instancia, creo que el precio de una carga útil puesta en órbita de 500 USD / libra (~ 1100 USD/kg) y menos es bastante alcanzable” [73] .
SpaceX anunció formalmente el vehículo de lanzamiento el 8 de septiembre de 2005, y describió al Falcon 9 como "un vehículo de lanzamiento pesado totalmente reutilizable" [74] . Para la versión mediana del Falcon 9, el peso de la carga a LEO se indicó en 9,5 toneladas y el precio fue de 27 millones de dólares por vuelo.
Las primeras pruebas con dos motores acoplados a la primera etapa se realizaron el 28 de enero de 2008 y finalizaron con éxito. 8 марта 2008 года три двигателя Merlin 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 [77] [78] [79] . El 22 de noviembre de 2008, los nueve motores de la primera etapa del vehículo de lanzamiento Falcon 9 pasaron pruebas con una duración correspondiente a la duración del vuelo (178 s) [80] .
Inicialmente, el primer vuelo del Falcon 9 y el primer vuelo del Dragon Space Launch Vehicle ( COTS ) estaban programados para fines de 2008, pero se retrasaron repetidamente debido a la gran cantidad de trabajo que había que hacer. Según Elon Musk, la complejidad de los desarrollos tecnológicos y los requisitos legales para los lanzamientos desde Cabo Cañaveral afectaron el momento [81] . Este iba a ser el primer lanzamiento de un cohete Falcon desde un puerto espacial operativo.
En enero de 2009, el vehículo de lanzamiento Falcon 9 se instaló por primera vez en posición vertical en la plataforma de lanzamiento del complejo SLC-40 en Cabo Cañaveral.
El 22 de agosto de 2014, en el sitio de pruebas de McGregor (Texas, EE. UU.), durante un vuelo de prueba, el vehículo trimotor F9R Dev1, un prototipo del vehículo de lanzamiento reutilizable Falcon 9 R, fue destruido automáticamente unos segundos después del lanzamiento. Durante las pruebas, se suponía que el cohete regresaría a la plataforma de lanzamiento después del despegue. Un fallo en los motores supuso la inevitable caída del cohete en una zona no planificada. Según el portavoz de SpaceX, John Taylor, la causa de la explosión fue una "anomalía" encontrada en el motor. Nadie resultó herido en la explosión. Este fue el quinto lanzamiento del prototipo F9R Dev1 [82] [83] .
Elon Musk aclaró más tarde que el accidente se debió a un sensor defectuoso [84] , y si tal falla hubiera ocurrido en el Falcon 9, este sensor habría sido bloqueado como defectuoso, ya que sus lecturas contradecían los datos de otros sensores. En el prototipo, este sistema de bloqueo estaba ausente.
En enero de 2015, SpaceX anunció su intención de mejorar el motor Merlin 1D para aumentar su empuje. En febrero de 2015 se anunció que el primer vuelo con motores mejorados sería el lanzamiento del satélite de telecomunicaciones SES-9, previsto para el segundo trimestre de 2015 [85] . En marzo de 2015, Elon Musk anunció que se estaban realizando trabajos que permitirían utilizar la primera etapa retornable para lanzamientos a GPO : un aumento del empuje del motor en un 15 %, una congelación más profunda del oxidante y un aumento del volumen de el tanque de la etapa superior en un 10% [86] .
En octubre de 2015, se decidió que primero se lanzarían 11 satélites de comunicaciones Orbcomm-G2 utilizando la nueva versión del vehículo de lanzamiento . Dado que los satélites operarán en órbita terrestre baja (alrededor de 750 km), su lanzamiento no requerirá un reinicio de la segunda etapa del Falcon 9. Esto permitió reiniciar y probar la segunda etapa mejorada después de completar la misión sin riesgo para la carga útil. . Es necesario reiniciar repetidamente la segunda etapa para lanzar la nave espacial a una órbita de geotransferencia (por ejemplo, el satélite SES 9) [87] .
El 22 de diciembre de 2015, en una conferencia de prensa [88] luego del aterrizaje exitoso de la primera etapa en la Zona de aterrizaje 1 , Elon Musk anunció que la etapa de aterrizaje se llevaría al hangar de ensamblaje horizontal LC-39A para un examen completo. Después de eso, está prevista una breve quema de prueba de los motores en la plataforma de lanzamiento del complejo, con el fin de averiguar si todos los sistemas están en buenas condiciones. Según Musk, esta etapa, muy probablemente, no se utilizará para relanzamientos, luego de un estudio exhaustivo, se dejará en el suelo como única primera instancia. También anunció la posibilidad de un relanzamiento en 2016 de uno de los que aterrizaron tras futuros lanzamientos de la primera etapa. A principios de enero de 2016, Elon Musk confirmó que no se encontraron daños significativos en el escenario y que estaba listo para la prueba de fuego [35] [89] [90] .
El 16 de enero de 2016, se realizó un disparo de prueba de la primera etapa del Falcon 9 FT después de que se llevó a cabo la misión Orbcomm-G2 en el complejo de lanzamiento SLC-40 . En general, se obtuvieron resultados satisfactorios, pero se observaron fluctuaciones en el empuje del motor No. 9, posiblemente debido a la ingestión de escombros. Este es uno de los motores externos que se activa durante las maniobras de puerta. El escenario se devolvió al hangar LC-39A [91] [92] para el examen borescópico del motor .
En enero de 2016, la Fuerza Aérea de EE. UU. certificó el impulsor Falcon 9 FT para lanzar satélites militares y de inteligencia de seguridad nacional de EE. UU., lo que permitió a SpaceX competir con United Launch Alliance (ULA) por contratos de defensa del gobierno [93] .
El 8 de abril de 2016, luego del lanzamiento de la nave espacial Dragon como parte de la misión SpaceX CRS-8 , se realizó el primer aterrizaje exitoso de la primera etapa del Falcon 9 en una plataforma flotante [52] . Aterrizar en una plataforma flotante es más difícil porque la plataforma es más pequeña que el área de aterrizaje y está en constante movimiento debido a las olas.
El 27 de abril de 2016, se anunció un contrato de $ 82,7 millones entre SpaceX y la Fuerza Aérea de EE. UU. para lanzar un satélite GPS-3 en un vehículo de lanzamiento Falcon 9 en mayo de 2018 [94] [95] .
El 6 de mayo de 2016, como parte de la misión JCSAT-14 , se realizó el primer aterrizaje exitoso de la primera etapa en la plataforma luego del lanzamiento del satélite en órbita de geotransferencia [51] [96] . El perfil de retorno se caracterizó por un aumento múltiple en la carga de temperatura en el escenario al ingresar a las capas densas de la atmósfera, por lo que el escenario recibió el mayor daño externo en comparación con los otros dos que aterrizaron antes [97] . Previamente, se realizó un aterrizaje según un esquema similar el 4 de marzo de 2016 tras el lanzamiento del satélite SES-9 , pero luego terminó en fracaso [98] .
El 28 de julio, en el sitio de prueba de SpaceX en Texas, se realizó una quema completa de la primera etapa del Falcon 9 (número de serie F9-0024-S1), que regresó después del lanzamiento del satélite JCSAT-14 , que utiliza la compañía. para las pruebas en tierra, se llevó a cabo. Los motores de nueve etapas operaron durante 2,5 minutos, lo que corresponde al segmento de la primera etapa durante el lanzamiento [99] .
El 14 de marzo de 2017, se anunció un contrato de 96,5 millones de dólares con la Fuerza Aérea de EE. UU. para lanzar otro satélite GPS-3 en febrero de 2019 [100] [101] .
En enero de 2018, se completó la certificación de segunda categoría para el cohete Falcon 9, que se requiere para el lanzamiento de la nave espacial científica de gravedad media de la NASA [102] .
En noviembre de 2018, el propulsor Falcon 9 aprobó la certificación de Categoría 3 para lanzar las misiones científicas Clase A y B más importantes de la NASA [103] .
El 16 de noviembre de 2020, un cohete propulsor Falcon 9 se lanzó desde el sitio de lanzamiento de Cabo Cañaveral en Florida con la nave espacial tripulada estadounidense Crew Dragon de SpaceX. La nave llevó a cuatro astronautas a la Estación Espacial Internacional (ISS) [104] .
El 8 de abril de 2022, se lanzó un cohete Falcon 9 que transportaba al Crew Dragon desde el Centro Espacial John F. Kennedy . Entregó la primera tripulación privada a la ISS como parte de la misión Axiom-1 [105] .
Esta sección contiene información sobre los últimos 3 lanzamientos realizados, así como un cronograma preliminar de los próximos lanzamientos programados. Una lista completa de vehículos de lanzamiento se encuentra en un artículo separado .
Editar tabla de lanzamientoNo. | Fecha y hora ( UTC ) | Versión | plataforma de lanzamiento | Carga útil | Orbita | Cliente | Resultado | Aterrizaje de la primera etapa |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
paso | ||||||||
182 | 20 octubre 2022 , 14:50 | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | Enlace estelar 4-36 | NOU | espaciox | Éxito | a la plataforma |
B1062-10 | ||||||||
Lanzamiento exitoso de 54 satélites de comunicaciones Starlink versión 1.5 en órbita con una inclinación de 53,2°. La primera etapa aterrizó en la plataforma marina de ASOG , ubicada a 650 km del sitio de lanzamiento en el Océano Atlántico [106] . | ||||||||
183 | 28 de octubre de 2022 01:14 | FT/Bloque 5 | Base Vandenberg , SLC-4E | Enlace estelar 4-31 | NOU | espaciox | Éxito | a la plataforma |
B1063-8 | ||||||||
Lanzamiento exitoso de 53 satélites de comunicaciones Starlink versión 1.5 en órbita con una inclinación de 53,2°. La primera etapa realizó un aterrizaje exitoso en la plataforma marina OCISLY , ubicada a 672 km del sitio de lanzamiento en el Océano Pacífico [107] . | ||||||||
184 | 3 de noviembre de 2022 05:22 | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | Pájaro caliente 13G | GPO | Eutelsat | Éxito | a la plataforma |
B1067-7 | ||||||||
Exitoso lanzamiento del segundo satélite geoestacionario de comunicaciones fabricado por Airbus Defence and Space . El satélite de 4500 kg está equipado con transpondedores de banda 80-Ku y L para el servicio europeo de cobertura de navegación geoestacionaria EGNOS . La primera etapa aterrizó en la plataforma marina JRTI , ubicada a 670 km del sitio de lanzamiento en el Océano Atlántico [108] . | ||||||||
Lanzamientos planificados | ||||||||
8 de noviembre de 2022 [109] | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | Galaxia 31 y | GPO | Intelsat | No estaba planeado | ||
Lanzamiento de dos satélites geoestacionarios de comunicaciones en banda C. | ||||||||
18 de noviembre de 2022 [109] | FT/Bloque 5 | KC Kennedy , LC-39A | SpaceX CRS-26 ( nave Dragon 2 ) |
NOU | NASA | a la plataforma planificado | ||
Lanzamiento de la nave espacial de carga Dragon 2 como parte de la Misión 26 del programa de reabastecimiento comercial de la ISS . | ||||||||
22 de noviembre de 2022 [110] [109] | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | HAKUTO-R M1 | iespacio | al suelo planificado | |||
Lanzamiento del módulo de aterrizaje lunar ispace con el vehículo lunar Rashid ( EAU ). | ||||||||
noviembre 2022 [109] | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | Eutelsat 10B | Eutelsat | ||||
Lanzamiento de satélite de comunicaciones para Eutelsat. | ||||||||
noviembre 2022 [106] [109] | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | Enlace estelar 4-37 | NOU | espaciox | a la plataforma planificado | ||
Lanzamiento del próximo lote de satélites de comunicación Starlink versión 1.5 en órbita con una inclinación de 53,2°. | ||||||||
5 de diciembre de 2022 [109] [111] | FT/Bloque 5 | Base Vandenberg , SLC-4E | DAFO | MTR | NASA | al suelo planificado | ||
Satélite de teledetección para el estudio global de las aguas superficiales de la Tierra y la medición del nivel de los océanos del mundo [112] [113] . | ||||||||
diciembre 2022 [109] [114] [115] | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | O3b mPower 1 y 2 | SOO | SSE | a la plataforma planificado | ||
Primer lanzamiento de la constelación O3b mPower [116] [117] . | ||||||||
diciembre 2022 [109] [118] | FT/Bloque 5 | Base Vandenberg , SLC-4E | SDA Tramo 0 | NOU | Agencia de Desarrollo Espacial | al suelo planificado | ||
Lanzamiento de 14 demostradores de la futura constelación de satélites del Departamento de Defensa de EE. UU. para rastrear lanzamientos de misiles y transmitir la señal. | ||||||||
diciembre 2022 [109] [119] [109] | FT/Bloque 5 | Cabo Cañaveral , SLC-40 | Transportador-6 | MTR | espaciox | a la plataforma planificado | ||
Lanzamiento en racimo de pequeñas naves espaciales de varios clientes. | ||||||||
No. | Fecha y hora ( UTC ) | Versión | plataforma de lanzamiento | Carga útil | Orbita | Cliente | Resultado | Aterrizaje de la primera etapa |
paso |
vehículo de lanzamiento | País | primer comienzo | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ariana 5 | UE | 1996 | 12 | ocho | 12 | 6 | diez | 12 | diez | diez | 9 |
Protón-M | Rusia | 2001 | ocho | 7 | once | ocho | ocho | 7 | 3 | 3 | 0 [b] |
Soyuz-2 | Rusia | 2006 | una | 5 | cuatro | 5 | ocho | 6 | 5 | 5 | 5 |
PSLV | India | 2007 _ | una | 2 | 2 | 2 | una | 3 | 3 | 2 | 3 |
Halcón 9 | EE.UU | 2010 | 0 | 0 | 0 | 2 | cuatro | 5 | ocho | 12 | dieciséis |
Vega | UE | 2012 | 0 | 0 | 0 [d] | una | una | 2 | 2 | cuatro | 2 |
Otros [es] | - | - | 7 | diez | 5 | 7 | 5 | 6 | 6 | cuatro | 5 |
Todo el mercado | 29 | 32 | 34 | 31 | 37 | 41 | 37 | 40 | 41 |
diccionarios y enciclopedias |
---|
espaciox | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Transporte |
| |||||||||||||||
Motores |
| |||||||||||||||
Misiones |
| |||||||||||||||
plataformas de lanzamiento | ||||||||||||||||
pistas de aterrizaje | ||||||||||||||||
Contratos | ||||||||||||||||
Programas | ||||||||||||||||
personas |
| |||||||||||||||
Los vehículos no voladores y las misiones futuras están en cursiva . El signo † indica misiones fallidas, vehículos destruidos y sitios abandonados. |
cohetes y espacio | Tecnología estadounidense de||
---|---|---|
Vehículos de lanzamiento operativos | ||
Vehículos de lanzamiento en desarrollo | ||
Vehículos de lanzamiento obsoletos |
| |
Bloques de refuerzo | ||
Aceleradores | ||
* - Proyectos japoneses que utilizan cohetes o escenarios estadounidenses; cursiva - proyectos cancelados antes del primer vuelo |
Etapas y vehículos de lanzamiento reutilizables | |
---|---|
Operando |
|
Previamente usado | |
Planificado | |
Cancelado |