Falcon 1

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Falcon 1
Ilustracja
Falcon 1 na stanowisku startowym w Vandenberg
Producent SpaceX (USA)
Rodzina rakiet Falcon
Przeprowadzone starty 5
Nieudane starty 3
Udane starty 40%
Data pierwszego startu 24 marca 2006
Data ostatniego startu 14 lipca 2009
Koszt opracowania 90 mln USD
Koszt wystrzelenia 7,9 mln USD (2008)
Zdolność wynoszenia 570 kg na niską orbitę okołoziemską
Siła ciągu przy starcie 454 kN
Wymiary
Długość 21,3 m
Średnica 1,7 m
Masa całkowita 38 555 kg
Człony
Człon 1. 1 x Falcon 1-1
Człon 2. 1 x Falcon 1-2

Falcon 1 — komercyjna, dwustopniowa rakieta nośna, najmniejsza z rodziny Falcon, skonstruowana przez prywatną amerykańską firmę SpaceX. Pierwsza na świecie prywatna rakieta nośna na paliwo ciekłe. Powstała z myślą o możliwie najmniejszych kosztach produkcji i obsługi, dlatego też jej pierwszy stopień jest częściowo wielorazowego użytku. SpaceX podaje cenę rakiety (wraz z kosztami startu, ubezpieczenia i kosztów montażu ładunku) na 7,9 mln USD (na rok 2008)[1]. Jest więc prawdopodobnie najtańszą na świecie rakietą nośną. Porównywalna rakieta Pegasus, wraz z wystrzeleniem, kosztuje ok. 31 mln USD. Jej przeznaczeniem są loty na niskie orbity okołoziemskie.

Opracowanie rakiety, od przygotowań do pierwszego startu, zajęło ponad trzy lata. Jej nazwa pochodzi od fikcyjnego statku kosmicznego Millenium Falcon z filmu Gwiezdne wojny[potrzebny przypis].

Falcon 1, tak jak i inne rakiety serii Falcon, posiada system nazywany przez producenta wstrzymanie przed zwolnieniem (ang. hold-before-release system). Jest to układ znany z samolotów, ale rzadko spotykany w rakietach. Powoduje on, że rakieta nie startuje od razu po odpaleniu silnika głównego, ale jest „wstrzymywana”, aby sprawdzić, czy silnik i inne układy rakiety działają prawidłowo. Jeśli pracuje normalnie, rakieta zostaje „zwolniona” ze stanowiska startowego. W przeciwnym wypadku następuje automatycznie wyłączenie silników i całej rakiety oraz automatyczne wypompowanie paliwa.

Koszty[edytuj]

Mimo swojej i tak niskiej ceny, SpaceX prawdopodobnie uda się ją zmniejszyć jeszcze bardziej. Będzie to możliwe po tym, jak firma opanuje procedury związane z odzyskiwaniem pierwszego stopnia, Falcon 1-1. Został on zaprojektowany do wielorazowego użytku. Wyłowiony z wody, po opadnięciu z atmosfery, będzie przechodził gruntowny przegląd techniczny, a po uzupełnieniu paliwa, będzie mógł stanowić część kolejnej rakiety.

Miejsca startów[edytuj]

Rakieta może startować z trzech dostępnych firmie SpaceX kosmodromów:

Historia Startów[edytuj]

Falcon 1 miał 5 startów. Trzy pierwsze zakończyły się niepowodzeniem, następne 2 były już udane, Falcon 1 był pierwszą rakietą prywatnej firmy która dotarła na orbitę.[2] Piąty lot był pierwszym lotem komercyjnym, który umieścił satelitę RazakSAT na Niskiej orbicie okołoziemskiej.[3]

Nr lotu Data i Czas (GMT) Ładunek Klient Wynik Uwagi
1 24 marca 2006, 22:30 FalconSAT-2 DARPA Niepowodzenie Awaria silnika w T+33 sek
Utrata rakiety[4]
2 21 marca 2007, 01:10 DemoSat DARPA Niepowodzenie Praca pierwszego stopnia oraz przejście do drugiego odbyły się z sukcesem, maksymalna wysokość 289km
Przedwczesne wyłączenie silnika w T+7 min 30 s
Nie osiągnęła orbity
Nie odzyskano pierwszego stopnia
Nazywana "Częściowym sukcesem" z powodu zebranych danych do kolejnych lotów[5]
3 3 sierpnia 2008, 03:34 Trailblazer ORS Niepowodzenie Pozostały ciąg w pierwszym stopniu spowodował kolizję pierwszego i drugiego stopnia[6]
PRESat NASA
NanoSail-D NASA
Explorers Celestis
4 28 września 2008, 23:15 RatSat SpaceX Sukces Początkowo planowany na 23–25 września, Ładunek był symulatorem masy, 165kg (Początkowo miałbyć to RazakSAT)
5 14 lipca 2009, 03:35 RazakSAT ATSB Sukces[7]
Poprzednio planowane starty[8]
2011 TBD SpaceDev Brak planów Miał być to pierwszy lot Falcona 1e
2011–2014 OG-2 Orbcomm Sukces - Falcon 9 18 satelitów, zmieniono lot na Falcona 9,
2013 Formosat-5 NSPO Planowany Zmieniono lot z Falcona 1e na Falcona 9
2014-2015 Małe satelity Astrium Brak planów Miał być to kolejny lot Falcona 1e

Zdolność wynoszenia[edytuj]

Udźwig rakiety jest zależny od miejsca startu, rodzaju docelowej orbity, i metody wynoszenia (z jednokrotnym włączeniem 2. stopnia rakiety, „bezpośrednia”; z dwukrotnym włączeniem 2. stopnia rakiety, „pośrednia”):

Miejsce startu Metoda Wysokość orbity
[km]
Nachylenie orbity
[°]
Udźwig
[kg]
Vandenberg bezpośrednia 200 do 700 98 510 do 160
Vandenberg pośrednia 400 do 800 98 470 do 410
Przylądek Canaveral bezpośrednia 200 do 700 28,5 670 do 240
Przylądek Canaveral pośrednia 400 do 800 28,5 630 do 800

[potrzebny przypis]

Średnica czepca osłaniającego przedział ładunkowy wynosi 1,5 m (1,4 m dostępne dla ładunku), a długość całkowita wynosi 3,5 m (2,8 m dostępne dla ładunku).

Przebieg startu[edytuj]

Typowy przebieg startu z metodą bezpośredniego wprowadzenia ładunku na orbitę przebiega następująco:

Czas od startu Zdarzenie Wysokość
[km]
Prędkość
[m/s]
0 s zapłon 1. członu i start 0 472
169 s odrzucenie 1. członu 81 2 940
174 s odpalenie 2. członu 87 2 930
194 s odrzucenie osłony aerodynamicznej 118 2 950
552 s wyłączenie 2. członu 400 7 700
570 s odłączenie ładunku 400 7 700
1 114 s człon 1. spada do wody 0 0
4 h wyłowienie 1. członu 0 0

Przyczyny pierwszej porażki[edytuj]

Start rakiety Falcon 1

Elon Musk, właściciel SpaceX poinformował o przyczynach katastrofy pierwszej rakiety Falcon 1 podczas National Space Symposium, 5 kwietnia 2006. Leżała ona w pracach podejmowanych podczas pobytu rakiety już na platformie startowej. Dopuszczono do niewielkiego wycieku paliwa, który zaczął się około 4 minuty przed zapłonem silnika. Można było tego uniknąć poprawiając umocowanie małej rurki paliwowej w czasie prac nad awioniką, noc przed startem. Przeciek mógł być też dostrzeżony, gdyby monitorowano właściwe wskazania przyrządów.

Amerykańska wojskowa agencja DARPA, właściciel ładunku, zrewidowała potem to oświadczenie. Agencja doszukała się uszkodzenia nie w poluzowaniu nakrętki mocującej, lecz w jej uszkodzeniu. Element mocujący był na swoim miejscu, co oznacza, że został przymocowany prawidłowo. Nakrętka uległa zniszczeniu w wyniku korozji. Przyczyna skorodowania aluminiowej nakrętki nie jest znana dokładnie, jednak podejrzewa się, że doszło do niej albo przez galwaniczną korozję między nakrętką a stalową rurką, albo przez uszkodzenie anodyzowanej powłoki i wystawienie nieosłoniętego miejsca na działanie gorącego, wilgotnego powietrza panującego na kosmodromie. W kolejnych lotach, nakrętki aluminiowe zastąpione zostały wykonanymi ze stali nierdzewnej.

Człony[edytuj]

Falcon 1-1[edytuj]

Falcon 1-1
Producent SpaceX (USA)
Człon rakiet Falcon 1
Materiały napędowe kerozyna i ciekły tlen
Rok pierwszego startu 2006
Osiągi
Siła ciągu przy starcie 342 (409 w próżni) kN
Impuls właściwy w próżni 304 s
Impuls właściwy na poz. morza 255 s
Wymiary
Długość 16 m
Średnica 1,7 m
Silniki
Silnik 1. 1 x Merlin 1C

Podstawowy człon rakiety Falcon 1. Napędzany silnikiem jednokomorowym na mieszankę tlenu i węglowodorów.

Zbliżenie na silnik Merlin 1 i koniec dolny członu Falcon 1-1

Falcon 1-1, wraz silnikiem, jest członem wielorazowego użytku. Po wypaleniu się i odłączeniu od reszty rakiety opada na spadochronie do wody, skąd jest wyławiany. System sprowadzania członu i odzyskiwania opracowała firma Irvin Parachute Corporation. Ta sama firma opracowała podobny system na potrzeby amerykańskich promów kosmicznych.

Człon jest autorską konstrukcją producenta rakiety. Jego konstrukcja jest pośrednia względem dwóch technologii zwykle stosowanych w konstrukcji członów rakiet nośnych: ciężkiej, ale sztywnej i mocnej konstrukcji, a lekkiej, jednak potrzebującej utrzymywania ciśnienia wewnątrz, aby podtrzymać jej sztywność (gdyż szkielet nie podtrzymałby sam własnego ciężaru). Falcon 1-1 posiada zbiornik z helem do utrzymywania odpowiedniego ciśnienia wewnątrz członu, dostarczany przez Arde Corporation. Taki sam zbiornik jest używany w rakietach Delta 4, firmy Boeing. Poszycie członu jest wykonane ze stopu aluminium, opatentowanego przez SpaceX.

Człon jest wyposażony w system samokontroli, wstrzymanie przed zwolnieniem (ang. „hold-before-release system”). Powoduje on, że rakieta nie startuje od razu po odpaleniu silnika głównego, ale jest „wstrzymywana”, aby sprawdzić, czy silnik i inne układy rakiety działają prawidłowo. Jeśli pracuje normalnie, rakieta zostaje „zwolniona” ze stanowiska startowego. W przeciwnym wypadku następuje automatycznie wyłączenie silników i całej rakiety oraz automatyczne wypompowanie paliwa.

Oddzielanie członu następuje poprzez bolce separacyjne z podwójnym wyzwalaczem i system pneumatycznego odrzucania.

Falcon 1-2[edytuj]

Falcon 1-2
Producent SpaceX (USA)
Człon rakiet Falcon 1
Materiały napędowe kerozyna i ciekły tlen
Rok pierwszego startu 2006
Osiągi
Siła ciągu przy starcie 31 (w próżni) kN
Impuls właściwy w próżni 327 s
Wymiary
Długość 3 m
Średnica 1,7 m
Silniki
Silnik 1. 1 x Kestrel

Drugi człon rakiety Falcon 1. Napędzany silnikiem jednokomorowym na mieszankę tlenu i węglowodorów. Silnik jest przystosowany do kilkukrotnego włączania go w przestrzeni kosmicznej.

Do budowy użyto stopu aluminium i litu – stopu o największej wytrzymałości przy jednocześnie najmniejszej masie, jaki można użyć w takich zastosowaniach, np. przy kontakcie z ciekłym tlenem. Stopy takie są używane, np. w silnikach wynoszących wahadłowce kosmiczne.

Silnik Kestrel – napęd członu Falcon 1-2

Konstrukcja członu jest wspomagana przez utrzymywanie w nim stałego ciśnienia atmosfery helowej. Zbiornik helu, tak jak w przypadku członu Falcon 1-1, dostarcza firma Arde. Hel jest jednocześnie używany w silniczkach korekcyjnych członu oraz do utrzymywania w odpowiednim stanie mieszanki paliwowej, w wypadku konieczności ponownego odpalania silnika członu.

Bibliografia[edytuj]

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. Opis Falcona 1 (ang.). [dostęp 21 stycznia 2009].
  2. Ashlee Vance: Elon Musk : Tesla, SpaceX, and the Quest for a Fantastic Future. New York: HarperCollins, 2015, s. 203. ISBN 978-0-06-230123-9. (ang.)
  3. Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success (ang.). Spaceflight Now, 14 lipca, 2009.
  4. Tom Junod: Triumph of His Will (ang.). Esquire, 2012-11-15.
  5. Demo Flight 2 Flight Review Update (ang.). SpaceX, 15 czerwca, 2007. [zarchiwizowane z tego adresu (3 grudnia, 2008)].
  6. Flight 3 mission summary (ang.). Space Exploration Technologies Corporation.
  7. Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success (ang.). Spaceflight Now, 14 lipca, 2009.
  8. Launch Manifest (ang.). SpaceX.