Falcon 1

*Stopień 2.*
Producent	(USA)
Człon rakiet	Falcon 1
Materiały napędowe	kerozyna i ciekły tlen
	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

*Stopień 1.*
Producent	SpaceX
Człon rakiet	Falcon 1
Materiały napędowe	kerozyna i ciekły tlen
	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 1A lub 1C

Falcon 1
	Rodzina rakiet nośnych Falcon
	; Falcon 1 na stanowisku startowym w Vandenberg
Producent	SpaceX
Koszt opracowania	90 mln USD
Koszt wystrzelenia	7,9 mln USD (2008)
Data pierwszego startu	24 marca 2006
Data ostatniego startu	14 lipca 2009
	Statystyki
Wszystkie starty	5
Udane starty	2 (40%)
Nieudane starty	3
Zdolność wynoszenia	LEO: 570 kg
Siła ciągu przy starcie	454 kN
	Wymiary
Długość	21,3 m
Średnica	1,7 m
Masa całkowita	38 555 kg
Ilość stopni	2
	Stopnie rakiety
Stopień 1.	1x Merlin 1A lub 1C
Stopień 2.	1x Kestrel
	Multimedia w Wikimedia Commons

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. Jej przeznaczeniem były loty na niskie orbity okołoziemskie. Powstała z myślą o możliwie najmniejszych kosztach produkcji i obsługi, dlatego też jej pierwszy stopień miał być wielorazowego użytku. Do odzyskania pierwszego stopnia nigdy jednak nie doszło, firmie udało się tego dokonać z rakietą Falcon 9. SpaceX podał cenę rakiety Falcon 1 (wraz z kosztami startu, ubezpieczenia i kosztów montażu ładunku) na 7,9 mln USD (na rok 2008)^[1]. Była więc prawdopodobnie najtańszą na świecie rakietą nośną. Porównywalna rakieta Pegasus, wraz z wystrzeleniem, kosztuje ok. 31 mln USD.

Opracowanie rakiety, od przygotowań do pierwszego startu, zajęło ponad trzy lata. Jej nazwa pochodzi od fikcyjnego statku kosmicznego Millenium Falcon z filmu Gwiezdne wojny^[2].

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.

Miejsca startów

Rakieta mogła startować z trzech dostępnych firmie SpaceX kosmodromów:

kosmodromu w Vandenberg (Kalifornia, USA), ze stanowiska SLC-3W
Centrum Kosmiczne imienia Johna F. Kennedy’ego na Florydzie, w USA, ze stanowiska SLC-36A
kosmodromu na wyspie Omelek w atolu Kwajalein, części Wysp Marshalla

Historia startów

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^[3]. Piąty lot był pierwszym lotem komercyjnym, który umieścił satelitę RazakSAT na Niskiej orbicie okołoziemskiej^[4].

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^[5]
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^[6]
3	3 sierpnia 2008, 03:34	Trailblazer	ORS	Niepowodzenie	Pozostały ciąg w pierwszym stopniu spowodował kolizję pierwszego i drugiego stopnia^[7]
		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, 165 kg (początkowo miał być to RazakSAT)
5	14 lipca 2009, 03:35	RazakSAT	ATSB	Sukces^[8]
Poprzednio planowane starty (według stanu na 2010 rok)^[9]
	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	Sukces - Falcon 9	Zmieniono lot z Falcona 1e na Falcona 9
	2014–2015	Małe satelity	Astrium	Brak planów	Miał być to kolejny lot Falcona 1e

Zdolność wynoszenia

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

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

Elon Musk, właściciel SpaceX^[10] 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.

Stopnie rakiety

Stopień 1.

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

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.

Stopień 2.

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.

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.

Zobacz też

Falcon (rakieta)

Przypisy

↑ Opis Falcona 1. SpaceX. [dostęp 2009-01-21]. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-07-01)]. (ang.).
↑ Wywiad z Elonem Muskiem. [w:] YouTube [on-line]. (ang.).
↑ 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.).
↑ Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success. Spaceflight Now, 14 lipca, 2009. (ang.).
↑ Tom Junod: Triumph of His Will. Esquire, 2012-11-15. (ang.).
↑ Demo Flight 2 Flight Review Update. SpaceX, 15 czerwca 2007. [zarchiwizowane z tego adresu (3 grudnia, 2008)]. (ang.).
↑ Flight 3 mission summary. Space Exploration Technologies Corporation. [dostęp 2016-08-23]. [zarchiwizowane z tego adresu (2018-09-27)]. (ang.).
↑ Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success. Spaceflight Now, 14 lipca 2009. (ang.).
↑ Launch Manifest. SpaceX. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-01-04)]. (ang.).
↑ Karolina Pocielej. Elon Musk wysyła nas na Marsa. „Studens Scribit”. 3(19), 2017. Samorząd Studentów Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie. ISSN 2083-5957. (pol.).

Bibliografia

Strona domowa producenta (ang.)
Falcon 1 w serwisie Loty Kosmiczne (pol.)
Justin Ray: Sprawozdanie z dziewiczego, nieudanego lotu Falcona 1. [w:] Spaceflight Now [on-line]. 2006-03-26. [zarchiwizowane z tego adresu]. (ang.).

[1] Opis Falcona 1. SpaceX. [dostęp 2009-01-21]. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-07-01)]. (ang.).

[2] Wywiad z Elonem Muskiem. [w:] YouTube [on-line]. (ang.).

[3] 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.).

[4] Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success. Spaceflight Now, 14 lipca, 2009. (ang.).

[5] Tom Junod: Triumph of His Will. Esquire, 2012-11-15. (ang.).

[6] Demo Flight 2 Flight Review Update. SpaceX, 15 czerwca 2007. [zarchiwizowane z tego adresu (3 grudnia, 2008)]. (ang.).

[7] Flight 3 mission summary. Space Exploration Technologies Corporation. [dostęp 2016-08-23]. [zarchiwizowane z tego adresu (2018-09-27)]. (ang.).

[8] Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success. Spaceflight Now, 14 lipca 2009. (ang.).

[9] Launch Manifest. SpaceX. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-01-04)]. (ang.).

[Studens_Scribit-10] Karolina Pocielej. Elon Musk wysyła nas na Marsa. „Studens Scribit”. 3(19), 2017. Samorząd Studentów Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie. ISSN 2083-5957. (pol.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]