Falcon 9

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Falcon 9
Rodzina rakiet nośnych Falcon
Ilustracja
Start rakiety Falcon 9 FT
Producent Stany Zjednoczone SpaceX
Koszt wystrzelenia v1.1: 56,5 mln USD
FT: 62 mln USD
Data pierwszego startu 4 czerwca 2010
Statystyki
Wszystkie starty 43
Udane starty 42 (98%)
Nieudane starty 1
Zdolność wynoszenia LEO
v1.0: 10,45 t
v1.1: 13,15 t
FT: 22,8 t

GTO
v1.1: 4,85 t
FT: 8,3 t

Siła ciągu przy starcie v1.0: 4940 kN
v1.1: 5885 kN
FT: 6806 kN
Wymiary
Długość v1.0: 54,9 m
v1.1: 68,4 m
FT: 70 m
Średnica 3,66 m
Masa całkowita v1.0: 333 400 kg
v1.1: 505 850 kg
FT: 541 300 kg
Ilość stopni 2
Stopnie rakiety
Stopień 1. v1.0: 9x Merlin 1C
v1.1: 9x Merlin 1D
FT: 9x Merlin 1D+
Stopień 2. v1.0: 1x Merlin 1C Vacuum
v1.1: 1x Merlin 1D Vacuum
FT: 1x Merlin 1D+ Vacuum

Falcon 9 – rodzina dwustopniowych rakiet nośnych, zaprojektowana i wyprodukowana przez amerykańską firmę SpaceX, przeznaczona do wynoszenia ładunków na orbitę, misji bezzałogowych i załogowych do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Napędzana mieszaniną ciekłego tlenu (LOX) i nafty (RP-1). Obecnie jest to jedyna rakieta, której pierwszy stopnień może wylądować i być użyty ponownie. Podobnie jak Falcon 1 rakieta używa silników Merlin 1 początkowo w wersji 1C, a później 1D.

Wersje[edytuj]

Falcon 9 (v1.0)[edytuj]

 Osobny artykuł: Falcon 9 v1.0.
Od lewej rakiety: Falcon 1, Falcon 9 v1.0, Falcon 9 v1.1 i Falcon Heavy
Różnica w konfiguracji silników w rakietach Falcon 9 w wersjach 1.0 i 1.1

Pierwszy stopień był zasilany przez 9 silników Merlin 1C, które dawały łączną siłę ciągu o wartości 4,94 MN. Nominalny czas pracy silników wynosił 170 sekund.

Drugi stopień to konstrukcyjnie krótsza kopia pierwszego, był zasilany pojedynczym silnikiem w wersji przystosowanej do próżni (Merlin 1C Vacuum). Silnik ten wytwarzał ciąg 445 kN w próżni, miał zdwojone zapalniki umożliwiające wznowienie pracy silnika. Jego nominalny czas pracy wynosił 345 sekundy. Silnik miał możliwość regulowania ciągu podczas pracy w zakresie 60-100%. Stopień był wyposażony w system reakcyjnego sterowania (RCS), na który składały się 4 silniczki Draco napędzane mieszaniną monometylohydrazyny i tetratlenku diazotu, o ciągu 400 N każdy.

Ściany i kopuła zbiornika paliwa były wykonane ze stopu aluminium i litu. Połączenie między stopniami były wykonane z włókna węglowego wraz z rdzeniem aluminiowym. System separacyjny stanowiły odpychacze pneumatyczne.

Cała rakieta miała wysokość 54,9 m i średnicę 3,6 m. Potrafiła ona wynieść na niską orbitę wokółziemską (ok. 200 km) ładunki o masie do ok. 10 t, natomiast na orbitę geostacjonarną do ok. 2,4 t. Starty odbywały się z kosmodromu na przylądku Canaveral w USA[1].

Falcon 9 v1.1[edytuj]

 Osobny artykuł: Falcon 9 v1.1.

W maju 2012 r. ogłoszono informację o zastąpieniu po pięciu startach rakiety Falcon 9 wersją Falcon 9 v1.1, która dzięki zastosowaniu silników Merlin 1D o zwiększonych parametrach będzie dysponowała lepszymi osiągami. Pierwszy start tej wersji odbył się 29 września 2013 r.[2]

W dniu 18 kwietnia 2014 roku odbył się pierwszy komercyjny lot rakiety Falcon 9 v 1,1 wyposażonej w rozkładane podpory do lądowania, który wyniósł towarową kapsułę Dragon CRS-3 na orbitę, celem zaopatrzenia Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Lot rakiety przebiegał poprawnie i pierwszy stopień rakiety zdołał powrócić w sposób kontrolowany z wysokości ponad 80 km i miękko wylądować we wskazanym miejscu w wodach Oceanu Atlantyckiego (na wschód od Florydy), używając do tego silników Merlin 1D. Przed opadnięciem do wody rakieta zdołała również rozłożyć specjalne podpory. Zgodnie z planem rakieta po zetknięciu się z powierzchnią oceanu przewróciła się i zatonęła.

Drugi komercyjny lot rakiety Falcon 9 v 1,1 z próbą lądowania na powierzchni oceanu odbył się 14 lipca 2014 roku. Tym razem ładunek stanowiły satelity telekomunikacyjne Orbcomm. Także tym razem rakieta zdołała powrócić w sposób kontrolowany do wód Oceanu Atlantyckiego, ale po rozłożeniu podpór i wyłączeniu silnika przewróciła się do wody ulegając uszkodzeniu[3].

Falcon 9 Full Thrust[edytuj]

 Osobny artykuł: Falcon 9 FT.

Trzecią wersją rakiet z rodziny Falcon 9 jest Falcon 9 Full Thrust , znany także jako Falcon 9 v1,2, Full Performance Falcon 9 lub Falcon 9 Upgrade. W tej wersji wprowadzono liczne zmiany konstrukcyjne wynikające z doświadczeń zdobytych przy poprzednich startach. Powiększono zbiorniki paliwa, wzmocniono strukturę kadłuba i podpory rakiety. Całkowita wysokość zwiększyła się w porównaniu do wersji Falcon 9 1.1 o 1,5 metra i wynosi 70 metrów. Wersja FT została wyposażona w zmodernizowane silniki Merlin 1D o zwiększonej mocy. 22 grudnia 2015 r. odbył się start pierwszego egzemplarza tego modelu zakończony wyniesieniem na orbitę satelitów Orbcom i po raz pierwszy w historii odzyskaniem pierwszego stopnia rakiety, który wylądował na przylądku Canaveral na specjalnie do tego celu przygotowanym lądowisku "Landing Zone 1".

8 kwietnia 2016 Falcon 9 Full Thrust wyniósł na orbitę statek zaopatrzeniowy do stacji ISS Dragon CRS-8. Pierwszy stopień rakiety zdołał wylądować na morzu na specjalnie do tego celu przystosowanej, sterowanej zdalnie, jednostce z lądowiskiem noszącej nazwę "Of Course I Still Love You".

Odzyskiwanie pierwszego stopnia rakiety jest uzależnione od rodzaju misji, ponieważ wymaga zabrania dodatkowej ilości paliwa.

Grasshopper i Falcon 9R[edytuj]

 Osobny artykuł: Grasshopper (rakieta).
Grasshopper na stanowisku testowym (2012)

Grasshopper stanowił demonstrator technologiczny służący do testów konstrukcji umożliwiającej odzyskiwanie poszczególnych stopni rakiety Falcon 9, nie poprzez wyławianie ich z oceanu po odseparowaniu i opuszczeniu na spadochronach, jak realizowano odzysk silników pomocniczych SRB wahadłowców kosmicznych, ale poprzez kontrolowany powrót tego członu na miejsce startu na własnych silnikach. Była to zatem rakieta pionowego startu i lądowania typu VTVL. Wymagało to instalacji odpowiedniego stelaża z rozkładanymi wspornikami, które umożliwiały wylądowanie w pozycji pionowej. Grasshopper był wyposażony w pojedynczy silnik Merlin-1D, podczas gdy w pierwszym stopniu rakiety Falcon 9 znajduje się 9 takich silników.

Testy Grasshoppera były prowadzone w latach 2012-2013 na stanowisku testowym w McGregor w Teksasie. Przeprowadzono osiem lotów testowych. Najwyższa uzyskana wysokość lotu wyniosła 744 m. Testowane były m.in. właściwości pojazdu w ruchu poziomym, także pod wiatr[4].

Eksperymenty z Grasshopperem posłużyły do skonstruowania w oparciu o konstrukcję rakiety Falcon 9 v1.1 eksperymentalnej rakiety Falcon 9R Reusable Development Vehicles (F9R Dev), która miała kontynuować próby kontrolowanego odzyskiwania pierwszego stopnia rakiety za pomocą pracujących silników, co nie udało się do tej pory żadnej firmie czy agencji kosmicznej[5]. Człon pierwszy rakiety wyposażony jest w rozkładane „nogi” (podpory) umożliwiające pionowe lądowanie[6]. Pierwszy udany start rakiety Falcon 9R Dev odbył się 17 kwietnia 2014, kiedy to rakieta wzniosła się na wysokość 250 metrów a następnie łagodnie wylądowała w miejscu z którego wystartowała.

Podczas piątego lotu rakiety Falcon 9R 22 sierpnia 2014 awarii uległ jej system sterowania lotem, co skutkowało kontrolowanym zniszczeniem jej w powietrzu. Z planów zbudowania kolejnej eksperymentalnej rakiety tego typu zrezygnowano ponieważ podczas dotychczasowych lotów zebrano wystarczającą ilość danych do dalszego rozwoju rakiet z rodziny Falcon 9.

System odzyskiwania stosowany przez firmę SpaceX pozwoli docelowo na obniżenie kosztów wynoszenia ludzi na orbitę do poziomu ok 200 tys. dolarów za osobę. Odmiana tego systemu ma znaleźć zastosowanie także w załogowej kapsule Dragon 2.

Falcon Heavy[edytuj]

 Osobny artykuł: Falcon Heavy.

Silniejszą wersją rakiety nośnej Falcon 9 będzie Falcon Heavy (wcześniej używano nazwy Falcon 9 Heavy). Powstanie ona przez dodanie po bokach dwóch dodatkowych pierwszych członów rakiety. Dzięki temu osiągi rakiety znacznie wzrosną, będzie mogła wynieść na niską orbitę okołoziemską do 63,8 t ładunku, a na orbitę geostacjonarną ponad 26,7 t [7]. Starty tej rakiety będą odbywały się z kosmodromu John F. Kennedy Space Center na Florydzie oraz z wyrzutni SpaceX zbudowanej na terenie bazy wojsk lotniczych Vandenberg w Kalifornii[8].

Falcon 9 Block 4[edytuj]

Nowa wersja rakiety która będzie wersją przejściową między wersją FT (Block 3) a Block 5. Pierwszy start odbył się 14 sierpnia 2017 roku, wraz z misją CRS-12[9]

Falcon 9 Block 5[edytuj]

23 października 2016 Elon Musk zapowiedział budowę nowej wersji rakiety o nazwie kodowej „Block 5”, rozwiniętą o wiele drobnych ulepszeń, większy ciąg oraz poprawione nogi do lądowania[10]. 21 stycznia 2017 roku Elon Musk dodał, że „Block 5” jest ostateczną modernizacją konstrukcji Falcona 9, która znacznie poprawia wydajność i ułatwia ponowne wykorzystanie rakiety[11]. Rozpoczęcie produkcji przewidziano na początek roku 2017[10], a pierwszy start pod koniec 2017 roku[11].

Dane techniczne[edytuj]

Wersja Falcon 9 v1.0[12] Falcon 9 v1.1[13][14] Falcon 9 v1.1 FT[15]
Stopień 1 9 × Merlin 1C 9 × Merlin 1D 9 × Merlin 1D (zmodernizowany)
Stopień 2 1 × Merlin 1C Vacuum 1 × Merlin 1D Vacuum 1 × Merlin 1D Vacuum (zmodernizowany)
Wysokość (m) 54,9 68,4 70
Średnica (m) 3,66 3,66 3,66
Ciąg początkowy (kN) 4940 5885 6806
Masa startowa (t) 318 506 541
Średnica osłony (m) brak* 5,2 5,2
Ładunek na LEO (t) 8,5-9 (start z Cape Canaveral) 13,15 22,8
Ładunek na GTO (t) 3,4 4,85 8,3
Starty udane/wszystkie 5/5 14/15 23/23

* Wersja 1.0 nigdy nie użyła ładunku wymagającego osłony (owiewki) aerodynamicznej, wynosiła tylko statek Dragon.
** Maksymalny udźwig wersji 1.1 FT podany jest dla startu bez odzyskiwania pierwszego stopnia rakiety.

Silnik Merlin 1[edytuj]

 Osobny artykuł: Merlin 1.

Podstawowe silniki dla rakiet Falcon 9 to silniki z rodziny Merlin 1, produkowane również przez SpaceX. W pierwszej wersji rakiety stosowane są silniki Merlin 1C, natomiast w wersjach Falcon 9 v.1.1 i w Falcon Heavy zmodyfikowane silniki Merlin 1D. Silniki te są stosowane zarówno w pierwszych stopniach rakiet (w klastrach złożonych z 9 jednostek) jak i w drugich stopniach, gdzie stosowane są pojedyncze silniki Merlin w wersjach próżniowych (Vacuum).

Wersja Merlin 1D ma ciąg zwiększony z 556 do 620 kN na poziomie morza, co pozwala na zwiększenie udźwigu rakiety. Silnik ten został po raz pierwszy zastosowany w 2013 r.[2]

Historia startów[edytuj]

Lądowanie pierwszego stopnia rakiety Falcon 9 FT na Cape Canaveral, 22 grudnia 2015 roku

Przez 7 lat rakiety z rodziny Falcon 9 poleciały już 41 razy z czego 40 było udanych (nie licząc zniszczenia rakiety przed startem podczas testów). Jednocześnie na 21 prób lądowania 16 było udanych.

Pierwsza wersja rakiety Falcon 9 v1.0 poleciała 5 razy (od czerwca 2010 do marca 2013), jej następca Falcon 9 v1.1 poleciał 15 razy (od września 2013 do stycznia 2016), aktualnie najnowsza wersja Falcon 9 FT od grudnia 2015 roku poleciała 21 razy.

Planowane starty[edytuj]

Lista planowanych startów, zawiera orientacyjne daty i mogą w każdej chwili ulec zmianie, tak samo jak konfiguracja rakiet (debiut wariantów Block 5 i Heavy)

Zobacz też[edytuj]

Przypisy[edytuj]

  1. SpaceX (ang.). nasa.gov. [dostęp 2012-05-17].
  2. a b William Graham: SpaceX successfully launches debut Falcon 9 v1.1 (ang.). NASASpaceFlight.com, 2013-09-29. [dostęp 2013-10-01].
  3. Krzysztof Kanawka: Udane wodowanie 1. stopnia Falcona 9 po raz drugi! (pol.). Kosmonauta.net, 2014-07-22. [dostęp 2014-08-14].
  4. SpaceX: Grasshoper completes half-mile flight in last test (ang.). 2013-10-16. [dostęp 2013-10-20].
  5. Chris Bergin: Rockets that return home – SpaceX pushing the boundaries (ang.). W: NASASpaceFlight.com [on-line]. 2014-04-22. [dostęp 2015-05-31].
  6. Mike Wall: SpaceX Adds Landing Legs to Falcon 9 Rocket for Next Launch, Elon Musk Says (Photo) (ang.). space.com. [dostęp 2014-03-04].
  7. Falcon Heavy. SpaceX. [dostęp 2013-12-04].
  8. Stephen Clark: SpaceX's mega-rocket to debut next year at pad 39A (ang.). Spaceflight Now, 2014-04-15. [dostęp 2014-04-19].
  9. Chris Gebhardt: Bulgariasat launch realigns; SpaceX secures X-37B launch contract (ang.). 7 czerwca, 2017. [dostęp 9 lipca, 2017].
  10. a b SpaceX’s Elon Musk geeks out over Mars interplanetary transport plan on Reddit, „GeekWire”, 23 października 2016 [dostęp 2017-01-22] (ang.).
  11. a b Elon Musk: Elon Musk on Twitter (ang.). 2017-01-21.  Cytat: Block 5 is the final upgrade of the Falcon architecture. Significantly improves performance & ease of reusability. Flies end of year.
  12. Falcon 9 Overview (ang.). [dostęp 2013-10-20].
  13. SpaceX Falcon Data Sheet. Space Launch report. [dostęp 2012-02-22].
  14. Falcon 9. SpaceX. [dostęp 2013-08-16].
  15. Capabilities & Services. SpaceX. [dostęp 2016-05-03].

Bibliografia[edytuj]