Falcon 9 Full Thrust (también conocido como Falcon 9 v1.2 ) es un vehículo de lanzamiento de elevación media , de dos etapas a órbita y parcialmente reutilizable , diseñado y fabricado en los Estados Unidos por SpaceX . Es la tercera versión principal de la familia Falcon 9 , diseñada a partir de 2014, con sus primeras operaciones de lanzamiento en diciembre de 2015. Posteriormente se perfeccionó en el Block 4 y el Block 5. Al 28 de septiembre de 2024, todas las variantes del Falcon 9 Full Thrust (incluidos los Block 4 y 5) habían realizado 359 lanzamientos sin solo una falla del Starlink Group 9-3 .
El 22 de diciembre de 2015 , la versión Full Thrust de la familia Falcon 9 fue el primer vehículo de lanzamiento en una trayectoria orbital en aterrizar verticalmente con éxito una primera etapa . El aterrizaje siguió un programa de desarrollo tecnológico realizado entre 2013 y 2015. Algunos de los avances tecnológicos necesarios, como las patas de aterrizaje, se implementaron por primera vez en la versión Falcon 9 v1.1, pero esa versión nunca aterrizó intacta. A partir de 2017, los propulsores de primera etapa previamente volados se reutilizaron para lanzar nuevas cargas útiles a la órbita. [9] [10] Esto rápidamente se convirtió en rutina, en 2018 y en 2019 más de la mitad de todos los vuelos del Falcon 9 reutilizaron un propulsor. En 2020, la fracción de propulsores reutilizados aumentó al 81%.
Falcon 9 Full Thrust es una mejora sustancial respecto del cohete Falcon 9 v1.1 anterior , que realizó su última misión en enero de 2016. Con motores de primera y segunda etapa mejorados, un tanque de propulsor de segunda etapa más grande y densificación del propulsor, el vehículo puede transportar cargas útiles sustanciales a la órbita geoestacionaria y realizar un aterrizaje propulsivo para la recuperación. [11]
Un objetivo principal del nuevo diseño fue facilitar la reutilización de los cohetes de refuerzo para una gama más amplia de misiones, incluida la entrega de grandes satélites de comunicaciones a la órbita geoestacionaria . [12]
Al igual que las versiones anteriores del Falcon 9, y al igual que la serie Saturno del programa Apolo , la presencia de múltiples motores en la primera etapa puede permitir completar la misión incluso si uno de los motores de la primera etapa falla en pleno vuelo. [13]
La tercera versión del Falcon 9 se desarrolló en 2014-2015 y realizó su vuelo inaugural en diciembre de 2015. El Falcon 9 Full Thrust es una variante reutilizable modificada de la familia Falcon 9 con capacidades que superan al Falcon 9 v1.1, incluida la capacidad de "aterrizar la primera etapa para misiones de órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) en la nave no tripulada " [14] [15] El cohete fue diseñado utilizando sistemas y tecnología de software que se habían desarrollado como parte del programa de desarrollo del sistema de lanzamiento reutilizable de SpaceX , una iniciativa privada de SpaceX para facilitar la reutilización rápida tanto de la primera como, a largo plazo, de la segunda etapa de los vehículos de lanzamiento de SpaceX. [16] Se probaron varias tecnologías en el demostrador de tecnología Grasshopper , así como varios vuelos del Falcon 9 v1.1 en los que se estaban realizando pruebas de descenso controlado del propulsor posterior a la misión . [17]
En 2015, SpaceX realizó una serie de modificaciones al Falcon 9 v1.1 existente. El nuevo cohete se conocía internamente como Falcon 9 Full Thrust, [18] y también se lo conoce como Falcon 9 v1.2, Enhanced Falcon 9, Full-Performance Falcon 9, [14] y Falcon 9 Upgrade. [19]
Un objetivo principal del nuevo diseño fue facilitar la reutilización de los cohetes de refuerzo para una gama más amplia de misiones, incluida la entrega de grandes satélites de comunicaciones a la órbita geoestacionaria . [12]
Las modificaciones en la versión mejorada incluyen:
El diseño modificado ganó 1,2 metros (3 pies 11 pulgadas) adicionales de altura, extendiéndose hasta exactamente 70 metros (230 pies) incluyendo el carenado de carga útil, [13] mientras obtenía un aumento de rendimiento general del 33 por ciento. [19] El nuevo motor de primera etapa tiene una relación empuje-peso mucho mayor.
El cohete de primera etapa de empuje completo podría alcanzar la órbita baja de la Tierra como un cohete de una sola etapa a órbita si no lleva la etapa superior y un satélite pesado. [23]
Las versiones lanzadas en 2017 han incluido un sistema de recuperación experimental para las mitades del carenado de la carga útil. El 30 de marzo de 2017, SpaceX recuperó por primera vez un carenado de la misión SES-10 , gracias a propulsores y un paracaídas orientable que lo ayudaron a planear hasta un suave aterrizaje en el agua. [24]
En el vuelo del 25 de junio de 2017 ( Iridium NEXT 11-20), las aletas de rejilla de aluminio fueron reemplazadas por versiones de titanio, para mejorar la autoridad de control y lidiar mejor con el calor durante el reingreso . [25] Después de las inspecciones posteriores al vuelo, Elon Musk anunció que las nuevas aletas de rejilla probablemente no requerirán servicio entre vuelos. [26]
SpaceX lleva tiempo desarrollando un sistema autónomo alternativo para sustituir a los sistemas terrestres tradicionales que se han utilizado en todos los lanzamientos estadounidenses durante más de seis décadas. El sistema autónomo se ha utilizado en algunos de los vuelos de prueba suborbitales VTVL de SpaceX en Texas y ha volado en paralelo en varios lanzamientos orbitales como parte de un proceso de prueba del sistema para obtener la aprobación para su uso en vuelos operativos.
En febrero de 2017, el lanzamiento del CRS-10 de SpaceX fue el primer lanzamiento operativo que utilizó el nuevo Sistema Autónomo de Seguridad de Vuelo (AFSS, por sus siglas en inglés) en "cualquiera de los Campos de Tiro Oriental u Occidental del Comando Espacial de la Fuerza Aérea ". El siguiente vuelo de SpaceX, EchoStar 23 en marzo, fue el último lanzamiento de SpaceX que utilizó el sistema histórico de radares terrestres, computadoras de seguimiento y personal en búnkeres de lanzamiento que se habían utilizado durante más de sesenta años para todos los lanzamientos desde el Campo de Tiro Oriental. Para todos los futuros lanzamientos de SpaceX, el AFSS ha reemplazado "al personal y equipo de control de vuelo de la misión en tierra con fuentes de posicionamiento, navegación y sincronización a bordo y lógica de decisión. Los beneficios del AFSS incluyen mayor seguridad pública, menor dependencia de la infraestructura del campo de tiro, menor costo de transporte espacial de alcance, mayor previsibilidad y disponibilidad del cronograma, flexibilidad operativa y flexibilidad de franjas horarias de lanzamiento". [27] [28]
En 2017, SpaceX comenzó a realizar vuelos con cambios incrementales a la versión Full Thrust del Falcon 9, llamándolos "Bloque 4". [29] Al principio, solo se modificó la segunda etapa según los estándares del Bloque 4, volando sobre una primera etapa "Bloque 3" para tres misiones: NROL -76 e Inmarsat-5 F4 en mayo de 2017, e Intelsat 35e en julio. [30] El Bloque 4 se describió como una transición entre el "Bloque 3" de Full Thrust v1.2 y el siguiente Bloque 5 del Falcon 9. Incluye actualizaciones incrementales del empuje del motor que conducen al empuje final del Bloque 5. [31] El vuelo inaugural del diseño completo del Bloque 4 (primera y segunda etapa) fue la misión CRS-12 de la NASA el 14 de agosto de 2017. [32]
SpaceX anunció en 2017 que se estaba desarrollando otra serie de mejoras incrementales, una versión Falcon 9 Block 5 , que ha sucedido al Block 4 de transición. Los cambios más importantes entre Block 3 y Block 5 son un mayor empuje en todos los motores y mejoras en las patas de aterrizaje. Además, numerosos cambios pequeños ayudarán a agilizar la recuperación y la reutilización de los propulsores de la primera etapa . Las modificaciones se centran en aumentar la velocidad de producción y la eficiencia de la reutilización. SpaceX tiene como objetivo volar cada propulsor Block 5 diez veces con solo inspecciones intermedias, y hasta 100 veces con reacondicionamiento. [33] [34]
Las segundas etapas del bloque 5 se pueden construir con un kit de extensión de misión para permitir una mayor duración y/o más arranques de motor.
Las especificaciones y características del Falcon 9 Full Thrust son las siguientes: [13] [30] [35]
El Falcon 9 Full Thrust utiliza una etapa intermedia de 4,5 metros de largo [35] , que es más larga y más fuerte que la del Falcon 9 v1.1. Se trata de una " estructura compuesta que consiste en un núcleo de panal de aluminio rodeado por una lámina frontal de fibra de carbono ". [13] La longitud total del vehículo en el momento del lanzamiento es de 70 metros y la masa total cargada con combustible es de 549.000 kg. [35] La aleación de aluminio y litio utilizada es 2195-T8 . [37]
El vehículo mejorado Falcon 9 Full Thrust "incluye sistemas de recuperación de la primera etapa , para permitir que SpaceX regrese la primera etapa al sitio de lanzamiento después de completar los requisitos de la misión principal. Estos sistemas incluyen cuatro patas de aterrizaje desplegables , que se bloquean contra el tanque de la primera etapa durante el ascenso. El exceso de propulsor reservado para las operaciones de recuperación de la primera etapa del Falcon 9 se desviará para su uso en el objetivo principal de la misión, si es necesario, lo que garantiza márgenes de rendimiento suficientes para misiones exitosas". [13] La capacidad de carga útil nominal a una órbita de transferencia geoestacionaria es de 5.500 kilogramos (12.100 lb) con la recuperación de la primera etapa (el precio por lanzamiento es de 62 millones de dólares estadounidenses), frente a los 8.300 kilogramos (18.300 lb) con una primera etapa prescindible. [35]
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Ya en marzo de 2014, las especificaciones de precios y carga útil publicadas por SpaceX para el cohete desechable Falcon 9 v1.1 incluían en realidad un 30 por ciento más de rendimiento que el indicado en la lista de precios publicada. En ese momento, el rendimiento adicional se reservó para que SpaceX realizara pruebas de reutilización con el Falcon 9 v1.1 y al mismo tiempo lograra las cargas útiles especificadas para los clientes. Se habían realizado muchos cambios de ingeniería para respaldar la reutilización y la recuperación de la primera etapa en esta versión v1.1 anterior. SpaceX indicó que tenía margen para aumentar el rendimiento de la carga útil para el Falcon 9 Full Thrust, o reducir el precio de lanzamiento, o ambas cosas. [38]
En 2015, SpaceX anunció una serie de modificaciones a la versión anterior del vehículo de lanzamiento Falcon 9 v1.1 . El nuevo cohete fue conocido internamente durante un tiempo como Falcon 9 v1.1 Full Thrust , [18] pero también fue conocido bajo una variedad de nombres, incluyendo Falcon 9 v1.2 , [39] Enhanced Falcon 9 , Full-Performance Falcon 9 , [14] Upgraded Falcon 9 , [40] y Falcon 9 Upgrade . [19] [41] Desde el primer vuelo de la "actualización de empuje completo", SpaceX se ha referido a esta versión simplemente como Falcon 9. [ 42]
La presidenta de SpaceX, Gwynne Shotwell, explicó en marzo de 2015 que el nuevo diseño daría como resultado una producción optimizada y un rendimiento mejorado: [15]
Entonces, tenemos los motores de mayor empuje, terminamos el desarrollo de eso, estamos en [pruebas de calificación]. Lo que también estamos haciendo es modificar un poco la estructura. Quiero construir solo dos versiones, o dos núcleos en mi fábrica, más que eso no sería bueno desde la perspectiva del cliente. Se trata de un aumento de aproximadamente el 30% en el rendimiento, tal vez un poco más. Lo que hace es que nos permite aterrizar la primera etapa para misiones GTO en la nave no tripulada . [14]
Según una declaración de SpaceX en mayo de 2015, el Falcon 9 Full Thrust probablemente no requeriría una recertificación para su lanzamiento para contratos del gobierno de los Estados Unidos. Shotwell afirmó que "es un proceso iterativo [con las agencias]" y que "cada vez será más rápido certificar nuevas versiones del vehículo". [43] La Fuerza Aérea de los Estados Unidos certificó la versión mejorada del vehículo de lanzamiento para su uso en lanzamientos militares estadounidenses en enero de 2016, basándose en el único lanzamiento exitoso hasta la fecha y la "capacidad demostrada para diseñar, producir, calificar y entregar un nuevo sistema de lanzamiento y proporcionar el apoyo de garantía de misión necesario para poner en órbita los satélites NSS (espacio de seguridad nacional)". [44]
La primera etapa mejorada comenzó las pruebas de aceptación en las instalaciones McGregor de SpaceX en septiembre de 2015. La primera de las dos pruebas de fuego estático se completó el 21 de septiembre de 2015 e incluyó el propulsor subenfriado y los motores Merlin 1D mejorados. [45] El cohete alcanzó la aceleración máxima durante el fuego estático y su lanzamiento estaba programado no antes del 17 de noviembre de 2015. [46]
SES SA , un propietario y operador de satélites, anunció planes en febrero de 2015 para lanzar su satélite SES-9 en el primer vuelo del Falcon 9 Full Thrust. [47] En el evento, SpaceX eligió lanzar SES-9 en el segundo vuelo del Falcon 9 Full Thrust y lanzar la segunda constelación de Orbcomm OG2 en el primer vuelo . Como explicó Chris Bergin de NASASpaceFlight, SES-9 requirió un perfil de combustión de segunda etapa más complicado que involucra un reinicio del motor de segunda etapa, mientras que la misión Orbcomm "permitiría que la segunda etapa realice pruebas adicionales antes de la misión SES-9 más exigente". [48]
El Falcon 9 Full Thrust completó su vuelo inaugural el 22 de diciembre de 2015, llevando una carga útil de 11 satélites Orbcomm a órbita y aterrizando la primera etapa del cohete intacta en la Zona de Aterrizaje 1 de SpaceX en Cabo Cañaveral. [40] La segunda misión, SES-9 , ocurrió el 4 de marzo de 2016. [49]
Hasta el 28 de septiembre de 2024, la versión Full Thrust del Falcon 9 ha volado 359 misiones con una tasa de éxito del 99,7 %. La primera etapa se recuperó en 338 de ellas. Un cohete se destruyó durante las pruebas previas al lanzamiento y no se contabiliza como una de las misiones voladas. Una misión alcanzó una órbita más baja de la prevista, el único accidente en vuelo de la versión Full Thrust.
El 1 de septiembre de 2016, el cohete que transportaba el AMOS-6 de Spacecom explotó en su plataforma de lanzamiento ( Launch Complex 40 ) mientras cargaba combustible en preparación para una prueba de fuego estático. La prueba se estaba llevando a cabo en preparación para el lanzamiento del vuelo número 29 del Falcon 9 el 3 de septiembre de 2016. El vehículo y la carga útil de 200 millones de dólares fueron destruidos en la explosión. [50] La investigación posterior mostró que la causa principal fue la ignición del oxígeno sólido o líquido comprimido entre las capas de envolturas de fibra de carbono de los tanques de helio sumergidos. [51] Para resolver el problema para futuros vuelos, SpaceX realizó cambios de diseño en los tanques y cambios en su procedimiento de abastecimiento de combustible.
SpaceX utilizó por primera vez el complejo de lanzamiento 40 en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral y el complejo de lanzamiento espacial 4E en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg para los cohetes Falcon 9 Full Thrust, al igual que su predecesor Falcon 9 v1.1. Después del accidente de 2016 en LC-40 , los lanzamientos desde la Costa Este se cambiaron a la plataforma renovada LC-39A en el Centro Espacial Kennedy , alquilada a la NASA. [52]
El trabajo de diseño arquitectónico y de ingeniería para los cambios en el LC-39A había comenzado en 2013, el contrato para arrendar la plataforma a la NASA se firmó en abril de 2014, y la construcción comenzó más tarde en 2014, [53] incluida la construcción de una gran Instalación de Integración Horizontal (HIF) para albergar los vehículos de lanzamiento Falcon 9 y Falcon Heavy con el hardware y las cargas útiles asociadas durante el procesamiento. [54] El primer lanzamiento se produjo el 19 de febrero de 2017 con la misión CRS-10 . El trabajo del brazo de acceso de la tripulación y la sala blanca aún deben completarse antes de los lanzamientos tripulados con la cápsula SpaceX Dragon 2 programados para 2019.
Se planeó un sitio de lanzamiento privado adicional , destinado únicamente a lanzamientos comerciales, en Boca Chica Village cerca de Brownsville , Texas [55] luego de un proceso de evaluación en varios estados entre 2012 y mediados de 2014 que analizó Florida , Georgia y Puerto Rico . [56] [57] Sin embargo, el enfoque del sitio se ha cambiado de los lanzamientos de Falcon 9 y Falcon Heavy a los vuelos de prueba VTOL de un vehículo de prueba Starship Hopper de subescala . Es muy poco probable que alguna vez se use para vuelos de Falcon 9 o Heavy, ya que las plataformas de lanzamiento actuales brindan capacidad de lanzamiento más que suficiente.
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SpaceX ha completado la construcción de una zona de aterrizaje en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, conocida como LZ-1 . La zona, que consta de una plataforma de 282 pies (86 m) de diámetro, se utilizó por primera vez el 16 de diciembre de 2015 con un aterrizaje exitoso del Falcon 9 Full Thrust. [58] El aterrizaje en LZ-1 fue el primer Falcon 9 exitoso en general y el tercer intento de aterrizaje en una superficie dura. Hasta el 4 de junio de 2020 [update], solo un intento de aterrizaje ha fallado. El propulsor aterrizó cerca de la costa. En los días siguientes, fue remolcado de regreso a Puerto Cañaveral, sacado del agua con dos grúas y llevado de regreso a un hangar de SpaceX.
Justo al lado de LZ-1, SpaceX construyó LZ-2 para permitir aterrizajes simultáneos de propulsores después de los vuelos de Falcon Heavy. Hasta noviembre de 2022 [update], cuatro propulsores han aterrizado en LZ-2.
SpaceX también creó un sitio de aterrizaje en el antiguo complejo de lanzamiento SLC-4W en la Base Aérea Vandenberg . En 2014, el sitio de lanzamiento fue demolido para su reconstrucción como sitio de aterrizaje. [59] El 8 de octubre de 2018, un cohete propulsor Falcon 9 aterrizó con éxito en la nueva plataforma terrestre, conocida como LZ-4 , por primera vez. [60]
A partir de 2014, SpaceX encargó la construcción de naves espaciales autónomas no tripuladas (ASDS) a partir de barcazas de cubierta, equipadas con motores de mantenimiento de posición y una gran plataforma de aterrizaje. Las naves, que se encuentran estacionadas a cientos de kilómetros de la órbita, permiten la recuperación de la primera etapa en misiones de alta velocidad que no pueden regresar al sitio de lanzamiento. [61] [62]
SpaceX tiene tres naves no tripuladas operativas, Just Read the Instructions , Of Course I Still Love You y A Shortfall of Gravitas . [63] Tanto A Shortfall of Gravitas como Just Read the Instructions se utilizan en el Atlántico para lanzamientos desde Cabo Cañaveral, mientras que Of Course I Still Love You se opera en el Pacífico desde el puerto de Vandenberg.
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