Falcon 9 Full Thrust (también conocido como Falcon 9 v1.2 , con variantes Block 1 a Block 5) es un vehículo de lanzamiento de elevación media parcialmente reutilizable , diseñado y fabricado por SpaceX . Se diseñó por primera vez en 2014-2015, y sus primeras operaciones de lanzamiento se realizaron en diciembre de 2015. Al 25 de marzo de 2024, Falcon 9 Full Thrust había realizado 294 lanzamientos sin fallas. Según la estimación puntual de confiabilidad de Laplace, [ definición necesaria ] este cohete es el vehículo de lanzamiento orbital más confiable en funcionamiento. [12]
El 22 de diciembre de 2015 , la versión Full Thrust de la familia Falcon 9 fue el primer vehículo de lanzamiento en trayectoria orbital en aterrizar verticalmente con éxito una primera etapa . El aterrizaje siguió a un programa de desarrollo tecnológico llevado a cabo 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 volados anteriormente se reutilizaron para poner en órbita nuevas cargas útiles. [13] [14] Esto rápidamente se convirtió en rutina: en 2018 y 2019, más de la mitad de todos los vuelos del Falcon 9 reutilizaron un propulsor. En 2020 la fracción de propulsores reutilizados aumentó hasta el 81%.
Falcon 9 Full Thrust es una mejora sustancial con respecto al 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 El vehículo puede transportar cargas útiles sustanciales a la órbita geoestacionaria y realizar un aterrizaje propulsor para su recuperación. [15]
Un objetivo principal del nuevo diseño era facilitar la reutilización del propulsor para una gama más amplia de misiones, incluida la entrega de grandes satélites de comunicaciones a órbita geosincrónica . [dieciséis]
Al igual que las versiones anteriores del Falcon 9 y la serie Saturn del programa Apollo , la presencia de múltiples motores de primera etapa puede permitir completar la misión incluso si uno de los motores de la primera etapa falla en pleno vuelo. [17]
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, incluido el capacidad de "aterrizar la primera etapa para misiones de órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) en la nave no tripulada " [18] [19] 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 rápida reutilización de la primera etapa (y, a largo plazo, de la segunda etapa) de los vehículos de lanzamiento de SpaceX. [20] 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 . [21]
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, [22] y también se conoce como Falcon 9 v1.2, Enhanced Falcon 9, Full-Performance Falcon 9, [18] y Falcon 9 Upgrade. [23]
Un objetivo principal del nuevo diseño era facilitar la reutilización del propulsor para una gama más amplia de misiones, incluida la entrega de grandes satélites de comunicaciones a órbita geosincrónica . [dieciséis]
Las modificaciones en la versión actualizada incluyen:
El diseño modificado ganó 1,2 metros (3 pies 11 pulgadas) adicionales de altura, extendiéndose hasta exactamente 70 metros (230 pies), incluido el carenado de carga útil, [17] al tiempo que obtuvo un aumento de rendimiento general del 33 por ciento. [23] El nuevo motor de primera etapa tiene una relación empuje-peso mucho mayor.
El propulsor de primera etapa de máxima potencia podría alcanzar la órbita terrestre baja como una etapa única en órbita si no lleva la etapa superior y un satélite pesado. [27]
Las versiones lanzadas en 2017 incluyeron un sistema de recuperación experimental para las mitades del carenado de carga útil. El 30 de marzo de 2017, SpaceX recuperó por primera vez un carenado de la misión SES-10 , gracias a los propulsores y a un paracaídas orientable que le ayudó a deslizarse hacia un suave aterrizaje en el agua. [28]
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 afrontar mejor el calor durante el reingreso . [29] Luego de las inspecciones posteriores al vuelo, Elon Musk anunció que las nuevas aletas de la rejilla probablemente no requerirán servicio entre vuelos. [30]
SpaceX lleva algún tiempo desarrollando un sistema autónomo alternativo para sustituir los sistemas terrestres tradicionales que se han utilizado en todos los lanzamientos estadounidenses durante más de seis décadas. El sistema autónomo ha estado en uso 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 CRS-10 de SpaceX fue el primer lanzamiento operativo que utilizó el nuevo Sistema Autónomo de Seguridad de Vuelo (AFSS) en "cualquiera de los rangos este u oeste 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 histórico sistema de radares terrestres, computadoras de seguimiento y personal en búnkeres de lanzamiento que se había utilizado durante más de sesenta años para todos los lanzamientos desde la Cordillera Oriental. Para todos los lanzamientos futuros de SpaceX, AFSS ha reemplazado "el personal y el 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 de AFSS incluyen mayor seguridad pública, menor dependencia de la infraestructura de alcance, reducción costo del transporte espacial, mayor previsibilidad y disponibilidad del cronograma, flexibilidad operativa y flexibilidad de los espacios de lanzamiento". [31] [32]
En 2017, SpaceX comenzó a realizar cambios incrementales en la versión Falcon 9 Full Thrust, llamándolos "Bloque 4". [33] Al principio, solo la segunda etapa se modificó a los estándares del Bloque 4, volando sobre una primera etapa del "Bloque 3" para tres misiones: NROL -76 e Inmarsat-5 F4 en mayo de 2017, e Intelsat 35e en julio. [34] 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 mejoras incrementales del empuje del motor que conducen al empuje final del Bloque 5. [35] El vuelo inaugural del diseño completo del Bloque 4 (primera y segunda etapas) fue la misión CRS-12 de la NASA el 14 de agosto de 2017. [36]
SpaceX anunció en 2017 que se estaba desarrollando otra serie de mejoras incrementales, una versión Falcon 9 Block 5 , que sucedió al Bloque 4 de transición. Los cambios más importantes entre el Bloque 3 y el Bloque 5 son un mayor empuje en todos los motores y mejoras en el aterrizaje. piernas. Además, numerosos pequeños cambios ayudarán a agilizar la recuperación y la reutilización de los propulsores de 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 del Bloque 5 diez veces con solo inspecciones intermedias, y hasta 100 veces con remodelación. [37] [38]
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 del motor.
Las especificaciones y características del Falcon 9 Full Thrust son las siguientes: [17] [34] [39]
El Falcon 9 Full Thrust utiliza una etapa intermedia de 4,5 metros de largo [39] que es más larga y más fuerte que la etapa intermedia del Falcon 9 v1.1. Se trata de una " estructura compuesta que consta de un núcleo alveolar de aluminio rodeado por una lámina frontal de fibra de carbono ". [17] La longitud total del vehículo en el momento del lanzamiento es de 70 metros y la masa total alimentada es de 549.000 kg. [39] La aleación de aluminio-litio utilizada es 2195-T8 . [41]
El vehículo mejorado Falcon 9 Full Thrust "incluye sistemas de recuperación de la primera etapa , para permitir a SpaceX devolver la primera etapa al sitio de lanzamiento después de completar los requisitos principales de la misión. Estos sistemas incluyen cuatro patas de aterrizaje desplegables , que están bloqueadas contra la primera etapa. tanque 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, asegurando márgenes de rendimiento suficientes para misiones exitosas". [17] La capacidad nominal de carga útil para una órbita de transferencia geoestacionaria es de 5.500 kilogramos (12.100 libras) con la recuperación de la primera etapa (el precio por lanzamiento es de 62 millones de dólares estadounidenses), frente a 8.300 kilogramos (18.300 libras) con una primera etapa prescindible. [39]
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Ya en marzo de 2014, las especificaciones de precios y carga útil de SpaceX publicadas para el cohete prescindible Falcon 9 v1.1 en realidad incluían alrededor de un 30 por ciento más de rendimiento de lo que indicaba la lista de precios publicada. En ese momento, el rendimiento adicional estaba reservado 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. En esta versión anterior v1.1 se realizaron muchos cambios de ingeniería para respaldar la reutilización y la recuperación de la primera etapa. SpaceX indicó que tenían espacio para aumentar el rendimiento de la carga útil del Falcon 9 Full Thrust, o disminuir el precio de lanzamiento, o ambas cosas. [42]
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 , [22] pero también fue conocido con una variedad de nombres, incluidos Falcon 9 v1.2 , [43] Enhanced Falcon 9 , Full-Performance Falcon 9 , [18] Falcon 9 actualizado , [44] y actualización de Falcon 9 . [23] [45] Desde el primer vuelo de la "actualización de empuje total", SpaceX se ha estado refiriendo a esta versión simplemente como Falcon 9 . [46]
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: [19]
Entonces, tenemos los motores de mayor empuje, terminamos el desarrollo y estamos en [pruebas de calificación]. Lo que también estamos haciendo es modificar un poquito la estructura. Quiero construir solo dos versiones, o dos núcleos en mi fábrica, pero eso no sería bueno desde la perspectiva del cliente. Se trata de un aumento del rendimiento del 30%, tal vez un poco más. Lo que hace es que nos permite aterrizar la primera etapa para las misiones GTO en el barco no tripulado . [18]
Según una declaración de SpaceX de mayo de 2015, Falcon 9 Full Thrust probablemente no requeriría una recertificación para su lanzamiento para contratos con el 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". [47] La Fuerza Aérea de EE. UU. certificó la versión mejorada del vehículo de lanzamiento para ser utilizado en lanzamientos militares de EE. UU . 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). [48]
La primera etapa mejorada comenzó las pruebas de aceptación en las instalaciones McGregor de SpaceX en septiembre de 2015. La primera de dos pruebas de fuego estático se completó el 21 de septiembre de 2015 e incluyó el propulsor subenfriado y los motores Merlin 1D mejorados. [49] El cohete alcanzó su máxima aceleración durante el disparo estático y su lanzamiento estaba programado para no antes del 17 de noviembre de 2015. [50]
SES SA , propietario y operador de satélites, anunció en febrero de 2015 planes para lanzar su satélite SES-9 en el primer vuelo del Falcon 9 Full Thrust. [51] 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 implicaba un reinicio del motor de segunda etapa, mientras que la misión Orbcomm "permitiría que la Segunda Etapa realizara pruebas adicionales antes del SES más exigente". -9 misión." [52]
Falcon 9 Full Thrust completó su vuelo inaugural el 22 de diciembre de 2015, llevando una carga útil de 11 satélites Orbcomm a la órbita y aterrizando la primera etapa del cohete intacta en la Zona de Aterrizaje 1 de SpaceX en Cabo Cañaveral. [44] La segunda misión, SES-9 , tuvo lugar el 4 de marzo de 2016. [53]
Hasta el 25 de marzo de 2024, la versión Falcon 9 Full Thrust ha realizado 294 misiones con una tasa de éxito del 100%. La primera etapa fue recuperada en 273 de ellos. Un cohete fue destruido durante las pruebas previas al lanzamiento y no se cuenta como una de las misiones realizadas.
El 1 de septiembre de 2016, el cohete que transportaba el AMOS-6 de Spacecom explotó en su plataforma de lanzamiento ( Lanzamiento Complejo 40 ) mientras cargaba combustible en preparación para una prueba de fuego estático. La prueba se estaba realizando 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 quedaron destruidos en la explosión. [54] La investigación posterior mostró que la causa principal era la ignición del oxígeno sólido o líquido comprimido entre las capas de las envolturas de fibra de carbono de los tanques de helio sumergidos. [55] Para resolver el problema de 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 cohetes Falcon 9 Full Thrust, como su predecesor Falcon 9 v1.1. Tras el accidente de 2016 en LC-40 , los lanzamientos desde la costa este se cambiaron a la plataforma restaurada LC-39A en el Centro Espacial Kennedy , alquilada a la NASA. [56]
El trabajo de diseño arquitectónico y de ingeniería sobre los cambios en LC-39A comenzó 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, [57] 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 asociados durante el procesamiento. [58] 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 [59] luego de un proceso de evaluación multiestatal entre 2012 y mediados de 2014 que analizó Florida , Georgia y Puerto Rico . [60] [61] Sin embargo, el enfoque del sitio ha cambiado de lanzamientos de Falcon 9 y Falcon Heavy a vuelos de prueba VTOL de un vehículo de prueba Starship Hopper de subescala . Es muy poco probable que alguna vez se utilice para vuelos Falcon 9 o Heavy, ya que las plataformas de lanzamiento actuales proporcionan 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 86 m (282 pies) de diámetro, se utilizó por primera vez el 16 de diciembre de 2015 con un aterrizaje exitoso del Falcon 9 Full Thrust. [62] 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 [actualizar], solo ha fracasado un intento de aterrizaje. 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.
Directamente al lado del LZ-1, SpaceX construyó el LZ-2 para permitir aterrizajes simultáneos con propulsores después de los vuelos del Falcon Heavy. En noviembre de 2022 [actualizar], cuatro propulsores aterrizaron en LZ-2.
SpaceX también creó un lugar de aterrizaje en el antiguo complejo de lanzamiento SLC-4W en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg . En 2014, el sitio de lanzamiento fue demolido para su reconstrucción como lugar de aterrizaje. [63] 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. [64]
A partir de 2014, SpaceX encargó la construcción de naves no tripuladas autónomas para puertos espaciales (ASDS) desde barcazas de cubierta, equipadas con motores de mantenimiento en posición y una gran plataforma de aterrizaje. Los barcos, que están estacionados a cientos de kilómetros de distancia, permiten la recuperación de la primera etapa en misiones de alta velocidad que no pueden regresar al sitio de lanzamiento. [65] [66]
SpaceX tiene tres naves no tripuladas operativas, Solo lea las instrucciones , Por supuesto que todavía te amo y Un déficit de gravedad . [67] Tanto A Shortfall of Gravitas como Just Read the Instrucciones se utilizan en el Atlántico para lanzamientos desde Cabo Cañaveral, mientras que Por supuesto que todavía te amo se opera en el Pacífico desde el puerto de Vandenberg.
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