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Prototipos del Falcon 9

Saltamontes en septiembre de 2012

Los prototipos Falcon 9 eran cohetes reutilizables de prueba de vuelo experimentales que realizaban despegues y aterrizajes verticales . [1] El proyecto fue financiado de forma privada por SpaceX , sin fondos proporcionados por ningún gobierno hasta más tarde. [2] Se construyeron dos prototipos y ambos fueron lanzados desde el suelo. [3]

El primer prototipo fue Grasshopper . Fue anunciado en 2011 [4] y comenzó las pruebas de vuelo estacionario/aterrizaje a baja altitud y baja velocidad en 2012. Grasshopper medía 106 pies (32 m) de altura y realizó ocho vuelos de prueba exitosos en 2012 y 2013 antes de ser retirado. Un segundo prototipo de Falcon 9 fue el Falcon 9 Reutilizable Development Vehicle (F9R Dev, también conocido como F9R Dev1) más grande y capaz basado en el vehículo de lanzamiento Falcon 9 v1.1 . Fue probado a mayores altitudes y era capaz de alcanzar una velocidad mucho mayor, pero nunca fue probado a alta velocidad. El vehículo F9R Dev1 se construyó en 2013-2014 y realizó su primera prueba de vuelo a baja altitud el 17 de abril de 2014; se perdió durante una prueba de tres motores en el sitio de pruebas de McGregor el 22 de agosto de 2014, [5] lo que puso fin al programa de pruebas de baja velocidad. La expansión adicional de la capacidad de prueba de vuelo para el cohete reutilizable se trasladó al descenso de los propulsores Falcon 9 que se habían utilizado en trayectorias de vuelo orbital en vuelos orbitales comerciales del Falcon 9.

Las pruebas Grasshopper y F9R Dev fueron fundamentales para el desarrollo de los cohetes reutilizables Falcon 9 y Falcon Heavy , que requieren aterrizajes verticales de los tanques de refuerzo de la primera etapa y los conjuntos de motores casi vacíos de los cohetes Falcon 9 y Falcon Heavy . Las pruebas Grasshopper y F9R Dev dieron lugar a una serie de pruebas de descenso controlado a gran altitud y alta velocidad de las etapas de refuerzo post-misión (gastadas) del Falcon 9 que acompañaron a las misiones comerciales del Falcon 9 desde septiembre de 2013. Estas últimas finalmente dieron como resultado el primer aterrizaje exitoso de un cohete el 21 de diciembre de 2015.

Historia

Grasshopper realizando un vuelo de 325 metros seguido de un aterrizaje propulsivo suave en un intento de desarrollar tecnologías para un vehículo de lanzamiento reutilizable.

Grasshopper se hizo conocido públicamente por primera vez en el tercer trimestre de 2011, cuando los periodistas espaciales escribieron sobre él por primera vez después de analizar las regulaciones de lanzamiento espacial de la Administración Federal de Aviación . [1]

Poco después, SpaceX confirmó la existencia del programa de desarrollo del vehículo de prueba y proyectó que comenzaría el programa de pruebas de vuelo Grasshopper en 2012. [4] [6]

En 2011, se publicó información que indicaba que las pruebas subsónicas se llevarían a cabo en McGregor (Texas) en tres fases, a altitudes máximas de vuelo de entre 670 y 11 500 pies (200 y 3510 m), con una duración de entre 45 y 160 s (0,75 y 2,67 min). En ese momento, se esperaba que las pruebas duraran hasta tres años y el permiso inicial de la FAA permite hasta 70 lanzamientos suborbitales al año. [1] [7] Se construyó una instalación de lanzamiento de hormigón de medio acre para apoyar el programa de vuelos de prueba. [6] En septiembre de 2012, SpaceX anunció que había solicitado la aprobación de la FAA para aumentar la altitud de algunos de los vuelos de prueba iniciales. [8] En noviembre de 2012, el CEO Musk dijo: "En los próximos meses, aumentaremos gradualmente la altitud y la velocidad... Creo que probablemente habrá algunos cráteres en el camino; tendremos mucha suerte si no los hay. El aterrizaje vertical es un avance extremadamente importante: reutilización rápida y extrema". [9]

En mayo de 2013, SpaceX anunció que la parte de mayor altitud y mayor velocidad del programa de pruebas de vuelo Grasshopper se realizaría en Spaceport America cerca de Las Cruces, Nuevo México , y no en las instalaciones adyacentes del Gobierno Federal White Sands Missile Range como se había planeado previamente [3] [10] [11] [12] —y firmó un contrato de arrendamiento de tres años para el terreno y las instalaciones en el puerto espacial recientemente operativo. [11] SpaceX indicó en mayo de 2013 que aún no sabían cuántos puestos de trabajo podrían trasladarse de Texas a Nuevo México. [13]

SpaceX comenzó a construir una plataforma de 30 m × 30 m (98 pies × 98 pies) en Spaceport America en mayo de 2013, a 7 km (4,3 millas) al suroeste del campus principal del puerto espacial, planeando arrendar la plataforma por US$6.600 por mes más US$25.000 por vuelo de prueba. [14]

Descripción

Saltamontes

Grasshopper estaba compuesto por "un tanque de primera etapa Falcon 9 [v1.0], un solo motor Merlin-1D " con una altura de 32 m (106 pies). [1] El tren de aterrizaje era fijo.

Como afirmó Elon Musk, Grasshopper podría aterrizar en la Tierra con la precisión de un helicóptero . [15]

F9R Desarrollo 1

El F9R Dev1 se construyó a partir del tanque de primera etapa usado del Falcon 9 v1.1 , [16] tenía 160 pies de alto, [17] casi un 50% más largo que el primer Grasshopper. [18] Las patas de aterrizaje eran retráctiles por diseño, con un pistón telescópico montado en un bastidor en forma de A. La envergadura total de las cuatro patas era de aproximadamente 18 m (60 pies) y el peso era inferior a 2100 kg (4600 lb); el sistema de despliegue utilizaba helio a alta presión . [19] Las patas tenían menos peso que en el primer Grasshopper. El F9R Dev1 tenía un compartimiento del motor diferente al del primer vehículo Grasshopper. [18]

El vehículo F9R Dev1 en Texas estaba destinado a despegar y acelerar con tres motores (ya que el vuelo de prueba nunca necesita todo el empuje para despegar un Falcon 9 completamente cargado con una carga útil orbital) mientras completaba el descenso y el aterrizaje con un solo motor. [20] El Grasshopper original había volado exclusivamente con un solo motor Merlin 1D en su lugar, el motor central que ahora se usa para completar la última fase de la desaceleración y el aterrizaje vertical en los cohetes Falcon 9 a escala real.

F9R Dev2 (nunca voló)

Inicialmente, se planeó que un tercer vehículo de prueba de vuelo, el F9R Dev2, volara solo en el campo de pruebas de gran altitud de Spaceport America [11] [2] y a altitudes de hasta 91 000 metros (300 000 pies). [17] [21] [16] En septiembre de 2014, tras la destrucción del F9R Dev1, SpaceX cambió los planes, por lo que el vehículo F9R Dev2 volaría primero en McGregor para realizar pruebas a baja altitud. El permiso inicial de la FAA para volar el vehículo de desarrollo reutilizable Falcon 9 en McGregor, Texas, estuvo abierto hasta febrero de 2015. [22]

El 19 de febrero de 2015, SpaceX anunció que el F9R Dev2 dejaría de fabricarse. [23]

Durante abril de 2015, SpaceX realizó pruebas de llenado del cohete de aborto en vuelo en la base aérea Vandenberg SLC-4E . Dado que este cohete solo tenía tres motores Merlin 1D y que el sitio de Nuevo México se iba a utilizar para probar las primeras etapas que habían regresado, se especuló que el F9R Dev2, que ya no se fabricaba, se había reutilizado como vehículo de lanzamiento en la prueba de aborto en vuelo. [24]

En mayo de 2015, un artículo de prensa afirmó que, debido al éxito técnico de muchos aspectos de los intentos de aterrizaje del cohete propulsor en el mar y en el ASDS , SpaceX estaba planeando utilizar el sitio de Nuevo México para probar las etapas de retorno. [25] [26]

Pruebas de vuelo

Saltamontespruebas de vuelo

El primer prototipo del Falcon 9, Grasshopper , realizó un total de ocho vuelos de prueba entre septiembre de 2012 y octubre de 2013. [27] Los ocho vuelos se realizaron desde las instalaciones de pruebas de McGregor , Texas .

Grasshopper comenzó las pruebas de vuelo en septiembre de 2012 con un breve salto de tres segundos, seguido de un segundo salto en noviembre de 2012 con un vuelo de 8 segundos que llevó al banco de pruebas aproximadamente a 5,4 m (18 pies) del suelo, y un tercer vuelo en diciembre de 2012 de 29 segundos de duración, con vuelo estacionario extendido bajo la potencia del motor del cohete, en el que ascendió a una altitud de 40 m (130 pies) antes de descender bajo la potencia del cohete para llegar a un aterrizaje vertical exitoso. [28] Grasshopper realizó su octavo y último vuelo de prueba el 7 de octubre de 2013, volando a una altitud de 744 m (2441 pies) antes de realizar su octavo aterrizaje vertical exitoso . [29] El vehículo de prueba Grasshopper ahora está retirado. [27]

Las pruebas de vuelo en las instalaciones de Texas estaban limitadas a una altitud máxima de 2.500 pies (760 m) por el permiso reglamentario inicial de la FAA . [30]

Desde el anuncio en 2011 hasta 2014, SpaceX ha logrado cada uno de los hitos programados que anunció públicamente. SpaceX dijo en febrero de 2012 que estaban planeando varios vuelos de prueba de despegue y aterrizaje verticales (VTVL) durante 2012, [3] y confirmó en junio de 2012 que seguían planeando realizar el primer vuelo de prueba en los próximos meses. [6]

Pruebas de vuelo del F9R Dev1

El vehículo de desarrollo reutilizable Falcon 9, o F9R Dev , se anunció en octubre de 2012. F9R Dev1 fue nombrado inicialmente, desde finales de 2012 hasta principios de 2014, como Grasshopper v1.1. [17] [29] En marzo de 2013, Musk dijo que SpaceX esperaba alcanzar la velocidad hipersónica antes de finales de 2013. [53] En marzo de 2013, se anunció que el segundo vehículo de vuelo suborbital de clase Grasshopper se construiría a partir del tanque de primera etapa Falcon 9 v1.1 que se había utilizado para pruebas de calificación en Texas en la Instalación de Desarrollo y Prueba de Cohetes de SpaceX antes de marzo. [16]

En 2014, el permiso de la FAA se aumentó a 10 000 pies (3000 m) para las pruebas del F9R Dev en McGregor, [21] cuando el primer Grasshopper se limitó a una altitud de 2500 pies (760 m).

El F9R Dev1 se construyó sobre los tanques de primera etapa del Falcon 9 v1.1 , mucho más largos , y con patas de aterrizaje retráctiles .

SpaceX realizó una prueba terrestre de corta duración (prueba estática) del F9R Dev1 el 28 de marzo de 2014, en su sitio de pruebas de McGregor, Texas, [54] y realizó su primer vuelo de prueba del nuevo vehículo, a una altitud de 250 metros (820 pies), el 17 de abril de 2014. [21] [20] El F9R Dev1 voló por quinta y última vez el 22 de agosto de 2014. [17] [55] Durante este vuelo, datos anómalos de los sensores del vehículo durante su ascenso hicieron que el cohete se desviara de la trayectoria de vuelo nominal, lo que provocó que su sistema de terminación de vuelo finalizara la misión neutralizando el vehículo. No se reportaron heridos o casi heridos después de la ruptura del F9R Dev1 y un representante de la FAA estuvo presente durante la prueba. El video del accidente fue publicado por CBS y varias imágenes del accidente se publicaron en las redes sociales. [5] [56]

Pruebas de aterrizaje posteriores a la misión del Falcon 9

La primera etapa del Falcon 9 intenta aterrizar en el ASDS después de que la segunda etapa con CRS-6 continuara en órbita. Las patas de aterrizaje están en pleno proceso de despliegue.

En 2013, SpaceX pasó a utilizar sus vehículos Falcon 9 convencionales para pruebas VTVL, además de sus pruebas existentes con vehículos de prueba voladores. En marzo de 2013, SpaceX anunció que, a partir del primer vuelo de la versión alargada del vehículo de lanzamiento Falcon 9 (el sexto vuelo en total del Falcon 9, entonces previsto para el verano de 2013), cada primera etapa estaría instrumentada y equipada como un vehículo de prueba de descenso controlado. [68] SpaceX intentó numerosos aterrizajes sobre el agua, tanto sobre el mar, lo que resultó en aterrizajes suaves en el agua, como en barcos espaciales autónomos especializados , barcazas modificadas para ser plataformas de aterrizaje. Ninguno tuvo un éxito total.

SpaceX finalmente logró aterrizar un cohete de aterrizaje vertical de producción en tierra a fines de 2015. El primer intento de aterrizar la primera etapa del Falcon 9 en tierra, cerca de su sitio de lanzamiento, ocurrió en el vuelo 20 del Falcon 9 , el 21 de diciembre de 2015. El aterrizaje fue exitoso y se recuperó la primera etapa del vehículo Falcon 9 Full Thrust . [69] [70] [71] Para el 27 de mayo de 2016, SpaceX había completado con éxito tres aterrizajes de primera etapa en un barco no tripulado en el mar. [72]

Véase también

Referencias

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