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Las pruebas de aterrizaje de la primera etapa del Falcon 9 fueron una serie de pruebas de vuelo de descenso controlado realizadas por SpaceX entre 2013 y 2016. Desde 2017, la primera etapa de las misiones Falcon 9 se ha aterrizado de forma rutinaria si el rendimiento del cohete lo permitía y si SpaceX así lo decidía. para recuperar el escenario.
El objetivo del programa era ejecutar de manera confiable el reingreso, descenso y aterrizaje controlados ( EDL ) de la primera etapa del Falcon 9 en la atmósfera de la Tierra después de que la etapa complete la fase de impulso de un vuelo espacial orbital . Las primeras pruebas tenían como objetivo aterrizar verticalmente en el océano a velocidad cero. Las pruebas posteriores intentaron aterrizar el cohete precisamente en una nave espacial autónoma (una barcaza encargada por SpaceX para proporcionar una superficie de aterrizaje estable en el mar) o en la Zona de Aterrizaje 1 (LZ-1), una plataforma de concreto en Cabo Cañaveral . El primer aterrizaje en tierra en LZ-1 tuvo éxito en diciembre de 2015, y el primer aterrizaje en el mar en un barco no tripulado en abril de 2016. El segundo propulsor aterrizado, B1021 , fue el primero en volar de nuevo en marzo de 2017 y fue recuperado por segunda vez. .
La primera prueba de aterrizaje se produjo en septiembre de 2013 en el sexto vuelo de un Falcon 9 y el lanzamiento inaugural de la versión del cohete v1.1 . De 2013 a 2016 se realizaron dieciséis vuelos de prueba, de los cuales seis lograron un aterrizaje suave y la recuperación del propulsor:
Desde el regreso al vuelo en enero de 2017, SpaceX ha dejado de referirse a los intentos de aterrizaje como "experimentales", lo que indica que se han convertido en un procedimiento rutinario (véanse los dossiers de prensa de Iridium-1 y CRS-10 de 2017, en comparación con CRS-9 y JCSAT- 16 de 2016). Hasta el 15 de diciembre de 2017 [actualizar], se han realizado 14 aterrizajes de rutina ( 100% de éxito) y se lanzaron tres misiones en configuración prescindible , sin intentar aterrizar.
Las pruebas de descenso de la primera etapa fueron parte del programa más amplio de desarrollo del sistema de lanzamiento reutilizable de SpaceX , que incluyó una gran cantidad de actividades de desarrollo de nuevas tecnologías y vuelos de prueba anteriores a baja altitud en las instalaciones de SpaceX en McGregor, Texas , en preparación para el descenso a gran altitud. pruebas de alta velocidad de la fase de prueba de aterrizaje del programa. El objetivo general del programa es desarrollar de forma privada cohetes reutilizables utilizando tecnología de aterrizaje vertical para reducir sustancialmente el costo del acceso al espacio.
Tradicionalmente, las primeras etapas de los cohetes portadores orbitales han sido descartadas en el océano una vez completado el ascenso. Lograr la recuperación y reutilización rutinarias de los vehículos de lanzamiento podría reducir drásticamente el costo de acceso al espacio. [1] [2] [3] [4]
Desde el principio, Elon Musk quiso que la primera etapa de los vehículos de lanzamiento de SpaceX fuera recuperable, y todos los lanzamientos del Falcon 1 y los dos primeros lanzamientos del Falcon 9 contaron con paracaídas. Sin embargo, los propulsores se quemaron al reingresar, incluso antes de que se desplegaran los paracaídas. [5] Esto significó que se tuvo que adoptar un enfoque diferente. Se construyeron y volaron prototipos experimentales entre 2012 y 2014 para probar la idea de aterrizajes propulsores y ganar experiencia.
SpaceX anunció por primera vez en marzo de 2013 que instrumentaría y equiparía las primeras etapas posteriores del Falcon 9 como vehículos de prueba de descenso controlado, capaces de desacelerar propulsivamente hacia un aterrizaje suave sobre la superficie del agua. La compañía esperaba comenzar estas pruebas de vuelo en 2013, con un intento de devolver el vehículo al sitio de lanzamiento para un aterrizaje motorizado no antes de mediados de 2014. [6]
En ese caso, SpaceX realizó su primer vuelo de prueba de descenso controlado en 2013, pero continuó las pruebas sobre el agua hasta bien entrado 2015. Tras el análisis de los datos de telemetría del primer descenso controlado en septiembre de 2013, SpaceX anunció que una gran cantidad de nueva tecnología pasaron sus objetivos de prueba de la vida real y eso, junto con los avances tecnológicos realizados en el prototipo Grasshopper , ahora estaban listos para probar el proceso EDL completo para recuperar la primera etapa. El cohete fue "capaz de pasar con éxito del vacío al hipersónico , al supersónico , al transónico , e iluminar los motores por completo y controlar el escenario a lo largo de [la atmósfera]". [7]
Esta segunda prueba EDL tuvo lugar durante la tercera misión de reabastecimiento de carga de la NASA en abril de 2014. SpaceX colocó patas de aterrizaje en la primera etapa, desaceleró la etapa a través del reingreso a la atmósfera e intentó un aterrizaje simulado sobre el agua, luego de la separación de la segunda etapa. llevando la cápsula Dragon a la ISS. La primera etapa se desaceleró lo suficiente como para realizar un aterrizaje suave sobre el Océano Atlántico. [8] [9] SpaceX anunció en febrero de 2014 que tenía la intención de continuar con las pruebas sobre el agua de la primera etapa hasta dominar el control de precisión del vehículo desde velocidad hipersónica hasta regímenes subsónicos. [9]
Las pruebas posteriores, comenzando con la misión CRS-5 en enero de 2015, intentaron aterrizar la primera etapa en un puerto espacial autónomo con drones estacionado frente a la costa de Florida o en el Océano Pacífico, según el lugar de lanzamiento. [10] Los barcos se utilizaron para seis intentos de aterrizaje, dos de los cuales tuvieron éxito en abril y mayo de 2016. Mientras tanto, el primer intento de aterrizaje en tierra firme en Cabo Cañaveral se produjo el 21 de diciembre de 2015 y tuvo éxito sin problemas.
El plan de prueba posterior a la misión del Falcon 9 para las primeras pruebas de vuelo requería que la primera etapa realizara una combustión de retropropulsión en la atmósfera superior para desacelerarlo y ponerlo en una trayectoria balística de descenso hasta su lugar de aterrizaje objetivo, seguido de un segunda combustión en la atmósfera inferior antes de que la primera etapa llegara al agua. [11] SpaceX anunció en marzo de 2013 que tenía la intención de realizar tales pruebas en vehículos de lanzamiento Falcon 9 v1.1 y que "continuaría haciendo dichas pruebas hasta que pudieran regresar al sitio de lanzamiento y realizar un aterrizaje motorizado". La compañía dijo que esperaba varias fallas antes de poder aterrizar el vehículo con éxito. [9] [12]
En información detallada revelada en la licencia de lanzamiento del vuelo 6 del Falcon 9 para la misión CASSIOPE , SpaceX dijo que inicialmente encendería tres de los nueve motores Merlin 1D para reducir la velocidad horizontal del cohete y comenzar el intento de descenso controlado. [11] Luego, poco antes de golpear el océano, se volvería a encender un motor en un intento de reducir la velocidad del escenario para que pudiera recuperarse. En septiembre de 2013 [actualizar], SpaceX dijo que el experimento tenía aproximadamente un diez por ciento de posibilidades de éxito. [13]
SpaceX no realizó pruebas de descenso controlado en todos los vuelos del Falcon 9 v1.1, ya que las cargas útiles que iban al GTO no dejaban suficiente margen de combustible. [14] En septiembre de 2013, SpaceX anunció que la misión CRS-3 de abril de 2014 (cuarto vuelo del Falcon 9 v1.1) [15] sería la segunda prueba del perfil de prueba de descenso. [1]
Mientras que las primeras pruebas reiniciaron los motores solo dos veces, en la cuarta prueba de vuelo, en septiembre de 2014, SpaceX estaba reiniciando los motores tres veces para lograr sus objetivos de prueba EDL (aunque solo se utilizaron tres de los nueve motores): una quema de retroceso , una quemadura de reentrada y una quemadura de aterrizaje. La quema de refuerzo limita la traducción de rango inferior de la etapa utilizada; el encendido de reentrada (de aproximadamente 70 a 40 km (43 a 25 millas) de altitud) se utiliza para controlar el perfil de descenso y desaceleración en la interfaz atmosférica ; y el encendido del aterrizaje completa la desaceleración desde la velocidad terminal hasta cero en la superficie de aterrizaje. [16] [17]
La primera prueba de reentrada propulsiva, descenso y aterrizaje en la superficie del océano se produjo el 29 de septiembre de 2013, en el vuelo 6 del Falcon 9 , el lanzamiento inaugural del cohete Falcon 9, versión v1.1 . Después de la fase de impulso de tres minutos y la separación de la segunda etapa con las cargas útiles CASSIOPE y nanosat , la primera etapa del cohete se reorientó hacia atrás y tres de los nueve motores Merlin 1D se volvieron a encender a gran altura para iniciar una desaceleración y una trayectoria de descenso controlada hacia el superficie del océano. La primera fase de la prueba "funcionó bien y la primera etapa volvió a entrar con seguridad". [18] Sin embargo, el escenario comenzó a rodar debido a las fuerzas aerodinámicas durante el descenso atmosférico y la velocidad de balanceo excedió las capacidades del sistema de control de actitud (ACS) de la primera etapa para anularlo . El combustible de los tanques se "centrifugó" hacia el exterior del tanque y el único motor involucrado en la maniobra de desaceleración a baja altitud se apagó. SpaceX pudo recuperar algunos restos de la primera etapa del océano. [1] [18] La compañía no esperaba recuperar la primera etapa en este vuelo, [19] ni en las primeras pruebas de descenso motorizado, como se predijo en su anuncio de marzo de 2013. [6]
Este primer descenso experimental se consideró exitoso, ya que logró importantes hitos de prueba y recopiló una gran cantidad de datos de ingeniería, a pesar de perder el escenario en el océano. [19] SpaceX probó una gran cantidad de nueva tecnología en este vuelo y, combinando esos resultados con los avances realizados en el demostrador Grasshopper, la compañía ahora creía que tenía "todas las piezas del rompecabezas". [7] [19] [20]
La segunda prueba de hardware y software de descenso controlado en la primera etapa se produjo el 8 de abril de 2014 , [8] y se convirtió en el primer aterrizaje suave controlado en el océano con éxito de una primera etapa orbital con motor de cohete líquido. [21] [22] La primera etapa incluyó patas de aterrizaje por primera vez que se extendieron para simular un aterrizaje al momento del aterrizaje, y la prueba utilizó propulsores de control de nitrógeno gaseoso más potentes para controlar la rotación inducida por la aerodinámica que se había producido en la primera prueba. vuelo. La primera etapa se acercó con éxito a la superficie del agua sin giro y con velocidad vertical cero, como estaba diseñado. [9] [23]
Durante la segunda prueba, la primera etapa viajaba a una velocidad de Mach 10 (10.200 km/h; 6.340 mph) [23] a una altitud de 80 kilómetros (260.000 pies) [24] en el momento del giro a gran altitud. -Maniobra de alrededor, seguida del encendido de tres de los nueve motores principales para la desaceleración inicial y colocación en su trayectoria de descenso. [3] La "primera etapa ejecutó una buena combustión de reentrada y pudo estabilizarse en el camino hacia abajo... ¡[El] aterrizaje en [el] [océano] Atlántico fue bueno!... Las computadoras de vuelo continuaron transmitiendo [datos de telemetría] durante ocho segundos después de llegar al agua" y se detuvo sólo después de que la primera etapa se puso horizontal. [25]
Las principales modificaciones para el vuelo de prueba de descenso controlado de la segunda primera etapa incluyeron cambios tanto en el encendido de reentrada como en el encendido de aterrizaje, así como la adición de mayores capacidades del sistema de control de actitud (ACS). [26]
SpaceX había proyectado una baja probabilidad de recuperación de la etapa después de la prueba de vuelo debido a la complejidad de la secuencia de la prueba y la gran cantidad de pasos que deberían realizarse perfectamente. [9] La compañía tuvo cuidado de etiquetar toda la prueba de vuelo como "un experimento". [27] En una conferencia de prensa en el National Press Club el 25 de abril, Elon Musk dijo que la primera etapa logró un aterrizaje suave en el océano, pero debido al mar embravecido, la etapa fue destruida. [28] [29]
El tercer vuelo de prueba de una primera etapa devuelta fue el 14 de julio de 2014, en el vuelo 10 del Falcon 9 . Mientras que la prueba anterior alcanzó una zona de aterrizaje objetivo a unos cientos de kilómetros de la costa de Florida, este vuelo tenía como objetivo una trayectoria de retroceso que intentaría aterrizar en el océano mucho más cerca de la costa y más cerca del lugar de lanzamiento original en Cabo Cañaveral. Después del tercer vuelo de prueba de descenso controlado, SpaceX expresó su confianza en su capacidad para aterrizar con éxito en el futuro en una " plataforma de lanzamiento flotante o regresar al sitio de lanzamiento y volver a volar el cohete sin necesidad de renovación". [30]
Después del desmontaje de la segunda etapa y la carga útil en su trayectoria orbital, SpaceX realizó una prueba de vuelo exitosa en la primera etapa gastada. La primera etapa desaceleró con éxito desde la velocidad hipersónica en la atmósfera superior, realizó una reentrada , un aterrizaje y un despliegue exitosos de sus patas de aterrizaje , y aterrizó en la superficie del océano. La primera etapa no se recuperó para su análisis porque se violó la integridad del casco, ya sea en el momento del aterrizaje o en el posterior "vuelco y golpe del cuerpo". [31] Los resultados del análisis posterior al aterrizaje mostraron que la integridad del casco se perdió cuando la primera etapa de 46 metros (150 pies) de altura cayó horizontalmente, como estaba planeado, sobre la superficie del océano después del aterrizaje. [30]
El cuarto vuelo de prueba de una primera etapa de regreso, con un aterrizaje en el océano planificado, se produjo en el vuelo 13 del Falcon 9 , que se lanzó el 21 de septiembre de 2014. [32] y la primera etapa voló en un perfil que se aproximaba a una velocidad cero a una altitud cero. Aterrizaje simulado en la superficie del mar. [17] SpaceX no hizo ningún intento de recuperar la primera etapa, ya que pruebas anteriores habían confirmado que la primera etapa de 14 pisos de altura no sobreviviría al vuelco hacia el mar. El propulsor se quedó sin oxígeno líquido. [33]
Un mes después, se publicaron datos detallados del sensor infrarrojo de imágenes térmicas y videos de la prueba de descenso controlado. Los datos fueron recopilados por la NASA en un acuerdo conjunto con SpaceX como parte de la investigación sobre tecnologías de desaceleración retropropulsiva para desarrollar nuevos enfoques para la entrada a la atmósfera de Marte . Un problema clave con las técnicas de propulsión es el manejo de los problemas de flujo de fluido y el control de actitud del vehículo de descenso durante la fase de retropropulsión supersónica de entrada y desaceleración. Todas las fases de la prueba de vuelo nocturno en la primera etapa fueron fotografiadas con éxito, excepto el aterrizaje final, ya que ocurrió debajo de las nubes donde los datos IR no eran visibles. [17] El equipo de investigación está particularmente interesado en el rango de altitud de 70 a 40 kilómetros (43 a 25 millas) de la "quema de reentrada" de SpaceX en las pruebas de entrada a la Tierra del Falcon 9, ya que este es el "vuelo propulsado a través de Marte". "régimen de retropulsión relevante" que modela las condiciones de entrada y descenso a Marte. [dieciséis]
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SpaceX había planeado realizar el sexto vuelo de prueba de descenso controlado y el segundo [34] intento de aterrizaje en su nave no tripulada no antes del 11 de febrero de 2015. Aterrizar un cohete de regreso en el mar habría sido un "lanzamiento y aterrizaje de cohete potencialmente histórico". como tal hazaña "era inaudita" cinco años antes. [34] [35] [36]
Según la documentación reglamentaria presentada en 2014, los planes de SpaceX preveían que se realizara el sexto vuelo de prueba en un intento de lanzamiento a finales de enero de 2015 . Sin embargo, después de completar el quinto vuelo de prueba, y con algunos daños sufridos por la nave no tripulada en el aterrizaje fallido, no estaba claro si la sexta prueba todavía sería factible solo unas semanas después. [37] Este problema se resolvió a los pocos días del regreso de la nave a Jacksonville, y el 15 de enero, SpaceX era inequívoco acerca de sus planes de intentar un aterrizaje de la primera etapa después de la fase de impulso de la misión del Observatorio Climático del Espacio Profundo . [36]
Sin embargo, en un comunicado de SpaceX, la nave no tripulada se encontraba en condiciones "con olas que alcanzaban hasta tres pisos de altura rompiendo sobre las cubiertas". Además, uno de los cuatro propulsores que mantienen la barcaza en una posición constante había fallado, lo que dificultaba el mantenimiento de la posición. Por estas razones, la prueba de vuelo posterior al lanzamiento no involucró a la barcaza, sino que intentó un aterrizaje suave sobre el agua. [38]
La prueba fue exitosa y la primera etapa del Falcon 9 aterrizó "muy verticalmente" con una precisión de 10 metros desde el lugar objetivo en el océano. [39]
Por lo tanto, esta prueba representó el quinto aterrizaje en el océano y la sexta prueba general de descenso controlado de la primera etapa del Falcon 9.
Los vuelos 46 y 48 fueron propulsores en su segundo vuelo que no se recuperaron debido a que el diseño anterior del Bloque 3 solo era capaz de realizar dos vuelos. En lugar de tener un descenso incontrolado, SpaceX aterrizó suavemente ambos propulsores en el agua para probar técnicas de aterrizaje de alta energía sin riesgo de dañar una nave no tripulada. [40] [41] En el vuelo 48, el propulsor sobrevivió al aterrizaje y permaneció intacto después de volcarse. Se discutió una recuperación no planificada, pero el refuerzo se rompió antes de que pudiera intentarse. [42]
Hasta el 28 de enero de 2023 [actualizar], SpaceX ha intentado 178 aterrizajes de una primera etapa sobre una superficie sólida, de los cuales 167 han tenido éxito (93,8%), siendo 139 de 144 (96,5%) para la versión Falcon 9 Block 5.
En julio de 2014, SpaceX anunció que el quinto y sexto vuelo de prueba de descenso controlado intentarían aterrizar en una superficie sólida, fusionando las lecciones de la expansión de la envolvente a gran altitud de los primeros cuatro vuelos de descenso controlado sobre el agua con la baja altitud. Lecciones de las pruebas de desarrollo del F9R en Texas. [32] En ese momento, la "superficie sólida" no se describió con más detalle, y más tarde se reveló que era una barcaza marítima denominada nave no tripulada de puerto espacial autónomo .
Muchos de los objetivos de la prueba se lograron en el primer intento, incluido llevar el escenario a la ubicación específica de la plataforma flotante y recopilar una gran cantidad de datos de prueba con el primer uso de superficies de control de aletas de rejilla para un posicionamiento de reentrada más preciso. Sin embargo, el aterrizaje en la esquina de la barcaza fue un aterrizaje brusco y la mayor parte del cuerpo del cohete cayó al océano y se hundió; SpaceX publicó un breve clip del accidente. [43] Se necesitarían cuatro intentos más para lograr el primer aterrizaje de la barcaza en el mar en el vuelo 23. [44] Mientras tanto, el aterrizaje en tierra tuvo éxito en el primer intento con el vuelo 20 el 21 de diciembre de 2015. [45]
En octubre de 2014, SpaceX aclaró que la "superficie sólida" sería una plataforma flotante construida a partir de una barcaza en Luisiana y confirmó que intentarían aterrizar la primera etapa del decimocuarto vuelo del Falcon 9 en la plataforma. [46] Para que el aterrizaje tenga éxito, el tramo de 18 m (60 pies) de ancho de las patas de aterrizaje del cohete no solo debe aterrizar dentro de la cubierta de la barcaza de 52 m (170 pies) de ancho, sino que también debería lidiar con el oleaje del océano. y errores de GPS . [47] A finales de noviembre, SpaceX reveló que la barcaza de aterrizaje sería capaz de funcionar de forma autónoma y no necesitaría estar anclada ni amarrada; [10] Por eso se le llamó nave no tripulada de puerto espacial autónomo . En enero de 2015 [actualizar]se habían construido tres de estos barcos, dos de los cuales estaban operativos. [48]
Este quinto vuelo de prueba en descenso controlado fue anticipado por la prensa especializada como un intento histórico de retorno al núcleo. [49] Incorporó por primera vez en una misión orbital las superficies de control aerodinámico de aletas de rejilla que anteriormente se habían probado solo durante una prueba a baja altitud y velocidad con el vehículo prototipo F9R Dev1 a principios de 2014. La adición de aletas de rejilla , con la continuación de la autoridad de control obtenida al estabilizar los motores como en vuelos de prueba anteriores, se proyectó que mejoraría la precisión del aterrizaje a 10 m (33 pies), una mejora mil veces mayor con respecto a los cuatro vuelos de prueba anteriores que aterrizaron dentro de los 10 km ( 6,2 millas) de sus coordenadas objetivo. [50] Antes del vuelo, SpaceX proyectó que la probabilidad de éxito en el primer intento era del 50 por ciento o menos. [47]
El primer vuelo de prueba de este nuevo hardware se produjo el 10 de enero de 2015, en la misión CRS-5 de la NASA. El vuelo de descenso controlado comenzó aproximadamente tres minutos después del lanzamiento, después del evento de separación de la segunda etapa, [49] cuando la primera etapa tenía aproximadamente 80 km (50 millas) de altura y se movía a una velocidad de Mach 10 (10.000 km/h; 6.300 mph). [51]
El webcast de SpaceX indicó que se produjo la combustión de refuerzo y la combustión de reentrada para la primera etapa descendente, y que el cohete descendente luego pasó "debajo del horizonte", como se esperaba, lo que eliminó la señal de telemetría en vivo, por lo que no se mostró el intento de aterrizaje retropropulsivo . vivir. Poco después, SpaceX publicó información de que el cohete llegó a la nave no tripulada según lo planeado, pero "aterrizó con fuerza... La nave en sí está bien. Algunos de los equipos de soporte en la cubierta necesitarán ser reemplazados". [52] [53] [54] Musk explicó más tarde que las superficies de control de vuelo del cohete habían agotado su suministro de fluido hidráulico antes del impacto. [55] Musk publicó fotos del impacto mientras hablaba con John Carmack en Twitter. Más tarde, SpaceX publicó un vídeo del impacto en Vine . [43]
Un séptimo vuelo de prueba del perfil de descenso controlado de la primera etapa se produjo el 14 de abril de 2015, en el vuelo 17 del Falcon 9, que llevó el CRS-6 a la Estación Espacial Internacional . Este fue el segundo intento de SpaceX de aterrizar en una plataforma flotante. La primera etapa estaba equipada con aletas de rejilla y patas de aterrizaje para facilitar la prueba posterior a la misión.
Un informe inicial de Elon Musk sugirió que la primera etapa realizó un aterrizaje forzoso en la nave no tripulada. [56] Musk aclaró más tarde que la válvula bipropelente estaba atascada y, por lo tanto, el sistema de control no podía reaccionar con la suficiente rapidez para un aterrizaje exitoso. [57] El 15 de abril, SpaceX publicó un vídeo de la fase terminal del descenso, el aterrizaje, el vuelco y la deflagración resultante cuando el escenario se rompió en la cubierta del ASDS. [58]
El primer intento de aterrizar la primera etapa del Falcon 9 en una plataforma de tierra cerca del lugar de lanzamiento se produjo en el vuelo 20 , el vuelo inaugural de la versión Falcon 9 Full Thrust , en la tarde del 21 de diciembre de 2015. El aterrizaje fue exitoso y el Se recuperó la primera etapa. [45] [59] Esta fue la primera vez en la historia que la primera etapa de un cohete regresó a la Tierra después de impulsar una misión de lanzamiento orbital y logró un aterrizaje vertical controlado .
SpaceX solicitó a la autoridad reguladora de EE. UU. de la Administración Federal de Aviación (FAA) realizar su octava prueba de descenso controlado de propulsor que culminó con un intento de aterrizaje en las instalaciones de la Zona de Aterrizaje 1 (anteriormente Complejo de Lanzamiento 13 ) que SpaceX había construido recientemente en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral. . [60] La FAA autorizó a SpaceX a intentar este aterrizaje después de evaluar que causaría un daño mínimo al medio ambiente. [61] [62] Además, la NASA planeó cerrar la Calzada de la NASA cerca del sitio de lanzamiento y aterrizaje y aumentar significativamente el tamaño de las zonas de exclusión durante el intento de lanzamiento y aterrizaje. [63] [64] [ necesita actualización ] Ambas opciones para intentar aterrizar en la plataforma de tierra o en el barco no tripulado en el mar permanecieron abiertas hasta el día del lanzamiento. La decisión final de devolver el propulsor a Cabo Cañaveral se tomó en función de una serie de factores, incluido el clima en los posibles lugares de aterrizaje. [ cita necesaria ]
El vuelo 20 despegó a las 20:29 EST del 21 de diciembre de 2015 (01:29 UTC del 22 de diciembre de 2015). Aproximadamente 9 minutos y 45 segundos después, la primera etapa aterrizó verticalmente sobre la plataforma. [45] [59] [65]
SpaceX no volvió a volar la primera etapa del vuelo 20 del Falcon 9. [66] Más bien, el cohete fue inspeccionado y trasladado de regreso a la plataforma de lanzamiento unas pocas millas al norte para realizar una prueba de fuego estático . Después de la prueba de fuego caliente, SpaceX evaluó en detalle el vehículo para evaluar las capacidades de volver a volar el diseño del vehículo de lanzamiento después de futuros aterrizajes.
El 31 de diciembre, SpaceX anunció que no se habían encontrado daños en el escenario y que estaba listo para disparar nuevamente. [67] [68] El 15 de enero de 2016, SpaceX realizó la prueba de fuego estático en el propulsor recuperado e informó un buen resultado general, excepto por algunas fluctuaciones de empuje en uno de los motores exteriores (motor 9). Elon Musk informó que esto pudo deberse a la ingestión de escombros. [69]
Este propulsor ha estado en exhibición fuera de la sede de SpaceX en Hawthorne, California, desde el 20 de agosto de 2016.
El vuelo 21 , el lanzamiento final de un Falcon 9 v1.1 , llevaba la carga útil Jason 3 . En un momento dado, esta fue la primera oportunidad posible para intentar aterrizar la primera etapa en tierra, [70] pero los lanzamientos se reordenaron tras la pérdida del vuelo 19 del Falcon 9 en junio de 2015. Jason-3 se lanzó con éxito el 17 de enero de 2016, y aunque la primera etapa logró reducir la velocidad hacia un aterrizaje suave, el collar de bloqueo de una de las patas de aterrizaje no se enganchó correctamente, lo que provocó que el cohete cayera y explotara después de aterrizar. [71] [72] Elon Musk señaló que la acumulación de hielo en el collar debido a las condiciones de lanzamiento de alta humedad puede haber provocado la falla del pestillo. [73] [74]
El 4 de marzo de 2016, el vuelo 22 del Falcon 9 lanzó el pesado satélite de comunicaciones SES-9 de 5.271 kg (11.620 lb) , [75] [76] la carga útil más grande del cohete hasta ahora dirigida a una órbita de transferencia geosincrónica (GTO) altamente energética . En consecuencia, la primera etapa del Falcon 9 siguió una trayectoria balística después de la separación y volvió a entrar en la atmósfera a alta velocidad con muy poco combustible para mitigar posibles daños aerodinámicos.
Por lo tanto, SpaceX no esperaba poder aterrizar con éxito su propulsor Falcon 9 en su barcaza marítima, la Of Course I Still Love You , situada en el Océano Atlántico. Elon Musk confirmó en un tuit que el intento de aterrizaje había fracasado. [77] [78]
El 8 de abril de 2016, el vuelo 23 del Falcon 9, el tercer vuelo de la versión de empuje total , entregó la carga SpaceX CRS-8 en su camino a la Estación Espacial Internacional mientras la primera etapa realizaba una maniobra de retroceso y reingreso sobre el Océano Atlántico. Nueve minutos después del despegue, el propulsor aterrizó verticalmente en la nave no tripulada Of Course I Still Love You , a 300 km (190 millas) de la costa de Florida, logrando un hito largamente buscado para el programa de desarrollo de reutilización de SpaceX . [44]
Esta etapa, número de serie B1021 , fue reacondicionada y volada nuevamente en marzo de 2017 para la misión SES-10 , estableciendo otro hito en el desarrollo de cohetes reutilizables.
El 6 de mayo de 2016, el vuelo 24 del Falcon 9 entregó el satélite JCSAT-14 en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), mientras que la primera etapa realizaba un encendido de reentrada en condiciones balísticas sin refuerzo previo. Después del descenso controlado a través de la atmósfera, el propulsor ejecutó un breve aterrizaje mientras se acercaba a la nave no tripulada Of Course I Still Love You y logró aterrizar verticalmente. Este segundo aterrizaje en el mar fue más difícil que el anterior porque el propulsor en el momento de la separación viajaba a unos 8.350 km/h (5.190 mph) en comparación con los 6.650 km/h (4.130 mph) del lanzamiento del CRS-8 a la órbita terrestre baja . [79] Continuando con sus experimentos para probar los límites de la envolvente de vuelo , SpaceX optó por un aterrizaje más corto con tres motores en lugar de los encendidos con un solo motor vistos en intentos anteriores; Este enfoque consume menos combustible al dejar el escenario en caída libre el mayor tiempo posible y desacelerar más bruscamente, minimizando así la cantidad de energía gastada para contrarrestar la gravedad. [80] Elon Musk indicó que es posible que esta primera etapa no se vuelva a volar y, en cambio, se utilizará como líder de vida para pruebas en tierra para confirmar que los futuros cohetes de primera etapa sean buenos. [81]
El 27 de mayo de 2016, el vuelo 25 del Falcon 9 entregó el THAICOM 8 a una órbita de transferencia supersincrónica; A pesar de la alta velocidad de reingreso, la primera etapa aterrizó nuevamente con éxito en la nave espacial SpaceX. [82] El aterrizaje aplastó un "núcleo aplastante" en una pierna, lo que provocó una inclinación notable del escenario mientras estaba en la nave no tripulada. [83]
El 15 de junio de 2016, el vuelo 26 del Falcon 9 entregó con éxito los satélites Eutelsat 117W B [84] y ABS 2A [85] en GTO. La primera etapa realizó un encendido de reingreso y desplegó con éxito sus aletas de rejilla, antes de intentar aterrizar en la barcaza. El aterrizaje falló en sus momentos finales debido al bajo empuje de uno de los motores de la primera etapa, provocado por el agotamiento de su suministro de combustible de oxígeno líquido. Eso provocó que los motores se apagaran antes de tiempo mientras la primera etapa estaba justo encima de la cubierta del dron, lo que provocó una falla en el aterrizaje. [86] [87]
En las primeras horas del 18 de julio de 2016, el vuelo 27 del Falcon 9, que transportaba la nave espacial Dragon para la misión CRS-9 , fue seguido por un aterrizaje exitoso de la primera etapa en la Zona de Aterrizaje 1 , Cabo Cañaveral . [88]
El 14 de agosto de 2016, el vuelo 28 del Falcon 9 impulsó con éxito el satélite de telecomunicaciones japonés JCSAT-16 a una órbita de transferencia geosincrónica . La primera etapa volvió a entrar en la atmósfera y aterrizó verticalmente en el barco no tripulado Of Course I Still Love You que se encontraba en el Océano Atlántico. [89]
SpaceX continuó devolviendo una serie de primeras etapas tanto en aterrizajes terrestres como marítimos para aclarar los procedimientos necesarios para reutilizar los propulsores volados. La compañía esperaba comenzar a ofrecer comercialmente etapas de cohetes Falcon 9 previamente voladas a finales de 2016, [90] [91] pero el primer propulsor reutilizado finalmente despegó el 30 de marzo de 2017, con la misión SES-10 . El refuerzo funcionó bien y se recuperó por segunda vez.
En enero de 2016, Musk evaluó la probabilidad de éxito en aproximadamente un 70 por ciento para los intentos de aterrizaje en 2016, y se espera que aumente al 90 por ciento en 2017; También advirtió que la empresa esperaba "algunos RUD más", refiriéndose al término Desmontaje Rápido No Programado , un eufemismo humorístico para la destrucción del vehículo. [92] La predicción de Musk estuvo cerca de las cifras reales, ya que cinco de los ocho propulsores volados ( 63%) se recuperaron en 2016, y 14 de 14 ( 100%) en 2017. Tres misiones GTO para cargas útiles pesadas se volaron en un Configuración prescindible , no equipada para aterrizar. Cinco propulsores volaron por segunda vez en 2017, lo que marcó el comienzo de la reutilización rutinaria de propulsores. En 2018 y 2019, más de la mitad de las misiones se realizaron con propulsores reutilizados; en 2021, más del 90% de los vuelos reutilizaron propulsores de vuelos anteriores.
SpaceX cuenta con costos de lanzamiento más bajos para aumentar la demanda de servicios de lanzamiento. Pero Foust advierte que esta estrategia conlleva riesgos. "Vale la pena señalar", dice, "que muchos clientes actuales de servicios de lanzamiento, incluidos los operadores de satélites comerciales, no son particularmente sensibles al precio, por lo que no cuentan con la reutilización para reducir los costos". Eso significa que esos lanzamientos adicionales, y por lo tanto los ingresos, pueden tener que provenir de mercados que aún no existen. "Un sistema reutilizable con costes de lanzamiento mucho más bajos podría en realidad dar lugar a menores ingresos para esa empresa a menos que puedan aumentar significativamente la demanda", afirma Foust. "Esa demanda adicional probablemente tendría que provenir de nuevos mercados, siendo los vuelos espaciales tripulados comerciales quizás el ejemplo más grande y más conocido".
P. ¿Cuál es la estrategia en la recuperación de la primera etapa? Musk: La prueba de recuperación inicial será un aterrizaje en el agua. La primera etapa continúa en arco balístico y ejecuta una quema de reducción de velocidad antes de ingresar a la atmósfera para disminuir el impacto. Justo antes del amerizaje, el motor se encenderá nuevamente. Destaca que no esperamos éxito en los primeros intentos. Con suerte, el año que viene, con más experiencia y datos, podremos devolver la primera etapa al sitio de lanzamiento y realizar un aterrizaje de propulsión en tierra usando patas. P. ¿Existe algún vuelo identificado para regresar al sitio de lanzamiento de la primera etapa? Musk: No. Probablemente será a mediados del próximo año.
[La] asociación entre la NASA y SpaceX le está dando a la agencia espacial estadounidense una visión temprana de lo que se necesitaría para aterrizar en hábitats de varias toneladas y suministrar reservas en Marte para exploradores humanos, al tiempo que proporciona imágenes infrarrojas (IR) sofisticadas para ayudar a la compañía de naves espaciales. Desarrollar un vehículo de lanzamiento reutilizable. Después de múltiples intentos, las cámaras de seguimiento IR de la NASA y la Marina de los EE. UU. en el aire... capturaron un Falcon 9 de SpaceX en vuelo cuando su primera etapa [cayó] hacia la Tierra poco después del encendido de la segunda etapa y luego se volvió a encender para bajar la etapa hacia un aterrizaje propulsivo de "velocidad cero y altitud cero" en la superficie del mar.
Logramos volver a entrar en la atmósfera, no rompernos como lo hacemos normalmente, y bajar hasta el nivel del mar.
El primer "aterrizaje suave" exitoso de un cohete Falcon 9 ocurrió en abril de este año.
El vuelo del F9R Dev 1 del 17 de abril, que duró menos de 1 minuto, fue la primera prueba de aterrizaje vertical de una primera etapa recuperable Falcon 9 v1.1 representativa de la producción, mientras que el vuelo de carga del 18 de abril a la ISS fue la primera oportunidad para SpaceX. evaluar el diseño de patas de aterrizaje plegables y propulsores mejorados que controlan el escenario durante su descenso inicial.
En este punto, tenemos mucha confianza en poder aterrizar exitosamente en una plataforma de lanzamiento flotante o regresar al sitio de lanzamiento y volver a volar el cohete sin necesidad de remodelación.
Musk: 'El reingreso de la primera etapa del cohete, el encendido del aterrizaje y el despliegue de las patas fueron buenos, pero perdieron la integridad del casco justo después del amerizaje (también conocido como kaboom)... Se necesita una revisión detallada de la telemetría del cohete para determinar si se debe al amerizaje inicial o al posterior vuelco y golpe del cuerpo. .'
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Mientras la segunda etapa del Falcon 9 continúa orbitando con la nave espacial Dragon, su primera etapa ejecutará una serie de maniobras que SpaceX espera que culminen con un aterrizaje exitoso sobre una plataforma flotante frente a la costa de Florida. La demostración sigue a pruebas exitosas durante dos lanzamientos anteriores en los que la primera etapa fue guiada a un aterrizaje controlado en el agua; sin embargo, la etapa no pudo recuperarse en ninguno de los intentos anteriores. ... Lograr un aterrizaje de precisión en una plataforma flotante es un hito importante para SpaceX mientras intentan demostrar su recuperación planificada del vuelo de regreso de la primera etapa del Falcon 9.
Una mejora clave para permitir apuntar con precisión al Falcon 9 hasta el aterrizaje es la adición de cuatro aletas de rejilla hipersónicas colocadas en una configuración de ala X alrededor del vehículo, guardadas en el ascenso y desplegadas en el reingreso para controlar el vector de elevación del escenario. Cada aleta se mueve de forma independiente para el balanceo, el cabeceo y la guiñada, y combinado con el cardán del motor, permitirá un aterrizaje de precisión, primero en la nave autónoma del puerto espacial y, finalmente, en tierra.
Aproximadamente a los 157 segundos de vuelo, los motores de la primera etapa se apagan, un evento conocido como corte del motor principal o MECO. En este punto, Falcon 9 se encuentra a 80 kilómetros (50 millas) de altura y viaja a 10 veces la velocidad del sonido.
Falcon aterriza en la nave, pero el collar de bloqueo no se engancha en una de las cuatro patas, lo que hace que se vuelque después del aterrizaje. La causa principal puede haber sido la acumulación de hielo debido a la condensación de la densa niebla durante el despegue.
Después de haber sugerido previamente que a SpaceX le gustaría volver a volar una primera etapa del Falcon 9 para fin de año, Musk sorprendió a casi todos al afirmar con confianza que el plazo era, en cambio, finales de mayo o, de manera más realista, junio. Además, las probabilidades de que fuera un lanzamiento remunerado eran favorables.