Falcon 9 es un vehículo de lanzamiento de carga media parcialmente reutilizable que puede transportar carga y tripulación a la órbita terrestre , [A] diseñado, fabricado y lanzado por la empresa aeroespacial estadounidense SpaceX . También se puede utilizar como vehículo de lanzamiento de carga pesada prescindible . [B] El primer lanzamiento del Falcon 9 fue el 4 de junio de 2010. La primera misión comercial de reabastecimiento del Falcon 9 a la Estación Espacial Internacional (ISS) se lanzó el 8 de octubre de 2012. [17] En 2020 se convirtió en el primer cohete comercial en lanzar humanos a órbita y sigue siendo el único vehículo de este tipo. [18] Es el único cohete estadounidense certificado para transportar humanos a la ISS. [19] [20] [21] En 2022, se convirtió en el cohete estadounidense con más lanzamientos de la historia y con mejor historial de seguridad, habiendo sufrido solo un fallo de vuelo. [22]
El cohete tiene dos etapas . La primera etapa (de refuerzo) transporta la segunda etapa y la carga útil a una velocidad y altitud predeterminadas, después de lo cual la segunda etapa acelera la carga útil hasta su órbita objetivo. El propulsor es capaz de aterrizar verticalmente para facilitar su reutilización. Esta hazaña se logró por primera vez en el vuelo 20 en diciembre de 2015. Hasta el 8 de febrero de 2024, SpaceX ha aterrizado con éxito propulsores Falcon 9 255 veces. [C] Los propulsores individuales han realizado hasta 19 vuelos. [23] Ambas etapas están propulsadas por motores SpaceX Merlin , que utilizan oxígeno líquido criogénico y queroseno apto para cohetes ( RP-1 ) como propulsores. [24] [25]
Las cargas útiles más pesadas llevadas a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) fueron Intelsat 35e con 6.761 kg (14.905 lb) y Telstar 19V con 7.075 kg (15.598 lb). El primero fue lanzado a una ventajosa órbita de transferencia supersincrónica , [26] mientras que el segundo entró en una GTO de menor energía, con un apogeo muy por debajo de la altitud geoestacionaria. [27] El 24 de enero de 2021, Falcon 9 estableció un récord de mayor número de satélites lanzados por un solo cohete, poniendo en órbita 143 . [28]
Falcon 9 está clasificado para humanos para transportar astronautas de la NASA a la ISS. Falcon 9 está certificado para el programa de Lanzamiento Espacial de Seguridad Nacional [29] y el Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA como "Categoría 3", que puede lanzar las misiones de la NASA más caras, importantes y complejas. [30]
Se han construido y volado varias versiones de Falcon 9: la v1.0 voló entre 2010 y 2013, la v1.1 voló entre 2013 y 2016, mientras que la v1.2 Full Thrust se lanzó por primera vez en 2015, abarcando la variante Block 5 , que ha estado en En funcionamiento desde mayo de 2018.
En octubre de 2005, SpaceX anunció planes para lanzar Falcon 9 en la primera mitad de 2007. [31] El lanzamiento inicial no se produciría hasta 2010. [32]
Mientras que SpaceX gastó su propio capital para desarrollar y volar su lanzador anterior, Falcon 1 , SpaceX desarrolló el Falcon 9 con capital privado, pero contó con la ayuda de los compromisos de la NASA de comprar varios vuelos una vez que se demostraran capacidades específicas. Los pagos por hitos específicos se proporcionaron en el marco del programa de Servicios de Transporte Orbital Comercial (COTS) en 2006. [33] [34] El contrato se estructuró como un Acuerdo de Ley Espacial (SAA) "para desarrollar y demostrar un servicio de transporte orbital comercial", [34 ] incluida la compra de tres vuelos de demostración. [35] La adjudicación total del contrato fue de 278 millones de dólares para realizar tres lanzamientos de demostración del Falcon 9 con la nave espacial de carga Dragon de SpaceX . Posteriormente se agregaron hitos adicionales, lo que elevó el valor total del contrato a 396 millones de dólares. [36] [37]
En 2008, SpaceX ganó un contrato de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS) en el programa de Servicios de Transporte Orbital Comercial (COTS) de la NASA para entregar carga a la ISS utilizando Falcon 9/Dragon. [37] [38] Los fondos se desembolsarían sólo después de que las misiones de demostración se completaran exitosa y completamente. El contrato ascendió a 1.600 millones de dólares para un mínimo de 12 misiones para transportar suministros hacia y desde la ISS. [39]
En 2011, SpaceX estimó que los costos de desarrollo del Falcon 9 v1.0 eran del orden de 300 millones de dólares. [40] La NASA estimó los costos de desarrollo en 3.600 millones de dólares estadounidenses si se hubiera utilizado un enfoque tradicional de contrato de costo incrementado . [41] Un informe de la NASA de 2011 "estimó que le habría costado a la agencia alrededor de 4 mil millones de dólares desarrollar un cohete como el propulsor Falcon 9 basado en los procesos de contratación tradicionales de la NASA", mientras que un enfoque de "desarrollo más comercial" podría haber permitido a la agencia pagar sólo 1.700 millones de dólares". [42]
En 2014, SpaceX publicó los costos de desarrollo combinados para Falcon 9 y Dragon. La NASA aportó 396 millones de dólares, mientras que SpaceX aportó más de 450 millones de dólares. [43]
El testimonio de SpaceX ante el Congreso en 2017 sugirió que el proceso inusual de la NASA de "establecer solo un requisito de alto nivel para el transporte de carga a la estación espacial [mientras] dejaba los detalles a la industria" había permitido a SpaceX completar la tarea a un costo sustancialmente menor. "Según las cifras verificadas de forma independiente por la propia NASA, los costos de desarrollo de SpaceX para los cohetes Falcon 1 y Falcon 9 se estimaron en aproximadamente 390 millones de dólares en total". [42]
SpaceX originalmente tenía la intención de seguir su vehículo de lanzamiento Falcon 1 con un vehículo de capacidad intermedia, Falcon 5. [44] La línea de vehículos Falcon lleva el nombre del Halcón Milenario , una nave estelar ficticia de la serie de películas Star Wars . [45] En 2005, SpaceX anunció que, en cambio, estaba procediendo con Falcon 9, un "vehículo de lanzamiento de carga pesada totalmente reutilizable", y ya había conseguido un cliente gubernamental. Se describió que el Falcon 9 era capaz de lanzar aproximadamente 9.500 kilogramos (20.900 libras) a la órbita terrestre baja y se proyectaba que tendría un precio de 27 millones de dólares por vuelo con un carenado de carga útil de 3,7 m (12 pies) y 35 millones de dólares con un 5,2 m ( 17 pies) carenado. SpaceX también anunció una versión pesada del Falcon 9 con una capacidad de carga útil de aproximadamente 25.000 kilogramos (55.000 lb). [46] El Falcon 9 estaba destinado a apoyar misiones LEO y GTO, así como misiones de tripulación y carga a la ISS. [44]
El contrato COTS original de la NASA preveía el primer vuelo de demostración en septiembre de 2008 y la finalización de las tres misiones de demostración en septiembre de 2009. [47] En febrero de 2008, la fecha se deslizó hasta el primer trimestre de 2009. Según Musk, la complejidad y Los requisitos reglamentarios de Cabo Cañaveral contribuyeron al retraso. [48]
La primera prueba multimotor (dos motores encendidos simultáneamente, conectados a la primera etapa) se completó en enero de 2008. [49] Las pruebas sucesivas llevaron a una prueba de fuego de nueve motores de 178 segundos (duración de la misión) en noviembre de 2008. [50 ] En octubre de 2009, la primera prueba de fuego de todo motor listo para volar tuvo lugar en sus instalaciones de pruebas en McGregor, Texas . En noviembre, SpaceX realizó la prueba inicial de la segunda etapa, que duró cuarenta segundos. En enero de 2010, se llevó a cabo en McGregor un disparo de inserción en órbita de 329 segundos (duración de la misión) de la segunda etapa. [51]
Los elementos de la pila llegaron al sitio de lanzamiento para su integración a principios de febrero de 2010. [52] La pila de vuelo se puso vertical en el Space Launch Complex 40 , Cabo Cañaveral , [53] y en marzo, SpaceX realizó una prueba de fuego estático. , donde se disparó la primera etapa sin despegar. La prueba fue abortada en T-2 debido a una falla en la bomba de helio de alta presión. Todos los sistemas hasta el momento del aborto funcionaron como se esperaba y no fue necesario abordar problemas adicionales. Una prueba posterior, el 13 de marzo, encendió los motores de la primera etapa durante 3,5 segundos. [54]
En diciembre de 2010, la línea de producción de SpaceX fabricaba un Falcon 9 (y una nave espacial Dragon) cada tres meses. [55] En septiembre de 2013, el espacio total de fabricación de SpaceX había aumentado a casi 93.000 m 2 (1.000.000 de pies cuadrados), para soportar una capacidad de producción de 40 núcleos de cohetes anualmente. [56] La fábrica producía un Falcon 9 por mes en noviembre de 2013 [actualizar]. [57]
En febrero de 2016, la tasa de producción de núcleos Falcon 9 había aumentado a 18 por año, y la cantidad de núcleos de primera etapa que se podían ensamblar al mismo tiempo llegó a seis. [58]
Desde 2018, SpaceX ha reutilizado habitualmente las primeras etapas, reduciendo la demanda de nuevos núcleos. En 2021, SpaceX realizó 31 lanzamientos del Falcon 9 y solo dos utilizaron nuevos propulsores y recuperó con éxito el propulsor en todos los vuelos menos uno. [ necesita actualización ] La fábrica de Hawthorne continúa produciendo una segunda etapa (prescindible) para cada lanzamiento.
Los cohetes de la familia Falcon 9 se han lanzado 305 veces en 14 años, lo que ha dado como resultado 303 éxitos totales ( 99,3%), un fracaso en vuelo ( SpaceX CRS-7 ) y un éxito parcial ( SpaceX CRS-1 entregó su carga a la Estación Espacial Internacional (ISS), pero una carga útil secundaria quedó varada en una órbita más baja de lo planeado). Además, un cohete y su carga útil AMOS-6 fueron destruidos antes del lanzamiento en preparación para una prueba de fuego estático en la plataforma . La versión activa, Falcon 9 Block 5 , ha realizado 240 misiones, todas ellas con pleno éxito.
En 2022, Falcon 9 estableció un nuevo récord de 60 lanzamientos (todos exitosos) con el mismo tipo de vehículo de lanzamiento en un año calendario. El récord anterior lo ostentaba Soyuz-U , que tuvo 47 lanzamientos (45 exitosos) en 1979. [59] En 2023, la familia Falcon 9 estableció un nuevo récord de 96 lanzamientos (todos exitosos) por parte de la misma familia de vehículos de lanzamiento en un año calendario. . El récord anterior lo ostentaba la familia de cohetes R-7 , que realizó 63 lanzamientos (61 exitosos) en 1980. [a] [60]
La primera versión del cohete Falcon 9 v1.0 se lanzó cinco veces desde junio de 2010 hasta marzo de 2013, su sucesor Falcon 9 v1.1 15 veces desde septiembre de 2013 hasta enero de 2016, y el Falcon 9 Full Thrust 276 veces desde diciembre de 2015 hasta el presente. La última variante de Full Thrust, el Bloque 5, se introdujo en mayo de 2018. [61] Si bien los propulsores del Bloque 4 solo volaron dos veces y requirieron varios meses de renovación, las versiones del Bloque 5 fueron certificadas para sostener 10 vuelos y desde entonces han sido recertificadas para 15. y luego 20 vuelos por refuerzo. [62] SpaceX actualmente planea aumentar aún más la certificación de re-vuelo del Falcon a 40 vuelos por propulsor, una vez que se alcancen los 20 vuelos. [63]
El derivado Falcon Heavy consta de una primera etapa Falcon 9 reforzada como núcleo central, con dos primeras etapas Falcon 9 adicionales conectadas y utilizadas como propulsores, ambas equipadas con una nariz aerodinámica en lugar de una interetapa Falcon 9 habitual . [64]
Los propulsores de primera etapa del Falcon 9 aterrizaron con éxito en 270 de 281 intentos ( 96,1%), con 245 de 249 ( 98,4%) para la versión Falcon 9 Block 5. Un total de 243 repetidos vuelos de propulsores de primera etapa han lanzado con éxito sus cargas útiles.
.jpg/1280px-ORBCOMM-2_First-Stage_Landing_(23271687254).jpg)
F9 es un vehículo de lanzamiento de dos etapas , propulsado por LOX / RP-1 .
Ambas etapas están equipadas con motores cohete Merlin 1D . Cada motor Merlin produce 854 kN (192.000 lb f ) de empuje. [74] Utilizan una mezcla pirofórica de trietilaluminio - trietilborano (TEA-TEB) como encendedor del motor. [75]
La etapa propulsora tiene 9 motores, dispuestos en una configuración que SpaceX llama Octaweb . [76] La segunda etapa del Falcon 9 tiene 1 boquilla corta o regular, versión con motor Merlin 1D Vacuum .
Falcon 9 es capaz de perder hasta 2 motores y aun así completar la misión quemando los motores restantes por más tiempo.
Cada motor de cohete Merlin está controlado por tres computadoras de votación , cada una con 2 CPU que verifican constantemente a las otras 2 del trío. Los motores Merlin 1D pueden vectorizar el empuje para ajustar la trayectoria.
Las paredes y las cúpulas del tanque de propulsor están hechas de una aleación de aluminio y litio . SpaceX utiliza un tanque soldado por fricción y agitación , por su resistencia y confiabilidad. [4] El tanque de la segunda etapa es una versión más corta del tanque de la primera etapa. Utiliza la mayoría de las mismas herramientas, materiales y técnicas de fabricación. [4]
La etapa intermedia F9, que conecta las etapas superior e inferior, es una estructura compuesta de núcleo de aluminio y fibra de carbono que contiene pinzas de separación reutilizables y un sistema de empuje neumático. El sistema de separación de escenarios original tenía doce puntos de conexión, reducidos a tres para la versión 1.1. [77]
Falcon 9 utiliza un carenado de carga útil (cono de nariz) para proteger los satélites (que no son Dragon) durante el lanzamiento. El carenado mide 13 m (43 pies) de largo, 5,2 m (17 pies) de diámetro, pesa aproximadamente 1900 kg y está construido con una piel de fibra de carbono superpuesta sobre un núcleo de panal de aluminio. [78] SpaceX diseñó y fabrica carenados en Hawthorne. Las pruebas se completaron en las instalaciones de la estación Plum Brook de la NASA en la primavera de 2013, donde se simularon el choque acústico y la vibración mecánica del lanzamiento, además de las condiciones de descarga estática electromagnética , en un artículo de prueba de tamaño completo en una cámara de vacío . [79] Desde 2019, los carenados están diseñados para volver a entrar en la atmósfera terrestre y se reutilizan para futuras misiones.
SpaceX utiliza múltiples computadoras de vuelo redundantes en un diseño tolerante a fallas . El software se ejecuta en Linux y está escrito en C++ . [80] Para mayor flexibilidad, se utilizan piezas comerciales disponibles en el mercado y un diseño tolerante a la radiación en todo el sistema en lugar de piezas endurecidas por radiación . [80] Cada etapa tiene computadoras de vuelo a nivel de etapa, además de los controladores de motor específicos de Merlin, del mismo diseño de tríada tolerante a fallas para manejar las funciones de control de etapa. La CPU del microcontrolador de cada motor se ejecuta en una arquitectura PowerPC . [81]
Los propulsores que se gastarán deliberadamente no tienen patas ni aletas. Los propulsores recuperables incluyen cuatro patas de aterrizaje extensibles unidas alrededor de la base. [82]
Para controlar el descenso del núcleo a través de la atmósfera, SpaceX utiliza aletas de rejilla que se despliegan desde el vehículo [83] momentos después de la separación de etapas. [84] Inicialmente, la versión V1.2 Full Thrust del Falcon 9 estaba equipada con aletas de rejilla hechas de aluminio, que finalmente fueron reemplazadas por aletas de titanio más grandes, más aerodinámicamente eficientes y duraderas. Las aletas de rejilla de titanio mejoradas, fundidas y cortadas de una sola pieza de titanio, ofrecen una maniobrabilidad y capacidad de supervivencia significativamente mejores frente al calor extremo del reingreso que las aletas de rejilla de aluminio y se pueden reutilizar indefinidamente con una renovación mínima. [85] [86] [87]
V1.0 realizó cinco lanzamientos orbitales exitosos entre 2010 y 2013. El V1.1, mucho más grande, realizó su primer vuelo en septiembre de 2013. La misión de demostración llevaba una pequeña carga útil primaria de 500 kg (1100 lb), el satélite CASSIOPE . [77] Siguieron cargas útiles más grandes, comenzando con el lanzamiento del satélite de comunicaciones SES-8 GEO . [88] Tanto la versión 1.0 como la v1.1 utilizaron vehículos de lanzamiento desechables (ELV). El Falcon 9 Full Thrust realizó su primer vuelo en diciembre de 2015. La primera etapa de la versión Full Thrust era reutilizable . La versión actual, conocida como Falcon 9 Block 5 , realizó su primer vuelo en mayo de 2018.
F9 v1.0 fue un vehículo de lanzamiento prescindible desarrollado entre 2005 y 2010. Voló por primera vez en 2010. El V1.0 realizó cinco vuelos, tras lo cual fue retirado. La primera etapa estaba propulsada por nueve motores Merlin 1C dispuestos en una parrilla de 3×3. Cada uno tenía un empuje a nivel del mar de 556 kN (125 000 lb f ) para un empuje total de despegue de aproximadamente 5000 kN (1 100 000 lb f ). [4] La segunda etapa estaba propulsada por un único motor Merlin 1C modificado para funcionamiento en vacío , con una relación de expansión de 117:1 y un tiempo de combustión nominal de 345 segundos. En la segunda etapa se utilizaron propulsores de N 2 gaseoso como sistema de control de reacción (RCS). [89]
Los primeros intentos de agregar un sistema de protección térmica liviano a la etapa propulsora y la recuperación con paracaídas no tuvieron éxito. [90]
En 2011, SpaceX inició un programa formal de desarrollo para un Falcon 9 reutilizable , centrándose inicialmente en la primera etapa. [84]
.jpg/1280px-Launch_of_Falcon_9_carrying_CASSIOPE_(130929-F-ET475-012).jpg)
La V1.1 es un 60 % más pesada y tiene un 60 % más de empuje que la V1.0. [77] Sus nueve motores Merlin 1D (más potentes) se reorganizaron en un patrón "octagonal" [91] [92] que SpaceX llamó Octaweb . Esto está diseñado para simplificar y agilizar la fabricación. [93] [94] Los tanques de combustible eran un 60% más largos, lo que hacía que el cohete fuera más susceptible a doblarse durante el vuelo. [77]
La primera etapa v1.1 ofreció un empuje total al nivel del mar en el despegue de 5.885 kN (1.323.000 lb f ), con los motores encendidos durante 180 segundos nominales. El empuje de la etapa aumentó a 6.672 kN (1.500.000 lb f ) cuando el propulsor salió de la atmósfera. [3]
El sistema de separación de escenarios fue rediseñado para reducir el número de puntos de conexión de doce a tres, [77] y el vehículo tenía aviónica y software mejorados. [77]
Estas mejoras aumentaron la capacidad de carga útil de 9.000 kg (20.000 lb) a 13.150 kg (28.990 lb). [3] La presidenta de SpaceX, Gwynne Shotwell, declaró que la versión 1.1 tenía aproximadamente un 30 % más de capacidad de carga útil que la publicada en su lista de precios, con el margen adicional reservado para las etapas de retorno mediante reentrada motorizada . [95]
Las pruebas de desarrollo de la primera etapa se completaron en julio de 2013, [96] [97] y voló por primera vez en septiembre de 2017.
Posteriormente, las líneas propulsoras del encendedor de la segunda etapa se aislaron para respaldar mejor el reinicio en el espacio después de largas fases costeras para maniobras de trayectoria orbital. [98] Se incluyeron cuatro patas de aterrizaje extensibles en forma de panal de fibra de carbono y aluminio en vuelos posteriores en los que se intentaron aterrizajes. [99] [100] [101]
Las especificaciones de precios y carga útil de SpaceX publicadas para la versión 1.1 en marzo de 2014 [actualizar]incluían aproximadamente un 30% más de rendimiento de lo que indicaba la lista de precios publicada; SpaceX se reservó el rendimiento adicional para realizar pruebas de reutilización . Se realizaron muchos cambios de ingeniería para respaldar la reutilización y la recuperación de la primera etapa para la versión 1.1.
.jpg/1280px-Second-generation_titanium_grid_fins,_Iridium-2_Mission_(35533873795).jpg)
La actualización v1.2, también conocida como Full Thrust (FT), [102] [103] realizó cambios importantes. Agregó enfriamiento criogénico del propulsor para aumentar la densidad, permitiendo un 17% más de empuje, mejoró el sistema de separación de etapas, estiró la segunda etapa para contener propulsor adicional y reforzó los puntales para sostener botellas de helio que se cree que estuvieron involucradas en la falla del vuelo 19. [104 ] Ofreció una primera etapa reutilizable . Los planes para reutilizar la segunda etapa se abandonaron porque el peso de un escudo térmico y otros equipos reducirían demasiado la carga útil. [105] El propulsor reutilizable se desarrolló utilizando sistemas y software probados en los prototipos Falcon 9.
El Sistema Autónomo de Seguridad de Vuelo (AFSS) reemplazó al personal y al equipo de control de vuelo de la misión en tierra. AFSS ofrecía fuentes de posicionamiento, navegación y sincronización a bordo y lógica de decisión. Los beneficios de AFSS incluyeron una mayor seguridad pública, una menor dependencia de la infraestructura de alcance, un menor costo de transporte espacial de alcance, una mayor previsibilidad y disponibilidad del cronograma, flexibilidad operativa y flexibilidad de los espacios de lanzamiento". [106]
La capacidad de FT permitió a SpaceX elegir entre aumentar la carga útil, disminuir el precio de lanzamiento o ambas cosas. [107]
Su primer aterrizaje exitoso se produjo en diciembre de 2015 [108] y el primer vuelo de nuevo en marzo de 2017. [109] En febrero de 2017, el lanzamiento del CRS-10 fue el primer lanzamiento operativo que utilizó AFSS. Todos los lanzamientos de SpaceX después del 16 de marzo utilizaron AFSS. Una misión del 25 de junio transportó el segundo lote de diez satélites Iridium NEXT , cuyas aletas de rejilla de aluminio fueron reemplazadas por versiones más grandes de titanio , para mejorar la autoridad de control y la tolerancia al calor durante el reingreso . [85]
En 2017, SpaceX comenzó a incluir cambios incrementales, denominados internamente Bloque 4. [110] Inicialmente, 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. F5 en mayo de 2017 e Intelsat 35e en julio de 2017. [111] El Bloque 4 se describió como una transición entre el Bloque 3 y el Bloque 5 de Full Thrust v1.2 . Incluye mejoras incrementales del empuje del motor que conducen al Bloque 5. [112] El vuelo inaugural del diseño completo del Bloque 4 (primera y segunda etapas) fue la misión SpaceX CRS-12 el 14 de agosto. [113]
En octubre de 2016, Musk describió el Bloque 5 como "con muchas mejoras menores que en conjunto son importantes, pero el empuje mejorado y las piernas mejoradas son las más significativas". [114] En enero de 2017, Musk agregó que el Bloque 5 "mejora significativamente el rendimiento y la facilidad de reutilización". [115] El vuelo inaugural tuvo lugar el 11 de mayo de 2018, [116] con el satélite Bangabandhu Satellite-1 . [117]
Al 8 de febrero de 2024, Falcon 9 había logrado 294 de 296 éxitos de misión completos ( 99,3%). SpaceX CRS-1 tuvo éxito en su misión principal, pero dejó una carga útil secundaria en una órbita equivocada, mientras que SpaceX CRS-7 fue destruido en vuelo. Además, AMOS-6 se desintegró en la plataforma de lanzamiento durante el abastecimiento de combustible para una prueba de motor. Según la estimación puntual de Lewis [ dudoso ] de confiabilidad, el Falcon 9 Full Thrust se había convertido en el vehículo de lanzamiento orbital más confiable en funcionamiento en ese momento. [131] El bloque 5 tiene una tasa de éxito del 100% (240/240). A modo de comparación, la serie Soyuz, de referencia en la industria , ha realizado 1.880 lanzamientos [132] con una tasa de éxito del 95,1 % (la tasa de éxito de la última Soyuz-2 es del 94 %), [133] la serie rusa Proton ha realizado 425 lanzamientos con una tasa de éxito del 88,7% (la tasa de éxito del último Proton-M es del 90,1%), el europeo Ariane 5 ha realizado 110 lanzamientos con una tasa de éxito del 95,5% y el chino Long March 3B ha realizado 85 lanzamientos con una tasa de éxito del 95,3%.
La secuencia de lanzamiento del F9 incluye una función de retención que permite el encendido completo del motor y la verificación de los sistemas antes del despegue. Después de que arranca el motor de la primera etapa, el lanzador se mantiene presionado y no se suelta para volar hasta que se confirme que todos los sistemas de propulsión y del vehículo funcionan normalmente. Se han utilizado sistemas de sujeción similares en vehículos de lanzamiento como Saturn V [134] y Space Shuttle . Si se detecta alguna condición anormal, se produce un apagado automático seguro y una descarga de propulsor. [4] Antes de la fecha de lanzamiento, SpaceX normalmente completa un ciclo de prueba, que culmina con un encendido estático del motor de la primera etapa de tres segundos y medio. [135] [136]
F9 tiene computadoras de vuelo con triple redundancia y navegación inercial , con una superposición de GPS para mayor precisión. [4]
Al igual que la familia de cohetes Saturn , varios motores permiten completar la misión incluso si uno falla. [4] [137] Se hicieron públicas descripciones detalladas de los modos destructivos de falla del motor y las capacidades diseñadas para apagar el motor. [138]
SpaceX enfatizó que la primera etapa está diseñada para tener la capacidad de "apagar el motor". [4] CRS-1 en octubre de 2012 fue un éxito parcial después del motor no. Perdí presión a los 79 segundos y luego me apagué. Para compensar la pérdida de aceleración resultante, la primera etapa tuvo que durar 28 segundos más de lo previsto, y la segunda etapa tuvo que durar 15 segundos más. Ese tiempo de combustión adicional redujo las reservas de combustible, de modo que la probabilidad de que hubiera suficiente combustible para ejecutar la misión cayó del 99% al 95%. Debido a que la NASA había comprado el lanzamiento y por lo tanto controlaba contractualmente varios puntos de decisión de la misión, la NASA rechazó la solicitud de SpaceX de reiniciar la segunda etapa e intentar entregar la carga útil secundaria a la órbita correcta. Como resultado, la carga útil secundaria volvió a entrar en la atmósfera. [8]
Los motores Merlin 1D han sufrido dos paradas prematuras en ascenso. Ninguno de los dos afectó a la misión principal, pero ambos intentos de aterrizaje fracasaron. En una misión Starlink del 18 de marzo de 2020, uno de los motores de la primera etapa falló 3 segundos antes del corte debido a la ignición de algo de alcohol isopropílico que no se purgó adecuadamente después de la limpieza. [139] En otra misión Starlink el 15 de febrero de 2021, los gases de escape calientes ingresaron a un motor debido a un agujero en su cubierta relacionado con la fatiga. [140] SpaceX declaró que la cubierta fallida tenía el "mayor... número de vuelos que este diseño de [cubierta] de arranque en particular había visto". [141]
SpaceX planeó desde el principio hacer que ambas etapas fueran reutilizables. [142] Las primeras etapas de los primeros vuelos del Falcon estaban equipadas con paracaídas y estaban cubiertas con una capa de corcho ablativo para permitirles sobrevivir al reingreso atmosférico . Estos fueron vencidos por el estrés aerodinámico y el calentamiento que los acompañaban. [90] Las etapas eran resistentes a la corrosión del agua salada. [142]
A finales de 2011, SpaceX eliminó los paracaídas en favor del descenso motorizado . [143] [144] El diseño se completó en febrero de 2012. [84]
Los aterrizajes propulsados se probaron por primera vez en vuelo con el cohete suborbital Grasshopper . [145] Entre 2012 y 2013, este vehículo de prueba de demostración a baja altitud y baja velocidad realizó ocho aterrizajes verticales , incluido un vuelo de ida y vuelta de 79 segundos a una altitud de 744 m (2441 pies). En marzo de 2013, SpaceX anunció que a partir del primer vuelo v1.1, todos los propulsores estarían equipados para un descenso motorizado. [100]
.jpg/1280px-CRS-8_first_stage_landing_(26366878046).jpg)
Para el vuelo 6 en septiembre de 2013, después de la separación de etapas, el plan de vuelo requería que la primera etapa realizara un encendido para reducir su velocidad de reentrada, y luego un segundo encendido justo antes de llegar al agua. Aunque no fue un éxito total, el escenario pudo cambiar de dirección y entrar controladamente en la atmósfera. [146] Durante el aterrizaje final, los propulsores RCS no pudieron superar un giro inducido aerodinámicamente. La fuerza centrífuga privó al motor de combustible, lo que provocó una parada anticipada del motor y un fuerte amerizaje. [146]
Después de cuatro pruebas de aterrizaje en el océano más, el propulsor CRS-5 intentó aterrizar en la plataforma flotante ASDS en enero de 2015. El cohete incorporó (por primera vez en una misión orbital) superficies de control aerodinámico de aletas de rejilla y se guió con éxito hasta el barco. , antes de quedarse sin líquido hidráulico y estrellarse contra la plataforma. [147] Un segundo intento ocurrió en abril de 2015, en CRS-6 . Después del lanzamiento, la válvula bipropelente se atascó, impidiendo que el sistema de control reaccionara con la suficiente rapidez para un aterrizaje exitoso. [148]
El primer intento de aterrizar un propulsor en una plataforma de tierra cerca del lugar de lanzamiento se produjo en el vuelo 20, en diciembre de 2015. El aterrizaje fue exitoso y el propulsor fue recuperado. [149] [150] Esta fue la primera vez en la historia que después de lanzar una misión orbital, una primera etapa logró un aterrizaje vertical controlado . El primer aterrizaje exitoso de un propulsor en un ASDS se produjo en abril de 2016 en el barco no tripulado Of Course I Still Love You durante CRS-8 .
Entre 2013 y 2016 se realizaron dieciséis vuelos de prueba, seis de los cuales lograron un aterrizaje suave y una recuperación del propulsor. Desde enero de 2017, con las excepciones del núcleo central del vuelo de prueba Falcon Heavy , la misión Falcon Heavy USAF STP-2 , la misión de reabastecimiento Falcon 9 CRS-16 y las misiones Starlink -4, 5 y 19, [151] [ 152] cada intento de aterrizaje ha sido exitoso. Dos propulsores se perdieron o destruyeron en el mar después del aterrizaje: el núcleo central utilizado durante la misión Arabsat-6A , [153] y el B1058 después de completar un vuelo Starlink. [154]
.jpg/1280px-SES-10_Launch_-_world's_first_reflight_of_an_orbital_class_rocket_(32915200224).jpg)
El primer relanzamiento operativo de un propulsor volado anteriormente se logró en marzo de 2017 [155] con B1021 en la misión SES-10 después del CRS-8 en abril de 2016. [156] Después de aterrizar por segunda vez, fue retirado. [157] En junio de 2017, el propulsor B1029 ayudó a llevar BulgariaSat-1 hacia GTO después de una misión Iridium NEXT LEO en enero de 2017, logrando nuevamente la reutilización y el aterrizaje de un propulsor recuperado. [158] El tercer vuelo de reutilización se produjo en noviembre de 2018 en la misión SSO-A . El núcleo de la misión, Falcon 9 B1046 , fue el primer propulsor del Bloque 5 producido y había volado inicialmente en la misión Bangabandhu Satellite-1 . [159]
En mayo de 2021, el primer propulsor alcanzó 10 misiones. Musk indicó que SpaceX tiene la intención de volar propulsores hasta que vean un fallo en las misiones Starlink. [160] [161] A diciembre de 2023 [actualizar], el récord es de 19 vuelos con el mismo propulsor.
A pesar de las declaraciones públicas de que se esforzarían por hacer que la segunda etapa también fuera reutilizable, a finales de 2014, SpaceX determinó que la masa necesaria para un escudo térmico, motores de aterrizaje y otros equipos para apoyar la recuperación de la segunda etapa era prohibitiva y la abandonó. esfuerzos de reutilización de segunda etapa. [105] [162]
SpaceX desarrolló carenados de carga útil equipados con un paracaídas orientable y propulsores RCS que se pueden recuperar y reutilizar. Se recuperó la mitad del carenado de carga útil después de un aterrizaje suave en el océano por primera vez en marzo de 2017, después del SES-10 . [66] Posteriormente, comenzó el desarrollo de un sistema basado en barcos que involucraba una red masiva, para atrapar los carenados que regresaban. Se equiparon dos barcos dedicados para esta función y realizaron sus primeras capturas en 2019. [163] Sin embargo, tras un éxito desigual, SpaceX volvió a los aterrizajes en el agua y la recuperación húmeda. [164]
.jpg/1280px-Launch_of_Falcon_9_carrying_ABS-EUTELSAT_(16510241270).jpg)
A principios de 2018, F9 se lanzaba regularmente desde tres sitios de lanzamiento orbital : el Complejo de Lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy , [165] el Complejo de Lanzamiento Espacial 4E de la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg , [166] [146] y el Complejo de Lanzamiento Espacial 40 en Cabo Cañaveral. Estación de la Fuerza Aérea . Este último resultó dañado en el accidente del AMOS-6 en septiembre de 2016, pero volvió a estar operativo en diciembre de 2017. [167] [168]
El 21 de abril de 2023, la Fuerza Espacial de los Estados Unidos , Space Launch Delta 30, otorgó a SpaceX permiso para arrendar el Vandenberg Space Launch Complex 6 para los lanzamientos de Falcon 9 y Falcon Heavy. [169] Es probable que SLC-6 se convierta en el cuarto sitio de lanzamiento de Falcon 9.
En el momento del vuelo inaugural del F9 en 2010, el precio de lanzamiento de la versión 1.0 oscilaba entre 49,9 y 56 millones de dólares. [4] El precio de lista aumentó posteriormente, hasta alcanzar entre 54 y 59,5 millones de dólares EE.UU. (2012). [170] 56,5 millones (v1.1, agosto de 2013), [171] 61,2 millones de dólares (junio de 2014), [172] 62 millones de dólares (Full Thrust, mayo de 2016), [173] a 67 millones de dólares (2022). [1] Las misiones de carga Dragon a la ISS tienen un coste medio de 133 millones según un contrato de precio fijo con la NASA , incluido el coste de la nave espacial. [174] La misión DSCOVR de 2013 , lanzada con Falcon 9 para la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), costó 97 millones de dólares. [175]
En 2004, Elon Musk declaró: "En última instancia, creo que 500 por libra (1100/kg) [de carga útil entregada a la órbita] o menos es muy alcanzable". [176] A su precio de lanzamiento de 2016 con una carga útil LEO completa, los costos de lanzamiento del Full Thrust alcanzaron los 1.200 dólares EE.UU./libra (2.600 dólares/kg).
En 2011, Musk estimó que el combustible y el oxidante para la v1.0 costaban alrededor de 200.000. [177] La primera etapa utiliza 245,620 L (54,030 imp gal; 64,890 US gal) de oxígeno líquido y 146,020 L (32,120 imp gal; 38,570 US gal) de combustible RP-1 , [178] mientras que la segunda etapa usa 28,000 L ( 6.200 imp gal; 7.400 gal EE.UU.) de oxígeno líquido y 17.000 L (3.700 imp gal; 4.500 gal EE.UU.) de RP-1. [1]
En 2018, los menores costos de lanzamiento del F9 atrajeron a la competencia. Arianespace comenzó a trabajar en Ariane 6 , United Launch Alliance (ULA) en Vulcan Centaur y International Launch Services (ILS) en Proton Medium . [179]
El 26 de junio de 2019, Jonathan Hofeller (vicepresidente de ventas comerciales de SpaceX) dijo que los descuentos de precios otorgados a los primeros clientes en misión con propulsores reutilizados se habían convertido en el precio estándar. [180] En octubre de 2019, el "precio base" del Falcon 9 de 62 millones de dólares por lanzamiento se redujo a 52 millones de dólares para vuelos programados en 2021 y años posteriores. [181]
El 10 de abril de 2020, el administrador de Roscosmos , Dmitry Rogozin , dijo que su equipo estaba recortando los precios en un 30%, alegando que SpaceX estaba haciendo dumping de precios al cobrar a los clientes comerciales 60 millones de dólares por vuelo mientras cobraba a la NASA entre 1,5 y 4 veces más por el mismo vuelo. [182] Musk negó la afirmación y respondió que la diferencia de precio reflejaba que los F9 eran reutilizables en un 80%, mientras que los cohetes rusos eran de un solo uso. [183] El director ejecutivo de ULA, Tory Bruno, declaró: "Nuestra estimación sigue siendo de alrededor de 10 vuelos como promedio de flota para lograr un punto de equilibrio constante... y nadie se ha acercado". [184] Sin embargo, Elon Musk respondió: "La reducción de la carga útil debido a la reutilización del propulsor y el carenado es <40% para Falcon 9 y la recuperación y restauración es <10%, por lo que estás aproximadamente igualado con 2 vuelos, definitivamente adelante con 3". [185] CNBC informó en abril de 2020 que los lanzamientos de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos estaban costando 95 millones de dólares debido a la seguridad adicional necesaria. El ejecutivo de SpaceX, Christopher Couluris, afirmó que la reutilización de cohetes podría reducir aún más los precios y que "lanzarlos cuesta 28 millones, eso es todo". [185]
Los servicios de carga útil F9 incluyen cargas útiles secundarias y terciarias montadas a través de un anillo adaptador de carga útil secundaria (ESPA) EELV, el mismo adaptador entre etapas utilizado por primera vez para lanzar cargas útiles secundarias en misiones del Departamento de Defensa de EE. UU. que utilizan los vehículos de lanzamiento desechables evolucionados (EELV) Atlas V y Delta IV . Esto permite misiones secundarias e incluso terciarias con un impacto mínimo en la misión original. En 2011, SpaceX anunció el precio de las cargas útiles compatibles con ESPA. [186]
SpaceX exhibió públicamente por primera vez un Falcon 9 ( B1019 ) en su sede en Hawthorne, California , en 2016. [187]
En 2019, SpaceX donó un Falcon 9 (B1035) al Centro Espacial de Houston , en Houston, Texas . Era un propulsor que voló en dos misiones, "las misiones de suministro 11 y 13 a la Estación Espacial Internacional [y fue] el primer cohete Falcon 9 que la NASA acordó volar por segunda vez". [188] [189]
En 2021, SpaceX donó un propulsor lateral Falcon Heavy ( B1023 ) al Complejo de Visitantes del Centro Espacial Kennedy . [190]
En 2023, un Falcon 9 ( B1021 ) [191] se exhibió públicamente frente a la sede de Dish Network en Littleton, Colorado . [192]
Orbcomm
solicitó que SpaceX transportara uno de sus pequeños satélites (que pesa unos pocos cientos de libras, frente a Dragon, que pesa más de 12 000 libras)... Cuanto más alta sea la órbita, más datos de prueba [Orbcomm] puede recopilar, por lo que solicitaron que intentáramos reiniciar y aumentar la altitud. La NASA aceptó permitirlo, pero sólo con la condición de que hubiera reservas sustanciales de propulsor, ya que la órbita estaría cerca de la
Estación Espacial Internacional
. Es importante apreciar que
Orbcomm
entendió desde el principio que la maniobra de elevación de la órbita era tentativa. Aceptaron que existía un alto riesgo de que su satélite permaneciera en la órbita de inserción del Dragón...
El lanzamiento también marcó el primer vuelo del Falcon 9 Full Thrust, conocido internamente sólo como "Falcon 9 mejorado".
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Datos detallados de la misión: demostración del primer vuelo del Falcon-9 ELV". NASA. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2011 . Consultado el 26 de mayo de 2010 .Una segunda combustión, que duró casi un minuto, comenzó 28 minutos después del despegue para acelerar a DART a una velocidad de más de 24.000 mph (39.000 kilómetros por hora), colocando a DART en una trayectoria para escapar del viaje de la gravedad de la Tierra.
órbita inicial: heliocéntrica
22/07/18 Falcon 9 v1.2 F9-59 Telstar 19V 7.075 CC 40 GTO-
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace ) Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : David J. Frankel (26 de abril de 2010). "Acta del Comité Espacial Comercial de la NAC" (PDF) . NASA. Archivado (PDF) desde el original el 13 de marzo de 2017 . Consultado el 24 de junio de 2017 .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Concurso de demostración COTS 2006". NASA. 18 de enero de 2006. Archivado desde el original el 22 de junio de 2017 . Consultado el 24 de junio de 2017 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Space Exploration Technologies (SpaceX)". NASA. 24 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 24 de octubre de 2016 . Consultado el 24 de junio de 2017 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Declaración de William H. Gerstenmaier, administrador asociado para operaciones espaciales ante el Subcomité de Ciencia, Espacio y Tecnología sobre Espacio y Aeronáutica de la Cámara de Representantes de Estados Unidos" (PDF) . Cámara de Representantes de Estados Unidos. 26 de mayo de 2011. Archivado (PDF) desde el original el 8 de septiembre de 2016 . Consultado el 8 de septiembre de 2016 ."El gobierno es el inquilino ancla necesario para la carga comercial, pero no es suficiente para construir un nuevo ecosistema económico", dice Scott Hubbard, investigador aeronáutico de la Universidad de Stanford en California y ex director del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California.
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Estimaciones de costos NAFCOM del vehículo de lanzamiento Falcon 9" (PDF) . nasa.gov. Agosto de 2011. Archivado (PDF) desde el original el 2 de marzo de 2012 . Consultado el 28 de febrero de 2012 ."La NASA finalmente nos dio alrededor de 396 millones de dólares; SpaceX aportó más de 450 millones de dólares... [para un] vehículo de lanzamiento de clase EELV... así como una cápsula".
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Acuerdo de la ley espacial entre la NASA y Space Exploration Technologies, Inc., para la demostración de servicios de transporte orbital comercial" (PDF) . NASA. 30 de mayo de 2006. Archivado (PDF) desde el original el 13 de marzo de 2017 . Consultado el 24 de junio de 2017 .Dentro de un año, necesitamos sacarlo de donde está ahora, que es aproximadamente un núcleo de cohete cada cuatro semanas, a un núcleo de cohete cada dos semanas... Para finales de 2015, dice la presidenta de SpaceX, Gwynne
Shotwell
, la compañía planea aumentar la producción a 40 núcleos por año.
El núcleo central de la primera etapa del Falcon Heavy y los propulsores llevan patas de aterrizaje, que aterrizarán cada núcleo de forma segura en la Tierra después del despegue.
"Con el cuarto lanzamiento del Falcon I, la primera etapa se cocinó, por lo que vamos a reforzar el Sistema de Protección Térmica (TPS). Para el sexto vuelo creemos que es muy probable que recuperemos la primera etapa, y cuando la tengamos Cuando regresemos veremos qué sobrevivió al reingreso y qué se frió, y continuaremos con el proceso. Eso es sólo para hacer que la primera etapa sea reutilizable, será aún más difícil con la segunda etapa, que tiene que tener un escudo térmico completo, tendrá que tener propulsión de desorbitación y comunicación".
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "El Compendio Anual de Transporte Espacial Comercial: 2012" (PDF) . Administración Federal de Aviación. Febrero de 2013. Archivado (PDF) desde el original el 24 de febrero de 2017 . Consultado el 24 de junio de 2017 .SpaceX produce actualmente un vehículo por mes, pero se espera que esa cifra aumente a "18 por año en los próximos trimestres". Según ella, hasta finales de 2014 SpaceX producirá 24 vehículos de lanzamiento al año.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace )A la mencionada Segunda Etapa se le asignará una función muy activa durante esta misión, elevando la nave espacial SES-9 de 5300 kg a su Órbita de Transferencia Geoestacionaria.
Con 5,3 toneladas, AMOS-6 es el satélite de comunicaciones más grande jamás construido por el IAI. Programado para su lanzamiento a principios de 2016 desde
Cabo Cañaveral
a bordo de un lanzador Space-X Falcon 9,
AMOS-6
reemplazará
a AMOS-2
, que se acerca al final de su vida útil de 16 años.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace ) Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Estimación de la confiabilidad de una misión de nave espacial Soyuz" (PDF) . NASA. Enero de 2010. Figura 2: Datos históricos de lanzamiento de cohetes (familia de cohetes Soyuz). Archivado (PDF) desde el original el 16 de febrero de 2015 . Consultado el 4 de mayo de 2015 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Mástiles de servicio de cola y brazos de sujeción". NASA. Archivado desde el original el 2 de noviembre de 2016 . Consultado el 24 de junio de 2017 .SpaceX lleva a cabo la prueba de fuego estático, que generalmente termina con un encendido del motor de 3,5 segundos, antes de cada lanzamiento para solucionar problemas con el cohete y los sistemas terrestres. El ejercicio también ayuda a los ingenieros a ensayar para el día real del lanzamiento.
"Una vez que tengamos los nueve motores y el escenario funcionando bien como sistema, probaremos exhaustivamente la capacidad de "motor apagado". Esto incluye pruebas explosivas y contra incendios de las barreras que separan los motores entre sí y del vehículo... Hay que decir que los modos de fallo que hemos visto hasta la fecha en el banco de pruebas del Merlin 1C son todos relativamente benignos: la bomba turbo, la cámara de combustión y la tobera no se rompen de forma explosiva, incluso cuando se someten a circunstancias extremas. El generador de gas (que impulsa el conjunto de la turbobomba) explota durante una secuencia de arranque (no existen controles para evitar que eso suceda), pero es un dispositivo pequeño, que es poco probable que cause daños importantes a su propio motor, y mucho menos Los paneles de cierre inferiores están diseñados para dirigir cualquier fuerza o llama hacia abajo, lejos de las locomotoras vecinas y del escenario mismo. ... hemos descubierto que la capacidad del Falcon 9 para resistir una o incluso múltiples fallas de motor, tal como lo hacen los aviones comerciales, y aun así completar su misión es un atractivo atractivo para los clientes. Aparte del transbordador espacial y la Soyuz , ninguno de los vehículos de lanzamiento existentes [2007] puede permitirse el lujo de perder ni siquiera una sola cámara de empuje sin causar la pérdida de la misión".
Ambas etapas del cohete regresarían al sitio de lanzamiento y aterrizarían verticalmente, bajo la potencia del cohete, en el tren de aterrizaje después de poner una nave espacial en órbita
.
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : Testimonio de Elon Musk (5 de mayo de 2004). "El transbordador espacial y el futuro de los vehículos de lanzamiento espacial". Senado de Estados Unidos. Archivado desde el original el 9 de septiembre de 2012 . Consultado el 4 de marzo de 2010 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "Evaluación ambiental, impulso y aterrizaje de la primera etapa del Falcon 9 en SLC-4 West" (PDF) . EspacioX. Archivado desde el original (PDF) el 1 de febrero de 2017 . Consultado el 2 de abril de 2018 .SpaceX... desarrolló precios para volar esas cargas útiles secundarias... Un P-POD costaría entre 200.000 y 325.000 dólares para misiones a LEO, o 350.000 a 575.000 dólares para misiones a órbita de transferencia geosincrónica (GTO). Un satélite de clase ESPA que pese hasta 180 kilogramos costaría entre 4 y 5 millones de dólares para las misiones LEO y entre 7 y 9 millones de dólares para las misiones GTO, dijo.
