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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 los cohetes Falcon 9 se aterriza de forma rutinaria si los requisitos de rendimiento del lanzamiento lo permiten.
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 apuntaban a tocar tierra verticalmente en el océano a velocidad cero. Pruebas posteriores intentaron aterrizar el cohete con precisión en un barco espacial autónomo no tripulado (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 hormigón 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 realizó en septiembre de 2013, durante el sexto vuelo de un Falcon 9 y el lanzamiento inaugural de la versión v1.1 del cohete . Entre 2013 y 2016 se realizaron dieciséis vuelos de prueba, seis de los cuales lograron un aterrizaje suave y la recuperación del cohete:
Desde el regreso a los vuelos en enero de 2017, SpaceX ha dejado de referirse a los intentos de aterrizaje como "experimentales", indicando que se han convertido en un procedimiento rutinario (ver los dossiers de prensa de Iridium-1 y CRS-10 de 2017, en comparación con CRS-9 y JCSAT-16 de 2016). A fecha de 15 de diciembre de 2017 [actualizar], se han realizado 14 aterrizajes de rutina ( 100% de éxito) y se han lanzado 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 a baja altitud en las instalaciones de SpaceX en McGregor, Texas, en preparación para la fase de prueba de aterrizaje a gran altitud y alta velocidad 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 se han desechado en el océano una vez finalizado el ascenso. Lograr la recuperación y reutilización rutinaria de los vehículos de lanzamiento podría reducir sustancialmente el costo del 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 tenían paracaídas. Sin embargo, los propulsores se quemaron al reingresar, antes incluso de que se desplegaran los paracaídas. [5] Esto significó que se tuvo que adoptar un enfoque diferente. Se construyeron prototipos experimentales y volaron entre 2012 y 2014 para probar la idea de los aterrizajes propulsivos y ganar experiencia.
SpaceX anunció por primera vez en marzo de 2013 que instrumentaría y equiparía las primeras etapas del Falcon 9 como vehículos de prueba de descenso controlado, capaces de desacelerar propulsivamente hasta un suave aterrizaje sobre la superficie del agua. La compañía esperaba comenzar estas pruebas de vuelo en 2013, con un intento de regresar el vehículo al sitio de lanzamiento para un aterrizaje propulsado no antes de mediados de 2014. [6]
En el evento, 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 superó sus objetivos de prueba en la vida real y que, 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 realizar con éxito la transición del vacío al hipersónico , al supersónico , al transónico , encender los motores durante todo el recorrido y controlar la etapa durante todo el recorrido [a través de la atmósfera]". [7]
Esta segunda prueba de EDL tuvo lugar durante la tercera misión de reabastecimiento de carga para la NASA en abril de 2014. SpaceX colocó patas de aterrizaje en la primera etapa, desaceleró la etapa a través de la reentrada atmosférica e intentó un aterrizaje simulado sobre el agua, después de la separación de la segunda etapa que transportaba la cápsula Dragon a la ISS. La primera etapa se desaceleró lo suficiente 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 la velocidad hipersónica hasta los regímenes subsónicos. [9]
Las pruebas posteriores, que comenzaron con la misión CRS-5 en enero de 2015, intentaron aterrizar la primera etapa en un barco espacial autónomo no tripulado estacionado frente a la costa de Florida o en el Océano Pacífico, según el sitio 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 aterrizar en tierra firme en Cabo Cañaveral ocurrió el 21 de diciembre de 2015 y tuvo éxito.
El plan de pruebas del Falcon 9 posterior a la misión para las primeras pruebas de vuelo requería que la primera etapa realizara un encendido de retropropulsión en la atmósfera superior para frenarlo y ponerlo en una trayectoria balística de descenso hasta su lugar de aterrizaje objetivo, seguido de un segundo encendido 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 los vehículos de lanzamiento Falcon 9 v1.1 y que "continuaría haciendo tales pruebas hasta que pudieran regresar al sitio de lanzamiento y realizar un aterrizaje propulsado". La compañía dijo que esperaba varias fallas antes de poder aterrizar el vehículo con éxito. [9] [12]
En la información detallada revelada en la licencia de lanzamiento del vuelo 6 del Falcon 9 para la misión CASSIOPE , SpaceX dijo que encendería tres de los nueve motores Merlin 1D inicialmente para reducir la velocidad horizontal del cohete y comenzar el intento de un descenso controlado. [11] Luego, poco antes de golpear el océano, se volvería a encender un motor en un intento de reducir la velocidad para que se pudiera recuperar la etapa. 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 a 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 en las primeras pruebas se reiniciaron los motores solo dos veces, en la cuarta prueba de vuelo, en septiembre de 2014, SpaceX estaba volviendo a encender los motores tres veces para lograr sus objetivos de prueba EDL (aunque solo se utilizaron tres de los nueve motores): una quema de refuerzo, una quema de reentrada y una quema de aterrizaje. La quema de refuerzo limita la traslación hacia abajo de la etapa utilizada; la quema de reentrada (de aproximadamente 70 a 40 km (43 a 25 mi) de altitud) se utiliza para controlar el perfil de descenso y desaceleración en la interfaz atmosférica ; y la quema de aterrizaje completa la desaceleración desde la velocidad terminal a cero en la superficie de aterrizaje. [16] [17]
La primera prueba de reentrada, descenso y aterrizaje en la superficie del océano con propulsión ocurrió 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 nanosatélites , la primera etapa del cohete se reorientó hacia atrás y tres de los nueve motores Merlin 1D se volvieron a encender a gran altitud para iniciar una trayectoria de desaceleración y descenso controlado a la superficie del océano. La primera fase de la prueba "funcionó bien y la primera etapa reingresó de manera segura". [18] Sin embargo, la etapa comenzó a rodar debido a las fuerzas aerodinámicas durante el descenso atmosférico y la velocidad de rodadura excedió las capacidades del sistema de control de actitud (ACS) de la primera etapa para anularla . El combustible en 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 logró 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 propulsado, como se predijo en su anuncio de marzo de 2013. [6]
Este primer descenso experimental se consideró exitoso, ya que se lograron importantes hitos de prueba y se recopilaron datos de ingeniería, a pesar de perder la etapa en el océano. [19] SpaceX probó una gran cantidad de tecnología nueva en este vuelo y, al combinar esos resultados con los avances logrados en el demostrador Grasshopper, la compañía creyó que tenía "todas las piezas del rompecabezas". [7] [19] [20]
La segunda prueba del hardware y software de descenso controlado en la primera etapa se realizó el 8 de abril de 2014 , [8] y se convirtió en el primer aterrizaje controlado exitoso en el océano 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 tocar tierra, 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 el primer vuelo de prueba. La primera etapa se acercó con éxito a la superficie del agua sin giro y a velocidad vertical cero, como estaba diseñado. [9] [23]
Durante la segunda prueba, la primera etapa se desplazaba 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 de la maniobra de giro a gran altitud, seguida del encendido de tres de los nueve motores principales para la desaceleración inicial y la 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 detuvieron solo después de que la primera etapa se puso en 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 incorporación 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 prueba y la gran cantidad de pasos que se necesitarían realizar. [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 a los mares agitados, la etapa fue destruida. [28] [29]
El tercer vuelo de prueba de una primera etapa que había regresado se realizó 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 cientos de kilómetros de la costa de Florida, este vuelo tenía como objetivo una trayectoria de retroceso que intentaría el aterrizaje 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 de regreso al lugar de lanzamiento y volver a volar el cohete sin necesidad de reacondicionamiento". [30]
Tras el despegue de la primera etapa de la segunda etapa y la carga útil en su trayectoria orbital, SpaceX realizó una prueba de vuelo exitosa en la primera etapa agotada. La primera etapa desaceleró con éxito desde la velocidad hipersónica en la atmósfera superior, realizó una reentrada exitosa , una quema de aterrizaje y el despliegue de sus patas de aterrizaje , y aterrizó en la superficie del océano. La primera etapa no se recuperó para su análisis debido a que se violó la integridad del casco, ya sea al tocar tierra o en el posterior "vuelco y golpe de carrocería". [31] Los resultados del análisis posterior al aterrizaje mostraron que se perdió la integridad del casco cuando la primera etapa de 46 metros (150 pies) de altura cayó horizontalmente, como estaba previsto, sobre la superficie del océano después del aterrizaje. [30]
El cuarto vuelo de prueba de una primera etapa que había regresado, con un aterrizaje planeado en el océano, ocurrió en el vuelo 13 del Falcon 9 que fue lanzado el 21 de septiembre de 2014. [32] La primera etapa voló un perfil que se acercaba a una velocidad cero en un aterrizaje simulado a altitud cero 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 evento de vuelco en el mar. El propulsor se quedó sin oxígeno líquido. [33]
Un mes después, se publicaron datos detallados de sensores infrarrojos 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 atmosférica de Marte . Un problema clave con las técnicas de propulsión es manejar los problemas de flujo de fluidos y el control de actitud del vehículo de descenso durante la fase de retropropulsión supersónica de la entrada y desaceleración. Se obtuvieron imágenes exitosas de todas las fases de la prueba de vuelo nocturno en la primera etapa, excepto la quema de 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 del régimen de retropulsión relevante para Marte" que modela las condiciones de entrada y descenso de Marte. [16]
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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 que regresaba en el mar habría sido un "lanzamiento y aterrizaje de cohete potencialmente histórico", ya que tal hazaña "era inaudita" cinco años antes. [34] [35] [36]
Según la documentación reglamentaria presentada en 2014, los planes de SpaceX preveían que el sexto vuelo de prueba se produjera en un intento de lanzamiento a finales de enero de 2015. Sin embargo, después de la finalización del 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 seguiría siendo factible solo unas semanas más tarde. [37] Este problema se resolvió a los pocos días del regreso de la nave a Jacksonville, y el 15 de enero, SpaceX fue inequívoco sobre sus planes de intentar un aterrizaje de la primera etapa después de la fase de impulso de la misión del Observatorio del Clima del Espacio Profundo . [36]
Sin embargo, en un comunicado de SpaceX, la nave no tripulada se encontraba en condiciones "con olas de hasta tres pisos de altura que se estrellaban contra 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 un éxito y la primera etapa del Falcon 9 aterrizó "bien vertical" con una precisión de 10 metros desde la ubicación del 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 eran dos cohetes 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 descontrolado, SpaceX aterrizó suavemente ambos cohetes en el agua para probar técnicas de aterrizaje de alta energía sin el riesgo de dañar una nave no tripulada. [40] [41] En el vuelo 48, el cohete sobrevivió al aterrizaje y permaneció intacto después de volcarse. Se discutió una recuperación no planificada, pero el cohete 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 en una superficie sólida, 167 de los cuales han tenido éxito (93,8%), con 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 envoltura a gran altitud de los primeros cuatro vuelos de descenso controlado sobre el agua con las lecciones de baja altitud de las pruebas F9R Dev1 en Texas. [32] En ese momento, la "superficie sólida" no se describió con más detalle, y luego se reveló que era una barcaza marítima denominada barco espacial autónomo no tripulado .
Muchos de los objetivos de la prueba se lograron en el primer intento, incluyendo 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 duro y la mayor parte del cuerpo del cohete cayó al océano y se hundió; SpaceX publicó un breve clip del choque. [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 fuera exitoso, 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 tendría que lidiar con el oleaje del océano y los errores del GPS . [47] A fines de noviembre, SpaceX reveló que la barcaza de aterrizaje sería capaz de operar de manera autónoma y no necesitaría estar anclada o amarrada; [10] por lo tanto, se la llamó una nave espacial autónoma para drones . En enero de 2015 [actualizar]se habían construido tres de estas naves, dos de las cuales estaban operativas. [48]
Este quinto vuelo de prueba de descenso controlado fue anticipado por la prensa especializada como un intento histórico de retorno al núcleo. [49] Incorporaba por primera vez en una misión orbital las superficies de control aerodinámico de aletas de rejilla que previamente se habían probado solo durante una prueba a baja altitud y baja velocidad con el vehículo prototipo F9R Dev1 a principios de 2014. Se proyectaba que la adición de aletas de rejilla, con la continuación de la autoridad de control obtenida al cardanar los motores como en los vuelos de prueba anteriores, mejoraría la precisión del aterrizaje a 10 m (33 pies), una mejora de mil veces con respecto a los cuatro vuelos de prueba anteriores que aterrizaron a 10 km (6,2 mi) 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 llevó a cabo 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, tras el evento de separación de la segunda etapa, [49] cuando la primera etapa se encontraba a aproximadamente 80 km (50 mi) de altura y se movía a una velocidad de Mach 10 (10 000 km/h; 6300 mph). [51]
La transmisión web de SpaceX indicó que se produjo la quema de refuerzo y las quemas de reentrada para la primera etapa descendente, y que el cohete descendente luego pasó "por debajo del horizonte", como se esperaba, lo que eliminó la señal de telemetría en vivo, por lo que el intento de aterrizaje retropropulsivo no se mostró en vivo. Poco después, SpaceX publicó información de que el cohete llegó a la nave no tripulada como estaba planeado, pero "aterrizó con fuerza ... La nave en sí está bien. Será necesario reemplazar parte del equipo de soporte en la cubierta". [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. SpaceX luego publicó un video del impacto en Vine . [43]
El séptimo vuelo de prueba del perfil de descenso controlado de la primera etapa se realizó el 14 de abril de 2015, en el vuelo 17 del Falcon 9, que llevó al 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 temprano de Elon Musk sugirió que la primera etapa realizó un aterrizaje brusco 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 pudo reaccionar lo suficientemente rápido para un aterrizaje exitoso. [57] El 15 de abril, SpaceX publicó un video de la fase terminal del descenso, el aterrizaje, el vuelco y la deflagración resultante cuando la etapa 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 sitio de lanzamiento ocurrió en el vuelo 20 , el vuelo inaugural de la versión Falcon 9 Full Thrust , en la noche del 21 de diciembre de 2015. El aterrizaje fue exitoso y se recuperó la primera etapa. [45] [59] Esta fue la primera vez en la historia que una primera etapa de un cohete regresó a la Tierra después de propulsar una misión de lanzamiento orbital y logró un aterrizaje vertical controlado .
SpaceX solicitó a la Administración Federal de Aviación (FAA), autoridad reguladora de los EE. UU., realizar su octava prueba de descenso controlado del propulsor que culminó con un intento de aterrizaje en la instalación Landing Zone 1 (anteriormente Launch Complex 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 infligiría 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 sitios de aterrizaje. [ cita requerida ]
El vuelo 20 despegó a las 20:29 EST del 21 de diciembre de 2015 (01:29 UTC del 22 de diciembre de 2015). Unos 9 minutos y 45 segundos después, la primera etapa aterrizó verticalmente en la plataforma. [45] [59] [65]
SpaceX no volvió a utilizar la primera etapa del vuelo 20 del Falcon 9. [66] En lugar de ello, el cohete fue inspeccionado y trasladado de nuevo a la plataforma de lanzamiento, unos kilómetros al norte, para realizar una prueba de fuego estático . Después de la prueba de fuego en caliente, SpaceX evaluó en detalle el vehículo para evaluar las capacidades de reevaluación del diseño del vehículo de lanzamiento después de futuros aterrizajes.
El 31 de diciembre, SpaceX anunció que no se habían encontrado daños en la etapa y que estaba lista para volver a disparar. [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, a excepción de algunas fluctuaciones de empuje en uno de los motores externos (motor 9). Elon Musk informó que esto podría haberse debido a la ingestión de escombros. [69]
Este refuerzo ha estado en exhibición afuera 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 , transportaba la carga útil Jason 3. En un momento dado, esta fue la primera oportunidad posible para un intento de 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 en una de las patas de aterrizaje no se enganchó correctamente, lo que provocó que el cohete se cayera y explotara después de tocar tierra. [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 satélite de comunicaciones SES-9 de 5271 kg (11 620 lb) , [75] [76] la carga útil más grande del cohete hasta el momento, que apuntaba a una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) altamente energética . En consecuencia, la primera etapa del Falcon 9 siguió una trayectoria balística después de la separación y reingresó a la atmósfera a alta velocidad con muy poco combustible para mitigar el posible daño aerodinámico.
Por lo tanto, SpaceX no esperaba aterrizar con éxito su cohete Falcon 9 en su barcaza marítima, Of Course I Still Love You , posicionada 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 completo , entregó la carga CRS-8 de SpaceX 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 mi) 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 voló nuevamente en marzo de 2017 para la misión SES-10 , marcando 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 la primera etapa realizaba una quema de reingreso en condiciones balísticas sin refuerzo previo. Después del descenso controlado a través de la atmósfera, el propulsor ejecutó una corta quema de aterrizaje mientras se aproximaba 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 la separación viajaba a unos 8350 km/h (5190 mph) en comparación con los 6650 km/h (4130 mph) en el lanzamiento del CRS-8 a la órbita baja de la Tierra . [79] Siguiendo con sus experimentos para probar los límites de la envolvente de vuelo , SpaceX optó por una quema de aterrizaje más corta con tres motores en lugar de las quemas de un solo motor vistas en intentos anteriores; Este enfoque consume menos combustible al dejar la etapa 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 vuelva a volar y que, en cambio, se utilizará como guía de por vida para pruebas terrestres para confirmar que los futuros cohetes de primera etapa son buenos. [81]
El 27 de mayo de 2016, el vuelo 25 del Falcon 9 entregó a THAICOM 8 a una órbita de transferencia supersincrónica; a pesar de la alta velocidad de reentrada, la primera etapa aterrizó nuevamente con éxito en la nave no tripulada de SpaceX. [82] El aterrizaje aplastó un "núcleo aplastado" en una pata, lo que provocó una inclinación notable en la etapa mientras se encontraba 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] a GTO. La primera etapa realizó una quema de reentrada y desplegó con éxito sus aletas de rejilla, antes de intentar un aterrizaje en la barcaza. El aterrizaje falló en sus momentos finales debido al bajo empuje en uno de los motores de la primera etapa, causado 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 por encima de la cubierta del dron, lo que provocó un fracaso del 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 propulsó con éxito el satélite de telecomunicaciones japonés JCSAT-16 a una órbita de transferencia geoestacionaria . La primera etapa reingresó a la atmósfera y aterrizó verticalmente en el dron Of Course I Still Love You que se encontraba en el océano Atlántico. [89]
SpaceX siguió devolviendo varias primeras etapas en aterrizajes terrestres y marítimos para aclarar los procedimientos necesarios para reutilizar los propulsores volados. La empresa esperaba comenzar a ofrecer etapas de cohetes Falcon 9 pre-voladas comercialmente a fines de 2016, [90] [91] pero el primer propulsor reutilizado finalmente despegó el 30 de marzo de 2017, con la misión SES-10 . El propulsor funcionó bien y fue recuperado por segunda vez.
En enero de 2016, Musk evaluó la probabilidad de éxito en aproximadamente el 70 por ciento para los intentos de aterrizaje en 2016, con la esperanza de aumentar al 90 por ciento en 2017; también advirtió que la compañía esperaba "unos pocos 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 los números reales, ya que cinco de los ocho propulsores volados ( 63%) se recuperaron en 2016 y 14 de los 14 ( 100%) en 2017. Tres misiones GTO para cargas útiles pesadas se volaron en una configuración prescindible , no equipada para el aterrizaje. Cinco propulsores volaron una segunda vez en 2017, lo que marcó el comienzo de la reutilización rutinaria de los propulsores. En 2018 y 2019, más de la mitad de las misiones se realizaron con propulsores reutilizados y, en 2021, más del 90% de los vuelos reutilizaron propulsores de vuelos anteriores.
SpaceX cuenta con unos costes de lanzamiento más bajos para aumentar la demanda de servicios de lanzamiento. Pero Foust advierte de 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 especialmente sensibles a los precios, 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 resultar en menores ingresos para esa empresa a menos que pueda aumentar significativamente la demanda", dice Foust. "Esa demanda adicional probablemente tendría que provenir de nuevos mercados, siendo los vuelos espaciales humanos comerciales quizás el ejemplo más grande y más conocido".
P. ¿Cuál es la estrategia para la recuperación de la primera etapa? Musk: La prueba de recuperación inicial será un aterrizaje en el agua. La primera etapa continuará en un arco balístico y ejecutará una combustión de reducción de velocidad antes de entrar en la atmósfera para disminuir el impacto. Justo antes del amerizaje, encenderá el motor nuevamente. Enfatiza que no esperamos tener éxito en los primeros intentos. Con suerte, el próximo año, con más experiencia y datos, deberíamos poder regresar la primera etapa al sitio de lanzamiento y hacer un aterrizaje de propulsión en tierra usando piernas. P. ¿Hay un vuelo identificado para el regreso al sitio de lanzamiento de la primera etapa? Musk: No. Probablemente será a mediados del próximo año.
[La] asociación entre la NASA y SpaceX está dando a la agencia espacial estadounidense una mirada temprana a lo que se necesitaría para aterrizar hábitats de varias toneladas y escondites de suministros en Marte para exploradores humanos, al tiempo que proporciona imágenes infrarrojas (IR) sofisticadas para ayudar a la compañía de naves espaciales a 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. aerotransportadas ... capturaron un Falcon 9 de SpaceX en vuelo cuando su primera etapa [cayó] de regreso 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, altitud cero" en la superficie del mar.
Logramos reingresar a la atmósfera, no desintegrarnos como lo hacemos normalmente, y llegar 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 del 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 que SpaceX evaluara el diseño de patas de aterrizaje plegables y propulsores mejorados que controlan la etapa durante su descenso inicial.
En este punto, tenemos plena confianza en poder aterrizar con éxito en una plataforma de lanzamiento flotante o regresar al sitio de lanzamiento y volver a poner en marcha el cohete sin necesidad de reacondicionamiento.
Musk: 'La reentrada de la primera etapa del cohete, el encendido del aterrizaje y el despliegue de las patas fueron buenos, pero se perdió 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 debió al amerizaje inicial o al posterior vuelco y golpe de carrocería'.
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Mientras la segunda etapa del Falcon 9 continúa en órbita con la nave espacial Dragon, su primera etapa ejecutará una serie de maniobras que SpaceX espera que culminen en un aterrizaje exitoso sobre una plataforma flotante frente a la costa de Florida. La demostración sigue a las pruebas exitosas durante dos lanzamientos anteriores en los que la primera etapa ha sido guiada a un aterrizaje controlado en el agua, sin embargo, la etapa no ha sido recuperable en ninguno de los intentos anteriores. ... Lograr un aterrizaje de precisión en una plataforma flotante es un hito importante para SpaceX en su intento de demostrar su recuperación de regreso planificada de la primera etapa del Falcon 9.
Una actualización clave para permitir la orientación precisa del Falcon 9 hasta el aterrizaje es la adición de cuatro aletas de rejilla hipersónicas colocadas en una configuración de ala en X alrededor del vehículo, guardadas en el ascenso y desplegadas en el reingreso para controlar el vector de sustentación de la etapa. Cada aleta se mueve de forma independiente para el balanceo, el cabeceo y la guiñada, y combinada con el cardán del motor, permitirá un aterrizaje de precisión, primero en la nave espacial autónoma 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, viajando a 10 veces la velocidad del sonido.
Falcon aterriza en una nave no tripulada, pero la pinza 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 en el despegue.
Habiendo sugerido previamente que a SpaceX le gustaría volver a hacer volar la primera etapa del Falcon 9 a finales de año, Musk sorprendió a casi todo el mundo al afirmar con seguridad que el plazo era, en cambio, finales de mayo o, de manera más realista, junio. Además, las probabilidades eran favorables de que se tratara de un lanzamiento remunerado.