Loading AI tools
ракета-носитель Из Википедии, свободной энциклопедии
Falcon 9 ([ˈfælkən naɪn], falcon с англ. — «сокол») — семейство ракет-носителей тяжёлого класса с многоразовой первой ступенью серии Falcon американской компании SpaceX. Falcon 9 состоит из двух ступеней и использует в качестве компонентов топлива керосин марки RP-1 (горючее) и жидкий кислород (окислитель). Цифра «9» в названии обозначает количество жидкостных ракетных двигателей Merlin, установленных на первой ступени ракеты-носителя.
| Falcon 9 | |
|---|---|
.jpg) Запуск Falcon 9 Block 5 со спутником Bangabandhu-1 (11 мая 2018) | |
| Общие сведения | |
| Страна |
 США |
| Семейство | Falcon |
| Назначение | ракета-носитель |
| Разработчик | SpaceX |
| Изготовитель | SpaceX |
| Стоимость запуска | |
| Основные характеристики | |
| Количество ступеней | 2 |
| Длина (с ГЧ) |
|
| Диаметр | 3,7 м |
| Стартовая масса |
|
| Масса полезной нагрузки | |
| • на НОО |
|
| • на ГПО |
|
| • на Марс | FT: 4020 кг |
| История запусков | |
| Состояние | действующая |
| Места запуска | |
| Число запусков |
|
| • успешных |
|
| • неудачных | 1 (v1.1, CRS-7) |
| • частично неудачных |
1 (v1.0, CRS-1) |
| Первый запуск |
|
| Последний запуск | 5 июня 2023 (SpaceX CRS-28) |
| История посадок | |
| Посадка | первой ступени |
| Места посадки |
Посадочная зона 1, Посадочная зона 4, платформы ASDS |
| Число посадок | 196 |
| • успешных | 187 |
| • на землю | 17 (FT) |
| • на платформу | 74 (FT) |
| • неудачных | 9 |
| • на землю | 1 (FT) |
| • на платформу |
|
| Первая ступень (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
| Сухая масса | ~22,2 т |
| Стартовая масса | ~431,7 т |
| Маршевые двигатели | 9 × Merlin 1D+ |
| Тяга |
уровень моря: 7686 кН вакуум: 8227 кН |
| Удельный импульс |
уровень моря: 282 с вакуум: 311 с |
| Время работы | 162 с |
| Горючее | керосин |
| Окислитель | жидкий кислород |
| Вторая ступень (Falcon 9 FT (Block 5)) | |
| Сухая масса | ~4 т |
| Стартовая масса | ~111,5 т |
| Маршевый двигатель | Merlin 1D+ Vacuum |
| Тяга | вакуум: 981 кН |
| Удельный импульс | вакуум: 348 с |
| Время работы | 397 с |
| Горючее | керосин |
| Окислитель | жидкий кислород |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Первая ступень Falcon 9 может быть повторно использована, на неё установлено оборудование для возврата и вертикального приземления на посадочную площадку или плавающую платформу autonomous spaceport drone ship. 22 декабря 2015 года, после запуска на орбиту 11 спутников Orbcomm-G2, первая ступень ракеты-носителя Falcon 9 FT впервые успешно приземлилась на площадку Посадочной зоны 1. 8 апреля 2016 года, в рамках миссии SpaceX CRS-8, первая ступень ракеты Falcon 9 FT впервые в истории ракетостроения успешно приземлилась на морскую платформу «Of Course I Still Love You». 30 марта 2017 года, та же ступень, после технического обслуживания, была запущена повторно в рамках миссии SES-10 и снова успешно приземлилась на морскую платформу. Всего в 2017—2019 годах было осуществлено 24 повторных запуска первой ступени. В 2020 году, в 21 из 26 запусков первая ступень использовалась повторно, одна из ступеней использовалась 5 раз в течение года и две ступени были запущены в седьмой раз. В 2021 году, только в двух запусках из 31 использовалась новая первая ступень, одна из ступеней была запущена в одиннадцатый раз.
Falcon 9 используется для запусков геостационарных коммерческих спутников связи, научно-исследовательских космических аппаратов, грузового космического корабля Dragon 2 в рамках программы Commercial Resupply Services по снабжению Международной космической станции, а также для запуска пилотируемого корабля Crew Dragon. Рекордной по массе полезной нагрузкой, выведенной на низкую опорную орбиту (НОО), является связка из 54 спутников Starlink версии 1.5 суммарным весом в 16 700 килограмм[3]. Рекордом на геопереходной орбите (ГПО), является Intelsat 35e — 6761 кг[a].
Использует керосин RP-1 в качестве горючего и жидкий кислород в качестве окислителя. Построена по стандартной схеме, когда бак окислителя располагается над баком с горючим. Днище между баками общее. Оба бака выполнены из алюминиево-литиевого сплава, добавление в сплав лития увеличивает удельную прочность материала и позволяет уменьшить массу конструкции[4]. Стенки бака окислителя несущие, стенки бака горючего усилены шпангоутами и продольными балками в связи с тем, что на нижнюю часть первой ступени приходится наибольшая наседающая нагрузка. Окислитель поступает в двигатели через трубопровод, проходящий через центр топливного бака по всей его длине. Для наддува баков используется сжатый гелий[5][6].
Первая ступень Falcon 9 использует девять жидкостных ракетных двигателей Merlin[7]. В зависимости от версии ракеты-носителя разнятся версия двигателей и их компоновка. Для запуска двигателей используют самовоспламеняющуюся смесь триэтилалюминия и триэтилборана (TEA-TEB)[6].
Первую и вторую ступени соединяет переходный отсек, оболочка которого выполнена из алюминиево-углепластикового композита. Он закрывает двигатель второй ступени и содержит механизмы разделения ступеней. Механизмы разделения — пневматические, в отличие от большинства ракет, использующих для подобных целей пиропатроны. Такой тип механизма позволяет обеспечить его дистанционное испытание и контроль, повышая надёжность разделения ступеней[6][7].
Является, по сути, укороченной копией первой ступени, с использованием тех же материалов, производственных инструментов и технологических процессов. Это позволяет существенно уменьшить расходы на производство и обслуживание ракеты-носителя и, как следствие, снизить стоимость её запуска. Аналогично первой ступени, баки изготовлены из алюминиево-литиевого сплава, стенки бака горючего подкреплены продольным и поперечным силовым набором, стенки бака окислителя без подкрепления. Также использует в качестве компонентов топлива керосин и жидкий кислород[6].
На второй ступени используется один жидкостный ракетный двигатель Merlin Vacuum[7][8]. Отличается соплом со значительно увеличенной степенью расширения для оптимизации работы двигателя в вакууме. Двигатель может быть перезапущен многократно для доставки полезной нагрузки на различные рабочие орбиты. Вторая ступень также использует для запуска двигателя самовоспламеняющуюся смесь TEA-TEB. Для повышения надёжности система зажигания двукратно резервирована[7].
Для управления пространственным положением в фазе свободного орбитального полёта, а также для контроля вращения ступени во время работы основного двигателя используется система ориентации, газореактивные двигатели которой работают на сжатом азоте[5][6].
Каждая ступень оборудована авионикой и бортовыми полётными компьютерами, которые контролируют все параметры полёта ракеты-носителя. Вся используемая авионика собственного производства SpaceX и выполнена с трёхкратным резервированием. Для повышения точности вывода полезной нагрузки на орбиту в дополнение к инерциальной навигационной системе используется GPS. Полётные компьютеры работают под управлением операционной системы Linux с программным обеспечением, написанным на языке C++[6].
Каждый двигатель Merlin оснащён собственным контроллером, следящим за параметрами двигателя в течение всего времени работы. Контроллер состоит из трёх процессорных блоков, которые постоянно проверяют показатели друг друга с целью повышения отказоустойчивости системы[6].
Ракета-носитель Falcon 9 способна успешно завершить полёт даже при аварийном выключении двух из девяти двигателей первой ступени[9][10]. В такой ситуации полётные компьютеры выполняют перерасчёт программы полёта, и оставшиеся двигатели работают дольше для достижения необходимой скорости и высоты. Аналогичным образом меняется полётная программа второй ступени. Так, на 79-й секунде полёта SpaceX CRS-1 двигатель номер 1 первой ступени был аварийно остановлен после срыва его обтекателя и последовавшего падения рабочего давления. Космический корабль Dragon был успешно выведен на расчётную орбиту за счёт увеличенного времени работы остальных восьми двигателей, хотя выполнявший роль вторичной нагрузки спутник Orbcomm-G2 был выведен на более низкую орбиту и сгорел в атмосфере через 4 дня[11].
Так же как и в ракете-носителе Falcon 1, последовательность запуска Falcon 9 предусматривает возможность остановки процедуры запуска на основании проверки двигателей и систем ракеты-носителя перед стартом. Для этого пусковая площадка оборудована четырьмя специальными зажимами, которые некоторое время удерживают ракету уже после запуска двигателей на полную мощность. При обнаружении неполадок запуск останавливается, и проводится откачка топлива и окислителя из ракеты. Таким образом, для обеих ступеней предусмотрена возможность повторного использования и проведения стендовых испытаний перед полётом[12]. Подобная система также использовалась для «Шаттла» и «Сатурна-5».
Конический головной обтекатель располагается на вершине второй ступени и защищает полезную нагрузку от аэродинамических, температурных и акустических воздействий во время полёта в атмосфере. Состоит из двух половин и отделяется сразу после выхода ракеты из плотных слоёв атмосферы. Механизмы отделения полностью пневматические. Обтекатель, как и переходной отсек, изготавливается из ячеистой, сотовидной алюминиевой основы с многослойным углепластиковым покрытием. Высота стандартного обтекателя Falcon 9 составляет 13,1 м, диаметр внешний 5,2 м, диаметр внутренний 4,6 м, вес около 1750 кг[5][6][13]. Каждая створка обтекателя оборудована азотными двигателями для управления ориентацией в вакууме и системой управления парафойлом, обеспечивающими плавное управляемое приводнение в заданной точке с точностью 50 м. Чтобы избежать контакта створки с водой, SpaceX пытается поймать её в сетку площадью 40000 кв. футов[14] (~ 3716 м2), натянутую подобно батуту над быстроходными судами. Для этой задачи SpaceX использует подрядчиков, уже имеющих опыт в области управляемой посадки парашютов с грузом до 10 000 кг[15]. Обтекатель не используется при запуске космического корабля Dragon.
Ракета-носитель с момента первого запуска прошла через две существенные модификации. Первая версия, Falcon 9 v1.0, запускалась пять раз с 2010 по 2013 год, ей на смену пришла версия Falcon 9 v1.1, выполнившая 15 запусков; использование её было завершено в январе 2016 года. Следующая версия, Falcon 9 Full Thrust (FT), впервые запущенная в декабре 2015 года, использует переохлаждённые компоненты топлива и максимальную тягу двигателей для увеличения грузоподъёмности ракеты-носителя на 30 %. В мае 2018 года был выполнен первый запуск финальной версии ракеты-носителя, Falcon 9 Block 5, которая включила в себя многочисленные улучшения, направленные в основном на ускорение и упрощение повторного использования первой ступени, а также на повышение надёжности, с целью сертификации для пилотируемых полётов.
Первая версия ракеты-носителя, также известная как Block 1. Было осуществлено 5 запусков данной версии с 2010 по 2013 год.
Первая ступень Falcon 9 v1.0 использовала 9 двигателей Merlin 1C. Двигатели располагались рядно, по схеме 3 на 3. Суммарная тяга двигателей составляла около 3800 кН на уровне моря, и около 4340 кН в вакууме, удельный импульс на уровне моря — 266 с, в вакууме — 304 с[16]. Номинальное время работы первой ступени — 170 с.
Вторая ступень использовала 1 двигатель Merlin 1C Vacuum, с тягой 420 кН и удельным импульсом в вакууме — 336 с. Номинальное время работы второй ступени — 345 с[16]. В качестве системы ориентации ступени использовались 4 двигателя Draco[6].
Высота ракеты составляла — 54,9 м, диаметр — 3,7 м. Стартовая масса ракеты — около 318 т[16][17].
Стоимость запуска на 2013 год составляла 54—59,5 млн $[17].
Масса выводимого груза на НОО — до 9000 кг и на ГПО — до 3400 кг[16]. Фактически, ракета использовалась только для запусков космического корабля Dragon на низкую опорную орбиту.
Во время запусков проводились испытания на повторное использование обеих ступеней ракеты-носителя. Изначальная стратегия использования лёгкого теплозащитного покрытия для ступеней и парашютной системы себя не оправдала (процесс посадки даже не доходил до раскрытия парашютов, ступень разрушалась при вхождении в плотные слои атмосферы[18]), и была заменена на стратегию управляемого приземления с использованием собственных двигателей[19][20].
Планировался так называемый Block 2, версия ракеты с улучшенными двигателями Merlin 1C, повышающими суммарную тягу ракеты-носителя до 4940 кН на уровне моря, с массой выводимого груза на НОО — до 10 450 кг и на ГПО — до 4540 кг[17][21]. Впоследствии планируемые наработки были перенесены в новую версию 1.1.
Использование версии 1.0 было прекращено в 2013 году с переходом на Falcon 9 v1.1.
Вторая версия ракеты-носителя. Первый запуск состоялся 29 сентября 2013 года.
Баки для топлива и окислителя, как первой, так и второй ступени ракеты-носителя Falcon 9 v1.1 были значительно удлинены по сравнению с предыдущей версией 1.0.[6]
Первая ступень использовала 9 двигателей Merlin 1D, с увеличенной тягой и удельным импульсом. Новый тип двигателя получил способность к дросселированию со 100 % до 70 %, и, возможно, ещё ниже. Изменено расположение двигателей: вместо трёх рядов по три двигателя используется компоновка с центральным двигателем и расположением остальных по окружности. Центральный двигатель также установлен немного ниже остальных. Схема получила название Octaweb, она упрощает общее устройство и процесс сборки двигательного отсека первой ступени[22]. Суммарная тяга двигателей — 5885 кН на уровне моря и увеличивается до 6672 кН в вакууме, удельный импульс на уровне моря — 282 с, в вакууме — 311 с. Номинальное время работы первой ступени — 180 с. Высота первой ступени — 45,7 м, сухая масса ступени — около 23 т (около 26 т для (R)-модификации). Масса помещаемого топлива — 395 700 кг, из которых 276 600 кг — жидкий кислород и 119 100 кг — керосин[6].
Вторая ступень использовала 1 двигатель Merlin 1D Vacuum, тяга 801 кН с удельным импульсом в вакууме — 342 с. Номинальное время работы второй ступени — 375 с. Вместо двигателей Draco применена система ориентации использующая сжатый азот. Высота второй ступени — 15,2 м, сухая масса ступени — 3900 кг. Масса помещаемого топлива — 92 670 кг, из которых 64 820 кг — жидкий кислород и 27 850 кг — керосин[6].
Высота ракеты увеличилась до 68,4 м, диаметр не изменился — 3,7 м. Стартовая масса ракеты выросла до 506 т[6].
Заявленная масса выводимого груза на НОО — 13 150 кг и на ГПО — 4850 кг[6].
Стоимость запуска составляла 56,5 млн $ в 2013 году[23], 61,2 млн $ в 2015[24].
Последний запуск данной версии состоялся 17 января 2016 года со стартовой площадки SLC-4E на базе Ванденберг, на орбиту успешно доставлен спутник Jason-3[25]. Всего ракета совершила 15 запусков и единственной неудачей стала миссия SpaceX CRS-7.
Дальнейшие запуски производились с помощью ракеты-носителя Falcon 9 FT.
Falcon 9 v1.1(R) (R от англ. reusable — повторно используемая) является модификацией версии 1.1 для управляемого приземления первой ступени.
Модифицированные элементы первой ступени:
.jpg)
Обновлённая и улучшенная версия ракеты-носителя, призванная обеспечить возможность возврата первой ступени после запуска полезной нагрузки на любую орбиту, как низкую опорную, так и геопереходную. Новая версия, неофициально известная под названием Falcon 9 FT (Full Thrust[32]; с англ. — «полная тяга») или Falcon 9 v1.2, пришла на смену версии 1.1.
.jpg)
Основные изменения: модифицировано крепление двигателей (Octaweb); посадочные стойки и первая ступень усилены, для соответствия возросшей массе ракеты; изменено устройство решётчатых рулей; композитный отсек между ступенями стал длиннее и прочнее; увеличена длина сопла двигателя второй ступени; добавлен центральный толкатель для повышения надёжности и точности расстыковки ступеней ракеты-носителя[33].
Топливные баки верхней ступени увеличены на 10 %, за счёт чего общая длина ракеты-носителя увеличилась до 70 м[7].
Стартовая масса выросла до 549 054 кг[7] за счёт увеличения вместимости топливных компонентов, что было достигнуто благодаря использованию переохлаждённого окислителя.
В новой версии ракеты-носителя компоненты топлива охлаждаются до более низких температур. Жидкий кислород охлаждается с −183 °C до −207 °C, что позволит повысить плотность окислителя на 8—15 %. Керосин охлаждается с 21 °C до −7 °C, его плотность увеличится на 2,5 %. Повышенная плотность компонентов позволяет поместить большее количество топлива в топливные баки, что, в сумме с возросшей тягой двигателей, значительно увеличивает характеристики ракеты[34].
В новой версии используются модифицированные двигатели Merlin 1D, работающие на полной тяге (в предыдущей версии тяга двигателей была намеренно ограничена), что позволило значительно увеличить показатели тяги обеих ступеней ракеты-носителя[33].
Так, тяга первой ступени на уровне моря выросла до 7607 кН, в вакууме — до 8227 кН. Номинальное время работы ступени уменьшилось до 162 секунд.
Тяга второй ступени в вакууме возросла до 934 кН, удельный импульс в вакууме — 348 с, время работы двигателя увеличилось до 397 секунд[7].
Максимальная полезная нагрузка, выводимая на низкую опорную орбиту (без возвращения первой ступени), составляет 22 800 кг, при возвращении первой ступени уменьшится на 30—40 %[36]. Максимальная полезная нагрузка, выводимая на геопереходную орбиту, составляет 8300 кг, при возвращении первой ступени на плавающую платформу — 5500 кг. Полезная нагрузка, которую можно будет вывести на траекторию перелёта к Марсу, составит до 4020 кг[37].
Первый запуск версии FT состоялся 22 декабря 2015 года, при возвращении к полётам ракеты-носителя Falcon 9 после аварии миссии SpaceX CRS-7. Были успешно выведены на целевую орбиту 11 спутников Orbcomm-G2, а также впервые состоялась успешная посадка первой ступени на посадочную площадку на мысе Канаверал[30].
Данная версия ракеты-носителя прошла через ряд из пяти существенных модернизаций, именуемых в компании как «Block». Улучшения последовательно вводились с 2016 по 2018 год. Так, первая ступень с серийным номером B1021, которая впервые была использована повторно при запуске спутника SES-10 в марте 2017 года, относилась к Block 2[38].
Falcon 9 Block 4 представляет собой переходную модель между Falcon 9 Full Thrust (Block 3) и Falcon 9 Block 5. Первый полёт состоялся 14 августа 2017, миссия CRS-12.
Всего было произведено 7 первых ступеней этой версии, которые выполнили 12 запусков (5 ступеней использовались повторно). Последний запуск Falcon 9 со ступенью Block 4 состоялся 29 июня 2018 года, в ходе миссии снабжения SpaceX CRS-15. Все последующие запуски выполняются ракетами версии Block 5[39].
.jpg)
Окончательная версия ракеты-носителя, нацеленная на повышение надёжности и упрощение повторного использования. Последующих серьёзных модификаций ракеты не планируется, хотя возможны незначительные улучшения в процессе эксплуатации. Ожидается, что будет построено 30—40[40] первых ступеней Falcon 9 Block 5, которые совершат порядка 300 запусков в течение 5 лет до завершения её эксплуатации. Первая ступень Block 5 рассчитана на «десять и более» запусков без межполётного обслуживания[41][42].
Первый запуск состоялся 11 мая 2018 года в 20:14 UTC, в ходе которого успешно выведен на геопереходную орбиту первый бангладешский геостационарный спутник связи Bangabandhu-1[43].
В октябре 2016 года Илон Маск впервые рассказал про версию Falcon 9 Block 5, где «много мелких улучшений, которые в сумме очень важны, а наиболее важными являются повышенная тяга и улучшенные посадочные стойки». В январе 2017 года Илон Маск добавил, что модель Block 5 «значительно повышает тягу и лёгкость повторного использования». С 2020 года Block 5 используется NASA для доставки людей и грузов на МКС при помощи космического корабля Dragon 2.
Основные изменения в Block 5[38][42]:
Falcon Heavy (heavy с англ. — «тяжёлый») — двухступенчатая ракета-носитель сверхтяжёлого класса, предназначенная для вывода космических аппаратов на низкую опорную, геопереходную, геостационарную и гелиоцентрическую орбиты. Её первая ступень представляет собой структурно усиленный центральный блок, выполненный на основе первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 FT, модифицированный для закрепления двух боковых ускорителей. В качестве боковых ускорителей используются многоразовые первые ступени ракеты-носителя Falcon 9 с композитным защитным конусом на верхушке[47][48]. Вторая ступень Falcon Heavy аналогична используемой на ракете-носителе Falcon 9. Все миссии Falcon Heavy, кроме первой, будут использовать ускорители Block 5[45].
Стоимость вывода на ГПО спутника массой до 8 т составит 90 млн $ (2016 год)[37]. Для одноразового варианта ракеты-носителя масса выводимого груза на НОО составит до 63,8 т, на ГПО — 26,7 т, до 16,8 т на Марс и до 3,5 т на Плутон[47].
Первый запуск Falcon Heavy состоялся в ночь на 7 февраля 2018 года[49]. На разработку и создание первой версии ракеты было потрачено более 500 млн долларов США из собственных средств SpaceX[50].
Разогнав вторую ступень с полезной нагрузкой, первая ступень отключает двигатели и отделяется на высоте около 70 км, примерно через 2,5 минуты после запуска ракеты-носителя, точные значения времени, высоты и скорости разделения зависят от полётного задания, в частности от целевой орбиты (НОО или ГПО), массы полезной нагрузки, и места посадки ступени. При запусках на низкую околоземную орбиту скорость ступени при разделении составляет около 6000 км/ч (1700 м/с; 4,85 Махов)[30], при запусках на геопереходную орбиту, когда требуется посадка на находящуюся в океане плавающую платформу ASDS, скорость достигает 8350 км/ч (2300 м/с; 6,75 Махов)[51]. После расстыковки первая ступень ракеты-носителя с помощью системы ориентации осуществляет небольшой манёвр ухода от выхлопа двигателя второй ступени и разворачивается двигателями вперёд для подготовки к трём основным манёврам торможения[33]:
При возврате к месту запуска на посадочную площадку, вскоре после расстыковки ступень использует продолжительное (~40 с) включение трёх двигателей для изменения направления своего движения на противоположное, выполняя сложную петлю с пи́ковой высотой около 200 км, при максимальном отдалении от стартовой площадки до 100 км в горизонтальном направлении[30].
В случае посадки на плавающую платформу после запуска на низкую околоземную орбиту, ступень по инерции продолжает движение по баллистической траектории приблизительно до высоты 140 км. При приближении к апогею производится торможение тремя двигателями для сброса горизонтальной скорости и задания направления к платформе, находящейся приблизительно в 300 км от места запуска. Длительность работы двигателей составляет около 30—40 секунд[52][53].
При запуске спутника на геопереходную орбиту первая ступень работает дольше, используя больше топлива для набора более высокой скорости до расстыковки, резерв оставшегося топлива ограничен и не позволяет выполнить сброс горизонтальной скорости. После расстыковки ступень двигается по баллистической траектории (без торможения) по направлению к платформе, расположенной в 660 км от места запуска[51][54].
В процессе подготовки к вхождению в плотные слои атмосферы первая ступень осуществляет торможение путём включения трёх двигателей на высоте около 70 км, что обеспечивает вход в плотные слои атмосферы на приемлемой скорости[33]. В случае запуска на геопереходную орбиту, в связи с отсутствием предыдущего манёвра торможения, скорость ступени при вхождении в атмосферу вдвое (2 км/с против 1 км/с), а тепловая нагрузка в 8 раз больше соответствующих значений при запуске на низкую околоземную орбиту[51]. Нижняя часть первой ступени и посадочные стойки выполнены с использованием термостойких материалов, позволяющих выдержать высокую температуру, до которой нагреваются элементы ступени при входе в атмосферу и движении в ней[33].
Продолжительность работы двигателей также разнится в зависимости от наличия достаточного резерва топлива: от более продолжительного (25—30 с) при запусках на НОО до короткого (15—17 с) для миссий на ГПО[30][51].
На этом же этапе раскрываются и начинают свою работу решётчатые рули для контроля рыскания, тангажа и вращения. На высоте около 40 км двигатели выключаются и ступень продолжает падение до достижения конечной скорости, а решётчатые рули продолжают работать до самой посадки[33].
При достаточном резерве топлива включение одного, центрального, двигателя происходит за 30 секунд до посадки и ступень замедляется, обеспечивая мягкую посадку по схеме, отработанной в рамках проекта Grasshopper. Посадочные опоры откидываются за несколько секунд до касания посадочной площадки[53].
При запусках на геопереходную орбиту, для максимально быстрого снижения скорости с меньшими затратами топлива, используют короткое, 10-секундное торможение сразу тремя двигателями. Два внешних двигателя выключаются раньше центрального и последние метры полёта ступень завершает используя один двигатель, который способен к дросселированию до 40 % от максимальной тяги[51][55][56].
Перед финальным торможением ступень не нацеливается непосредственно на платформу, чтобы избежать её повреждения в случае, если двигатель не запустится. Окончательное выруливание происходит уже после запуска двигателя.
.jpg)
Возвращение первой ступени уменьшает максимальную полезную нагрузку ракеты-носителя на 30—40 %[36]. Это вызвано необходимостью резервирования топлива для торможения и посадки, а также дополнительной массой посадочного оборудования (посадочные опоры, решётчатые рули, система реактивного управления и прочее).
В SpaceX ожидают, что по меньшей мере половина от всех запусков ракеты-носителя Falcon 9 будет требовать посадки первой ступени на плавающую платформу, в частности все запуски на геопереходную орбиту и за пределы земной орбиты[52][57].
В январе 2016 года, после неудачной посадки ступени в рамках миссии Jason-3, Илон Маск высказал ожидания, что 70 % попыток посадки ступени в 2016 году будут успешными, с увеличением процента успешных посадок до 90 в 2017 году[58].
В настоящее время запуски Falcon 9 производятся с трёх пусковых площадок:
Площадка для суборбитальных полётов и испытаний:
.jpg)
.png)
В соответствии с озвученной стратегией возврата и повторного использования первой ступени Falcon 9 и Falcon Heavy, компания SpaceX заключила договор аренды на использование и переоборудование двух наземных площадок, на западном и восточном побережье США[60].
При запусках, условия которых не дают возможности возвращения первой ступени Falcon 9 к месту запуска, посадка осуществляется на специально изготовленную плавающую платформу autonomous spaceport drone ship, которая является переоборудованной баржей. Установленные двигатели и GPS-оборудование позволяют доставить её в необходимую точку и удерживать в ней, создавая устойчивую площадку для посадки[62]. В настоящее время SpaceX имеет три такие платформы:
Заявленная на сайте производителя цена вывода коммерческого спутника (до 5,5 т на ГПО) ракетой-носителем Falcon 9 — 67 млн $[37][К 1]. Из-за дополнительных требований для военных и правительственных заказчиков цена запуска ракеты-носителя выше коммерческой, контракты на запуски спутников GPS для ВВС США на суммы 82,7 млн $[63][64][65], 96,5 млн $[66][67][68][69] и 290,6 млн $ (3 запуска)[70][71][72] подписаны в 2016, 2017 и 2018 годах соответственно.
В ходе выступления перед сенатским комитетом по коммерции, науке и транспорту в мае 2004 года глава SpaceX Илон Маск заявил: «Долговременные планы требуют тяжёлого и, в случае наличия спроса покупателей, даже сверхтяжёлого носителя. <…> В конечном счёте, я полагаю, что цена выводимой на орбиту полезной нагрузки в 500 USD/фунт(~1100 USD/кг) и меньше вполне достижима»[73].
SpaceX формально анонсировала ракету-носитель 8 сентября 2005 года, описывая Falcon 9 как «полностью многоразовый тяжёлый носитель»[74]. Для среднего варианта Falcon 9 указывалась масса груза, выводимого на НОО, равной 9,5 т и цена 27 млн $ за полёт.
12 апреля 2007 года SpaceX объявила, что основная часть первой ступени Falcon 9 была закончена[75]. Стены баков выполнены из алюминия, отдельные части соединены сваркой трением с перемешиванием[76]. Конструкция была перевезена в центр SpaceX в Уэйко (Техас, США), где проводились стендовые огневые испытания первой ступени. Первые испытания с двумя двигателями, присоединёнными к первой ступени, производились 28 января 2008 года и закончились успешно. 8 марта 2008 года три двигателя Merlin 1C были испытаны в первый раз, 29 мая были испытаны одновременно пять двигателей. Первые испытания всех девяти двигателей на первой ступени, которые проводились 31 июля и 1 августа, также закончились успешно[77][78][79]. 22 ноября 2008 года все девять двигателей первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 прошли испытания длительностью, соответствующей длительности полёта (178 с)[80].
Изначально первый полёт Falcon 9 и первый полёт ракеты-носителя с кораблём Dragon (COTS) были запланированы на конец 2008 года, но неоднократно откладывались по причине огромного количества работы, которую предстояло выполнить. Согласно утверждению Илона Маска, сложность технологических разработок и требования законодательства для запусков с мыса Канаверал сказались на сроках[81]. Это должен был быть первый запуск ракеты Falcon с эксплуатируемых космодромов.
В январе 2009 года ракета-носитель Falcon 9 была впервые установлена в вертикальном положении на стартовой площадке комплекса SLC-40 на мысе Канаверал.
22 августа 2014 года на испытательном полигоне Макгрегор (Tехас, США) в ходе испытательного полёта трёхдвигательный аппарат F9R Dev1, прототип многоразовой ракеты-носителя Falcon 9 R через несколько секунд после старта автоматически уничтожился. В ходе испытаний ракета должна была после взлёта вернуться на стартовую площадку. Сбой в двигателях означал неизбежное падение ракеты на незапланированной территории. По словам представителя SpaceX Джона Тейлора, причиной взрыва послужила некая «аномалия», обнаруженная в двигателе. В результате взрыва никто не пострадал. Это был пятый запуск прототипа F9R Dev1[82][83].
Позднее Илон Маск уточнил, что авария произошла из-за сбойного сенсора[84], причём если бы такой сбой случился в Falcon 9, этот сенсор был бы заблокирован как сбойный, поскольку его показания противоречили данным от других сенсоров. На прототипе эта система блокирования отсутствовала.
В январе 2015 года SpaceX сообщила о намерении усовершенствовать двигатель Merlin 1D с целью увеличения его тяги. В феврале 2015 года было объявлено, что первым полётом с улучшенными двигателями станет запуск телекоммуникационного спутника SES-9, запланированный на второй квартал 2015 года[85]. В марте 2015-го Илон Маск объявил, что проводятся работы, которые позволят использовать возвращаемую первую ступень и для запусков к ГПО: увеличение тяги двигателей на 15 %, более глубокая заморозка окислителя, увеличение объёма бака верхней ступени на 10 %[86].
В октябре 2015 года было принято решение, что первыми с помощью новой версии ракеты-носителя будут запущены 11 спутников связи Orbcomm-G2. Поскольку спутники будут функционировать на низкой околоземной орбите (около 750 км), для их запуска не потребуется перезапуск второй ступени Falcon 9. Это позволило после завершения миссии перезапустить и испытать обновлённую вторую ступень без риска для полезной нагрузки. Повторный перезапуск второй ступени необходим для запуска космических аппаратов на геопереходную орбиту (например, спутника SES 9)[87].
22 декабря 2015 года, на пресс-конференции[88] после успешной посадки первой ступени на Посадочную зону 1, Илон Маск сообщил, что приземлившаяся ступень будет доставлена в ангар горизонтальной сборки стартового комплекса LC-39A для тщательного изучения. После этого планируется короткий испытательный прожиг двигателей на стартовом столе комплекса с целью выяснить, все ли системы находятся в хорошем состоянии. По словам Маска, эта ступень, вероятнее всего, не будет использоваться для повторных запусков, её, после всестороннего исследования, оставят на земле как уникальный первый экземпляр. Также он сообщил о возможности повторного запуска в 2016 году одной из приземлившихся после будущих запусков первой ступени. В начале января 2016 года Илон Маск подтвердил, что существенных повреждений ступени не обнаружено и она готова к испытательному прожигу[35][89][90].
.jpg)
16 января 2016 года на стартовом комплексе SLC-40 был проведён испытательный прожиг вернувшейся после миссии Orbcomm-G2 первой ступени Falcon 9 FT. В целом были получены удовлетворительные результаты, но наблюдались колебания тяги двигателя № 9, возможно из-за попадания внутрь мусора. Это один из внешних двигателей, который включается при манёврах выхода на посадку. Ступень вернули на бороскопическое исследование двигателя в ангар LC-39A[91][92].
В январе 2016 года Военно-воздушные силы США сертифицировали ракету-носитель Falcon 9 FT для запусков военных и разведывательных спутников системы национальной безопасности США, что позволило SpaceX конкурировать с компанией United Launch Alliance (ULA) за государственные оборонные контракты[93].
.jpg)
8 апреля 2016 года, после запуска корабля Dragon в рамках миссии SpaceX CRS-8, совершена первая успешная посадка первой ступени Falcon 9 на плавающую платформу[52]. Посадка на плавающую платформу отличается повышенной сложностью, так как платформа меньше посадочной площадки и находится в постоянном движении из-за волн.
27 апреля 2016 года анонсирован контракт на сумму 82,7 млн $ между SpaceX и ВВС США на запуск спутника GPS-3 ракетой-носителем Falcon 9 в мае 2018 года[94][95].
6 мая 2016 года в рамках миссии JCSAT-14 произведена первая успешная посадка первой ступени на платформу после запуска спутника на геопереходную орбиту[51][96]. Профиль возвращения отличался многократно повышенной температурной нагрузкой на ступень при вхождении в плотные слои атмосферы, поэтому ступень получила наибольшие внешние повреждения по сравнению с другими двумя ранее приземлившимися[97]. Ранее посадка по подобной схеме предпринималась 4 марта 2016 года после запуска спутника SES-9, но тогда она окончилась неудачей[98].
28 июля на испытательном полигоне SpaceX в Техасе проведён полноценный прожиг первой ступени Falcon 9 (серийный номер F9-0024-S1), вернувшейся после запуска спутника JCSAT-14, которую компания использует для наземных испытаний. Девять двигателей ступени работали в течение 2,5 минут, что соответствует отрезку работы первой ступени при запуске[99].
14 марта 2017 года анонсирован контракт на сумму 96,5 млн $ с ВВС США на запуск ещё одного спутника GPS-3 в феврале 2019 года[100][101].
В январе 2018 года была завершена сертификация второй категории для ракеты Falcon 9, необходимая для запуска научных космических аппаратов NASA средней степени важности[102].
В ноябре 2018 года ракета-носитель Falcon 9 прошла сертификацию третьей категории для запуска наиболее важных научных миссий NASA класса A и B[103].
16 ноября 2020 года с космодрома на мысе Канаверал во Флориде ракета-носитель Falcon 9 стартовала с американским пилотируемым космическим кораблем Crew Dragon компании SpaceX. Корабль доставил четырёх астронавтов к Международной космической станции (МКС)[104].
8 апреля 2022 года с космического центра Джона Кеннеди стартовала ракета Falcon 9 с кораблём Crew Dragon. Он доставил на МКС первый частный экипаж в рамках миссии Axiom-1[105].
В этом разделе находится информация о последних 3 выполненных запусках, а также предварительное расписание ближайших запланированных запусков. Полный список запусков ракеты-носителя — в отдельной статье.
| № | Дата и время (UTC) | Версия | Стартовая площадка | Полезная нагрузка | Орбита | Заказчик | Результат | Посадка первой ступени |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ступень | ||||||||
| 393 | 11 ноября 2024, 21:28 | FT/Block 5 | Мыс Канаверал, SLC-40 | Starlink 6-69 | НОО | SpaceX | Успех | на платформу |
| B1080-12 | ||||||||
| Успешный запуск 24-x спутников Starlink версии 2.0 мини на начальную орбиту 281 x 291 км наклонением 43°. Первая ступень совершила посадку на морскую платформу ASOG, находившуюся в акватории Атлантического океана[106] | ||||||||
| 394 | 14 ноября 2024, 05:23 | FT/Block 5 | База Ванденберг, SLC-4E | Starlink 9-11 | НОО | SpaceX | Успех | на платформу |
| B1082-8 | ||||||||
| Успешный запуск 20-и спутников Starlink версии 2.0 мини, 13 из которых DtC, на начальную орбиту 283 x 294 км наклонением 53°. Первая ступень совершила посадку на морскую платформу OCISLY, находившуюся в акватории Тихого океана в 600 км от места старта[107]. | ||||||||
| 395 | 14 ноября 2024, 13:21 | FT/Block 5 | Мыс Канаверал, SLC-40 | Starlink 6-68 | НОО | SpaceX | Успех | на платформу |
| B1076-18 | ||||||||
| Успешный запуск 24-х спутников Starlink версии 2.0 мини на начальную орбиту наклонением 53°. Первая ступень совершила посадку на морскую платформу JRTI, находившуюся в акватории Атлантического океана[108] | ||||||||
Планируемые запуски | ||||||||
| 17 ноября 2024, 21:29[109] | FT/Block 5 | КЦ Кеннеди, LC-39A | Optus-X | ГПО | Optus | планируется | ||
| Запуск геостационарного спутника связи, производства Northrop Grumman для австралийского спутникового оператора Optus. | ||||||||
| 18 ноября 2024, 05:47[109] | FT/Block 5 | База Ванденберг, SLC-4E | Starlink 9-12 | НОО | SpaceX | планируется | ||
| Запуск 20-и спутников Starlink версии 2.0 мини, 13 из которых DtC, на начальную орбиту 283 x 294 км наклонением 53°. | ||||||||
| 18 ноября 2024, 18:31[109] | FT/Block 5 | Мыс Канаверал, SLC-40 | GSAT-20[англ.] | ГПО | ISRO | |||
| Запуск индийского геостационарного широкополосного спутника связи Ka-диапазона массой 4700 кг[110]. | ||||||||
| 21 ноября 2024, 15:53[109] | FT/Block 5 | Мыс Канаверал, SLC-40 | Starlink 6-66 | НОО | SpaceX | планируется | ||
| Запуск группы спутников Starlink версии 2.0 мини на начальную орбиту наклонением 53°. | ||||||||
| ноябрь 2024[109] | FT/Block 5 | WorldView Legion 5 & 6 | НОО | DigitalGlobe | планируется | |||
| Третий запуск аппаратов спутниковой группировки WorldView Legion на орбиту наклонением 45°[111]. | ||||||||
| ноябрь 2024[109] | FT/Block 5 | База Ванденберг, SLC-4E | Starlink 11-2 | НОО | SpaceX | планируется | ||
| Запуск группы спутников Starlink версии 2.0 мини на начальную орбиту наклонением 53°. | ||||||||
| № | Дата и время (UTC) | Версия | Стартовая площадка | Полезная нагрузка | Орбита | Заказчик | Результат | Посадка первой ступени |
| Ступень | ||||||||
| Ракета-носитель | Страна | Первый запуск | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ariane 5 |  ЕС |
1996 | 12 | 8 | 12 | 6 | 10 | 12 | 10 | 10 | 9 |
| Протон-М |  Россия |
2001 | 8 | 7 | 11 | 8 | 8 | 7 | 3 | 3 | 0[b] |
| Союз-2 | Россия |
2006 | 1 | 5 | 4 | 5 | 8 | 6 | 5 | 5 | 5 |
| PSLV |  Индия |
2007[c] | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 3 | 3 | 2 | 3 |
| Falcon 9 |  США |
2010 | 0 | 0 | 0 | 2 | 4 | 5 | 8 | 12 | 16 |
| Vega | ЕС |
2012 | 0 | 0 | 0[d] | 1 | 1 | 2 | 2 | 4 | 2 |
| Другие[e] | - | - | 7 | 10 | 5 | 7 | 5 | 6 | 6 | 4 | 5 |
| Весь рынок | 29 | 32 | 34 | 31 | 37 | 41 | 37 | 40 | 41 | ||
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
