Falcon 9 | en totrinsraket
Falcon 9 er en totrinsraket. Den blev designet og fremstillet af SpaceX i USA. Dele af raketten kan bruges mere end én gang. Den seneste version af første trin kan vende tilbage til Jorden og flyve igen mange gange. Både første og andet trin er drevet af SpaceX Merlin-motorer. De bruger kryogen flydende ilt og raketkerosin (RP-1) som brændstof. Dens navn stammer fra det fiktive rumfartøj fra Star Wars, Millennium Falcon. 9 står for de ni motorer i rakettens første trin. Der har været mange versioner af raketten. Disse omfatter v1.0 (2010-2013), v1.1 (2013-2016) og v1.2 Full Thrust (2015-nuværende). Den omfatter også Falcon 9 Block 5-versionen.
Den omfatter også Block 5 Full Thrust-versionen. Denne version er blevet brugt siden maj 2018. De fleste raketter kan kun bruges én gang. SpaceX har landet Falcon 9 boostere over hundrede gange. De første trin er blevet brugt hele elleve gange.
Falcon 9 kan transportere op til 22.800 kg (50.300 lb) til lavt kredsløb om Jorden (LEO). Hvis den er fuldt udnyttet, kan den transportere 8 300 kg (18 300 lb) til geostationær transferbane (GTO). Raketten kan transportere 5 500 kg til GTO, når det første trin er indvundet. Den har en laststørrelse på ]145 kubikmeter volumen De tungeste GTO-last, der er blevet transporteret, har været Intelsat 35e (6 761 kg) og Telstar 19V (7 075 kg).
I 2008 vandt SpaceX en kontrakt om Commercial Resupply Services (CRS) i NASA's program Commercial Orbital Transportation Services (COTS). De skulle transportere fragt til den internationale rumstation (ISS) ved hjælp af Falcon 9- og Dragon-kapsler. Den første mission under denne kontrakt blev opsendt den 8. oktober 2012. Falcon 9 kan transportere NASA-astronauter til ISS. Den er også certificeret til National Security Space Launch Program og NASA Launch Services Program som "kategori 3". Det betyder, at den kan bruges til de dyreste, vigtigste og mest komplekse NASA-missioner. Falcon 9 siges af mange kilder at være verdens mest avancerede rumraketfartøj. Pr. januar 2021 har Falcon 9 de fleste opsendelser blandt alle amerikanske raketter, der i øjeblikket anvendes. Det er den eneste amerikanske raket, der er fuldt certificeret til at transportere mennesker til den internationale rumstation. Det er også den eneste kommercielle raket, der kan bringe mennesker i kredsløb. Den 24. januar 2021 satte Falcon 9 en ny rekord for flest satellitter opsendt af en enkelt raket. Den bragte 143 satellitter i kredsløb.
Fem raketter af version 1.0-design blev opsendt fra juni 2010 til marts 2013. Version 1.1 blev opsendt femten gange fra september 2013 til januar 2016. Versionen "Full Thrust" har været anvendt siden december 2015. Der er mange opgraderinger til denne version. Den seneste Full Thrust-variant, Block 5, blev introduceret i maj 2018. Den har mere fremdrift, forbedrede landingsben og andre mindre forbedringer for at lette bjærgning og genbrug. Falcon Heavy-versionen blev fløjet første gang i februar 2018. Den har et stærkere Falcon 9-første trin som sin centrale kerne. Den har også to ekstra Falcon 9-første trin, der bruges som boostere. SpaceX planlægger at erstatte Falcon 9 og Falcon Heavy med det meget større Starship-løftesystem.
Udviklingshistorik
Udformning og finansiering
I oktober 2005 sagde SpaceX, at de ville opsende Falcon 9 i første halvdel af 2007. Den første opsendelse fandt sted i 2010.
SpaceX brugte sine egne penge på at skabe Falcon 1. Det gik hurtigere at skabe Falcon 9, fordi NASA hjalp med at dække omkostningerne. De sagde også, at de ville købe flere kommercielle flyvninger. Dette startede med penge fra Commercial Orbital Transportation Services (COTS) programmet i 2006. Kontrakten var en Space Act Agreement (SAA) "for at udvikle og demonstrere kommerciel orbital transporttjeneste". Den omfattede, at NASA betalte for tre demonstrationsflyvninger. Kontrakten var på 278 mio. USD til udviklingsfinansiering af Dragon, Falcon 9 og demonstrationsopsendelser af Falcon 9 med Dragon. I 2011 blev der tilføjet andre milepæle, hvilket gjorde den samlede kontraktværdi til 396 millioner USD.
NASA blev hovedbruger af køretøjet i 2008. De indvilligede i at købe 12 kommercielle leveringsflyvninger til den internationale rumstation. Pengene ville blive udbetalt, når demonstrationsmissionerne var gennemført med succes. Kontrakten om levering af rumlogistik var 1,6 mia. USD værd for mindst 12 missioner til transport af forsyninger til og fra den internationale rumstation.
Elon Musk har sagt, at det ville have taget længere tid uden NASA-pengene.
SpaceX er kun nået så langt ved at bygge videre på NASA's utrolige resultater, ved at have NASA som ankerlejer for opsendelsen og ved at modtage ekspertrådgivning og mentorater under hele udviklingsprocessen. SpaceX vil gerne rette en særlig tak til NASA's COTS-kontor for deres fortsatte støtte og vejledning gennem hele processen. COTS-programmet har vist styrken af et ægte privat/offentligt partnerskab, og vi ser frem til de spændende bestræbelser, som vores team vil gennemføre i fremtiden.
I 2011 oplyste SpaceX, at omkostningerne ved Falcon 9 v1.0 var ca. 300 millioner USD. NASA sagde, at omkostningerne ville have været på 3,6 mia. USD, hvis der var blevet anvendt en traditionel cost plus-kontrakt. I 2014 offentliggjorde SpaceX de samlede omkostninger for både Falcon 9 og Dragon-kapslen. NASA gav 396 mio. USD. SpaceX leverede over 450 millioner USD.
En rapport fra 2011 fra NASA viste, at det ville have kostet dem omkring 4 milliarder USD at udvikle en raket som Falcon 9-boosteren. "En mere kommerciel udvikling" kunne have gjort det muligt for agenturet at betale kun 1,7 milliarder USD".
SpaceX sagde i 2017 i et vidneudsagn fra kongressen, at den normale NASA-proces, hvor NASA kun stiller et krav og overlader detaljerne til SpaceX, gjorde det muligt for dem at lave Falcon 9-raketten til en langt lavere pris.
Udvikling
I første omgang ønskede SpaceX at følge Falcon 1 op med et fartøj med større kapacitet, Falcon 5. I 2005 sagde SpaceX, at man i stedet arbejdede på Falcon 9. De sagde, at de allerede havde en regeringskunde. Falcon 9 skulle efter sigende kunne transportere ca. 9.500 kg (20.900 lb) til lavt kredsløb om Jorden. De sagde, at den ville koste 27 millioner USD pr. flyvning med en nyttelast på 3,7 meter (12 fod). Den ville koste 35 millioner USD med en nyttelast på 5,2 meter (17 fod). SpaceX sagde også, at en tung version af Falcon 9 ville have en nyttelastkapacitet på ca. 25.000 kg (55.000 lb). Falcon 9 var beregnet til at muliggøre opsendelser til Low-Earth Orbit (LEO), Geosynchronous Transfer Orbit (GTO) samt både besætnings- og fragtfartøjer til den internationale rumstation (ISS). Raketten var ikke fuldt genanvendelig på dette tidspunkt. Dette gjorde, at prisoverslagene var højere end forventet.
Afprøvning
Ifølge den oprindelige NASA-kontrakt skulle Falcon flyve en demonstrationsflyvning i september 2008. Den krævede også, at alle tre demonstrationsmissioner skulle være gennemført inden september 2009. I februar 2008 blev planen for den første demoflyvning udsat til begyndelsen af 2009. Ifølge Elon Musk var forsinkelsen forårsaget af, hvor cpmplex arbejdet var reglerne for opsendelse fra Cape Canaveral.
Den første test med to motorer forbundet til første trin blev gennemført i januar 2008. Andre test førte til, at Falcon 9 blev testet med ni motorer. Motoren blev testet i en fuld missionslængde (178 sekunder for første trin) i november 2008. I oktober 2009 havde første trin for første gang en vellykket testfyring med alle motorer. Dette blev foretaget i McGregor, Texas. I november 2009 afholdt SpaceX den første test af andet trin. Denne test varede fyrre sekunder. I januar 2010 blev der afholdt en affyring af Falcon 9's andet trin med fuld varighed (329 sekunder). SpaceX planlagde en opsendelsesdato i marts 2010.
I februar 2010 blev SpaceX's første flyvestation opstillet på Space Launch Complex 40 på Cape Canaveral. Den 9. marts 2010 skulle SpaceX prøveaffyre første trin. Testen blev afbrudt 2 sekunder før affyring. Dette skyldtes en fejl i det system, der skulle pumpe højtrykshelium fra affyringsrampen ind i første trin. Problemet var med platformen og ikke med selve raketten. Alle Falcon 9's systemer, der førte til afbrydelsen, fungerede som forventet. En anden test den 13. marts 2010 var vellykket.
Produktion
I december 2010 fremstillede SpaceX en Falcon 9 (og et Dragon-rumfartøj) hver tredje måned. De ønskede at fordoble dette tempo til en hver sjette uge. I september 2013 var SpaceX' produktionsareal steget til næsten 93.000 kvadratmeter (1.000.000 sq ft). Fabrikken havde sat sig op til at fremstille 40 raketkerner om året. Fabrikken fremstillede et Falcon 9-køretøj om måneden fra november 2013. Virksomheden ønskede at øge dette til 18 køretøjer om året i midten af 2014 og 24 om året ved udgangen af 2014. De ønskede at fremstille 40 raketkerner om året ved udgangen af 2015.
Disse produktionsrater blev ikke nået i februar 2016. Virksomheden sagde, at produktionshastigheden for Falcon 9-kerner kun var steget til 18 om året. De sagde også, at antallet af kerner til første fase, der kan fremstilles på én gang, var fordoblet fra tre til seks. Hastigheden forventedes at vokse til 30 kerner om året ved udgangen af 2016. Alligevel arbejdede SpaceX i august 2016 hen imod en produktionskapacitet på 40 kerner om året.
Siden 2018 har SpaceX normalt genbrugt første trin. Dette har reduceret behovet for nye kerner. I 2021 havde SpaceX 31 F9-lanceringer. Kun to af disse brugte nye boostere. De genvindede boosteren på alle undtagen én flyvning.
Falcon 9-raketfamilien; fra venstre til højre: Falcon 9 v1.0, v1.1, Full Thrust, Block 5 og Falcon Heavy.
Design
Falcon 9 er en totrinsraket, der drives af LOX og RP-1. Begge trin har Merlin 1D-raketmotorer. Det første trin har ni, der er tilpasset til brug på havniveau. Det andet trin har en, der er tilpasset til brug i vakuum. Motorerne bruger en pyrophorisk blanding af triethylaluminium-triethylboran (TEA-TEB) til at antænde motoren. Motorerne i første trin er sat i en form, som SpaceX kalder "Octaweb". Mange kerner har fire landingsben i bunden af Octaweb'en. For at styre kernen, mens den falder gennem atmosfæren, bruger SpaceX gitterfinner. De udrulles fra køretøjet efter adskillelse. Benene udrulles kort før landing.
Drivstoftankens vægge og kupler er fremstillet af en aluminium-lithiumlegering. Anden etape-tanken på en Falcon 9 er en kortere version af første etape-tanken. Dette mindsker omkostningerne ved at fremstille dem. Forbindelsen mellem de to trin er en struktur af
kulfiber og aluminiumskerne. Det oprindelige trinadskillelsessystem havde tolv fastgørelsespunkter. Dette var som blev reduceret til tre i v1.1-raketten.
Falcon 9 anvender en nyttelastkappe til at beskytte satellitterne under opsendelsen. Forklædningen er 13 m lang, 5,2 m i diameter og vejer ca. 1.900 kg. Den er fremstillet af en kulfiberhud på en aluminiumsh honeycomb-kerne. Test af konstruktionen blev udført på NASA's Plum Brook Station-anlæg i foråret 2013.
SpaceX bruger flere flyvecomputere. Det gør systemet mindre påvirket af fejl. Hver Merlin-raketmotor styres af tre computere. Hver af disse computere har to processorer, der kontrollerer hinanden. Softwaren kører på Linux. Det er skrevet i C++. Hvert trin har sine egne flyvecomputere. Dette er ud over controllerne på hver motor. Hver motor-mikrocontroller-CPU kører på en PowerPC-arkitektur.
Falcon 9-raketten kan miste op til to af motorerne og alligevel gennemføre missionen. Hver motor skaber 854 kN (192.000 lbf ) fremdrift.
Interaktiv 3D-model af Falcon 9, fuldt integreret til venstre og i eksploderet form til højre.
Lancer-versioner
Falcon 9 v1.0 fløj fem gange i perioden 2010-2013. Falcon 9 v1.1 foretog sin første flyvning i september 2013. Missionen havde en meget lille nyttelast på 500 kg, CASSIOPE-satellitten, med på missionen. Den har senere opsendt større ting. Heriblandt SES-8 GEO-kommunikationssatellitten SES-8. Både Falcon 9 v1.0 og Falcon 9 v1.1 var udlejbare løfteraketter (ELV'er). Falcon 9 Full Thrust foretog sin første flyvning i december 2015. Det første trin af Falcon 9 Full Thrust-versionen kan bruges mange gange. Den nuværende version, kendt som Falcon 9 Block 5, foretog sin første flyvning i maj 2018.
Prisfastsættelse
I 2010 var prisen for en opsendelse af en Falcon 9 v1.0 49,9 til 56 millioner USD. I 2012 var det anførte prisinterval steget til 54-59,5 millioner USD. I august 2013 var prisen for en Falcon 9 v1.1 på 56,5 mio. USD; den blev hævet til 61,2 mio. USD i juni 2014. Siden maj 2016 har prisen for en Falcon 9 Full Thrust-mission (som tillader opsving af booster) været 62 mio. USD. Dragon-lastmissioner til ISS har en gennemsnitlig pris på 133 mio. USD DSCOVR-missionen for National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) kostede 97 mio. USD.
I 2004 sagde Elon Musk, at "de langsigtede planer går ud på at udvikle et tungt løfteprodukt og endda et supertungt, hvis der er efterspørgsel fra kunderne. [...] I sidste ende tror jeg, at 500 USD pr. pund (1.100 USD/kg) [af nyttelast leveret til kredsløb] eller mindre er meget opnåeligt". Med 2016-prisen koster en Falcon 9 FT-opskydning lidt over 2 700 USD/kg (1 200 USD/lb).
I 2011 anslog Musk, at de materialer, der var nødvendige til opsendelsen af Falcon 9 v1.0, kostede omkring 200.000 USD. Første trin bruger 245 620 L (54 030 imp gal; 64 890 US gal) flydende ilt og 146 020 L (32 120 imp gal; 38 570 US gal) RP-1-brændstof, mens andet trin bruger 28 000 L (6 200 imp gal; 7 400 US gal) flydende ilt og 17 000 L (3 700 imp gal; 4 500 US gal) RP-1-brændstof.
I oktober 2019 viste data fra NASA, at Falcon 9's "grundpris" på 62 millioner USD pr. opsendelse ville blive sænket til 52 millioner USD for flyvninger planlagt i 2021 og derefter.
CNBC rapporterede i april 2020, at USA's luftvåbens opsendelser kostede 95 millioner USD Dette skyldtes den ekstra sikkerhed, der blev anvendt. SpaceX-direktør Christopher Couluris udtalte, at genbrug af raketter kan bringe priserne endnu lavere, at det "koster 28 millioner USD at opsende den, det er med alt".
Galleri
· .jpg)
En første trin af en boosterraket (Falcon 9, serienummer B1021) efter landing fra en flyvning i 2016. Denne raket landede på et droneskib.
Andre websteder
- Falcon 9 officielle side
- SAOCOM 1B | Opsendelse og landing
- Prøveaffyring af to Merlin 1C-motorer forbundet til Falcon 9's første trin, Film 1, Film 2 (18. januar 2008)
- Pressemeddelelse om design (9. september 2005)
- SpaceX håber at kunne forsyne ISS med den nye tunge Falcon 9-løfteraket (Flight International, 13. september 2005)
- SpaceX lancerer Falcon 9, med en kunde Arkiveret 11 juni 2007 på Wayback Machine (Defense Industry Daily, 15 september 2005)
|
| |||||||||
| Rumfartøj |
| |||||||||
| Testkøretøjer |
| |||||||||
| ||||||||||
| Lanceringsfaciliteter |
| |||||||||
| Landingssteder |
| |||||||||
| Andre faciliteter |
| |||||||||
| Støtte |
| |||||||||
| F&U-programmer |
| |||||||||
| * betegner ikke fløjne køretøjer eller motorer og fremtidige missioner eller steder. † angiver mislykkede missioner, ødelagte køretøjer og forladte steder.
| ||||||||||
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er Falcon 9?
A: Falcon 9 er en totrinsraket, der er designet og fremstillet af SpaceX i USA. Den bruger kryogen flydende ilt og raketkerosin (RP-1) som brændstof, og dens navn stammer fra det fiktive rumfartøj fra Star Wars, Millennium Falcon. Tallet ni henviser til de ni motorer i rakettens første trin.
Spørgsmål: Hvor mange versioner af Falcon 9 er der?
Svar: Der har været mange versioner af raketten, herunder v1.0 (2010-2013), v1.1 (2013-2016), v1.2 Full Thrust (2015-nuværende), Block 5-versionen og Block 5 Full Thrust-versionen, som har været anvendt siden maj 2018.
Spørgsmål: Er det muligt at genbruge dele af Falcon 9?
A: Ja, dele af raketten kan bruges mere end én gang - f.eks. kan den seneste version af første trin vende tilbage til Jorden og flyve igen mange gange.
Spørgsmål: Hvor meget last kan Falcon 9 transportere?
A: Den kan transportere op til 22 800 kg (50 300 lb) til lavt kredsløb om Jorden (LEO). Hvis den er fuldt udnyttet, kan den transportere 8 300 kg (18 300 lb) til et geostationært transferorbit (GTO). Når den er genvundet efter opsendelsen, kan den transportere 5500 kg (12100 lb) til GTO med en last på 145 kubikmeter volumen.
Sp: Hvilken kontrakt vandt SpaceX i 2008?
Svar: I 2008 vandt SpaceX en kontrakt om kommercielle forsyningstjenester (CRS) i NASA's program for kommercielle orbitale transporttjenester, som skulle transportere fragt til den internationale rumstation ved hjælp af deres Falcon 9- og Dragon-kapsel.
Spørgsmål: Hvilken rekord satte Falcon 9 den 24. januar 2021?
A: Den 24. januar 2021 satte Falcon 9 en ny rekord ved at sende 143 satellitter i kredsløb på én gang - det var mere end nogen anden amerikansk raket, der blev brugt på det tidspunkt.
