Falcon 9

Falcon 9 disainis ja ehitas SpaceX. Falcon 9 on maailma esimene osaliselt taaskasutatav kanderakett.

Falcon 9

SpaceX-i Falcon 9 rakett õhku tõusmas Vanderbergi lennuväebaasist (jaanuar 2017)
Otstarve	Orbitaalne kanderakett
Tootja	SpaceX
Päritolumaa	Ameerika Ühendriigid
Raketistardi maksumus	Falcon 9 Full Thrust 62 milj $
Suurus
Pikkus	FT 70 m v1.1: 68,4 m v1.0: 54,9 m
Läbimõõt	3.7 m
Mass	FT: 549 054 kg v1.1: 505 846 kg v1.0: 333 400 kg
Astmeid	2
Stardiajalugu
Hetkeseis	FT: aktiivne Block 5: arenduses v1.1: ei ole kasutuses v1.0: ei ole kasutuses
Stardikohad	Cape Canaveral SLC-40 Kennedy kosmosekeskus LC-39A Vandenberg SLC-4E Boca Chica (ehitamisel)
Raketistarte	44 FT: 24 v1.1: 15 v1.0: 5
Edukaid starte	42 FT: 24 v1.1: 14 v1.0: 4
Nurjunud starte	1 (v1.1, CRS-7)
Osaliselt nurjunud starte	1 (v1.0, CRS-1)
Muu tulemusega starte	1 (FT, Amos-6)
Maandumisi	19 / 24 katsetust
Esmalend	FT: 22. detsember 2015 (OG2 Flight 2) v1.1: 29. september 2013 (CASSIOPE) v1.0: 4. juuni 2010 (Dragon COTS Demo 1)
Viimane lend	FT: 30. oktoober 2017 (Koreasat-5A) v1.1: 17. jaanuar 2016 (Jason-3) v1.0: 1. märts 2013 (Dragon CRS-2)
Esimene aste
Mootor(id)	Block 5: 9 Merlin 1D+ (maksimaalne tõukejõud) FT: 9 Merlin 1D+ v1.1: 9 Merlin 1D v1.0: 9 Merlin 1C
Tõukejõud	FT (hiline 2016): 7607 kN FT: 6806 kN v1.1: 5885 kN v1.0: 4940 kN
Eriimpulss	v1.1 merepinnal: 282 sekundit vaakumis: 311 sekundit v1.0 merepinnal: 275 sekundit vaakumis: 304 sekundit
Põlemisaeg	FT: 162 sekundit v1.1: 180 sekundit v1.0: 170 sekundit
Kütus	LOX / RP-1
Teine aste
Mootor(id)	FT: 1 Merlin 1D Vaakum+ v1.1: 1 Merlin 1D Vaakum v1.0: 1 Merlin 1C Vaakum
Tõukejõud	FT: 934 kN v1.1: 801 kN v1.0: 617 kN
Eriimpulss	FT: 348 sekundit v1.1: 340 sekundit v1.0: 342 sekundit
Põlemisaeg	FT: 397 sekundit v1.1: 375 sekundit v1.0: 345 sekundit
Kütus	LOX / RP-1

Praegu kasutuses olev Full Thrusti ('maksimaalne tõukejõud') versioon suudab maalähedasele orbiidile viia kuni 22 800 kg kaaluvaid laste ja geosünkroonsele transiidiorbiidile (GTO) viia kuni 8300 kg kaaluvaid laste. Kui rakett lendab taaskasutatavalt, siis väheneb GTO võimekus 5500 kg-ni.

Arendus

Erinevalt SpaceX-i eelmisest raketist, mis arendati täielikult oma vahenditega, aitas Falcon 9 arendamist kiirendada NASA. NASA finantseeris arendust ja oli valmis tellima mitu lendu, kui teatud eesmärgid täideti. Koostöö algas seemnerahastusega kaubandusliku orbitaalse transporditeenuse (COTS) programmist aastal 2006. Kokku sai SpaceX NASA-lt 278 miljonit dollarit, lisaks nõustus NASA ostma kolm demolendu. NASA hakkas raketi ankurüürnikuks 2008. aastal, kui nad tellisid 12 transpordilendu rahvusvahelisesse kosmosejaama, lepingu väärtuseks oli 1,6 miljardit dollarit. Lepingu tingimuseks oli demolendude edukus.

Testimine

Leping NASA-ga nägi ette, et Falcon 9 esimene demolend toimub 2008. aasta septembris ja kõik kolm demolendu toimuvad 2009. aasta septembriks. Raketi testimine võttis aga oodatust kauem aega ja esimene lend toimus alles 4. juunil 2010. aastal.

Esimene test, kus töötas korraga mitu mootorit, toimus 2008. aasta jaanuaris. Seejärel suurendati korraga testitavate mootorite hulka järk-järgult, 2008. aasta novembris testiti lõpuks kõiki üheksat mootorit korraga.

2010. aasta veebruariks oli rakett valmis ja asus läbima katsetusi Kennedy kosmosekeskuses. 9. märtsil plaaniti läbi viia staatiline test, mille käigus testitaks raketti nii, et see ei lahku stardiplatvormilt. Arvutid peatasid testi 2 sekundit enne algust, kuna avastati viga stardiplatvormi heeliumipumpades. Viga parandati ja staatiline test viidi edukalt läbi 13. märtsil.

Tootmine

2010. aasta detsembris tootis SpaceX uue Falcon 9 raketi (ja Dragoni kosmosekapsli) iga kolme kuu tagant.

2013. aasta novembriks oli tootmismaht tõusnud ja nüüd toodeti uus rakett igal kuul, 2014. aasta keskpaigaks oli plaanitud tootmismahtu tõsta 18 raketini aastas ja 2014. aasta lõpuks pidi tootmismaht veel suurenema, 24 raketini aastas. 2015. aasta lõpuks oli plaanitud toota 40 raketti aastas.

2016. aasta alguseks ei olnud SpaceX oma eesmärke saavutanud, selleks hetkeks oli tootmismaht alles hiljuti jõudnud 18 raketini aastas ja aasta lõpuks loodeti jõuda tootmismahuni 30 raketti aastas.

Õhkutõusude ajalugu

Falcon 9 on 2017. aasta 30. oktoobri seisuga lennanud kokku 44 korda, nendest lendudest on 42 olnud edukad, üks on ebaõnnestunud ja ühe lennu puhul jõudis peamine last õigele orbiidile, aga sekundaarne last jäi plaanitust madalamale orbiidile. Lisaks hävines üks rakett stardiplatvormil enne õhkutõusu, kui see tavapärase staatilise testi käigus plahvatas.

Tähelepanuväärsed lennud

• 1. lend – Falcon 9 esimene lend
• 2. lend – esimene lend Dragoni kapsliga
• 3. lend – esimene transpordimissioon rahvusvahelisesse kosmosejaama
• 6. lend – Falcon 9 versioon 1.1 esimene lend, esimene lend polaarsele orbiidile
• 7. lend – esimene kommertslast ja esimene lend geosünkroonsele orbiidile (sidesatelliit)
• 9. lend – esimene lend maandumisjalgadega, esimene kontrollitud maandumine ookeanis
• 14. lend – esimene lend juhitavate võrestabilisaatoritega (inglise grid fins), esimene katse droonlaevale maanduda
• 15. lend – esimene lend Maa gravitatsiooniväljast välja
• 19. lend – täielik ebaõnnestumine, rakett plahvatas õhkutõusu ajal heeliumipaagi purunemise tõttu
• 20. lend – Falcon 9 Full Thrusti versiooni esimene lend, esimene edukas maandumine maapinnale
• 23. lend – esimene edukas maandumine droonlaevale
• 29. lend – täielik raketi häving lennueelse testi ajal, ei loeta ametlikuks stardiks
• 32. lend – esimene esimese astme edukas taaslend ja maandumine ajaloos

Falcon 9 on kaheastmeline suure kandevõimega kanderakett, mis kasutab kütusena vedelat hapnikku ja RP-1 raketikütust. Mõlemad astmed kasutavad Merlin 1D raketimootoreid, esimesel astmel on 9 mootorit ja teisel astmel on 1 mootor. Esimesel astmel olevad mootorid on optimeeritud töötama maapinnal ja teisel astmel olev mootor on optimeeritud töötama vaakumis. Esimese astme mootorid asetsevad nn Octawebi konfiguratsioonis.

Taaskasutatavas konfiguratsioonis lennates on esimesele astmele kinnitatud neli jalga, mille abil raketi esimene aste pärast lendu maanduda saab. Lisaks on siis esimese astme ülemises osas ka nn ruutuimed, mille abil saab raketti maandumise ajal juhtida.

Raketi kütusepaakide külg- ja vaheseinad on tehtud alumiiniumi-liitiumi sulamist. Komponendid on üksteise külge kinnitatud hõõrdkeevitusega, mis on kõige tugevam ja vastupidavam keevitusmeetod.

Teise astme kütusepaak on väga sarnane esimese astme kütusepaagiga, olles lihtsalt oluliselt lühem. Selline disain lubab SpaceX-il kasutada mõlema astme ehitamisel sarnaseid ehitusmeetodeid, mis aitab kulusid kokku hoida.

Kahe astme vahel on süsinikkiust alumiiniumsüdamikuga vaheaste, mis ühendab esimese ja teise astme omavahel.

Lasti kaitseks on õhkutõusu ajal lasti ümber kaitsev ümbris, mis eraldub pärast Maa atmosfäärist väljajõudmist. Kaitsev ümbris on ehitatud vaheastmega samast materjalist.

Maandumine

Falcon 9 on esimene orbitaalne kanderakett, mille esimene aste on taaskasutatav. Pärast teise astme eraldumist pöörab esimene aste ennast tagurpidi ja naaseb läbi atmosfääri Maale. Maandumiseks on kaks võimalust, väiksema kütusevajadusega missioonidel võib esimene aste maanduda tagasi Maal, stardiplatvormi lähedal. Suurema kütusekuluga missioonide ajal peab esimene aste maanduma merel asuva autonoomse droonlaeva pardal olevale maandumisplatvormile.

Esimene edukas maandumine oli Kennedy Kosmosekeskuses asuvale maandumisplatvormile, see toimus 22. detsembril 2015. Esimene edukas maandumine droonlaevale Of Course I Still Love You ('Muidugi ma armastan sind ikka veel') toimus 2016. aasta aprillis.

Uuesti lendamine

Falcon 9-st sai esimene mitu korda lennanud orbitaalne kanderakett ajaloos, kui 2017. aasta märtsis eelnevalt lennanud esimene aste uuesti edukalt lasti kosmosesse toimetas ja seejärel droonlaevale maandus. Kokku on SpaceX uuesti kasutanud kolme eri esimese astme raketti.