Falcon 9

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Jump to navigation Jump to search
Falcon 9
A rakéta első, 2010. június 4-i indítása
A rakéta első, 2010. június 4-i indítása

Változat Falcon 9 Normal
Funkció űrhajózási hordozórakéta
Gyártó Space Exploration Technologies (SpaceX)
Ár 44-49,5 millió USD
Méret- és tömegadatok
Hossz 54 m
Törzsátmérő 3,60 m
Indulótömeg 325 000 kg
Pálya Alacsony Föld körüli
Hasznos teher tömege Normal: 10 450 kg
Heavy: 32 000 kg
Pálya Geostacionárius
Hasznos teher tömege Normal: 4680 kg
Heavy: 19 000 kg kg
Fokozatok
Fokozatok száma 2
Első fokozat
Típusa 9 darab Merlin 1C hajtómű
Tüzelőanyaga RP–1 (kerozin)
Oxidálóanyaga folyékony oxigén
Tolóereje 4086 kN
Második fokozat
Típusa Merlin 1C hajtómű
Tüzelőanyaga RP–1 (kerozin)
Oxidálóanyaga folyékony oxigén
Tolóereje 513 kN
Égésideje 345 s

A Falcon 9 egy űrhajózási hordozórakétacsalád, melyet a SpaceX (Space Exploration Technologies) fejlesztett ki és gyárt az Egyesült Államokban. A kétfokozatú rakéta első indítását 2010. június 4-én hajtották végre (v1.0), a jelenlegi (v1.2, Block 5) változat 2018. május 11-én debütált. A hordozó a Falcon családjának tagja, tervezett Falcon 5 helyett lépett szolgálatba, a már korábban kifejlesztett Falcon 1 részegységein alapul (az egyes típusok elnevezésének 1-5-9 számjelei a rakétákba épített hajtóművek számára utalnak).

A rakétacsalád egyedülálló tulajdonsága a tervezett újrafelhasználhatóság, ami az első fokozat esetében irányított ereszkedéssel és aktív fékezéssel, a rakétafokozat ismételt begyújtásával érnének el, a kilövésből megmaradó üzemanyag felhasználásával. Bár az eredeti tervek még a teljes rendszer újrafelhasználhatóságát célozták[1], jelenleg az csak az első fokozat estén megoldott teljes körűen, míg az orrkúp-burkolat ("fairing") visszatérése kísérleti fázisban tart: irányított siklóernyő és a visszatérő burkolatot fogadó elkapó-hajó segítségével[2]. A második fokozat újrahasznosítását a hivatalos tervek szerint, a beépítendő hővédő pajzs többletsúlya miatt elvetették[3], de a cégvezető Elon Musk 2018 év eleji nyilatkozatai[4] szerint újra napirendre vették. A fejlesztés korai fázisában a rakétafokozatokat ejtőernyővel szerelték fel, hogy az óceán felszínén landolhassanak, ám ez a megközelítés a tengervíz korrozív jellemzői miatt csak a kísérleti eszközök tanulmányozását célozta volna, és nem járt sikerrel, mert a visszatérő elemek az ereszkedés közben fellépő erőhatások és melegedés hatására darabjaikra hullottak.

A rakétát műholdak pályára állítására, illetve a Dragon űrkapszulával a Nemzetközi Űrállomáshoz utánpótlás szállítására használják, mely szintén újrafelhasználható, így képes tudományos anyagokat is visszajuttatni a földre (a Szojuz kapszulát a legénység számára tartják fenn, míg a Progress, ATV, Cygnus, Kounotori modulok egyszer használatosak, a légkörbe lépéskor elégnek).

A rendszert a SpaceX és a NASA a Dragon űrhajó módosításával személyszállításra is alkalmassá szeretné tenni, melynek keretében 2015. május 6-án sikeresen teljesítették[5] a NASA CCiCAP[6] programjának 14 lépcsőjéből a 11. - kilövőállásbeli megszakítási - tesztet. A program következő mérföldkövét - a repülés közbeni megszakítási tesztet - a rakéta sikertelen 2015. júniusi indítását[7] követően elhalasztották[8], ám ennek ellenére az űrhivatal 2015. novemberében szerződést kötött a céggel kettőtől hat, az űrállomásra legénységet szállító kilövésre a 2017 év folyamán[9]. A program folyamatos csúszásokkal halad, 2018 év eleji állapot szerint a Dragon 2 kapszula bemutató repülésére - személyzet nélkül - 2018 második felében kerülhet sor, az első emberes küldetés 2019-ben várható.

A hordozórakéta illetve a kapcsolódó rendszer egyes elemei nagy mértékben azonosak a Falcon Heavy változatban alkalmazottakkal, mely lényegében három első fokozat összekötésével alakítottak ki. Ebből kettő (oldalsó, gyorsítórakéták) a Block 5 változattól kezdődően teljesen azonosak a Falcon 9 első fokozataival (azonos példányokat különböző küldetésekben használhatnak első fokozatként külön vagy gyorsító fokozatként a Heavy csoport részeként is). Csak a középső részegység került módosításra, illetve megerősítésre, a Falcon Heavy bemutatkozó repülése számos csúszás után 2018. február 6-án volt.[10][11]

A Falcon 9 következő küldetése 2018. február 22-én volt, amikor a Starlink projekt keretében fellőtték a Microsat-2a és a Microsat-2b műholdakat.[12][13]2018. március 6-án pedig a Falcon 9 rakétával indították útjára a Hispasat 30W-6 spanyol műholdat, ez a küldetés volt a Falcon 9 rakéta ötvenedik küldetése az űrbe.[14] 2018. április 19-én pedig a NASA exobolygók kutatására épített csillagászati műholdját a TESS-t vitte fel az űrbe.[15] A cég 2018-ra több mint 30 küldetéssel tervez, így átlagosan 2 hetente kerül sor egy-egy felbocsájtásra a keleti vagy nyugati partról.

Felépítése és változatai[szerkesztés]

A kétfokozatú rakéta hajtóanyaga kerozin, oxidálóanyaga folyékony oxigén. Az egyszerűsítés miatt a két fokozat felépítése megegyező, az oxidáló- és hajtóanyagtartályok megegyező átmérőjűek, lítium-alumínium ötvözetből készülnek. Az első fokozatba kilenc, a másodikba egyetlen Merlin típusú rakétahajtóművet építettek, mely többször újraindítható. Hasznos teherként műholdakat (LEO és GTO pályákra), valamint a Dragon űrkapszula változatait hordozhatja, a szállított teher tömegének függvényében lehetőség van másodlagos, és harmadlagos rakomány űrbe juttatására is.[16]

A tervezés folyamán a költséghatékony gyártás mellett a megbízhatóság kapott kiemelkedő szerepet, melynek érdekében a repülés vezérlését például 3 különálló, egymást monitorozó számítógép látja el. A Merlin hajtóművek fontos tulajdonsága a szabályozható teljesítmény és hiba esetén akár a teljes leállíthatóság, így az indítási procedúra részeként a rakétát teljes tolóerő mellett rögzítő karmok tartják a földön, amíg minden hajtómű normális működést nem jelez. Repülés közben pedig a meghibásodó hajtómű szerepét a többi veszi át, így a rendszer kilencből egy hajtómű leállása esetén is pályára tudja állítani a hasznos terhet. Ez utóbbi képesség a 2012. októberi CRS-1 küldetés során a gyakorlatban is szerepet kapott.

A cég nevezéktana az egyes verziók tekintetében nagy mértékben átláthatatlan, külső kommunikáció során használnak elnevezéseket (mint "Full Thrust"), verziószámokat "v1.0, v1.1, v1.2", illetve a cég belső rendszere szerinti (vélhetően a gyártástechnológiára utaló) verziókat (Block 3, Block 4, Block 5) is. Időrendben Falcon 9, Falcon 9 1.1, Falcon 9 Full Thrust vagy Falcon 9 v1.2, majd Falcon 9 Block 3, Block 4, Block 5 jelzőkkel hivatkoztak leggyakrabban az aktuális verziókra.

A Falcon 9 v1.0 és v1.1 hajtómű elrendezése

Falcon 9 v1.0[szerkesztés]

A rakéta első változatát 2005 és 2010 között fejlesztettek ki, 2010. július 4-én emelkedett először a magasba, egy Dragon kapszula makettjével. A rakéta első fokozatában a Merlin hajtómű C változata kapott helyet, 3x3-as (mátrix) elrendezésben, melyek összességében körülbelül 4 940 kN tolóerőt biztosítanak. A második fokozat meghajtását a Merlin-C vákuumbeli működéshez módosított változata, az irányítást 4 Draco hajtómű biztosítja.

A v1.0 változat további négy missziót teljesített, melyek közül 3 sikeres, egy részben sikeres volt: a CRS-1 küldetés során, az első fokozatban bekövetkezett hajtóműleállást követően az elsődleges szállítmány tulajdonosa (NASA) biztonság okokból nem engedélyezte a második fokozat újraindítását a pályakorrekcióhoz, így bár a Dragon kapszula sikerrel elérte az űrállomást, a másodlagos teherként szállított Orbcomm OG2-es műhold abnormális pályára került, és elégett a föld légkörében.

Falcon 9 ereszkedése, kiengedett landoló lábakkal, a CRS-6-ot követő leszállási kísérlet során.

Falcon 9 v1.1[szerkesztés]

A v1.1 változat esetén a korszerűbb Merlin-D hajtóműveket már "Octaweb" (nyolcszög, plusz középen egy) elrendezésben alkalmazzák, a gyártási folyamat felgyorsítása érdekében, illetve a rakéta 13,5 m-rel hosszabb, és 60%-kal nehezebb is lett, köszönhetően az elérhető nagyobb teljesítményének. Ellentétben a Merlin-C-vel, melyet a cég már a Falcon 1 rakétáiban is sikerrel alkalmazott 2008-tól kezdődően, 2013-ban bemutatkozott D változat kevésbé számít kipróbált megoldásnak, így azt elméleti kapacitásaihoz képest csökkentett, biztonságos teljesítményszint mellett használják. Ebből adódóan a v1.1 típusjelen belül a rakétacsaládnak ismert egy "Full Thrust" (teljes hajóerő) nevű változata is, melynek első repülése 2015 december. 19-én várható,[17] a CRS-7 misszióban bekövetkezett balesetet követő "return to flight" küldetés keretében.

Falcon 9-R[szerkesztés]

A rakétacsalád harmadik tagja, nevének R betűje az újrafelhasználhatóságra (reusable) utal, amit az első fokozat sértetlen leszállása valósít meg (más rakétatípusok esetén a leváló fokozatok a magas légkörben elégnek, vagy az óceánba csapódva megsemmisülnek). A típus hivatalosan fejlesztés alatt áll, ám a gyakorlatban a cég az alkalmazandó megoldásokat a v1.1 verzió küldetései során teszteli, így a két típus között a fizikai felépítést tekintve nincs éles átmenet.

A biztonságos földet éréshez a rakéta sajátos megoldásokat tartalmaz. Az alsó részen közvetlenül a hajtóművek fölött a domború nyílhegy alakzatok a függőleges leszálláshoz szükséges kihajtható lábakat rejtenek (ezeket a rajzolt ábrázolásokon általában feketével is kiemelik, míg a valóságban fehérek). Illetve az első fokozat felső részén kihajtható, rácsos szerkezetű vezető szárnyak kaptak helyet, melyek az ereszkedés közben a törzset irányítják. A leszállás a rakéta hajtáson alapul (powered landing), az ereszkedés során a hajtóműveket több alkalommal is újra begyújtják. Ezek feladata az visszatérés megindítása, a rakéta hangsebesség alá lassítása, illetve a landolás végső pontján is a tolóerő fékezi a rakéta zuhanását, és teszi lehetővé a biztonságos földet érést. A földet érés pillanatában a függőleges helyzet megtartását további fúvókák segítik, melyeket ugyan a bemutató anyagok nem tartalmaznak, de működésük a CRS-6 küldetés utáni landolási kísérletben jól megfigyelhető.[18]

Indítási napló[szerkesztés]

Sorszám Dátum, időpont (GMT) Verzió/
Sorozatszám
Starthely Teher, megrendelő Keringési
pálya
Kilövés
eredménye
Landolás
eredménye
Megjegyzés
1. 2010. június 4. 18:45 UTC F9 v1.0
B0003[19]
SLC–40, Cape Canaveral Dragon Spacecraft Qualification Unit LEO Sikeres[20] Sikertelen Az első próbálkozásnál (17:30-kor) T-3 másodpercnél leállították a visszaszámlálást, a második próbálkozás sikeres volt. A rakéta T+7 perc után lassú orsózásba kezdett, de elérte a 250 kilométeres körpályát.[21]
2. 2010. december 8. F9 v1.0
B0004[19]
SLC–40, Cape Canaveral COTS Demo 1 LEO Sikeres Sikertelen A Dragon űrhajó első próbarepülése[22]
3. 2012. május 22. F9 v1.0
B0005[19]
SLC–40, Cape Canaveral COTS Demo 2 LEO/ISS Sikeres Nem kísérelték meg A Dragon űrhajó második próbarepülése[22]
4. 2012. október 8. F9 v1.0
B0006[19]
SLC–40, Cape Canaveral SpaceX CRS–1 LEO/ISS Részleges
siker
Nem kísérelték meg A Dragon első utánpótlás szállító küldetése a Nemzetközi Űrállomásra.[22]
5. 2013. március 1. F9 v1.0
B0007[19]
SLC–40, Cape Canaveral SpaceX CRS–2 LEO/ISS Sikeres Nem kísérelték meg A Dragon második utánpótlás szállító küldetése a Nemzetközi Űrállomásra.[22]
6. 2013. szeptember 29. F9 v1.1
B1003[19]
SLC-4E, Vandenberg légitámaszpont Cassiope LEO Sikeres Sikertelen
7. 2013. december 3. F9 v1.1
B10xx[19]
SLC–40, Cape Canaveral SES-8 GTO Sikeres Nem kísérelték meg

Lásd még[szerkesztés]

Külső hivatkozások[szerkesztés]

Lábjegyzetek[szerkesztés]

  1. Goff, Jonathan: Falcon IX Upper Stage Recovery Kremlinology (angol nyelven). Selenian Boondocks, 2009. december 6. (Hozzáférés: 2009. január 10.)
  2. SpaceX's Mr Steven just misses catch, returns with intact Falcon 9 fairing (en-US nyelven). www.teslarati.com. (Hozzáférés: 2018. május 25.)
  3. Elon Musk interjúja az MIT-n (angol nyelven)
  4. How Elon Musk could recover rockets with balloons — just not the party kind”, The Verge (Hozzáférés ideje: 2018. május 25.) 
  5. SpaceX Successfully Tests Dragon Abort System (angol nyelven) spacenews.com
  6. NASA's Commercial Crew Program Progressing for Future of U.S. Human Spaceflight (angol nyelven)
  7. CRS-7 INVESTIGATION UPDATE (angol nyelven)
  8. SpaceX delays next Crew Dragon abort test (angol nyelven) spacenews.com
  9. SpaceX receives firm order for its first crew flight (angol nyelven) spaceflightnow.com
  10. First flight of Falcon Heavy delayed again (angol nyelven) spaceflightnow.com
  11. Falcon Heavy Test Flight, youtube
  12. MicroSat-2a & 2B – Falcon 9 – PAZ (en-US nyelven). spaceflight101.com. (Hozzáférés: 2018. február 23.)
  13. Indul a SpaceX műholdas internete”, Bitport (Hozzáférés ideje: 2018. február 23.) 
  14. Űrvilág.hu - Hispasat 30W-6. www.urvilag.hu. (Hozzáférés: 2018. március 7.)
  15. Űrvilág.hu - Repül a TESS. www.urvilag.hu. (Hozzáférés: 2018. április 21.)
  16. Falcon 9 Launch Vehicle PAYLOAD USER’S GUIDE (angol nyelven) spacex.com
  17. SpaceX Shooting for a Dec. 19 Falcon Return-to-flight Launch (angol nyelven) spacenews.com/
  18. CRS-6 First Stage Landing Attempt
  19. ^ a b c d e f g LIST BY STAGE 1 SERIAL NUMBER (angol nyelven). spacelaunchreport.com
  20. Frey, Sándor: Elindult az első Falcon-9 rakéta. Űrvilág.hu, 2010. június 4. (Hozzáférés: 2010. június 4.)
  21. Moskowitz, Clara: New Private Rocket Soars Into Space on First Flight (angol nyelven). SPACE.com, 2010. június 4. (Hozzáférés: 2010. június 4.)
  22. ^ a b c d Completed Missions (angol nyelven). spacex.com