Falcon 9

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
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 hordozórakéta, 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 (v1.1) változat 2013. szeptember 29-én debütált. A hordozó a Falcon rakétacsalád 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], ezt később a második fokozat esetén, a beépítendő hővédő pajzs többletsúlya miatt elvetették.[2] 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[3] a NASA CCiCAP[4] programjának 14 lépcsőjéből a 11. - kilövőállásbeli megszakítási - tesztet. A program következő mérföldkövét - a repülés közbeni megszakítási tesztet - a rakéta sikertelen 2015. júniusi indítását[5] követően elhalasztották[6], ám ennek ellenére az űrhivatal 2015. novemberében szerződést kötött a céggel kettőtől hat, az űrállomásra legénységet szállító kilövésre a 2017 év folyamán[7].

Tervezik nagyobb, Falcon Heavy elnevezésű változatát is, amihez gyorsítórakétaként két további első fokozatot építenek majd, bemutatkozó repülése leghamarabb 2016 májusában várható.[8]

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.[9]

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 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-el hosszabb, és 60%-al 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,[10] 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.[11]

Indítási napló[szerkesztés]

Sorszám Dátum, időpont (GMT) Starthely Teher, megrendelő Eredmény Megjegyzés
1. 2010. június 4. 18:45 UTC SLC–40, Cape Canaveral Dragon Spacecraft Qualification Unit Sikeres[12] 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.[13]
2. 2011. március (tervezett) SLC–40, Cape Canaveral COTS Demo 1 Tervezett A Dragon űrhajó első próbarepülése
3. 2011. (tervezett) SLC–40, Cape Canaveral COTS Demo 2 Tervezett A Dragon űrhajó második próbarepülése
4. 2011. (tervezett) SLC–40, Cape Canaveral COTS Demo 3 Tervezett A Dragon űrhajó harmadik próbarepülése
5. 2010. SLC–40, Cape Canaveral Cassiope Tervezett
6. 2010. SLC–40, Cape Canaveral HYLAS Tervezett

Lásd még[szerkesztés]

Külső hivatkozások[szerkesztés]

Lábjegyzetek[szerkesztés]