Pruebas de aterrizaje en la primera etapa del Falcon 9

Las pruebas de aterrizaje de la primera etapa del Falcon 9 fueron una serie de pruebas de vuelo de descenso controlado realizadas por SpaceX entre 2013 y 2016. Desde 2017, la primera etapa de las misiones Falcon 9 se ha aterrizado de forma rutinaria si el rendimiento del cohete lo permitía y si SpaceX así lo permitía. para recuperar el escenario.

La primera etapa del vuelo 20 del Falcon 9 aterrizó con éxito por primera vez en una plataforma de tierra en la Zona de Aterrizaje 1 , la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral , después de impulsar 11 satélites Orbcomm OG2 a la órbita.

El objetivo del programa era ejecutar de manera confiable el reingreso, descenso y aterrizaje controlados ( EDL ) de la primera etapa del Falcon 9 en la atmósfera de la Tierra después de que la etapa completa la fase de impulso de un vuelo espacial orbital . Las primeras pruebas tenían como objetivo aterrizar verticalmente en el océano a velocidad cero. Pruebas posteriores intentaron aterrizar el cohete precisamente en una nave espacial autónoma con drones (una barcaza encargada por SpaceX para proporcionar una superficie de aterrizaje estable en el mar) o en la Zona de Aterrizaje 1 (LZ-1), una plataforma de hormigón en Cabo Cañaveral . El primer aterrizaje en tierra en LZ-1 tuvo éxito en diciembre de 2015, y el primer aterrizaje en el mar en un barco de aviones no tripulados en abril de 2016. El segundo propulsor aterrizado, B1021 , fue el primero en volar de nuevo en marzo de 2017 y se recuperó por segunda vez. .

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  •   Fallo de la plataforma de tierra
  •   Fallo del barco no tripulado
  •  Fallo en la prueba del océano [i]
  •  Fallo de la prueba del paracaídas [ii]
  •   Éxito en el suelo
  •   Éxito de los drones
  •  Éxito de la prueba oceánica [iii]
  •   Ningún intento
  1. ^ Descenso controlado; el control de toma de contacto del océano falló; sin recuperación
  2. ^ La reentrada pasiva falló antes del despliegue del paracaídas
  3. ^ Descenso controlado; aterrizaje vertical suave en el océano; sin recuperación

La primera prueba de aterrizaje ocurrió en septiembre de 2013 en el sexto vuelo de un Falcon 9 y el lanzamiento inaugural de la versión del cohete v1.1 . De 2013 a 2016 se realizaron dieciséis vuelos de prueba, seis de los cuales lograron un aterrizaje suave y la recuperación del propulsor:

Desde el regreso al vuelo de enero de 2017, SpaceX ha dejado de referirse a los intentos de aterrizaje como "experimentales", lo que indica que se han convertido en un procedimiento de rutina (ver los kits de prensa de Iridium-1 y CRS-10 de 2017, en comparación con CRS-9 y JCSAT- 16 de 2016). A 15 de diciembre de 2017, Se han realizado 14 aterrizajes de rutina (100% de éxito) y se lanzaron tres misiones en configuración prescindible , sin intentar aterrizar.

Las pruebas de descenso de la primera etapa fueron parte del programa más grande de desarrollo del sistema de lanzamiento reutilizable SpaceX , que incluyó una gran cantidad de actividades de desarrollo de nuevas tecnologías y vuelos de prueba anteriores a baja altitud en las instalaciones de SpaceX en McGregor, Texas, en preparación para la gran altitud. Prueba de alta velocidad de la fase de prueba de aterrizaje del programa. El objetivo general del programa es desarrollar de forma privada cohetes reutilizables utilizando tecnología de aterrizaje vertical para reducir sustancialmente el costo del acceso al espacio.

Tradicionalmente, las primeras etapas de los cohetes portadores orbitales se descartaban en el océano una vez que se completaba el ascenso. Lograr la recuperación y reutilización rutinarias de los vehículos de lanzamiento podría reducir drásticamente el costo de acceso al espacio. [1] [2] [3] [4]

Desde el principio, Elon Musk quería que la primera etapa de los vehículos de lanzamiento de SpaceX fuera recuperable, y todos los lanzamientos de Falcon 1 y los dos primeros lanzamientos de Falcon 9 tenían paracaídas. Sin embargo, los propulsores se quemaron al volver a entrar, incluso antes de que los paracaídas se desplegaran. [5] Esto significó que se tuvo que tomar un enfoque diferente. Se construyeron y volaron prototipos experimentales durante 2012 a 2014 para probar la idea de aterrizajes propulsivos y ganar experiencia.

SpaceX anunció por primera vez en marzo de 2013 que equiparía y equiparía las primeras etapas posteriores del Falcon 9 como vehículos de prueba de descenso controlado, capaces de desacelerar propulsivamente hacia un aterrizaje suave sobre la superficie del agua. La compañía esperaba comenzar estas pruebas de vuelo en 2013, con un intento de devolver el vehículo al sitio de lanzamiento para un aterrizaje motorizado no antes de mediados de 2014. [6]

En el evento, SpaceX realizó su primer vuelo de prueba de descenso controlado en 2013, pero continuó las pruebas sobre el agua hasta bien entrado el 2015. Tras el análisis de los datos de telemetría del primer descenso controlado en septiembre de 2013, SpaceX anunció que una gran cantidad de nueva tecnología pasaron sus objetivos de prueba de la vida real, y eso, junto con los avances tecnológicos realizados en el prototipo de Grasshopper , ahora estaban listos para probar el proceso completo de EDL para recuperar la primera etapa. El cohete fue "capaz de pasar con éxito del vacío al hipersónico , al supersónico , al transónico , y encender los motores y controlar el escenario a lo largo [de la atmósfera]". [7]

Esta segunda prueba de EDL tuvo lugar durante la tercera misión de reabastecimiento de carga para la NASA en abril de 2014. SpaceX conectó patas de aterrizaje a la primera etapa, desaceleró la etapa a través de la reentrada atmosférica e intentó un aterrizaje simulado sobre el agua, luego de la separación de la segunda etapa. llevando la cápsula Dragon a la ISS. La primera etapa se ralentizó lo suficiente para realizar un aterrizaje suave sobre el Océano Atlántico. [8] [9] SpaceX anunció en febrero de 2014 que tenían la intención de continuar las pruebas sobre el agua de la primera etapa hasta dominar el control de precisión del vehículo desde la velocidad hipersónica hasta los regímenes subsónicos. [9]

Las pruebas posteriores , que comenzaron con la misión CRS-5 en enero de 2015, intentaron aterrizar la primera etapa en un barco de aviones no tripulados con puerto espacial autónomo estacionado frente a la costa de Florida o en el Océano Pacífico, según el sitio de lanzamiento. [10] Los barcos se utilizaron para seis intentos de aterrizaje, dos de los cuales tuvieron éxito en abril y mayo de 2016. Mientras tanto, el primer intento de aterrizar en tierra firme en Cabo Cañaveral ocurrió el 21 de diciembre de 2015 y tuvo éxito sin problemas.

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Imágenes térmicas de la prueba de descenso controlado desde la separación de etapas en adelante, en el vuelo 13 del Falcon 9 , 21 de septiembre de 2014. Las imágenes muestran la primera etapa maniobrando fuera de la columna de la segunda etapa; costa cerca de la altitud máxima de aproximadamente 140 km (87 millas); realizar un impulso de retroceso para limitar la distancia de rango descendente; descenso balístico controlado; y quema de reentrada desde aproximadamente 70 km (43 millas) a 40 km (25 millas) de altitud. La quemadura del aterrizaje no es visible, ya que las nubes oscurecen la imagen infrarroja a baja altitud.

El plan de prueba posterior a la misión del Falcon 9 para las primeras pruebas de vuelo requería que la primera etapa realizara una combustión de retropropulsión en la atmósfera superior para frenarla y ponerla en una trayectoria balística de descenso a su ubicación de aterrizaje objetivo, seguida de una segunda quema en la atmósfera inferior antes de que la primera etapa llegara al agua. [11] SpaceX anunció en marzo de 2013 que tenía la intención de realizar tales pruebas en los vehículos de lanzamiento Falcon 9 v1.1 y que "continuaría haciendo tales pruebas hasta que puedan regresar al sitio de lanzamiento y un aterrizaje motorizado". La compañía dijo que esperaba varias fallas antes de poder aterrizar el vehículo con éxito. [9] [12]

En información detallada revelada en la licencia de lanzamiento del vuelo 6 del Falcon 9 para la misión CASSIOPE , SpaceX dijo que dispararía tres de los nueve motores Merlin 1D inicialmente para reducir la velocidad horizontal del cohete y comenzar el intento de un descenso controlado. [11] Luego, poco antes de golpear el océano, se volvía a encender un motor en un intento de reducir la velocidad de la etapa para que pudiera recuperarse. A septiembre de 2013SpaceX dijo que el experimento tenía aproximadamente un diez por ciento de posibilidades de éxito. [13]

SpaceX no realizó pruebas de descenso controlado en todos los vuelos de Falcon 9 v1.1, ya que las cargas útiles que iban a GTO no dejaban suficiente margen de combustible. [14] En septiembre de 2013, SpaceX anunció que la misión CRS-3 de abril de 2014 (cuarto vuelo de Falcon 9 v1.1) [15] sería la segunda prueba del perfil de prueba de descenso. [1]

Mientras que las primeras pruebas reiniciaron los motores solo dos veces, para la cuarta prueba de vuelo, en septiembre de 2014, SpaceX estaba reactivando los motores tres veces para lograr sus objetivos de prueba EDL (aunque solo se usaron tres de los nueve motores): un impulso de retroceso , una quemadura de reentrada y una quemadura de aterrizaje. La quema de impulso-retroceso limita la traslación de rango descendente de la etapa utilizada; la quema de reentrada (de aproximadamente 70 a 40 km (43 a 25 millas) de altitud) se utiliza para controlar el perfil de descenso y desaceleración en la interfaz atmosférica ; y la quema de aterrizaje completa la desaceleración desde la velocidad terminal a cero en la superficie de aterrizaje. [16] [17]

Intentos de touchdown en el océano

Vuelo 6

La primera prueba propulsora de reentrada, descenso y toma de contacto en la superficie del océano ocurrió el 29 de septiembre de 2013, en el vuelo 6 del Falcon 9 , el lanzamiento inaugural del cohete Falcon 9, versión v1.1 . Después de la fase de impulso de tres minutos y la separación de la segunda etapa con las cargas útiles CASSIOPE y nanosat , la primera etapa del cohete se reorientó hacia atrás y tres de los nueve motores Merlin 1D se volvieron a encender a gran altitud para iniciar una trayectoria de desaceleración y descenso controlado hacia el superficie del océano. La primera fase de la prueba "funcionó bien y la primera etapa volvió a entrar de forma segura". [18] Sin embargo, la etapa comenzó a rodar debido a las fuerzas aerodinámicas durante el descenso atmosférico y la velocidad de alabeo excedió las capacidades del sistema de control de actitud de la primera etapa (ACS) para anularlo . El combustible en los tanques se "centrifugó" hacia el exterior del tanque y el único motor involucrado en la maniobra de desaceleración a baja altitud se apagó. SpaceX pudo recuperar algunos escombros de la primera etapa del océano. [1] [18] La compañía no esperaba recuperar la primera etapa en este vuelo, [19] ni en las primeras pruebas de descenso motorizado, como se predijo en su anuncio de marzo de 2013. [6]

Este primer descenso experimental se consideró exitoso, logró importantes hitos de prueba y recopiló una gran cantidad de datos de ingeniería, a pesar de perder la etapa en el océano. [19] SpaceX probó una gran cantidad de nueva tecnología en este vuelo y, combinando esos resultados con los avances realizados en el demostrador Grasshopper, la compañía ahora creía que tenía "todas las piezas del rompecabezas". [7] [19] [20]

Vuelo 9

La segunda prueba de hardware y software de descenso controlado en la primera etapa ocurrió el 8 de abril de 2014 , [8] y se convirtió en el primer aterrizaje suave controlado exitoso en el océano de una primera etapa orbital con motor de cohete líquido. [21] [22] La primera etapa incluyó piernas de aterrizaje por primera vez que se extendieron para simular un aterrizaje en el momento del aterrizaje, y la prueba utilizó propulsores de control de nitrógeno gaseoso más potentes para controlar la rotación inducida por la aerodinámica que había ocurrido en la primera prueba. vuelo. La primera etapa se acercó con éxito a la superficie del agua sin giro y con velocidad vertical cero, como se diseñó. [9] [23]

Durante la segunda prueba, la primera etapa viajaba a una velocidad de Mach 10 (10.200 km / h; 6.340 mph) [23] a una altitud de 80 kilómetros (260.000 pies) [24] en el momento del giro a gran altitud. - maniobra de rodeo, seguida del encendido de tres de los nueve motores principales para la desaceleración inicial y la colocación en su trayectoria de descenso. [3] La "primera etapa ejecutó una buena combustión de reentrada y fue capaz de estabilizarse en el descenso. ... [¡El] aterrizaje en [el] [océano] Atlántico fue bueno! ... Las computadoras de vuelo continuaron transmitiendo [datos de telemetría] durante ocho segundos después de llegar al agua "y se detuvo solo después de que la primera etapa se puso horizontal. [25]

Las principales modificaciones para el vuelo de prueba de descenso controlado de la segunda primera etapa incluyeron cambios tanto en la combustión de reentrada como en la de aterrizaje, así como la adición de capacidades mejoradas del sistema de control de actitud (ACS). [26]

SpaceX había proyectado una baja probabilidad de recuperación de la etapa después de la prueba de vuelo debido a la complejidad de la secuencia de prueba y la gran cantidad de pasos que tendrían que llevarse a cabo a la perfección. [9] La compañía tuvo cuidado de etiquetar toda la prueba de vuelo como "un experimento". [27] En una conferencia de prensa en el National Press Club el 25 de abril, Elon Musk dijo que la primera etapa logró un aterrizaje suave en el océano, pero debido a la agitación del mar, el escenario fue destruido. [28] [29]

Vuelo 10

El tercer vuelo de prueba de una primera etapa regresada fue el 14 de julio de 2014, en el vuelo 10 del Falcon 9 . Mientras que la prueba anterior alcanzó un área de aterrizaje objetivo a unos cientos de kilómetros de la costa de Florida, este vuelo tenía como objetivo una trayectoria de retroceso que intentaría el aterrizaje en el océano mucho más cerca de la costa y más cerca del lugar de lanzamiento original en Cabo Cañaveral. Después del tercer vuelo de prueba de descenso controlado, SpaceX expresó su confianza en su capacidad para aterrizar con éxito en el futuro en una " plataforma de lanzamiento flotante o de regreso al sitio de lanzamiento y reacondicionar el cohete sin necesidad de reacondicionamiento". [30]

Después del loft de la primera etapa de la segunda etapa y la carga útil en su trayectoria orbital, SpaceX realizó una prueba de vuelo exitosa en la primera etapa gastada. La primera etapa desaceleró con éxito desde la velocidad hipersónica en la atmósfera superior, hizo un reentrada exitoso , quemó el aterrizaje y desplegó sus patas de aterrizaje , y aterrizó en la superficie del océano. La primera etapa no se recuperó para su análisis ya que se rompió la integridad del casco, ya sea en el aterrizaje o en el posterior "vuelco y golpe de cuerpo". [31] Los resultados del análisis posterior al aterrizaje mostraron que la integridad del casco se perdió cuando la primera etapa de 46 metros (150 pies) de altura cayó horizontalmente, según lo planeado, sobre la superficie del océano después del aterrizaje. [30]

Vuelo 13

Imágenes térmicas infrarrojas del lanzamiento de Falcon 9 SpaceX CRS-4. La imagen más grande se capturó poco después de la separación de la segunda etapa de la primera etapa: la parte superior de la primera etapa aparece como un punto tenue debajo de la columna más grande. En el recuadro, los motores de la primera etapa reiniciados impulsan el escenario.

El cuarto vuelo de prueba de una primera etapa regresada, con un aterrizaje planeado en el océano, ocurrió en el vuelo 13 del Falcon 9 que se lanzó el 21 de septiembre de 2014. [32] y la primera etapa voló un perfil que se acercaba a una velocidad cero a una altitud cero. aterrizaje simulado en la superficie del mar. [17] SpaceX no intentó recuperar la primera etapa, ya que las pruebas anteriores habían confirmado que la primera etapa de 14 pisos de altura no sobreviviría al evento de volcadura en el mar. El refuerzo se quedó sin oxígeno líquido. [33]

Un mes más tarde, se publicaron datos y video detallados del sensor de infrarrojos de imágenes térmicas de la prueba de descenso controlado. Los datos fueron recopilados por la NASA en un acuerdo conjunto con SpaceX como parte de la investigación sobre tecnologías de desaceleración retropropulsiva con el fin de desarrollar nuevos enfoques para la entrada a la atmósfera de Marte . Un problema clave con las técnicas de propulsión es el manejo de los problemas de flujo de fluido y el control de actitud del vehículo de descenso durante la fase de retropropulsión supersónica de la entrada y desaceleración. Se obtuvieron imágenes con éxito de todas las fases de la prueba de vuelo nocturno en la primera etapa, excepto la quema de aterrizaje final, ya que ocurrió debajo de las nubes donde los datos IR no eran visibles. [17] El equipo de investigación está particularmente interesado en el rango de altitud de 70-40 kilómetros (43-25 millas) de la "combustión de reentrada" de SpaceX en las pruebas de entrada a la Tierra del Falcon 9, ya que este es el "vuelo propulsado a través de Marte- régimen de retropulsión relevante "que modela las condiciones de entrada y descenso a Marte. [dieciséis]

Vuelo 15

Reingreso a la primera etapa del vuelo 15 del Falcon 9 con aletas de rejilla. Vista de cámara a bordo

SpaceX había planeado realizar el sexto vuelo de prueba de descenso controlado y el segundo [34] intento de aterrizaje en su nave de drones no antes del 11 de febrero de 2015. El aterrizaje de un cohete de regreso en el mar habría sido un "lanzamiento y aterrizaje de cohetes potencialmente histórico". como tal hazaña "era inaudita" cinco años antes. [34] [35] [36]

De acuerdo con la documentación reglamentaria presentada en 2014, los planes de SpaceX habían pedido que el sexto vuelo de prueba se realizara en un intento de lanzamiento a fines de enero de 2015 . Sin embargo, después de la finalización del quinto vuelo de prueba, y con algunos daños sufridos por el barco de aviones no tripulados en el aterrizaje fallido, no estaba claro si la sexta prueba aún sería factible solo unas pocas semanas después. [37] Este problema se resolvió a los pocos días del regreso de la nave a Jacksonville, y el 15 de enero, SpaceX no tenía ambigüedades sobre sus planes para intentar un aterrizaje de la primera etapa después de la fase de impulso de la misión del Observatorio del Clima del Espacio Profundo . [36]

Sin embargo, en un comunicado de SpaceX, la nave no tripulada estaba en condiciones "con olas que alcanzaban hasta tres pisos de altura rompiendo sobre las cubiertas". Además, uno de los cuatro propulsores que mantienen la barcaza en una posición constante había fallado, lo que dificultaba el mantenimiento de la posición. Por estas razones, la prueba de vuelo posterior al lanzamiento no involucró a la barcaza, sino que intentó un aterrizaje suave sobre el agua. [38]

La prueba fue exitosa y la primera etapa del Falcon 9 aterrizó "muy bien vertical" con una precisión de 10 metros desde la ubicación del objetivo en el océano. [39]

Por lo tanto, esta prueba representó el quinto aterrizaje en el océano y la sexta prueba general de descenso controlado de primera etapa del Falcon 9.

Vuelo 46 y 48

Los vuelos 46 y 48 fueron propulsores en su segundo vuelo que no se recuperaron debido a que el diseño anterior del Bloque 3 solo podía realizar dos vuelos. En lugar de tener un descenso incontrolado, SpaceX aterrizó suavemente ambos propulsores en el agua para probar técnicas de aterrizaje de alta energía sin el riesgo de dañar un barco de aviones no tripulados. [40] [41] En el vuelo 48, el propulsor sobrevivió al aterrizaje y permaneció intacto después de volcarse. Se discutió la recuperación no planificada, pero el refuerzo se rompió antes de que pudiera intentarse. [42]

Intentos de aterrizaje

Representación de la trayectoria de aterrizaje del Falcon 9 en pruebas de recuperación de plataforma flotante

A 6 de junio de 2019, SpaceX ha intentado 47 aterrizajes de una primera etapa en una superficie sólida, 40 de los cuales han tenido éxito.

En julio de 2014, SpaceX anunció que el quinto y sexto vuelos de prueba de descenso controlado intentarían aterrizar en una superficie sólida, fusionando las lecciones de la expansión de la envolvente a gran altitud de los primeros cuatro vuelos de descenso controlado sobre el agua con los de baja altitud. lecciones de las pruebas de desarrollo de F9R en Texas. [32] En ese momento, la "superficie sólida" no se describió con más detalle, y más tarde se reveló que era una barcaza marítima apodada una nave autónoma de aviones no tripulados del puerto espacial .

Muchos de los objetivos de la prueba se lograron en el primer intento, incluido llevar el escenario a la ubicación específica de la plataforma flotante y recopilar una gran cantidad de datos de prueba con el primer uso de superficies de control de aletas de rejilla para un posicionamiento de reentrada más preciso. Sin embargo, el aterrizaje en la esquina de la barcaza fue un aterrizaje brusco y la mayor parte del cuerpo del cohete cayó al océano y se hundió; SpaceX publicó un breve clip del accidente. [43] Se necesitarían cuatro intentos más para lograr que la primera barcaza aterrizara en el mar en el vuelo 23 . [44] Mientras tanto, el aterrizaje en tierra tuvo éxito en el primer intento con el vuelo 20 el 21 de diciembre de 2015. [45]

En octubre de 2014, SpaceX aclaró que la "superficie sólida" sería una plataforma flotante construida a partir de una barcaza en Louisiana, y confirmó que intentarían aterrizar la primera etapa del decimocuarto vuelo del Falcon 9 en la plataforma. [46] Para que el aterrizaje sea exitoso, el tramo de 18 m (60 pies) de ancho de las patas de aterrizaje del cohete no solo debe aterrizar dentro de la cubierta de la barcaza de 52 m (170 pies) de ancho, sino que también debe lidiar con el oleaje del océano. y errores de GPS . [47] A finales de noviembre, SpaceX reveló que la barcaza de aterrizaje sería capaz de funcionar de forma autónoma y no necesitaría estar anclada o amarrada; [10] Por lo tanto, se le llamó una nave autónoma de aviones no tripulados de puerto espacial . A partir de enero de 2015se habían construido tres de estos barcos, dos de los cuales estaban operativos. [48]

Vuelo 14

Este quinto vuelo de prueba de descenso controlado fue anticipado por la prensa especializada como un histórico intento de retorno al núcleo. [49] Se incorporó por primera vez en una misión orbital las superficies de control aerodinámico de las aletas de rejilla que previamente se habían probado solo durante una prueba a baja altitud y baja velocidad con el vehículo prototipo F9R Dev1 a principios de 2014. La adición de aletas de rejilla , con la continuación de la autoridad de control obtenida al estabilizar los motores como en vuelos de prueba anteriores, se proyectó mejorar la precisión del aterrizaje a 10 m (33 pies), una mejora mil veces mayor que los cuatro vuelos de prueba anteriores que aterrizaron dentro de los 10 km ( 6.2 mi) de sus coordenadas objetivo. [50] Antes del vuelo, SpaceX proyectó que la probabilidad de éxito en el primer intento era del 50 por ciento o menos. [47]

El primer vuelo de prueba para este nuevo hardware ocurrió el 10 de enero de 2015, en la misión CRS-5 de la NASA. El vuelo de descenso controlado comenzó aproximadamente tres minutos después del lanzamiento, luego del evento de separación de la segunda etapa, [49] cuando la primera etapa tenía aproximadamente 80 km (50 millas) de altura y se movía a una velocidad de Mach 10 (10,000 km / h; 6,300 mph). [51]

El webcast de SpaceX indicó que se produjeron la quema de retroceso y las quemaduras de reentrada para la primera etapa descendente, y que el cohete descendente luego fue "por debajo del horizonte", como se esperaba, lo que eliminó la señal de telemetría en vivo, por lo que no se mostró el intento de aterrizaje retropropulsivo. En Vivo. Poco después, SpaceX publicó información de que el cohete llegó a la nave del dron como estaba planeado, pero "aterrizó con fuerza ... La nave en sí está bien. Algunos de los equipos de apoyo en la cubierta deberán ser reemplazados". [52] [53] [54] Musk explicó más tarde que las superficies de control de vuelo del cohete habían agotado su suministro de fluido hidráulico antes del impacto. [55] Musk publicó fotos del impacto mientras hablaba con John Carmack en Twitter. SpaceX luego lanzó un video del impacto en Vine . [43]

Vuelo 17

Un séptimo vuelo de prueba del perfil de descenso controlado de la primera etapa ocurrió el 14 de abril de 2015, en el vuelo 17 del Falcon 9, que llevó CRS-6 a la Estación Espacial Internacional . Este fue el segundo intento de SpaceX de aterrizar en una plataforma flotante. La primera etapa se equipó con aletas de rejilla y patas de aterrizaje para facilitar la prueba posterior a la misión.

Un informe inicial de Elon Musk sugirió que la primera etapa hizo un aterrizaje forzoso en el barco de aviones no tripulados. [56] Musk aclaró más tarde que la válvula bipropelente estaba atascada y, por lo tanto, el sistema de control no podía reaccionar lo suficientemente rápido para un aterrizaje exitoso. [57] El 15 de abril, SpaceX lanzó un video de la fase terminal del descenso, el aterrizaje, el vuelco y la deflagración resultante cuando el escenario se rompió en la cubierta del ASDS. [58]

Vuelo 20: primer aterrizaje en la plataforma de tierra

El primer intento de aterrizar la primera etapa del Falcon 9 en una plataforma de tierra cerca del sitio de lanzamiento ocurrió en el vuelo 20 , el vuelo inaugural de la versión Falcon 9 Full Thrust , en la noche del 21 de diciembre de 2015. El aterrizaje fue exitoso y el se recuperó la primera etapa. [45] [59] Esta fue la primera vez en la historia que la primera etapa de un cohete regresó a la Tierra después de impulsar una misión de lanzamiento orbital y logró un aterrizaje vertical controlado .

SpaceX se dirigió a la autoridad reguladora de la Administración Federal de Aviación (FAA) de EE. UU. Para realizar su octava prueba de descenso controlado de refuerzo que culminó con un intento de aterrizaje en la instalación de Landing Zone 1 (anteriormente Launch Complex 13 ) que SpaceX había construido recientemente en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral. . [60] La FAA autorizó a SpaceX a intentar este aterrizaje después de evaluar que causaría un daño mínimo al medio ambiente. [61] [62] Además, la NASA planeó cerrar la Calzada de la NASA cerca del sitio de lanzamiento y aterrizaje y aumentar significativamente el tamaño de las zonas de exclusión durante el lanzamiento y el intento de aterrizaje. [63] [64] [ necesita actualización ] Ambas opciones para intentar aterrizar en la plataforma de tierra o en el barco de drones en el mar permanecieron abiertas hasta el día del lanzamiento. La decisión final de devolver el propulsor a Cabo Cañaveral se tomó en función de varios factores, incluido el clima en los posibles lugares de aterrizaje. [ cita requerida ]

El vuelo 20 despegó a las 20:29 EST del 21 de diciembre de 2015 (01:29 UTC del 22 de diciembre de 2015). Aproximadamente 9 minutos y 45 segundos después, la primera etapa aterrizó verticalmente en la plataforma. [45] [59] [65]

SpaceX no planea volver a volar la primera etapa del vuelo 20 del Falcon 9. [66] Más bien, el cohete fue inspeccionado y movido de regreso a la plataforma de lanzamiento unas pocas millas al norte para realizar una prueba de fuego estático . Después de la prueba de fuego caliente, SpaceX evaluó en detalle el vehículo para evaluar las capacidades de reflujo del diseño del vehículo de lanzamiento después de futuros aterrizajes.

El 31 de diciembre, SpaceX anunció que no se habían encontrado daños en el escenario y que estaba listo para disparar nuevamente. [67] [68] El 15 de enero de 2016, SpaceX realizó la prueba de fuego estático en el propulsor recuperado y reportó un buen resultado general, excepto por algunas fluctuaciones de empuje en uno de los motores externos (motor 9). Elon Musk informó que esto puede deberse a la ingestión de escombros. [69]

Este refuerzo ha estado en exhibición fuera de la sede de SpaceX en Hawthorne, California desde el 20 de agosto de 2016.

Vuelo 21

El vuelo 21 , el lanzamiento final de un Falcon 9 v1.1 , llevaba la carga útil de Jason 3 . En un momento, esta fue la primera oportunidad posible para un intento de aterrizar la primera etapa en tierra, [70] pero los lanzamientos se reordenaron después de la pérdida del vuelo 19 del Falcon 9 en junio de 2015. Jason-3 se lanzó con éxito el 17 de enero. 2016, y mientras la primera etapa logró desacelerar hacia un aterrizaje suave, el collar de bloqueo en una de las patas de aterrizaje no se enganchó correctamente, lo que provocó que el cohete cayera y explotara después de tocar tierra. [71] [72] Elon Musk señaló que la acumulación de hielo en el collar debido a las condiciones de lanzamiento de alta humedad puede haber provocado la falla del pestillo. [73] [74]

Vuelo 22

El 4 de marzo de 2016, el vuelo 22 del Falcon 9 lanzó el satélite de comunicaciones SES-9 pesado de 5.271 kg (11.620 lb) , [75] [76] la carga útil más grande del cohete hasta la fecha apuntando a una órbita de transferencia geosincrónica (GTO) de alta energía . En consecuencia, la primera etapa del Falcon 9 siguió una trayectoria balística después de la separación y volvió a entrar en la atmósfera a alta velocidad con muy poco combustible para mitigar el daño aerodinámico potencial.

Por lo tanto, SpaceX no esperaba aterrizar con éxito su propulsor Falcon 9 en su barcaza, el Por supuesto que todavía te amo , ubicado en el Océano Atlántico. Elon Musk confirmó en un tuit que el intento de aterrizaje había fallado. [77] [78]

Vuelo 23: primer aterrizaje en un barco de aviones no tripulados

El 8 de abril de 2016, el vuelo 23 del Falcon 9, el tercer vuelo de la versión de empuje completo , entregó la carga SpaceX CRS-8 en su camino a la Estación Espacial Internacional, mientras que la primera etapa llevó a cabo una maniobra de retroceso y reentrada sobre el Océano Atlántico. Nueve minutos después del despegue, el propulsor aterrizó verticalmente en el barco no tripulado Of Course I Still Love You , a 300 km (190 millas) de la costa de Florida, logrando un hito muy buscado para el programa de desarrollo de reutilización de SpaceX . [44]

Esta etapa, número de serie B1021 , fue renovada y voló nuevamente en marzo de 2017 para la misión SES-10 , estableciendo otro hito en el desarrollo de cohetes reutilizables.

Vuelo 24: primer regreso de la misión GTO

El 6 de mayo de 2016, el vuelo 24 de Falcon 9 entregó el satélite JCSAT-14 en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), mientras que la primera etapa realizó una combustión de reentrada en condiciones balísticas sin refuerzo previo. Tras el descenso controlado a través de la atmósfera, el propulsor ejecutó un breve disparo de aterrizaje mientras se acercaba a la nave no tripulada Of Course I Still Love You , y logró aterrizar verticalmente. Este segundo aterrizaje en el mar fue más difícil que el anterior porque el propulsor en la separación viajaba a unos 8,350 km / h (5,190 mph) en comparación con los 6,650 km / h (4,130 mph) en el lanzamiento del CRS-8 a la órbita terrestre baja . [79] Continuando con sus experimentos para probar los límites de la envolvente de vuelo , SpaceX optó por una quema de aterrizaje más corta con tres motores en lugar de las quemaduras de un solo motor vistas en intentos anteriores; este enfoque consume menos combustible al dejar la etapa en caída libre el mayor tiempo posible y desacelerar más bruscamente, minimizando así la cantidad de energía gastada para contrarrestar la gravedad. [80] Elon Musk indicó que es posible que esta primera etapa no se vuelva a volar y, en cambio, se utilizará como líder vital para las pruebas en tierra para confirmar que los futuros cohetes de la primera etapa son buenos. [81]

Vuelo 25

El 27 de mayo de 2016, el vuelo 25 de Falcon 9 entregó THAICOM 8 a una órbita de transferencia supersincrónica; a pesar de la alta velocidad de reingreso, la primera etapa aterrizó nuevamente con éxito en la nave de aviones no tripulados SpaceX. [82] El aterrizaje aplastó un "núcleo de aplastamiento" en una pierna, lo que provocó una inclinación notable en el escenario mientras se encontraba en el barco de aviones no tripulados. [83]

Vuelo 26

El 15 de junio de 2016, el vuelo 26 del Falcon 9 entregó con éxito los satélites Eutelsat 117W B [84] y ABS 2A [85] en GTO. La primera etapa realizó una quema de reentrada y desplegó con éxito sus aletas de rejilla, antes de intentar aterrizar en la barcaza. El aterrizaje falló en sus momentos finales debido al bajo empuje en uno de los motores de la primera etapa, causado por el agotamiento de su suministro de combustible de oxígeno líquido. Eso hizo que los motores se apagaran temprano mientras la primera etapa estaba justo encima de la cubierta del dron, lo que provocó una falla en el aterrizaje. [86] [87]

Vuelo 27

En las primeras horas del 18 de julio de 2016, el vuelo 27 del Falcon 9, que transportaba la nave espacial Dragon para la misión CRS-9 , fue seguido por un aterrizaje exitoso de la primera etapa en la Zona de Aterrizaje 1 , Cabo Cañaveral . [88]

Vuelo 28

El 14 de agosto de 2016, el vuelo 28 del Falcon 9 impulsó con éxito el satélite de telecomunicaciones japonés JCSAT-16 a una órbita de transferencia geosincrónica . La primera etapa volvió a entrar en la atmósfera y aterrizó verticalmente en el barco no tripulado Of Course I Still Love You que estaba ubicado en el Océano Atlántico. [89]

SpaceX continuó devolviendo una serie de primeras etapas en aterrizajes terrestres y marítimos para aclarar los procedimientos necesarios para reutilizar los propulsores volados. La compañía esperaba comenzar a ofrecer comercialmente etapas de cohetes Falcon 9 pre-voladas a fines de 2016, [90] [91] pero el primer propulsor reutilizado finalmente despegó el 30 de marzo de 2017 con la misión SES-10 . El refuerzo funcionó bien y se recuperó por segunda vez.

En enero de 2016, Musk evaluó la probabilidad de éxito en aproximadamente el 70 por ciento para los intentos de aterrizaje en 2016, con suerte aumentando al 90 por ciento en 2017; También advirtió que la compañía esperaba "algunos RUD más", refiriéndose al término Desmontaje Rápido No Programado , un eufemismo humorístico para la destrucción del vehículo. [92] La predicción de Musk se acercó a los números reales, ya que cinco de los ocho propulsores volados (63%) se recuperaron en 2016, y 14 de 14 (100%) en 2017. Se volaron tres misiones GTO para cargas útiles pesadas en una configuración prescindible , no equipada para aterrizar. Cinco propulsores volaron por segunda vez en 2017, lo que marcó el comienzo de la reutilización rutinaria de propulsores. En 2018 y 2019, más de la mitad de las misiones se realizaron con propulsores reutilizados.

  • Falcon 9 intenta aterrizar en la primera etapa de la nave autónoma del puerto espacial , las patas de aterrizaje están en medio del despliegue.

  • La primera etapa del Falcon 9 Flight 17 intenta un aterrizaje controlado en el barco de aviones no tripulados luego del exitoso lanzamiento del CRS-6

  • Momentos de la primera etapa del vuelo 20 del Falcon 9 antes del aterrizaje en la Zona de aterrizaje 1

  • Primera etapa del vuelo 20 del Falcon 9 después del aterrizaje

  • Aproximación de aterrizaje del vuelo 21 del Falcon 9 antes de que aterrizara suavemente y se volcara debido a una falla en el bloqueo de la pierna

  • La primera etapa del vuelo 23 del Falcon 9 fue el primer aterrizaje exitoso en el barco de aviones no tripulados

  • Primera etapa del vuelo 24 del Falcon 9 en el barco de aviones no tripulados

  • La primera etapa del vuelo 25 del Falcon 9 se acercó al barco no tripulado con una inclinación

  • Programa de desarrollo del sistema de lanzamiento reutilizable SpaceX
  • Lista de lanzamientos de Falcon 9 y Falcon Heavy
  • Lista de impulsores de primera etapa Falcon 9

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  • Video de la prueba de aterrizaje de la primera etapa de CRS-3, abril de 2014: baja calidad, datos corruptos y mayor calidad, después de que los cuadros de video recuperados por el esfuerzo de recuperación de código abierto del equipo de NSF .
  • Video de la cámara a bordo de la prueba de aterrizaje de la primera etapa ORBCOMM Mission-1: Falcon 9 First Stage Return: ORBCOMM Mission , video publicado por SpaceX de la prueba de descenso controlado, julio de 2014.
  • Video de la cámara del avión de persecución de la prueba de aterrizaje de la primera etapa ORBCOMM Mission-1: Imágenes de reentrada de la primera etapa del Falcon 9 desde el avión , video publicado por SpaceX de la prueba de descenso controlado, publicado el 14 de agosto de 2014.