El Falcon 9 v1.0 fue el primer miembro de la familia de vehículos de lanzamiento Falcon 9 , diseñado y fabricado por SpaceX en Hawthorne, California . El desarrollo del lanzador de carga media comenzó en 2005, y voló por primera vez el 4 de junio de 2010. Luego, el Falcon 9 v1.0 lanzó cuatro naves espaciales de carga Dragon : una en un vuelo de prueba orbital , luego una demostración y dos misiones de reabastecimiento operativo para la Estación Espacial Internacional bajo un contrato de Servicios de Reabastecimiento Comercial con la NASA .
Función | Vehículo de lanzamiento orbital de elevación media |
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Fabricante | SpaceX |
País de origen | Estados Unidos |
Costo del proyecto | $ 300 millones (incluido Dragon ) [1] [2] |
Costo por lanzamiento | $ 54-59,5 millones [3] |
Costo por año | 2012 |
Tamaño | |
Altura | 47,8 m (157 pies) [3] |
Diámetro | 3,66 m (12,0 pies) |
Masa | 333.400 kg (735.000 libras) [3] |
Etapas | 2 |
Capacidad | |
Carga útil a LEO | |
Masa | 9.000 kg (20.000 libras) [4] |
Carga útil a GTO | |
Masa | 3.400 kg (7.500 libras) [4] |
Cohetes asociados | |
Familia | Halcón 9 |
Derivados | Falcon 9 v1.1 |
Historial de lanzamiento | |
Estado | Retirado |
Sitios de lanzamiento | Cabo Cañaveral SLC-40 |
Lanzamientos totales | 5 |
Éxito (s) | 4 |
Fallas parciales | 1 (solo carga útil secundaria) |
Primer vuelo | 4 de junio de 2010 [5] |
Último vuelo | 1 de Marzo, 2013 |
Cargas útiles notables | Continuar |
Primera etapa | |
Motores | 9 Merlín 1C [3] |
Empuje | 4.940 kN (1.110.000 libras f ) |
Impulso específico |
|
Quemar tiempo | 170 s |
Combustible | LOX / RP-1 |
Segunda etapa | |
Motores | 1 aspiradora Merlin 1C |
Empuje | 445 kN (100.000 lb f ) |
Impulso específico | 342 s (3,35 km / s) [6] |
Quemar tiempo | 345 segundos |
Combustible | LOX / RP-1 |
El vehículo de dos etapas estaba propulsado por motores Merlin de SpaceX , que quemaba oxígeno líquido (LOX) y queroseno de grado cohete ( RP-1 ). Si el F9 V1.0 se hubiera utilizado para lanzar cargas útiles distintas del Dragon a la órbita, habría lanzado 10,450 kg (23,040 lb) a la órbita terrestre baja (LEO) y 4,540 kg (10,000 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO).
El vehículo fue retirado en 2013 y reemplazado por el Falcon 9 v1.1 actualizado , que voló por primera vez en septiembre de 2013. De sus cinco lanzamientos de 2010 a 2013, todos entregaron con éxito su carga útil primaria, aunque una anomalía provocó la pérdida de una secundaria. carga útil.
Diseño
Primera etapa
La primera etapa Falcon 9 v1.0 se usó en los primeros cinco lanzamientos de Falcon 9, y fue impulsada por nueve motores de cohetes SpaceX Merlin 1C dispuestos en un patrón 3x3. Cada uno de estos motores tenía un empuje al nivel del mar de 556 kN (125,000 libras-fuerza) para un empuje total en el despegue de aproximadamente 5,000 kN (1,100,000 libras-fuerza). [3]
Las paredes y las cúpulas del tanque Falcon 9 estaban hechas de aleación de aluminio y litio . SpaceX utiliza un tanque soldado por fricción por agitación , la técnica de soldadura más confiable y de mayor resistencia disponible. [3]
La primera etapa Falcon 9 v1.0 utilizó una mezcla pirofórica de trietilaluminio - trietilborano (TEA-TEB) como encendedor de primera etapa. [7]
Segunda etapa
La etapa superior fue impulsada por un solo motor Merlin 1C modificado para operación de vacío , con una relación de expansión de 117: 1 y un tiempo de combustión nominal de 345 segundos. Para mayor confiabilidad de reinicio, el motor tiene encendedores pirofóricos redundantes duales (TEA-TEB). [3] El tanque de la segunda etapa del Falcon 9 es simplemente una versión más corta del tanque de la primera etapa y utiliza la mayoría de las mismas herramientas, materiales y técnicas de fabricación. Esto ahorra dinero durante la producción de vehículos. [3]
El interstage Falcon 9 v1.0, que conecta el escenario superior e inferior del Falcon 9, es una estructura compuesta de núcleo de aluminio de fibra de carbono. Pinzas de separación reutilizables y un sistema de empuje neumático separan las etapas. El sistema de separación del escenario tenía doce puntos de conexión (luego se redujo a solo tres en el lanzador v1.1). [8]
Control
SpaceX utiliza varias computadoras de vuelo redundantes en un diseño tolerante a fallas . Cada motor Merlin está controlado por tres computadoras de votación , cada una de las cuales tiene dos procesadores físicos que se revisan constantemente entre sí. El software se ejecuta en Linux y está escrito en C ++ . Para mayor flexibilidad, se utilizan piezas comerciales listas para usar y un diseño "tolerante a la radiación" de todo el sistema en lugar de piezas endurecidas a la radiación . [9]
Se iban a utilizar cuatro propulsores Draco para al menos la segunda revisión de la segunda etapa del cohete Falcon 9 v1.0 como sistema de control de reacción . [10] Se desconoce si el Falcon 9 voló alguna vez con estos propulsores; la segunda revisión de Falcon 9 v1.0 fue reemplazada por Falcon 9 v1.1, que usaba propulsores de nitrógeno frío . [11] Los propulsores se utilizaron para mantener una actitud estable para la separación de la carga útil o, como servicio no estándar, también se diseñaron para hacer girar el escenario y la carga útil a un máximo de 5 rotaciones por minuto (RPM), [ 10] aunque ninguna de las cinco misiones voladas tenía un requisito de carga útil para este servicio.
Historia de desarrollo
Fondos
Si bien SpaceX gastó su propio dinero para desarrollar su primer vehículo de lanzamiento, el Falcon 1 , el desarrollo del Falcon 9 se aceleró con la compra de varios vuelos de demostración por parte de la NASA. Esto comenzó con capital inicial del programa de Servicios de Transporte Orbital Comercial (COTS) en 2006. [12] SpaceX fue seleccionada entre más de veinte empresas que presentaron propuestas COTS. [13] Sin el dinero de la NASA, el desarrollo habría llevado más tiempo, dijo Musk. [2]
Los costos de desarrollo de Falcon 9 v1.0 fueron de aproximadamente US $ 300 millones , y la NASA verificó esos costos. Si se incluyeran algunos de los costos de desarrollo de Falcon 1, dado que el desarrollo de F1 contribuyó a Falcon 9 hasta cierto punto, entonces el total podría considerarse tan alto como US $ 390 millones . [14] [2]
La NASA también evaluó los costos de desarrollo del Falcon 9 utilizando el Modelo de Costos de la Fuerza Aérea de la NASA (NAFCOM), un enfoque tradicional de contrato de costo más costo para la adquisición espacial civil y militar de los EE. UU., En US $ 3.6 mil millones según un entorno / cultura de la NASA, o US $ $ 1.6 mil millones usando un enfoque más comercial. [15] [14]
Producción
En diciembre de 2010, la línea de producción de SpaceX estaba fabricando un nuevo Falcon 9 (y una nave espacial Dragon) cada tres meses, con un plan para duplicar la tasa de producción a una cada seis semanas en 2012. [16]
Historial de lanzamiento
La versión v1.0 de Falcon 9 se lanzó cinco veces, y todas llevaron con éxito una nave espacial Dragon a la órbita terrestre baja, de las cuales tres lograron acoplarse con la Estación Espacial Internacional.
Una de esas misiones desplegó su carga útil secundaria en una órbita más baja de lo esperado debido a una falla del motor y las limitaciones de seguridad impuestas por la misión principal de la ISS.
Reutilización
SpaceX realizó un conjunto limitado de pruebas de vuelo de recuperación de refuerzo posteriores a la misión en los primeros lanzamientos de cohetes Falcon, tanto Falcon 1 como Falcon 9. El enfoque de diseño inicial basado en paracaídas no tuvo éxito en última instancia, y la compañía adoptó una nueva metodología de diseño de retorno de propulsión que utilizaría el vehículo Falcon 9 v1.1 para las pruebas de recuperación orbital, pero usó un tanque de refuerzo Falcon 9 v1.0 para las pruebas de vuelo a baja altitud y baja velocidad en 2012-2013.
Desde los primeros días en el desarrollo del Falcon 9, SpaceX había expresado la esperanza de que ambas etapas fueran finalmente reutilizables . El diseño inicial de SpaceX para la reutilización del escenario incluyó agregar la capacidad del sistema de protección térmica (TPS) liviana a la etapa de refuerzo y utilizar la recuperación de paracaídas de la etapa separada. Sin embargo, los primeros resultados de las pruebas no tuvieron éxito, [17] lo que llevó al abandono de ese enfoque y al inicio de un nuevo diseño.
En 2011 comenzó una SpaceX formal y financiado programa de desarrollo -el programa de desarrollo del sistema de lanzamiento reutilizable SpaceX -con el objetivo de diseñar las etapas primera y segunda reutilizables que utilizan propulsores de retorno de las etapas de la plataforma de lanzamiento. Sin embargo, el enfoque inicial del programa es solo el regreso de la primera etapa. [18]
Como componente inicial de ese programa de varios años, se usó un tanque de primera etapa Falcon 9 v1.0, de 32 metros (106 pies) de largo, para construir y probar el vehículo de prueba prototipo Grasshopper , que realizó ocho despegues a baja altitud exitosos y aterrizajes verticales en 2012-2013 antes de que se retirara el vehículo.
Ver también
- Halcón pesado
- Vehículos de lanzamiento SpaceX
- Dragón SpaceX
- Comparación de sistemas de lanzamiento orbital
Referencias
- ^ Elon Musk (4 de mayo de 2011). "Por qué Estados Unidos puede vencer a China: los hechos sobre los costos de SpaceX" . SpaceRef . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ a b c "Los hechos sobre los costos de SpaceX" . spacex.com. 4 de mayo de 2011. Archivado desde el original el 28 de marzo de 2013.
- ^ a b c d e f g h "Falcon 9" . SpaceX. 2012-11-16. Archivado desde el original el 23 de marzo de 2012 . Consultado el 28 de septiembre de 2013 .
- ^ a b "Hoja de datos de SpaceX Falcon 9" . Informe de lanzamiento espacial . Consultado el 1 de mayo de 2017 .
- ^ "Datos detallados de la misión - demostración del primer vuelo Falcon-9 ELV" . Base de datos de conjuntos de misiones . NASA GSFC. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2011 . Consultado el 26 de mayo de 2010 .
- ^ "El motor de etapa superior SpaceX Falcon 9 completa con éxito el disparo de duración completa de la misión" (Comunicado de prensa). SpaceX. 10 de marzo de 2009. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2012 . Consultado el 28 de noviembre de 2013 .
- ^ Stephen Clark (2 de junio de 2010). "Centro de estado de la misión" . SpaceflightNow . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ Irene Klotz (6 de septiembre de 2013). "Musk dice que SpaceX es" extremadamente paranoico "mientras se prepara para el debut de Falcon 9 en California" . Noticias espaciales . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ Amy Svitak (19 de noviembre de 2012). "Diseño" Tolerante a la Radiación "del Dragón" . Semana de la aviación . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ a b "Guía del usuario de carga útil del vehículo de lanzamiento Falcon 9, 2009" (PDF) . SpaceX. 2009. Archivado desde el original (PDF) el 29 de abril de 2011 . Consultado el 3 de febrero de 2010 .
- ^ "Hoja de datos de SpaceX Falcon 9" . Informe de lanzamiento espacial. 1 de mayo de 2017 . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ Alan Lindenmoyer (26 de abril de 2010). "Comité de espacio comercial del Consejo Asesor de la NASA" (PDF) . NASA . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ Alan Boyle (20 de marzo de 2006). "Empresas privadas compiten por dar servicio a la estación espacial" . MSNBC . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ a b "Evaluación del mercado comercial para sistemas de tripulación y carga" (PDF) . NASA. 27 de abril de 2011. p. 40 . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ "Estimaciones de costos de NAFCOM del vehículo de lanzamiento Falcon 9" (PDF) . NASA. Agosto de 2011 . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ Denise Chow (8 de diciembre de 2010). "Preguntas y respuestas con el CEO de SpaceX, Elon Musk: maestro de los dragones del espacio privado" . Space.com . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ Chris Bergin (12 de enero de 2009). "Musk ambition: SpaceX apunta a un Falcon 9 totalmente reutilizable" . NASASpaceFlight . Consultado el 9 de julio de 2017 .
- ^ Rand Simberg (7 de febrero de 2012). "Elon Musk sobre los planes de cohetes reutilizables de SpaceX" . Mecánica popular . Consultado el 9 de julio de 2017 .