Falcon Heavy es un vehículo de lanzamiento de carga pesada parcialmente reutilizable diseñado y fabricado por SpaceX . Se deriva del vehículo Falcon 9 y consta de una primera etapa Falcon 9 reforzada como núcleo central con dos primeras etapas adicionales similares a Falcon 9 como impulsores de correa . [8] Falcon Heavy tiene la capacidad de carga útil más alta de cualquier vehículo de lanzamiento actualmente operativo, y la tercera capacidad más alta de cualquier cohete en alcanzar la órbita, detrás del Saturn V y Energia .
Función | Vehículo de lanzamiento orbital de carga pesada parcialmente reutilizable |
---|---|
Fabricante | SpaceX |
País de origen | Estados Unidos |
Costo por lanzamiento | |
Tamaño | |
Altura | 70 m (230 pies) [3] |
Diámetro | 3,66 m (12,0 pies) (cada refuerzo) |
Ancho | 12,2 m (40 pies) |
Masa | 1.420.788 kg (3.132.301 libras) |
Etapas | 2+ |
Capacidad | |
Carga útil a la órbita terrestre baja | |
Inclinación | 28,5 ° |
Masa | 63.800 kg (140.700 libras) [3] |
Carga útil a la órbita de transferencia geosincrónica | |
Inclinación | 27,0 ° |
Masa | 26.700 kg (58.900 libras) [3] |
Carga útil a la órbita de transferencia de Marte | |
Masa | 16.800 kg (37.000 libras) [3] |
Carga útil a Plutón | |
Masa | 3500 kg (7700 libras) [3] |
Cohetes asociados | |
Derivado de | Halcón 9 |
Comparable | |
Historial de lanzamiento | |
Estado | Activo |
Sitios de lanzamiento | Kennedy , LC-39A |
Lanzamientos totales | 3 |
Éxito (s) | 3 |
Aterrizajes |
|
Primer vuelo | 6 de febrero de 2018 [4] |
Impulsores | |
No impulsores | 2 |
Motores | 9 Merlin 1D por refuerzo [3] |
Empuje |
|
Empuje total | Nivel del mar: 15,2 MN (3.400.000 lb f ) Vacío: 16,4 MN (3,700,000 lb f ) |
Impulso específico | |
Quemar tiempo | 154 segundos |
Combustible | LOX subenfriado / RP-1 refrigerado [7] |
Primera etapa | |
Motores | 9 Merlín 1D [3] |
Empuje |
|
Impulso específico |
|
Quemar tiempo | 187 segundos |
Combustible | LOX subenfriado / RP-1 enfriado |
Segunda etapa | |
Motores | 1 aspiradora Merlin 1D [3] |
Empuje | 934 kN (210.000 libras f ) |
Impulso específico | 348 segundos |
Quemar tiempo | 397 segundos |
Combustible | LOX / RP-1 |
SpaceX realizó el lanzamiento inaugural de Falcon Heavy el 6 de febrero de 2018, a las 20:45 UTC . [4] El cohete llevaba un Tesla Roadster perteneciente al fundador de SpaceX, Elon Musk , con un muñeco llamado "Starman" en el asiento del conductor, como carga útil ficticia . [9] El segundo lanzamiento del Falcon Heavy ocurrió el 11 de abril de 2019 y los tres cohetes impulsores regresaron con éxito a la Tierra . [10] El tercer lanzamiento de Falcon Heavy se produjo con éxito el 25 de junio de 2019. Desde entonces, Falcon Heavy ha sido certificado para el programa National Security Space Launch (NSSL). [11]
Falcon Heavy fue diseñado para poder llevar humanos al espacio más allá de la órbita terrestre baja , aunque a partir de febrero de 2018 [actualizar], SpaceX ha confirmado que no transportarán personas en Falcon Heavy, ni seguirán el proceso de certificación de calificación humana para transportar astronautas de la NASA . [12] Tanto Falcon Heavy como Falcon 9 serán eventualmente reemplazados por el sistema de lanzamiento Starship en desarrollo . [13]
Historia
Los conceptos para un vehículo de lanzamiento Falcon Heavy que utiliza tres propulsores de núcleo Falcon 1 se discutieron inicialmente en 2003. [14] El concepto de tres etapas de refuerzo del núcleo del Falcon 9 de la compañía, aún no volado, se denominó en 2005 como Falcon 9. Pesado . [15]
SpaceX dio a conocer el plan para el Falcon Heavy al público en una conferencia de prensa en Washington, DC en abril de 2011, y se espera un vuelo de prueba inicial en 2013. [16]
Varios factores retrasaron el vuelo inaugural planeado en 5 años hasta 2018, incluidas dos anomalías con los vehículos de lanzamiento Falcon 9, que requirieron que todos los recursos de ingeniería se dedicaran al análisis de fallas, deteniendo las operaciones de vuelo durante muchos meses. Los desafíos estructurales y de integración de la combinación de tres núcleos Falcon 9 fueron mucho más difíciles de lo esperado. [17]
En julio de 2017, Elon Musk dijo: "En realidad, terminó siendo mucho más difícil hacer Falcon Heavy de lo que pensábamos ... Fuimos bastante ingenuos al respecto". [18]
El vuelo de prueba inicial para un Falcon Heavy despegó el 6 de febrero de 2018, a las 20:45 UTC, con su carga útil ficticia, el Tesla Roadster personal de Elon Musk , más allá de la órbita de Marte. [4]
Concepción y financiación
Musk mencionó a Falcon Heavy en una actualización de noticias de septiembre de 2005, refiriéndose a una solicitud de un cliente de 18 meses antes. [19] Se habían explorado varias soluciones usando el Falcon 5 planeado (que nunca fue volado), pero la única iteración confiable y rentable fue una que usó una primera etapa de 9 motores: el Falcon 9. El Falcon Heavy fue desarrollado con capital privado con Musk afirmando que el costo fue de más de 500 millones de dólares. No se proporcionó financiamiento gubernamental para su desarrollo. [20]
Diseño y desarrollo
El diseño del Falcon Heavy se basa en el fuselaje y los motores del Falcon 9 . Para 2008, SpaceX tenía como objetivo el primer lanzamiento de Falcon 9 en 2009, mientras que "Falcon 9 Heavy lo estaría en un par de años". Al hablar en la Conferencia de la Sociedad de Marte de 2008 , Musk también indicó que esperaba que una etapa superior alimentada con hidrógeno siguiera 2-3 años más tarde (que habría sido alrededor de 2013). [21]
En abril de 2011, se comprendieron mejor las capacidades y el rendimiento del vehículo Falcon 9, ya que SpaceX completó dos misiones de demostración con éxito en la órbita terrestre baja (LEO), una de las cuales incluyó el reencendido del motor de segunda etapa . En una conferencia de prensa en el National Press Club en Washington, DC el 5 de abril de 2011, Musk declaró que Falcon Heavy "llevaría más carga útil a la órbita o velocidad de escape que cualquier vehículo en la historia, aparte del cohete Saturno V Moon ... y Cohete Soviético Energia ". [22] En el mismo año, con el aumento esperado en la demanda de ambas variantes, SpaceX anunció planes para expandir la capacidad de fabricación "a medida que avanzamos hacia la capacidad de producir una primera etapa Falcon 9 o un refuerzo lateral Falcon Heavy cada semana y una etapa superior cada dos semanas". [22]
En 2015, SpaceX anunció una serie de cambios en el cohete Falcon Heavy, que trabajaron en paralelo a la actualización del vehículo de lanzamiento Falcon 9 v1.1 . [23] En diciembre de 2016, SpaceX publicó una foto que mostraba la intersección de Falcon Heavy en la sede de la compañía en Hawthorne, California . [24]
Pruebas
En mayo de 2013, se estaba construyendo un nuevo banco de pruebas, parcialmente subterráneo, en la instalación de pruebas y desarrollo de cohetes SpaceX en McGregor, Texas , específicamente para probar los núcleos triples y veintisiete motores de cohetes del Falcon Heavy. [25] En mayo de 2017, SpaceX realizó la primera prueba de fuego estático del núcleo central Falcon Heavy de diseño de vuelo en las instalaciones de McGregor. [26] [27]
En julio de 2017, Musk discutió públicamente los desafíos de probar un vehículo de lanzamiento complejo como el Falcon Heavy de tres núcleos, lo que indica que una gran parte del nuevo diseño "es realmente imposible de probar en tierra" y no podría probarse de manera efectiva independientemente de pruebas de vuelo reales . [18]
Para septiembre de 2017, los tres núcleos de la primera etapa habían completado sus pruebas de fuego estático en el banco de pruebas en tierra. [28] La primera prueba de fuego estático Falcon Heavy se realizó el 24 de enero de 2018. [29]
Vuelo inaugural
En abril de 2011, Musk estaba planeando un primer lanzamiento de Falcon Heavy desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en la Costa Oeste en 2013. [22] [30] SpaceX reacondicionó el Complejo de Lanzamiento 4E en Vandenberg AFB para acomodar Falcon 9 y Heavy. El primer lanzamiento desde el complejo de lanzamiento de la costa este de Cabo Cañaveral estaba previsto para finales de 2013 o 2014. [31]
Debido en parte a la falla de SpaceX CRS-7 en junio de 2015, SpaceX reprogramó el vuelo inaugural Falcon Heavy en septiembre de 2015 para que no ocurriera antes de abril de 2016, [32] pero en febrero de 2016 lo había pospuesto nuevamente para fines de 2016. El vuelo fue que se lanzará desde el renovado Complejo de Lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy . [33] [34]
En agosto de 2016, el vuelo de demostración se trasladó a principios de 2017, [35] luego al verano de 2017, [36] a finales de 2017 [37] y se lanzó en febrero de 2018. [38]
En una reunión de julio de 2017 de la reunión de Investigación y Desarrollo de la Estación Espacial Internacional en Washington, DC , Musk minimizó las expectativas sobre el éxito del vuelo inaugural:
Existe una gran posibilidad de que el vehículo no llegue a la órbita ... Espero que se aleje lo suficiente de la plataforma para no dañar la plataforma. Consideraría incluso eso una victoria, para ser honesto. [18]
En diciembre de 2017, Musk tuiteó que la carga útil ficticia en el lanzamiento inaugural del Falcon Heavy sería su Tesla Roadster personal interpretando " Life on Mars " de David Bowie , y que se lanzaría a una órbita alrededor del Sol que llegará a la órbita. de Marte . [39] [40] Publicó imágenes en los días siguientes. [41] El coche tenía tres cámaras conectadas para proporcionar "vistas épicas". [9]
El 28 de diciembre de 2017, el Falcon Heavy se trasladó a la plataforma de lanzamiento en preparación de una prueba de fuego estático de los 27 motores, que se esperaba el 19 de enero de 2018. [42] Sin embargo, debido al cierre del gobierno de los EE. UU. Que comenzó el 20 En enero de 2018, las pruebas y el lanzamiento se retrasaron aún más. [43]
La prueba de fuego estático se realizó el 24 de enero de 2018. [29] [44] Musk confirmó a través de Twitter que la prueba "fue buena" y luego anunció que el cohete se lanzaría el 6 de febrero de 2018. [45]
El 6 de febrero de 2018, después de un retraso de más de dos horas debido a los fuertes vientos, [46] Falcon Heavy despegó a las 20:45 UTC. [4] Sus impulsores laterales aterrizaron de forma segura en las Zonas de Aterrizaje 1 y 2 unos minutos más tarde. [47] Sin embargo, solo uno de los tres motores en el propulsor central que estaban destinados a reiniciarse se encendió durante su descenso, lo que hizo que golpeara el agua junto al avión no tripulado a una velocidad de más de 480 km / h (300 mph). [48] [49]
Inicialmente, Elon Musk tuiteó que el Roadster había sobrepasado su órbita heliocéntrica planificada y llegaría al cinturón de asteroides . De hecho, las observaciones realizadas con telescopios mostraron que el Roadster solo superaría ligeramente la órbita de Marte en el afelio . [50]
Vuelos posteriores
Un año después del exitoso vuelo de demostración, SpaceX había firmado cinco contratos comerciales por valor de entre 500 y 750 millones de dólares, lo que significa que había logrado cubrir el costo de desarrollo del cohete. [51] El segundo vuelo, y el primero comercial, ocurrió el 11 de abril de 2019, [52] lanzando Arabsat-6A , con los tres propulsores aterrizando con éxito por primera vez.
El tercer vuelo se produjo el 25 de junio de 2019, con el lanzamiento de la carga útil STP-2 (DoD Space Test Program). [52] La carga útil estaba compuesta por 25 pequeñas naves espaciales. [53] Las misiones de órbita de transferencia geoestacionaria operativa (GTO) para Intelsat e Inmarsat , que estaban planificadas para fines de 2017, se trasladaron a la versión del cohete Falcon 9 Full Thrust ya que se había vuelto lo suficientemente potente como para levantar esas cargas pesadas en su configuración prescindible. [54] [55]
Tras el anuncio del programa Artemis de la NASA de devolver humanos a la Luna, el cohete Falcon Heavy ha sido mencionado varias veces como una alternativa al costoso programa Space Launch System (SLS). El director de la NASA, Jim Bridenstine, anunció que Falcon Heavy es lo suficientemente potente como para lanzar la cápsula Orion , pero no puede lanzarla sobre el módulo de servicio europeo en el mismo vuelo y, por lo tanto, Falcon Heavy no puede usarse como reemplazo de SLS. [56] [57] Sin embargo, Falcon Heavy apoyará misiones comerciales para el programa Artemis, [58] ya que se utilizará para transportar la nave espacial Dragon XL al Gateway . También fue seleccionado para lanzar los dos primeros elementos del Lunar Gateway, el elemento de potencia y propulsión (PPE) y el puesto avanzado de vivienda y logística (HALO), en un solo lanzamiento en 2026.
Diseño
Falcon Heavy consiste en un Falcon 9 reforzado estructuralmente como el componente "central", con dos primeras etapas adicionales del Falcon 9 que actúan como impulsores de combustible líquido , [8] que es conceptualmente similar al Vehículo de lanzamiento fungible evolucionado (EELV) Delta IV Heavy lanzador y propuestas para el Atlas V Heavy y el Ruso Angara A5V . Falcon Heavy tiene más capacidad de elevación que cualquier otro cohete operativo, con una carga útil de 63.800 kg (140.700 lb) a la órbita terrestre baja, 26.700 kg (58.900 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria y 16.800 kg (37.000 lb) a la inyección trans-Marte . [59] El cohete fue diseñado para cumplir o superar todos los requisitos actuales de clasificación humana. Los márgenes de seguridad estructural están un 40% por encima de las cargas de vuelo, por encima del 25% de los márgenes de otros cohetes. [60] Falcon Heavy fue diseñado desde el principio para transportar humanos al espacio y restablecería la posibilidad de realizar misiones tripuladas a la Luna o Marte. [3]
La primera etapa está impulsada por tres núcleos derivados de Falcon 9, cada uno equipado con nueve motores Merlin 1D . El Falcon Heavy tiene un empuje total a nivel del mar en el despegue de 22,819 kN (5,130,000 lb f ), de los 27 motores Merlin 1D, mientras que el empuje aumenta a 24,681 kN (5,549,000 lb f ) a medida que la nave sale de la atmósfera. [3] La etapa superior está impulsada por un solo motor Merlin 1D modificado para operación de vacío, con un empuje de 934 kN (210,000 lb f ), una relación de expansión de 117: 1 y un tiempo de combustión nominal de 397 segundos. En el lanzamiento, el núcleo central acelera a máxima potencia durante unos segundos para un empuje adicional, luego se desacelera. Esto permite un tiempo de combustión más prolongado. Una vez que los impulsores laterales se separan, el núcleo central vuelve a subir hasta el empuje máximo. Para mayor fiabilidad de reinicio, el motor tiene duales redundantes pirofóricas encendedores ( trietilaluminio - trietilborano ) (TEA-TEB). [8] La entre etapas, que conecta la etapa superior e inferior del Falcon 9, es una estructura compuesta de núcleo de aluminio y fibra de carbono . La separación de las etapas se produce mediante pinzas de separación reutilizables y un sistema de empuje neumático. Las paredes y los domos del tanque Falcon 9 están hechos de aleación de aluminio y litio . SpaceX utiliza un tanque soldado por fricción con agitación . 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. Este enfoque reduce los costos de fabricación durante la producción de vehículos. [8]
Los tres núcleos del Falcon Heavy organizan los motores en una forma estructural que SpaceX llama Octaweb , cuyo objetivo es agilizar el proceso de fabricación, [61] y cada núcleo incluye cuatro patas de aterrizaje extensibles. [62] Para controlar el descenso de los impulsores y el núcleo central a través de la atmósfera, SpaceX utiliza pequeñas aletas de rejilla que se despliegan desde el vehículo después de la separación. [63] Inmediatamente después de que los propulsores laterales se separan, el motor central de cada uno se enciende durante unos segundos para controlar la trayectoria del propulsor lejos del cohete de forma segura. [62] [64] Las piernas luego se despliegan cuando los propulsores giran de regreso a la Tierra , aterrizando cada uno suavemente en el suelo. El núcleo central continúa disparando hasta la separación de la etapa, después de lo cual sus piernas se despliegan y aterrizan de nuevo en la Tierra en un barco no tripulado. Las patas de aterrizaje están fabricadas en fibra de carbono con estructura de nido de abeja de aluminio . Las cuatro patas se guardan a los lados de cada núcleo durante el despegue y luego se extienden hacia afuera y hacia abajo para el aterrizaje. [sesenta y cinco]
Especificaciones del cohete
Las especificaciones y características de Falcon Heavy son las siguientes: [66]
Característica | Unidad central de la primera etapa (1 × centro, 2 × refuerzo) | Segunda etapa | Carenado de carga útil |
---|---|---|---|
Altura [66] | 42,6 m (140 pies) | 12,6 m (41 pies) | 13,2 m (43 pies) |
Diámetro [66] | 3,66 m (12,0 pies) | 3,66 m (12,0 pies) | 5,2 m (17 pies) |
Masa seca [66] | 22.200 kg (48.900 libras) | 4.000 kg (8.800 libras) | 1.700 kg (3.700 libras) |
Masa alimentada | 433,100 kg (954,800 libras) | 111.500 kg (245.800 libras) | N / A |
Tipo de estructura | Depósito LOX: monocasco Depósito de combustible: revestimiento y larguero | Depósito LOX: monocasco Depósito de combustible: revestimiento y larguero | Mitades monocasco |
Material estructura | Piel de aluminio-litio ; domos de aluminio | Piel de aluminio-litio; domos de aluminio | Fibra de carbon |
Motores | 9 × Merlín 1D | 1 × Aspiradora Merlin 1D | N / A |
Tipo de motor | Generador de líquido , gas | Generador de líquido, gas | |
Propulsor | Oxígeno líquido subenfriado , queroseno ( RP-1 ) | Oxígeno líquido, queroseno (RP-1) | |
Capacidad del tanque de oxígeno líquido [66] | 287,400 kg (633,600 libras) | 75.200 kg (165.800 libras) | |
Capacidad del tanque de queroseno [66] | 123.500 kg (272.300 libras) | 32,300 kg (71,200 libras) | |
Boquilla del motor | Gimbaled, expansión 16: 1 | Gimbaled, expansión 165: 1 | |
Diseñador / fabricante del motor | SpaceX | SpaceX | |
Empuje , total de la etapa | 22,819 kN (5,130,000 lb f ), nivel del mar | 934 kN (210.000 lb f ), vacío | |
Sistema de alimentación de propulsante | Turbobomba | Turbobomba | |
Capacidad de aceleración | Sí: 816–419 kN (183,000–94,000 lb f ), nivel del mar | Sí: 930–360 kN (209,000–81,000 lb f ), vacío | |
Capacidad de reinicio | Sí, en 3 motores para impulso, reentrada y aterrizaje | Sí, encendedores pirofóricos dobles redundantes TEA - TEB | |
Presurización del tanque | Helio calentado | Helio calentado | |
Control de actitud de ascenso : cabeceo , guiñada | Motores cardados | Propulsores de gas nitrógeno y motor cardán | |
Control de actitud de ascenso: balanceo | Motores cardados | Propulsores de gas nitrógeno | |
Control de actitud de costa / descenso | Propulsores de gas nitrógeno y aletas de rejilla | Propulsores de gas nitrógeno | Propulsores de gas nitrógeno |
Proceso de apagado | Comandado | Comandado | N / A |
Sistema de separación de etapas | Neumático | N / A | Neumático |
El Falcon pesado utiliza una 4,5 m (15 pies) entre etapas unido al primer núcleo etapa. [66] Es una estructura compuesta que consta de un núcleo de nido de abeja de aluminio rodeado por láminas de fibra de carbono . La longitud total del vehículo en el lanzamiento es de 70 m (230 pies) y la masa total alimentada es de 1.420.000 kg (3.130.000 lb). Sin recuperación de ninguna etapa, el Falcon Heavy puede inyectar una carga útil de 63.800 kg (140.700 lb) en una órbita terrestre baja, o 16.800 kg (37.000 lb) a Venus o Marte [66].
El Falcon Heavy incluye sistemas de recuperación de primera etapa , para permitir que SpaceX devuelva los impulsores de la primera etapa al sitio de lanzamiento , así como recuperar el núcleo de la primera etapa después del aterrizaje en una barcaza de Drone Ship Autonomous Spaceport después de completar los requisitos de la misión principal. Estos sistemas incluyen cuatro patas de aterrizaje desplegables , que se bloquean contra cada núcleo del tanque de la primera etapa durante el ascenso. El exceso de propulsor reservado para las operaciones de recuperación de la primera etapa de Falcon Heavy se desviará para su uso en el objetivo principal de la misión, si es necesario, asegurando márgenes de rendimiento suficientes para misiones exitosas. La capacidad de carga útil nominal a una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) es de 8.000 kg (18.000 lb) con recuperación de los tres núcleos de la primera etapa (el precio por lanzamiento es de 90 millones de dólares estadounidenses), frente a 26.700 kg (58.900 lb) en modo totalmente prescindible. (Precio de US $ 150 millones por lanzamiento). El Falcon Heavy también puede inyectar una carga útil de 16,000 kg (35,000 lb) en GTO si solo se recuperan los dos propulsores. [66]
Capacidades
El Falcon Heavy, parcialmente reutilizable, se incluye en la gama de sistemas de lanzamiento de cargas pesadas , capaces de elevar de 20 a 50 toneladas métricas a la órbita terrestre baja (LEO), según el sistema de clasificación utilizado por un panel de revisión de vuelos espaciales humanos de la NASA. [67] Un Falcon Heavy totalmente prescindible se encuentra en la categoría de carga súper pesada con una carga útil máxima de 64 toneladas a la órbita terrestre baja.
El concepto inicial (Falcon 9-S9 2005) preveía cargas útiles de 24.750 kg (54.560 lb) a LEO, pero para abril de 2011 se proyectaba que sería de hasta 53.000 kg (117.000 lb) [68] con cargas útiles en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). hasta 12.000 kg (26.000 lb). [69] Informes posteriores en 2011 proyectaron cargas útiles más altas más allá de LEO, incluidos 19.000 kg (42.000 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria, [70] 16.000 kg (35.000 lb) a la trayectoria translunar y 14.000 kg (31.000 lb) en un transmarciano órbita a Marte . [71] [72]
A finales de 2013, SpaceX elevó la carga útil GTO proyectada para Falcon Heavy hasta 21.200 kg (46.700 lb). [73]
En abril de 2017, la carga útil LEO proyectada para Falcon Heavy se elevó de 54,400 kg (119,900 lb) a 63,800 kg (140,700 lb). La carga útil máxima se logra cuando el cohete vuela con un perfil de lanzamiento completamente prescindible , sin recuperar ninguno de los tres propulsores de la primera etapa. [1] Con solo el refuerzo central gastado y dos refuerzos laterales recuperados, Musk estima que la penalización de la carga útil es de alrededor del 10%, lo que aún produciría más de 57 toneladas métricas de capacidad de elevación para LEO. [74] Devolver los tres propulsores al sitio de lanzamiento en lugar de aterrizarlos en barcos de drones produciría alrededor de 30 toneladas métricas de carga útil para LEO. [75]
Destino | Halcón pesado | Halcón 9 | ||
---|---|---|---|---|
Agosto de 2013 a abril de 2016 | Mayo de 2016 a marzo de 2017 | Desde abril de 2017 | ||
LEO (28,5 °) prescindible | 53.000 kilogramos | 54.400 kilogramos | 63.800 kilogramos | 22.800 kilogramos |
GTO (27,0 °) prescindible | 21.200 kilogramos | 22.200 kilogramos | 26.700 kilogramos | 8.300 kilogramos |
GTO (27,0 °) reutilizable | 6.400 kilogramos | 6.400 kilogramos | 8.000 kilogramos | 5.500 kilogramos |
Marte | 13.200 kilogramos | 13.600 kilogramos | 16.800 kilogramos | 4.020 kilogramos |
Plutón | - | 2.900 kilogramos | 3500 kilogramos | - |
Reutilización
De 2013 a 2016, SpaceX llevó a cabo el desarrollo paralelo de una arquitectura de cohete reutilizable para Falcon 9 , que también se aplica a partes de Falcon Heavy. Al principio, SpaceX había expresado la esperanza de que todas las etapas de los cohetes eventualmente fueran reutilizables . [76] SpaceX ha demostrado desde entonces la recuperación de rutina en tierra y mar de la primera etapa del Falcon 9 , y ha recuperado con éxito múltiples carenados de carga útil . [77] [78] En el caso de Falcon Heavy, los dos núcleos externos se separan del cohete antes en el vuelo y, por lo tanto, se mueven a una velocidad menor que en un perfil de lanzamiento de Falcon 9. [65] Para el primer vuelo de Falcon Heavy, SpaceX había considerado intentar recuperar la segunda etapa, [79] pero no ejecutó este plan.
SpaceX ha indicado que el rendimiento de la carga útil Falcon Heavy a la órbita de transferencia geosincrónica (GTO) se reducirá debido a la incorporación de la tecnología reutilizable, pero el cohete volaría a un precio mucho más bajo. Al recuperar los tres núcleos de refuerzo, la carga útil de GTO es de 8.000 kg (18.000 lb). [1] Si solo se recuperan los dos núcleos externos mientras se agota el núcleo central, la carga útil de GTO sería de aproximadamente 16.000 kg (35.000 lb). [66] Como comparación, el próximo cohete contemporáneo más pesado, el Delta IV Heavy totalmente desechable, puede entregar 14,210 kg (31,330 lb) a GTO. [80]
Alimentación cruzada de propelente
Falcon Heavy fue diseñado originalmente con una capacidad única de "alimentación cruzada de propulsores", mediante la cual los motores de núcleo central recibirían combustible y oxidante de los dos núcleos laterales hasta su separación . [81] Operar todos los motores a toda potencia desde el lanzamiento, con combustible suministrado principalmente por los propulsores laterales, agotaría los propulsores laterales antes, lo que permitiría su separación más temprana para reducir la masa que se acelera. Esto dejaría disponible la mayor parte del propulsor del núcleo central después de la separación del refuerzo. [82] El sistema de alimentación cruzada de propulsores fue propuesto originalmente en un libro de 1998 sobre mecánica orbital por Tom Logsdon, y fue apodado "puesta en escena de espárragos". [83]
Musk declaró en 2016 que no se implementaría la alimentación cruzada. [84] En cambio, el acelerador central baja poco después del despegue para ahorrar combustible y reanuda el empuje completo después de que los impulsores laterales se hayan separado. [3]
Impacto medioambiental
BBC Science Focus , en febrero de 2018, publicó un artículo sobre el impacto ambiental de Falcon Heavy. Expresó su preocupación de que los frecuentes lanzamientos de Falcon Heavy pueden contribuir a la contaminación de la atmósfera. [85]
A la Sociedad Planetaria le preocupaba que el lanzamiento de un objeto no estéril (como se hizo en el vuelo de prueba Falcon Heavy) al espacio interplanetario pudiera arriesgar la contaminación biológica de un mundo extraño. [86] Los científicos de la Universidad de Purdue pensaron que era el objeto hecho por el hombre "más sucio" jamás enviado al espacio, en términos de cantidad de bacterias , y señalaron que el automóvil se conducía anteriormente en las autopistas de Los Ángeles. Aunque el vehículo será esterilizado por radiación solar con el tiempo, algunas bacterias podrían sobrevivir en piezas de plástico que podrían contaminar Marte en un futuro lejano. [87] [88]
Un estudio realizado por la Administración Federal de Aviación encontró que el retroceso y el aterrizaje de los propulsores Falcon Heavy "no afectarían significativamente la calidad del medio ambiente humano". [89]
Precios de lanzamiento
En una comparecencia en mayo de 2004 ante el Comité de Comercio, Ciencia y Transporte del Senado de los Estados Unidos , Musk testificó: "Los planes a largo plazo exigen el desarrollo de un producto de carga pesada e incluso una superpesada, si hay demanda de los clientes. que cada aumento de tamaño daría como resultado una disminución significativa en el costo por libra para orbitar ... En última instancia, creo que 500 dólares por libra o menos es muy alcanzable ". [90] Este objetivo de $ 1,100 / kg ($ 500 / lb) establecido por Musk en 2011 es el 35% del costo del sistema de lanzamiento con capacidad LEO de menor costo por libra en un estudio de 2001: el Zenit , un vehículo de lanzamiento que podría transportar 14.000 kg (31.000 lb) a LEO por entre 35 y 50 millones de dólares estadounidenses. [91] En 2011, SpaceX declaró que el costo de alcanzar la órbita terrestre baja podría ser tan bajo como $ 2,200 / kg ($ 1,000 / lb) si se puede mantener una tasa anual de cuatro lanzamientos, y a partir de 2011 planeó lanzar eventualmente tantos como 10 Falcon Heavies y 10 Falcon 9s anualmente. [71]
Los precios publicados para los lanzamientos de Falcon Heavy han cambiado a medida que avanzaba el desarrollo, con precios anunciados para las diversas versiones de Falcon Heavy a un precio de 80 a 125 millones de dólares en 2011, [68] 83 a 128 millones de dólares en 2012, [69] 77 a 135 millones en 2013, [92] 85 millones de dólares EE.UU. por hasta 6.400 kg (14.100 libras) a GTO en 2014, 90 millones de dólares EE.UU. por hasta 8.000 kg (18.000 libras) a GTO en 2016. [93]
A partir de 2017, el precio se ha fijado en 150 millones de dólares estadounidenses por 63.800 kg (140.700 lb) a LEO o 26.700 kg (58.900 lb) a GTO (totalmente fungible). [94] Esto equivale a un precio de 2.350 dólares EE.UU. por kg para LEO y de 5.620 dólares EE.UU. por kg para GTO.
El cohete estadounidense competidor más cercano es el Delta IV Heavy de ULA con una capacidad de carga útil LEO de 28,370 kg, cuesta US $ 12,340 por kg para LEO y US $ 24,630 por kg para GTO. [95]
Los competidores a partir de 2023 pueden incluir New Glenn de Blue Origin (45,000 kg a LEO), Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) SHLV (41,300 kg a LEO) y United Launch Alliance (ULA) Vulcan ACES (37,400 kg a LEO).
Lanzamientos y cargas útiles
Debido a las mejoras en el rendimiento de Falcon 9 , algunos de los satélites más pesados enviados a GTO, como Intelsat 35e [96] e Inmarsat-5 F4, [97] terminaron siendo lanzados antes del debut de Falcon Heavy. SpaceX anticipó que el primer lanzamiento comercial de Falcon Heavy sería de tres a seis meses después de un vuelo inaugural exitoso, [98] [99] pero debido a retrasos, la primera carga útil comercial, Arabsat-6A , se lanzó con éxito el 11 de abril de 2019, un año y dos meses después del primer vuelo. SpaceX espera tener 10 lanzamientos cada año a partir de 2021. [100]
No. de vuelo | Fecha de lanzamiento | Carga útil y masa | Cliente | Precio | Salir |
---|---|---|---|---|---|
1 | 6 de febrero de 2018, 20:45 UTC [4] | Tesla Roadster de Elon Musk ~ 1250 kg (2760 libras) [102] | SpaceX | Interno | Éxito [103] |
En este vuelo de demostración, un Tesla Roadster fue enviado a una órbita heliocéntrica de inyección trans-Marte . [104] [105] Ambos propulsores laterales aterrizaron con éxito; el propulsor central golpeó el océano y fue destruido después de que dos de sus motores no se volvieran a encender durante el aterrizaje, dañando dos de los motores del barco de aviones no tripulados. [49] | |||||
2 | 11 de abril de 2019, 22:35 UTC [106] | Arabsat-6A 6.465 kg (14.253 libras) [107] | Arabsat | No revelado [108] | Éxito [109] |
Satélite de comunicaciones pesado adquirido por la Liga Árabe. [110] Los tres propulsores aterrizaron con éxito [111] pero el núcleo central posteriormente se cayó durante el transporte debido a la fuerte mar. [112] Los dos impulsores laterales se reutilizaron en el lanzamiento de STP-2 . [113] [114] | |||||
3 | 23 de junio de 2019 06:30 UTC [115] | USAF STP-2 3.700 kg (8.200 libras) | Departamento de Defensa de los Estados Unidos | 160,9 millones de dólares EE.UU. [116] | Éxito |
La misión apoyó el proceso de certificación del Lanzamiento Espacial de Seguridad Nacional de la Fuerza Aérea de EE. UU. (Anteriormente EELV) para el Falcon Heavy. [110] El precio del contrato original era de 165 millones de dólares, que luego se redujo, en gran parte debido al acuerdo de los militares de volar la misión con propulsores laterales reutilizados. Las cargas útiles secundarias incluyen orbitadores: LightSail 2 , [117] GPIM , [118] [119] [120] OTB (que aloja el Reloj Atómico del Espacio Profundo , [121] [122] ) seis COSMIC-2 (FORMOSAT-7), [123 ] [124] Oculus-ASR, [125] Prox-1, [117] e ISAT . [126] Reutilizó con éxito los propulsores del segundo vuelo de Falcon Heavy. [99] [113] El propulsor del núcleo central no pudo aterrizar con éxito y fue destruido al impactar en el Océano Atlántico . [127] | |||||
4 | Julio de 2021 [128] | USSF-44 | Fuerza Espacial de EE. UU. | 130 millones de dólares | Programado |
El primer vuelo clasificado de Falcon Heavy. El contrato se adjudicó a SpaceX por un precio inferior al 30% del de un lanzamiento típico de Delta IV Heavy (440 millones de dólares). La carga útil incluye dos satélites separados y al menos dos cargas útiles de viaje compartido adicionales (incluido TETRA-1 ) y pesará aproximadamente 3,7 toneladas métricas en el lanzamiento. [129] Se lanzarán en una órbita geosincrónica directa, necesitando por primera vez un lanzamiento planificado parcialmente desechable, es decir, gastar deliberadamente el núcleo central que puede carecer de las aletas de rejilla y el tren de aterrizaje necesarios para un aterrizaje, mientras que los dos lados -Los impulsores apuntarán a una recuperación simultánea en naves de drones Por supuesto que todavía te amo y solo lea las instrucciones . | |||||
5 | Octubre de 2021 [128] | USSF-52 | Fuerza Espacial de EE. UU. | 99 millones de dólares EE.UU. [130] | Programado |
Segundo vuelo clasificado de Falcon Heavy, adjudicado en febrero de 2019 [131]. | |||||
6 | Primer trimestre de 2022 [132] | ViaSat-3 Américas | Viasat | Planificado | |
Falcon Heavy estaba originalmente programado para lanzar el satélite Viasat-2, pero debido a retrasos , se utilizó un vehículo de lanzamiento Ariane 5 en su lugar. [133] Viasat mantuvo la opción de lanzamiento y lanzará su próximo satélite de banda Ka , que prestará servicios en las regiones de Asia-Pacífico (APAC), Europa, Oriente Medio y África (EMEA) o América , utilizando Falcon Heavy. La etapa superior de Falcon Heavy desplegará el satélite en una órbita casi geosincrónica que incluirá una etapa de deslizamiento de varias horas entre quemaduras. [134] [135] | |||||
- | 2022 | Inmarsat-6B | Inmarsat | TBA | |
La opción de lanzamiento se mantuvo después de un lanzamiento Falcon Heavy en 2016 del satélite European Aviation Network se cambió por un lanzamiento de Ariane 5 en 2017. [136] Esta opción puede usarse para lanzar Inmarsat-6B en 2021, [137] aunque el manifiesto de lanzamiento de SpaceX enumera a Inmarsat para un lanzamiento de Falcon 9. [ cita requerida ] | |||||
- | Agosto 2022 | Psique | NASA ( descubrimiento ) | 117 millones de dólares EE.UU. [138] | Programado |
Falcon Heavy lanzará la misión del orbitador Psyche, la nave espacial Psyche visitará el asteroide Psyche en el cinturón de asteroides. La misión llevará dos cargas útiles secundarias: Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE), que estudiará la atmósfera marciana , y Janus , que estudiará asteroides binarios. [138] | |||||
- | Tercer trimestre de 2022 | USSF-67 | USSF | 317 millones de dólares EE.UU. (incluye nueva infraestructura [139] ) | Planificado |
Primer lanzamiento de SpaceX del contrato de la Fase 2 de la USAF, probablemente en un Falcon Heavy, y probablemente requiera un edificio de integración vertical y un tamaño de carenado aumentado. [140] | |||||
- | Noviembre de 2023 [141] | Misión Griffin 1 | Astrobótico / NASA ( Artemis ) | No revelado [142] (precio de lista 90 millones de dólares EE.UU.) | Planificado |
El módulo de aterrizaje lunar Griffin de Astrobotic llevará la nave espacial VIPER de la NASA al polo sur lunar . [143] | |||||
- | Mayo de 2024 [144] | Elemento de potencia y propulsión (PPE) Puesto avanzado de vivienda y logística (HALO) | NASA ( Artemisa ) | US $ 331,8 millones | Planificado |
Primer elemento para la miniestación Gateway como parte del programa Artemis , [145] [146] adjudicado en febrero de 2021. [144] Inicialmente, Maxar había contratado a SpaceX para lanzar el elemento PPE solo en un Falcon 9 con un contrato de 27,5 millones de dólares. , pero más tarde, la NASA decidió lanzar PPE y HALO juntos. [147] | |||||
- | 2024 [148] | Al menos dos vuelos de Dragon XL | NASA ( Servicios logísticos de puerta de enlace ) | Planificado | |
En marzo de 2020, la NASA anunció su primer contrato para Gateway Logistics Services que garantiza al menos dos lanzamientos de una nueva nave espacial de reabastecimiento Dragon XL sobre un Falcon Heavy que transportará más de 5 toneladas de carga a la órbita lunar en 6-12 meses. misiones largas. [149] [150] | |||||
- | TBA | TBA | Intelsat | TBA | |
Este fue el primer acuerdo comercial de un Falcon Heavy y se firmó en mayo de 2012. [136] En 2018, la opción aún se mantenía pero no se había elegido ningún satélite. [151] |
Primeros contratos comerciales
En mayo de 2012, SpaceX anunció que Intelsat había firmado el primer contrato comercial para un vuelo de Falcon Heavy. No se confirmó en el momento en que se produciría el primer lanzamiento de Intelsat, pero el acuerdo hará que SpaceX entregue satélites a la órbita de transferencia geosincrónica (GTO). [152] [153] En agosto de 2016, se supo que este contrato de Intelsat se había reasignado a una misión Falcon 9 Full Thrust para poner en órbita el Intelsat 35e en el tercer trimestre de 2017. [54] Mejoras en el rendimiento de la familia de vehículos Falcon 9 Desde el anuncio de 2012, la publicidad de 8.300 kg a GTO por su perfil de vuelo prescindible [154] permite el lanzamiento de este satélite de 6.000 kg sin actualizar a una variante Falcon Heavy.
En 2014, Inmarsat reservó tres lanzamientos con Falcon Heavy, [155] pero debido a retrasos cambiaron una carga útil a Ariane 5 para 2017. [156] De manera similar al caso Intelsat 35e , otro satélite de este contrato, Inmarsat 5-F4 , fue cambió a un Falcon 9 Full Thrust gracias a la mayor capacidad de despegue. [55] El contrato restante cubre el lanzamiento de Inmarsat-6 F1 en 2020 en un Falcon 9 . [157]
Primer contrato con el Departamento de Defensa
En diciembre de 2012, SpaceX anunció su primer contrato de lanzamiento de Falcon Heavy con el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD). El Centro de Sistemas de Misiles y Espacio de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos otorgó a SpaceX dos misiones de clase Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV), incluida la misión Space Test Program 2 (STP-2) para Falcon Heavy, originalmente programada para ser lanzada en marzo de 2017, [ 158] [159] para colocarse en una órbita casi circular a una altitud de 700 km, con una inclinación de 70,0 °. [160]
En abril de 2015, SpaceX envió a la Fuerza Aérea de EE. UU. Una carta de intención actualizada que describe un proceso de certificación para su cohete Falcon Heavy para lanzar satélites de seguridad nacional. El proceso incluye tres vuelos exitosos del Falcon Heavy, incluidos dos vuelos exitosos consecutivos, y la carta indica que Falcon Heavy puede estar listo para volar cargas útiles de seguridad nacional en 2017. [161] Pero en julio de 2017, SpaceX anunció que el primer vuelo de prueba sería tendrá lugar en diciembre de 2017, lo que pospondrá el lanzamiento del segundo lanzamiento (Programa de prueba espacial 2) hasta junio de 2018. [53] En mayo de 2018, con motivo del primer lanzamiento de la variante Falcon 9 Block 5 , un nuevo retraso hasta octubre Se anunció 2018, y el lanzamiento finalmente se retrasó hasta el 25 de junio de 2019. [52] La misión STP-2 usó tres núcleos del Bloque 5. [162]
Carga útil STP-2
La carga útil de la misión STP-2 incluyó 25 pequeñas naves espaciales del ejército de los EE. UU., La NASA y las instituciones de investigación: [53]
La Misión de Infusión de Propelente Verde (GPIM) era una carga útil; es un proyecto desarrollado en parte por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para demostrar un propulsor menos tóxico. [118] [163]
Otra carga útil secundaria es el Reloj Atómico del Espacio Profundo miniaturizado que se espera que facilite la navegación autónoma. [164] Los experimentos científicos y de demostración (DSX) del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea tienen una masa de 500 kg y medirán los efectos de las ondas de radio de muy baja frecuencia en la radiación espacial. [53] La carga útil británica "Orbital Test Bed" alberga varios experimentos comerciales y militares.
Otros satélites pequeños incluyeron Prox 1, construido por estudiantes de Georgia Tech para probar un propulsor impreso en 3D y un giroscopio miniaturizado , LightSail de The Planetary Society , [117] Nanosatélite Oculus-ASR de Michigan Tech , [125] y CubeSats de la Academia de la Fuerza Aérea de EE. UU. , Escuela de Postgrado Naval, Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos , Universidad de Texas en Austin , Universidad Estatal Politécnica de California y un CubeSat ensamblado por estudiantes de Merritt Island High School en Florida . [53]
La etapa del Bloque de 5 segundos permitió que múltiples reinicios coloquen sus muchas cargas útiles en múltiples órbitas. Se planeó que el lanzamiento incluyera una masa de lastre de 5.000 kg, [165] pero la masa de lastre se omitió más tarde de la masa total de 3700 kg para la pila de carga útil. [166]
Misiones de transporte del sistema solar
En 2011, el Centro de Investigación Ames de la NASA propuso una misión a Marte llamada Red Dragon que usaría un Falcon Heavy como vehículo de lanzamiento y vehículo de inyección transmarciano, y una variante de la cápsula Dragon para ingresar a la atmósfera marciana . Los objetivos científicos propuestos eran detectar firmas biológicas y perforar 1 m (3 pies 3 pulgadas) más o menos bajo tierra, en un esfuerzo por tomar muestras de depósitos de hielo de agua que se sabe que existen debajo de la superficie. Se proyectaba que el costo de la misión en 2011 sería inferior a 425 millones de dólares estadounidenses, sin incluir el costo de lanzamiento. [167] La estimación de SpaceX 2015 fue de 2000 a 4000 kg (4400 a 8800 lb) a la superficie de Marte, con un aterrizaje retropropulsivo suave después de una desaceleración atmosférica limitada utilizando un paracaídas y un escudo térmico . [168] Más allá del concepto del Dragón Rojo , SpaceX veía potencial para que Falcon Heavy y Dragon 2 transportaran cargas útiles científicas a través de gran parte del Sistema Solar , particularmente a Europa, la luna de Júpiter . [168] SpaceX anunció en 2017 que el aterrizaje propulsivo para Dragon 2 no se desarrollaría más y que la cápsula no recibiría patas de aterrizaje. En consecuencia, las misiones del Dragón Rojo a Marte fueron canceladas a favor de Starship , un vehículo más grande que usa una tecnología de aterrizaje diferente. [169]
Puerta
Falcon Heavy es el vehículo de lanzamiento para los módulos iniciales del Gateway : Elemento de potencia y propulsión (PPE) y Puesto avanzado de vivienda y logística (HALO). [170] Para disminuir la complejidad [171] La NASA anunció en febrero de 2021 que lanzará los dos primeros elementos en un solo vehículo de lanzamiento Falcon Heavy, con una fecha de lanzamiento no anterior a mayo de 2024. [144] Antes de cambiar a un lanzamiento combinado, La NASA incluyó en abril de 2020 al Falcon Heavy como el vehículo de lanzamiento para el lanzamiento único de PPE. [172]
En marzo de 2020, Falcon Heavy ganó el primer premio a una misión de reabastecimiento al Gateway, colocando una nueva nave espacial Dragon XL en una órbita de inyección translunar. [150]
Psique de la NASA
La NASA ha elegido Falcon Heavy como vehículo de lanzamiento para su misión Psyche a un asteroide metálico con un lanzamiento planificado en agosto de 2022. El contrato tiene un valor de 117 millones de dólares. [173] [174] [175]
Lanzamiento de la Fase 2 de la USAF
SpaceX se adjudicó el 40% de los lanzamientos en la Fase 2 de los contratos de Lanzamiento espacial de seguridad nacional (NSSL), que incluye varios lanzamientos y una instalación de integración vertical y el desarrollo de un carenado más grande, de 2024 a 2027.
Ver también
- Comparación de sistemas de lanzamiento orbital
- Comparación de familias de lanzadores orbitales
- Infraestructura de transporte SpaceX Mars
- Saturno C-3
- Delta IV pesado
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Existe un gran riesgo asociado con el Falcon Heavy. Existe una gran posibilidad de que el vehículo no llegue a la órbita ... Espero que se aleje lo suficiente de la plataforma para no dañar la plataforma. Consideraría incluso eso una victoria, para ser honesto. ... Creo que el Falcon Heavy será un gran vehículo. Hay tantas cosas que son realmente imposibles de probar sobre el terreno. Haremos lo mejor. ... De hecho, terminó siendo mucho más difícil hacer Falcon Heavy de lo que pensábamos. Al principio parece muy fácil; simplemente colocas dos primeras etapas como refuerzos de correa. ¿Qué tan difícil puede ser eso? Pero luego todo cambia. [las cargas cambian, la aerodinámica cambia totalmente, la vibración y la acústica triplicadas, rompes los niveles de calificación en todo el hardware, rediseñas la estructura central del avión, los sistemas de separación] ... Realmente, mucho más difícil de lo que pensamos originalmente. Fuimos bastante ingenuos al respecto. ... pero optimizado, es 2 1/2 veces la capacidad de carga útil del Falcon 9.
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enlaces externos
- Página oficial de Falcon Heavy
- Animación del vuelo Falcon Heavy , febrero de 2018
- Elon Musk sobre cómo Falcon Heavy cambiará los viajes espaciales, The Verge YouTube