Falcon 9

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Falcon 9
Falcon 9 v1.1 FT při startu mise ORBCOMM-2
Falcon 9 v1.1 FT při startu mise ORBCOMM-2
Země původu USA
Rodina raket Falcon
Výrobce SpaceX
Rozměry
Výška

v1.0: 54,9 metrů[1]
v1.1: 68,4 metrů[2]

v1.1 Full Thrust: 70 metrů
Průměr 3,66 metrů[1]
Hmotnost v1.0: 333 400 kg[1]
v1.1: 505 846 kg[2]
Nosnost
na LEO v1.0: 10 450 kg[1]
v1.1: 13 150 kg[2]
na GTO v1.0: 4 540 kg[1]
v1.1: 4 850 kg[2]
v1.1 FT: 5 330 kg[2]
Historie startů
Status

v1.0: vyřazena
v1.1: vyřazena

v1.1 FT: aktivní
Kosmodrom

Cape Canaveral AFS

Vandenberg AFB
Celkem startů 23 (v1.0: 5,
v1.1: 15,
v1.1 FT: 3)
Úspěšné starty 21 (v1.0: 4,
v1.1: 14,
v1.1 FT: 3)
Selhání 1 (v1.0: 0,
v1.1: 1,
v1.1 FT: 0)
Částečná selhání 1 (v1.0: 1,
v1.1: 0,
v1.1 FT: 0)
První start

v1.0: 4. června 2010
v1.1: 29. září 2013

v1.1 FT: 22. prosince 2015
Poslední start v1.0: 1. března 2013
v1.1: 17. ledna 2016
První stupeň – Falcon 9
Tah v1.0: 4 940 kN (ve vakuu)[1]
v1.1: 5 885 kN (na hladině moře),[2] 6 672 kN (ve vakuu)[2]
v1.1 FT: 6 700 kN (na hladině moře)
Specifický impuls v1.0: 275 sekund na hladině moře,[1] 304 sekund ve vakuu[1]
v1.1, v1.1 FT: 282 sekund na hladině moře,[3] 311 sekund ve vakuu[3]
Doba zážehu v1.0: 170 sekund
v1.1: 180 sekund[2]
v1.1 FT: 162 sekund
Palivo RP-1/LOX
Druhý stupeň – Falcon 9
Tah v1.0: 445 kN
v1.1: 801 kN[2]
v1.1 FT: 934 kN
Specifický impuls v1.0: 342 sekund
v1.1: 340 sekund
v1.1 FT: 348 sekund
Doba zážehu v1.0: 345 sekund[1]
v1.1: 375 sekund[2]
v1.1 FT: 397 sekund
Palivo RP-1/LOX

Falcon 9 je nosná raketa americké firmy SpaceX. Svým tahem a nosností se vyrovná raketám Angara, Proton, H-2A, H-2B, Delta IV, Atlas V a Čchang-čeng 5.

Falcon 9 je vypouštěn z komplexu 40 na Cape Canaveral a z komplexu SLC-4E Vandenbergovy letecké základny.

Při svém dvacátém startu 22. 12. 2015 poslední verze této nosné rakety úspěšně demonstrovala návrat prvního stupně zpět na kosmodrom.

Verze[editovat | editovat zdroj]

Zleva Falcon 1, Falcon 9 v1.0, Falcon 9 v1.1 a Falcon Heavy

Kromě starší verze označované jako Falcon 9 v1.0 byla vyvinuta vylepšená a od roku 2013 až do roku 2016 provozovaná varianta Falcon 9 v1.1. V důsledku selhání mise CRS SpX-7 prošla raketa nicméně dalšími úpravami, které vyústily ve vznik verze Falcon 9 v1.1 Full Thrust (= plný tah) s údajně až o třicet procent vyšším tahem. Verze v1.1 FT je také první verzí, které se úspěšně podařilo provést experimentální přistání, a to během mise ORBCOMM-2.

Testy prošly také suborbitální rakety Grasshoper a Falcon 9R Dev, obě derivované z letové konfigurace v1.1. První zmíněná testovala schopnost vzlétat a přistávat při malých rychlostech a v malých výškách, s minimálním laterálním pohybem - maximální dosažená výška byla 744 metrů. Druhá byla více podobná své předloze (hlavní část trupu byla standardní) a sloužila k testování některých zásadních prvků později použitých v letových verzích. Bohužel při pátém testu v srpnu 2014 došlo k fatální anomálii na senzorovém vybavení, které způsobilo její zničení. Bylo uvedeno, že letová verze má pro daný senzor redundantní zálohu, a tudíž by ke stejné anomálii dojít nemohlo.

Design[editovat | editovat zdroj]

První stupeň je osazen devíti motory typu Merlin 1D+ na LOX/RP-1 v konfiguraci, kde osm motorů rozmístěných po obvodu obklopuje jeden motor středový (označován jako motor číslo pět - zároveň nabízí i nejširší možnost vektorování tahu) - jedná se o tzv. octaweb, což je kovová podpůrná struktura, do které jsou motory zavařeny. Narozdíl od předchozí konfigurace (tzv. 3x3 rozmístění) tato konstrukce zjednodušuje výrobní proces a design samotný. Při startu je všech devět motorů zažehnuto pyroforickou směsí TEA-TEB (triethylhliník-triethylboritan) z přízemních nádrží, raketa nicméně disponuje i vlastními nádržemi na tuto směs - kvůli pozdějším zážehům při přistávacích manévrech. Směs se vyznačuje typickým zeleným plamenem.

Nad motorovu sekcí jsou umístěny čtyři přistávací nohy, vyrobené z uhlíkového vlákna a voštinového kompozitního hliníku. Dohromady váží méně než 2,1 tuny. Při vzletu jsou složeny podél trupu, před přistáním je písty roztáhnou pomocí stlačeného hélia. Celkové rozpětí noh je až 18 metrů. Podle Gwynne Shotwellové jsou přistávací nohy konfigurace v1.1 FT silnější než ty, které byly montované na trup v1.1. Prohlásila to v reakci na selhání jedné z nich během přistání letu 21 (Jason-3).

Motory prvního stupně hoří obvykle 140 sekund (pokud jde o misi na nízkou oběžnou dráhu) nebo až 156 sekund (vysokoenergetické mise na přechodovou dráhu ke geostacionární dráze). Krajní případy letů na GTO pak značně komplikují přistání, protože kvůli úspoře paliva není prováděn tzv. boostback burn, který upravuje přistávací trajektorii stupně, a raketa proto letí k přistávací zóně po takřka balistické křivce.

Nad hlavní částí trupu prvního stupně se pak nachází tzv. mezistupeň (interstage). To je kompozitní konstrukce, která chrání motor druhého stupně během vzletu, a následně zajišťuje jeho bezpečné oddělení, čehož je dosaženo pomocí pneumatického oddělovacího systému - ten je unikátní, protože většina nosných raket využívá pyrotechnického oddělení. Mezistupeň se následně vrací k přistání spolu s prvním stupněm.

Po oddělení prvního stupně dochází po pěti až sedmi sekundách k zážehu jediného motoru druhého stupně. Jedná se o vakuový derivát motorů prvního stupně, běžně označovaný jako M1DVac, a vyznačuje se především podstatně větší tryskou s větším expanzím poměrem. Narozdíl od motorů prvního stupně M1DVac nabízí také širší možnosti regulace tahu, a to se spodní hranicí až 39% nominálního výkonu (u motorů prvního stupně je to 70%).

Na druhém stupni je ve většině případů osazen aerodynamický kryt. Oproti nosným systémům jako je např. Atlas V, raketa Falcon disponuje krytem vyráběným pouze v jedné velikosti, a to o průměru 5,2 metru a výšce 13,2 metru. Obě dvě poloviny jsou vyrobeny z uhlíkového vlákna a voštinového kompozitního hliníku, a mezi oddělením druhého stupně a ukončením jeho prvního zážehu jsou pneumaticky odděleny.

Aerodynamický kryt je užíván k ochraně citlivého nákladu během vzletu - většinou jde o citlivé satelity určené k nasazení ve vakuu vesmíru. Nicméně když americká společnost Sierra Nevada zvažovala raketu Falcon jako alternativu pro vynášení své lodi Dreamchaser (místo Atlasu V), bylo uvedeno, že by loď byla také vynášena uvnitř aerodynamického krytu (došlo by ale ke složení křídel).

Místo aerodynamického krytu ale může být osazena i loď Dragon, nebo Dragon v2.

Přehled letů[editovat | editovat zdroj]

Dne 13. března 2010 proběhl v rámci testování rakety na startovacím komplexu 40 mysu Canaveral zkušební zážeh všech 9 motorů prvního stupně. Tento 3,5s test proběhl úspěšně. První let byl uskutečněn v pátek 4. června 2010[4] po prověrce a instalaci autodestrukčního systému nosiče.

Dne 10. ledna 2015 byl poprvé během běžného startu otestován řízený návrat prvního stupně rakety. Ten byl úspěšně naveden na přistávací plošinu v oceánu, během tvrdého dopadu byl však zničen.[5] Při druhém pokusu o návrat v dubnu 2015 se raketa po dosednutí na přistávací plošinu převrátila[6].

Při devatenáctém letu došlo dvě a půl minuty po startu k explozi a ztrátě rakety. Podle předběžných závěrů vyšetřování (z konce července 2015) havárii způsobila prasklá vzpěra, vinou které došlo k explozi nádrže s tekutým kyslíkem.[7] V září 2015 firma SpaceX oznámila, že k obnově letů dojde „nejdříve za několik měsíců“.[8]

Falcon 9 provádí experimentální přistání na mysu Canaveral.

Dne 22. prosince 2015 byl následně s vylepšenou verzí rakety označovanou jako v1.2 (prodloužený 2. stupeň, použití přechlazeného paliva) úspěšně demonstrován návrat 1. stupně zpět na kosmodrom i s úspěšným přistáním. Jednalo se o historicky první přistání prvního stupně rakety navedené na orbitální let[9]. Následný statický zážehový test, provedený 15. ledna na odpalovací rampě CC40, prokázal, že raketa je v dobrém stavu, až na jeden z vnějších motorů Merlin 1D+, který vykazoval tahové fluktuace. Musk to na svém twitterovém účtu následně připsal náhodné ingesci trosek.[10]

Navazující mise Jason-3 ze dne 17. ledna se úspěch letu ORBCOMM-2 s přistáním na zemi rozhodla nezopakovat, protože satelit mířil na vysoce prográdní orbitální dráhu a tudíž startoval z k tomu lépe uzpůsobené Vandenberg AFB. SpaceX zde v té době neměla infrastrukturu, která by takový manévr mohla popořit, a také jí stále nebylo uděleno povolení od Federální letecké správy (FAA) pro přelet nad blízkou přírodní rezervací, která schraňuje i několik ohrožených druhů; pokusili se proto o přistání na již třetí autonomní plošině, pojmenované po své vysloužilé předchůdkyni Just Read the Instructions, v Tichém oceáně. Raketa na plošinu dosedla, ale ocelový zámek jedné z přistávacích noh se nedomkl a raketa se tudíž převrátila a explodovala. Podle Muska to bylo způsobeno hustou ranní mlhou na odpalovací rampě, která kondenzovala a následně mrzla na raketě. Velké části trupu nicméně explozi přežily, a byly úspěšně dopraveny do losangeleského přístavu k dalšímu ohledání. Druhý stupeň úspěšně dopravil satelit Jason-3 na žádanou orbitu, v průběhu demonstrujíc svoji schopnost několikrát zažehnout motor, která je považována za kruciální k dopravě těžších zatížení na orbitu.[11]

Gwynne Shotwell, ředitelka SpaceX, na konferenci FAA CST 4. února 2016 zmínila, že přistávací nohy konfigurace v1.1 FT byly podstatně vylepšeny (Jason-3 byl posledním letem předchozí konfigurace, v1.1).[12]

Následující misí bylo úspěšné vynesení lucemburského satelitu SES-9, mířícího na geostacionární oběžnou dráhu (GEO). Se svojí váhou, přesahující 5 330 kg, je to zatím nejtěžší satelit, který raketa Falcon 9 vynesla na přechodovu dráhu ke GEO. Misi samotné ale předcházelo mnoho neočekávaných změn, počínaje vyžádáním změny v letovém profilu od společnosti SES S.A., aby satelit dosáhl vyššího apogea a zkrátil se tak čas nutný pro dodatečné manévrování satelitu svépomocí (úspora byla následně vyčíslena na 45 dní) a konče čtyřmi neúspěšnými pokusy o start - první byl zrušen půl hodiny předem a to kvůli nepříznivému počasí nad mysem Canaveral, druhý minutu a tři čtvrtě před startem kvůli pomalému tankování tekutého kyslíku, třetí skončil přerušením při zážehu kvůli nízkému tahu způsobenému ohřátím tekutého kyslíku během čekání na vyklizení příbřežní hazardní zóny, a čtvrtý byl odvolán několik hodin před startem kvůli horním větrům. Raketa Falcon 9 se vznesla k oblohám až při pátém pokusu, a to 4. března 2016, okolo 23:35 GMT. Došlo ke vzletu prostému všech anomálií, druhý stupeň se oddělil přibližně dvě minuty čtyřicet osm vteřin po startu a pokračoval ke ke své koncové destinaci na přechodové dráze ke GEO, zatímco první stupeň po balistické křivce zamířil k přistávací plošině Of Course I Still Love You, umístěné 632 kilometrů od floridského pobřeží. Krátce po osmé minutě první stupeň inicioval svůj přistávací zážeh, kvůli excesivní rychlosti výjimečně prováděný o třech motorech místo jednoho, ale i přesto bylo přistání na plošině tvrdé a nezdařilo se. Plošina samotná utrpěla dílčí poškození. SpaceX už předem prohlásilo, že kvůli extrémnímu letovému profilu s úspěšným přistáním nepočítá.

Zásobovací mise CRS-8 je plánována 8. dubna 2016, 20:43 GMT. Bude to první let konfigurace v1.1 FT. k Mezinárodní vesmírné stanici a zatím s počítá se pokusem o přistání na oceánské plošině Of Course I Still Love You (ta samá, která byla použita při vynesení satelitu SES-9). Ačkoli by raketa měla mít dostatek pohonných hmot k přistání na zemi, úspěšné přistání na oceánské plošině je aktuálně před inauguračním letem Falconu Heavy pro společnost prioritou. V rámci příprav ke startu první stupeň rakety 5. dubna prošel statickým zážehovým testem na rampě CC40 na mysu Canaveral[13]

Uskutečněné a plánované lety Falconu 9
Let číslo Datum Popis letu Stav Poznámky
1 4. červen 2010 Zkušební let Uskutečněno Let s maketou lodi Dragon
2. 8. prosinec 2010 NASA COTS Demo 1 Uskutečněno Test bezpilotní lodi Dragon včetně návratu na Zemi
3 22. květen 2012 NASA COTS Demo 2+ Uskutečněno Testovací bezpilotní let, nácvik automatických setkávacích manévrů, spojení se stanicí ISS
4 7. říjen 2012 CRS SpX-1 Uskutečněno[14] První zásobovací let k ISS. Sekundární náklad, satelit Orbcomm, se nepovedlo navést na pracovní dráhu.[15]
5 1. březen 2013 CRS SpX-2 Uskutečněno Druhý zásobovací let k ISS.[16]
6 29. září 2013 CASSIOPE Uskutečněno První let Falcon v 1.1. Vynesení satelitu CASSIOPE pro MDA Corp
7 3. prosinec 2013[17][18] SES-8 Uskutečněno Vynesení satelitu SES-8 na geostacionární dráhu.[17]
8 6. leden 2014[17] Thaicom 6 Uskutečněno Vynesení thajské družice řady Thaicom.
9 18. duben 2014 CRS SpX-3 Uskutečněno Třetí zásobovací let k ISS.
10 14. červenec 2014 OG2 Mise 1 Uskutečněno 6 komunikačních satelitů firmy Orbcomm
11 5. srpen 2014 Asiasat 8 Uskutečněno Geostacionární komunikační satelit Asiasat 8
12 7. září 2014 Asiasat 6 Uskutečněno Geostacionární komunikační satelit Asiasat 6
13 21. září 2014 CRS SpX-4 Uskutečněno Čtvrtý zásobovací let k ISS.
14 10. leden 2015 CRS SpX-5 Uskutečněno Pátý zásobovací let k ISS. Záchrana 1. stupně nosné rakety nebyla úspěšná.
15 11. únor 2015 DSCOVR Uskutečněno Vynesení družice do bodu L1 pro monitorování vesmírného klimatu.
16 2. březen 2015 ABS 3A, Eutelsat 115 West B Uskutečněno GTO
17 14. duben 2015 CRS SpX-6 Uskutečněno Šestý zásobovací let k ISS. Záchrana 1. stupně nosné rakety nebyla úspěšná.
18 27. duben 2015 Turkmensat 1 Uskutečněno GTO
19 28. červen 2015 CRS SpX-7 Selhalo Sedmý zásobovací let k ISS – raketa selhala a explodovala krátce po startu.[19]
20 22. prosinec 2015[20] ORBCOMM-2 Uskutečněno Komunikační satelity (11ks) firmy Orbcomm. První let nové verze rakety v1.1 „Full Thrust“.

Úspěšné přistání prvního stupně zpět na kosmodromu.

21 17. ledna 2016 Jason-3 Uskutečněno Vědecký satelit zkoumající světové oceány. Poslední let konfigurace v1.1. Přistání prvního stupně na oceánské přistávací plošině selhalo kvůli vadnému zámku přistávací nohy.[21]
22 4. března 2016 SES-9 Uskutečněno Raketa úspěšně vynesla svůj zatím nejtěžší satelit, SES-9, na přechodovou dráhu ke geostacionární dráze.
23 8. dubna 2016 CRS SpX-8 Uskutečněno Osmý zásobovací let k ISS. V nehermetizovaném prostoru loď Dragon byl vynesen i experimentální obytný modul BEAM společnosti Bigelow Aerospace. První stupeň úspěšně přistál na autonomní oceánské přistávací plošině v Atlantském oceánu.
24 3. květen 2016 JCSAT-14 Plánováno Telekomunikační satelit pro japonskou SKY Perfect JSAT Corp. mířící na GTO.
25 konec května 2016 Eutelsat 117W B & ABS 2A Plánováno Duální satelitní náklad mířící na geostacionární dráhu.
 ? červen 2016 Thaicom 8 Plánováno
 ? 24. června 2016 CRS SpX-9 Plánováno Devátý zásobovací let k ISS. V nehermetizovaném prostoru ponese i nový dokovací adaptér pro modul Harmony.
 ? červen 2016[22] Formosat-5 & SHERPA Plánováno Druhý let z Vandenberg AFB v roce 2016. Primárním nákladem je taiwanský snímkovací satelit Formosat-5 mířící na sluneční synchronní dráhu, sekundárním je pak autonomní zařízení SHERPA, nesoucí 87 cubesatů a mikrosatelitů na oběžnou dráhu 450 kilometrů nad zemí (součástí tohoto nákladu bude i první slovenská družice skCube).
 ? červenec 2016 Iridium Next 3-12 Plánováno Vypuštění deseti komunikačních družic pro společnost Iridium.
 ? červenec 2016 Amos-6 Plánováno Izraelský komunikační satelit. Část přenosové kapacity bude pronajata společnostem Facebook a Eutelsat.
 ? 1. srpna 2016 CRS SpX-10 Plánováno Desátý zásobovací let k ISS.
 ? druhá polovina 2016 SES-10 Plánováno Komunikační satelit mířící na geostacionární dráhu. Společnost SES vyjářila zájem o využití prvního stupně z mise CRS-8 pro tento let.[23]
 ? druhá polovina 2016 SES-11 Plánováno Komunikační satelit mířící na geostacionární dráhu.
 ? 13. ledna 2017 CRS SpX-11 Plánováno Jedenáctý zásobovací let k ISS.
 ? květen 2017 Crew Dragon Demo 1 Plánováno Testovací bezpilotní let Dragon V2 k ISS.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b c d e f g h i SpaceX. Falcon 9 overview [online]. SpaceX, 2012, [cit. 2013-10-01]. Z originálu [1] archivováno 2013-3-23. Dostupné online. (anglicky) 
  2. a b c d e f g h i j SpaceX. Falcon 9 [online]. SpaceX, 2013, [cit. 2013-10-01]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. a b SpaceX. Falcon 9 overview [online]. SpaceX, 2012, [cit. 2013-10-01]. Z originálu [2] archivováno 2013-5-1. Dostupné online. (anglicky) 
  4. Zkušební start soukromé rakety Falcon 9 byl úspěšný. Red. BBC. Novinky.cz [online]. 2010-06-04 [cit. 2010-06-05]. Dostupné online.  
  5. TOUFAR, Pavel. Příliš tvrdé přistání. Převratná raketa při ostrém testu neuspěla. Technet.cz [online]. 2014-01-10 [cit. 2015-01-11]. Dostupné online.  
  6. VŠETEČKA, Roman; LÁZŇOVSKÝ, Matouš; ČTK. Do třetice všeho zlého. Raketa přistála přesně, pak se převrátila. Technet.cz [online]. 2015-04-15 [cit. 2015-04-29]. Dostupné online.  
  7. ČTK. Zkázu vesmírné lodi Dragon způsobila asi prasklá vzpěra. Aktuálně.cz [online]. 2015-07-21 [cit. 2015-09-01]. Dostupné online.  
  8. ČTK. Další start soukromé rakety Falcon 9 se odkládá na neurčito. Aktuálně.cz [online]. 2015-09-01 [cit. 2015-09-01]. Dostupné online.  
  9. SpaceX rocket in historic upright landing. BBC [online]. 2015-12-22 [cit. 2015-12-22]. Dostupné online.  
  10. Ken Kremer. SpaceX Test Fires Recovered Falcon 9 Booster in Major Step To Reusable Rockets. Universe Today [online]. 2016-01-16 [cit. 2016-02-13]. Dostupné online.  
  11. Chris Gebhardt. SpaceX Falcon 9 v1.1 conducts static fire test ahead of Jason-3 mission. NASASpaceflight [online]. 2016-01-08 [cit. 2016-02-13]. Dostupné online.  (anglicky) 
  12. 2016 FAA Commercial Space Transportation. YouTube [online]. 2016-02-03 [cit. 2016-02-13]. Dostupné online.  (anglicky) 
  13. Static fire complete, teams reviewing data in advance of Dragon mission to @Space_Station [online]. SpaceX, 2016-04-05, [cit. 2016-04-06]. Dostupné online.  
  14. ČTK. Na zásobovací misi k ISS poprvé zamířila soukromá vesmírná loď. Novinky.cz [online]. 2012-10-08 [cit. 2012-10-09]. Dostupné online.  
  15. luk. Vesmírný let SpaceX: Sokol v problémech, Drak naštěstí ne [online]. Praha: Česká televize, 2012-10-10, rev. 2012-10-10, [cit. 2012-10-13]. Dostupné online.  
  16. PŘIBYL, Tomáš. SpaceX: firma, která nás dostane na Mars. Tajemství vesmíru. 2013-05, čís. květen 2013, s. 39. ISSN 1805-5249.  
  17. a b c Spaceflight Now. Worldwide launch schledule [online]. Spaceflight Now, rev. 2013-10-3, [cit. 2013-10-07]. Dostupné online. (anglicky) 
  18. vps, Novinky, ČTK. Soukromá firma SpaceX vyslala do vesmíru první satelit. Novinky.cz [online]. 2013-12-04 [cit. 2013-12-04]. Dostupné online.  
  19. SpaceX. Raketa SpaceX při startu explodovala [online]. Novinky.cz, 2015-06-28, [cit. 2015-06-28]. Dostupné online. (česky) 
  20. BERGIN, Chris. SpaceX preparing for Static Fire test on first Full Thrust Falcon 9 First Stage. NASAspaceflight.com [online]. 2015-10-24 [cit. 2015-10-28]. Dostupné online.  
  21. MUSK, Elon. Vyjádření na oficiálním Twitteru [online]. Twitter, [cit. 2016-01-17]. Dostupné online. (anglicky) 
  22. DE SELDING, Peter B.. Spaceflight waits out SpaceX delays, expands rideshare business to larger satellites and GEO orbit. [[3]] [online]. 2016-03-24 [cit. 2016-03-24]. Dostupné online.  (anglicky) 
  23. DE SELDING, Peter B.. Falcon 9 returns(3): SES, to launch SES-10 w/ SpaceX this yr, says OK using refurbished 1st stage for right price. [online]. SpaceNews, 2016-04-11, [cit. 2016-04-12]. Dostupné online.  

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]