Falcon 9

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Falcon 9
Falcon 9 v1.1 FT při startu mise THAICOM 8
Falcon 9 v1.1 FT při startu mise THAICOM 8
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]
v1.1 FT: 549 054 kg
Nosnost
na LEO v1.0: 10 450 kg[1]
v1.1: 13 150 kg[2]
v1.1 FT: 22 800 kg
na GTO v1.0: 4 540 kg[1]
v1.1: 4 850 kg[2]
v1.1 FT: 8 300 kg[2]
Historie startů
Status

v1.0: vyřazena
v1.1: vyřazena

v1.1 FT: aktivní
Kosmodrom

Cape Canaveral AFS

Vandenberg AFB
Celkem startů 30 (v1.0: 5,
v1.1: 15,
v1.1 FT: 10)
Úspěšné starty 27 (v1.0: 4,
v1.1: 14,
v1.1 FT: 9)
Selhání 2 (v1.0: 0,
v1.1: 1,
v1.1 FT: 1)
Částečná selhání 1 (v1.0: 1,
v1.1: 0,
v1.1 FT: 1)
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 soukromé společnosti SpaceX. Svým tahem a nosností je srovnatelná s ruskými raketami Angara 5 a Proton, americkými Delta IV a Atlas V a čínské Čchang-čeng 5.

Falcon 9 startuje na Floridě z Kennedyho vesmírného střediska startovací komplex LC-39A, z komplexu SLC-40 na Mysu Canaveral , nebo z komplexu SLC-4E Vandenbergovy letecké základny v Kalifornii. V budoucnosti bude startovat i ze soukromého Kosmodromu SpaceX v jižním Texasu ve vesnici Boca Chica u Brownsville.[4][5]

30. března 2017 společnost SpaceX jako první na světě úspěšně vyslala do vesmíru již dříve použitý první stupeň nosné rakety Falcon 9, bylo to při misi SES-10. Během mise se podařilo demonstrovat opakovanou použitelnost nejdražší části rakety - 1. stupně. 1. stupeň navíc po vynesení nákladu na orbitu úspěšně přistál na autonomní plovoucí plošině Of Course I Still Love You. Původně byl tento 1. stupeň použit při úspěšné misi CRS-8 v dubnu 2016.[6] Podle ředitelky SpaceX Gwynne Shotwellové jsou náklady spojené s kontrolou a manipulací se zachráněnými prvními stupni výrazně nižší, než polovina ceny nového stupně. Tyto náklady by se navíc časem měly snižovat.[7]

Společnost SpaceX v rámci svého programu na vývoj znovupoužitelného nosného systému testovala a demonstrovala potřebné technologie na raketě Falcon 9; při svém dvacátém startu 22. prosince 2015 první stupeň rakety úspěšně demonstroval experimentální přistání v přistávací zóně 1 (LZ-1) na mysu Canaveral. O čtyři měsíce později, 8. dubna 2016, první stupeň úspěšně dosedl na autonomní přistávací plošinu Of Course I Still Love You. K dubnu 2017, úspěšným návratem zpět na zem už celkem prošlo osm prvních stupňů a jeden již dvakrát.

Verze[editovat | editovat zdroj]

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

Falcon 9 v1.0[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Falcon 9 v1.0.

Vývoj začal v roce 2005 a první let přišel 4. června 2010. Letů bylo celkem pět a všechny splnily primární část mise. Poslední start proběhl 1. března 2013. Falcon 9 v1.0 postupně vynesl čtyři zásobovací lodě Dragon, z toho dva byly testovací lety a dva operační podle smlouvy CRS (CRS-1, CRS-2).

Falcon 9 v1.1[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Falcon 9 v1.1.

Tato verze létala mezi roky 2013 a 2016. Oproti předchozí verzi došlo k nárůstu výkonu a hmotnosti o 60 %, stejně tak i nádrže byly takto zvětšeny. Motory na prvním stupni byly nahrazeny modernizovanou verzí Merlin 1D. Tato zlepšení zvýšila užitečné zatížení až na 13 150 kg na LEO. Na prvním stupni se změnilo uspořádání motorů, uspořádání se nazývá octaweb. U této verze už se začalo zkoušet přistávání prvního stupně, ale této verzi se nikdy přistát nepodařilo. Tato verze měla jednu nehodu a to při letu CRS-7.

Falcon 9 v1.1 FT[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Falcon 9 v1.1 FT.

Tato v současnosti používaná verze má údajně až o 30 % vyšší tah než verze předchozí. Původně tato verze začala létat s více podchlazeným palivem, ale po nehodě při tankování druhého stupně, kdy byla na raketě umístěná družice Amos-6, se přešlo zpět na teplejší palivo, což mělo za následek mírné snížení výkonu. Při svém prvním letu v prosinci 2015 (se satelitem ORBCOMM-2) dokázal první stupeň rakety poprvé přistát zpět na Zemi. V březnu 2017 byl ke startu se satelitem SES-10 poprvé použit již jednou letěný první stupeň rakety.

Falcon 9 Block 5[editovat | editovat zdroj]

Prví let by měl přijít během roku 2017. Změny v této verzi by měly být zaměřeny hlavně na znovupoužitelnost. Tah motorů by měl být zvýšený o 10 % a měla by být použita nová roštová kormidla. Roštová kormidla u verze 1.1 FT jsou vyrobena z hliníku a tepelná ochrana je zajištěna ablativním nátěrem. To ztěžuje znovupoužitelnost, a tak by nová kormidla měla být z titanu a budou tak schopná odolat vyšším teplotám. Nová kormidla by také měla zajistit lepší ovladatelnost, čehož bude využito odlišným profilem letu při návratu, kdy stupeň poletí atmosférou déle, tím se více zpomalí a ušetří palivo.[8]

Testovací verze[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Grasshopper (raketa).

Při počátcích testování přistávání prvních stupňů byly použity 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 octaweb, kde osm motorů rozmístěných po obvodu obklopuje jeden motor středový (označován jako motor číslo pět - zároveň nabízí i nejširší možnost vektorování tahu). Motory jsou se zbytkem prvního stupně spojeny kovovou podpůrnou strukturou, do které jsou motory zavařeny. Na rozdíl od předchozí konfigurace, kde byly motory rozmístěny v mřížce 3x3 (tzv. tic-tac-toe konfigurace) tato konstrukce zjednodušuje výrobní proces a i design samotný. Při startu je všech devět motorů zažehnuto pyroforickou směsí TEA-TEB (triethylhliník-triethylboritan) z pozemních nádrží startovního komplexu, raketa nicméně disponuje i vlastními nádržemi na tuto směs - kvůli pozdějším zážehům při přistávacích manévrech. Směs se vyznačuje typickým zeleným plamenem (po přistání 1. stupně mise JCSAT-14 byl v motorové sekci zpozorován zelený plamen[9]).

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. Na rozdíl 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]

Podrobnější informace naleznete v článku Seznam letů Falconu 9 a Falconu Heavy.

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[10] 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.[11] Při druhém pokusu o návrat v dubnu 2015 se raketa po dosednutí na přistávací plošinu převrátila[12].

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.[13] V září 2015 firma SpaceX oznámila, že k obnově letů dojde „nejdříve za několik měsíců“.[14]

Falcon 9 provádí experimentální přistání na mysu Canaveral.

Dne 22. prosince 2015 byl následně s vylepšenou verzí rakety označovanou jako v1.1 FT (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[15]. 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.[16] Stupeň byl následně uskladněn v integračním hangáru na rampě 39A v Kennedyho vesmírném středisku před tím, než byl v červnu téhož roku převezen do Kalifornie k vystavení před centrálou SpaceX v tamějším Hawthorne.

Navazující mise Jason-3 ze dne 17. ledna úspěch letu ORBCOMM-2 s přistáním na zemi nezopakovala, 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 podpořit, 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.[17]

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).[18]

Falcon 9 při prvním úspěšném pokusu o přistání na autonomní oceánské přistávací plošině.

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.

Prvním letem konfigurace v1.1 FT byl 22. prosince 2015 start mise Orbcomm 2. První stupeň úspěšně přistál na oceánské plošině Of Course I Still Love You (ta samá, která byla použita při vynesení satelitu SES-9).

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. SpaceX Breaks Ground on Texas Spaceport. Space.com [online].  [cit. 2016-06-12]. Dostupné online.  
  5. SpaceX kosmodrom v jižním Texasu | forum.kosmonautix.cz. forum.kosmonautix.cz [online].  [cit. 2016-06-12]. Dostupné online.  
  6. SHANKLIN, Emily. SES-10 MISSION. SpaceX. 2017-03-30. Dostupné online [cit. 2017-03-31]. (anglicky) 
  7. Jeff Foust on Twitter. Twitter. . Dostupné online [cit. 2017-04-06]. (anglicky) 
  8. Elon Musk plánuje znovupoužití raket 24 hodin po přistání (a další novinky z tiskové konference) – ElonX. ElonX. 2017-03-31. Dostupné online [cit. 2017-03-31]. (cs-CZ) 
  9. JCSat-14 | forum.kosmonautix.cz. forum.kosmonautix.cz [online].  [cit. 2016-06-13]. Dostupné online.  
  10. Zkušební start soukromé rakety Falcon 9 byl úspěšný. Red. BBC. Novinky.cz [online]. 2010-06-04 [cit. 2010-06-05]. Dostupné online.  
  11. TOUFAR, Pavel. Příliš tvrdé přistání. Převratná raketa při ostrém testu neuspěla. Technet.cz [online]. 2014-01-10 [cit. 2015-01-11]. Dostupné online.  
  12. 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.  
  13. ČTK. Zkázu vesmírné lodi Dragon způsobila asi prasklá vzpěra. Aktuálně.cz [online]. 2015-07-21 [cit. 2015-09-01]. Dostupné online.  
  14. ČTK. Další start soukromé rakety Falcon 9 se odkládá na neurčito. Aktuálně.cz [online]. 2015-09-01 [cit. 2015-09-01]. Dostupné online.  
  15. SpaceX rocket in historic upright landing. BBC [online]. 2015-12-22 [cit. 2015-12-22]. Dostupné online.  
  16. 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.  
  17. 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) 
  18. 2016 FAA Commercial Space Transportation. YouTube [online]. 2016-02-03 [cit. 2016-02-13]. Dostupné online.  (anglicky) 

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]