Falcon 9

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Falcon 9
Falcon 9 v1.2 štartuje s prvými desiatimi komunikačnými satelitmi Iridium NEXT zo štartovacieho komplexu 4 na Vandenbergovej leteckej základni, január 2017
Falcon 9 v1.2 štartuje s prvými desiatimi komunikačnými satelitmi Iridium NEXT zo štartovacieho komplexu 4 na Vandenbergovej leteckej základni, január 2017
Základné údaje
Funkcia stredná nosná raketa
Výrobca SpaceX
Krajina pôvodu USA
Výška v1.0: 54,9 m
v1.1: 68,4 m
v1.2: 70,0 m
Priemer 3,66 m
Hmotnosť v1.0: 333 400 kg
v1.1: 505 846 kg
v1.2: 549 054 kg
Počet stupňov 2
Nosnosť
Náklad na LEO v1.0: 10 450 kg
v1.1: 13 150 kg
v1.2: 22 800 kg
v1.0: 4 540 kg (GTO)
v1.1: 4 850 kg (GTO)
v1.2: 8 300 kg (GTO)
História letov
Stav v1.0: Vyradený
v1.1: Vyradený
v1.2: Aktívny
Block 5: Vo vývoji
Štartovacia rampa Cape Canaveral (SLC-40)
Kennedyho vesmírne stredisko (LC-39A)
Vandenberg (SLC-4E)
Počet štartov 44 (v1.2: 24 v1.1: 15 v1.0: 5)
Úspešné štarty 42 (v1.2: 24 v1.1: 14 v1.0: 4)
Zlyhania 2 (v1.2: 1 v1.1: 1)
Čiastočné zlyhanie 1 (v1.0)
Prvý štart v1.2: 22. december 2015
v1.1: 29. september 2013
v1.0: 4. jún 2010
Heavy: 2018 (plánovaný)
Posledný štart v1.2: 30. október 2017
v1.1: 17. január 2016
v1.0: 1. marec 2013
Prvý stupeň – Falcon 9
Motory v1.2:Merlin 1D+
v1.1:Merlin 1D
v1.0:Merlin 1C
Ťah v1.2 (od konca roku 2016): 7 607 kN
v1.2: 6 806 kN
v1.1: 5 885 kN
v1.0: 4 940 kN
Špecifický impulz v1.1, v1.2: 282 sekúnd na hl. mora
311 sekúnd vo vákuu
v1.0: 275 sekúnd na hl. mora
304 sekúnd vo vákuu
Doba funkcie v1.2: 162 sekúnd
v1.1: 180 sekúnd
v1.0: 170 sekúnd
Palivo RP-1/LOX
Druhý stupeň – Falcon 9
Motory v1.2:Merlin 1D Vacuum+
v1.1:Merlin 1D Vacuum
v1.0:Merlin 1C Vacuum
Ťah v1.2: 934 kN
v1.1: 801 kN
v1.0: 617 kN
Špecifický impulz v1.2: 348 sekúnd
v1.1: 340 sekúnd
v1.0: 342 sekúnd
Doba funkcie v1.2: 397 sekúnd
v1.1: 375 sekúnd
v1.0: 345 sekúnd
Palivo RP-1/LOX

Falcon 9 je nosná raketa americkej firmy SpaceX. Svojím ťahom a nosnosťou sa vyrovná raketám Angara, Proton, H-2A, H-2B, Delta IV, Atlas V a Dlhý Pochod 5. Je navrhnutá ako nosič lode Dragon. Priemer aerodynamického krytu je 3,6 – 5,2 metrov. Bude existovať v dvoch základných variantoch, a to Falcon 9 a Falcon 9 Heavy, ktorá bude ešte mať ďalšie dva štartovacie stupne po bokoch.

Na nízku dráhu (LEO) do výšky približne 600 km vynesie od 22,8 ton (F9v1.2) do 54,4 tony (variant Heavy). Na geostacionárnu dráhu (GTO) vo výške 35 500 km vynesie od 8,3 tony (F9v1.2) do 22,2 ton (variant Heavy). Falcon 9 štartuje z komplexu 40 na Cape Canaveral, Kalifornskej základne Vandenberg Air Force Base rampy SLC-4E a po úpravách rampy LC-39A Kennedy Space Center (štartovali z nej aj americké raketoplány a mesačné rakety Saturn V) v Kennedyho vesmírom stredisku sa bude štartovať s raketami Falcon Heavy a Falcon 9 s pilotovanou loďou Dragon 2.

Dizajn[upraviť | upraviť zdroj]

Rodina rakiet Falcon

Prvý stupeň má 9 motorov Merlin (v1.0 Merlin 1C, v1.1 a v1.2 Merlin 1D) spaľujúcich LOX/RP-1 (toto palivo používa celá raketa). Vo verzii v1.0 bolo 9 motorov umiestnených v takzvanom tic-tac-toe (slov. piškvorky), kde boli v mriežke 3 x 3, pri verziách v1.1 a v1.2 sú umiestnené v štruktúre octaweb, kde je jeden motor v strede (má najširšiu možnosť vektorovania ťahu) a ostatné sú po jeho obvode. Prvý stupeň je navrhnutý tak, aby bol celý znovu použiteľný. Pri štarte je 9 motorov zapálených pyroforickou zmesou TEA-TAB (triethylhliník-triethylboritan) z nádrží umiestnených na štartovacej rampe, ale 3 motory (vrátane prostredného) disponujú vlastnými nádržkami na túto zmes kvôli pristávacím manévrom v neskoršej fáze letu.

Motory prvého stupňa horia pri lete na LEO približne 140 sekúnd, na GTO až 156 sekúnd. Pri letoch na GTO sa vynecháva jeden z troch zapálení motorov, tzv. boostback burn, ktorý slúži na navedenie nad pevninu.

Nad motorovou sekciou prvého stupňa sa nachádza štvorica pristávacích nôh. Tie sú vyrobené z kompozitu uhlíkového vlákna a hliníku. Pri vzlete sú zložené pozdĺž trupu prvého stupňa a tesne pred dosadnutím prvého stupňa (buď na pevninu alebo morskú plošinu) ich vysunú piesty na stlačené hélium. Celkové rozpätie nôh je až 18 metrov.

Tesne pod štruktúrou nazývanou "medzistupeň" sa nachádza štvorica roštových kormidiel a trysiek na stlačený dusík, ktoré ovládajú a stabilizujú prvý stupeň pri zostupe. Priamo na nej sa taktiež nachádza pneumatický systém oddelenia prvého a druhého stupňa ktorý je unikátny. Ostatné rakety väčšinou používajú totižto pyrotechnický systém. Medzistupeň sa vracia s prvým stupňom späť na Zem.

Motor druhého stupňa (Merlin 1D vac.) sa zapaľuje cca. 5-6 sekúnd po oddelení prvého stupňa. Má podstatne väčšiu dýzu kvôli väčšej expanzii spalín. Jeho ťah sa dá regulovať v rozmedzí 36 % až 100 % nominálneho ťahu, kdežto pri motoroch prvého stupňa to je 70 % až 100 %.

Nad druhým stupňom sa môže nachádzať buď 5,2 m široký a 13,2 m dlhý aerodynamický kryt, ktorý chráni náklad pred pôsobením aerodynamického namáhania pri vzlete, alebo lode Dragon a Dragon 2. Pri lete so satelitom SES-10 30. marca 2017 sa jednu polovicu krytu podarilo zachrániť pomocou manévrovacích trysiek a ovládateľného padáku. Pristátie do morskej vody však spôsobuje poškodenie krytu v celkovej hodnote 6 mil. dolárov (tvoriac približne 10% celkovej ceny štartu), preto sa do budúcna uvažuje o pristávaní na nafukovacom vankúši na hladine.[1]

Prehľad verzií[upraviť | upraviť zdroj]

Falcon9 v 1.0 Block 1, Block 2
Prvá verzia nosiča, usporiadanie motorov do mriežky 3x3 tic-tac-toe, Motory Merlin 1C. Plánovaný Block 2 zrušený na úkor v1.1
Falcon9 v 1.1 (Block podverzie neznáme)
Nové motory Merlin 1D v novej konfigurácii octaweb (1 centrálny 8 po jeho obvode), väčšie nádrže, integrovaná možnosť záchrany prvého stupňa v reusable verzii (pristávacie nohy, roštové kormidlá).
Falcon9 v 1.2 Block 1-5

  • Block 1-3 (Neznámy presný prechod medzi podverziami)
    Zvýšený ťah motorov Merlin 1D, väčšie nádrže horného stupňa, podchladené palivo.
  • Block 4
    Zvýšený ťah motorov Merlin 1D o 8% softwarovo, vačšia výdrž horného stupňa reštartovateľný na obežnej dráhe v priebehu neikoľkých hodín.
  • Block 5
    Posledná verzia: využitie plného potenciálu motoru Merlin 1D, plne optimalizovaný pre znovupoužitie, zabránenie tvorbe trhlín na lopatkách turbín motorov Merlin 1D[2], vylepšené pristávacie nohy, možné využitie nôh ako aerodynamickej brzdy ešte pred vstupom stupňa do hustejších vrstiev atmosféry, nové titánové roštové kormidlá (najväčšie titánové výkovky na svete), zvýšená tepelná ochrana štruktúry OCTAWEB, dokopy asi 100 úprav hlavne na požiadavku NASA pred prvým letom lode Crew Dragon. Prvý štart sa predpokladá na misii DM-1 v roku 2018.[3]

Prehľad letov[upraviť | upraviť zdroj]

Bližšie informácie v hlavnom článku: Zoznam letov Falconu 9 a Falconu Heavy

Dňa 13. marca 2010 sa uskutočnil v rámci testovania rakety na štartovacom komplexe 40 na Cape Canaveral skúšobný zážih všetkých 9 motorov prvého stupňa. Tento 3,5-sekundový test bol úspešný. Prvý let bol uskutočnený v piatok 4. júna 2010 po kontrole a inštalácii autodeštrukčného systému nosiča.

Dňa 10. januára 2015 bol prvýkrát behom bežného štartu otestovaný riadený návrat prvého stupňa rakety. Ten bol úspešne navedený na pristávaciu plošinu v oceáne, následkom tvrdého dopadu bol však zničený. Pri druhom pokuse o návrat v apríli 2015 sa raketa po dosadnutí na pristávaciu plošinu prevrátila.

Pri devätnástom lete došlo dve a pol minúty po štarte k explózii a strate rakety. Podľa predbežných záverov vyšetrovania (z konca júla 2015) haváriu spôsobila prasknutá vzpera, vinou ktorej došlo k explózii nádrže s tekutým kyslíkom. V septembri 2015 firma SpaceX oznámila, že k obnove letov dôjde „najskôr o niekoľko mesiacov“.

Prvý stupeň Falconu 9 pri historicky prvom úspešnom pristátí na ploche Landing Zone 1 na Cape Canaveral, 22. december 2015

Dňa 22. decembra 2015 bol následne s vylepšenou verziou rakety označovanou ako v1.1 FT (predĺžený 2. stupeň, použitie prechladeného paliva) úspešne demonštrovaný návrat 1. stupňa späť na kozmodróm aj s úspešným pristátím. Išlo o historicky prvé pristátie prvého stupňa rakety navedenej na orbitálny let. Následný statický zážihový test, vykonaný 15. januára na štartovacej rampe CC40, preukázal, že raketa je v dobrom stave, až na jeden z vonkajších motorov Merlin 1D+, ktorý vykazoval ťahové fluktuácie. Musk to na svojom twitterovom účte následne pripísal náhodnej ingescii trosiek. Stupeň bol následne uskladnený v integračnom hangári na rampe 39A v Kennedyho vesmírnom stredisku pred tým, než bol v júni toho istého roku prevezený do Kalifornie k vystaveniu pred centrálou SpaceX v tamojšom Hawthorne.

Následná misia Jason-3 zo 17. januára úspech letu ORBCOMM-2 s pristátím na zemi nezopakovala, pretože satelit mieril na vysoko prográdnu orbitálnu dráhu a teda štartoval z k tomu lepšie prispôsobenej Vandenbergovej leteckej základne. SpaceX tu v tom čase nemala infraštruktúru, ktorá by takýto manéver mohla podporiť, a tiež jej stále nebolo udelené povolenie od Federálnej leteckej správy (FAA) pre prelet nad blízkou prírodnou rezerváciu, ktorá ochraňuje aj niekoľko ohrozených druhov; pokúsili sa preto o pristátie na už tretej autonómnej plošine, pomenované po svojej vyslúžilé predchodkyni Just Read the Instructions, v Tichom oceáne. Raketa na plošinu dosadla, ale oceľový zámok jednej z pristávacích nôh sa neodomkol a raketa sa teda prevrátila a explodovala. Podľa Muska to bolo spôsobené hustou rannou hmlou na štartovacej rampe, ktorá kondenzovala a následne mrzla na rakete. Veľké časti trupu však explóziu prežili, a boli úspešne dopravené do losangeleského prístavu k ďalšej ohliadke. Druhý stupeň úspešne dopravil satelit Jason-3 na žiadanú orbitu, v priebehu demonštrujúc svoju schopnosť niekoľkokrát zažať motor, ktorá je považovaná za rozhodujúcu k doprave ťažších nákladov na orbitu.

Gwynne Shotwell, riaditeľka SpaceX, na konferencii FAA CST dňa 4. februára 2016 zmienila, že pristávacie nohy konfigurácie v1.1 FT boli podstatne vylepšené (Jason-3 bol posledným letom predchádzajúcej konfigurácie, v1.1).

Prvý stupeň rakety Falcon 9 po prvýkrát v histórii úspešne pristáva na špeciálnej plávajúcej plošine, 8. apríl 2016

Nasledujúcou misiou bolo úspešné vynesenie luxemburského satelitu SES-9, mieriaceho na geostacionárnu obežnú dráhu (GEO). So svojou hmotnosťou, presahujúcou 5 330 kg, to je jeden z najťažších satelitov, ktorý raketa Falcon 9 vyniesla na prechodovú dráhu ku GEO. Misii samotnej ale predchádzalo mnoho neočakávaných zmien, počnúc vyžiadaním zmeny v letovom profile od spoločnosti SES S.A., aby satelit dosiahol vyššieho apogea a skrátil sa tak čas nutný pre dodatočné manévrovanie satelitu svojpomocne (úspora bola následne vyčíslená na 45 dní) a končiac štyrmi neúspešnými pokusmi o štart – prvý bol zrušený pol hodiny vopred a to kvôli nepriaznivému počasiu nad Cape Canaveral, druhý minútu a tri štvrte pred štartom kvôli pomalému tankovaniu tekutého kyslíka, tretí skončil prerušením pri zážihu kvôli nízkemu ťahu spôsobenému ohriatím tekutého kyslíka počas čakania na vypratanie príbrežnej hazardnej zóny, a štvrtý bol odvolaný niekoľko hodín pred štartom kvôli horným vetrom. Raketa Falcon 9 sa vzniesla k oblohe až pri piatom pokuse, a to 4. marca 2016, okolo 23:35 UTC. Došlo ku vzletu prostému všetkých anomálií, druhý stupeň sa oddelil približne dve minúty štyridsať osem sekúnd po štarte a pokračoval ku k svojej koncovej destinácii na prechodovej dráhe ku GEO, zatiaľ čo prvý stupeň po balistickej krivke zamieril k pristávacej plošine Of Course I Still Love You, umiestnenej 632 kilometrov od floridského pobrežia. Krátko po ôsmej minúte prvý stupeň inicioval svoj pristávací zážih, kvôli excesívnej rýchlosti výnimočne uskutočňovaný o troch motoroch namiesto jedného, ​​ale aj napriek tomu bolo pristátie na plošine tvrdé a nepodarilo sa. Plošina samotná utrpela čiastkové poškodenia. SpaceX už dopredu vyhlásila, že kvôli extrémnemu letovému profilu s úspešným pristátím nepočíta.

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Elon Musk: SpaceX May Aim for Completely Reusable Falcon 9 Rocket. Space.com. Dostupné online [cit. 2017-06-27].
  2. https://qz.com/901774/elon-musks-spacex-needs-to-redesign-its-engine-to-meet-nasas-human-safety-standards/
  3. http://www.elonx.cz/jak-je-to-vlastne-s-temi-proklatymi-blocky/

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroje[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Falcon 9 na českej Wikipédii.