Falcon Heavy -Falcon Heavy

Falcon Heavy
Logo Falcon Heavy
Falcon Heavy Demo Mission (39337245145).jpg
Funkce Částečně znovu použitelná nosná raketa  – supertěžká nosná raketa
Výrobce SpaceX
Země původu Spojené státy
Cena za spuštění
Velikost
Výška 70 m (230 stop)
Průměr 3,66 m (12,0 ft) (každý booster)
Šířka 12,2 m (40 stop)
Hmotnost 1 420 t (3 130 000 lb)
Etapy 2.5
Kapacita
Užitečné zatížení na nízkou oběžnou dráhu Země
Orbitální sklon 28,5°
Hmotnost 63,8 t (141 000 lb)
Užitečné zatížení na geosynchronní přenosovou dráhu
Orbitální sklon 27,0°
Hmotnost 26,7 t (59 000 lb)
Užitečné zatížení na oběžnou dráhu Marsu
Hmotnost 16,8 t (37 000 lb)
Užitečné zatížení pro Pluto
Hmotnost 3,5 t (7 700 lb)
Přidružené rakety
Na základě Falcon 9
Srovnatelný
Historie spouštění
Postavení Aktivní
Spouštěcí stránky Kennedyho vesmírné středisko , LC-39A
Celkový počet spuštění 5
úspěchy 5
Přistání
První let 6. února 2018
Poslední let 15. ledna 2023
Posilovače
č. posilovačů 2
Poháněno 9 Merlin 1D za booster
Maximální tah
Celkový tah
Specifický impuls
Doba hoření 154,3 sekundy
Pohonná látka Podchlazený LOX / Chlazený RP-1
První etapa
Poháněno 9 Merlin 1D
Maximální tah
Specifický impuls
Doba hoření 187 sekund
Pohonná látka Podchlazený LOX / Chlazený RP-1
Druhá fáze
Poháněno 1 vysavač Merlin 1D
Maximální tah 934 kN; 210 000 lbf (95,2 t f )
Specifický impuls 348 s (3,41 km/s)
Doba hoření 397 sekund
Pohonná látka LOX / RP-1

Falcon Heavy je částečně znovu použitelná nosná raketa s těžkým zdvihem , kterou vyrábí SpaceX , americký výrobce leteckého průmyslu . Raketa se skládá ze dvou připínacích boosterů vyrobených z prvního stupně Falcon 9 , středového jádra rovněž vyrobeného z prvního stupně Falcon 9 a druhého stupně nahoře. Falcon Heavy má druhou nejvyšší kapacitu užitečného zatížení ze všech aktuálně provozovaných nosných raket po systému NASA Space Launch System a čtvrtou nejvyšší kapacitu ze všech raket k dosažení oběžné dráhy, za Saturn V , Energia a Space Launch System.

SpaceX provedla první start Falconu Heavy dne 6. února 2018 ve 20:45 UTC . Raketa nesla Tesla Roadster Elona Muska patřící zakladateli SpaceX Elonu Muskovi s figurínou přezdívanou „Starman“ na sedadle řidiče jako figurínu nákladu . K druhému startu Falcon Heavy došlo 11. dubna 2019 a všechny tři pomocné rakety se úspěšně vrátily na Zemi . Třetí start Falcon Heavy úspěšně proběhl 25. června 2019. Od té doby je Falcon Heavy certifikován pro program National Security Space Launch (NSSL).

Falcon Heavy byl navržen tak, aby byl schopen přepravit lidi do vesmíru za nízkou oběžnou dráhu Země , ačkoli od února 2018 SpaceX nezamýšlí přepravovat lidi na Falcon Heavy ani pokračovat v procesu certifikace lidského hodnocení pro přepravu astronautů NASA . Očekává se, že Falcon Heavy i Falcon 9 budou nakonec nahrazeny vyvíjeným startovacím systémem Starship .

Dějiny

SpaceX prolomila základnu Vandenberg Air Force Base , SLC-4E v červnu 2011 pro odpalovací rampu Falcon Heavy

Koncepce nosné rakety Falcon Heavy využívající tři jádrové boostery Falcon 1 s přibližnou nosností na LEO dvě tuny byly původně diskutovány již v roce 2003. Falcon 9 byl v roce 2005 označován jako Falcon 9 Heavy .

SpaceX představilo plán pro Falcon Heavy veřejnosti na tiskové konferenci ve Washingtonu, DC v dubnu 2011, přičemž první zkušební let se očekává v roce 2013.

Řada faktorů zpozdila plánovaný první let o pět let do roku 2018, včetně dvou anomálií s nosnými raketami Falcon 9, které vyžadovaly, aby byly veškeré inženýrské zdroje věnovány analýze poruch, což zastavilo letové operace na mnoho měsíců. Integrace a strukturální problémy spojené s kombinací tří jader Falcon 9 byly mnohem obtížnější, než se očekávalo.

V červenci 2017 Elon Musk řekl: "Ve skutečnosti bylo mnohem těžší udělat Falcon Heavy, než jsme si mysleli. ... Byli jsme v tom dost naivní."

Počáteční testovací let Falconu Heavy odstartoval 6. února 2018 ve 20:45 UTC a nesl jeho fiktivní náklad, osobní Tesla Roadster Elona Muska , za oběžnou dráhu Marsu.

Koncepce a financování

Musk zmínil Falcon Heavy v aktualizaci zpráv ze září 2005 s odkazem na požadavek zákazníka z 18 měsíců předtím. Byla zkoumána různá řešení využívající plánovaný Falcon 5 (který nikdy neletěl), ale jedinou nákladově efektivní a spolehlivou iterací bylo to, které využívalo 9motorový první stupeň – Falcon 9. Falcon Heavy byl vyvinut se soukromým kapitálem Musk uvedl, že náklady byly více než 500 milionů USD. Na jeho rozvoj nebyly poskytnuty žádné vládní finance.

Návrh a vývoj

Zleva doprava Falcon 1 , Falcon 9 v1.0 , tři verze Falcon 9 v1.1 , tři verze Falcon 9 v1.2 (Full Thrust) , tři verze Falcon 9 Block 5 , Falcon Heavy a Falcon Heavy Block 5

Konstrukce Falcon Heavy je založena na trupu a motorech Falconu 9 . Do roku 2008 se SpaceX zaměřovalo na první start Falconu 9 v roce 2009, zatímco „Falcon 9 Heavy bude za pár let“. Ve svém projevu na konferenci Mars Society Conference v roce 2008 Musk také naznačil, že očekává, že o dva až tři roky později (což by bylo kolem roku 2013) bude následovat horní stupeň poháněný vodíkem.

V dubnu 2011 byly schopnosti a výkon vozidla Falcon 9 lépe pochopeny, SpaceX dokončilo dvě úspěšné demonstrační mise na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO), z nichž jedna zahrnovala opětovné zapálení motoru druhého stupně . Na tiskové konferenci v National Press Club ve Washingtonu, DC dne 5. dubna 2011 Musk uvedl, že Falcon Heavy „unese na oběžnou dráhu nebo únikovou rychlost větší náklad než jakékoli vozidlo v historii, kromě rakety Saturn V Moon... a Sovětská raketa Energia “. Ve stejném roce, s očekávaným nárůstem poptávky po obou variantách, SpaceX oznámila plány na rozšíření výrobní kapacity, „jak pracujeme na schopnosti vyrábět první stupeň Falcon 9 nebo boční posilovač Falcon Heavy každý týden a horní stupeň každé dva týdny. ".

V roce 2015 SpaceX oznámilo řadu změn na raketě Falcon Heavy, které fungovaly souběžně s modernizací nosné rakety Falcon 9 v1.1 . V prosinci 2016 SpaceX zveřejnila fotografii ukazující mezistupeň Falcon Heavy v sídle společnosti v Hawthorne v Kalifornii .

Testování

Do května 2013 byl ve SpaceX Rocket Development and Test Facility v McGregor v Texasu vybudován nový, částečně podzemní testovací stánek , konkrétně pro testování trojitých jader a dvaceti sedmi raketových motorů Falcon Heavy. V květnu 2017 SpaceX provedla první statický požární test letového jádra Falcon Heavy v zařízení McGregor.

V červenci 2017 Musk veřejně diskutoval o výzvách testování složité nosné rakety, jako je tříjádrový Falcon Heavy, což naznačuje, že velký rozsah nového designu „ve skutečnosti nelze testovat na zemi“ a nelze jej efektivně testovat nezávisle na skutečné letové zkoušky .

Do září 2017 všechna tři jádra prvního stupně dokončila své statické požární zkoušky na pozemním zkušebním stanovišti. První statická požární zkouška Falcon Heavy byla provedena 24. ledna 2018.

Panenský let

V dubnu 2011 Musk plánoval první start Falconu Heavy z Vandenbergovy letecké základny na západním pobřeží v roce 2013. SpaceX zrekonstruoval Launch Complex 4E na Vandenberg AFB , aby mohl pojmout Falcon 9 a Heavy. První start ze startovacího komplexu na východním pobřeží Cape Canaveral byl naplánován na konec roku 2013 nebo 2014.

Částečně kvůli selhání SpaceX CRS-7 v červnu 2015 SpaceX přeplánovalo první let Falconu Heavy v září 2015, aby se uskutečnil nejdříve v dubnu 2016. Let měl být zahájen z renovovaného startovacího komplexu Kennedyho vesmírného střediska 39A . Let byl znovu odložen na konec roku 2016, začátek roku 2017, léto 2017, konec roku 2017 a nakonec únor 2018.

Na setkání Mezinárodní vesmírné stanice pro výzkum a vývoj v červenci 2017 ve Washingtonu, DC , Musk bagatelizoval očekávání úspěchu prvního letu:

Je opravdu velká šance, že se vozidlo nedostane na oběžnou dráhu... Doufám, že se dostane dostatečně daleko od podložky, aby nezpůsobilo poškození podložky. I to bych, abych byl upřímný, považoval za výhru.

V prosinci 2017 Musk tweetoval, že falešným nákladem na prvním startu Falcon Heavy bude jeho osobní Tesla Roadster hrající „ Život na Marsu “ od Davida Bowieho a že bude vypuštěna na oběžnou dráhu kolem Slunce , která dosáhne oběžné dráhy. z Marsu . Obrázky zveřejnil v následujících dnech. Vůz měl připojeny tři kamery, které poskytovaly „epické pohledy“.

Dne 28. prosince 2017 byl Falcon Heavy přesunut na odpalovací rampu v rámci přípravy statické požární zkoušky všech 27 motorů, která se očekávala 19. ledna 2018. Vzhledem k odstávce vlády USA , která začala 20. ledna 2018 testování a spuštění byly dále zpožděny. Statický požární test byl proveden 24. ledna 2018. Musk prostřednictvím Twitteru potvrdil , že test „byl dobrý“ a později oznámil, že raketa bude odpálena 6. února 2018.

Dne 6. února 2018, po více než dvouhodinovém zpoždění kvůli silnému větru, Falcon Heavy odstartoval ve 20:45 UTC. Jeho boční boostery bezpečně přistály na přistávacích zónách 1 a 2 o několik minut později. Avšak pouze jeden ze tří motorů na středovém posilovači, které byly určeny k restartu, se během klesání zapálil, což způsobilo zničení posilovače při dopadu na oceán rychlostí přes 480 km/h (300 mph).

Zpočátku Elon Musk tweetoval, že Roadster překonal svou plánovanou heliocentrickou dráhu a dosáhne pásu asteroidů . Později pozorování dalekohledy ukázala, že Roadster by jen nepatrně překročil oběžnou dráhu Marsu v aféliu .

Pozdější lety

Rok po úspěšném demo letu SpaceX podepsala pět komerčních smluv v hodnotě 500–750 milionů USD, což znamená, že se jí podařilo pokrýt náklady na vývoj rakety. Druhý let, a první komerční, se uskutečnil 11. dubna 2019, kdy odstartoval Arabsat-6A , přičemž všechny tři boostery poprvé úspěšně přistály.

Třetí let se uskutečnil 25. června 2019, kdy byl vypuštěn náklad STP-2 (DoD Space Test Program). Náklad se skládal z 25 malých kosmických lodí. Operační mise s geostacionární přenosovou orbitou (GTO) pro Intelsat a Inmarsat , které byly naplánovány na konec roku 2017, byly přesunuty na verzi rakety Falcon 9 Full Thrust , protože se stala dostatečně výkonnou, aby ve své postradatelné konfiguraci zvedla tyto těžké náklady. V červnu 2022 americké vesmírné síly certifikovaly Falcon Heavy pro vypouštění svých přísně tajných satelitů, přičemž prvním takovým startem byl USSF-44, ke kterému došlo 1. listopadu 2022; úspěšně odstartoval 1. listopadu 2022. a druhý z nich byl USSF-67, který byl vypuštěn 11 týdnů po USSF-44.

Po oznámení programu NASA Artemis na návrat lidí na Měsíc byla raketa Falcon Heavy několikrát zmíněna jako alternativa k drahému programu Space Launch System (SLS), ale NASA se rozhodla použít výhradně SLS k vypuštění kapsle Orion. Falcon Heavy však bude podporovat komerční mise pro program Artemis, protože bude použit k přepravě kosmické lodi Dragon XL k Gateway . Byla také vybrána, aby spustila první dva prvky Lunar Gateway, Power and Propulsion Element (PPE) a Habitation And Logistics Outpost (HALO), při jediném startu v listopadu 2024.

Design

Falcon Heavy na podložce LC-39A

Falcon Heavy se skládá z konstrukčně zesíleného Falconu 9 jako „jádrového“ komponentu, se dvěma dalšími prvními stupni Falcon 9 s aerodynamickými příďovými kužely namontovanými na přívěsu, které slouží jako připínací posilovače , koncepčně podobné odpalovacímu zařízení Delta IV Heavy a návrhy pro Atlas V Těžká a ruská Angara A5V . Tento trojitý první stupeň nese standardní druhý stupeň Falcon 9, který zase nese užitečné zatížení v kapotáži. Falcon Heavy má větší zdvihovou kapacitu než jakákoli jiná operační raketa, s užitečným zatížením 63 800 kg (140 700 lb) na nízkou oběžnou dráhu Země, 26 700 kg (58 900 lb) na geostacionární přenosovou dráhu a 16 800 kg (37 000 lb) na trans-Marb. . Raketa byla navržena tak, aby splnila nebo překonala všechny současné požadavky na lidské hodnocení. Konstrukční bezpečnostní rezervy jsou 40% nad letovým zatížením, což je více než 25% rezervy jiných raket. Falcon Heavy byl od počátku navržen tak, aby dopravil lidi do vesmíru a obnovil možnost pilotovaných misí na Měsíc nebo Mars.

Motor Merlin 1D

První stupeň pohání tři odvozená jádra Falcon 9, každé je vybaveno devíti motory Merlin 1D . Falcon Heavy má celkový tah na hladině moře při vzletu 22,82 MN (5 130 000 lbf) od 27 motorů Merlin 1D, zatímco tah stoupá na 24,68 MN (5 550 000 lbf), když plavidlo vystupuje z atmosféry. Horní stupeň je poháněn jediným motorem Merlin 1D upraveným pro vakuový provoz, s tahem 934 kN (210 000 lbf), expanzním poměrem 117:1 a nominální dobou hoření 397 sekund. Při startu se centrální jádro na několik sekund uvolní na plný výkon pro další tah a poté ubere plyn. To umožňuje delší dobu hoření. Poté, co se boční posilovače oddělí, centrální jádro se vrátí zpět na maximální tah. Pro větší spolehlivost restartu má motor duální redundantní samozápalné zapalovače ( Triethylaluminium - Triethylboran ) (TEA-TEB). Mezistupeň, který spojuje horní a spodní stupeň pro Falcon 9, je kompozitní konstrukce s hliníkovým jádrem z uhlíkových vláken. K oddělení stupňů dochází pomocí opakovaně použitelných separačních kleštin a pneumatického tlačného systému. Stěny a kopule nádrže Falcon 9 jsou vyrobeny ze slitiny hliníku a lithia . SpaceX používá celotřecí svařovanou nádrž. Druhý stupeň tanku Falcon 9 je prostě kratší verze tanku prvního stupně a používá většinu stejných nástrojů, materiálů a výrobních technik. Tento přístup snižuje výrobní náklady během výroby vozidla.

Všechna tři jádra Falconu Heavy uspořádají motory do konstrukční formy, kterou SpaceX nazývá Octaweb , zaměřenou na zefektivnění výrobního procesu, a každé jádro obsahuje čtyři výsuvné přistávací nohy. K řízení sestupu boosterů a centrálního jádra atmosférou SpaceX používá čtyři výsuvná mřížková žebra v horní části každého ze tří boosterů Falcon 9, která se po oddělení vysunou. Ihned poté, co se boční posilovače oddělí, prostřední motor v každé z nich několik sekund hoří, aby mohl bezpečně řídit trajektorii posilovače mimo raketu. Mřížková žebra se poté rozvinou, když se boostery otočí zpět k Zemi , následované přistávacími nohami. Každý booster přistane měkce na zemi v plně znovupoužitelné startovací konfiguraci. Dva boční boostery přistávají na různých dronových lodích v částečně znovupoužitelné konfiguraci. Centrální jádro pokračuje v palbě až do oddělení fáze. Při plně znovupoužitelných startech se jeho mřížková žebra a nohy rozvinou a středové jádro se dotkne buď zpět na zemi nebo na dronové lodi. Pokud jsou etapy vyčerpány, pak jsou z vozidla vynechány přistávací nohy a mřížová žebra. Přistávací nohy jsou vyrobeny z uhlíkových vláken s hliníkovou voštinovou strukturou . Čtyři nohy se při zvednutí sklápí po stranách každého jádra a těsně před přistáním se vysouvají ven a dolů.

Specifikace rakety

Specifikace a vlastnosti Falcon Heavy
Charakteristický Základní jednotka prvního stupně
(1 × střed, 2 × booster)
Druhá fáze Kapota užitečného zatížení
Výška 42,6 m (140 stop) 12,6 m (41 stop) 13,2 m (43 stop)
Průměr 3,66 m (12,0 stop) 3,66 m (12,0 stop) 5,2 m (17 stop)
Suchá hmota 22,2 t (49 000 lb) 4 t (8 800 lb) 1,7 t (3 700 lb)
Natankovaná hmota 433,1 t (955 000 lb) 111,5 t (246 000 lb)
Typ struktury Nádrž LOX: monocoque
Palivová nádrž: kůže a výplet
Nádrž LOX: monocoque
Palivová nádrž: kůže a výplet
Monocoque poloviny
Materiál konstrukce Hliník-lithiová kůže; hliníkové kopule Hliník-lithiová kůže; hliníkové kopule Uhlíkové vlákno
Motory 9 × Merlin 1D 1 × vysavač Merlin 1D
Typ motoru Generátor kapaliny , plynu Kapalný, plynový generátor
Pohonná látka Podchlazený kapalný kyslík , petrolej ( RP-1 ) Kapalný kyslík, petrolej (RP-1)
Kapacita nádrže na kapalný kyslík 287,4 t (634 000 lb) 75,2 t (166 000 lb)
Kapacita nádrže na petrolej 123,5 t (272 000 lb) 32,3 t (71 000 lb)
Tryska motoru Gimbaled, rozšíření 16:1 Gimbaled, rozšíření 165:1
Konstruktér/výrobce motoru SpaceX SpaceX
Tah , etapa celkem 22,82 MN (5 130 000 lbf), hladina moře 934 kN (210 000 lbf), vakuum
Systém přívodu pohonné hmoty Turbočerpadlo Turbočerpadlo
Schopnost plynu Ano: 419–816 kN (94 000–183 000 lbf), hladina moře Ano: 360–930 kN (82 000–209 000 lbf), vakuum
Možnost restartu Ano, ve 3 motorech pro boostback, reentry a přistání Ano, duální redundantní pyroforické zapalovače TEA - TEB
Tlakování nádrže Vyhřívané helium Vyhřívané helium
Kontrola polohy při stoupání :
sklon , vybočení
Kardanové motory Kardanový motor a
dusíkové trysky
Kontrola polohy při stoupání:
rolování
Kardanové motory Trysky na dusík
Kontrola polohy pobřeží/sestupu Dusíkaté plynové trysky a mřížková žebra Trysky na dusík Trysky na dusík
Proces vypnutí Přikázal Přikázal
Systém oddělení fází Pneumatický Pneumatický

Falcon Heavy používá 4,5 m (15 stop) mezistupeň připojený k jádru prvního stupně. Jedná se o kompozitní strukturu skládající se z hliníkového voštinového jádra obklopeného krycími vrstvami z uhlíkových vláken . Na rozdíl od Falconu 9 je černá tepelná ochranná vrstva na mezistupni posilovačů centrálního jádra Block 5 později natřena bílou barvou, jak bylo dosud vidět na letech Falcon Heavy, pravděpodobně kvůli estetickému vzhledu loga Falcon Heavy, které mu dodává našedlý vzhled. Celková délka vozidla při startu je 70 m (230 ft) a celková palivová hmotnost je 1 420 t (3 130 000 lb). Bez zotavení jakéhokoli stupně může Falcon Heavy vypustit 63,8 t (141 000 lb) užitečného zatížení na nízkou oběžnou dráhu Země nebo 16,8 t (37 000 lb) na Venuši nebo Mars .

Falcon Heavy obsahuje záchranné systémy prvního stupně , které SpaceX umožňují vrátit první stupeň boosterů na místo startu a také obnovit jádro prvního stupně po přistání na člunu Autonomous Spaceport Drone Ship po splnění požadavků primární mise. Tyto systémy zahrnují čtyři vysouvatelné přistávací nohy , které jsou uzamčeny proti každému jádru tanku prvního stupně během stoupání a rozmístěny těsně před přistáním. Přebytečná pohonná hmota vyhrazená pro operace první fáze obnovy Falcon Heavy bude v případě potřeby odkloněna pro použití na primární cíl mise, což zajistí dostatečné výkonnostní rezervy pro úspěšné mise. Nominální kapacita užitečného zatížení na geostacionární přenosovou orbitu (GTO) je 8 t (18 000 lb) s obnovou všech tří jader prvního stupně (cena za start je 97 milionů USD) oproti 26,7 t (59 000 lb) v plně postradatelném režimu . Falcon Heavy může také vstřikovat 16 t (35 000 lb) užitečného zatížení do GTO, pokud jsou obnoveny pouze dva boční boostery.

Schopnosti

Během startu Arabsatu-6A v roce 2019 se spustilo 27 motorů Merlin

Částečně opakovaně použitelný Falcon Heavy spadá do řady nosných systémů pro těžký zdvih , schopných zvednout 20–50 t (44 000–110 000 lb) na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO), podle klasifikačního systému používaného panelem pro hodnocení lidských kosmických letů NASA. Plně vyměnitelný Falcon Heavy je v kategorii super těžkých zdvihů s maximálním užitečným zatížením 64 t (141 000 lb) na nízkou oběžnou dráhu Země.

Původní koncept (Falcon 9-S9 2005) předpokládal užitečné zatížení 24,75 t (54 600 lb) na LEO, ale do dubna 2011 to bylo projektováno až 53 t (117 000 lb) s geostacionární přenosovou dráhou (GTO) až 2 užitečné zatížení t (26 000 lb). Pozdější zprávy z roku 2011 předpokládaly vyšší užitečné zatížení za LEO, včetně 19 t (42 000 lb) na geostacionární přenosovou dráhu, 16 t (35 000 lb) na translunární trajektorii a 14 t (31 000 lb) na trans-marťanskou dráhu .

Koncem roku 2013 SpaceX zvýšilo plánované užitečné zatížení GTO pro Falcon Heavy až na 21,2 t (47 000 lb).

Dlouhá expozice nočního startu, 25. června 2019

V dubnu 2017 se projektované užitečné zatížení LEO pro Falcon Heavy zvýšilo z 54,4 na 63,8 t (120 000 na 141 000 lb). Maximálního užitečného zatížení je dosaženo, když raketa letí plně vyměnitelným startovacím profilem, aniž by obnovila žádný ze tří boosterů prvního stupně. S vybitým základním posilovačem a obnovenými dvěma bočními posilovači Musk odhaduje, že penalizace za užitečné zatížení bude kolem 10 %, což by pro LEO stále přineslo více než 57 t (126 000 lb) zvedací kapacity. Vrácení všech tří boosterů na místo startu namísto jejich přistání na dronových lodích by přineslo LEO asi 30 t užitečného zatížení.

Maximální teoretická nosnost
Destinace Falcon Heavy Falcon 9
srpna 2013
do dubna 2016
května 2016
do března 2017
Od
dubna 2017
LEO (28,5°) vyměnitelné 53 t 54,4 t 63,8 t 22,8 t
GTO (27,0°) vyměnitelné 21,2 t 22,2 t 26,7 t 8,3 t
GTO (27,0°) opakovaně použitelné 6,4 t 6,4 t 8 t 5,5 t
Mars 13,2 t 13,6 t 16,8 t 4 t
Pluto 2,9 t 3,5 t

Znovupoužitelnost

Od roku 2013 do roku 2016 SpaceX paralelně vyvíjela znovu použitelnou raketovou architekturu pro Falcon 9 , která platí i pro části Falcon Heavy. Již brzy SpaceX vyjádřila naději, že všechny stupně rakety budou nakonec znovu použitelné . SpaceX od té doby předvedla rutinní obnovu prvního stupně Falconu 9 na zemi a na moři a úspěšně obnovila několik aerodynamických krytů užitečného zatížení . V případě Falcon Heavy se dvě vnější jádra oddělí od rakety dříve během letu, a proto se pohybují nižší rychlostí než v profilu startu Falcon 9. U prvního letu Falconu Heavy SpaceX zvažovala pokus o obnovení druhého stupně, ale tento plán neuskutečnila.

Výkonnost Falcon Heavy na geosynchronní přenosovou dráhu (GTO) je snížena technologií pro opakované použití, ale za mnohem nižší cenu. Při obnově všech tří posilovacích jader je užitečné zatížení GTO 8 t (18 000 lb). Pokud se při vyčerpání středního jádra obnoví pouze dvě vnější jádra, užitečné zatížení GTO by bylo přibližně 16 t (35 000 lb). Pro srovnání, další nejtěžší současná raketa, plně postradatelná Delta IV Heavy, může dopravit 14,2 t (31 000 lb) na GTO.

Křížové podávání pohonné látky

Falcon Heavy byl původně navržen s unikátní schopností „propelant crossfeed“, kdy motory s centrálním jádrem byly zásobovány palivem a okysličovadlem ze dvou bočních jader až do jejich oddělení . Provoz všech motorů při plném tahu od startu s palivem dodávaným převážně z bočních posilovačů by vyčerpal postranní posilovače dříve, což by umožnilo jejich dřívější oddělení, aby se snížila urychlovaná hmota. Tím by zůstala po oddělení pomocné jednotky k dispozici většina pohonné hmoty ve středu jádra.

Musk v roce 2016 uvedl, že crossfeed nebude implementován. Místo toho středový posilovač sníží krátce po startu, aby šetřil palivo, a obnoví plný tah poté, co se boční posilovače oddělí.

Zásah do životního prostředí

BBC Science Focus v únoru 2018 zveřejnila článek o dopadu Falcon Heavy na životní prostředí. Uvedlo obavy, že časté starty Falcon Heavy mohou přispět ke znečištění atmosféry.

Planetární společnost se obávala, že vypuštění nesterilního objektu (jak se to stalo na Falcon Heavy Test Flight) do meziplanetárního prostoru může riskovat biologickou kontaminaci cizího světa. Vědci z Purdue University se domnívali, že jde o „nejšpinavější“ uměle vyrobený objekt, jaký byl kdy vyslán do vesmíru, pokud jde o množství bakterií , a poznamenali, že vůz předtím jezdil po dálnicích v Los Angeles. Přestože bude vozidlo časem sterilizováno slunečním zářením, některé bakterie by mohly přežít na kouscích plastu, které by mohly kontaminovat Mars ve vzdálené budoucnosti.

Studie provedená Federálním úřadem pro letectví zjistila, že zpětná podpora a přistání posilovacích motorů Falcon Heavy „nevýznamně neovlivní kvalitu lidského prostředí“.

Spouštěcí ceny

Při vystoupení v květnu 2004 před Výborem pro obchod, vědu a dopravu Senátu Spojených států Musk svědčil: „Dlouhodobé plány vyžadují vývoj produktu pro těžké zdvihy a dokonce i supertěžkého, pokud bude poptávka zákazníků. že každé zvýšení velikosti by mělo za následek významné snížení ceny za libru na oběžnou dráhu... Nakonec se domnívám, že 500 USD za libru nebo méně je velmi dosažitelných“. Tento cíl 1 100 $/kg (500 $/lb), který Musk stanovil v roce 2011, představuje 35 % nákladů na nejnižší cenu za libru odpalovacího systému schopného LEO ve studii z roku 2001: Zenit , nosná raketa se středním zdvihem, která mohl přepravit 14 t (31 000 lb) do LEO za 35–50 milionů USD. V roce 2011 SpaceX uvedla, že náklady na dosažení nízké oběžné dráhy Země by mohly být až 2 200 USD/kg (1 000 USD/lb), pokud bude možné udržet roční tempo čtyř startů, a od roku 2011 plánovala nakonec vypustit až 10 Falconů. Těžké a 10 Falconů 9 ročně.

Zveřejněné ceny pro starty Falcon Heavy se s postupem vývoje měnily, s oznámenými cenami pro různé verze Falcon Heavy v roce 2011 na 80–125 milionů USD, v roce 2012 na 83–128 milionů USD, v roce 2013 na 77–135 milionů USD, USA 85 milionů USD za až 6,4 t (14 000 lb) do GTO v roce 2014, 90 milionů USD za až 8 t (18 000 lb) do GTO v roce 2016.

Od roku 2017 do začátku roku 2022 byla cena uváděna na 150 milionů USD za 63,8 t (141 000 lb) pro LEO nebo 26,7 t (59 000 lb) pro GTO (plně postradatelné). To odpovídá ceně 2 350 USD za kg pro LEO a 5 620 USD za kg pro GTO. V roce 2022 byla zveřejněná cena za znovupoužitelný start 97 milionů $; v roce 2022 však NASA uzavřela smlouvu se společností SpaceX na vypuštění římského vesmírného dalekohledu Nancy Grace na Falcon Heavy za přibližně 255 milionů dolarů, včetně startovacích služeb a dalších nákladů souvisejících s misí.

Nejbližší konkurenční americkou raketou je Delta IV Heavy od ULA s nosností LEO 28,4 t (63 000 lb) stojí 12 340 USD za kg pro LEO a 24 630 USD za kg pro GTO. Delta IV Heavy bude vyřazena v roce 2024 a do října 2022 zbývají 2 lety.

Mezi konkurenty od roku 2023 mohou patřit SpaceX Starship (100+ t na LEO), New Glenn společnosti Blue Origin (45 t na LEO), Indian Space Research Organization (ISRO) SHLV (41,3 t na LEO) a United Launch Alliance (ULA) Vulcan Centaur (27 t na LEO).

Starty a užitečné zatížení

Kvůli zlepšení výkonu Falconu 9 byly některé těžší satelity létané do GTO, jako Intelsat 35e a Inmarsat-5 F4, vypuštěny před debutem Falconu Heavy. SpaceX předpokládalo, že první komerční start Falconu Heavy bude tři až šest měsíců po úspěšném prvním letu, ale kvůli zpoždění prvního komerčního nákladu byl Arabsat-6A úspěšně vypuštěn 11. dubna 2019, rok a dva měsíce po prvním letu. SpaceX doufala, že od roku 2021 bude mít každý rok 10 startů, ale v roce 2020 nebo 2021 nebyly žádné starty.

Falcon Heavy startuje
Let číslo. Datum spuštění Užitečné zatížení a hmotnost Zákazník Cena Výsledek
1 6. února 2018,
20:45 UTC
Tesla Roadster Elona Muska
~1 250 kg (2 760 lb)
SpaceX Vnitřní Úspěch
V tomto demonstračním letu byla Tesla Roadster poslána na trans-Marsovou injekční heliocentrickou dráhu . Oba boční boostery úspěšně přistály; středový booster zasáhl oceán a byl zničen poté, co se dva z jeho motorů během přistávacího hoření znovu nezapálily a poškodily dva motory dronové lodi.
2 11. dubna 2019,
22:35 UTC
Arabsat-6A
6 465 kg (14 253 lb)
Arabsat Nezveřejněno Úspěch
Těžký komunikační satelit zakoupený Arabskou ligou. Všechny tři boostery úspěšně přistály, ale centrální jádro se následně převrhlo a bylo ztraceno během přepravy kvůli rozbouřenému moři. Dva boční boostery byly znovu použity při startu STP-2 .
3 25. června 2019
06:30 UTC
USAF STP-2
3 700 kg (8 200 lb)
Ministerstvo obrany Spojených států 160,9 milionů USD Úspěch
Mise podporovala certifikační proces amerického letectva National Security Space Launch (dříve EELV) pro Falcon Heavy. Původní smluvní cena byla 165 milionů USD, která byla později snížena, z velké části kvůli dohodě armády létat na misi s opakovaně použitými bočními posilovači. Sekundární užitečné zatížení zahrnuje orbitery: LightSail 2 , GPIM , OTB (hostující atomové hodiny Deep Space ,) šest COSMIC-2 (FORMOSAT-7), Oculus-ASR, Prox-1 a ISAT . Úspěšně znovu použity boostery z druhého letu Falcon Heavy. Posilovač centrálního jádra nepřistál úspěšně a byl zničen při dopadu v Atlantském oceánu .
4 1. listopadu 2022
13:40 UTC
USSF-44
~3 750 kg (8 270 lb)
US Space Force , Millennium Space Systems a Lockheed Martin Space ~130 milionů USD

(ze smlouvy 297 milionů USD včetně dvou Falconů 9)

Úspěch
První klasifikovaný let Falcon Heavy. Kontrakt byl udělen SpaceX za cenu nižší než 30 % ceny typického startu Delta IV Heavy (440 milionů USD). Užitečné zatížení zahrnuje dva samostatné satelity a nejméně tři další užitečné zatížení (včetně TETRA-1 ) a váží zhruba 3,7 t (8 200 lb) při startu. Byly vypuštěny na přímou geosynchronní oběžnou dráhu, což si poprvé vyžádalo plánovaný částečně postradatelný start, to znamená záměrné roztažení centrálního jádra, které postrádá mřížková žebra a přistávací zařízení potřebné pro přistání, zatímco dva boční boostery přistály na mysu. Canaveral Space Force Station . Původně byl plánován na 1. čtvrtletí 2022, ale kvůli problémům s užitečným zatížením byl odložen na 1. listopadu 2022.

Druhý stupeň se vyznačoval šedým pruhem kvůli jeho dlouhé pobřežní fázi mezi následnými spálením, aby bylo možné absorbovat více tepla ze slunečního světla k zahřátí petrolejové nádrže RP-1 během delší doby setrvačnosti, první pro FH a třetí pro jakoukoli raketu Falcon. . Když se příliš ochladí, petrolej – který mrzne při mnohem vyšší teplotě než okysličovadlo kapalného kyslíku Falcon – se stává viskózním a připomíná rozbředlý sníh, než ztuhne. V případě požití by rozbředlé palivo pravděpodobně zabránilo vznícení nebo by zničilo motor Merlin horního stupně.

5 15. ledna 2023, 22:56 UTC USSF-67
~3 750 kg (8 270 lb)
US Space Force 317 milionů USD
(včetně nové infrastruktury)
Úspěch
První zahájení fáze 2 kontraktu USAF od SpaceX na Falconu Heavy se zvětšenou kapotáží, které použilo nové středové jádro v vyměnitelné konfiguraci (žádná mřížková žebra ani přistávací zařízení), zatímco dva znovu použité boční posilovače přistály na Cape Canaveral Space Force stanice . 2. stupeň měl šedý pruh pro tepelné účely, protože požadavky mise jsou podobné misi USSF-44.
NET 24. března 2023 ViaSat-3 Americas
Arcturus (Aurora 4A)
Viasat
Astranis / Pacific Dataport
Plánováno
Falcon Heavy měl původně vypustit satelit Viasat-2, ale kvůli zpožděním byla místo něj použita nosná raketa Ariane 5 . Společnost Viasat zachovala možnost vypuštění a vypustí svůj další satelit v pásmu Ka , který bude obsluhovat regiony Asie a Tichomoří (APAC), Evropu, Střední východ a Afriku (EMEA) nebo Ameriku pomocí Falcon Heavy. Horní stupeň Falcon Heavy rozmístí satelit na téměř geosynchronní oběžnou dráhu, která bude zahrnovat setrvačnou fázi několik hodin mezi spálením. Arcturus byl přidán jako nezávislý sekundární náklad na konci září 2021.
NET 10. dubna 2023 USSF-52 US Space Force 149 milionů USD Plánováno
Druhý klasifikovaný let Falcon Heavy, udělený v červnu 2018.
NET května 2023 Jupiter-3 ( EchoStar-24 ) EchoStar Plánováno
Satelit bude při startu vážit 9 200 kg (20 300 lb).
10. října 2023 Psychika NASA ( Discovery ) 117 milionů USD Naplánováno
Falcon Heavy vypustí 2,6 t (5 700 lb) orbitální misi Psyche na heliocentrickou dráhu. Odtud vesmírná loď Psyche navštíví asteroid Psyche v hlavním pásu asteroidů .
NET 30. dubna 2024 GOES-U NASA 152,5 milionu USD Plánováno
V září 2021 NASA udělila SpaceX kontrakt na služby vypuštění geostacionárního meteorologického satelitu GOES-U .
NET října 2024 Europa Clipper NASA ( planetární mise ) 178 milionů USD Plánováno
Europa Clipper provede podrobný průzkum Evropy a pomocí sofistikované sady vědeckých přístrojů prozkoumá, zda má ledový měsíc podmínky vhodné pro život. Klíčovými cíli mise je vytvářet snímky povrchu Europy s vysokým rozlišením, určovat jeho složení, hledat známky nedávné nebo probíhající geologické aktivity, měřit tloušťku ledové skořápky Měsíce, hledat podpovrchová jezera a určovat hloubku a slanost Europy. oceán. Mise proletí kolem Marsu a Země, než v dubnu 2030 dorazí k Jupiteru.
NET listopadu 2024 VIPER (griffinova mise 1) Astrobotic / NASA ( Artemis ) Nezveřejněno (katalogová cena 90 milionů USD) Plánováno
Lunární lander Griffin společnosti Astrobotic dopraví kosmickou loď VIPER NASA k jižnímu pólu Měsíce .
NET listopadu 2024
Obytná a logistická základna Power and Propulsion Element (PPE) (HALO)
NASA ( Artemis ) 331,8 milionů USD Plánováno
První prvky pro mini stanici Gateway v rámci programu Artemis , uděleného v únoru 2021. Maxar již zaplatil SpaceX 27,5 milionu dolarů za kontrakt na vypuštění PPE, ale později se NASA rozhodla vypustit PPE i HALO společně. .
NET prosinec 2024 GLS-1 ( Dragon XL ) NASA ( Gateway Logistics Services ) Plánováno
V březnu 2020 NASA oznámila svůj první kontrakt na Gateway Logistics Services , který zaručuje nejméně dva starty na nové zásobovací kosmické lodi Dragon XL na vrcholu Falcon Heavy, která vynese přes 5 t (11 000 lb) nákladu na oběžnou dráhu Měsíce. Mise dlouhé 6–12 měsíců.
NET leden 2026 GLS-2 ( Drak XL ) NASA ( Gateway Logistics Services ) Plánováno
Druhý let Dragon XL
NET října 2026 Římský vesmírný dalekohled Nancy Grace NASA ( Launch Services Program ) 255 milionů dolarů Plánováno
Infračervený vesmírný dalekohled bude umístěn na Zemi-Měsíc L2.
TBA TBA Intelsat TBA
Jednalo se o první komerční dohodu Falcon Heavy a byla podepsána v květnu 2012. V roce 2018 byla tato možnost stále zachována, ale nebyla vybrána žádná družice.

První obchodní smlouvy

V květnu 2012 SpaceX oznámila, že Intelsat podepsal první komerční smlouvu na let Falcon Heavy. Nebylo to potvrzeno v době, kdy by mělo dojít k prvnímu startu Intelsatu, ale podle dohody bude SpaceX doručovat satelity na geosynchronní přenosovou dráhu (GTO). V srpnu 2016 se ukázalo, že tato smlouva Intelsat byla přeřazena na misi Falcon 9 Full Thrust s cílem dopravit Intelsat 35e na oběžnou dráhu ve třetím čtvrtletí roku 2017. Zlepšení výkonu rodiny vozidel Falcon 9 od oznámení v roce 2012, reklama 8,3 t ( 18 000 lb) na GTO pro jeho postradatelný letový profil umožňuje vypuštění tohoto 6t satelitu bez upgradu na variantu Falcon Heavy.

V roce 2014 si Inmarsat zarezervoval tři starty s Falconem Heavy, ale kvůli zpožděním přešli na Ariane 5 pro rok 2017. Podobně jako v případě Intelsat 35e byl další satelit z tohoto kontraktu, Inmarsat 5-F4 , převeden na Falcon 9 Full Tah díky zvýšené zdvihové kapacitě. Zbývající smlouva pokrývá start Inmarsatu-6 F1 v roce 2020 na Falconu 9 .

zakázky ministerstva obrany

V prosinci 2012 SpaceX oznámila svůj první kontrakt na start Falcon Heavy s ministerstvem obrany Spojených států (DoD). Středisko leteckých sil Spojených států amerických pro vesmírné a raketové systémy udělilo společnosti SpaceX dvě mise třídy Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV), včetně mise Space Test Program 2 (STP-2) pro Falcon Heavy, která měla být původně zahájena v březnu 2017. být umístěn na téměř kruhové oběžné dráze ve výšce 700 km (430 mi) se sklonem 70,0°.

V dubnu 2015 SpaceX zaslala americkému letectvu aktualizovaný dopis o záměru nastiňující proces certifikace pro jeho raketu Falcon Heavy k vypuštění národních bezpečnostních satelitů. Proces zahrnuje tři úspěšné lety Falcon Heavy, včetně dvou po sobě jdoucích úspěšných letů, a dopis uváděl, že Falcon Heavy může být připraven létat s nákladem národní bezpečnosti do roku 2017. V červenci 2017 však SpaceX oznámila, že první zkušební let se uskuteční v roce 2017. prosince 2017, což posunulo spuštění druhého startu (Space Test Program 2) na červen 2018. V květnu 2018 bylo u příležitosti prvního startu varianty Falcon 9 Block 5 oznámeno další zpoždění na říjen 2018 a start byl nakonec posunut na 25. června 2019. Mise STP-2 využívala tři jádra Block 5.

SpaceX získalo 40 % startů ve fázi 2 kontraktů National Security Space Launch (NSSL), které zahrnují několik startů a zařízení pro vertikální integraci a vývoj většího krytu, od roku 2024 do roku 2027.

Mise Space Test Program 2 (STP-2).

Náklad pro misi STP-2 ministerstva obrany zahrnoval 25 malých kosmických lodí od americké armády, NASA a výzkumných institucí:

Green Propellant Infusion Mission (GPIM) byl náklad; je to projekt částečně vyvinutý americkým letectvem k demonstraci méně toxické pohonné hmoty.

Dalším sekundárním nákladem jsou miniaturizované atomové hodiny Deep Space , které by měly usnadnit autonomní navigaci. Demonstrační a vědecké experimenty (DSX) výzkumné laboratoře letectva mají hmotnost 500 kg (1 100 lb) a budou měřit účinky velmi nízkofrekvenčních rádiových vln na kosmické záření. Britská 'Orbital Test Bed' užitečné zatížení hostí několik komerčních a vojenských experimentů.

Mezi další malé satelity patřily Prox 1, který postavili studenti Georgia Tech , aby otestovali 3D vytištěnou trysku a miniaturizovaný gyroskop , LightSail od The Planetary Society , nanosatelit Oculus-ASR od Michigan Tech a CubeSats z US Air Force Academy , Naval . Postgraduální škola , Námořní výzkumná laboratoř Spojených států , Texaská univerzita v Austinu , Kalifornská polytechnická státní univerzita a CubeSat sestavené studenty střední školy Merritt Island na Floridě .

Blok 5-sekundový stupeň umožnil vícenásobné znovuzapálení umístit jeho mnoho užitečných zatížení na více oběžných drahách. Start byl plánován tak, aby zahrnoval 5 t (11 000 lb) závaží, ale závaží bylo později vynecháno z celkové hmotnosti 3,7 t (8 200 lb) pro zásobník užitečného zatížení.

NASA smlouvy

Transportní mise sluneční soustavy

V roce 2011 NASA Ames Research Center navrhla misi na Mars nazvanou Red Dragon , která by používala Falcon Heavy jako nosnou raketu a trans-marťanský injekční prostředek a variantu kapsle Dragon pro vstup do marťanské atmosféry . Navrhované vědecké cíle byly odhalit biologické podpisy a vyvrtat 1 m (3,3 ft) nebo tak pod zemí, ve snaze odebírat vzorky vodního ledu , o kterém je známo, že existuje pod povrchem. Náklady na mise v roce 2011 byly projektovány na méně než 425 milionů USD, bez zahrnutí nákladů na start. Odhad SpaceX 2015 byl 2 000–4 000 kg (4 400–8 800 lb) na povrch Marsu, s měkkým retropropulzivním přistáním po omezeném atmosférickém zpomalení pomocí padáku a tepelného štítu . Kromě konceptu Red Dragon spatřila SpaceX potenciál pro Falcon Heavy a Dragon 2 pro přepravu vědeckého nákladu napříč velkou částí Sluneční soustavy , zejména na Jupiterův měsíc Europa . SpaceX v roce 2017 oznámilo, že pohonné přistání pro Dragon 2 nebude dále vyvíjeno a že kapsle nedostane přistávací nohy. V důsledku toho byly mise Red Dragon na Mars zrušeny ve prospěch Starship , většího vozidla využívajícího jinou technologii přistání.

Lunární mise

Falcon Heavy je nosná raketa pro počáteční moduly Lunar Gateway : Power and Propulsion Element (PPE) a Habitation and Logistics Outpost (HALO). Aby se snížila složitost, NASA v únoru 2021 oznámila, že vypouští první dva prvky na jediné nosné raketě Falcon Heavy s datem startu nejdříve v listopadu 2024. Před přechodem na sloučený start NASA zařadila v dubnu 2020 Falcon Heavy jako nosná raketa pro osamělý start OOP.

V březnu 2020 získal Falcon Heavy první ocenění za zásobovací misi k Gateway, která umístila novou kosmickou loď Dragon XL na translunární oběžnou dráhu.

Psyche a Europa Clipper

NASA vybrala Falcon Heavy jako nosnou raketu pro svou misi Psyche ke kovovému asteroidu s plánovaným startem v říjnu 2023. Kontrakt má hodnotu 117 milionů USD.

Europa Clipper měl být původně vypuštěn na raketě SLS. Kvůli rozsáhlým zpožděním však NASA v roce 2021 udělila smlouvu na start společnosti SpaceX na plně postradatelný Falcon Heavy.

Viz také

Reference

externí odkazy