Falcon 1
Falcon 1 – komercyjna, dwustopniowa rakieta nośna, najmniejsza z rodziny Falcon, skonstruowana przez prywatną amerykańską firmę SpaceX. Pierwsza na świecie prywatna rakieta nośna na paliwo ciekłe. Jej przeznaczeniem były loty na niskie orbity okołoziemskie. Powstała z myślą o możliwie najmniejszych kosztach produkcji i obsługi, dlatego też jej pierwszy stopień miał być wielorazowego użytku. Do odzyskania pierwszego stopnia nigdy jednak nie doszło, firmie udało się tego dokonać z rakietą Falcon 9. SpaceX podał cenę rakiety Falcon 1 (wraz z kosztami startu, ubezpieczenia i kosztów montażu ładunku) na 7,9 mln USD (na rok 2008)[1]. Była więc prawdopodobnie najtańszą na świecie rakietą nośną. Porównywalna rakieta Pegasus, wraz z wystrzeleniem, kosztuje ok. 31 mln USD.
| Rodzina rakiet nośnych Falcon | |
 Falcon 1 na stanowisku startowym w Vandenberg | |
| Producent | |
|---|---|
| Koszt opracowania |
90 mln USD |
| Koszt wystrzelenia |
7,9 mln USD (2008) |
| Data pierwszego startu |
24 marca 2006 |
| Data ostatniego startu |
14 lipca 2009 |
| Statystyki | |
| Wszystkie starty |
5 |
| Udane starty |
2 (40%) |
| Nieudane starty |
3 |
| Zdolność wynoszenia |
LEO: 570 kg |
| Siła ciągu przy starcie |
454 kN |
| Wymiary | |
| Długość |
21,3 m |
| Średnica |
1,7 m |
| Masa całkowita |
38 555 kg |
| Ilość stopni |
2 |
| Stopnie rakiety | |
| Stopień 1. |
1x Merlin 1A lub 1C |
| Stopień 2. |
1x Kestrel |
Opracowanie rakiety, od przygotowań do pierwszego startu, zajęło ponad trzy lata. Jej nazwa pochodzi od fikcyjnego statku kosmicznego Millenium Falcon z filmu Gwiezdne wojny[2].
Falcon 1, tak jak i inne rakiety serii Falcon, posiada system nazywany przez producenta wstrzymanie przed zwolnieniem (ang. hold-before-release system). Jest to układ znany z samolotów, ale rzadko spotykany w rakietach. Powoduje on, że rakieta nie startuje od razu po odpaleniu silnika głównego, ale jest „wstrzymywana”, aby sprawdzić, czy silnik i inne układy rakiety działają prawidłowo. Jeśli pracuje normalnie, rakieta zostaje „zwolniona” ze stanowiska startowego. W przeciwnym wypadku następuje automatycznie wyłączenie silników i całej rakiety oraz automatyczne wypompowanie paliwa.
Miejsca startów
edytujRakieta mogła startować z trzech dostępnych firmie SpaceX kosmodromów:
- kosmodromu w Vandenberg (Kalifornia, USA), ze stanowiska SLC-3W
- Centrum Kosmiczne imienia Johna F. Kennedy’ego na Florydzie, w USA, ze stanowiska SLC-36A
- kosmodromu na wyspie Omelek w atolu Kwajalein, części Wysp Marshalla
Historia startów
edytujFalcon 1 miał 5 startów. Trzy pierwsze zakończyły się niepowodzeniem, następne 2 były już udane, Falcon 1 był pierwszą rakietą prywatnej firmy, która dotarła na orbitę[3]. Piąty lot był pierwszym lotem komercyjnym, który umieścił satelitę RazakSAT na Niskiej orbicie okołoziemskiej[4].
| Nr lotu | Data i Czas (GMT) | Ładunek | Klient | Wynik | Uwagi |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 24 marca 2006, 22:30 | FalconSAT-2 | DARPA | Niepowodzenie | Awaria silnika w T+33 sek Utrata rakiety[5] |
| 2 | 21 marca 2007, 01:10 | DemoSat | DARPA | Niepowodzenie | Praca pierwszego stopnia oraz przejście do drugiego odbyły się z sukcesem, maksymalna wysokość 289km Przedwczesne wyłączenie silnika w T+7 min 30 s Nie osiągnęła orbity Nie odzyskano pierwszego stopnia Nazywana "Częściowym sukcesem" z powodu zebranych danych do kolejnych lotów[6] |
| 3 | 3 sierpnia 2008, 03:34 | Trailblazer | ORS | Niepowodzenie | Pozostały ciąg w pierwszym stopniu spowodował kolizję pierwszego i drugiego stopnia[7] |
| PRESat | NASA | ||||
| NanoSail-D | NASA | ||||
| Explorers | Celestis | ||||
| 4 | 28 września 2008, 23:15 | RatSat | SpaceX | Sukces | Początkowo planowany na 23–25 września, ładunek był symulatorem masy, 165 kg (początkowo miał być to RazakSAT) |
| 5 | 14 lipca 2009, 03:35 | RazakSAT | ATSB | Sukces[8] | |
| Poprzednio planowane starty (według stanu na 2010 rok)[9] | |||||
| 2011 | TBD | SpaceDev | Brak planów | Miał być to pierwszy lot Falcona 1e | |
| 2011–2014 | OG-2 | Orbcomm | Sukces - Falcon 9 | 18 satelitów, zmieniono lot na Falcona 9, | |
| 2013 | Formosat-5 | NSPO | Sukces - Falcon 9 | Zmieniono lot z Falcona 1e na Falcona 9 | |
| 2014–2015 | Małe satelity | Astrium | Brak planów | Miał być to kolejny lot Falcona 1e | |
Zdolność wynoszenia
edytujUdźwig rakiety jest zależny od miejsca startu, rodzaju docelowej orbity, i metody wynoszenia (z jednokrotnym włączeniem 2. stopnia rakiety, „bezpośrednia”; z dwukrotnym włączeniem 2. stopnia rakiety, „pośrednia”):
| Miejsce startu | Metoda | Wysokość orbity [km] |
Nachylenie orbity [°] |
Udźwig [kg] |
| Vandenberg | bezpośrednia | 200 do 700 | 98 | 510 do 160 |
| Vandenberg | pośrednia | 400 do 800 | 98 | 470 do 410 |
| Przylądek Canaveral | bezpośrednia | 200 do 700 | 28,5 | 670 do 240 |
| Przylądek Canaveral | pośrednia | 400 do 800 | 28,5 | 630 do 800 |
Średnica czepca osłaniającego przedział ładunkowy wynosi 1,5 m (1,4 m dostępne dla ładunku), a długość całkowita wynosi 3,5 m (2,8 m dostępne dla ładunku).
Przebieg startu
edytujTypowy przebieg startu z metodą bezpośredniego wprowadzenia ładunku na orbitę przebiega następująco:
| Czas od startu | Zdarzenie | Wysokość [km] |
Prędkość [m/s] |
| 0 s | zapłon 1. członu i start | 0 | 472 |
| 169 s | odrzucenie 1. członu | 81 | 2 940 |
| 174 s | odpalenie 2. członu | 87 | 2 930 |
| 194 s | odrzucenie osłony aerodynamicznej | 118 | 2 950 |
| 552 s | wyłączenie 2. członu | 400 | 7 700 |
| 570 s | odłączenie ładunku | 400 | 7 700 |
| 1 114 s | człon 1. spada do wody | 0 | 0 |
| 4 h | wyłowienie 1. członu | 0 | 0 |
Przyczyny pierwszej porażki
edytuj
Elon Musk, właściciel SpaceX[10] poinformował o przyczynach katastrofy pierwszej rakiety Falcon 1 podczas National Space Symposium, 5 kwietnia 2006. Leżała ona w pracach podejmowanych podczas pobytu rakiety już na platformie startowej. Dopuszczono do niewielkiego wycieku paliwa, który zaczął się około 4 minuty przed zapłonem silnika. Można było tego uniknąć poprawiając umocowanie małej rurki paliwowej w czasie prac nad awioniką, noc przed startem. Przeciek mógł być też dostrzeżony, gdyby monitorowano właściwe wskazania przyrządów.
Amerykańska wojskowa agencja DARPA, właściciel ładunku, zrewidowała potem to oświadczenie. Agencja doszukała się uszkodzenia nie w poluzowaniu nakrętki mocującej, lecz w jej uszkodzeniu. Element mocujący był na swoim miejscu, co oznacza, że został przymocowany prawidłowo. Nakrętka uległa zniszczeniu w wyniku korozji. Przyczyna skorodowania aluminiowej nakrętki nie jest znana dokładnie, jednak podejrzewa się, że doszło do niej albo przez galwaniczną korozję między nakrętką a stalową rurką, albo przez uszkodzenie anodyzowanej powłoki i wystawienie nieosłoniętego miejsca na działanie gorącego, wilgotnego powietrza panującego na kosmodromie. W kolejnych lotach, nakrętki aluminiowe zastąpione zostały wykonanymi ze stali nierdzewnej.
Stopnie rakiety
edytujStopień 1.
edytuj| Producent | |
|---|---|
| Człon rakiet |
Falcon 1 |
| Materiały napędowe | |
| Osiągi | |
| Siła ciągu przy starcie |
342 (409 w próżni) kN |
| Impuls właściwy w próżni |
304 s |
| Impuls właściwy na poz. morza |
255 s |
| Wymiary | |
| Długość |
16 m |
| Średnica |
1,7 m |
| Silniki | |
| Silnik 1. | |
Podstawowy człon rakiety Falcon 1. Napędzany silnikiem jednokomorowym na mieszankę tlenu i węglowodorów.
Falcon 1-1, wraz silnikiem, jest członem wielorazowego użytku. Po wypaleniu się i odłączeniu od reszty rakiety opada na spadochronie do wody, skąd jest wyławiany. System sprowadzania członu i odzyskiwania opracowała firma Irvin Parachute Corporation. Ta sama firma opracowała podobny system na potrzeby amerykańskich promów kosmicznych.
Człon jest autorską konstrukcją producenta rakiety. Jego konstrukcja jest pośrednia względem dwóch technologii zwykle stosowanych w konstrukcji członów rakiet nośnych: ciężkiej, ale sztywnej i mocnej konstrukcji, a lekkiej, jednak potrzebującej utrzymywania ciśnienia wewnątrz, aby podtrzymać jej sztywność (gdyż szkielet nie podtrzymałby sam własnego ciężaru). Falcon 1-1 posiada zbiornik z helem do utrzymywania odpowiedniego ciśnienia wewnątrz członu, dostarczany przez Arde Corporation. Taki sam zbiornik jest używany w rakietach Delta 4, firmy Boeing. Poszycie członu jest wykonane ze stopu aluminium, opatentowanego przez SpaceX.
Człon jest wyposażony w system samokontroli, wstrzymanie przed zwolnieniem (ang. „hold-before-release system”). Powoduje on, że rakieta nie startuje od razu po odpaleniu silnika głównego, ale jest „wstrzymywana”, aby sprawdzić, czy silnik i inne układy rakiety działają prawidłowo. Jeśli pracuje normalnie, rakieta zostaje „zwolniona” ze stanowiska startowego. W przeciwnym wypadku następuje automatycznie wyłączenie silników i całej rakiety oraz automatyczne wypompowanie paliwa.
Oddzielanie członu następuje poprzez bolce separacyjne z podwójnym wyzwalaczem i system pneumatycznego odrzucania.
Stopień 2.
edytuj| Producent |
(USA) |
|---|---|
| Człon rakiet |
Falcon 1 |
| Materiały napędowe | |
| Osiągi | |
| Siła ciągu przy starcie |
31 (w próżni) kN |
| Impuls właściwy w próżni |
327 s |
| Wymiary | |
| Długość |
3 m |
| Średnica |
1,7 m |
| Silniki | |
| Silnik 1. | |
Drugi człon rakiety Falcon 1. Napędzany silnikiem jednokomorowym na mieszankę tlenu i węglowodorów. Silnik jest przystosowany do kilkukrotnego włączania go w przestrzeni kosmicznej.
Do budowy użyto stopu aluminium i litu – stopu o największej wytrzymałości przy jednocześnie najmniejszej masie, jaki można użyć w takich zastosowaniach, np. przy kontakcie z ciekłym tlenem. Stopy takie są używane, np. w silnikach wynoszących wahadłowce kosmiczne.
Konstrukcja członu jest wspomagana przez utrzymywanie w nim stałego ciśnienia atmosfery helowej. Zbiornik helu, tak jak w przypadku członu Falcon 1-1, dostarcza firma Arde. Hel jest jednocześnie używany w silniczkach korekcyjnych członu oraz do utrzymywania w odpowiednim stanie mieszanki paliwowej, w wypadku konieczności ponownego odpalania silnika członu.
Zobacz też
edytujPrzypisy
edytuj- ↑ Opis Falcona 1. SpaceX. [dostęp 2009-01-21]. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-07-01)]. (ang.).
- ↑ Wywiad z Elonem Muskiem. [w:] YouTube [on-line]. (ang.).
- ↑ Ashlee Vance: Elon Musk : Tesla, SpaceX, and the Quest for a Fantastic Future. New York: HarperCollins, 2015, s. 203. ISBN 978-0-06-230123-9. (ang.).
- ↑ Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success. Spaceflight Now, 14 lipca, 2009. (ang.).
- ↑ Tom Junod: Triumph of His Will. Esquire, 2012-11-15. (ang.).
- ↑ Demo Flight 2 Flight Review Update. SpaceX, 15 czerwca 2007. [zarchiwizowane z tego adresu (3 grudnia, 2008)]. (ang.).
- ↑ Flight 3 mission summary. Space Exploration Technologies Corporation. [dostęp 2016-08-23]. [zarchiwizowane z tego adresu (2018-09-27)]. (ang.).
- ↑ Stephen Clark: Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success. Spaceflight Now, 14 lipca 2009. (ang.).
- ↑ Launch Manifest. SpaceX. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-01-04)]. (ang.).
- ↑ Karolina Pocielej. Elon Musk wysyła nas na Marsa. „Studens Scribit”. 3(19), 2017. Samorząd Studentów Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie. ISSN 2083-5957. (pol.).
Bibliografia
edytuj- Strona domowa producenta (ang.)
- Falcon 1 w serwisie Loty Kosmiczne (pol.)
- Justin Ray: Sprawozdanie z dziewiczego, nieudanego lotu Falcona 1. [w:] Spaceflight Now [on-line]. 2006-03-26. [zarchiwizowane z tego adresu]. (ang.).