Rakiety Falcon

Nazwane na cześć Sokoła Millennium (ang. Millennium Falcon).

Falcon 1

Pierwsza rakieta SpaceX, dużo mniejsza niż obecnie używany Falcon 9. Jej starty odbywały się z wyspy Omelek położonej w atolu Kwajalein na Pacyfiku. Rakieta miała jeden silnik Merlin w pierwszym stopniu i jeden silnik Kestrel w drugim stopniu. Jej pierwszy stopień miał lądować za pomocą spadochronów, ale nigdy nie zostało to zademonstrowane. Pierwsze trzy starty zakończyły się niepowodzeniem z różnych powodów. Czwarty i piąty start zakończyły się powodzeniem, pozwalając na rozpoczęcie prac nad Falconem 9.

• Start 1 nie powiódł się ze względu na awarię silnika i pożar, co spowodowało przechylenie się rakiety i wpadnięcie do oceanu. Przyczyną awarii była śruba, która zardzewiała po zbyt długim wystawieniu na działanie słonego powietrza.

• Start 2 nie powiódł się ze względu na awarię silnika Kestrel. Wibracje dyszy doprowadziły do przedwczesnego wyłączenia silnika i nieumieszczenia ładunku na orbicie.

• Start 3 nie powiódł się ze względu na niecałkowite wyłączenie silnika pierwszego stopnia rakiety, co spowodowało uderzenie w drugi stopień i uszkodzenie jego silnika.

• Start 4 był pierwszym udanym startem Falcona 1. Ładunkiem był satelita demonstracyjny zbudowany przez SpaceX w celu zaprezentowania możliwości Falcona 1.

• Start 5 był drugim i ostatnim udanym startem Falcona 1, podczas którego SpaceX umieściło pierwszy komercyjny ładunek na orbicie.

Falcon 1 miał być docelowo zastąpiony Falconem 1e, jednakże program rozwoju rakiety Falcon 1 został anulowany po piątym locie, ze względu na niewielki w tamtym czasie rynek wynoszenia na orbitę małych satelitów (który w ostatnich latach znacząco się rozrósł). Ładunki, które miały zostać wyniesione przy pomocy Falcona 1, przeniesiono na Falcona 9.

Falcon 1e

Przed anulowaniem programu Falcona 1, SpaceX planowało stworzenie Falcona 1e, ulepszonej wersji rakiety, z wydłużonymi zbiornikami, szerszymi i dłuższymi osłonami ładunku, a także ulepszonym drugim stopniem, co razem miało umożliwić dostarczanie na niską orbitę okołoziemską (LEO) ładunku o dwukrotnie większej masie. Starty miały odbywać się z wyspy Omelek, tak jak w przypadku podstawowej wersji rakiety. Wszystkie kolejne misje po piątym starcie Falcona 1 miały wykorzystywać nową wersję, jednakże ostatecznie większość planowanych ładunków została wyniesiona na orbitę przy pomocy Falcona 9, po tym gdy program anulowano.

Falcon 5

Falcon 5 miał być rakietą SpaceX o średnim udźwigu, o możliwościach pomiędzy Falconem 1 i Falconem 9. W zasadzie miała to być krótsza wersja Falcona 9 z pięcioma silnikami w pierwszym stopniu (w układzie „X”), zamiast dziewięciu i pojedynczym silnikiem Merlin Vacuum (MVac) lub dwoma silnikami Kestrel w drugim stopniu. Pierwszy stopień miał wracać na Ziemię, lądować przy pomocy spadochronów i być odzyskiwanym przez statek. Osłony ładunku miały przypominać te z Falcona 1, różnić się miały jednak rozmiarem. Starty miały być możliwe z kilku różnych lokalizacji: wyspy Omelek, platformy SLC-3W w Vandenberg Air Force Base w Kalifornii, platformy SLC-36 na Cape Canaveral na Florydzie, wyspy Wallops w Virginii oraz wyspy Kodiak na Alasce. Rakieta została anulowana ze względu na chęć skupienia się na pojedynczej architekturze: Falconie 9.

Falcon 9

Falcon 9 to główna rakieta SpaceX, używana do wynoszenia na orbitę satelitów, statków transportowych Dragon oraz misji załogowych. Falcon 9 osiągnął niezawodność na poziomie ponad 97% i teoretycznie w czasie startu może utracić dwa silniki i wciąż osiągnąć orbitę. Rakieta jest zwykle wyposażona w nogi do lądowania i lotki sterowe. Masa startowa rakiety to około 550 ton, z czego paliwo pierwszego stopnia ma masę około 400 ton, a drugiego stopnia około 100 ton. 9 silników Merlin-1D+ dostarcza około 7607 kN ciągu. Są one uruchomione przez ok. 162 sekundy, zależnie od ładunku i docelowej orbity. Silnik drugiego stopnia – Merlin Vacuum (wersja Merlina 1D z dłuższą dyszą zwiększającą impuls właściwy i w efekcie osiągu), dostarcza ciąg na poziomie 934 kN i jest odpalony przez około 397 sekund.

Od pierwszej wersji, v1.0, rakieta przeszła wiele zmian. Najpierw wprowadzono wersję v1.1, znacząco zwiększającą udźwig, która jako pierwsza wyniosła na orbitę nie tylko statek Dragon, ale też satelity i odbyła pierwsze testy odzysku pierwszego stopnia poprzez pionowe lądowanie. Kolejna była wersja v1.2 (zwana też Full Thrust), w której zaczęto wykorzystywać bardziej schłodzony ciekły tlen, aby jeszcze bardziej zwiększyć udźwig. Najnowsza wersja, Block 5, jest zaprojektowana tak, aby pierwszy stopień mógł odbyć nawet do 10 lotów bez większych napraw. Obecnie niezawodność tej wersji tto 100%. Nie są planowano żadne kolejne większe zmiany w projekcie rakiety, jako że program komercyjnych lotów załogowych wymaga wykorzystywania sprawdzonej rakiety.

Na poniższych animacjach przygotowanych przez kanał To Jakiś Kosmos! można zobaczyć szczegóły techniczne dotyczące działania rakiety Falcon 9. 

Falcon Heavy

Falcon Heavy to połączenie trzech pierwszych stopni Falcona 9, w tym znacznie wzmocnionego środkowego, z 9 silnikami Merlin-1D każdy. Masa ładunku, którą może wynieść na niską orbitę okołoziemską (LEO) w konfiguracji bez odzysku to ponad 63 tony. Dla porównania Falcon 9 może wynieść 22 800 kg. W czasie startu jego masa wynosi około 1420 ton, a ciąg produkowany przez 27 silników to 22 819 kN. Drugi stopień jest taki sam jak w Falconie 9. W celu wielokrotnego wykorzystania dwa boczne stopnie wracają na ląd, a środkowy ląduje na autonomicznej platformie na oceanie. Rakieta odbyła swój pierwszy lot w lutym 2018 roku. 

Statki Dragon

Wczesne prototypy

Na przełomie roku 2004 i 2005 SpaceX zamówiło prototyp załogowej kapsuły u brytyjskiego inżyniera Andy’ego Elsona. Makieta nazywała „Magic Dragon”, nazwa wzięła się od piosenki zespołu Peter, Paul & Mary. Nos z włókna węglowego, który pneumatycznie otwierał się, aby odsłonić port do dokowania, został wyprodukowany przez W J Todd Engineering z Yeovil w Anglii. Kapsuła miała być wystrzelona przy pomocy rakiety Falcon 5, wtedy najmocniejszej rakiety w planowanej flocie SpaceX.

Dragon 1

Do 2006 roku Falcon 5 ewoluował do znacznie większego Falcona 9, dzięki czemu Dragon również mógł urosnąć. Kształt zmienił się na stożkowy, dodano również bagażnik. Ostry nos został zamieniony na zaokrąglony. Poza osłoną portu dokującego, chronił on również rozkładane panele słoneczne podczas startu. W październiku 2008 roku, na Sympozjum imienia Von Brauna, SpaceX zaprezentowało plany załogowego Dragona z konwencjonalnym systemem ewakuacji. Dodatkowo zarówno w wersji towarowej, jak i załogowej zrezygnowano z otwieranego nosa i rozkładanych paneli słonecznych, zastępując je odrzucanym nosem oraz dużymi panelami słonecznymi przypominającymi skrzydła, z dedykowanymi osłonami podczas startu.

Dragon 1 pierwszy raz poleciał w czasie lotu demonstracyjnego w grudniu 2010 roku. Może dostarczyć na Międzynarodową Stację Kosmiczną 3310 kg i tyle samo sprowadzić na Ziemię. Używa spadochronów, dwóch pilotów oraz trzech głównych, podczas lądowania na wodzie, a następnie jest sprowadzany na ląd przy pomocy łodzi. Ostatni lot Dragona 1 odbył się w marcu 2020 roku.

Dragon 2

W lutym 2012 SpaceX ogłosiło, że firma pracuje nad silnikami SuperDraco, które mają być zintegrowane z kapsułą i będą służyć za system ewakuacji oraz pozwolą na lądowanie przy użyciu silników zamiast spadochronów. Makieta załogowej wersji Dragona została zbudowana na podstawie testowego egzemplarza wersji towarowej. Po bokach zostały zainstalowane wystające panele z silnikami SuperDraco. Później w 2012 roku zaprezentowano wersję z mniej wystającymi panelami. W 2013 roku SpaceX ogłosiło, że pracuje nad nową wersją silników SuperDraco, produkowaną z użyciem druku 3D (selektywne spiekanie laserowe) i wykorzystaniem nadstopu Inconel.

W maju 2014 Elon Musk zaprezentował ostateczny wygląd Dragona 2 (nazywanego również Crew Dragon / Dragon V2), wersję, która będzie służyć do transportu astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Pokazał również jeden z czterech paneli z silnikami SuperDraco. Każdy z paneli zawiera 2 silniki. Do projektu powrócił otwierany nos, panele słoneczne zostały przeniesione na bagażnik, doczepione do niego zostały również lotki służące za stabilizatory podczas ewakuacji w czasie startu. Na początku 2015 roku zostały udostępnione zdjęcia egzemplarza Dragona V2 służącego do testu systemu ewakuacji, który pozwoli na uratowanie astronautów w przypadku awarii rakiety. 6 maja 2015 przeprowadzono test ewakuacji z platformy startowej, natomiast w styczniu 2020 roku odbył się test systemu w czasie lotu.

Dragon 2 może transportować do 7 osób na niską orbitę okołoziemską, jednak podczas misji na Międzynarodową Stację Kosmiczną na pokładzie będą 3 lub 4 osoby. Przez całą drogę na orbitę będzie możliwe przerwanie misji, co zapewni znacznie wyższy poziom bezpieczeństwa, niż rozwiązania ze standardową wieżą na szczycie kapsuły. Osłona termiczna Dragona 2, PICA-X v3, teoretycznie może wytrzymać prędkości, jakich statek mógłby doświadczyć podczas powrotu z Marsa na Ziemię. Osiem silników SuperDraco używa hydrazyny jako paliwa. Pierwotnie planowano lądowanie przy ich użyciu, ale wycofano się z tego pomysłu. Teoretycznie lądowanie w tej sposób wciąż byłoby możliwe, ale nie jest planowana jego certyfikacja. SpaceX woli skupić się na rozwijaniu nowego pojazdu, Starshipa. W maju 2019 roku statek Dragon 2 wykonał swój pierwszy bezzałogowy lot na orbitę i po raz pierwszy zadokował do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Dragon XL

Jest to wersja statku Dragon przeznaczona do transportu zaopatrzenia na planowaną przez NASA stację Gateway, mającą znaleźć się na orbicie Księżyca. Kapsuła ma być wynoszona na orbitę na szczycie rakiety Falcon Heavy. Podczas lotu ma dostarczać na stację ponad pięć ton ładunku. W przeciwieństwie do pozostałych statków z rodziny Dragon, ta wersja ma być jednorazowego użytku.

Starship

Starship to nowa rakieta wielokrotnego użytku, nad rozwojem której pracuje obecnie SpaceX. Ma się ona składać z dwóch stopni. Pierwszy z nich, booster o nazwie Super Heavy, po separacji ma wracać na ląd i lądować, tak jak pierwsze stopnie rakiet z rodziny Falcon. Drugi stopień, także nazwany Starship, w jednym z wariantów ma być również załogowym statkiem kosmicznym.

Więcej informacji można znaleźć pod linkiem: Starship