Tämä on lupaava artikkeli.

Falcon 9 v1.1

Kohteesta Wikipedia
(Ohjattu sivulta Falcon 9 v1.2)
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Falcon 9 v1.1
V1.1 -raketti, jonka oli tarkoitus viedä Dragon-kapseli ISS:lle CRS-7 -lennolla kesäkuussa 2015.
V1.1 -raketti, jonka oli tarkoitus viedä Dragon-kapseli ISS:lle CRS-7 -lennolla kesäkuussa 2015.
Tehtävä Kantoraketti kiertoradalle
Valmistaja SpaceX
Alkuperäismaa Yhdysvaltain lippu Yhdysvallat
Rakettiperhe SpaceX Falcon
Mitat
Korkeus 68,4 m[1]
Halkaisija 3,7 m[1]
Massa 505 846 kg[1]
Vaiheita 2
Kapasiteetti
LEO:lle 13 150 kg
GTO:lle 4 850 kg
Laukaisuhistoria
Status Käytössä
Laukaisupaikat

Cape Canaveral
SLC-40

Vandenberg
SLC-4
Laukaisut 14
Onnistuneita 13
Epäonnistuneita 1
Ensimmäinen lento 2013-09-2929. syyskuuta 2013 (CASSIOPE)
Vaiheet
Ensimmäinen vaihe
Moottori: 9 kpl Merlin 1D
Työntövoima: 5 885 kN
Ajoaine: RP-1/LOX
Ajoaika: 180 s
Toinen vaihe
Moottori: 1 kpl Merlin 1D Vacuum
Työntövoima: 801 kN
Ajoaine: RP-1/LOX
Ajoaika: 374 s
Aiheesta muualla
Virallinen sivusto

Falcon 9 v1.1 on SpaceX:n Falcon-rakettiperheeseen kuuluva kantoraketti. Se on toinen versio Falcon 9 -raketista. V1.1 kehitettiin vuosina 2010–2013, ja se teki ensilentonsa 29. syyskuuta 2013 kuudennella Falcon 9 -lennolla. Raketti on kokonaisuudessaan SpaceX:n suunnittelema ja valmistama.

Kaksivaiheisen raketin molemmat vaiheet käyttävät ajoaineena nestemäistä happea (LOX) ja rakettikäyttöön tarkoitettua tarkemmin jalostettua RP-1-kerosiinia. V1.1 pystyy nostamaan 13 150 kilogramman kuormia matalalle maan kiertoradalle (LEO) ja 4 850 kilogramman kuormia GTO-radalle,[1][2] mikä asettaa Falcon 9 v1.1:n laukaisujärjestelmien keskiluokkaan kuormilla mitattuna.[3]

Falcon 9 v1.1 on rakenteeltaan uudistettu, ja sen Merlin 1D -rakettimoottorit tuottavat 60 prosenttia enemmän työntövoimaa edelliseen v1.0-versioon nähden.[4] Raketti on arviolta 60 prosenttia raskaampi kuin v1.0.[3]

Falcon 9 v1.1:tä ja Dragon-kapselia on käytetty huhtikuusta 2014 lähtien kansainvälisen avaruusaseman miehittämättömiin rahtilentoihin, jotka ovat osa NASAn kanssa tehtyä Commercial Resupply Services (CRS) -ohjelmaa.[5] V1.1 oli marraskuussa 2015 Falcon-rakettiperheen ainoa aktiivikäytössä oleva raketti.

Tekniikkaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

V1.1:n ensimmäinen laukaisu Vandenbergin lentotukikohdasta syyskuussa 2013.

Falcon 9 v1.1 on kaksivaiheinen LOX ja RP-1 -polttoaineita käyttävä kantoraketti.

Erot Falcon 9 v1.0:aan[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Falcon 9 v1.1 on v1.0:aan nähden 60 prosenttia raskaampi,[6] ja sen päivitetyt Merlin 1D -rakettimoottorit tuottavat noin 60 prosenttia enemmän työntövoimaa v1.0:n Merlin 1C -moottoreihin verrattuna.[4] Päivitysten ansiosta v1.1:n hyötykuorma on noin 3 tonnia korkeampi, 13 150 kilogrammaa[2] v1.0:n 10 454 kilogrammaan[7] nähden. Falcon 9 v1.1:n ensimmäisen vaiheen moottorit on järjestetty myös uudelleen.[8] Rakettivaiheiden erkanemiseen käytettävä järjestelmä suunniteltiin myös uudelleen, v1.1:n järjestelmässä on kolme kiinnityspistettä v1.0:n kahdentoista sijasta.[6] Raketin avioniikkaa ja ohjelmistoja on myös päivitetty.[9] Myöhempiin v1.1-raketteihin on lisäksi asennettu neljä laskutelinettä ja ritilämäiset ohjaussiivekkeet laskeutumiskokeita varten.[10]

Vuoden 2013 syyskuun laukaisun jälkeen toisen vaiheen moottorin sytytysaineen syöttölinjojen eristystä parannettiin, jotta rakettimoottorin uudelleenkäynnistys tapahtuisi luotettavammin avaruudessa moottorin ollessa sammutettuna pidempiä jaksoja.[11]

SpaceX:n uusi nokkakartio otettiin käyttöön v1.1:n ensimmäisellä lennolla.[6] Apollo-ohjelman Saturn V -raketin tapaan Falcon 9 pystyy saavuttamaan halutun kiertoradan, vaikka kaksi ensimmäisen vaiheen moottoreista lopettaisi toimintansa kesken nousun.[12]

Ensimmäinen vaihe[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Falcon 9 v1.0:n (vasen) ja v1.1:n (oikea) ensimmäisen vaiheen moottorikonfiguraatiot.

Falcon 9 v1.1:n ensimmäisen vaiheen koekäyttö suoritettiin heinäkuussa 2013.[8] Vaiheen moottoreina on yhdeksän Merlin 1D -rakettimoottoria, jotka tuottavat yhteensä 5 886 kilonewtonin (654 kN per moottori) työntövoiman merenpinnassa. Ensimmäinen vaihe palaa 180 sekuntia, minkä aikana sen työntövoima kasvaa 6 444 kilonewtoniin (716 kN per moottori) raketin noustessa ilmakehän ulkopuolelle.[12] Ensimmäisen vaiheen moottorien sytytykseen käytetään v1.0:n tapaan pyroforista trietyylialumiinin ja trietyyliboraanin seosta (TEA-TEB).[13] Falcon 9 v1.1:n ensimmäisen vaiheen moottorit on järjestetty uudestaan niin, että kahdeksan moottoria muodostaa ympyrän keskimmäisen moottorin ympärille. SpaceX käyttää uudesta järjestelystä nimeä Octaweb, ja sen on tarkoitus tehostaa raketin tuotantoprosessia ja parantaa raketin luotettavuutta.[6]

V1.1-raketin ensimmäiseen vaiheeseen on asennettu myös neljä laskutelinettä ja ritilämäiset ohjaussiivekkeet, joita käytetään ensimmäisen vaiheen talteenottokokeiluissa.[10] Ohjaussiivekkeitä kokeiltiin ensikertaa kesäkuussa 2014 F9R Dev-1 -koeraketissa,[14] ja v1.1-rakettiin ne asennettiin CRS-5-lennolle. Yhtiö on tehnyt laskeutumiskokeita käytöstä poistuneella Grasshopper- ja tuhoutuneella Falcon 9R Dev1 -koeraketillaan[15] sekä Falcon 9 v1.1 -raketin ensimmäisellä vaiheella joidenkin laukaisujen yhteydessä.[16][17]

Toinen vaihe[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Falcon 9 v1.1:n kymmenes laukaisu, joka kuljetti DSCOVR-satelliitin kiertoradalle 11. helmikuuta 2015.

Toisen vaiheen voimanlähteenä on yksi 801 kilonewtonin Merlin 1D Vacuum -moottori, joka on muunneltu tyhjiökäyttöä varten Merlin 1D:stä.[1] Toinen vaihe palaa 375 sekunnin ajan.[1]

Rakettivaiheet yhdistävä välikappale on hiilikuitu-alumiinirakenteinen. Rakettivaiheiden erottaminen tapahtuu paineilmalla pyrotekniikan sijaan.[18]

Raketin polttoainesäiliöt valmistetaan kitkahitsaamalla alumiini-litium-metalliseoksesta. Toisen vaiheen polttoainesäiliö on pitkälti vain lyhennetty versio ensimmäisen vaiheen tankista, ja sen valmistuksessa käytetään pitkälti samoja menetelmiä ja työkaluja, mikä tehostaa tuotantoa.[19]

Nokkakartio[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Falcon 9 v1.1:n nokkakartio on 13,1 metriä pitkä, ja sen halkaisija on 5,2 metriä.[1] Nokkakartiota käytettiin ensikertaa Falcon 9 v1.1 -raketin ensimmäisellä laukaisulla, joka vei CASSIOPE-satelliitin avaruuteen.[6] Dragon-laukaisujen yhteydessä voidaan laukaista myös pieniä satelliitteja, jotka kuljetetaan avaruuteen kapselin paineistamattomassa osassa.[20]

SpaceX valmistaa nokkakartiot Hawthornessa, Kaliforniassa. Kartiolle tehtiin erilaisia kokeita NASAn Glenn Research Centerin Plum Brookin asemalla ennen sen käyttöönottoa keväällä 2013. Kokeisiin kuuluivat akustisten shokkiaaltojen, mekaanisten värinöiden ja sähköstaattisten purkausten vaikutusten tutkiminen, joita tehtiin täysikokoiselle nokkakartiolle tyhjiökammiossa. SpaceX maksoi NASAlle 581 300 dollaria koelaitosten käytöstä.[21]

Jatkokehitys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SpaceX alkoi kehitellä päivitystä v1.1-rakettiin vuoden 2015 alkupuolella. Raketin ensimmäisen vaiheen työntövoimaa aiottiin kasvattaa 15 prosentilla ja rakettivaiheisiin pyrittiin saamaan enemmän polttoainetta jäähdyttämällä ne matalampaan lämpötilaan ja laajentamalla toisen vaiheen tankkia noin kymmenellä prosentilla. Muutosten taustalla on SpaceX:n halu suorittaa erilaisia kokeita raketin ensimmäisellä vaiheella myös GEO-laukaisujen yhteydessä. Muutosten ennustettiin maaliskuussa 2015 hidastavan Falcon 9 v1.1:n sertifiontiprosessia USAF:in ja NASAn laukaisuja varten.[22]

Kesällä 2015 epäonnistuneen CRS-7 -lennon myötä jatkokehityssuunnitelmat muuttuivat jossain määrin. Marraskuussa 2015 suunnitelmana oli, että seuraava Falcon 9 laukaisu tehdään vielä Falcon 9 v1.1 -raketilla.

Kehitys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vasemmalta oikealle: Falcon 1, Falcon 9 v1.0, Falcon 9 v1.1 kolme versiota, Falcon 9 v1.2 kolme versiota, ja Falcon Heavy.
Pääartikkeli: Falcon-rakettiperhe

Falcon 9 v1.1:n uusien osien kokeet alkoivat huhtikuussa 2013 ensimmäisen vaiheen sytytysjärjestelmän koekäytöllä.[23] SpaceX teki kesäkuun 2013 alulla kymmenen sekunnin koepolton[24] ja heinäkuussa täyden kolmen minuutin polton raketin ensimmäiselle vaiheelle.[25]

Syyskuussa 2013 SpaceX:llä oli käytössä 9,3 hehtaaria tehdastiloja rakettien ja moottorien tuotantoon.[26] Yhtiön tavoitteena oli kasvattaa rakettituotanto ensin 24 raketin vuositahtiin vuoden 2014 loppuun mennessä[27] ja lopulta 40 raketin vuositahtiin.[26]

Yhdysvaltain ilmavoimat ilmoitti toukokuussa 2015 Falcon 9:n läpäisseen asevoimien satelliittien laukaisuun tarvittavan sertifioinnin.[28]

Laukaisu[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Paikat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SpaceX oli käyttänyt tammikuussa 2016 sekä Cape Canaveral Air Force Stationin SLC-40- että Vandenberg AFB:n SLC-4E -laukaisualustaa Falcon 9 v1.1:n laukaisuun.[29][30] Yhtiön yksityisen laukaisupaikan rakentaminen käynnistyi syyskuussa 2014 Brownsvillessä, Texasissa.[31] Laukaisupaikasta kilpailivat Texasin lisäksi Puerto Rico ja Florida. Uutta yhtiön omistamaa laukaisupaikkaa on tarkoitus käyttää kaupallisiin laukaisuihin.[32]

Hinnat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SpaceX:n verkkosivujen mukaan yhden Falcon 9 v1.1 -raketin kaupallisen laukaisun hinta oli 61,2 miljoonaa dollaria helmikuussa 2015.[1]

NASAn CRS-huoltolentojen keskihinta on 133 miljoonaa dollaria per laukaisu, sillä koko sopimuksen arvo on 1,6 miljardia dollaria, ja se tehtiin ensimmäisistä 12 rahtilennosta, minkä seurauksena v1.0- ja v1.1-laukaisujen hinnoissa ei ole eroa. Sopimus tehtiin 20 000 kilogramman rahtimäärän kuljettamisesta asemalle 12 lennon aikana.[33]

SpaceX:n mukaan sen Yhdysvaltain armeijalle tekemät laukaisut ovat puolet kalliimpia tavalliseen kaupalliseen laukaisuun nähden niiden vaatiman varmennusprosessin takia. Yhden sotilaslaukaisun hinnaksi tulisi tällöin keskimäärin 90 miljoonaa dollaria.[34]

Toissijaiset hyötykuormat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SpaceX teki kesäkuussa 2012 sopimuksen Spaceflight Inc. -yrityksen kanssa, joka kehittää Yhdysvaltain puolustusministeriön EELV-laukaisuissa käytetyn ESPA-hyötykuorma-adapterin tapaista Spaceflight Secondary Payload System (SSPS) -adapteria. Sopimuksen mukaan SSPS-adapteria olisi ollut tarkoitus käyttää Falcon 9 -laukaisussa vuoden 2013 alussa.[35] Spaceflightin ja SpaceX:n yhteistyön jatkumisesta tai yhteisistä Falcon 9 -laukaisuista ei tullut uutta tietoa sopimuksen julkistamisen jälkeen. Spaceflight on laukaissut erilaisia kuormia avaruuteen muiden yritysten raketeilla, kuten kolmella Orbital Sciencesin Antares-laukaisulla.[36][37][38] Yhtiön verkkosivut ilmoittivat maaliskuussa 2015 sen tekevän edelleen yhteistyötä SpaceX:n kanssa.[39] Spaceflightilla oli suunnitelmissa maaliskuussa 2015 yhteensä 87 satelliitin laukaisu SHERPA-hyötykuorma-adapterinsa kanssa Falcon 9 -raketin kyydissä.[40]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d e f g h Falcon 9 spacex.com. Space Exploration Technologies Corp. Viitattu 17.2.2015. (englanniksi)
  2. a b Capabilities & Services spacex.com. Space Exploration Technologies Corp. Viitattu 17.2.2015. (englanniksi)
  3. a b Rhian, Jason: Launch viewing guide: SpaceX Falcon 9 v1.1 with DSCOVR spaceflightinsider.com. 7.2.2015. Spaceflight Insider. Viitattu 17.2.2015. (englanniksi)
  4. a b Leone, Dan: SpaceX Making Headway on Upgraded Falcon 9 Debut, Dragon Fixes spacenews.com. 1.4.2013. SpaceNews Inc. Viitattu 17.2.2015. (englanniksi)
  5. Graham, William: SpaceX Falcon 9 successfully launches CRS-3 Dragon nasaspaceflight.com. 18.4.2014. NASASpaceflight. Viitattu 17.2.2015. (englanniksi)
  6. a b c d e Upgraded Falcon 9 Mission overview spacex.com. 14.10.2013. Space Exploration Technologies Corp. Viitattu 21.2.2015. (englanniksi)
  7. Falcon 9 Launch Vehicle Payload User’s Guide Rev 1 (PDF) (Sivu 19) spaceflightnow.com. 2009. Spaceflight Now Inc. Viitattu 21.2.2015. (englanniksi)
  8. a b Leone, Dan: SpaceX Test-fires Upgraded Falcon 9 Core for Three Minutes spacenews.com. 16.7.2013. SpaceNews Inc.. Viitattu 23.2.2015. (englanniksi)
  9. Kaiser, Tiffany: SpaceX Launches Falcon 9 v1.1 Rocket for Testing; Sends Cassiope Satellite into Orbit dailytech.com. 30.9.2013. DailyTech LLC. Viitattu 21.2.2015. (englanniksi)
  10. a b Wall, Mike: SpaceX Will Try to Land Rocket on Floating Ocean Platform Next Week space.com. 9.12.2014. Purch, Inc. Viitattu 17.2.2015. (englanniksi)
  11. Svitak, Amy: Musk: Falcon 9 Will Capture Market Share aviationweek.com. 24.11.2013. Penton. Viitattu 21.2.2015. (englanniksi)
  12. a b Merlin Engines spacex.com. 29.7.2013. Space Exploration Technologies Corp. Viitattu 23.2.2015. (englanniksi)
  13. Bergin, Chris: Testing times for SpaceX’s new Falcon 9 v.1.1 nasaspaceflight.com. 14.6.2013. NASASpaceflight. Viitattu 23.2.2015. (englanniksi)
  14. Blau, Patrick: Falcon 9 Test-Rig demonstrates Steering Fins for Future Precision Landings spaceflight101.com. 19.6.2014. Spaceflight101. Viitattu 23.2.2015. (englanniksi)
  15. Clark, Stephen: SpaceX rocket prototype explodes in test flight spaceflightnow.com. 22.8.2014. Spaceflight Now Inc. Viitattu 23.2.2015. (englanniksi)
  16. Mäkinen, Jari: Falcon 9: laukaisu onnistui, laskeutuminen vain osittain tiedetuubi.fi. 10.1.2015. Tiedetuubi. Viitattu 23.2.2015.
  17. Wall, Mike: SpaceX Hit Huge Reusable Rocket Milestone with Falcon 9 Test Flight (Video) space.com. 17.10.2013. Purch, Inc. Viitattu 23.2.2015. (englanniksi)
  18. Blau, Patrick: Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview spaceflight101.com. Spaceflight101. Viitattu 24.2.2015. (englanniksi)
  19. Upgraded Falcon 9 Demonstration Mission (PDF) (s. 9) spacex.com. syyskuu 2013. Space Exploration Technologies Corp. Viitattu 24.2.2015. (englanniksi)
  20. Blau, Patrick: Dragon - Spacecraft Information spaceflight101.com. Spaceflight101. Viitattu 3.3.2015. (englanniksi)
  21. Mangels, John: NASA's Plum Brook Station tests rocket fairing for SpaceX (video) cleveland.com. 25.5.2013. Northeast Ohio Media Group LLC. Viitattu 3.3.2015. (englanniksi)
  22. Svitak, Amy: Upgraded Falcon 9 May Need Additional Certification aviationweek.com. 9.3.2015. Penton. Viitattu 12.3.2015. (englanniksi)
  23. Atkinson, Nancy: SpaceX Tests Falcon 9-R Advanced Reusable Prototype Rocket universetoday.com. 5.6.2013. Universe Today. Viitattu 14.3.2015. (englanniksi)
  24. Bergin, Chris: Reducing risk via ground testing is a recipe for SpaceX success nasaspaceflight.com. 20.6.2013. NASASpaceflight. Viitattu 14.3.2015. (englanniksi)
  25. http://spacenews.com/36286spacex-test-fires-upgraded-falcon-9-core-for-three-minutes/
  26. a b Production at SpaceX spacex.com. 14.9.2013. Space Exploration Technologies Corp. Viitattu 14.3.2015. (englanniksi)
  27. Svitak, Amy: Musk: Falcon 9 Will Capture Market Share aviationweek.com. 24.11.2013. Penton. Viitattu 14.3.2015. (englanniksi)
  28. U.S. Air Force Certifies SpaceX for National Security Launches, Ending Monopoly Viitattu 3.7.2015.
  29. Falcon 9 Launches Orbcomm Satellites, First Stage Lands spacenews.com. 21.12.2015. SpaceNews Inc. Viitattu 19.1.2016. (englanniksi)
  30. Graham, William: Final SpaceX Falcon 9 v1.1 successfully launches Jason-3 nasaspaceflight.com. 17.1.2016. NASASpaceflight. Viitattu 19.1.2016. (englanniksi)
  31. SpaceX breaks ground at Boca Chica beach brownsvilleherald.com. 22.9.2014. AIM Media TX LLC. Viitattu 19.1.2016. (englanniksi)
  32. Preston, Darell: Billionaire Musk Chooses South Texas for SpaceX Launchpad bloomberg.com. 5.8.2014. Bloomberg L.P.. Viitattu 14.3.2015. (englanniksi)
  33. NASA Awards Space Station Commercial Resupply Services Contracts nasa.gov. 23.12.2008. NASA. Viitattu 6.3.2015. (englanniksi)
  34. Harwood, William: SpaceX, ULA spar over military contracting spaceflightnow.com. 5.3.2014. Spaceflight Now Inc. Viitattu 6.3.2015. (englanniksi)
  35. Bergin, Chris: SpaceX deal boosts Falcon 9’s secondary payload manifest nasaspaceflight.com. 7.6.2012. NASASpaceflight. Viitattu 6.3.2015. (englanniksi)
  36. A-1 (Antares) spaceflightservices.com. 5.12.2013. Spaceflight Inc. Viitattu 6.3.2015. (englanniksi)
  37. ORB-1 (Antares) spaceflightservices.com. 13.2.2014. Spaceflight Inc. Viitattu 6.3.2015. (englanniksi)
  38. ORB-2 (Antares) spaceflightservices.com. 17.6.2014. Spaceflight Inc. Viitattu 6.3.2015. (englanniksi)
  39. Company spaceflightservices.com. Spaceflight Inc. Viitattu 6.3.2015. (englanniksi)
  40. de Selding, Peter B.: Spaceflight Industries Raises $20 Million spacenews.com. 11.3.2015. SpaceNews Inc. Viitattu 14.3.2015. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]