Falcon Heavy

редактировать
Тяжелая орбитальная ракета-носитель производства SpaceX

Falcon Heavy
Логотип Falcon Heavy
Демо-миссия Falcon Heavy (39337245145).jpg Испытательный полет Falcon Heavy запуск
ФункцияЧастично многоразовая орбитальная тяжелая ракета-носитель
ПроизводительSpaceX
Страна происхожденияСША
Стоимость запуска
  • Многоразовые: 90 миллионов долларов
  • Расходные: 150 миллионов долларов
Размер
Высота70 м (230 футов)
Диаметр3,66 м (12, 0 футов) (каждый бустер)
Ширина12,2 м (40 футов)
Масса1420788 кг (3132301 фунт)
Ступени2+
Вместимость
Полезная нагрузка на LEO
Наклонение28,5 °
Масса63800 кг (140700 фунтов)
Полезная нагрузка на GTO
Наклон27 °
Масса26700 кг (58900 фунтов)
Полезная нагрузка до Марс
Масса16800 кг ( 37000 фунтов)
Полезная на грузка к Pluto
Масса3500 кг (7700 фунтов)
Сопутствующие ракеты
На основеFalcon 9
Comparable
История запусков
СтатусАктивный
Запуск сайтовКеннеди LC-39A
Всего запусков3
Успех (а)3
Посадки
  • 1 центральное ядро ​​приземлилось / 3 попытки
  • 6 бустеров приземлились / 6 попыток
Первый полет6 февраля 2018 г.
Бустеры
No. ускорители2
Двигатели9 Merlin 1D на ускоритель
Тяга
  • Уровень моря: 7,6 МН (1700000 фунтов f) (каждый)
  • Вакуум : 8,2 МН (1,800,000 фунтов f) (каждый)
Общая тягаУровень моря: 15,2 МН (3,400,000 фунтов f)

Вакуум: 16,4 МН (3,700,000 фунтов) f)

Удельный импульс
  • Уровень моря: 282 секунды
  • Вакуум : 311 секунд
Время горения154 секунды
ТопливоПереохлажденное LOX / охлажденный RP-1
Первая ступень
Двигатели9 Merlin 1D
Тяга
  • Уровень моря: 7,6 МН (1,700,000 фунтов f)
  • Вакуум: 8,2 МН (1,800,000 фунтов f)
Удельный импульс
  • Уровень моря: 282 секунды
  • Вакуум: 311 секунд
Время горения187 секунд
ТопливоПереохлаждение LOX / Chilled RP-1
Вторая ступень
Двигатели1 Вакуум Merlin 1D
Тяга934 кН (210 000 фунтов f)
Удельный импульс 348 секунд
Время горения397 секунд
ТопливоLOX / RP-1

Falcon Heavy является частично многоразовым hea вы-лифт ракета-носитель, разработанная и изготовленная SpaceX. Он создан на основе машины Falcon 9 и состоит из усиленной первой ступени Falcon 9 в качестве центрального ядра и двух дополнительных первых ступеней, подобных Falcon 9, в качестве навесных ускорителей .. Falcon Heavy имеет самую высокую грузоподъемность среди всех действующих в настоящее время ракет-носителей и третье место среди всех ракет, когда-либо достигших орбиты, после Saturn V и Energia.

SpaceX, проведенных первый запуск Falcon Heavy 6 февраля 2018 г. в 15:45. EST (20:45 UTC). Ракета несла Tesla Roadster, принадлежащая основателю SpaceX Илону Маску, с манекеном, получившим название "Starman", в качестве манекена полезной нагрузки. Второй запуск Falcon Heavy произошел 11 апреля 2019 года, и все три ракеты-носителя успешно вернулись на Землю. Третий запуск Falcon Heavy успешно произошел 25 июня 2019 года. С тех пор Falcon Heavy был сертифицирован для программы Запуск космического корабля национальной безопасности.

Falcon Heavy был разработан, чтобы иметь возможность доставить людей в космос за низкой околоземной орбитой, хотя по состоянию на февраль 2018 года SpaceX подтвердила, что они не будут перевозить людей на Falcon Heavy и не будут проводить процесс сертификации человека для перевозки НАСА космонавтов. Falcon Heavy и Falcon 9 будут заменены системой запуска Starship.

Содержание
  • 1 История
    • 1.1 Концепция и финансирование
    • 1.2 Дизайн и разработка
    • 1.3 Тестирование
    • 1.4 Первый полет
    • 1.5 Последующие полеты
  • 2 Дизайн
  • 3 Технические характеристики ракеты
  • 4 Возможности
    • 4.1 Повторное использование
    • 4.2 Перекрестная подача топлива
    • 4.3 Воздействие на среду
  • 5 Стартовые цены
  • 6 Запуск и полезная нагрузка
    • 6.1 Первые коммерческие контракты
    • 6.2 Первый контракт Министерства обороны
      • 6.2.1 Полезная нагрузка STP-2
    • 6.3 Транспортные миссии Солнечной системы
    • 6.4 Лунный шлюз
    • 6.5 НАСА Psyche
    • 6.6 Фаза 2 ВВС США запускает
  • 7 См. <
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки
История
SpaceX открывает первые позиции на авиабазе Ванденберг SLC-4E в июне 2011 года для стартовой площадки Falcon Heavy

Также Концепции ракеты- носителя Falcon Heavy, использую используемые три ускорителя Falcon 1, обсуждались еще в 2003 году. Концепция трех основных ступеней ускорителей компании пока что -не летающий Falcon 9 в 2005 году назывался Falcon 9 Heavy.

SpaceX представила общественности план создания Falcon Heavy на пресс-конференции в Вашингтоне в апреле 2011 года, первый испытательный полет ожидается в 2013 году..

Ряд факторов задержал запланированный первый полет на 5 лет до 2018 года, в том числе две аномалии с ракетами-носителями Falcon 9, из-за которых все инженерные ресурсы были использованы на анализ отказов, что привело к остановке полетов на многие месяцы. Интеграция и структурные проблемы объединения трех ядер Falcon 9 оказались намного сложнее, чем ожидалось.

В июле 2017 года Илон Маск сказал: «На самом деле сделать Falcon Heavy оказалось намного сложнее, чем мы думали...». На самом деле, намного сложнее, чем мы думали. Мы были довольно наивны в этом отношении.

Первый испытательный полет Falcon Heavy стартовал 6 февраля 2018 года в 15:45 EST, неся его фиктивная полезная нагрузка, личный Tesla Roadster Маска, за пределами орбиты Марса.

Концепция и финансирование

Маскнул Falcon Heavy в обновлении новостей за сентябрь 2005 г., использовав запрос клиента с 18 месяцев назад, были изучены различные решения с использованием запланированного Falcon 5 (который был изучен различными решениями с использованием запланированного никогда не запускался), но единственной рентабельной и надежной версией была версия, в которой использовалась первая ступень с 9 двигателями - Falcon 9. Falcon Heavy был разработан с частным капиталом, и Маск заявлено,

Дизайн и разработка

Слева направо, Falcon 1, Falcon 9 v1.0 <, что его стоимость составила более 500 миллионов долларов. 24>, три версии Falcon 9 v1.1, три версии Falcon 9 v1.2 (Full Thrust), три версии Fa lcon 9 Block 5, Falcon Heavy и Falcon Heavy Block 5

Конструкция Falcon Heavy основана на фюзеляже и двигателях Falcon 9.

В 2008 году SpaceX нацелилась на первый запуск Falcon 9 в 2009 году, а «Falcon 9 Heavy будет через пару лет». Выступая на конференции Mars Society 2008 года, Маск также указал, что он ожидал, что верхняя ступень, работающая на водороде, последует через 2–3 года (что было произойти примерно в 2013 году).

К апрелю В 2011 году возможности и характеристики аппарата Falcon 9 были лучше изучены: SpaceX выполнила две успешные демонстрационные миссии на НОО, одна из которых включает повторное зажигание двигателя второй ступени. На пресс-конференции в Национальный пресс-клубе в Вашингтоне, округ Колумбия. 5 апреля 2011 года Маск заявил, что Falcon Heavy «сможет доставить на орбиту больше полезной нагрузки или убегающую скорость, чем любой другой корабль в истории, за исключением Сатурн V Луна ракеты... И Совет Энергия ракета ". В том же году, в том же году, трехмерное изображение на обоих вариантах, SpaceX объявила о планах по расширению производственных мощностей, поскольку мы расширяем возможности производства первой ступени Falcon 9 или бокового ускорителя Falcon Heavy каждую каждую каждую из неделю и верхняя ступени каждые две недели. ".

В 2015 году SpaceX объявила несколько изменений в ракете Falcon Heavy, которые работали с модернизацией ракеты-носителя Falcon 9 v1.1. В декабре 2016 года SpaceX опубликовала фотографию, на которой запечатлен промежуточный этап Falcon Heavy в штаб-квартире компании в Хоторне, Калифорния.

Испытания

К маю 2013 года в здании строился новый частично подземный испытательный стенд. Центр разработки и испытаний ракет SpaceX в МакГрегоре, штат Техас, специально для тестирования тройных ядер и двадцати семи ракетных двигателей Falcon Heavy. К маю 2017 года SpaceX провела первое статическое огневое испытание центральной части ядра Falcon Heavy летной конструкции на объекте МакГрегора.

В июле 2017 года Маск публично обсудил проблемы сложных испытаний ракеты-носителя, такой как трехъядерный Falcon Heavy, что указывает на то, что большая часть новой конструкции «действительно невозможно испытать на земле» и не может быть эффективно испытана независимо от фактических летных испытаний.

К сентябрю 2017 года все три ядра первой стадии были завершены их статические огневые испытания на наземном испытательном стенде. Первое статическое огневое испытание Falcon Heavy было проведено 24 января 2018 года.

Первый полет

В апреле 2011 года Маск планировал первый запуск Falcon Heavy из ВВС Ванденберга. База на Западном побережье в 2013 году. SpaceX отремонтировала стартовый комплекс 4E на авиабазе Ванденберг для размещения Falcon 9 и Heavy. Первый запуск со стартового комплекса Мыс Канаверал Восточное побережье был запланирован на конец 2013 или 2014 года.

Отчасти из-за отказа SpaceX CRS-7 в июне 2015 года SpaceX перенесла первый полет Falcon Heavy в сентябре 2015 года на не ранее апреля 2016 года, но к февралю 2016 года снова перенесла его на конец 2016 года. Полет должен был быть запущен с отремонтированного Кеннеди Стартовый комплекс 39 Космического центра A.

В августе 2016 года демонстрационный полет был перенесен на начало 2017 года, на лето 2017 года, на конец 2017 года и был запущен в феврале 2018 года.

На июльском форуме Международной федерации в 2017 году. На совещании по исследованию и развитию космической станции в Вашингтоне, округ Колумбия, Маск преуменьшил ожидания успеха первого полета:

Есть реальный шанс, что аппарат не выйдет на орбиту... колодки, чтобы не повредить колодку. Честно говоря, я бы счел даже это победой.

В декабре 2017 года Маск написал в Твиттере, что фиктивная полезная нагрузка на первом запуске Falcon Heavy будет его личным Tesla Roadster с Дэвидом Боуи «Жизнь на Марсе », И что он будет запущен на орбиту вокруг Солнца, которая достигнет орбиты Марса. В последующие дни он опубликовал фотографии. К машине были прикреплены три камеры для обеспечения «эпических видов».

28 декабря 2017 года Falcon Heavy был перемещен на стартовую площадку для подготовки к статическому огневому испытанию всех 27 двигателей, которое ожидалось 19 января 2018 г. Однако из-за США закрытие правительства, которое началось 20 января, испытания и запуск были отложены.

Статическое огневое испытание было проведено 24 января 2018 года. Маск подтвердил через Twitter, что это испытание "было хорошо", а позже было объявлено, что ракета будет запущена 6 февраля.

Первый запуск Falcon Heavy

6 февраля 2018 г., после более чем двухчасовой задержки из-за сильного ветра, Falcon Heavy стартовал. в 15:45 EST. Его боковые ускорители благополучно приземлились в приземления 1 и 2 через несколько минут. Однако только один из трех двигателей центрального ускорителя, который должен был быть перезапуститься, загорелся во время его спуска, в результате чего он упал в воду рядом с дроном на скорости более 480 км / ч (300 миль в час).

Первоначально Илон Маск написал в Твиттере, что Roadster нарушил запланированную гелиоцентрическую орбиту и достигнет пояса астероидов. Фактически, наблюдения с помощью телескопов показали, что Roadster лишь немного превысит орбиту Марса в афелии.

Более поздние полеты

Через год после успешного демонстрационного полета SpaceX удалось подписать пять коммерческих контрактов. стоимостью 500–750 миллионов долларов, что означает, что ему удалось покрыть затраты на компьютер ракеты. Второй полет, и первый коммерческий, состоялся 11 апреля 2019 года с запуском Arabsat-6A. Третий полет произошел 25 июня 2019 года с запуском полезной нагрузки STP-2 (Программа космических испытаний Министерства обороны США). Полезная нагрузка состояла из 25 малых космических аппаратов. Оперативные миссии GTO для Intelsat и Inmarsat, запланированные на конец 2017 года, были перенесены на версию ракеты Falcon 9 Full Thrust как он стал достаточно мощным, чтобы поднимать эти тяжелые грузы в своей расходной конфигурации.

После объявления о программе НАСА Artemis по возвращению людей на Луну, ракета Falcon Heavy упоминалась несколько раз как альтернатива дорогой программе SLS. Директор НАСА Джим Бриденстайн объявил, что Falcon Heavy достаточно мощен, чтобы запустить капсулу Orion, но не может запустить ее поверх Европейского служебного модуля в том же полете., и поэтому Falcon Heavy не может вызвать в качестве замены SLS. Тем не менее, Falcon Heavy будет поддерживать коммерческие миссии программы Artemis, поскольку он будет сообщать для доставки Dragon XL к Лунным воротам (подробнее об этом см. Ниже).

Конструкция
Falcon Heavy на подушке LC-39A

Falcon Heavy из конструктивно усиленного Falcon 9 в качестве «основного» компонента, а две дополнительные первые ступени Falcon 9 как жидкое накладные ускорители, которые концептуально аналогичны EELV Delta IV Heavy и предложения для Atlas V Heavy и русского Angara A5V. Falcon Heavy обладает большей грузоподъемностью, чем любая другая действующая ракета, с полезной нагрузкой 63 800 кг (140 700 фунтов) на низкую околоземную орбиту, от 26 700 кг (58 860 фунтов) до геостационарной переходной орбиты и 16 800 кг (37 000 фунтов).) в закачка через Марс. Ракета была улучшена, чтобы соответствовать или превосходить все существующие требования человеческого рейтинга. Запас прочности конструкции на 40% выше полетных нагрузок, что выше, чем запас прочности на 25% у других ракет. Falcon Heavy с самого начала разрабатывался для доставки людей в космос, и он восстановил возможность полетов с экипажем на Луну или Марс.

Двигатель Merlin 1D

Первая ступень питается от трех ядер, полученные из Falcon 9, Каждый из них оборудован девятью двигателями Merlin 1D. Falcon Heavy имеет общую тягу на уровне моря 22 819 кН (5 130 000 фунтов f) от 27 двигателей Merlin 1D, а тяга увеличивается до 24 681 кН (5 549 000 фунтов f), когда корабль вылезает из атмосферы. Верхняя ступень двигателя в движении одним двигателем Merlin 1D, модифицированная для работы в вакууме, с тягой 934 кН (210 000 фунтов f), степенью расширения 117: 1 и номинальной мощностью. время горения 397 секунд. При запуске центральное ядро ​​дросселируется на полную мощность в течение нескольких секунд для дополнительной тяги, снижается. Это позволяет увеличить время горения. После боковых ускорителей центральный сердечник снова дросселирует до максимальной тяги. Для дополнительной надежности перезапуска двигатель имеет двойные резервные пирофорные запальники (TEA - TEB ). Промежуточная ступень, которая соединяет верхнюю и нижнюю ступени Falcon 9, представляет собой композитную конструкцию с алюминиевым сердечником из углеродного волокна. Разделение ступеней происходит за счет многоразового разделения цанг и системы пневматического толкателя. Стенки и купола резервуаров Falcon 9 изготовлены из алюминиево-литиевого сплава. В SpaceX используется резервуар , сваренный трением с перемешиванием,. Резервуар второй ступени Falcon 9 - это просто укороченная версия резервуара первой ступени, в которой используются те же инструменты, материалы и технологии производства. Такой подход снижает производственные затраты при транспортных средствах.

Все три ядра Falcon Heavy объединяют двигатели в структурную форму, которую SpaceX называет Octaweb, нацеленную на оптимизацию производственного процесса, и каждое ядро ​​включает четыре выдвижных опоры. Чтобы управлять запуском ускоморителей и центрального механизма через атмосферу, SpaceX использует маленькие решетчатые плавники, которые после отделения от корабля раскрываются. Сразу после отделения боковых ускорителей центральный двигатель каждого из них горит в течение нескольких секунд, чтобы безопасно управлять траекторией ускорителя вдали отеты. Затем ноги раскрываются, когда ускорители поворачиваются обратно на Землю, мягко приземляясь каждый на землю. Центральное ядро ​​продолжает стрелять до разделения ступеней, после чего его ноги раскрываются и приземляются обратно на Землю на корабле-дроне. Опоры шасси изготовлены из углепластика с алюминиевой сотовой структурой. Четыре опоры складываются по бокам каждого ядра во время отрыва, а затем выдвигаются наружу и вниз для посадки.

Характеристики ракеты

Технические характеристики и характеристики Falcon Heavy следующие:

<318 Н / П
ХарактеристикиОсновной блок первой ступени. (1 × центр, 2 × ускоритель)Вторая ступеньОбтекатель полезной нагрузки
Высота42,6 м (140 футов)12,6 м (41 фут)13,2 м (43 фута)
Диаметр3,66 м (12,0 футов)3,66 м (12,0 футов)5,2 м (17 футов)
Сухая масса22200 кг (48900 фунтов)4000 кг (8800 фунтов)1700 кг (3700 фунтов)
Заправленная масса433100 кг (954 800 фунтов)111 500 кг (245 800 фунтов)Н / Д
Тип конструкцииБак LOX: монокок. Топливный бак: обшивка и стрингер Бак LOX: монокок. Топливный бак: обшивка и стрингерПоловинки монокока
Конструкционный материалАлюминий-литиевая оболочка; алюминий куполаалюминий-литиевая оболочка; алюминиевые куполаУглеродное волокно
Двигатели9 × Merlin 1D 1 × Merlin 1D Vacuum N / A
Тип двигателяЖидкость, газогенератор Жидкостный газогенератор
ТопливоПереохлажденный жидкий кислород, керосин (RP-1 )Жидкий кислород, керосин (RP-1)
Вместимость бака с жидким кислородом287 400 кг (633 600 фунтов)75 200 кг (165 800 фунтов)
Вместимость бака для керосина123 500 кг (272 300 фунтов)32300 кг (71 200 фунтов)
Сопло двигателяКарданный, с расширением 16: 1С карданным подвесом, с расширением 165: 1
Двигатель разработчик / производительSpaceXSpaceX
Тяга, общая ступень22 819 кН (5 130 000 фунтов f), уровень моря934 кН (210 000 фунтов f), вакуум
Система подачи топливаТурбонасос Турбонасос
Дроссельная заслонка Да: 81 6–419 кН (190 000 –108 300 фунтов силы),на уровне моряДа: 930–360 кН (210 000–81 000 фунтов f), вакуум
Перезапуск возможностьДа, в 3 двигателях для ускорения, возврат и посадкиДа, с двойным резервированием TEA - TEB. пирофорный воспламенители
Герметизация резервуараПодогреваемый гелий Подогретый гелий
Подъем контроль ориентации :. шаг, рыскание Карданный подвес двигателидвигатель на карданном подвесе и. азотгазовые двигатели
управление ориентацией при всплытии:. крен двигатели на карданном подвесеАзотные двигатели
Управление накатом / спускомАзотные двигатели и решетчатые ребра Азотные двигателиАзотные двигатели
Процесс остановаПо командеПо командеН / П
Система разделения ступеней ПневматикаПневматический

В Falcon Heavy используется 4,5-метровый (15 футов) межкаскадный, прикрепленный к активной зоне первой ступени. Это композитная структура , состоящая из алюминиевой сотовой сердцевины, окружающей углеродным волокном слоями лицевой панели. Общая длина ракеты-носителя при запуске составляет 70 метров (230 футов), а полная заправляемая масса - 1 420 000 кг (3 130 000 фунтов). Без восстановления какой-либо ступени Falcon Heavy может вывести полезную нагрузку массой 63 800 кг (140 700 фунтов) на низкую околоземную орбиту или 16 800 кг (37 000 фунтов) на Венеру или Марс

Falcon Heavy включает в себя системы восстановления первой ступени, позволяющие SpaceX возвращать ускорители первой ступени на стартовую площадку, а также восстанавливать ядро ​​первой ступени после приземления на автономный космодром. Баржа Корабль-дрон после выполнения основных требований миссии. Эти системы включают в себя четыре выдвижных посадочных опоры, которые во время всплытия фиксируются напротив каждой зоны бассейна первой ступени. Избыточное топливо, зарезервированное для операций по восстановлению на первом этапе Falcon Heavy, при необходимости будет перенаправлено на основные цели использования, достаточный запас ресурсов для успешного использования миссий. Номинальная грузоподъемность до геостационарной переходной орбиты (GTO) составляет 8000 кг (18000 фунтов) с извлечением всех трех ядер первой ступени (цена за запуск составляет 90 миллионов долларов) по сравнению с 26 700 кг (58 900 фунтов). фунт) в полностью расходуемом режиме (цена за запуск 150 миллионов долларов). Falcon Heavy также может восстановить в GTO полезную нагрузку на 16 000 кг (35 000 фунтов), если будут восстановлены только два ускорителя.

Возможности
Двадцать семь двигателей Merlin, запускаемых во время запуска Arabsat-6A в 2019 г. Длительный ночной запуск, 25 июня 2019 г.

Частично многоразовый Falcon Heavy относится к тяжелым стартовым системам, способным поднимать от 20 до 50 метрических тонны на низкую околоземную орбиту (НОО) в соответствии с системой классификации, используемой группой по обзору пилотируемых космических полетов НАСА. Полностью одноразовый Falcon Heavy относится к категории сверхтяжелых самолетов с максимальной полезной нагрузкой 64 тонны для вывода на низкую околоземную орбиту.

Первоначальная концепция (Falcon 9-S9 2005) предусматривала полезную нагрузку 24 750 кг (54 560 фунтов) на НОО, но к апрелю 2011 г. прогнозировалось, что она достигла 53 000 кг (117 000 фунтов) с GTO. полезная нагрузка до 12 000 кг (26 000 фунтов). В более поздних отчетах 2011 года прогнозировалась более высокая полезная нагрузка за пределами НОО, в том числе 19 000 кг (42 000 фунтов) на геостационарную переходную орбиту, 16 000 кг (35 000 фунтов) на транслунную траекторию и 14 000 кг (31 000 фунтов) на трансмарсианской орбита к Марсу.

К концу 2013 года SpaceX увеличила прогнозируемую полезную нагрузку GTO для Falcon Heavy до 21 200 кг (46 700 фунтов).

В апреле 2017 г. прогнозируемая полезная нагрузка на НОО для Falcon Heavy была увеличен с 54 400 кг (119 900 фунтов) до 63 800 кг (140 700 фунтов). Максимальная полезная нагрузка полностью достигается, когда ракета нагрузки расходуемый профиль запуска не восстанавливает ни один из трех ускорителей первой ступени. При том, что израсходован только основной бустер и восстановлены два боковых ускорителя, Маск оценивает потерю полезной нагрузки примерно в 10%, что по-прежнему даст LEO грузоподъемность более 57 метрических тонн. Возвращение всех трех ускорителей на стартовую площадку вместо их посадки на корабли-дроны принесет на НОО около 30 метрических тонн полезной нагрузки.

Максимальная теоретическая грузоподъемность
Пункт назначенияFalcon HeavyFalcon 9
с августа 2013 г.. по апрель 2016 г.с мая 2016 г.. по март 2017 г.с апреля 2017 г.
НОО (28,5 °) расходуемый53,000 кг54,400 кг63,800 кг22,800 кг
GTO (27 °) одноразовый21,200 кг22,200 кг26,700 кг8,300 кг
GTO (27 °) многоразового использования6,400 кг6,400 кг8000 кг5,500 кг
Марс13200 кг13600 кг16800 кг4020 кг
Плутон2900 кг3500 кг

многоразового использования

Falcon Heavy многоразовые боковые ускорители приземляются синхронно на мысе Канаверал Зоны приземления 1 и 2 после испытательного полета 6 февраля 2018 г..

С 2013 по 2016 г. компания SpaceX провела Параллельная разработка многоразовой ракетной архитектуры для Falcon 9, которая также применима к частям Falcon Heavy.

Вначале SpaceX выражала надежду, что все ступени ракеты в конечном итоге будут многоразовыми. С тех пор первой SpaceX применила обычное восстановление ступени Falcon 9 с суши и с моря и успешно восстановила несколько обтекателей полезной нагрузки. В случае Falcon Heavy два внешних ядра отделяются от ракеты раньше в полете и таким образом, движутся с меньшей скоростью, чем в стартовом профиле Falcon 9. Для первого полета Falcon Heavy SpaceX рассматривает попытку восстановления второй ступени, но не выполнила этот план.

SpaceX указала, что производительность полезной нагрузки Falcon Heavy на геосинхронной переходной орбите (GTO) будет снижена из-за добавления технологии многоразового использования, но ракета будет летать по гораздо меньшей цене.. При извлечении всех трех бустерных ядер полезная нагрузка GTO составляет 8000 кг (18000 фунтов). Если восстановить только два внешних сердечника, а центральный сердечник израсходован, полезная нагрузка GTO составит примерно 16 000 кг (35 000 фунтов). Для сравнения, следующая по весу современная ракета, полностью одноразовая Delta IV Heavy, может доставить 14 210 кг (31 330 фунтов) GTO.

Перекрестная подача топлива

Falcon Heavy изначально проектировалась с уникальной возможностью «перекрестной подачи топлива», при которой центральные двигатели снабжаются топливом и окислителем из двух боковых сердечников до их разделения. Работа всех двигателей на полном тяге с момента запуска с топливом, подаваемым в основном из боковых ускорителей, приводящих к более раннему истощению боковых ускорителей, что их более раннее разделение для уменьшения ускоряемой массы. Это оставит большую часть топлива в центральной зоне доступной после отделения ускорителя. Система перекрестной подачи топлива была применена предложена в 1998 году Логсдоном по орбитальной механике и получила прозвище «стадия спаржи».

Маск заявлено в 2016 году, что перекрестная подача не будет реализована. Вместо этого центральный ускоритель дросселируется вскоре после старта для экономии топлива и возобновляет полную тягу после отделения боковых ускорителей.

Воздействие на всю историю

BBC Science Focus в феврале 2018 года опубликовала статью о воздействии на Falcon Heavy на окружающей среде. В немывались опасения, частые запуски Falcon Heavy причиняющие вред загрязнителям атмосферы.

Планетарное общество было нарушено тем, что запуск нестерильного объекта (как это было сделано в испытательном полете Falcon Heavy) в межпланетном пространстве может быть опасным. биологическое заражение чужого мира. Ученые из Университета Пердью считали, что это был самый «грязный» рукотворный объект, когда-либо отправленный в космос, с точки зрения количества бактерий, отметив, что автомобиль ранее ездил по автострадам Лос-Анджелеса. Хотя автомобиль со временем будет стерилизован солнечным излучением, некоторые бактерии могут выжить на кусочках пластика, которые могут загрязнить Марс в отдаленном будущем.

Исследование, проведенное Федеральным управлением гражданской авиации, показало что возврат и посадка ускорителей Falcon Heavy «не повлияют на качество среды обитания человека».

Стартовые цены

Появление в мае 2004 г. перед Комитет Сената штата по торговле, науке и транспорту, по свидетельству Маска, долгосрочные планы долгосрочных продуктов для грузовых и даже сверхтяжелых, если будет спрос со стороны клиентов. 500 долларов за фунт или меньше очень достижимы ». Эта цель в 1100 долларов за килограмм (500 долларов за фунт), заявленная Маском в 2011 году, составляет 35% стоимости самой низкой стоимости за фунт системы запуска LEO в исследовании 2001 года: Зенит, ракета-носитель средней грузоподъемности, способ доставки 14 000 кг (30 000 фунтов) на НОО за 35–50 миллионов. В 2011 году SpaceX заявила, что стоимость достижения низкой околоземной орбиты может составить всего 2200 долларов США / кг (1000 долларов США / фунт), если будет поддерживаться ежегодная скорость четырех запусков, и с 2011 года планируется в итоге выпускать до 10 Falcon Heavies и 10 Falcon 9 в год.

Опубликованные цены на запуски Falcon Heavy оценивались по мере развития разработки, при этом объявленные цены на различные версии Falcon Heavy оценивались в 80–125 миллионов долларов в 2011 году., 83–128 миллионов долларов в 2012 году, 77–135 миллионов долларов в 2013 году, 85 миллионов долларов за до 6400 кг (14 100 фунтов) до GTO в 2014 году, 90 миллионов долларов за до 8000 кг (18000 фунтов) до GTO в 2016 году.

С 2017 года цена была заявлена ​​на уровне 150 миллионов долларов за 63 800 кг (140 700 фунтов) для LEO или 26 700 кг (58 900 фунтов) для GTO (полностью расходуемые). Это соответствует цене 2350 долларов за кг для LEO и 5620 долларов за кг для GTO.

Ближайшей конкурирующей ракетой США является Delta IV Heavy от ULA с полезной нагрузкой 28 370 кг на низкоорбитальном околоземном орбите по цене 12340 долларов за кг для LEO и 24 630 долларов за кг для GTO.

Конкуренты с 2023 года включить Blue New Glenn от Origin (45 000 кг на LEO), SHLV ISRO (41 300 кг на LEO) и ULA Vulcan ACES (37 400 кг на LEO).

Запуски и полезная нагрузка

В связи с улучшением производительности Falcon 9, некоторые из более тяжелых спутников нагрузки были отправлены на GTO, например, Intelsat 35e и Inmarsat-5 F4, который был запущен до дебюта Falcon Heavy. SpaceX ожидает, что первый коммерческий запуск Falcon Heavy будет через три-шесть месяцев после первого полета, но из-за задержек первая коммерческая полезная нагрузка, Arabsat-6A, была успешно запущена 11 апреля 2019 года. и через два месяца после первого полета. SpaceX надеется провести 3 запуска Falcon Heavy в 2020 году и до 10 запусков в год после этого.

Запуск Falcon Heavy
Рейс №Дата запускаПолезная нагрузка и массаЗаказчикЦенаРезультат
16 февраля 2018 г.,. 20:45 UTCTesla Roadster Илона Маска. ~ 1250 кг (2760 фунтов)SpaceX ВнутреннийУспех
Tesla Roadster был отправлен на гелиоцентрическую орбиту с закачкой через Марс. Обе боковые ускорители приземлились успешно; центральная ракета-носитель ударилась о океан и была разрушена после того, как два ее двигателя не сработали во время взрыва, повредив два двигателя корабля-беспилотника.
211 апреля 2019 г.,. 22:35 UTCArabsat 6A. 6 465 кг (14 253 фунтов)Arabsat не разглашается (прейскурантная цена 90 миллионов долларов США)Успех
Тяжелый спутник связи, приобретенный Лигой арабских государств. Все три ускорителя приземлились успешно, но центральное ядро ​​усилило во время транспортировки из-за сильного волнения. Два боковых ускорителя были повторно использованы при запуске STP-2.
325 июня 2019 г.. 6:30 UTCСША STP -2. 3700 кг (8200 фунтов)Министерство обороны 160,9 миллиона долларовУспех
Миссия поддержала сертификацию ВВС США Запуск космического пространства национальной безопасности (ранее EELV) процесс для Falcon Heavy. Первоначальная цена контракта через использование ускорителей 165 миллионов, но позже она была снижена, в степени из-за согласия использовать миссию с повторно используемыми боковыми ускорителями. Вторичная полезная нагрузка включает орбитальные аппараты: LightSail 2, GPIM, OTB (на котором размещены Deep Space Atomic Clock ), шесть COSMIC-2 (FORMOSAT -7), Oculus-ASR, Prox-1 и ISAT. Успешно повторно использованы ускорители второго полета Falcon Heavy. Ускоритель центральной активной зоны не смог приземлиться и был разрушен при ударе в Атлантическом океане.
428 февраля 2021 г.USSF -44США ВВС 130 миллионов долларовЗапланировано
Первый засекреченный полет Falcon Heavy. Контракт был присужден SpaceX по цене менее 30% от стоимости типичного запуска Delta IV Heavy (440 миллионов долларов). Полезная нагрузка включает в себя два отдельных спутника и как минимум две дополнительные полезные нагрузки (включая TETRA-1 ) и при запуске будет весить примерно 3,7 метрических тонны. Они будут запущены на прямую геосинхронную орбиту, что потребует впервые запланированного запуска с частичным расходом, при этом на дронах будут восстановлены только два боковых ускорителя.
52 квартал 2021 г.USSF -52США ВВСc. 100 миллионов долларовЗапланировано
Второй секретный полет Falcon Heavy, присуждена в феврале 2019 года.
64 квартал 2021 годаViaSat-3 AmericasViasat Запланировано
Falcon Heavy изначально планировалось запустить спутник Viasat-2, но из-за задержек с Ariane вместо этого использовалась ракета 5.Viasat сохранил вариант запуска и запустит свой следующий спутник Ka-диапазон, который будет обслуживать либо APAC, EM<>, либо Америка регионы, использующие Falcon Heavy. Разгонный блок Falcon Heavy выведет спутник на окологеосинхронную орбиту, которая будет запускать в себя каскад по инерции длительностью несколько часов между ожогами.
NET Q4 2021Inmarsat-6BInmarsat TBA
Вариант запуска после запуска Falcon Heavy в 2016 году спутника European Aviation Network был заменен на запуск Ariane 5 в 2017 году. Этот вариант может быть использован для запуска Inmarsat-6B в 2021 году, хотя запуск SpaceX В манифесте указан Inmarsat для запуска Falcon 9.
-июль 2022 годаPsyche NASA117 миллионов долларовЗапланировано
Falcon Heavy запустит миссию орбитального аппарата Psyche, Космический корабль Psyche посетит астероид Psyche в поясе астероидов. Миссия будет нести две второстепенные полезные нагрузки: Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE), который будет изучать атмосферу Марса, и Янус, который будет изучать двойные астероиды.
3 квартал 2022 годаUSSF-67ВВС США317 миллионов долларов, включая новую инфраструктуруЗапланированный
Первый запуск SpaceX по контракту с ВВС США по фазе 2, вероятно, будет на Falcon Heavy и вероятно потребует вертикальной интеграции здание и увеличенный размер обтекателя.
NET 2024Как минимум два завершения Dragon XL NASA (Gateway Logistics Services )Запланировано
В марте 2020 года НАСА объявило о своем первом контракте с Gateway Logistics Services, который гарантирует не менее двух запусков нового космического корабля снабжения Dragon XL на вершине Falcon Heavy, который доставит более 5 тонн груза на лунную орбиту 6–12 часов. месячные миссии.
TBATBAIntelsat TBA
Это было первое коммерческое соглашение Falcon Heavy и было подписано в мае 2012 года. В 2018 году этот вариант все еще поддерживался, но спутник не был выбран.

Первые коммерческие соглашения В мае 2012 года SpaceX объявила, что Intelsat подписала первый коммерческий контракт на рейс Falcon Heavy. Это не было подтверждено в то время, когда произойдет первый запуск контракта Intelsat, но согласно соглашению SpaceX будет доставлять спутники на геосинхронную переходную орбиту (GTO). В августе 2016 г. года выяснилось, что этот контракт с Intelsat был перенесен на миссию Falcon 9 Full Thrust, чтобы доставить Intelsat 35e на орбиту в третьем квартале 2017 года. Повышение производительности семейства автомобилей Falcon 9 с 2012 года. Объявление, рекламирующее 8 300 кг GTO за его расходный полетный профиль, позволит запустить этот спутник массой 6000 кг без модернизации до варианта Falcon Heavy.

В 2014 году Inmarsat заказал три запуска с Falcon Heavy, но из-за задержек они переключили полезную нагрузку на Ariane 5 на 2017 год. Аналогично Intelsat 35e В этом случае другой спутник из этого контракта, Inmarsat 5-F4, был переведен на Falcon 9 Full Thrust увеличенной взлетной способности. Оставшийся контракт покрывает запуск Inmarsat 6-F1 в 2020 году на Falcon 9.

Первый контракт министерства обороны США

В декабре 2012 года SpaceX объявила о своем первом контракте на запуск Falcon Heavy с Министерство обороны США (DoD). Центр космических и ракетных систем ВВС США наградил SpaceX двумя полетами класса Усовершенствованная расходуемая ракета-носитель (EELV), включая программу космических испытаний 2 (STP-2) для Falcon Heavy, установленный к запуску в марте 2017 года, вывод на почти круговую орбиту на высоте c. 700 км с наклоном 70 °.

В апреле 2015 года SpaceX отправила ВВС США обновленное письмо о намерениях, в котором излагается процесс сертификации ракеты своей Falcon Heavy для запуска спутниковой системы безопасности. Процесс включает в себя три успешных полета Falcon Heavy, включая два успешных полета подряд, и письме говорилось, что Falcon Heavy может быть готов к запуску полезных грузов для обеспечения безопасности к 2017 году. Но в июле 2017 года SpaceX заявила, что первый испытательный полет состоится в Декабрь 2017 г., перенос второго запуска (Программа космических испытаний 2) на июнь 2018 г. В мае 2018 г., по случаю первого запуска варианта Falcon 9 Блок 5, откладывается до октября Было объявлено в 2018 году, и запуск окончен был перенесен на 25 июня 2019 года. В миссии STP-2 использовались три ядра блока 5.

Полезная нагрузка STP-2

Полезная нагрузка для STP- Вторая миссия включала 25 небольших космических аппаратов от вооруженных сил США, НАСА и исследовательских институтов: «Миссия по введению зеленого топлива» (GPIM) была полезной нагрузкой; Это проект, частично используется ВВС США для демонстрации токсичного топлива. Еще одна дополнительная полезная нагрузка - это миниатюрные атомные часы глубокого космоса, которые, как ожидаются, будут устройства автономной навигации. Демонстрационные и научные эксперименты (DSX) Исследовательской лаборатории ВВС имеют массу 500 кг и будут измерять влияние радиоволн очень низкой частоты на космическое излучение. Наанской орбитальной испытательной установке британской системы коммерческих и военных экспериментов.

Среди других малых спутников был Prox 1, построенный студентами Технологического института Джорджии для тестирования напечатанного на 3D-принтере двигателя и миниатюрного гироскопа, LightSail от Planetary Society, Oculus - Наноспутник ASR от Michigan Tech и CubeSats из Академии ВВС США, Военно-морской аспирантуры, Военно-морской исследовательской лаборатории, Техасского университета в Остине, Калифорния, Политехнического университета и CubeSat собранными учениками средней школы Мерритт-Айленд во Флориде.

Блок 5-секундной ступени позволил несколько перезапусков для размещения его множества полезных нагрузок на нескольких орбитах. Планировалось, что запуск будет позже увлекательной массой в 5000 кг, но балластной массой будет исключена из общей массы стеканой нагрузки в 3700 кг.

Транспортные миссии Солнечной системы

В 2011 году НАСА Исследовательский центр Эймса использует миссию на Марс под названием Красный Дракон, в качестве программы в качестве ракеты-носителя и трансмарсианской инъекционной машины будет работать Falcon Heavy, а также вариант Драконья капсула - войти в марсианскую атмосферу. Предлагаемые научные цели заключаются в обнаружении биосигнатур и бурении 1 метра (3,3 фута) или около того под землей, чтобы попытаться взять образцы резервуаров водяного льда, которые, как известно, существуют под поверхность. Стоимость по состоянию на 2011 г. прогнозировалась менее 425000000 долларов США, не включая стоимость запуска. Оценка SpaceX 2015 составляла 2 000–4 000 кг (4 400–8 800 фунтов) до поверхности Марса с мягким ретропульсивным приземлением после ограниченного атмосферного торможения с использованием парашюта и теплового экрана. Помимо концепции Red Dragon, SpaceX видела потенциал Falcon Heavy и Dragon 2 для перевозки научных грузов через большую часть Солнечной системы, особенно на спутник Юпитера Европу. В 2017 году SpaceX объявила, что пропульсивная посадка для Dragon 2 не будет развиваться и капсула получит не посадочные опоры. Следовательно, миссии Red Dragon на Марс были отменены пользу Starship, более крупного корабля, использующего другие посадки.

Lunar Gateway

Falcon Heavy является кандидатом на роль запуска начальных модулей Lunar Gateway : Силовой и Движительный элемент (PPE) и Жилой и Логистический Аванпост (HALO). Чтобы уменьшить количество объявленных в мае 2020 года, НАСА рассматривает возможность запуска первых двух элементов на одной ракете, сославшись на Falcon Heavy в возможной ракеты-носителя, на дату запуска 2023 года. Сначала чем перейти к объединенному запуску, НАСА указало в апреле 2020 года Falcon Heavy в ракеты-носителя для одиночного запуска СИЗ.

В марте 2020 года Falcon Heavy выиграла первую награду за миссию по пополнению запасов на шлюзе, разместив новый Космический корабль Dragon XL на транслунной орбите инжекции.

НАСА Psyche

НАСА выбрало Falcon Heavy в качестве ракеты-носителя для его миссии Psyche металлический астероид с запланированным запуском в июле 2022 года. Стоимость контракта составляет 117 миллионов долларов.

Запуск второй фазы ВВС США

SpaceX получила 40% запусков в рамках второй фазы с США, которая включает в себя несколько запусков и установку вертикальной интеграции, а также приложение большего обтекателя.

См. Также
  • Портал космических полетов
  • flag Портал США
  • Портал компаний
Ссылки
ние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-20 09:39:02
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте