Falcon 9

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Falcon 9
Falcon 9 COTS Demo F1 Launch.jpg
Informazioni
Funzione Vettore di lancio orbitale medio (riutilizzabile)
Produttore SpaceX
Nazione di origine Stati Uniti Stati Uniti
Costo per lancio (2006) Standard: LEO (<80% cap.) $49.9M[1]

LEO (>80% cap.) $54.0M[1]
GTO (<3,000 kg) $49.9M[1]
GTO (>3,000 kg) $54.0M[1]

Dimensioni
Altezza 54,3 m (178 ft)
Diametro 3.66 m (12 ft)
Massa 333,400 kg (716,000 lb)
Stadi 2
Capacità
Carico utile verso LEO da 10 454 kg a 6 622 kg[2]
Carico utile verso
GTO
da 7 002 kg a 2 348 kg[2]
Cronologia dei lanci
Stato operativo
Basi di lancio Cape Canaveral AFS SLC-40
Vandenberg AFB SLC 4E
Volo inaugurale 2010
Booster (stadio 0)
Nº booster 2
Propulsori
Spinta
Tempo di accensione
Propellente {{{boosterfuel}}}
Primo stadio
Propulsori 9 Merlin 1C
Spinta 4.086 kN (918.000 lbf)
Impulso specifico Livello del mare: 255 s
(2.6 kN/kg)
Vuoto: 304 s (3.0 kN/kg)
Tempo di accensione Sconosciuto
Propellente Ossigeno liquido/RP-1
Secondo stadio
Propulsori 1 Merlin 1C (modificato per operare nel vuoto)
Spinta 513 kN (115.400 lbf)
Impulso specifico Vuoto: 304 s (3.07 kN/kg)
Tempo di accensione 345 s
Propellente Ossigeno liquido/RP-1

Il Falcon 9 è un lanciatore a razzo progettato e costruito dalla Space Exploration Technologies (SpaceX). È in grado di trasportare 13 150 kg di carico utile in orbita terrestre bassa (LEO), e 4 850 kg in orbita di trasferimento geostazionaria (GTO).

Falcon 9 è composto da due stadi, entrambi spinti da motori Merlin a ossigeno liquido e RP-1. Questo lanciatore è inoltre il vettore per il lancio dei veicoli spaziali Dragon. La NASA ha assegnato alla combinazione Falcon 9/Dragon un contratto Commercial Resupply Services per il rifornimento della Stazione Spaziale Internazionale, nell'ambito del programma Commercial Orbital Transportation Services.

Progettazione[modifica | modifica sorgente]

Il primo stadio del Falcon 9 è dotato di nove motori Merlin, mentre il secondo stadio ha un singolo motore Merlin adattato per le operazioni nel vuoto.[3] La SpaceX lavora attivamente per rendere entrambi gli stadi completamente riutilizzabili, in accordo al suo obbiettivo di abbassare drasticamente il costo del trasporto in orbita.[4] Come per il Falcon 1, la sequenza di lancio del Falcon 9 include la possibilità di attivare tutti i motori e i sistemi di controllo prima del sollevamento da terra del vettore; in questo modo, se viene rilevato un problema, il veicolo ha un sistema automatico di spegnimento e di scarico del carburante.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Affidabilità[modifica | modifica sorgente]

Secondo SpaceX, Falcon 9 può vantare un alto livello di affidabilità. Per garantire questa caratteristica, l'azienda si è concentrata sulle cause principali dei fallimenti di lanci di veicoli simili: gli eventi di separazione e i motori. Ha quindi ridotto a due il numero di stadi, e aumentato il numero di motori del primo stadio per garantire ridondanza (vedere la sezione sulla peculiarità engine out). Inoltre, come il Falcon 1 e lo Space Shuttle, anche il Falcon 9 prevede nella sua sequenza di lancio l'accensione completa dei motori e un controllo dei sistemi prima del decollo vero e proprio: la rampa di lancio non rilascia il razzo fino a che non riceve conferma di funzionamento normale da tutti i sistemi. In caso di anomalie, interviene un sistema automatico di spegnimento sicuro e scarico del carburante.[5]

Ovviamente, per essere effettivamente considerato pienamente affidabile, il Falcon 9 dovrà aver compiuto un certo numero di lanci; SpaceX confida che, grazie alla sua filosofia secondo cui "attraverso la semplicità, affidabilità e basso costo possono andare di pari passo",[5] le aspettattive non saranno deluse, specie su una qualità in cui l'azienda crede molto come questa. [6]

Engine out[modifica | modifica sorgente]

Il Falcon 9 è in grado di completare la sua missione anche nel caso in cui uno dei nove motori del primo stadio subisca un'avaria.[7] Questa caratteristica è chiamata engine out, ed è la prima volta che viene implementata così radicalmente dai tempi del programma Apollo, con i Saturn V. Una dimostrazione di questa capacità si è avuta durante la missione SpaceX CRS-1, quando il motore Merlin numero 1 del primo stadio ha perso pressione 79 secondi dopo il lancio, ed è quindi stato spento. Il razzo è ugualmente riuscito a completare la sua missione, dando prova della sua affidabilità.

Riusabilità[modifica | modifica sorgente]

Una delle caratteristiche più innovative in assoluto nel campo del trasporto in orbita è la riusabilità: solo riutilizzando lo stesso razzo per più lanci si potrà raggiungere l'obbiettivo di abbassare radicalmente il costo di tale operazione. Ad oggi, infatti, ogni razzo può essere utilizzato per un solo volo, in quanto si distrugge ritornando sulla Terra. Questo porta a costi elevatissimi, che l'azienda californiana vuole abbattere. Al momento il Falcon 9 non è ancora riutilizzabile, ma dal suo sesto volo si inizierà a recuperare il primo stadio grazie ai paracadute di cui è provvisto. Il secondo stadio presenta più difficoltà, data l'altitudine da cui viene lasciato cadere, costringendolo a un vero e proprio rientro atmosferico. Questo comporta che il secondo stadio dovrà essere dotato di uno scudo termico completo, nonché di sistemi di comunicazione e di propulsione per gestire il rientro.

« "By Falcon 9 flight six we think it’s highly likely we’ll recover the first stage, and when we get it back we’ll see what survived through re-entry, and what got fried, and carry on with the process. ... That's just to make the first stage reusable, it'll be even harder with the second stage – which has got to have a full heatshield, it'll have to have deorbit propulsion and communication."[8] »

Entrambi gli stadi, comunque, sono stati progettati per renderli resistenti all'acqua marina e agli impatti. In particolare, per contrastare la corrosione sono stati adottati alcuni accorgimenti progettuali; ad esempio sì è prestata attenzione a minimizzare la serie galvanica e si è fatto uso di anodi sacrificali. Inoltre tutte le parti metalliche esposte sono state rivestite, anodizzate o placcate.[9]

Versioni del Lanciatore[modifica | modifica sorgente]

Configurazione motori del primo stadio nel Falcon 9 v1.0 (a sinistra) e nel Falcon 9 v1.1 (a destra)

Attualmente sono presenti due versioni di Falcon 9:

  • Falcon 9 v1.0: la prima versione, più bassa e con meno capacità, equipaggiata con motori Merlin 1C;
  • Falcon 9 v1.1: con serbatoi più capienti, è più alta ed è equipaggiata con motori Merlin 1D, più potenti. Inoltre, nel primo stadio, gli ugelli sono configurati in modo diverso (vedere immagine a lato). Queste modifiche aumentano il carico utile da 9 000 kg a oltre 13 000 kg. Rimpiazzerà la versione precedente entro il 2013.

Produzione e test[modifica | modifica sorgente]

Il 12 aprile 2007 SpaceX ha annunciato che è stata completata la struttura primaria del serbatoio del primo stadio del Falcon 9[10]. Le pareti del serbatoio sono costruite con alluminio 2198 saldato a frizione [11]. Il serbatoio è stato spedito presso una struttura di test di SpaceX in Texas, dove sono già state condotte le prove statiche di calore sul primo stadio. Intorno al 28 gennaio 2008, è stato completato con successo il primo test plurimotore (con due motori collegati al primo stadio, contemporaneamente in funzione). L'8 marzo, tre Merlin 1C sono stati messi in funzione contemporaneamente per la prima volta. I successivi test nei mesi a venire saranno condotti su cinque, sette e nove motori contemporaneamente in funzione. Attualmente sono state condotte solo prove plurimotore di breve durata. Una prova plurimotore della durata di tre minuti, che simuli la durata di un vero volo non è stata ancora condotta. Fino ad ora, non è stato rilevato nessun dato fuori norma durante i test plurimotore e lo sviluppo del Falcon 9 sta procedendo come pianificato da SpaceX[12][13].

Nel Febbraio 2008 è stato comunicato che il primo volo di prova del Falcon9/Dragon sarà ritardato di sei mesi fino al primo quadrimestre del 2009 a causa dell'immensa quantità di lavoro di sviluppo e di messa a norma richiesto. Secondo Elon Musk, la complessità del lavoro di sviluppo e dei requisiti del regolamento per il lancio da Cape Canaveral hanno contribuito al ritardo[14].

Falcon 9 con la capsula 'Dragon', il primo spacecraft privato lanciato in orbita, è decollato l'8 dicembre 2010 alle 10:43 americane da Cape Canaveral. Il primo tentativo di lancio è avvenuto alle 9:06, ma alcuni problemi tecnici hanno rimandato la partenza di un'ora e mezzo. Si tratta della prima navicella spaziale privata che viene mandata in orbita. A bordo del velivolo spaziale non c'è nessuno e probabilmente passeranno diversi anni prima che sia in grado di trasportare degli astronauti, ma la Nasa spera che questo tipo di navetta possa un giorno sostituire il vecchio Shuttle, mandato in pensione dall'amministrazione Obama.[15]

Lanci del Falcon 9[modifica | modifica sorgente]

Falcon 9 al suo volo inaugurale

Storico dei lanci più importanti effettuati dal Falcon 9:

Volo inaugurale[modifica | modifica sorgente]

Il volo inaugurale del Falcon 9 (Falcon 9 Flight 1) è avvenuto il 4 giugno 2010 alle 19:45 UTC, dal Cape Canaveral Air Force Station Space Launch Complex 40 (SLC-40), ed è stato un successo. Il carico di test è stato inserito nell'orbita programmata con un errore minore dell'1%, e il secondo stadio ha eseguito una breve seconda accensione per dimostrare la sua capacità di accensione multipla.

COTS Demo Flight 1[modifica | modifica sorgente]

Il secondo lancio del Falcon 9 è stato nell'ambito della missione COTS Demo Flight 1, l'8 dicembre 2010 alle 15:43 UTC, in cui ha portato in orbita un Dragon, al suo volo inaugurale.

COTS Demo Flight 2+[modifica | modifica sorgente]

Il terzo volo, sempre con Dragon, è stato la missione COTS Demo Flight 2+, durante la quale, per la prima volta, una compagnia privata ha trasportato del carico fino alla Stazione Spaziale Internazionale.

CRS-1[modifica | modifica sorgente]

Missione SpX CRS-1: lancio del Falcon 9
Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi SpaceX CRS-1.

Il suo quarto volo ha costituito la missione SpaceX CRS-1, la prima del programma Commercial Resupply Services e la prima missione di trasporto merci commerciale, che ha visto un Dragon, lanciato come sempre da un Falcon 9, attraccare alla Stazione Spaziale Internazionale con rifornimenti ed esperimenti scientifici.

CRS-2[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi SpaceX CRS-2.

Il suo quinto volo ha costituito la missione SpaceX CRS-2, la seconda di dodici previste nel programma Commercial Resupply Services. Come in tutti i voli per questo programma, il carico di Falcon 9 è stato un veicolo Dragon trasportante esperimenti scientifici e rifornimenti per la Stazione Spaziale Internazionale.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b c d Falcon 9 Overview, Launch Cost, SpaceX, 2010. URL consultato il 6 dicembre 2010 (archiviato dall'url originale il 22 dicembre 2010).
  2. ^ a b a seconda dell'altitudine e dell'inclinazione. (EN) Falcon 9 User Guide, SpaceX. URL consultato il 7 maggio 2013.
  3. ^ SpaceX.com Falcon 9 overview
  4. ^ NASA, SpaceX, Space Act Agreement Between National Aeronautics And Space Administration And Space Explorations Technologies Corp. For Commercial Orbital Transport Services Demonstration(COTS) (PDF). URL consultato il 2008-05-31.
  5. ^ a b Space Exploration Technologies, Inc., Reliability brochure, v 12,
  6. ^ (EN) SpaceX Falcon 9 rocket facts, Spaceflight Now.
  7. ^ (EN) Updates: December 2007 in Updates Archive, SpaceX, Dec 2007. URL consultato il 27 dicembre 2012.
    «Once we have all nine engines and the stage working well as a system, we will extensively test the “engine out” capability. This includes explosive and fire testing of the barriers that separate the engines from each other and from the vehicle. ... It should be said that the failure modes we’ve seen to date on the test stand for the Merlin 1C are all relatively benign – the turbo pump, combustion chamber and nozzle do not rupture explosively even when subjected to extreme circumstances. We have seen the gas generator (which drives the turbo pump assembly) blow apart during a start sequence (there are now checks in place to prevent that from happening), but it is a small device, unlikely to cause major damage to its own engine, let alone the neighboring ones.Even so, as with engine nacelles on commercial jets, the fire/explosive barriers will assume that the entire chamber blows apart in the worst possible way. The bottom close out panels are designed to direct any force or flame downward, away from neighboring engines and the stage itself. ... we’ve found that the Falcon 9’s ability to withstand one or even multiple engine failures, just as commercial airliners do, and still complete its mission is a compelling selling point with customers. Apart from the Space Shuttle and Soyuz, none of the existing [2007] launch vehicles can afford to lose even a single thrust chamber without causing loss of mission.».
  8. ^ (EN) Musk ambition: SpaceX aim for fully reusable Falcon 9, NASAspaceflight.com.
  9. ^ (EN) Interview with Elon Musk, HobbySpace.com.
  10. ^ SpaceX Completes Primary Structure of the Falcon 9 First Stage Tank, PR Newswire, 12 aprile 2007.
  11. ^ Testing to Begin for SpaceX Falcon 9 First Stage Tank, satNews.com, 16 aprile 2007.
  12. ^ SpaceX Conducts First Multi-Engine Firing of Falcon 9 Rocket, The Space Fellowship, 28 gennaio 2008.
  13. ^ SpaceX conducts first Three-Engine firing of Falcon 9 rocket, SpaceX, 28 marzo 2008.
  14. ^ Rob Coppinger, SpaceX Falcon 9 maiden flight delayed by six months to late Q1 2009, Flight Global, 27 febbraio 2008.
  15. ^ video del lancio sul sito del giornale La Repubblica.

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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