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Falcon 9 Full Thrust

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Falcon 9 Full Thrust
Informazioni
FunzioneLanciatore medio
ProduttoreSpaceX
Nazione di origineStati Uniti (bandiera) Stati Uniti
Costo per lancio62M $[1] (2016)
Dimensioni
Altezza70 m[1]
Diametro3,66 m[1]
Massa≈560 t[1]
Stadi2
Capacità
Carico utile verso orbita terrestre bassa22800 kg[1]
Carico utile verso
GTO		8300 kg[1]
Carico utile verso
Marte		4020 kg[1]
Cronologia dei lanci
Statoritirato
Basi di lancioCape Canaveral SLC-40

Vandenberg Air Force Base SLC-4E
Kennedy Space Center LC-39

Lanci totali20
Successi20
Altro1 distrutto durante i test a terra, carico perso[2]
Volo inaugurale22 dicembre 2015
Primo satellite11 satelliti Orbcomm
Carichi notevoliDragon
1º stadio
Propulsori9 Merlin 1D
Spinta914 kN x9[1]
Impulso specifico282 s (Livello del mare) 311 s (Vuoto)
Tempo di accensione162 s[1]
PropellenteRP-1/LOX
2º stadio
Propulsori1 Merlin 1D Vacuum
Spinta934 kN x1[1]
Impulso specifico345 s
Tempo di accensione397 s[1]
PropellenteRP-1/LOX
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Voce principale: Falcon 9.

Il Falcon 9 Full Thrust—conosciuto anche come Falcon 9 v1.2 — è la terza versione del lanciatore Falcon 9 prodotta da SpaceX. Progettato tra il 2014 e il 2015, ha cominciato le operazioni nel dicembre 2015 e ha nell'agenda dei lanci più di cinquanta contratti assegnati in un periodo di cinque anni.

Il 22 dicembre 2015 questo fu il primo lanciatore che riuscì con successo a far atterrare il proprio primo stadio verticalmente presso il sito di lancio dopo la missione operativa, a seguito di un intenso programma di sviluppo partito nel 2011 e le tecnologie sviluppate dalle versioni precedenti: v1.0 e v1.1.[3]

Il Falcon 9 Full Thrust rappresenta un sostanziale miglioramento rispetto al Falcon 9 v1.1, il quale ha volato la sua ultima missione il 18 gennaio 2016.[4] Con entrambi gli stadi migliorati, serbatoi del secondo stadio più grandi e propellente caricato con una temperatura più bassa per aumentarne la densità il vettore può portare un carico utile maggiore in orbita e riuscire a completare con successo un recupero del primo stadio di precisione assistito solo dai motori del primo stadio.[5]

Sviluppo e produzione

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Nel 2015 la SpaceX annunciò che avrebbe apportato della modifiche al Falcon 9 v1.1 allora in uso. Il nuovo razzo era conosciuto tra i dipendenti come Falcon 9 v1.1 Full Thrust,[6] ma era anche conosciuto con altri nomi quali Falcon 9 v1.2,[7] Full-Performance Falcon 9,[8] Upgraded (aggiornato) Falcon 9[9] e Falcon 9 Upgrade (aggiornamento del Falcon 9).[10][11] Dal suo primo volo nel dicembre 2015 SpaceX ha cominciato a riferirsi a lui come full thrust upgrade Falcon 9 (traducibile come aggiornamento per la piena potenza del Falcon 9). Questa missione ha completato il suo primo volo il 22 dicembre 2015.[9]

Il COO SpaceX, Gwynne Shotwell ha spiegato nel marzo 2015 che il nuovo design avrebbe migliorato la produzione aumentato le performance:[12]

(inglese)
«It's about a 30% increase in performance, maybe a little more. What it does is it allows us to land the first stage for GTO missions on the drone ship.»
(italiano)
«Le performance sono aumentate del 30%, forse anche un po' di più. Ciò consente di far atterrare il primo stadio delle missioni in GTO sulla piattaforma di atterraggio.»

(Gwynne Shotwell su Aviation week)

Secondo un comunicato di SpaceX del maggio 2015, il Falcon 9 Full Thrust non dovrà richiedere una nuova certificazione per lanciare per conto del governo degli Stati Uniti.[13]

SES S.A., una azienda produttrice di satellite, annunciò l'intenzione di lanciare la missione SES-9 con il primo Falcon 9 Full Thrust nel febbraio 2015.[14] SpaceX decise di lanciare la missione col secondo Full Thrust costruito e usare il primo per la missione Orbcomm 2, in quanto SES-9 avrebbe richiesto un profilo di volo più complicato, con una riaccensione del secondo stadio, mentre la missione Orbcomm 2 avrebbe permesso di concludere più test sul secondo stadio dopo la fine della missione principale.[15]

Il primo stadio migliorato cominciò i test di certificazione al sito di McGregor nel settembre 2015. Il primo di due static fire è stato completato il 21 settembre 2015 e ha comportato il nuovo propellente criogenico e una versione migliorata dei Merlin 1D.[16] Il razzo è riuscito a raggiungere la piena potenza e il primo lancio fu programmato non prima del 17 novembre 2015.[17]

Il Falcon 9 Full Thrust ha completato la sua prima missione il 22 dicembre 2015, trasportando 11 satelliti Orbcomm in orbita terrestre bassa e il primo stadio riuscì ad atterrare sulla Landing Zone 1 a Cape Canaveral.[3]

La US Air Force ha certificato la versione migliorata per missioni militari nel gennaio 2016, basandosi sul lancio riuscito e la capacità dimostrata di progettare, produrre, qualificare e consegnare un nuovo sistema di lancio e assicurare il supporto alle missioni per lanciare satelliti importanti per la sicurezza nazionale in orbita.[18]

Lanci

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Lo stesso argomento in dettaglio: Lista dei lanci del Falcon 9 e del Falcon Heavy.

A settembre 2016 il Falcon 9 Full Thrust ha compiuto otto missioni, tutte completate con successo, e sono stati recuperati sei primi stadi dopo la missione principale: due sulla Landing Zone 1 e quattro sull'ASDS.

Il 1º settembre 2016 il Falcon 9 che avrebbe dovuto portare in orbita il satellite per le telecomunicazioni Amos-6 è esploso durante un test a terra, distruggendo il carico (già integrato col lanciatore) e danneggiando pesantemente la rampa di lancio. Il test avrebbe comportato un'accensione dei motori per certificare il lanciatore al lancio che sarebbe dovuto avvenire il 3 settembre.[19][20]

Versioni

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Block 3

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Block 4

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Nel 2017 la SpaceX ha progressivamente cominciato ad apportare una serie di modifiche al Falcon 9 Full Thrust, denominandole "Block 4".[21] All'inizio le modifiche hanno riguardato solo il secondo stadio, il quale ha volato accoppiato con un primo stadio tradizionale, durante le missioni NROL-76, Inmarsat-5 F4 e Intelsat 35e, tra maggio e luglio del 2017.[22] La Block 4 è stata descritta come una versione di transizione tra il Falcon 9 Full Thrust "Block 3" e il futuro Falcon 9 Block 5. Il volo inaugurale del Block 4, ovvero con primo e secondo stadio migliorati, si è svolto con la missione CRS-12, il 14 agosto 2017.[23]

Block 5

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Lo stesso argomento in dettaglio: Falcon 9 Block 5.
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Confronto tra le versioni

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Versione Falcon 9 Full Thrust[24] Falcon 9 Block 5
Stadio 1 9 Merlin 1D+[25] 9 Merlin 1D+ (Migliorati)[26]
Stadio 2 1 Merlin 1D Vacum+[25] 1 Merlin 1D+
Altezza massima (m) 70[27] 70
Diametro 3,66[28][29]
Spinta al decollo (kN) 7607[30] 7607
Massa al decollo (Mg) 549 549
Diametro dei fairing (m) 5,2 5,2
Carico utile verso la LEO (Mg) 22,700 (senza recupero del primo stadio) ≥ 22,800 (senza recupero)

≥ 16,800 (con recupero)

Carico utile verso la GTO (Mg) 8,3 (senza recupero del primo stadio)

5,3 (con recupero del primo stadio)[31]

≥ 8,300 (senza recupero)

≥ 5,800 (con recupero)

Rateo successi 35/36 (1 distrutto durante un test prima del decollo) 44/44

Caratteristiche

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Falcon 9 Full Thrust sulla rampa con la capsula Dragon della missione SpaceX CRS-8.

L'obiettivo principale di questa versione è quello di favorire la riusabilità del primo stadio per il maggior numero di missioni possibile e aumentare gli ambiti di utilizzo, come mandare pesanti satelliti per le telecomunicazioni verso l'orbita geosincrona.[32]

Come per le precedenti versioni del Falcon 9, e come il Saturn V del Programma Apollo, la presenza di molti motori nel primo stadio permette di completare la missione anche nel caso che un motore cessi di funzionare durante il volo.[32]

Il CEO di SpaceX, Elon Musk, ha affermato via Twitter che il primo stadio del Falcon 9 Full Thrust potrebbe raggiungere l'orbita terrestre bassa senza il carico utile e il secondo stadio.[33]

Modifiche dal modello precedente

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Le modifiche della versione aggiornata rispetto alla versione precedente (Falcon 9 v1.1) includono:[10][34]

  • Ossigeno liquido raffreddato a -207 °C (66 K) e RP-1 raffreddata a -7 °C (266 K) per aumentarne la densità e permettere di caricare una massa di carburante maggiore a parità di volume occupato;
  • Struttura del primo stadio migliorata;
  • serbatoi del secondo stadio più lunghi;
  • Interstadio allungato e rinforzato; ospita al suo interno l'ugello del motore del secondo stadio, i sistemi di controllo dei razzi di assetto e dell alette di controllo;
  • Lunghezza totale aumentata, ora è di 70 m con la carenatura del carico, 1,5 m più della versione precedente;
  • Aggiunto un meccanismo pneumatico al centro dell'interstadio che "spinge via" lo stadio al momento della separazione, per aumentare l'affidabilità dell'operazione;
  • Migliorato il design delle alette di controllo;
  • Modificata la disposizione "octaweb" dei motori del primo stadio;
  • Migliorate le zampe di atterraggio;
  • Aumentata la spinta dei motori Merlin 1D a 7 607 kN; questo miglioramento è stato reso possibile dall'aumento del carburante bruciato dalle turbopompe per unità di tempo;
  • L'ugello del motore del secondo stadio è più grande, per aumentarne le prestazioni nel vuoto, ne è stato migliorato il sistema di controllo di assetto e la spinta è stata portata a 943 kN.

Specifiche

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Di seguito le specifiche della versione Full Thrust:[35]

Primo stadio Secondo Stadio
Altezza 70 m (1º stadio + 2º stadio +Fairing)
Diametro 3,66 m
Materiali Lega alluminio-litio per le pareti, alluminio per le sommità dei serbatoi
Motori 9 Merlin 1D 1 Merlin 1D Vacuum
Ciclo Ciclo a generatore di gas
Propellenti LOX super raffreddato/RP-1 LOX/RP-1
Spinta (Totale) 6804 kN (Livello del mare) 934 kN (Vuoto)
Sistema di rifornimento motori Turbopompa
Range di regolazione spinta Dal 100% al 70% della spinta massima Dal 100% al 40% della spinta massima
Possibilità di riaccensioni Si
Pressurizzazione serbatoi Elio riscaldato
Controllo dell'assetto Direzionamento spinta motori

Alette stabilizzatrici (solo durante l'atterraggio)

Getti di azoto (solo durante l'atterraggio)

Direzionamento spinta motori

Getti di azoto

Sistema di separazione Attuatori pneumatici

Infrastrutture

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Siti di lancio

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Falcon 9 sorretto dallo strongback. Lo strongback ha il compito di rifornire il lanciatore e di collegarlo alle linee di alimentazione e di telemetria prima del decollo.

SpaceX utilizza tuttora sia lo Space Launch Complex 40 di Cape Canaveral sia il complesso di lancio 4E presso la base di Vandenberg per lanciare il Falcon 9 Full Thrust, come già era per il Falcon 9 v1.1.

La SpaceX ha anche acquistato in leasing alla NASA il complesso di lancio 39 per il lancio del Falcon 9 e del Falcon Heavy.[36] I lavori di adattamento alla rampa cominciarono nel 2013, il contratto di leasing è stato firmato alla NASA nell'aprile 2014, mentre la costruzione delle interfacce di supporto (in particolare dello strongback e dell'edificio per l'integrazione del payload) cominciarono verso la fine del 2014,[37][38]

Un ulteriore sito di lancio privato, che verrà utilizzato solo per i lanci privati è in costruzione presso Boca Chica Village, vicino a Brownsville, Texas, luogo scelto dopo un'attenta valutazione tra il 2012 e il 2014 che ha considerato potenziali siti in Georgia, Florida e Porto Rico.[39][40]

Siti di atterraggio

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La SpaceX ha completato la costruzione presso la Cape Canaveral Air Force Station di una piazzola per l'atterraggio, conosciuta come LZ-1. La piazzola consiste in uno spazio di 86 metri di diametro ed è stata usata per la prima volta il 16 dicembre 2015, quando il primo stadio della missione Orbcomm-2 è riuscito ad atterrare con successo. Questo atterraggio è stato il primo coronato da successo e il primo tentativo non sul mare. Al settembre 2016 sono stati tentati due atterraggi, entrambi compiuti con successo.[3][41] La SpaceX ha anche avviato la costruzione di un sito di atterraggio presso l'ex complesso di lancio 4W della base di Vandenberg. Nel 2014 il sito di lancio è stato demolito prima della costruzione del sito di atterraggio.[42]

Chiatte di atterraggio

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Lo stesso argomento in dettaglio: Autonomous spaceport drone ship.

Dal 2014 la SpaceX commissionò la costruzione delle autonomous spaceport drone ships (ASDS), a partire da chiatte, con l'aggiunta di motori per mantenere la posizione e un'ampia piattaforma di atterraggio. Le navi, poste a centinaia di chilometri sulla traiettoria del lanciatore, permettono il recupero da traiettorie così veloci da non permettere il ritorno al luogo d lancio.[43][44]

Note

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  1. ^ a b c d e f g h i j k (EN) Falcon 9 FT (Falcon 9 v1.2), su Spaceflight101. URL consultato il 3 settembre 2016 (archiviato dall'url originale il 16 settembre 2017).
  2. ^ Giuseppe Corleo, Esplosione sulla rampa di SpaceX a Cape Canaveral, su AstronautiNews, 1º settembre 2016. URL consultato il 3 settembre 2016.
  3. ^ a b c Valeria Parnenzini, Atterraggio in verticale di Falcon 9 : obiettivo raggiunto, su AstronautiNEWS, 23 dicembre 2015. URL consultato il 6 settembre 2016.
  4. ^ Marco Zambianchi, SpaceX lancia Jason-3, ma il primo stadio del Falcon 9 non ce l'ha fatta, su AstronautiNEWS, 17 gennaio 2016. URL consultato il 3 settembre 2016.
  5. ^ (EN) Peter B. de Selding, SpaceX Changes its Falcon 9 Return-to-flight Plans - SpaceNews.com, su SpaceNews, 16 ottobre 2015. URL consultato il 3 settembre 2016.
  6. ^ (EN) Chris Bergin, Full Thrust Falcon 9 stage conducts first static fire at McGregor | NASASpaceFlight.com, su nasaspaceflight.com, 24 settembre 2015. URL consultato il 4 settembre 2016.
  7. ^ (EN) Commercial Space Trasportation License LL 14-090 (PDF), su faa.gov, p. 1. URL consultato il 4 settembre 2016 (archiviato dall'url originale il 26 agosto 2016).
  8. ^ (EN) Amy Svitak, SpaceX's New Spin on Falcon 9, su aviationweek.com, 17 marzo 2015. URL consultato il 4 settembre 2016.
  9. ^ a b (EN) William Graham, SpaceX returns to flight with OG2, nails historic core return | NASASpaceFlight.com, su nasaspaceflight.com, 21 dicembre 2015. URL consultato il 4 settembre 2016.
  10. ^ a b (EN) Peter B. de Selding on Twitter, su twitter.com, 15 settembre 2015. URL consultato il 4 settembre 2016.
    «Minor modification? Here's a graphic showing SpaceX Falcon 9 Upgrade, to debut w/ SES-9 sat in Nov/Dec. #WSBW»
  11. ^ (EN) Mike Gruss, Falcon 9 Upgrade gets Air Force OK to launch military satellites - SpaceNews.com, su spacenews.com, 25 gennaio 2016. URL consultato il 4 settembre 2016.
  12. ^ (EN) Amy Svitak, SpaceX's Gwynne Shotwell Talks Raptor, Falcon 9, CRS-2, Satellite Internet and More, su aviationweek.com, 21 marzo 2015. URL consultato il 4 settembre 2016.
  13. ^ (EN) Peter B. de Selding, SpaceX Says Falcon 9 Upgrade Won't Require New Certification, su Spacenews, 16 marzo 2016. URL consultato il 4 settembre 2016.
  14. ^ (EN) Stephen Clark, SES signs up for launch with more powerful Falcon 9 engines, su Spaceflight Now, 20 febbraio 2015. URL consultato il 9 settembre 2016.
  15. ^ (EN) Chris Bergin, SpaceX selects ORBCOMM-2 mission for Falcon 9’s Return To Flight, su NASAspaceflight.com, 16 ottobre 2015. URL consultato il 5 settembre 2016.
  16. ^ Upgraded Falcon 9 First-Stage Static Fire | 9/21/15, su youtube. URL consultato il 5 settembre 2016.
  17. ^ (EN) Stephen Clark, First static fire completed on upgraded Falcon 9, su Spaceflight Now, 25 settembre 2016. URL consultato il 5 settembre 2016.
  18. ^ (EN) Stephen Clark, Falcon 9 upgrade receives blessing from U.S. Air Force, su Spaceflight Now, 25 gennaio 2016. URL consultato il 5 settembre 2016.
  19. ^ Giuseppe Corleo, Esplosione sulla rampa di SpaceX a Cape Canaveral, su AstronautiNEWS, 1º settembre 2016. URL consultato il 4 settembre 2016.
  20. ^ (EN) Inside the $200mn AMOS-6 satellite destroyed during SpaceX rocket explosion (VIDEO, PHOTOS), su RT, 1º settembre 2016. URL consultato il 4 settembre 2016.
  21. ^ (EN) Caleb Henry, SpaceX's Final Falcon 9 Design Coming This Year, 2 Falcon Heavy Launches in 2018, in Space.com, 29 giugno 2017. URL consultato il 22 agosto 2017.
  22. ^ (EN) Ed Kyle, SpaceX Falcon 9 v1.2 Data Sheet, su spacelaunchreport.com, 14 agosto 2017. URL consultato il 22 agosto 2017.
  23. ^ (EN) William Graham, SpaceX Falcon 9 launches CRS-12 Dragon mission to the ISS | NASASpaceFlight.com, su nasaspaceflight.com, 14 agosto 2017. URL consultato il 22 agosto 2017.
  24. ^ SpaceX returns to flight with OG2, nails historic core return | NASASpaceFlight.com, su nasaspaceflight.com. URL consultato il 1º luglio 2016.
  25. ^ a b (EN) SpaceX To Debut Upgraded Falcon 9 on Return to Flight Mission - SpaceNews.com, su spacenews.com, 31 agosto 2015. URL consultato il 1º luglio 2016.
  26. ^ I am Elon Musk, ask me anything about becoming a spacefaring civ! • r/spacex, su reddit. URL consultato il 22 agosto 2017.
  27. ^ Falcon 9 | SpaceX, su spacex.com, 9 dicembre 2015. URL consultato il 1º luglio 2016 (archiviato dall'url originale il 9 dicembre 2015).
  28. ^ Falcon 9 v1.0 – Rockets, su spaceflight101.com. URL consultato il 1º luglio 2016 (archiviato dall'url originale il 24 settembre 2015).
  29. ^ Falcon 9 v1.1 & F9R – Rockets, su spaceflight101.com. URL consultato il 1º luglio 2016 (archiviato dall'url originale il 30 marzo 2012).
  30. ^ Elon Musk on Twitter, su twitter.com. URL consultato il 1º luglio 2016.
  31. ^ SpaceX prepares for SES-9 mission and Dragon’s return | NASASpaceFlight.com, su nasaspaceflight.com. URL consultato il 1º luglio 2016.
  32. ^ a b (EN) Peter B. de Selding, SpaceX Aims To Debut New Version of Falcon 9 this Summer - SpaceNews.com, su SpaceNews, 20 marzo 2015. URL consultato il 3 settembre 2016.
  33. ^ (EN) Elon Musk on Twitter, su twitter.com. URL consultato il 3 settembre 2016.
    «@TobiasVdb The F9 booster can reach low orbit as a single stage if not carrying the upper stage and a heavy satellite.»
  34. ^ (EN) Peter B. de Selding, SES Betting on SpaceX, Falcon 9 Upgrade as Debut Approaches, su SpaceNews.com, 15 dicembre 2016. URL consultato il 5 settembre 2016.
  35. ^ (EN) 2.2 Structure and Propulsion (PDF), in Falcon 9 Launch Vehicle PAYLOAD USER’S GUIDE Rev 2, SpaceX, 21 ottobre 2015, pp. 11-12. URL consultato il 5 settembre 2016 (archiviato dall'url originale il 14 marzo 2017).
  36. ^ (EN) Jeff Foust, SpaceX seeks to accelerate Falcon 9 production and launch rates this year -, su SpaceNews.com, 2 aprile 2014. URL consultato il 5 settembre 2016.
  37. ^ (EN) NASA signs over historic Launch Pad 39A to SpaceX, su collectSPACE.com, 14 aprile 2014. URL consultato il 6 settembre 2016.
  38. ^ (EN) Chris Bergin, Pad 39A – SpaceX laying the groundwork for Falcon Heavy debut, su nasaspaceflight.com, 17 novembre 2014. URL consultato il 6 settembre 2016.
  39. ^ (EN) Doug Messier, Texas, Florida Battle for SpaceX Spaceport, su parabolicart.com, 15 settembre 2012. URL consultato il 6 settembre 2016 (archiviato dall'url originale l'8 ottobre 2015).
  40. ^ (EN) James Dean, 3 states vie for SpaceX's commercial rocket launches, su usatoday.com, 7 maggio 2013. URL consultato il 6 settembre 2016.
  41. ^ Veronica Remondini, Lanciata Dragon CRS-9 di SpaceX, su AstronautiNEWS, 18 luglio 2016. URL consultato il 6 settembre 2016.
  42. ^ (EN) Mike Gruss, SpaceX Leasing Second Pad at Vandenberg, su Spacenews.com, 3 febbraio 2015. URL consultato il 6 settembre 2016.
  43. ^ (EN) Elon Musk on Twitter, su twitter.com, 11 gennaio 2016. URL consultato il 6 settembre 2016.
    «Aiming to launch this weekend and (hopefully) land on our droneship. Ship landings needed for high velocity missions»
  44. ^ (EN) Elon Musk on Twitter, su twitter.com, 17 gennaio 2016. URL consultato il 6 settembre 2016.
    «If speed at stage separation > ~6000 km/hr. With a ship, no need to zero out lateral velocity, so can stage at up to ~9000 km/h.»

Voci correlate

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Altri progetti

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Collegamenti esterni

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  • (EN) Falcon 9, su spacex.com. URL consultato il 4 settembre 2016 (archiviato dall'url originale il 9 dicembre 2015).
  • (EN) Falcon 9 FT (Falcon 9 v1.2), su spaceflight101.com. URL consultato il 3 settembre 2016 (archiviato dall'url originale il 16 settembre 2017).
  Portale Astronautica
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