Ракетоноситель Falcon 9

     Falcon 9 — одноразовая ракета-носитель (РН) среднего класса семейства «Falcon» американской компании «SpaceX». Первый запуск новой ракеты-носителя состоялся 4 июня 2010 года. Цена вывода коммерческого спутника ракетой-носителем Falcon 9 для заказчика составит 61,2 млн $ (2015 год)

     Falcon 9 используется для запусков частного грузового космического корабля Dragon в рамках программы снабжения Международной космической станции, а также будет использоваться для запуска его пилотируемой версии Dragon V2.

    

     Первая ступень

     Использует керосин RP-1 в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя. Построена по стандартной схеме, когда бак для окислителя располагается над баком для топлива. Оба бака выполнены из алюминий-литиевого сплава, добавление в сплав лития увеличивает прочность конструкции и уменьшает её вес[5]. Стенки бака для окислителя сами по себе являются несущей конструкцией, в то время как стенки бака для топлива усилены кольцами и продольными балками, в связи с тем, что на нижнюю часть первой ступени приходится наибольшая нагрузка. Окислитель попадает к двигателям через трубопровод, проходящий через центр бака для топлива, по всей его длине. Для создания повышенного давления в баках используется сжатый гелий.

     Первая ступень Falcon 9 использует девять жидкостных ракетных двигателей Merlin. В зависимости от версии ракеты-носителя разнятся версия двигателей и их компоновка. Для запуска двигателей используют самовоспламеняющуюся смесь триэтилалюминия и триэтилборана (TEA-TEB).

     Соединяет ступени композитная структура (interstage), скрывающая двигатель второй ступени и содержащая механизмы разделения ступеней. Механизмы разделения полностью пневматического типа, в отличии от большинства ракет, использующих для подобных целей пиропатроны. Такой тип механизма позволяет обеспечить его дистанционное тестирование и контроль, повышая надежность процесса разделения ступеней.

    

    Вторая ступень

     Является, по сути, уменьшённой копией первой ступени, с использованием тех же материалов, производственных инструментов и технологических процессов. Это позволяет существенно уменьшить расходы на производство и обслуживание ракеты-носителя и, как следствие, снизить стоимость её запуска. Стенки баков для топлива и окислителя из сверхпрочного алюминий-литиевого сплава являются несущей конструкцией ступени. Также использует в качестве компонентов топлива керосин и жидкий кислород.

     На второй ступени используется один жидкостный ракетный двигатель Merlin Вакуум. Отличается значительно увеличенным соплом для оптимизации работы двигателя в вакууме. Двигатель может быть перезапущен многократно для доставки полезной нагрузки на различные рабочие орбиты. Вторая ступень также использует для запуска двигателя смесь TEA-TEB. Для повышения надёжности зажигания система двукратно резервирована.

     Для управления пространственным положением в фазе свободного орбитального полёта, а также для контроля вращения ступени во время работы основного двигателя используется реактивная система управления.

    

    Бортовые системы

     Каждая ступень оборудована авионикой и бортовыми полётными компьютерами, которые контролируют все аспекты полёта ракеты-носителя. Вся используемая авионика собственного производства SpaceX и выполнена с трёхкратным резервированием. Для повышения точности вывода полезной нагрузки на орбиту в дополнение к инерциальной навигационной системе используется GPS. Полётные компьютеры работают под управлением операционной системы Linux с программным обеспечением, написанным на языке C++.

     Каждый двигатель Merlin оснащён собственным контроллером, следящим за каждым параметром двигателя в течение всего времени работы. Контроллер состоит из трёх процессорных блоков, которые постоянно проверяют показатели друг друга с целью повышения отказоустойчивости системы.

     Ракета-носитель Falcon 9 способна успешно завершить миссию даже при аварийном выключении 2 из 9 двигателей первой ступени. В такой ситуации полётные компьютеры выполняют перерасчёт программы полёта, и оставшиеся двигатели работают дольше для достижения необходимой скорости и высоты. Аналогичным образом меняется полётная программа второй ступени. Так, на 79-й секунде полёта SpaceX CRS-1 первый двигатель был аварийно остановлен после срыва конического обтекателя и последовавшего падения рабочего давления. Космический корабль Dragon был успешно выведен на расчётную орбиту за счет увеличенного времени работы остальных 8 двигателей, хотя выполнявший роль вторичной нагрузки спутник Orbcomm-G2 был выведен на более низкую орбиту и сгорел в атмосфере через 4 дня.

     Так же, как и в РН Falcon 1, последовательность запуска Falcon 9 предусматривает возможность остановки процедуры запуска на основании проверки двигателей и систем ракеты-носителя перед стартом. Для этого пусковая площадка оборудована четырьмя специальными зажимами, которые некоторое время удерживают ракету уже после запуска двигателей на полную мощность. При обнаружении проблемы процесс останавливается и происходит откачка топлива и окислителя из ракеты. Таким образом, для обеих ступеней предусмотрена возможность повторного использования и проведения стендовых испытаний перед полётом. Подобная система также использовалась для Шаттла и Сатурна-5.

    

    Обтекатель для полезной нагрузки

     Конический обтекатель располагается на верхушке второй ступени и защищает содержащийся полезный груз от аэродинамических, термальных и акустических эффектов во время полёта в атмосфере. Состоит из 2 половинок и отделяется сразу же после выхода из атмосферы. Механизмы отделения также полностью пневматические. Структурно обтекатель, как и соединяющая ступени структура, состоит из ячеистой, сотовидной алюминиевой основы с многослойным карбоновым покрытием. Высота стандартного обтекателя Falcon 9 составляет 13,1 м, диаметр - 5,2, вес - около 1 750 кг.[6] Обтекатель не используется при запуске космического корабля Dragon.      >>>