Prototipos de Falcon 9 - Falcon 9 prototypes
Los prototipos del Falcon 9 eran cohetes reutilizables de prueba de vuelo experimentales que realizaban despegues y aterrizajes verticales . El proyecto fue financiado de forma privada por SpaceX , sin fondos proporcionados por ningún gobierno hasta más tarde. Se construyeron dos prototipos y ambos se lanzaron desde el suelo.
El primer prototipo fue Grasshopper . Se anunció en 2011 y comenzó las pruebas de vuelo estacionario / aterrizaje a baja altitud y baja velocidad en 2012. Grasshopper tenía 106 pies (32 m) de altura y realizó ocho vuelos de prueba con éxito en 2012 y 2013 antes de retirarse. Un segundo prototipo de Falcon 9 fue el vehículo de desarrollo reutilizable Falcon 9 más grande y más capaz (F9R Dev, también conocido como F9R Dev1) basado en el vehículo de lanzamiento Falcon 9 v1.1 . Se probó a altitudes más altas y era capaz de alcanzar velocidades mucho mayores, pero nunca se probó a alta velocidad. El vehículo F9R Dev1 se fabricó en 2013-2014 y realizó su primera prueba de vuelo a baja altitud el 17 de abril de 2014; se perdió durante una prueba de tres motores en el sitio de pruebas de McGregor el 22 de agosto de 2014, que puso fin al programa de pruebas de baja velocidad. La expansión adicional de la envolvente de prueba de vuelo para el cohete reutilizable se trasladó a los propulsores Falcon 9 descendentes que se habían utilizado en trayectorias de vuelo orbitales en vuelos orbitales comerciales del Falcon 9.
Las pruebas Grasshopper y F9R Dev fueron fundamentales para el desarrollo de los cohetes Falcon 9 y Falcon Heavy reutilizables , que requieren aterrizajes verticales de los tanques de refuerzo de primera etapa Falcon 9 y Falcon Heavy casi vacíos y conjuntos de motores. Las pruebas de Grasshopper y F9R Dev llevaron a una serie de pruebas de descenso controlado a gran altitud y alta velocidad de etapas de refuerzo del Falcon 9 posteriores a la misión (gastadas) que acompañaron a las misiones comerciales del Falcon 9 desde septiembre de 2013. Esta última finalmente resultó en el primer aterrizaje de refuerzo con éxito el 21 de diciembre de 2015.
Historia
Grasshopper se dio a conocer públicamente por primera vez en el tercer trimestre de 2011, cuando los periodistas espaciales escribieron sobre él por primera vez después de analizar las regulaciones de lanzamiento espacial de la Administración Federal de Aviación .
Poco después, SpaceX confirmó la existencia del programa de desarrollo de vehículos de prueba y proyectó que comenzaría el programa de prueba de vuelo Grasshopper en 2012.
Las publicaciones de información pública en 2011 indicaron que las pruebas subsónicas ocurrirían en McGregor, Texas en tres fases, a altitudes máximas de vuelo de 670 a 11,500 pies (200 a 3,510 m), para duraciones de 45 a 160 s (0,75 a 2,67 min). . En ese momento, se esperaba que las pruebas tomaran hasta tres años y el permiso inicial de la FAA permite hasta 70 lanzamientos suborbitales por año. Se construyó una instalación de lanzamiento de hormigón de medio acre para apoyar el programa de vuelo de prueba. En septiembre de 2012, SpaceX anunció que habían solicitado la aprobación de la FAA para aumentar la altitud de algunos de los vuelos de prueba iniciales. Mirando hacia el próximo año, el CEO Musk dijo en noviembre de 2012: "Durante los próximos meses, aumentaremos gradualmente la altitud y la velocidad ... Creo que probablemente habrá algunos cráteres en el camino; tenga mucha suerte si no hay cráteres. El aterrizaje vertical es un avance extremadamente importante: una reutilización extrema y rápida ".
En mayo de 2013, SpaceX anunció que la parte de mayor altitud y mayor velocidad del programa de prueba de vuelo Grasshopper se realizaría en Spaceport America cerca de Las Cruces, Nuevo México, y no en las instalaciones adyacentes del White Sands Missile Range del Gobierno Federal como se había planeado previamente. —Y firmó un contrato de arrendamiento por tres años para terrenos e instalaciones en el puerto espacial recientemente operativo. SpaceX indicó en mayo de 2013 que aún no sabían cuántos trabajos podrían trasladarse de Texas a Nuevo México.
SpaceX comenzó a construir una plataforma de 30 m × 30 m (98 pies × 98 pies) en Spaceport America en mayo de 2013, a 7 km (4,3 millas) al suroeste del campus principal del puerto espacial, planeando arrendar la plataforma por US $ 6,600 por mes más US $ 25,000 por vuelo de prueba.
Descripción
Saltamontes
Grasshopper consistía en "un tanque Falcon 9 [v1.0] de primera etapa, un solo motor Merlin-1D " con una altura de 32 m (106 pies). El tren de aterrizaje estaba arreglado.
Como dijo Elon Musk, Grasshopper podría aterrizar en la Tierra con la precisión de un helicóptero .
F9R Dev1
El F9R Dev1 se construyó a partir del tanque usado de la primera etapa del Falcon 9 v1.1 , por lo que tenía 160 pies de altura, casi un 50% más largo que el primer Grasshopper. Las patas de aterrizaje eran retráctiles por diseño, con un pistón telescópico montado en un bastidor en A. La envergadura total de las cuatro patas era de aproximadamente 18 m (60 pies) y el peso de menos de 2.100 kg (4.600 lb); el sistema de despliegue utilizó helio de alta presión . Las piernas tenían menos peso que en el primer Grasshopper. El F9R Dev1 tenía un compartimento de motor diferente al del primer vehículo Grasshopper.
El vehículo F9R Dev1 en Texas estaba destinado a despegar y acelerar con tres motores, ya que el vuelo de prueba nunca necesita el empuje completo para despegar un Falcon 9 completamente cargado con una carga útil orbital, mientras completa el descenso y aterriza con un solo motor. El Grasshopper original había volado exclusivamente con un solo motor Merlin 1D en su lugar, el motor central que se planea usar para completar la última fase de desaceleración y aterrizaje vertical .
F9R Dev2 (nunca voló)
Un tercer vehículo de prueba de vuelo, F9R Dev2, se planeó inicialmente para volar solo en el rango de prueba de gran altitud en Spaceport America y en altitudes de hasta 91,000 metros (300,000 pies). En septiembre de 2014, tras la destrucción del F9R Dev1, SpaceX cambió los planes, por lo que el vehículo F9R Dev2 volaría primero en McGregor para realizar pruebas a baja altitud. El permiso inicial de la FAA para volar el vehículo de desarrollo reutilizable Falcon 9 en McGregor en Texas estuvo abierto hasta febrero de 2015.
El 19 de febrero de 2015, SpaceX anunció que el F9R Dev2 dejaría de fabricarse.
Durante abril de 2015, SpaceX realizó pruebas de tanque en el cohete In-Flight Abort en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg SLC-4E . Dado que este cohete solo tenía tres motores Merlin 1D, y el sitio de Nuevo México debía haberse utilizado para probar las primeras etapas devueltas, se especuló que el F9R Dev2 descontinuado se reutilizó como vehículo de lanzamiento en la prueba de suspensión en vuelo. .
En mayo de 2015, un artículo de prensa declaró que debido al éxito técnico de muchos aspectos de los intentos de aterrizaje del cohete propulsor en el mar y en el ASDS , SpaceX planeaba utilizar el sitio de Nuevo México para probar las etapas devueltas.
Prueba de vuelo
Pruebas de vuelo de saltamontes
El primer prototipo de Falcon 9, Grasshopper , realizó un total de ocho vuelos de prueba entre septiembre de 2012 y octubre de 2013. Los ocho vuelos fueron desde las instalaciones de prueba de McGregor , Texas .
Grasshopper comenzó las pruebas de vuelo en septiembre de 2012 con un breve salto de tres segundos, seguido de un segundo salto en noviembre de 2012 con un vuelo de 8 segundos que llevó el banco de pruebas a aproximadamente 5,4 m (18 pies) del suelo y un tercer vuelo en Diciembre de 2012 de 29 segundos de duración, con vuelo estacionario prolongado bajo la potencia del motor del cohete, en el que ascendió a una altitud de 40 m (130 pies) antes de descender bajo la potencia del cohete para llegar a un aterrizaje vertical exitoso. Grasshopper realizó su octavo y último vuelo de prueba el 7 de octubre de 2013, volando a una altitud de 744 m (2441 pies) antes de realizar su octavo aterrizaje vertical exitoso . El vehículo de prueba Grasshopper ahora está retirado.
Las pruebas de vuelo en las instalaciones de Texas se limitaron a una altitud máxima de 2,500 pies (760 m) por el permiso reglamentario inicial de la FAA .
| # | Fecha (año) | Altitud mas alta | Duración | Video | Observaciones |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2012-09-21 | 1,8 m (6 pies) | 3 s | Un "salto breve" con el tanque casi vacío. | |
| 2 | 2012-11-01 | 5,4 m (17,7 pies) | 8 s | ||
| 3 | 2012-12-17 | 40 m (131 pies) | 29 s | Primer vuelo para incluir el maniquí de vaquero. | |
| 4 | 2013-03-07 | 80 m (262 pies) | 34 s | Relación empuje / peso de toma de contacto mayor que uno | |
| 5 | 2013-04-17 | 250 m (820 pies) | 58 s | Capacidad demostrada para mantener la estabilidad en el viento. | |
| 6 | 2013-06-14 | 325 m (1.070 pies) | 68 | Prueba de un nuevo conjunto de sensores de navegación; necesario en el F9-R para un aterrizaje de precisión | |
| 7 | 2013-08-13 | 250 m (820 pies) | Años 60 | Completó con éxito una "prueba de desvío" realizando una maniobra lateral de 100 m (330 pies) antes de regresar a la plataforma. | |
| 8 | 2013-10-07 | 744 m (2.440 pies) | 79 | Vuelo final de Grasshopper. Vehículo retirado después del vuelo. |
Desde el anuncio en 2011 hasta 2014, SpaceX ha logrado cada uno de los hitos del calendario que anunciaron públicamente. SpaceX dijo en febrero de 2012 que estaban planeando varios vuelos de prueba de despegue vertical y aterrizaje vertical (VTVL) durante 2012, y confirmó en junio de 2012 que seguían planeando realizar el primer vuelo de prueba en los próximos meses.
Pruebas de vuelo del F9R Dev1
El vehículo de desarrollo reutilizable Falcon 9, o F9R Dev , se anunció en octubre de 2012. F9R Dev1 se llamó inicialmente, desde finales de 2012 hasta principios de 2014, Grasshopper v1.1. En marzo de 2013, Musk dijo que SpaceX esperaba alcanzar la velocidad hipersónica antes de finales de 2013. En marzo de 2013, se anunció que el segundo vehículo de vuelo suborbital clase Grasshopper se construiría con el tanque de primera etapa Falcon 9 v1.1 que se había utilizado para pruebas de calificación en Texas en las instalaciones de prueba y desarrollo de cohetes SpaceX antes de marzo.
En 2014, el permiso de la FAA se aumentó a 10,000 pies (3,000 m) para las pruebas de F9R Dev en McGregor, cuando el primer Grasshopper se limitó a una altitud de 2,500 pies (760 m).
El F9R Dev1 se construyó sobre el tanque de primera etapa Falcon 9 v1.1, mucho más largo , y con patas de aterrizaje retráctiles .
SpaceX realizó una prueba en tierra de corta duración (prueba estática) del F9R Dev1 el 28 de marzo de 2014 en su sitio de prueba de McGregor, Texas, e hizo su primer vuelo de prueba del nuevo vehículo, a una altitud de 250 metros (820 pies). el 17 de abril de 2014. El quinto vuelo del vehículo F9R Dev1 el 22 de agosto de 2014 también fue el último. Los datos anómalos del sensor del vehículo durante su ascenso activaron el sistema de terminación de vuelo, lo que provocó la destrucción del F9R-Dev1. No se informaron lesiones o casi lesiones y un representante de la FAA estuvo presente durante la prueba. CBS publicó un video del accidente y varias imágenes del accidente se publicaron en las redes sociales.
| Prueba # | Fecha (año-mes-día) | Vehículo de prueba | Localización | Altitud mas alta | Video | Observaciones |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2014-04-17 | F9R Dev1 | McGregor | 250 m (820 pies) | Flotó, se movió hacia los lados, aterrizó con éxito. | |
| 2 | 2014-05-01 | F9R Dev1 | McGregor | 1.000 m (3.280 pies) | Flotó, se movió de lado, aterrizó. | |
| 3 | 2014-06-17 | F9R Dev1 | McGregor | 1.000 m (3.280 pies) | Primer vuelo de prueba con aletas de rejilla orientables . | |
| 4 | 2014-08-01 | F9R Dev1 | McGregor | SpaceX no proporcionó información pública sobre este vuelo. | ||
| 5 | 2014-08-22 | F9R Dev1 | McGregor | El vehículo explotó después de una anomalía de vuelo que comenzó a desviar al F9R Dev1 de su trayectoria de vuelo planificada. Sin heridas. Un sensor bloqueado fue la causa de la anomalía de vuelo. El sensor no tenía respaldo en el vehículo prototipo F9R Dev, pero habría tenido un respaldo redundante en la versión de vuelo Falcon 9 . |
Pruebas de aterrizaje posteriores a la misión del Falcon 9
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En 2013, SpaceX pasó a utilizar sus vehículos principales Falcon 9 para las pruebas de VTVL, además de sus pruebas existentes con vehículos de prueba voladores. En marzo de 2013, SpaceX anunció que, comenzando con el primer vuelo de la versión extendida del vehículo de lanzamiento Falcon 9 , el sexto vuelo en general del Falcon 9 (entonces previsto para el verano de 2013), cada primera etapa estaría instrumentada y equipada como un vehículo controlado. vehículo de prueba de descenso. SpaceX intentó numerosos aterrizajes sobre el agua, tanto sobre el mar, lo que resultó en aterrizajes suaves en el agua, y en naves drone especializadas del puerto espacial autónomo : barcazas modificadas para ser plataformas de aterrizaje. Ninguno fue completamente exitoso.
SpaceX finalmente logró aterrizar un cohete de aterrizaje vertical de producción en tierra a fines de 2015. El primer intento de aterrizar la primera etapa del Falcon 9 en tierra, cerca de su sitio de lanzamiento, se produjo en el vuelo 20 del Falcon 9 , el 21 de diciembre de 2015. El El aterrizaje fue exitoso y se recuperó la primera etapa del vehículo Falcon 9 Full Thrust . Para el 27 de mayo de 2016, SpaceX había completado con éxito tres aterrizajes de primera etapa en un barco de aviones no tripulados en el mar.
Ver también
- Vehículos de lanzamiento SpaceX: vehículos de lanzamiento desarrollados y operados por SpaceX
- Lista de impulsores de primera etapa de Falcon 9 - artículo de la lista de Wikimedia
- Kankoh-maru : diseño de vehículos orbitales japoneses
- McDonnell Douglas DC-X : prototipo de cohete de una sola etapa a órbita, década de 1990
- New Shepard - Rocket desarrollado por Blue Origin
- Quad (cohete) : demostrador de tecnología VTVL
- Pruebas de vehículos reutilizables : proyecto japonés de pruebas de cohetes reutilizables
- SpaceX programa de desarrollo del sistema de lanzamiento reutilizable - programa de desarrollo del sistema de lanzamiento reutilizable de SpaceX
Referencias
enlaces externos
-
Vídeos recopilados
- Video del primer lanzamiento de prueba , 21 de septiembre de 2012
- Video del segundo lanzamiento de prueba , 1 de noviembre de 2012
- Video del tercer lanzamiento de prueba H = 40 m , 17 de diciembre de 2012
- Video del cuarto lanzamiento de prueba H = 80 m , 8 de marzo de 2013
- Video del quinto lanzamiento de prueba H = 250 m , 17 de abril de 2013
- Video del sexto lanzamiento de prueba H = 325 m , 14 de junio de 2013
- Video del séptimo lanzamiento de prueba H = 250 m L = 100 m , 13 de agosto de 2013
- Video del octavo lanzamiento de prueba H = 744m , 7 de octubre de 2013. Vuelo de prueba final del Grasshopper.
- Video del noveno lanzamiento de prueba H = 250 m , 17 de abril de 2014. Primer vuelo de prueba del F9R Dev1 .
- Vídeo del décimo lanzamiento de prueba H = 1000 m , 1 de mayo de 2014
- Video del 13 ° lanzamiento de prueba , 22 de agosto de 2014. El vuelo final del F9R Dev1 cuando el vehículo fue destruido después de que ocurriera una anomalía durante el vuelo de prueba.
- Comentarios personales de Steve Jurvetson sobre la destrucción de F9R Dev1 , 23 de septiembre de 2014, discurso de apertura de SPARK 2014, @ 58: 05. Jurvetson es miembro de la junta de SpaceX y estuvo presente en la prueba de vuelo el 22 de agosto de 2014.
