פאלקון 9
שגיאות פרמטריות בתבנית:משגר
פרמטרים [ כשלונות ] לא מופיעים בהגדרת התבנית
.jpg) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| שיגור פאלקון 9 מדגם B5 מבסיס חיל האוויר ונדנברג בנובמבר 2018, השלב הראשון חרוך מעט מכיוון שזו הטיסה השלישית שלו לחלל | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ייעוד | משגר לוויינים וחלליות | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| משפחה | פאלקון | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| יצרן | ספייס אקס | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ארץ ייצור |
 ארצות הברית | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| עלות שיגור | 50-62 מיליון $ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| גרסאות | פאלקון 9 1.0, 1.1, B5, FT, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| היסטוריית שיגורים | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| סטטוס | פעיל | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| אתרי שיגור |
SLC-40 בקייפ קנברל SLC-4E, בונדנברג, LC-39A במרכז החלל קנדי | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| שיגורים | 84 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| הצלחות | 82 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| חלקיות | 1[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| שיגור ראשון | 4 ביוני 2010 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| שיגור אחרון | 31 במאי 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מטענים ידועים | החללית דרגון, טלסקופ החלל TESS, גשושית בראשית | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| יכולת | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מטען ל־LEO | 22,800 ק"ג | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מטען ל־GTO | 8,300 ק"ג | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
פאלקון 9 (באנגלית: Falcon 9) הוא משגר לוויינים דו־שלבי פרי פיתוח של החברה הפרטית ספייס אקס. שמו, פאלקון 9 נובע מתשעת המנועים שבשלב הראשון שלו.
זהו משגר גדול וכבד. גובהו הוא 70 מטרים, וקוטרו 3.7 מטר, הוא מסוגל לשגר לוויינים וחלליות למגוון מסלולים החל בגובה נמוך (LEO), וכלה במסלולים גבוהים מאוד מעבר למסלול גאוסטציונרי (GTO), יכולת הנשיאה שלו דומה למשגרים דלתא 4 ואריאן 5.
פאלקון 9 הוא הטיל הראשון[3] שמסוגל לשוב לנחיתה ממונעת אחרי שיגור ולהיות משוגר פעמים נוספות. נכון ל־2020 רק פאלקון 9 ופאלקון כבד מחזיקים ביכולת זו.
דגמים
החברה פיתחה במהלך השנים מספר דגמים שהחליפו אחד את השני, כאשר כל אחד מהם חזק ויעיל יותר מקודמו:
- פאלקון 9 1.0, גובהו היה 47.8 מטר והדחף 4,940 קילו ניוטון, ממנו שוגרו 5 רקטות בין השנים 2010–2013.
- פאלקון 9 1.1, ששיפר משמעותית את ביצועי המשגר, ואפשר ניסויי נחיתה ממנו שוגרו 15 רקטות בין השנים 2013–2016.
- פאלקון 9 FT, שהביא עוד שיפור משמעותי בביצועיו של המשגר וביכולות הנחיתה. דגם זה שוגר 36 פעמים בין 2016 ל־2018.
- פאלקון 9 בלוק 5, דגם זה צפוי להיות השדרוג האחרון, הוא בעל דחף גדול במעט (8,130 KN), בעל רגלי נחיתה משודרגות, ובעיקר מותאם לשימוש חוזר פעמים רבות עם תחזוקה מינימלית, דגם זה הוא הפעיל מאז מאי 2018.
כמו כן, קיים דגם בשם פאלקון כבד, שמסוגל לשגר מטען של עד 63 טון למסלול נמוך, ו־27 טון למעבר למסלול גאוסטציונרי.
מחיר השיגור של לוויינים בדגם הרגיל הוא כ־50 מיליון דולר, ובדגם הכבד המחיר נע בין 90 מיליון דולר כאשר ליבת הטיל וגם מאיצי הצד נוחתים חזרה ו־150 מיליון דולר לתצורה בה כל שלושת השלבים הראשונים משתמשים במלוא הדלק שבהם.[4][5] מחירים אלה הם תחרותיים מאוד לעומת חלופות שיגור אחרות[6][7] (לשם השוואה, טיל דלתא 4 כבד מסוגל לשגר מטען קטן בכ־50% מפאלקון כבד אך עולה יותר מפי 2 ממנו – 350 מיליון דולר[8]), וצפויים לרדת עוד ככל שהשימוש מחדש בחלקי הטיל השונים יהפוך לשגרה. כניסתו לשוק המשגרים של פאלקון 9 היה גורם מעורר בשוק השיגורים, הוא גרר הוזלה במחיר השיגור של טילים נוספים, וכן דחף את היצרניות האחרות לתכנן טילים רב פעמיים בעצמם (וולקן, אריאן 6, ניו גלן, אלקטרון, ועוד).
מבנה
טיל הפאלקון 9 מורכב משני שלבים, השלב הראשון, הוא החלק העיקרי והיקר ביותר בטיל, גובהו הוא כ־43 מטר ובבסיסו מורכבים תשעה מנועי מרלין 1D המונעים בדלק מסוג PR-1 (קרוסין מזוקק) וחמצן נוזלי, בראש השלב הראשון מצויים 4 סנפירי רשת (Grid fins), כשני מטר אורכם, המיועדים לכוון את הטיל וליצב אותו בעת שהוא חוזר ארצה לנחיתה, בתחתית השלב הראשון ישנן ארבע רגלי נחיתה טלסקופיות ענקיות הנפרסות שניות ספורות לפני שהטיל נוגע בקרקע.
השלב השני בעיקרו מבוסס על חומרת השלב הראשון, אך קטן וזול ממנו בהרבה, קוטרו זהה לקוטר השלב הראשון אך גובהו 14 מטר, הוא מצויד במנוע מרלין 1D בודד המותאם לפעולה בריק, אשר מיועד לבעור עד 6.6 דקות, הוא נכנס לפעולה מספר שניות אחרי היפרדות השלב הראשון, דבר הנעשה בגובה של 70–80 ק"מ וכשהטיל צבר מהירות של כ־7,000 קמ"ש.
בראש הטיל נמצאת חופה המכילה ומגנה על המטען עד הגיעו לחלל, קוטר החופה הוא כ־5.2 מטר וגובהה 13 מטר, כאשר הטיל מגיע לגובה של כמה עשרות ק"מ, שם כבר אין משמעות לצורה אווירודינמית החופה נפרדת לשני חלקים ומושלכת ארצה.
הוצאות ומימון
בעוד ש־SpaceX הוציאה כסף משלה כדי לפתח את המשגר הקודם, פאלקון 1, הפיתוח של הפאלקון 9 הואץ על ידי ההשתתפות של נאס"א בעלויות הפיתוח, והתחייבותה לרכוש מספר טיסות מסחריות.
בשנת 2011 פירסמה SpaceX כי עלויות הפיתוח של הפלקון 9 בגרסה 1.0 היו בסדר גודל של 300 מיליון דולר. נאס"א העריכה כי עלויות הפיתוח היו מסתכמות בכ־3.6 מיליארד דולר אם היא בעצמה הייתה צריכה לפתח טיל זהה (בשל האיטיות והסרבול של סוכנות ממשלתית ענקית וכן ההסתמכות על קבלני משנה רבים).
בשנת 2014, פרסמה SpaceX את עלויות הפיתוח המשולבות הן עבור פאלקון 9 והן חלליות הדרגון: נאס"א סיפקה 396 מיליון דולר, ואילו SpaceX סיפקה למעלה מ־450 מיליון דולר למימון מאמצי הפיתוח של הרקטות והחללית. בהמשך קיבלה החברה עוד כשני מיליארד דולר כמענק מנאס"א על מנת להמשיך לפתח את חלליות דרגון 2.0 המאוישות.
מחיר שיגור
עד שנת 2018 המחיר שספייס איקס פירסמה באתר האינטרנט שלה הוא 62 מיליון דולר לשיגור, אך היו כמה מקרים בהם ידוע שהמחיר ששולם היה שונה: בפעמים הראשונות שספייס איקס השתמשה שוב בשלב־ראשון שנחת היא נתנה הנחה של כ־10% למי שייאות לשגר את המטען שלו בטיל ממוחזר, וכן במקרים של לווין קל משקל במיוחד (מאות ק"ג ספורים). גם במקרים של לוויינים שחיכו זמן רב מאוד בתור לשיגור דווח על מחיר נמוך מהרגיל. מאידך בכמה שיגורים עבור נאס"א המחיר היה גבוה יותר. כך למשל מחיר השיגור של Jason-3 היה 82 מיליון דולר, ושל טלסקופ החלל TESS היה 87 מיליון דולר. נטען שהמחיר הגבוה הוא עבור תמיכה לפני ואחרי השיגור ושירותים נלווים.
במסיבת עיתונאים שהתקיימה ב־10 במאי 2018, ערב שיגור הבכורה של פאלקון 9 מדגם B5, הכריז אילון מאסק שמחיר השיגור של טיל, שהשלב הראשון שלו כבר טס בעבר יהיה מעתה סביב 50 מיליון דולר במקום כ־62.
שיגור חללית מאוישת
החברה בנתה גם חללית מאוישת בשם דרגון 2, אשר תוכל להעלות צוות בן ארבעה אסטרונאוטים אל תחנת החלל הבינלאומית. החללית תשוגר לחלל באמצעות המשגר פאלקון 9 והשיגור המאויש הראשון של החללית מתוכנן בסוף מאי 2020.
שימוש חוזר
כבר מתחילת דרכה ספייס איקס הצהירה שהיא תנסה להפוך את עסקי השיגור לחלל לזולים פי כמה משהיו עד להקמתה, הדרך המרכזית להגיע למטרה הזו היא לעשות שימוש חוזר בטיל, לעומת המשגרים אשר היו בשימוש לפניה, שנועדו לשיגור חד פעמי (כאשר השלב הראשון היה נופל בחזרה לכדור הארץ, ושלבים אחרים נשארים כפסולת חלל עד לשריפתם באטמוספירה), ספייס איקס מתכוונת להשתמש באותו טיל שוב ושוב. ניתן להשוות זאת לעולם התעופה: אם כל מטוס היה מטיס נוסעים פעם אחת בלבד ובתום הטיסה היה יוצא מכלל שימוש, עלות כל כרטיס הייתה כמיליון דולר, באותו אופן היכולת להשיב את חלקי הטיל השונים לשימוש חוזר הוא המפתח להורדת מחירי השיגור פי עשרה ומעלה.
בתחילה נעשו כמה ניסיונות להחזיר את השלב הראשון של פאלקון 1 ומאוחר יותר גם של פאלקון 9 באמצעות מצנחים אך הדבר לא צלח, וספייס איקס עברה לנסות רעיון אחר: הפעלת המנועים שמשמשים לשיגור על מנת לבלום את הנפילה אל האדמה. בספטמבר 2011 החברה נתנה לכך פומבי כשהפיקה סרטון אנימציה ממוחשבת המראה לראשונה את הקונספט החדש – שיגור של פאלקון 9 ונחיתת השלב הראשון והשני, באמצעות הפעלה המנוע שמשמש להמראה וכן בשילוב מגן חום בשלב השני.
בשנת 2012 החלה ספייס איקס לערוך ניסויים בטיל קטן שכונה "גראסהופר". הוא נסק לגובה של מאות מטרים נשאר באוויר לזמן קצר ואז ירד באיטיות לקרקע, תוך הפעלה רצופה של המנוע שלו מרגע השיגור עד הנגיעה בקרקע.
.jpg)
הנסיונות הראשונים להשיב רקטה בגודל מלא בשיגור מסחרי הסתיימו בהתרסקות במים ורק בסוף 2015 הצליחה ספייס איקס לראשונה בהיסטוריה להנחית בהצלחה שלב־ראשון של פאלקון 9.
מאז ועד סוף מאי 2020 נחתו בהצלחה כבר 29 שלבים ראשונים (שונים) של פאלקון 9 לאחר שנפלו מגובה של 105–160 קילומטר, 23 מהם שוגרו פעם שנייה לחלל, שישה בפעם השלישית, ארבעה בפעם הרביעית, ו־1 אף בפעם החמישית (ובסך הכול התבצעו 52 נחיתות מוצלחות).[9] משך הזמן הקצר ביותר שעבר בין השיגור הראשון לשיגור נוסף של אותו שלב ראשון עומד על חודשיים, משך זמן זה אמור להתקצר עוד במהלך 2020.
משקל המטען מקסימלי שטיל פאלקון 9 מסוגל לשאת למסלול נמוך ועדיין להחזיר לנחיתה את השלב הראשון (על אסדה בלב ים) הוא 15.6 טון, ולמסלול גאוסינכרוני (GTO) הוא למעלה מ־7,075 ק"ג בהתבסס על שיגורי ונחיתות עבר.
תוכניתה המקורית של Spacex הייתה להנחית גם את השלב השני אך היא נדחתה במשך כמה שנים בשל הקושי הטכנולוגי הרב שכרוך בכך, באפריל 2018 נראה היה שהכוונה הזו תתממש – אילון מאסק צייץ בטוויטר כי החברה מתכוונת לנסות טכנולוגיה חדשה להנחתת השלב השני, הצמדת מעין בלון מתנפח לשלב השני כדי להגדיל את שטח הפנים שלו פי מאה ויותר כך שהוא יואט על ידי חיכוך עם האטמוספירה הקלושה שבגובה 200–300 קילומטר אך בנובמבר של אותה שנה הוא חזר בו וכתב בטוויטר כי אין בכוונת ספייס איקס להנחית את השלב השני של פאלקון 9, אלא להאיץ את הפיתוח והבנייה של טיל וחללית הענק BFR.
ספייס איקס מנסה להשיב לשימוש חוזר גם את חופת הטיל ובכך לחסוך כסף רב (העלות של חופה חדשה היא 5–6 מיליון דולר) והחל מאמצע 2017 גם היא נוחתת באמצעות סילוני גז ומצנחים ונאספת מהים.[10] בהמשך החברה שכרה ספינה גדולה באורך 62 מטר והרכיבה עליה רשת גדולה שתלויה על מוטות ארוכים הבולטים מקצוות הספינה, ומאז 2018 נעשים ניסיונות לתמרן את החופה ואת הספינה כך שהיא תקלוט אותה וימנע הצורך בשיפוץ יקר שנובע מהנזק שגורמים מי הים המלוחים לחופה, במשך שנה נעשו כמה ניסיונות כאלה בהם המרחק של הספינה מנקודת הנחיתה של החופה הלך והתקצר, עד שבטיסת הפאלקון הכבד STP-2 ביוני 2019 הצליחה הספינה לקלוט בפעם הראשונה את אחד מחצאי החופה בטרם יפגע במים.
בטיסת STARLINK 2 בנובמבר 2019 כבר באו לידי שימוש 2 חצאי חופה ששבו מהחלל ונשלחו 2 ספינות לקלוט את 2 חצאי החופה בפעם השנייה לאחר שיגור.
המטרה המוצהרת של ספייס איקס היא להגיע למצב שניתן יהיה לשגר שוב טיל שנחת, בתוך פחות מיממה ובעלויות תחזוק ותפעול מינימליות תוך שימוש חוזר מלא בכל חלקיו.[11]
אירועים מיוחדים
- בנובמבר 2008 נערך ניסוי סטטי למנועי השלב הראשון.
- במרץ 2010 נערך ניסוי סטטי קצר בו הופעלו מנועי השלב הראשון על כן השיגור עליו הוצב הטיל המיועד לשיגור.
- ב־4 ביוני 2010, לאחר דחיות מרובות, שוגר בהצלחה, המשגר לטיסת הבכורה. פאלקון 9 הכניס מטען דמה למסלול סביב כדור הארץ.[12]
- ב־8 בדצמבר 2010 שוגר פאלקון 9 בפעם השנייה לחלל, כשהוא נושא את החללית דרגון, אף היא מפיתוח החברה, למשימתה הראשונה במסגרת תוכנית COTS. השיגור עבר בהצלחה מלאה.
- ב־22 במאי 2012, לאחר דחיות רבות, שוגר הפאלקון 9 למשימתו השלישית כשעל גביו חללית הדרגון, ששוגרה למשימתה השנייה במסגרת תוכנית COTS, במהלכה עגנה תחנת החלל הבינלאומית.
- ב־8 באוקטובר 2012 שוגר הפאלקון 9 כשבראשו חללית דרגון למשימת CRS-1, משימת השירות המבצעית הראשונה של הדרגון אל תחנת החלל הבינלאומית. למרות כשל בשלב הראשון של המשגר וכיבוי אחד ממנועיו בזמן השיגור, הצליח המשגר להכניס את חללית הדרגון בהצלחה למסלול הרצוי.
- ב־28 ביוני 2015 התפוצץ המשגר באוויר יחד עם מטען שיועד לתחנת החלל הבינלאומית, זמן קצר לאחר שיגורו[13]
- ב־21 בדצמבר 2015 בוצע שיגור מוצלח של הפאלקון 9 ולראשונה, השלב הראשון הונחת בהצלחה בחזרה לקרקע.[14]
- ב־8 באפריל 2016 בוצע שיגור מוצלח של הפאלקון 9, ולראשונה, השלב הראשון הונחת בהצלחה על ארבה באוקיינוס האטלנטי.[15]
- ב־1 בספטמבר 2016 התפוצץ המשגר בזמן ניסוי סטטי. הלוויין הישראלי שנשא, עמוס 6, הושמד בפיצוץ.[16]
- ב־30 במרץ 2017, בוצעו שיגור ונחיתה ראשונים של משגר ששוגר ונחת בעבר, עם הלוויין SES 10.
- ב־8 באוקטובר 2018 לראשונה נחת השלב הראשון של פאלקון 9 על מנחת קרקעי סמוך לכן השיגור בבסיס חיל האוויר ונדנברג אשר בחוף המערבי של ארצות הברית (עד אז כל הנחיתות היו בחוף המזרחי או בים).
- ב־3 בדצמבר 2018 לראשונה נעשה שימוש חוזר שלישי בטיל שכבר שוגר פעמיים.
אמינות
נכון ליוני 2020 שיגרה ספייס איקס לחלל 84 טילים מדגם זה (וכן שלושה פאלקון כבד), 82 מהם שוגרו בהצלחה מלאה אך בשני שיגורים הטיל התפוצץ או כשל חלקית.
ב־28 ביוני 2015 התפוצץ טיל פאלקון 9 שנשא חללית דרגון כעבור 2.5 דקות מהשיגור, מאוחר יותר התברר שהכשל נבע מפריצה של מיכל ההליום בשלב השני של הטיל. במקרה אחר שאירע בשנת 2012 הטיל שוגר בהצלחה ופרס את המטען הראשי כמתוכנן אך המטען המשני נותר במסלול נמוך מהרצוי.[17] אם כן אחוז ההצלחה של פאלקון 9 עומד על 97.5%.
לשם השוואה, אטלס 5 האמריקני שוגר 83 פעמים לאורך 15 שנה ורק פעם אחת אירע כישלון חלקי.
אריאן 5 האירופאי שוגר 108 פעמים מאז 1996 וסבל מ־2 כשלונות מוחלטים ו־3 חלקיים (ארבע מהם התרכזו ב־14 השיגורים הראשונים).
אחד היתרונות של פאלקון 9 על פני רקטות אחרות היא היכולת להפעיל את המנועים בטרם השיגור במה שמכונה "ניסוי הבערה סטטית". זהו הליך שבו הרקטה מעוגנת היטב לקרקע באמצעות כבלים וכך ניתן להפעיל את המנועים במלוא העוצמה בעוד הרקטה נותרת על הקרקע וכך לגלות פגמים במנוע אם יש כאלה, ואכן ספייס איקס הפכה זאת לנוהג קבוע מספר ימים לפני כל שיגור.
קישורים חיצוניים
- חברת ספייס אקס
- עדכונים באתר החברה בנוגע לחקירת התפוצצות הטיל שנשא עמוס 6
- איך לא להנחית טיל, סרטון המראה את כל הכישלונות והפספוסים עד לנחיתה המוצלחת של השלב הראשון, חברת spacex, ספטמבר 2017
הערות שוליים
- ^ מדובר ב טיסת דרגון SpaceX CRS-7, התפוצצות תוך כדי שיגור. בנוסף ב־1 בספטמבר 2016 התפוצץ המשגר בזמן ניסוי סטטי. הניסוי אינו נחשב כשיגור.
- ^ טיסת דרגון CRS-1, המטען הראשי שוחרר במסלולו, המטען השני, לווין התקשורת, לא הגיע למסלול הנכון
- ^ ניו שפרד של בלו אוריג'ין קדם לפאלקון 9 ביכולת זו, אבל טיל זה אינו מסוגל לשגר לוויינים
- ^ מחירי שיגור ויכולות פאלקון כבד אתר חברת spaceX
- ^ אילן מאסק מפרט אודות מחיר פאלקון כבד בטוויטר, 12 בפברואר 2018
- ^ ULA Fires Back At SpaceX At Space Symposium; Details Launch Costs ,מתאריך 20 במאי 2014
- ^ Air Force budget reveals how much SpaceX undercuts launch prices אריק ברגר, עיתון arsTechnica מתאריך 16 ביוני 2017
- ^ Updated | SpaceX successfully launches Falcon Heavy, SPACE NEWS, 6.02.18
- ^ SpaceX launches 16th Falcon 9 in 2017, recovers first stage אתר Techcrunch, מתאריך 30 באוקטובר 2017
- ^ אליזבת לופטו, SpaceX even landed the nose cone from its historic used Falcon 9 rocket launch אתר theVerge, מתאריך 30 במרץ 2017
- ^ "SpaceX gaining substantial cost savings from reused Falcon 9 - SpaceNews.com". SpaceNews.com (באנגלית אמריקאית). 2017-04-05. נבדק ב-2017-10-30.
- ^ דו"ח משימה באתר NASA(הקישור אינו פעיל, 24.2.2019)
- ^ ynet, עוד כישלון לספייס X: צפו בפיצוץ הרקטה באוויר, באתר ynet, 28 ביוני 2015
- ^ הידיעה באתר כלכליסט
- ^ אלון מאסק הצליח להנחית טיל ראשון בים, באתר כלכליסט, 9 באפריל 2016
- ^ ניר דבורי, תיעוד: רגע פיצוץ הלוויין הישראלי, "חדשות 2", 1 בספטמבר 2016
- ^ מקרים אחרים של כישלונות לא נספרו. לדוגמה: ב־8 בינואר 2018 שוגר טיל ובראשו הלוויין הסודי "זומה", הטיל פעל כשורה אך הלוויין לא הגיע או נשאר במסלולו ככל הנראה בשל בעיה במנגנון ההפרדה של הלוויין מהשלב השני, מנגנון שסופק על ידי יצרנית הלוויין. הטיל עצמו פעל ללא דופי ולכן מקרה זה לא נכלל באחוזי הכישלון. במקרה אחר התפוצץ טיל בעת תדלוקו לשם ניסוי ירי סטטי כאשר המטען כבר מורכב בראש הטיל (הלוויין עמוס 6) אך אירוע זה לא נכלל בסטטיסטיקה כיוון שהתרחש לפני השיגור.
