Falcon 9 prototyper - Falcon 9 prototypes

Gräshoppa i september 2012

Falcon 9 -prototyper var experimentella flygteståteranvändbara raketer som utförde vertikala start och landningar . Projektet finansierades privat av SpaceX , utan några medel från någon regering förrän senare. Två prototyper byggdes och båda lanserades från marken.

Den tidigaste prototypen var Gräshoppa . Den tillkännagavs 2011 och började på låg höjd, låg hastighet svävning/landningstestning 2012. Gräshoppan var 106 fot (32 m) lång och gjorde åtta framgångsrika testflygningar 2012 och 2013 innan de blev pensionerade. En andra prototyp av Falcon 9 var det större och mer kapabla Falcon 9 Reusable Development Vehicle (F9R Dev, även känt som F9R Dev1) baserat på Falcon 9 v1.1 lanseringsfordon. Den testades på högre höjder och kunde mycket högre hastighet men testades aldrig med hög hastighet. F9R Dev1-fordonet byggdes 2013–2014 och gjorde sitt första flygprov på låg höjd den 17 april 2014; det gick förlorat under ett test med tre motorer på McGregor-testplatsen den 22 augusti 2014, vilket slutade testet med låg hastighet. Ytterligare expansion av flygtesthöljet för den återanvändbara raketen flyttades till fallande Falcon 9 -boosters som hade använts på banor för banor på kommersiella orbitalflygningar av Falcon 9.

Grasshopper- och F9R Dev-testerna var grundläggande för utvecklingen av de återanvändbara Falcon 9- och Falcon Heavy- raketerna, som kräver vertikala landningar av de nästan tomma Falcon 9- och Falcon Heavy -förstärkningstankarna och motoraggregaten. Gräshoppan och F9R Dev-testerna ledde in i en serie höghastighetstester med höghastighetskontrollerad nedstigning av Falcon 9-förstärkningssteg efter uppdrag (spenderade) som följde med de kommersiella Falcon 9-uppdragen sedan september 2013. Det senare resulterade så småningom i den första framgångsrika boosterlandningen den 21 december 2015.

Historia

Gräshoppa utför en 325-metersflygning följt av en mjuk framdrivande landning i ett försök att utveckla teknik för ett återanvändbart skjutfordon.

Gräshoppa blev först känd offentligt under tredje kvartalet 2011, när rymdjournalister först skrev om det efter att ha analyserat regler för rymdstart vid Federal Aviation Administration .

Kort därefter bekräftade SpaceX förekomsten av testfordonets utvecklingsprogram och beräknade att det skulle börja Grasshopper -flygprovsprogrammet 2012.

Publiceringar av offentlig information 2011 indikerade att subsoniska tester skulle inträffa i McGregor, Texas i tre faser, vid maximala flyghöjder på 670 till 11 500 fot (200 till 3 510 m), under 45 till 160 s (0,75 till 2,67 min) . Då förväntades testet ta upp till tre år och det ursprungliga FAA -tillståndet tillåter upp till 70 suborbitala lanseringar per år. En halv tunnland betonglanseringsanläggning byggdes för att stödja testflygningsprogrammet. I september 2012 meddelade SpaceX att de har begärt FAA -godkännande för att öka höjden på några av de första testflygen. VD Musk ser fram emot nästa år och sa i november 2012: "Under de närmaste månaderna kommer vi gradvis att öka höjden och hastigheten ... Jag tror att det förmodligen kommer att finnas några kratrar längs vägen; vi kommer ha mycket tur om det inte finns några kratrar. Vertikal landning är ett extremt viktigt genombrott - extrem, snabb återanvändbarhet. "

I maj 2013 meddelade SpaceX att den högre höjden, högre hastigheten av Grasshopper- flygprovsprogrammet skulle göras på Spaceport America nära Las Cruces, New Mexico- och inte vid den federala regeringens intilliggande White Sands Missile Range- anläggning som tidigare planerat —Och tecknade ett treårigt hyresavtal för mark och anläggningar vid den nyligen operativa rymdhamnen. SpaceX angav i maj 2013 att de ännu inte visste hur många jobb som skulle kunna flytta från Texas till New Mexico.

SpaceX började bygga en 30 m × 30 m (98 ft × 98 ft) pad på Spaceport America i maj 2013, 7 km (4,3 mi) sydväst om rymdportens huvudcampus, och planerade att hyra kudden för 6 600 US $ per månad plus 25 000 US $ per testflyg.

Beskrivning

gräshoppa

Gräshoppa bestod av "en Falcon 9 [v1.0] första etappstank, en enda Merlin-1D- motor" med en höjd av 32 m (106 fot). Landningsstället var fixat.

Som Elon Musk uppgav, kunde Gräshoppa landa på jorden med en helikopters noggrannhet .

F9R Dev1

F9R Dev1 konstruerades av den begagnade första etappstanken på Falcon 9 v1.1 , så den var 160 fot lång, nästan 50% längre än den första Gräshoppan. Landningsbenen var infällbara med en teleskopkolv monterad på en A-ram. Det totala spannet på de fyra benen var cirka 18 m (60 fot) och vikten mindre än 2 100 kg (4600 lb); utplaceringen system som används högtrycks helium . Benen hade mindre vikt än på den första Gräshoppan. F9R Dev1 hade ett annat motorrum än det första Grasshopper -fordonet.

F9R Dev1 -fordonet i Texas var avsett att lyfta och accelerera med tre motorer - eftersom testflygningen aldrig behöver full dragkraft för att starta en fullastad Falcon 9 med en orbital nyttolast - samtidigt som man avslutar nedstigningen och landar med bara en motor. Den ursprungliga Gräshoppan hade uteslutande flugit med bara en enda Merlin 1D -motor på plats, mittmotorn som är planerad att användas för att slutföra den sista fasen av retardationen och vertikal landning .

F9R Dev2 (flygs aldrig)

Ett tredje flygprovfordon-F9R Dev2-planerades inledningsvis endast att flyga vid testhöjden på hög höjd vid Spaceport America och på upp till 91 000 meter (300 000 fot). I september 2014, efter förstörelsen av F9R Dev1, ändrade SpaceX planerna, så F9R Dev2-fordonet skulle flyga först i McGregor för testning på låg höjd. Det ursprungliga FAA -tillståndet att flyga Falcon 9 Reusable Development Vehicle vid McGregor i Texas var öppet till februari 2015.

Den 19 februari 2015 meddelade SpaceX att F9R Dev2 skulle avbrytas.

Under april 2015 utförde SpaceX tanktester på In-Flight Abort- raketen på Vandenberg Air Force Base SLC-4E . Eftersom denna raket bara hade tre Merlin 1D-motorer och New Mexico-sajten skulle ha använts för att testa de första etapperna som återvände, spekulerades det i att den avvecklade F9R Dev2 omplanerades som startbilen i In-Flight Abort Test .

I maj 2015 uppgav en pressartikel att på grund av den tekniska framgången för många aspekter av boosterraketlandningsförsöken på havet och på ASDS , planerade SpaceX att använda New Mexico -webbplatsen för att testa de återvända etapperna.

Flygtestning

Gräshoppa flygprov

Den första Falcon 9 -prototypen, Grasshopper , gjorde totalt åtta testflyg mellan september 2012 och oktober 2013. Alla åtta flygningar var från McGregor , Texas testanläggning.

Gräshoppa började flygprovning i september 2012 med en kort, tre sekunders hop, följt av en andra hop i november 2012 med en 8 sekunders flygning som tog testbädden cirka 5,4 m (18 fot) från marken och en tredje flygning i December 2012 med 29 sekunders varaktighet, med förlängd svävning under raketmotorkraft, där den steg upp till 40 m höjd innan den sjönk under raketkraft för att komma till en lyckad vertikal landning. Gräshoppan gjorde sin åttonde och sista testflygning den 7 oktober 2013 och flydde till en höjd av 744 m innan den gjorde sin åttonde framgångsrika vertikala landning . Grasshopper -testfordonet är nu pensionerat.

Flygtester vid Texas -anläggningen begränsades till en maximal höjd av 760 m (2500 fot) med det ursprungliga FAA -tillståndet .

# Datum (ymd) Högsta höjd Varaktighet Video Anmärkningar
1 2012-09-21 1,8 m (6 fot) 3s En "kort hopp" med en nästan tom tank.
2 2012-11-01 5,4 m (17,7 fot) 8s
3 2012-12-17 40 m (131 fot) 29s Första flygningen med cowboy -skyltdockan
4 2013-03-07 80 m (262 fot) 34s Touch-down-vikt-förhållande större än ett
5 2013-04-17 250 m (820 fot) 58s Demonstrerad förmåga att bibehålla stabilitet i vind
6 2013-06-14 325 m (1070 fot) 68 -talet Ny navigationssensorsvit testad; behövs på F9-R för precisionslandning
7 2013-08-13 250 m (820 fot) 60 -talet Avslutade ett "avledningstest" som utförde 100 m (330 fot) lateral manöver innan han återvände till plattan.
8 2013-10-07 744 m (2440 fot) 79s Sista flygningen av Grasshopper. Fordonet gick i pension efter flygningen.

Från tillkännagivandet 2011 till 2014 har SpaceX uppnått alla de milstolpar i schemat som de offentliggjorde. SpaceX sa i februari 2012 att de planerade flera testflygningar med vertikal start, vertikal landning (VTVL) under 2012 och bekräftade i juni 2012 att de fortsatte att planera att göra den första testflygningen inom de närmaste månaderna.

F9R Dev1 flygprov

Falcon 9 Reusable Development Vehicle, eller F9R Dev , tillkännagavs i oktober 2012. F9R Dev1 namngavs ursprungligen, sedan slutet av 2012 fram till början av 2014, som Grasshopper v1.1. I mars 2013 sa Musk att SpaceX hoppades nå hypersonisk hastighet före slutet av 2013. I mars 2013 meddelades att det andra suborbitala flygfordonet i Grasshopper-klassen skulle byggas av Falcon 9 v1.1 första etappstank som hade använts för kvalificeringstestning i Texas vid SpaceX Rocket Development and Test Facility före mars.

År 2014 ökades FAA -tillståndet till 10 000 fot (3 000 m) för F9R Dev -testet vid McGregor, när den första gräshoppan var begränsad till en höjd av 2 600 fot (760 m).

F9R Dev1 byggdes på den mycket längre Falcon 9 v1.1 första etappen, och med infällbara landningsben .

SpaceX utförde ett kortvarigt marktest (statiskt test) av F9R Dev1 den 28 mars 2014 på deras McGregor, Texas testplats, och gjorde sin jungfrutestflygning av det nya fordonet till en höjd av 250 meter (820 fot), den 17 april 2014. F9R Dev1 -fordonets femte flygning den 22 augusti 2014 var också dess sista. Avvikande sensordata från fordonet under uppstigningen utlöste flygavslutningssystemet, vilket ledde till förstörelsen av F9R-Dev1. Inga skador eller nära skador rapporterades och en FAA-representant var närvarande under testet. Video från olyckan släpptes av CBS och flera bilder från olyckan publicerades på sociala medier.

Test # Datum (år-månad-dag) Testfordon Plats Högsta höjd Video Anmärkningar
1 2014-04-17 F9R Dev1 McGregor 250 m (820 fot) Hovered, flyttade i sidled, landade framgångsrikt.
2 2014-05-01 F9R Dev1 McGregor 1000 m (3280 fot) Hovered, rörde sig i sidled, landade.
3 2014-06-17 F9R Dev1 McGregor 1000 m (3280 fot) Första testflygningen med styrbara nätfenor .
4 2014-08-01 F9R Dev1 McGregor Ingen offentlig information lämnades av SpaceX om detta flyg.
5 2014-08-22 F9R Dev1 McGregor Fordonet exploderade efter en flyganomali som började ta F9R Dev1 från sin planerade flygväg. Inga skador. En blockerad sensor var orsaken till flyganomalin. Sensorn hade ingen backup i prototypen F9R Dev-fordon men skulle ha haft en redundant backup i flygversionen Falcon 9 .

Falcon 9 landningstest efter uppdrag

Falcon 9: s första etappförsök landar på ASDS efter att andra etappen med CRS-6 fortsatt på banan. Landningsben är mitt uppe.
Huvudartikel: Falcon 9 landningstest i första etappen

2013 flyttade SpaceX till att använda sina vanliga Falcon 9 -fordon för VTVL -testning, förutom sina befintliga tester med flygande testfordon. I mars 2013 tillkännagav SpaceX att från och med den första flygningen i stretchversionen av Falcon 9 -startbilen - den sjätte flygningen totalt i Falcon 9 (då förväntad till sommaren 2013), skulle varje första etapp instrumenteras och utrustas som en kontrollerad nedstigningsfordon. SpaceX försökte många landningar över vattnet, både över havet, vilket resulterade i mjuka landningar i vattnet och på specialiserade autonoma rymddrönarfartyg : pråmar modifierade till landningsplattformar. Ingen var helt framgångsrik.

SpaceX lyckades slutligen landa en produktions vertikal landningsraket på land i slutet av 2015. Det första försöket att landa den första etappen av Falcon 9 på land, nära dess uppskjutningsplats, inträffade på Falcon 9 Flight 20 , den 21 december 2015. Den landningen lyckades och den första etappen av Falcon 9 Full Thrust -fordonet återhämtades. Den 27 maj 2016 hade SpaceX framgångsrikt genomfört tre första etapplandningar på ett drönarfartyg till sjöss.

Se även

Referenser

externa länkar