Falcon 1

11.03.2021

Falcon 1 ([ˈfælkən wʌn], [ˈfɒlkən wʌn]; falcon с англ. — «сокол») — двухступенчатая ракета-носитель легкого класса, разработанная компанией SpaceX.

Первая частная ракета-носитель с жидкостными двигателями, которая вывела полезную нагрузку на околоземную орбиту.

Было осуществлено пять запусков данной ракеты, первые три запуска закончились авариями.

Стоимость запуска ракеты-носителя составляла 7,9 млн $.

В связи с низким спросом на носители подобного класса на рынке было принято решение завершить разработку ракеты. В дальнейшем началось использование ракеты-носителя большей грузоподъёмности Falcon 9, с помощью которой планируется запустить спутники по уже подписанным контрактам (Orbcomm-G2, Formosat-5).

Конструкция

Первая ступень

Стенки топливных баков для керосина и жидкого кислорода изготовлены из алюминиевого сплава 2219, имеют общую перегородку и являются несущей конструкцией ракеты.

На первой ступени Falcon 1 установлен один двигатель Merlin. В двух первых запусках использовался двигатель Merlin 1A с абляционным охлаждением камеры сгорания и сопла, с тягой на уровне моря около 325 кН и около 370 кН в вакууме, удельным импульсом 245 с на уровне моря и 290 с в вакууме. С третьего запуска был использован более мощный двигатель Merlin 1C c регенеративным охлаждением, с тягой на уровне моря около 350 кН и около 395 кН в вакууме, удельным импульсом 256 с на уровне моря и 302,5 с в вакууме. Время работы первой ступени — 169 секунд.

В верхней части ступени расположена парашютная система из тормозного и основного парашютов, изготовленная компанией Irvin Aerospace. Планировалось, что первая ступень после расстыковки будет приводняться в океан с помощью парашюта, для последующих исследований на предмет повторного использования, но успешного возвращения ступени так ни разу и не состоялось.

Расстыковка ступеней производилась с помощью пироболтов и пневматических толкателей.

Вторая ступень

Во время первых двух запусков использовала ступень с топливными баками из алюминиевого сплава 2219, начиная с третьего запуска баков стали изготавливать из более стойкого к криогенному воздействию алюминиевого сплава 2014.

Ступень оснащена одним двигателем Kestrel с тягой в вакууме 31 кН и удельным импульсом 317 с. Двигатель может быть запущен многократно. Для запуска двигателя используют самовоспламеняющуюся смесь триэтилалюминия и триэтилборана (TEA-TEB).

Обтекатель

Для запусков использовался алюминиевый обтекатель высотой 3,5 м и диаметром 1,5 м.

Стартовая площадка

Все запуски ракеты-носителя Falcon 1 состоялись со стартовой площадки SpaceX находящейся на испытательном полигоне имени Рейгана вооруженных сил США, остров Омелек, находящегося на атолле Кваджалейн в Центральной части Тихого океана.

Также планировались запуски со стартовой площадки SLC-3W на базе Ванденберг.

Запуски

Первый запуск

Дебютный запуск Falcon 1 со студенческим спутником FalconSAT-2 состоялся 24 марта 2006 года в 22:30 UTC. Закончился неудачей на этапе работы первой ступени. Практически сразу после старта в области двигателя начался пожар, вызванный течью керосина из-за коррозии накидной гайки датчика давления топлива. Пожар вызвал потерю давления двигателя и тот отключился на 34 секунде полёта. Ракета упала в воду недалеко от места запуска.

После расследования причин аварии все подобные алюминиевые гайки были заменены на аналогичные из нержавеющей стали.

Второй запуск

Второй раз Falcon 1 был запущен в 01:10 UTC 21 марта 2007 года. Полёт носителя закончился неудачей на этапе работы второй ступени — из-за нерасчётных условий при разделении ступеней вторая ступень вошла в режим автоколебаний, которые достигли такой степени, что топливо перестало поступать в двигатель. На 474 секунде полёта двигатель второй ступени отключился. Вторая ступень достигла пиковой высоты 289 км и максимальной скорости 5,1 км/с, была впервые успешно продемонстрирована большая часть наземных и полётных операций.

Попытка возврата первой ступени завершилась неудачно. GPS-локатор на первой ступени вышел из строя при предстартовом отсчёте, по данным телеметрии ступень приводнилась очень далеко от расчётной точки, вследствие чего спасательная команда не смогла найти ступень.

Третий запуск

Третий запуск Falcon 1 состоялся 3 августа 2008 года в 03:35 UTC. Ракета несла военный американский спутник Trailblazer, два микроспутника NASA и груз праха для захоронения в космосе.

На этапе первой ступени полёт проходил нормально. При расстыковке ступеней из-за большего (чем ожидалось) импульса последействия двигателя первая ступень после разделения догнала вторую и ударила по ней. Удар пришёлся на момент запуска двигателя второй ступени, вследствие чего вторая ступень вышла из строя и не смогла продолжать полёт. Новый двигатель Merlin 1С с регенеративным охлаждением был запущен впервые и время до полного отключения тяги у него оказалось больше, чем у двигателя Merlin 1A. Этот момент было сложно обнаружить при наземных тестах двигателя из-за наличия атмосферного давления. Для успешного продолжения миссии необходимо было начать расстыковку ступеней на несколько секунд позже, что и будет сделано при следующем запуске.

Четвёртый запуск

Четвертый в целом и первый успешный запуск Falcon 1 состоялся в 23:15 UTC 28 сентября 2008 года. Через 9 минут 31 секунду после старта был выключен двигатель Kestrel и вторая ступень с макетом груза весом 165 кг (получившим название RatSat) была выведена на начальную орбиту c показателями 330 x 650 км. Затем, при достижении апогея орбиты, было успешно продемонстрировано повторное включение двигателя второй ступени. Итоговые показатели орбиты: 621x643 км, наклонение 9,3°.

Была успешно проведена симуляция отсоединения полезной нагрузки, но макет остался состыкован со второй ступенью, с целью не увеличивать количество космического мусора на орбите.

Первая ступень, вероятнее всего, не выжила при возврате в плотные слои атмосферы, к следующему запуску планировалось улучшить её термозащитное покрытие.

Пятый запуск

В 03:35 UTC 14 июля 2009 года двухступенчатая ракета Falcon 1 успешно стартовала в космос с малайзийским спутником RazakSAT на борту. Спутник построен малайзийской компанией Astronautic Technology (M) Sdn Bhd (ATSB). Вес аппарата — 180 кг, а его диаметр и длина составляют 1,2 метра. Параметры орбиты: 667х691 км, наклонение 8,9°.

Falcon 1e

C 2010 года планировался переход на улучшенную версию ракеты-носителя, Falcon 1e.

Новая версия отличалась увеличенной длиной — 27,4 м и стартовой массой — 46 760 кг, улучшенным двигателем Merlin 1C с тягой 556 кН и удельным импульсом 275 с, улучшенным двигателем Kestrel 2, верхней ступенью из алюминий-литиевого сплава, большим обтекателем из композитных материалов.

Масса выводимого на низкую опорную орбиту груза выросла до 1010 кг. Стоимость запуска составляла 10,9 млн $.

Ракета-носитель не была запущена в связи с переходом компании SpaceX к более тяжёлому носителю Falcon 9.