Falcon 9

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Jump to navigation Jump to search
Falcon 9
Falcon 9 logo by SpaceX.png
Bangabandhu Satellite-1 Mission (42025499722).jpg
Tên lửa Falcon 9 phiên bản Block 5 chở vệ tinh Bangabandhu-1 được phóng từ Bệ phóng LC-39A, Trung tâm Vũ trụ Kennedy (Tháng 5 năm 2018)
Chức năng Tên lửa đẩy quỹ đạo
Hãng sản xuất Hoa Kỳ SpaceX
Nước xuất xứ Hoa Kỳ Hoa Kỳ
Giá 1 lần phóng 62 triệu USD (2016) [1], 50 triệu USD (2018)[2]
Kích thước
Chiều cao
  • Full Thrust: 70 m[3]
  • v1.1: 68,4 m[4]
  • v1.0: 54,9 m[5]
Đường kính 3,66 m
Khối lượng
  • Full Thrust: 549.054 kg[3]
  • v1.1: 505.846 kg[6]
  • v1.0: 333.400 kg[7]
Số tầng 2
Khả năng
Tải đến Quỹ đạo Trái Đất tầm thấp (LEO) (28.5°)
  • Full Thrust: 22.800 kg[1] dùng 1 lần
  • v1.1: 13.150 kg[6]
  • v1.0: 10.450 kg[7]
Tải đến Quỹ đạo chuyển tiếp địa tĩnh (GTO) (27°)
  • Full Thrust: 8.300 kg dùng 1 lần
    5.500 kg tái sử dụng[1]
  • v1.1: 4.850 kg[6]
  • v1.0: 4.540 kg[7]
Tải đến Sao Hỏa Full Thrust: 4.020 kg[1]
Các tên lửa liên quan
Biến thể Falcon Heavy
Tên lửa tương đương
Lịch sử phóng
Hiện trạng Full Thrust:
Block 5: Đang hoạt động
Block 4: Đang hoạt động
Block 3: Ngừng sử dụng
v1.1: Ngừng sử dụng
v1.0: Ngừng sử dụng
Các nơi phóng Căn cứ không quân Mũi Canaveral:
- Bệ phóng SLC-40[1]
Căn cứ không quân Vandenberg:
- Bệ phóng SLC-4E[1]
Trung tâm Vũ trụ Kennedy:
- Bệ phóng LC-39A[1]
Khu phóng SpaceX nam Texas (đang xây dựng) [1]
Tổng số lần phóng 57
(Full Thrust: 37, v1.1: 15, v1.0: 5)
Thành công 55
(Full Thrust: 37, v1.1: 14, v1.0: 4[8])
Thất bại 1 (v1.1)
Thất bại 1 phần 1 (v1.0)
Khác 1 (Full Thrust)
Hạ cánh Thành công 23 / 28 lần
Chuyến bay đầu tiên Full Thrust: 22 tháng 12 năm 2015
v1.1: 29 tháng 9 năm 2013[9]
v1.0: 4 tháng 6 năm 2010[10]
Tầng I
Động cơ
Sức đẩy
  • Full Thrust (cuối 2016): 7,607 kN[11]
  • Full Thrust: 6.806 kN[3]
  • v1.1: 5.885 kN[6]
  • v1.0: 4.940 kN[7]
Xung lượng riêng (Specific impulse)
  • Full Thrust và v1.1
    • Mực nước biển: 282 s[12]
    • Chân không: 311 s[12]
  • v1.0
    • Mực nước biển: 275 s[7]
    • Chân không: 304 s[7]
Thời gian đốt
  • Full Thrust: 162 s[3]
  • v1.1: 180 s[6]
  • v1.0: 170 s
Nhiên liệu LOX / RP-1
Tầng II
Động cơ
Sức đẩy
  • Full Thrust: 934 kN[3]
  • v1.1: 801 kN[6]
  • v1.0: 617 kN[7]
Xung lượng riêng (Specific impulse)
  • Full Thrust: 348 s[3]
  • v1.1: 340 s[6]
  • v1.0: 342 s[13]
Thời gian đốt
  • Full Thrust: 397 s[3]
  • v1.1: 375 s[6]
  • v1.0: 345 s[7]
Nhiên liệu LOX / RP-1


Falcon 9 (Tiếng Anh: Đại Bàng 9) là một loại tên lửa đẩy 2 tầng được thiết kế bởi công ty SpaceX, Hoa Kỳ. Falcon 9 vốn có số hiệu là 9 vì nó được thiết kế với chín động cơ tên lửa ở tầng 1. Hiện tại, lớp tên lửa Falcon 9 có ba phiên bản: Falcon 9 v1.0 (Đã ngừng sử dụng), Falcon 9 v1.1 (Đã ngừng sử dụng), và hiện tại là Falcon 9 Full Thrust (Tối Đa Vận Tốc), một loại tên lửa đẩy có thể tái sử dụng tầng 1[14]. Cả hai tầng của phương tiện đều sử dụng các động cơ tên lửa đốt hỗn hợp Oxi lỏng (LOX - Liquid Oxygen) và dầu Kerosene tên lửa (RP-1). Tầng 1 được thiết kế để có thể tái sử dụng, trong khi tầng 2 thì không. Các phiên bản của Falcon 9 được đánh giá nằm trong tầm các phương tiện quỹ đạo có lực phóng tầm trung và tầm lớn. Phiên bản hiện tại của Falcon 9 ("Full Thrust") có khả năng đưa hàng hóa có trọng lượng 22,800 kg (50,300 lbs) đến quỹ đạo thấp Trái Đất, và 8,300 kg (18,300 lbs) hàng hóa đến quỹ đạo địa tĩnh.

Falcon 9 kết hợp với tàu vũ trụ Dragon thắng được hợp đồng Dịch vụ Tiếp tế Thương mại (Commercial Resupply Services - CRS) của NASA để vận chuyển hàng hóa đến Trạm Không Gian Quốc tế (ISS) dưới chương trình Dịch vụ Vận chuyển Quỹ đạo Thương mại (Commercial Orbital Transportation Program - COTS). Nhiệm vụ tiếp tế đầu tiên đến ISS được phóng vào tháng 10 năm 2012. Phiên bản đầu tiên 1.0 được phóng 5 lần trước khi được cho nghỉ hưu năm 2013. Phiên bản 1.1 phóng 15 lần từ đầu năm 2013 trước khi nghỉ hưu tháng 1 năm 2016.

SpaceX đã và đang sử dụng phiên bản cải tiến với hiệu năng cao hơn phiên bản trước 30% - Falcon 9 Full Thrust - từ tháng 12 năm 2015 trong lần phóng thứ 20 của loại tên lửa Falcon 9. Đây là sau đợt nâng cấp của phiên bản Falcon 9 v1.1 - nặng hơn 60% bắt đầu bay từ tháng 9 năm 2013 vào lần phóng thứ sáu của gia đình Falcon 9 cho đến tháng 1 năm 2016 trong lần phóng thứ 21. Falcon 9 Full Thrust sẽ được sử dụng làm lõi cho tên lửa đẩy Falcon Heavy. SpaceX dự tính sẽ hoàn thành các thử nghiệm để Falcon 9 có thể bắt đầu chở người - các phi hành gia NASA đến ISS trong một hợp đồng khác với NASA là Hợp đồng Vận chuyển Phi hành đoàn Thương mại (Commercial Crew Transportation Capability contract) và sẽ sử dụng phiên bản Full Thrust. Elon Musk - CEO của SpaceX tuyên bố sẽ có một bản nâng cấp cuối cùng cho Falcon 9: Block 5 (Trước đó được biết đến không chính thức với tên gọi Falcon 9 v1.3). Bản nâng cấp này sẽ tăng sức đẩy tối đa cho các động cơ chính và một số thay đổi và đổi mới cho bốn càng hạ cánh của tên lửa. Trong đó cũng là một số các thay đổi nhỏ để giúp công việc thu hồi và tái sử dụng tên lửa dễ dàng hơn, cùng nhiều thứ khác.

Phát triển và chế tạo[sửa | sửa mã nguồn]

Kinh phí[sửa | sửa mã nguồn]

Trong khi SpaceX sử dụng tiền của chính công ty để phát triển loại tên lửa trước đó, Falcon 1, sự phát triển của Falcon 9 được đẩy mạnh bởi nguồn vốn từ một số quỹ phát triển và tiền từ các hợp đồng bay thử nghiệm của NASA. Dự án bắt đầu từ số tiền đặt cọc từ chương trình COTS vào năm 2006. Các chi tiết chính xác của hợp đồng được rút ra từ Hiệp định Vũ trụ của Hoa Kỳ cho phép NASA làm việc và mua bán với bất cứ tổ chức và cá nhân nào có khả năng giúp NASA thực hiện nhiệm vụ không gian của mình là: "để phát triển và thực nghiệm dịch vụ vận chuyển quỹ đạo thương mại" bao gồm việc mua trước ba lần bay thử. Tổng số tiền của hợp đồng trao cho SpaceX là $278 triệu USD được sử dụng để giúp công ty phát triển tàu Dragon, Falcon 9, và đồng thời là kinh phí bay thử cho tàu Dragon trên tên lửa Falcon 9. Năm 2011, một số mục tiêu được đề ra thêm cho dự án, đưa tổng số tiền lên $396 triệu USD.

NASA sau đó trở thành khách thuê quan trọng nhất cho tên lửa năm 2008, khi tổ chức này mua cùng lúc 12 đợt phóng tiếp tế - các đợt phóng chỉ được phép thực hiện sau khi các nhiệm vụ bay thử COTS đầu tiên thành công và được cho là hoàn thành tốt - đến Trạm Không Gian Quốc tế. Hợp đồng với giá $1.6 tỷ USD, là cho 12 nhiệm vụ để đưa hàng hóa và hàng tiếp tế đến và từ trạm.

Musk đã nhiều lần nói rằng nếu không có số tiền từ NASA, thời gian phát triển của dự án sẽ lâu hơn rất nhiều. SpaceX tuyên bố về hợp đồng của NASA có nói:

SpaceX được đến ngày hôm nay là do xây dựng trên những thành tựu vĩ đại của NASA, được có NASA là khách hàng quan trọng nhất cho tên lửa, cũng như là nhận được những giúp đỡ về mặt kỹ thuật và học tập trong quá trình phát triển. SpaceX muốn trao lời cảm ơn đặc biệt đến văn phòng chương trình COTS vì sự hỗ trợ liên tục và đã dẫn dắt chúng tôi suốt quãng đường. Chương trình COTS đã cho thấy được sức mạnh của sự hợp tác giữa công và tư, chúng tôi rất nóng lòng muốn thấy thành quả tuyệt vời trong mà đội sẽ làm được tương lai.

Năm 2011, SpaceX dự đoán tổng kinh phí phát triển Falcon 9 v1.0 nằm ở tầm $300 triệu USD. NASA kiểm duyệt rằng nếu phương pháp hợp đồng vốn cộng lời cũ thì số tiền ấy sẽ nằm ở mức $3.6 tỷ USD.

Năm 2014, SpaceX cho xuất bản tổng gộp kinh phí phát triển cho cả Falcon 9 và tàu vũ trụ Dragon. NASA hỗ trợ $396 triệu USD trong khi SpaceX tự sử dụng khoảng $450 triệu USD tiền của chính công ty để tiếp tục phát triển hai loại phương tiện.

Phát triển[sửa | sửa mã nguồn]

SpaceX ban đầu dự định sẽ bắt đầu thiết kế một tên lửa với trọng tải tầm trung sau tên lửa hạng nhẹ Falcon 1, tên là Falcon 5. Năm 2005, SpaceX tuyên bố thay đổi mục tiêu và thay vào đó sẽ tiến hành phát triển mẫu mới là Falcon 9, "một phương tiện phóng có khả năng tái sử dụng hoàn toàn với khả năng mang trọng tải lớn", và trước hết đã ký hợp đồng với một khách hàng thuộc chính phủ. Falcon 9 được miêu tả có khả năng phóng trọng lượng 9,500 kg (21,000 lbs) đến quỹ đạo tầm thấp Trái Đất, và ước tính sẽ tiêu $27 triệu USD mỗi lần phóng với nón mũi cao 3.7 m (12 ft), và $35 triệu USD với nón mũi 5.2 m (17 ft). SpaceX đồng thời cho biết một phiên bản nặng hơn của Falcon 9 với trọng tải tối đa khoảng 25,000 kg (55,000 lbs). Falcon 9 được thiết kế với tầm bay đến LEO (Quỹ đạo tầm thấp Trái Đất - Low Earth Orbit), GTO (Quỹ đạo chuyển tiếp địa tĩnh - Geosynchronous Transfer Orbit) cũng như là cả hàng hóa và phi hành gia đến ISS.

Thử nghiệm[sửa | sửa mã nguồn]

Hợp đồng COTS ban đầu của NASA yêu cầu chuyến bay thử đầu tiên của Falcon phải diễn ra vào tháng 9 năm 2008, và hoàn thành tốt cả ba nhiệm vụ thử nghiệp vào tháng 9 năm 2009. Vào tháng 2 năm 2008, kế hoạch cho lần phóng thử nghiệm COTS đầu tiên của Falcon 9/Dragon bị chậm sáu tháng cho đến Quý I, 2009. Theo Elon Musk, sự phức tạp của công việc phát triển và các thủ tục hành chính cho lần phóng ở Mũi Canaveral là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự chậm trễ này.

Thử nghiệm đa động cơ (với hai động cơ chính kết nối đến tầng 1 hoạt động cùng lúc) diễn ra thành công vào tháng 1 năm 2008, dẫn đến hàng loạt những cuộc thử nghiệm sau cho đến lúc tên lửa Falcon 9 hoàn thành xuất sắc thử nghiệm toàn bộ (9) động cơ hoạt động xuyên suốt thời gian nhiệm vụ (178 giây) ở tầng 1 vào ngày 22 tháng 11 năm 2008. Tháng 10, 2008, tầng 1 hoàn chỉnh đầu tiên hoàn tất thử nghiệm toàn động cơ tại giá thử nghiệm động cơ của SpaceX tại McGregor, Tẽas. Tháng 11, 2008, SpaceX tiến hành thử nghiệm động cơ đầu tiên của tầng 2, kéo dài 40 giây, diễn ra hoàn hảo. Ngày 2 tháng 1 năm 2010, tầng 2 bắt đầu thực nghiệm giai đoạn tạo quỹ đạo, đốt động cơ toàn thời gian nhiệm vụ (329 giây) tại khu thử nghiệm McGregor. Khối tên lửa được lắp ráp và đưa đến bãi phóng để bắt đầu tích hợp vào đầu tháng 2 năm 2010, SpaceX ban đầu ra kế hoạch phóng vào ngày 22 tháng 3 năm 2010, thế nhưng họ dự đoán thời gian tích hợp và thử nghiệm có thể kéo dài từ một đến ba tháng.

Ngày 25 tháng 2 năm 2010, tên lửa đầu tiên của SpaceX được dựng lên trên Khu Phóng 40, Mũi Canaveral, ngày 9 tháng 3, SpaceX tiến hành đốt động cơ trên bãi - thử nghiệm mà động cơ sẽ được đốt mà không bay. Thực nghiệm phải dừng lại lúc T-2 (2 giây sau khi bắt đầu) vì lỗi trong hệ thống thiết kế để bơm Helium áp suất cao từ bãi phóng vào các bơm turbine của tầng 1 để quay máy bơm chuẩn bị cho lúc phóng. Các báo cáo sau này cho thấy lỗi xảy ra khi một van điều khiển không nhận được lệnh để mở. Vấn đề nằm ở chính bãi phóng mà không phải tên lửa và đã không xảy ra ở khu thử nghiệm tại McGregor, do tại đó có thiết kế van dẫn hoàn toàn khác. Người ta còn thấy có lửa và khói ở gốc tên lửa, dẫn đến một số nghi hoặc cho rằng động cơ bị cháy. Tuy nhiên, lửa và khói là kết quả bình thường của việc đốt cháy phần dư còn lại của Oxi lỏng và hỗn hợp nhiên liệu có trong hệ thống trước lúc bay, và không hề có thiệt hại nào cho tên lửa và cả bãi phóng. Tất cả các hệ thống của tên lửa cho đến lúc xảy ra lỗi đều vận hành tốt. Thử nghiệm sau đó vào ngày 13 tháng 3 thành công, đốt tất cả chín động cơ tầng 1 trong vòng 3.5 giây.

Chuyến bay đầu tiên chậm từ tháng 3 năm 2010 đến tháng 6 do kiểm duyệt hệ thống hoãn bay của Falcon 9 bởi Không Quân. Lần bay đầu tiên ban đầu bắt đầu vào lúc 1:30 chiều giờ EDT, thứ 6, ngày 4 tháng 6 năm 2010 (1730 UTC). Chuyến bay sớm bị hủy giây lát sau khi đốt động cơ và tên lửa hoãn bay thành công. Nhân viên mặt đất phục hồi lại tên lửa và cuối cùng, lúc 2:45 chiều giờ EDT (1845 UTC) cùng ngày: Falcon 9 cất cánh lần đầu tiên.

Chuyến bay thứ hai của Falcon 9, nhiệm vụ bay thử COTS đầu tiên, cất cánh ngày 8 tháng 12 năm 2010.

Phiên bản thứ hai của Falcon 9 - v1.1 - được phát triển từ 2010-2013, phóng lần đầu tiên vào tháng 9 năm 2013 và lần cuối cùng tháng 1 năm 2016.

Phiên bản thứ ba của Falcon 9 - Falcon 9 Full Thrust - được phát triển từ 2014-2015, phóng lần đầu tiên vào tháng 12 năm 2015.

Chế tạo[sửa | sửa mã nguồn]

Chế tạo lõi Falcon 9 tại cơ sở Hawthorne của SpaceX

Tháng 12, 2010, dây chuyền sản xuất của SpaceX chế tạo được một tên lửa Falcon 9 (và một tàu Dragon) mỗi 3 tháng, với kế hoạch sẽ tăng gấp đôi năng suất cho đến một mỗi 6 tuần. Đến tháng 9 năm 2013, tổng diện tích khu chế tạo của SpaceX đã gần 1,000,000 feet vuông (93,000 m2), nhà máy cũng được nâng cấp để đạt được năng suất chế tạo tối đa là 40 lõi tên lửa mỗi năm. Nhà máy đã có khả năng chế tạo được một tên lửa Falcon 9 mỗi tháng vào tháng 12 năm 2013. Công ty còn lên kế hoạch sẽ tăng số lượng lên 18 tên lửa mỗi năm vào giữa 2014, 24 mỗi năm vào cuối 2014[15], và 40 lõi tên lửa mỗi năm vào cuối 2015[16].

Tốc độ sản xuất nêu trên vẫn chưa thực hiện được đến tháng 2 năm 2016 như đã dự tính; công ty tính rằng sản lượng lõi Falcon 9 chỉ vừa đạt đến 18 mỗi năm, và số lượng lõi tầng 1 mà họ có thể lắp ráp được gấp đôi từ ba đến sáu. Sản lượng được dự đoán sẽ tăng đến 30 lõi mỗi năm vào cuối 2016, nhưng đến tháng 8 năm 2016, SpaceX lại hướng đến mục tiêu 40 lõi mỗi năm - tiêu chuẩn đặt ra cho nhà máy vào năm 2013.

Thiết kế[sửa | sửa mã nguồn]

Lịch sử phóng[sửa | sửa mã nguồn]

Các phiên bản và biến thể của dòng Falcon 9 tổng cộng đã phóng 58 lần trong hơn 8 năm qua, bao gồm 56 nhiệm vụ thành công hoàn toàn (tỷ lệ 96,6%), 1 thành công 1 phần (CRS-1 hoàn thành nhiệm vụ chính là tiếp tế cho Trạm Vũ trụ Quốc tế, nhiệm vụ phụ tên lửa đưa vệ tinh Orbcomm lên quỹ đạo thấp hơn dự kiến do vậy không thể sử dụng được [8]), 1 thất bại (tên lửa chở tàu CRS-7 nổ tung khi đang bay, tàu bị phá hủy khi rơi xuống biển). Ngoài ra 1 tên lửa chở vệ tinh Amos-6 của Israel nổ ngay trên bệ phóng khi đang thử động cơ.

Phiên bản v1.0 được phóng 5 lần từ tháng 6 năm 2010 đến tháng 3 năm 2013, v1.1 15 lần từ tháng 9 năm 2013 đến tháng 1 năm 2016 và phiên bản mới nhất Full Thrust 36 lần từ tháng 12 năm 2015 đến nay, 11 lần tái sử dụng lõi tầng 1. Lần phóng tên lửa Falcon Heavy đầu tháng 2 năm 2018 tái sử dụng 2 lõi làm tầng tách ở 2 bên. Phiên bản nâng cấp Block 4 của Full Thrust bay lần đầu vào ngày 14 tháng 4 năm 2016, lần bay cuối cùng vào ngày 29 tháng 6 năm 2017[17]. Phiên bản mới nhất và cuối cùng, Block 5, bay lần đầu ngày 11 tháng 5 năm 2018. Khác với lõi Block 4 chỉ dùng được 2 lần, lõi của Block 5 sẽ được tái sử dụng đến 10 lần.

Tổng cộng dòng tên lửa Falcon 9 (bao gồm cả biến thể Falcon Heavy) đã hạ cánh thành công 25 trên 31 lần (tỉ lệ 81%).

Phiên bản[sửa | sửa mã nguồn]

5
10
15
20

Nơi phóng[sửa | sửa mã nguồn]

5
10
15
20
2010
'11
'12
'13
'14
'15
'16
'17
'18

Kết quả[sửa | sửa mã nguồn]

5
10
15
20
2010
'11
'12
'13
'14
'15
'16
'17
'18
  •   Bị phá hủy trước khi phóng
  •   Bị phá hủy khi đang bay
  •   Thất bại 1 phần
  •   Thành công

Hạ cánh[sửa | sửa mã nguồn]

5
10
15
20
2010
'11
'12
'13
'14
'15
'16
'17
'18
  •   Hạ cánh trên đất liền thất bại
  •   Xuống tàu thất bại
  •   Xuống biển không kiểm soát
  •   Bằng dù thất bại
  •   Trên đất liền thành công
  •   Xuống tàu thành công
  •   Xuống biển có kiểm soát
  •   Không thực hiện hạ cánh

Các phiên bản[sửa | sửa mã nguồn]

Dòng tên lửa Falcon 9 và biến thể Falcon Heavy

Falcon 9 v1.0[sửa | sửa mã nguồn]

Falcon 9 v1.0 làm nhiệm vụ CRS-2 tiếp tế cho Trạm Vũ trụ Quốc tế (ngày 1 tháng 3 năm 2013)

Là phiên bản đầu tiên, v1.0 được phát triển từ 2005-2010. Tên lửa chỉ dùng được 1 lần duy nhất như mọi tên lửa hiện thời. Nó được phóng lần đầu vào ngày 6 tháng 4 năm 2010 và trong khoảng 2010-2013 thực hiện 5 chuyến bay thành công khác trước khi cho ngừng sử dụng.

Tầng 1 bao gồm 9 động cơ Merlin 1C bố trí theo khối vuông 3x3. Mỗi 1 động cơ có sức đẩy 556 kN tại mực nước biển, tổng sức đẩy khi tên lửa rời bệ phóng là 5000 kN[5]. Tầng 2 gồm động cơ Merlin 1C thiết kế cho môi trường chân không với hệ số dãn nở là 117:1 và thời gian đốt (lí thuyết) là 345 giây. Hệ thống dùng van khí Ni-tơ để điều khiển đường bay[18].

SpaceX ban đầu hi vọng có thể tái sử dụng cả 2 tầng tên lửa[19], nhưng việc bọc thêm lớp vỏ cách nhiệt và dùng dù cho việc hạ cánh không hiệu quả, do vậy họ phải từ bỏ phương án này. Thay vào đó, vào năm 2011, SpaceX bắt đầu tập trung nghiên cứu và thiết kế một mẫu Falcon 9 mới có thể tái sử dụng, chú trọng vào phần tầng 1.[20]

Falcon 9 v1.1[sửa | sửa mã nguồn]

Bố trí động cơ của Falcon 9 v1.0 (trái) và v1.1
Lần phóng đầu tiên của phiên bản v1.1 từ căn cứ Vandenberg (tháng 9 năm 2013)

Còn có tên khác là Block 2[21], phiên bản này nặng hơn 60% và có sức đẩy mạnh hơn 60% so với v1.0[22]. Thùng nhiên liệu của tầng 1 cũng dài hơn 60%, do vậy tên lửa dễ bị biến dạng hơn khi đang bay. Phiên bản v1.1 hoàn tất quá trình thử nghiệm vào tháng 7 năm 2013[23] và được phóng lần đầu tiên vào tháng 9 cùng năm.

Tầng 1 bao gồm 9 động cơ Merlin 1D, 8 động cơ làm thành hình bát giác đều bao quanh 1 động cơ ở trung tâm; cách bố trí mà SpaceX gọi là Octaweb , mục đích nhằm tinh giản quá trình sản xuất[24]. Tổng lực đầy khi cất cánh là 5885 kN, tăng lên đến 6672 kN khi ra khỏi bầu khí quyển[6]. Tên lửa nhờ đó có thể chở tới 13150 kg hàng hóa. Số điểm liên kết giữa 2 tầng tên lửa giảm từ 12 xuống còn 3[22]. Hệ thống phần cứng và phần mềm điều khiển cũng được cải thiện và nâng cấp. Kể từ lần phóng đầu tiên, phần ống dẫn chất mồi lửa của động cơ tầng 2 được cách nhiệt để hỗ trợ cho việc tái khởi động trong chân không sau quá trình "trượt" lên quỹ đạo[15].

Chủ tịch SpaceX Gwynne Shotwell tiết lộ phiên bản v1.1 thật ra có sức chở thực hơn 30% so với biểu giá, phần sức đẩy này được dành cho quá trình hạ cánh[25]. Các lần phóng về sau, 4 càng hạ cánh bằng sợi carbon với chân chống bằng nhôm chỉ có thể mở ra được lắp đặt vào tầng 1 để thử nghiệm hạ cánh trên biển[26].

Falcon 9 Full Thrust[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên mẫu Grasshopper (Châu chấu)
Lần hạ cánh thành công đầu tiên của Falcon 9

Phiên bản thứ 3 là "Full Thrust" (còn được gọi là Block 3, Falcon 9 v1.2, Enhanced Falcon 9, Full-Performance Falcon 9,[27] và Falcon 9 Upgrade [28]) được phát triển trong giai đoạn 2014-2015 và hoàn thành nhiệm vụ đầu tiên vào tháng 12 năm 2015. Ban đầu được gọi là Falcon 9-R (R viết tắt cho Reusable-có thể tái sử dụng), phiên bản này là thành quả của Chương trình phát triển hệ thống phóng tái sử dụng của SpaceX[29], được trang bị các cải tiến công nghệ mới kế thừa từ nguyên mẫu Grasshopper (Châu chấu) và qua các cuộc thử nghiệm hạ cánh có kiểm soát của phiên bản v1.1[30]; sau khi tách khỏi tầng 2, tầng 1 sẽ thực hiện hạ cánh xuống một sà lan tự hành với các nhiệm vụ lên quỹ đạo địa tĩnh[27].

Mục đích chinh của thiết kế mới là đạt được khả năng chở các vệ tinh viễn thông khối lượng lớn lên quỹ đạo địa tĩnh mà vẫn có thể hạ cánh và tái sử dụng cho lần phóng sau[31]. Các thay đổi so với v1.1 bao gồm:

  • Nhiên liệu Ôxy lỏng được làm lạnh xuống 66,5 K (−206,7 °C) và RP-1 xuống 266,5 K (−6,6 °C)[32] (làm tăng khối lượng riêng nên bình chứa được nhiều nhiên liệu hơn với thể tích giữ nguyên và tăng lưu lượng chảy xuống động cơ làm tăng lực đẩy).
  • Lực đẩy của động cơ Merlin 1D tăng lên nhờ nhiên liệu được làm lạnh, nhờ đó khai thác được toàn bộ khả năng của động cơ[28].
  • Nâng cấp cấu trúc tầng 1[28][33]
  • Bình nhiên liệu tầng 2 dài hơn[28]
  • Phần đỉnh tầng 1 nối với tầng 2 dài và chắc chắn hơn. Phần này chứa phễu xả động cơ tầng 2, hệ thống cánh và các van điều hướng[28][33].
  • Thêm cơ cấu đẩy tầng 1 ra khỏi tầng 2 khi tách tầng[28].
  • Thiết kế cánh điều hướng mới[28][33].
  • Càng hạ cánh được nâng cấp[28][33].
  • Cách bố trí động cơ Octaweb có thay đổi nhỏ[28].
  • Một số điều chỉnh làm giảm khối lượng tên lửa[34].
  • Sau khi tên lửa chở vệ tinh Amos-6 bị nổ tung khi đang thử động cơ, các bình nén khí hê-li được gia cố lại để tránh bị rò rỉ khi Oxy lỏng áp suất cao hóa rắn tích tụ xung quanh trong quá trình nạp nhiên liệu[35].

Tên lửa mới cao hơn 1,2 m, chiều cao tổng cộng là 70 m tính đến đỉnh của phần vỏ bảo vệ kiện hàng (fairings). Khả năng chở hàng nói chung được cải thiện 33%[28], cùng với đó là tỉ lệ lực đẩy/khối lượng động cơ tăng lên[36].

Phiên bản 2017 tích hợp thêm dù và động cơ cho đôi vỏ bảo vệ kiện hàng để thử nghiệm thu hồi sau khi tách ra khỏi tên lửa, lần đầu tiên thành công ở nhiệm vụ SES-12 khi 1 trong 2 phần vỏ đáp xuống mặt biển nguyên vẹn[37].

Phần cánh điều hướng mới làm bằng titan (chịu nhiệt tốt hơn khi tái nhập bầu khí quyển, giúp việc điều khiển tên lửa ổn định hơn) thay thế cánh nhôm kể từ nhiệm vụ Iridium NEXT 11-20 ngày 25 tháng 6 năm 2017[38]. Qua kiểm tra sau nhiệm vụ, Elon Musk tuyên bố "cánh điều hướng mới bằng titan tốt hơn cả mong đợi. Có thể sử dụng chúng cho vô số lần phóng mà không cần bảo dưỡng".[39]

Block 4[sửa | sửa mã nguồn]

Hệ thống cánh điều hướng làm bằng titan

Phiên bản được đưa vào sử dụng năm 2017[40], là phiên bản quá độ giữa Block 3 và Block 5, với lực đẩy được tăng thêm. 3 nhiệm vụ đầu là NROL-76, Inmarsat-5 F4 vào tháng 5 và Intelsat 35e vào tháng 7 năm 2017 chỉ có tầng 2 được nâng cấp lên phiên bản Block 4. Tên lửa hoàn toàn Block 4 đầu tiên được phóng vào ngày 14 tháng 8 năm 2017, thực hiện nhiệm vụ CRS-12.

Block 5[sửa | sửa mã nguồn]

Phiên bản Block 5 của Falcon 9, với đặc điểm nổi bật là phần đỉnh của tầng 1 được sơn đen

SpaceX công bố phiên bản này vào năm 2017. Đây là phiên bản cuối cùng của dòng tên lửa Falcon 9, sau đó công ty sẽ tập trung phát triển tên lửa BFR có khả năng chở khách tới Sao Hỏa. Thay đổi lớn nhất so với Block 4 là lực đẩy động cơ tăng lên và các cải thiện về càng hạ cánh. Ngoài ra còn nhiều thay đổi nhỏ khác nhằm tinh giản quá trình thu hồi và tái sử dụng tầng 1. Mục đích chung của các thay đổi này làm tăng năng suất sản xuất lõi tên lửa và làm quá trình tái sử dụng hiệu quả hơn. Mục tiêu của SpaceX là tái sử dụng đến 10 lần tầng thứ nhất của Block 5 mà chỉ cần kiểm tra giữa các lần phóng, 100 lần nếu qua bảo dưỡng. Thời gian giữa các lần phóng sẽ rút xuống còn vài tuần, nếu cần thiết thì chỉ mất có 1 ngày. SpaceX dự định sẽ trình diễn khả năng tái sử dụng trong vòng 24 giờ muộn nhất là vào năm 2019.[41]

Thiết kế của Block 5 nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn của Chương trình tàu vận tải hành khách thương mại (Commercial Crew Program) và An ninh Hàng không Vũ trụ Quốc gia (National Security Space Launch) của chính phủ Hoa Kỳ. Các thay đổi bao gồm:

  • Về khả năng tải:
    • Lực đẩy mỗi động cơ Merlin 1D tầng 1 tăng thêm 7-8% (từ 783 kN lên 845 kN), động cơ Merlin 1D thiết kế cho môi trường chân không của tầng 2 tăng thêm 5% (từ 934 kN lên 979 kN)[42]
    • Hệ thống điều khiển tối ưu hóa góc tấn khi hạ cánh, giảm nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình này.
  • Về tăng độ bền cho quá trình tái sử dụng:

Block 5 được thiết kế đủ an toàn để chuyên chở phi hành gia. NASA sẽ cấp phép vận chuyển hành khách cho phiên bản này một khi hoàn thành tốt 7 nhiệm vụ liên tiếp. Chuyến bay thử không người đầu tiên với tàu Dragon lên trạm Vũ trụ Quốc tế dự kiến vào tháng 8 năm 2018.

Block 5 được phóng thành công lần đầu vào 20:14 UTC ngày 11 tháng 5 năm 2018, đưa vệ tinh đầu tiên của Bangladesh là Bangabadhu-1 lên quỹ đạo địa tĩnh nhằm phục vụ nhu cầu viễn thông của quốc gia này[43].

Nơi phóng và nơi hạ cánh[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă â b c d đ e “Capabilities & Services (2016)”. SpaceX. Truy cập ngày 3 tháng 5 năm 2016. 
  2. ^ Baylor, Michael (17 tháng 5 năm 2018). “With Block 5, SpaceX to increase launch cadence and lower prices”. NASASpaceFlight.com. Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018. 
  3. ^ a ă â b c d đ “Falcon 9 (2015)”. SpaceX. Bản gốc lưu trữ ngày 9 tháng 12 năm 2015. Truy cập ngày 3 tháng 12 năm 2015. 
  4. ^ “Falcon 9”. SpaceX. Truy cập ngày 4 tháng 12 năm 2013. 
  5. ^ a ă “Falcon 9”. SpaceX. Bản gốc lưu trữ ngày 23 tháng 3 năm 2012. Truy cập ngày 28 tháng 9 năm 2013. 
  6. ^ a ă â b c d đ e ê “Falcon 9”. SpaceX. Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 5 năm 2013. Truy cập ngày 29 tháng 9 năm 2013. 
  7. ^ a ă â b c d đ e “Falcon 9 Overview (2010)”. SpaceX. Bản gốc lưu trữ ngày 22 tháng 12 năm 2010. Truy cập ngày 8 tháng 5 năm 2010. 
  8. ^ a ă de Selding, Peter B. (ngày 11 tháng 10 năm 2012). “Orbcomm Craft Launched by Falcon 9 Falls out of Orbit”. Space News. Truy cập ngày 12 tháng 10 năm 2012. Orbcomm requested that SpaceX carry one of their small satellites (weighing a few hundred pounds, vs. Dragon at over 12,000 pounds)... The higher the orbit, the more test data [Orbcomm] can gather, so they requested that we attempt to restart and raise altitude. NASA agreed to allow that, but only on condition that there be substantial propellant reserves, since the orbit would be close to the space station. It is important to appreciate that Orbcomm understood from the beginning that the orbit-raising maneuver was tentative. They accepted that there was a high risk of their satellite remaining at the Dragon insertion orbit. SpaceX would not have agreed to fly their satellite otherwise, since this was not part of the core mission and there was a known, material risk of no altitude raise. 
  9. ^ Graham, Will. “SpaceX successfully launches debut Falcon 9 v1.1”. NASASpaceFlight. Truy cập ngày 29 tháng 9 năm 2013. 
  10. ^ “Detailed Mission Data – Falcon-9 ELV First Flight Demonstration”. Mission Set Database. NASA GSFC. Truy cập ngày 26 tháng 5 năm 2010. 
  11. ^ “Falcon 9 (2016)”. SpaceX. Bản gốc lưu trữ ngày 15 tháng 7 năm 2013. Truy cập ngày 3 tháng 5 năm 2016. 
  12. ^ a ă “Falcon 9”. SpaceX. Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 5 năm 2013. Truy cập ngày 29 tháng 9 năm 2013. 
  13. ^ “SpaceX Falcon 9 Upper Stage Engine Successfully Completes Full Mission Duration Firing” (Thông cáo báo chí). SpaceX. 10 tháng 3 năm 2009. 
  14. ^ “Reusability: The Key to Making Human Life Multi-Planetary” (Thông cáo báo chí). SpaceX. Ngày 10 tháng 6 năm 2015. 
  15. ^ a ă Svitak, Amy (24 tháng 11 năm 2013). “Musk: Falcon 9 Will Capture Market Share”. Aviation Week. Truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2013. SpaceX is currently producing one vehicle per month, but that number is expected to increase to '18 per year in the next couple of quarters.' By the end of 2014, she says SpaceX will produce 24 launch vehicles per year. 
  16. ^ Svitak, Amy (10 tháng 3 năm 2014). “SpaceX Says Falcon 9 To Compete For EELV This Year”. Aviation Week. Truy cập ngày 11 tháng 3 năm 2014. Within a year, we need to get it from where it is right now, which is about a rocket core every four weeks, to a rocket core every two weeks...By the end of 2015, says SpaceX President Gwynne Shotwell, the company plans to ratchet up production to 40 cores per year. 
  17. ^ Berger (ngày 29 tháng 6 năm 2018). “SpaceX has flown its last Block 4 version of the Falcon 9 rocket [Updated]”. Ars Technica.  |tên 1= thiếu |họ 1= trong Authors list (trợ giúp)
  18. ^ “Falcon 9 Launch Vehicle Payload User’s Guide, 2009” (PDF). SpaceX. 2009. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 29 tháng 4 năm 2011. Truy cập ngày 3 tháng 2 năm 2010. 
  19. ^ Chris Bergen (12 tháng 1 năm 2009). “Musk ambition: SpaceX aim for fully reusable Falcon 9”. NASASpaceFlight. Truy cập ngày 24 tháng 6 năm 2017. 
  20. ^ Simberg, Rand (8 tháng 2 năm 2012). “Elon Musk on SpaceX's Reusable Rocket Plans”. Popular Mechanics. Truy cập ngày 24 tháng 6 năm 2017. 
  21. ^ https://www.spaceflightnow.com/falcon9/001/f9guide.pdf
  22. ^ a ă Klotz, Irene (6 tháng 9 năm 2013). “Musk Says SpaceX Being "Extremely Paranoid" as It Readies for Falcon 9's California Debut”. Space News. Truy cập ngày 13 tháng 9 năm 2013. 
  23. ^ Dan Leone (16 tháng 7 năm 2013). “SpaceX Test-fires Upgraded Falcon 9 Core for Three Minutes”. Space News. Truy cập ngày 24 tháng 6 năm 2017. 
  24. ^ “Octaweb”. SpaceX. 29 tháng 7 năm 2013. Truy cập ngày 24 tháng 6 năm 2017. 
  25. ^ de Selding, Peter (27 tháng 3 năm 2014). “SpaceX Says Requirements, Not Markup, Make Government Missions More Costly”. SpaceNews. Truy cập ngày 24 tháng 6 năm 2017. 
  26. ^ “Landing Legs”. SpaceX. 29 tháng 7 năm 2013. Truy cập ngày 24 tháng 6 năm 2017. 
  27. ^ a ă Svitak, Amy (17 tháng 3 năm 2015). “SpaceX's New Spin on Falcon 9”. Aviation Week. Aviation Week Network. Truy cập ngày 24 tháng 10 năm 2015. 
  28. ^ a ă â b c d đ e ê g de Selding, Peter B. (15 tháng 9 năm 2015). “Falcon 9 Upgrades: F9 v1.1 (current vehicle) to F9 Upgrade”. SpaceNews journalist twitter feed (SpaceX slide, republished on Twitter). Truy cập ngày 20 tháng 1 năm 2016. 
  29. ^ Abbott, Joseph (8 tháng 5 năm 2013). “SpaceX's Grasshopper leaping to NM spaceport”. Waco Tribune. Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  30. ^ Bergin, Chris (3 tháng 4 năm 2015). “SpaceX preparing for a busy season of missions and test milestones”. NASASpaceflight. Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  31. ^ de Selding, Peter B. (20 tháng 3 năm 2015). “SpaceX Aims To Debut New Version of Falcon 9 this Summer”. Space News. Truy cập ngày 23 tháng 3 năm 2015. 
  32. ^ Elon Musk on Twitter [elonmusk] (17 tháng 12 năm 2015). “-340 F in this case. Deep cryo increases density and amplifies rocket performance. First time anyone has gone this low for O2. [RP-1 chilled] from 70F to 20 F” (Tweet). Truy cập ngày 19 tháng 12 năm 2015. 
  33. ^ a ă â b Foust, Jeff (15 tháng 9 năm 2015). “SES Betting on SpaceX, Falcon 9 Upgrade as Debut Approaches”. Space News. Truy cập ngày 19 tháng 9 năm 2015. 
  34. ^ Svitak, Amy (5 tháng 3 năm 2013). “Falcon 9 Performance: Mid-size GEO?”. Aviation Week. Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  35. ^ “Anomaly Updates” (Thông cáo báo chí). SpaceX. Ngày 1 tháng 9 năm 2016. 
  36. ^ “Thomas Mueller's answer to Is SpaceX's Merlin 1D's thrust-to-weight ratio of 150+ believable?”. Quora. 8 tháng 6 năm 2015. Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  37. ^ Lopatto, Elizabeth (30 tháng 3 năm 2017). “SpaceX even landed the nose cone from its historic used Falcon 9 rocket launch”. The Verge. Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  38. ^ elonmusk (25 tháng 6 năm 2017). “Flying with larger & significantly upgraded hypersonic grid fins. Single piece cast & cut titanium. Can take reentry heat with no shielding.” (Tweet). Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  39. ^ elonmusk (25 tháng 6 năm 2017). “New titanium grid fins worked even better than expected. Should be capable of an indefinite number of flights with no service.” (Tweet). Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  40. ^ Henry, Caleb (29 tháng 6 năm 2017). “SpaceX's Final Falcon 9 Design Coming This Year, 2 Falcon Heavy Launches in 2018”. Space.com. Truy cập ngày 2 tháng 4 năm 2018. 
  41. ^ Mosher, Dave (ngày 11 tháng 5 năm 2018). “SpaceX just debuted its 'final' Falcon 9 rocket for the first time — here's what makes Block 5 so impressive”. Business Insider. 
  42. ^ Henry, Caleb (ngày 11 tháng 5 năm 2018). “Musk details Block 5 improvements to Falcon 9”. Space News. Truy cập ngày 1 tháng 7 năm 2018. 
  43. ^ “SpaceX launches Bangabandhu-1 satellite with most powerful Falcon 9 rocket”. The Daily Star. Ngày 13 tháng 5 năm 2018. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]