Falcon 9 wykonał 660 udanych misji, więcej niż jakikolwiek inny aktywny nosiciel. Jego bilans z ponad półtorej dekady lotów obejmuje tylko 2 niepowodzenia w trakcie lotu, 1 częściowe niepowodzenie i 1 rakietę zniszczoną, zanim jeszcze opuściła stanowisko startowe.
Pracowita rakieta SpaceX zadebiutowała 4 czerwca 2010 roku, a następnie wykonała pierwszą komercyjną misję zaopatrzeniową (Commercial Resupply) SpaceX na ISS 8 października 2012 roku. W kolejnych latach Falcon 9 stał się najbliższym odpowiednikiem regularnej linii autobusowej, jaki loty kosmiczne miały do zaoferowania – rolą zbudowaną praktycznie w całości na jednej sztuczce, której większość rakiet nigdy się nie uczy: samodzielnym lądowaniu.
Ten przewodnik pokazuje, jak udało się opanować tę sztuczkę, co zmieniła w kosztach dotarcia na orbitę i jak linia rakietowa, która zaczęła się od ognistej awarii silnika, skończyła transportując astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną.
Rakieta zbudowana, by wracać do domu
Pierwszy stopień Falcona 9 został zaprojektowany, by lądować wertykalnie i latać ponownie – SpaceX osiągnęło to po raz pierwszy podczas 20. lotu boostera, w grudniu 2015 roku. To jedno lądowanie na nowo zdefiniowało zadanie stopnia rakiety: zamiast spalać się podczas ponownego wejścia w atmosferę lub tonąć w oceanie, największa i najdroższa część pojazdu mogła latać, być odzyskiwana i ponownie startować.
Podróż powrotna zaczyna się praktycznie natychmiast. Gdy Falcon 9 startuje z Cape Canaveral i wysyła swój ładunek w drogę, zużyty pierwszy stopień odwraca się i zaczyna kierować się z powrotem do strefy lądowania około 4,5 minuty po starcie – na długo przed tym, jak górny stopień zdąży ukończyć dostarczanie ładunku na orbitę.
Lądowanie, które wymagało pięciu prób
Lądowanie na lądzie było już wystarczająco trudne. Lądowanie na statku kołyszącym się na pełnym morzu to zupełnie inny problem, a SpaceX potrzebowało kilku prób, by go rozwiązać. Ten kamień milowy nastąpił podczas 23. lotu, misji zaopatrzeniowej CRS-8 – pierwszego przypadku, gdy booster Falcona 9 z powodzeniem wylądował na autonomicznej barce bezzałogowej na morzu.
To lądowanie było w rzeczywistości 5. próbą SpaceX sprowadzenia boostera na statek – znacznie trudniejszą sztuczką niż lądowanie na lądzie, ponieważ sam ocean nigdy nie stoi w miejscu. Elon Musk przyznał, że przed tym lotem jego własny zespół prywatnie oceniał szanse powodzenia na jedynie 2:1, co mówi wiele o tym, jak daleko od rutyny był wciąż ten manewr.
Latanie tym samym boosterem dwa razy
Lądowanie boostera ma sens tylko wtedy, gdy można nim ponownie polecieć. Kolejny kamień milowy, misja SES-10 podczas 32. lotu, doprowadził do tego, że booster B1021 stał się pierwszym rdzeniem klasy orbitalnej, który poleciał dwukrotnie – a SpaceX odzyskało owiewkę ładunku po raz pierwszy podczas tego samego lotu, zamykając krąg wielokrotnego użycia niemal całej rakiety.
Ten pierwszy powtórny lot odbył się w marcu 2017 roku, a drugi ponownie użyty booster poleciał w kosmos w czerwcu 2017 roku, tylko 5 miesięcy po pierwotnym starcie tego konkretnego rdzenia. Czas między lotami miał znaczenie niemal tak duże jak samo lądowanie: booster, który potrzebuje lat, by ponownie polecieć, ledwie zmniejsza koszty startów, ale taki, który może polecieć ponownie w ciągu miesięcy, zaczyna wyglądać jak prawdziwa flota.
Od jednorazowego osiągnięcia do rutyny na linii montażowej
To, co zaczęło się jako eksperyment przyciągający nagłówki, w końcu stało się codziennością. Do 2023 roku tempo stało się praktycznie rutynowe: SpaceX wystrzeliło Falcona 9 91 razy w tym roku, potrzebując zupełnie nowego boostera tylko dla 4 z tych lotów, i po każdym z nich odzyskało wszystkie boostery.
Poszczególne rdzenie udowodniły też, że mogą latać znacznie dłużej, niż oczekiwali wcześni sceptycy wielokrotnego użycia. Do maja 2021 roku jeden konkretny rdzeń, B1051, stał się pierwszym boosterem Falcona 9, który osiągnął 10 lotów – liczba, która wydawałaby się nierealna w czasach, gdy nawet jednokrotne lądowanie boostera wciąż przypominało rzut monetą.
Rekordy pobite po drodze
Wielokrotne użycie nie tylko zmniejszyło koszty – pozwoliło SpaceX zmieścić więcej w jednym starcie. 24 stycznia 2021 roku jeden lot Falcona 9 ustanowił nowy rekord, wynosząc na orbitę 143 satelity jednocześnie, więcej niż jakakolwiek rakieta wcześniej.
Ekonomiczne uzasadnienie napędzające wielokrotne użycie zostało przedstawione na długo przed tym, jak SpaceX w ogóle wylądowało boosterem. Raport NASA z 2011 roku obliczył, że budowa rakiety klasy Falcon 9 tradycyjną metodą kontraktową agencji kosztowałaby około 4 miliardów dolarów, w porównaniu z około 1,7 miliarda dolarów w bardziej komercyjnym podejściu, które faktycznie zastosowało SpaceX.
Silniki, które nauczyły się na błędach
Ta niezawodność nie była wcale nieunikniona. Pierwotny silnik Merlin 1A SpaceX poleciał tylko dwa razy. Jego debiut 24 marca 2006 roku zakończył się, gdy wyciek paliwa wywołał pożar krótko po starcie; druga próba 21 marca 2007 roku wreszcie się powiodła, kładąc podwaliny dla rodziny silników Merlin, które teraz zasilają każdego Falcona 9.
Turbopompa silnika daje wyobrażenie o tym, ile inżynierii kryje się za lotem, który wygląda na rutynowy. Jej turbina częściowego zasilania – konstrukcja, w której płyn roboczy uderza tylko w część obwodu wirnika, a nie w cały pierścień – wirowała z prędkością do 20 000 obr./min, ważąc zaledwie 68 kg, upakowując poważną moc w małą, lekką część.
Ludzki ładunek Falcona 9
Falcon 9 nie wynosi na orbitę tylko satelitów i ładunków. Demo-2, misja, która po raz pierwszy umieściła astronautów na pokładzie kapsuły Dragon 2 tej rakiety, wystartowała 30 maja 2020 roku po wielokrotnych przełożeniach, otwierając nowy rozdział dla pojazdu poza satelitami i misjami zaopatrzeniowymi na stację.
Według stanu na styczeń 2025 roku Dragon 2 nosił wyjątkowy tytuł: jedynego używanego obecnie orbitalnego statku towarowego, który jest wielokrotnie wykorzystywany między lotami. Tankowanie go przed startem również łamie dotychczasowe zwyczaje NASA – starsze pojazdy, takie jak Saturn V i wahadłowiec Space Shuttle, były tankowane paliwem na wiele godzin przed startem, na długo przed wejściem załogi na pokład, podczas gdy Falcon 9 czeka z tankowaniem do samego momentu przed startem, utrzymując ciekły tlen głęboko schłodzony do temperatury bliskiej −340°F, a kerozynę schłodzoną do temperatury bliskiej 20°F.