IL RAZZO COMMERCIALE FALCON 9

Il razzo commerciale Falcon 9       

Falcon 9 è un veicolo di lancio per ascensore medio a doppio stadio parzialmente riutilizzabile progettato e prodotto da SpaceX negli Stati Uniti. È alimentato da motori Merlin, anch'essi sviluppati da SpaceX, che bruciano ossigeno liquido criogenico e cherosene di grado missilistico (RP-1) come propellenti. Il suo nome deriva da un mix della saga di star Wars e precisamente dal "Millennium Falcon" e dai nove motori del primo stadio del razzo.
Il razzo si è evoluto con le versioni v1.0 (2010–2013), v1.1 (2013–2016), v1.2 "Full Thrust" piena potenza (2015-presente), inclusa la variante Block 5 Full Thrust, in volo da maggio 2018. A differenza della  maggior parte dei razzi, che sono sistemi di lancio sacrificabili, dall'introduzione della versione Full Thrust, Falcon 9 è parzialmente riutilizzabile, con il primo stadio in grado di rientrare nell'atmosfera e atterrare in verticale dopo la separazione dal secondo. Questa impresa è stata raggiunta per la prima volta sul volo 20 con la versione v1.2 a dicembre 2015.
 
Falcon 9 può sollevare carichi utili fino a 22.800 chilogrammi (50.300 libbre) in un'orbita terrestre bassa, 8.300 kg in orbita di trasferimento geostazionaria (GTO) quando speso e 5.500 kg  in GTO quando viene ripristinato il primo stadio. I  carichi utili GTO più pesanti pilotati sono stati i satelliti Intelsat 35e con 6.761 kg  e Telstar 19V con 7.075 kg, sebbene quest'ultimo sia stato lanciato in un'orbita GTO a bassa energia raggiungendo un apogeo ben al di sotto dell'altitudine geostazionaria. 
 
 

 

Falcon 9 al servizio della NASA ma non solo  

Nel 2008, SpaceX ha vinto un contratto CRS (Commercial Resupply Services) nel programma COTS (Commercial Orbital Transportation Services) della NASA per consegnare merci alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) usando le capsule Falcon 9 e Dragon. La prima missione nell'ambito di questo contratto è stata lanciata l'8 ottobre 2012.  SpaceX intende certificare il Falcon 9 come abilitato al trasporto di esseri umani ovvero gli astronauti della NASA all'ISS come parte del programma di sviluppo dell'equipaggio commerciale della NASA.
Attualmente, Falcon 9 è stato certificato per il programma National Security Space Launch e NASA Launch Services Program come "Categoria 3", abilitato quindi al lancio delle missioni NASA più costose, più importanti e più complesse. 
La versione 1.0 iniziale di Falcon 9 è volata cinque volte da giugno 2010 a marzo 2013; la versione 1.1 è volata quindici volte da settembre 2013 a gennaio 2016. La versione "Full Thrust" è stata in servizio da dicembre 2015 a 2018, con numerosi aggiornamenti aggiuntivi all'interno di questa versione. L'ultima variante, Block 5, è stata introdotta a maggio 2018.  Presenta una maggiore spinta del motore, migliori gambe di atterraggio e altri piccoli miglioramenti per aiutare il recupero e il riutilizzo. Il derivato Falcon Heavy, introdotto a febbraio 2018, consiste in un primo stadio Falcon 9 rafforzato come nucleo centrale, collegato a due primi stadi Falcon 9 standard usati come booster.
 

Falcon 9 un razzo commerciale proiettato al futuro delle vacanze stellari 

Attraverso Falcon 9 la Space X casa costruttrice potrebbe essere la risposta del futuro dei viaggi stellari commerciali. Attualmente è un razzo a due stadi progettato e prodotto da SpaceX per il trasporto affidabile e sicuro dei satelliti e del veicolo spaziale Dragon in orbita. Ma è anche un importante progetto che permette la riusabilità dei missili e pertanto la svolta fondamentale necessaria per ridurre i costi di accesso allo spazio e consentire il futuro trasporto delle persone dalla Terra verso altri pianeti. Falcon 9 è stato progettato partendo da zero per la massima affidabilità. La semplice configurazione a due stadi di Falcon 9 riduce al minimo il numero di eventi di separazione - e con nove motori del primo stadio, può completare in sicurezza la sua missione anche in caso di arresto del motore. Falcon 9 ha fatto la storia nel 2012 quando ha portato Dragon nell'orbita corretta per l'appuntamento con la Stazione Spaziale Internazionale, rendendo SpaceX la prima azienda commerciale a visitare la stazione. Da allora Falcon 9 ha effettuato numerosi viaggi nello spazio, consegnando i satelliti in orbita e consegnando e restituendo merci dalla stazione spaziale per la NASA. Falcon 9, insieme al veicolo spaziale Dragon, è stato progettato fin dall'inizio per permettere viaggi di massa di esseri umani nello spazio e in base ad un accordo con la NASA, SpaceX sta lavorando attivamente per raggiungere questo obiettivo.

 

CARICO UTILE

Falcon 9 consegna carichi utili nello spazio a bordo della navicella spaziale Dragon o all'interno di una carenatura composita.

DRAGON SPACECRAFT

Dragon trasporta merci nella capsula pressurizzata del veicolo spaziale e nel bagagliaio non pressurizzato, che può anche ospitare carichi utili secondari. In futuro, Dragon porterà anche gli astronauti nella capsula pressurizzata.

CARENA COMPOSITA

La carenatura del carico utile è per la consegna di satelliti verso destinazioni in orbita terrestre bassa (LEO), orbita di trasferimento geosincrona (GTO) e oltre.

Grafica dettagliata del drago

FIGURA. 1

Dragon Spacecraft & Trunk

8,1 m (26,6 piedi) di altezza, 3,7 m (12 piedi) di diametro

Grafica dettagliata carenatura

FIGURA. 2

Carena in composito altezza 13,1 m (43 piedi), diametro 5,2 m (17,1 piedi)

SECONDO STADIO

Il secondo stadio, alimentato da un singolo motore a vuoto Merlin, consegna il carico utile di Falcon 9 all'orbita desiderata. Il motore del secondo stadiosi accende alcuni secondi dopo la separazione dello stadio e può essere riavviato più volte per posizionare più payload in orbite diverse. Per la massima affidabilità, il secondo stadio ha sistemi di accensione ridondanti. Come il primo stadio, il secondo stadio è realizzato in una lega di alluminio-litio ad alta resistenza.

MOTORE TEMPO DI BRUCIATURA 397sec

SPINTA  934kN210.000 lbf

INTERSTADIO

L'interstadio è una struttura composita che collega il primo e il secondo stadio e contiene il sistema di rilascio e separazione. Falcon 9 utilizza un sistema di separazione dello stadio completamente pneumatico per la separazione a basso impatto e altamente affidabile che può essere testato a terra, a differenza dei sistemi pirotecnici utilizzati sulla maggior parte dei veicoli di lancio.

Falcon 9 e l'ascensore spaziale

Uno degli obiettivi futuri di questo razzo potrebbe essere quello di portare gli elementi per costruire un ascensore spaziale; un meccanismo studiato per lasciare l’orbita terrestre e vincere la gravità ipotizzato per la prima volta nel 1895 dall'ingegnere russo Konstantin Tsiolkovski.

Questo sistema attraverso dei cavi, con un capo ancorato a Terra e l'altro in orbita geostazionaria, farebbe muovere cabine e carichi senza utilizzo di razzi e con molta più elasticità. Consentirebbe inoltre una drastica riduzione dei costi per mettere in orbita satelliti o per inviare  materiali verso il cosmo. 
Abbiamo visto cose del genere nei film di fantascienza e probabilmente il progetto rimarrà in quegli ambiti per via dei problemi tecnici legati alla realizzazione di un sistema di questo tipo, primo tra tutti la robustezza e il peso dei cavi.
Ma un nuovo studio pubblicato da  George Zhu della York University in Canada) potrebbe aver risolto alcune dinamiche ipotizzando una versione fluttuante dell'ascensore spaziale, dove le stazioni di partenza e di arrivo si trovano entrambe in orbita attorno alla Terra, o a un altro pianeta, ma su quote differenti.
Nello studio studio pubblicato su Acta Astronomica viene ipotizzato un ascensore a due cavi lungo il quale due carichi si muovano sempre contemporaneamente in direzioni opposte: in questo modo il sistema rimarrebbe in equilibrio grazie all'azione contrapposta delle due forze che agiscono parallelamente tra loro. Così l'ascensore di Zhu sembra risolvere i due principali problemi degli ascensori spaziali ipotizzati fino ad oggi: la torsione del cavo e l'uscita dall'orbita di uno dei due estremi causata dal movimento del carico lungo il cavo stesso.
 

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