Falcon 1

Источник фото http://hajavaikutus.deviantart.com/art/Falcon-1-and-Merlin-1c-56491414

Falcon 1 - ракета легкого класса, состоящая из двух ступеней. Разработчик и изготовитель является американская компания  SpaceX.
На данный момент было осуществлено пять запусков РН Falcon 1, при этом три первых пуска ракеты закончились авариями. Коммерческая стоимость пуска РН составляла 7,9 млн долларов. Первый удачный запуск ракеты является знаковым так как это первая частная ракета оснащенная жидкостным двигателем доставившая полезный груз на земную орбиту.
Так как мировой спрос на ракета-носители легкого класса невелик а конкурентов достаточно много, было принято решение завершить использование Falcon 1 и перейти на использование ракеты с более высокой грузоподъемностью Falcon 9. С помощью которой было решено закрыть уже подписанные контракты на доставку спутников на околоземную орбиту.

Первая ступень ракета-носителя оборудована жидкостным реактивным двигателем  Merlin. При двух первых запусках использовалась дешевая модификация двигателя  Merlin 1A. Для охлаждения двигателя применялся метод абляции, когда камеру и сопло двигателя было покрыто углеродно-композитным материалом который в следствии работы двигателя постепенно разрушался и таким способом отводил тепло с двигателя. Максимальная тяга двигателя на уровне моря составляла 325 кН и удельным импульсом 245 с. В вакууме  Merlin 1A выдавал тягу на уровне 370 кН с удельным импульсом 290 с. Желая повысить характеристики двигателя, началась разработка более продвинутой модели двигателя с индексом 1В но опыт двух предыдущих стартов показал низкую надежность системы охлаждения и от двигателя отказались. В дальнейшем компания перешла к использованию новой модификации двигателя  Merlin 1C. Этот жидкостный двигатель использовал регенеративный способ охлаждения камеры сгорания и сопла. Тяга двигателя на уровне моря составляла 350 кН и удельным импульсом 256 с. В вакууме  Merlin 1С выдавал тягу на уровне 395 кН с удельным импульсом 302 с. Расчетное время работы первой ступени составляет 169 с.

Предусматривалась что первая ступень будет многоразового применения. Для этого в верхней части корпуса была расположена система парашютов с помощью которой первая ступень ракеты должна была приводнится и в дальнейшем многократно использоваться. В течении эксплуатации, система себя не оправдала так как не было зафиксировано не одного успешного приводнения.

Вторая ступень ракеты оснащена реактивным двигателем  Kestrel, его тяга в вакууме составляет 31 кН а удельный импульс 317с. Запускаться  Kestrel может многократно а для пуска применяется смесь триэтилборана и триэтилалюминия.
Топливные баки второй ступени сделаны из алюминиевого сплава 2219.  В процессе эксплуатации были выявлены недостатки этого слава и уже в третьем ракета-носителе стали применять более стойкий к температуре сплав 2014.

Обтекатель ракеты так же изготовлен из алюминия. Высота обтекателя составляет 3,5 метров а диаметр 1,5 метра.

Первый пуск РН Falcon 1 состоялся 24 марта 2006 г. По плану ракета должна была вывести на орбиту спутник FalconSAT-2 принадлежащий  Академии военно-воздушных сил США. Проблемы начали буквально после отрыва ракеты от земли, произошло возгорание двигателя как после установленно из-за корозии гайки датчика давления топлива. Неконтролируемый пожал вызвал потерю давления в следствии чего на 34 секунде работы двигатель отключился и ракета-носитель упал недалеко от стартового стола. После расследования причин катастрофы вместо алюминиевых гаек стали применять гайки из нержавеющей стали.

Второй старт ракеты состоялся 21  марта 2007 года. Как и предыдущий этот старт закончился катастрофой. Неполадки начались на высоте около 300 километров когда ракета была уже в космосе. Первая ступень отработала в штатном режиме но при расстыковке вторая ступень вошла в режим автоколебания в результате чего керосин перестал поступать в двигатель и на 474 секунде полета реактивный двигатель отключился.
Программа посадки первой ступени так же провалилась в виду того что датчик GPS вышел из строя еще во время предстартового отчета. Сама ступень приводнилась достаточно далеко от запланированного места и команда спасателей так и не смогла ее найти.

Третья попытка состоялась 3 августа 2008 года. Полезной нагрузкой ракеты служили спутники Trailblazer, PRESat, NanoSail-D. Как и в прошлый раз первая ступень ракеты отработала в штатном режиме и только на этапе отстыковки из-за не верных расчетах первая ступень догнала вторую и врезалась в нее. Удар пришелся в момент когда вторая ступень как раз запустила двигатель. В следствии удара двигатель вышел из строя и полет был прерван. Комиссия расследовавшая катастрофу пришла к выводу что новому двигателю Merlin 1С который был установлен на первую ступень вместо двигателя Merlin 1A, требуется больше времени для полного отключения тяги. Этот нюанс и послужил причиной аварии. В дальнейшем время расстыковки откорректировали.

Четвертый пуск Falcon 1 состоялся 28 сентября 2008 года. Этот пуск оказался первым полностью удачным. В этот раз в виде полезной нагрузки использовался макет с грузом 165 килограмм. Вначале вторая ступень вышла на орбиту высотою 330 x 650 км, после был повторно включен маршевый двигатель и ступень поднялась на орбиту 621x643 км. Так же была проведена имитация отстыковки полезной нагрузки от ступени, реальную отстыковку решили не выполнять для уменьшения мусора на орбите. Первая ступень снова не выполнила план возвращения и скорее всего сгорела в верхних слоях атмосферы. В следствии чего было принято решение улучшить термозащиту первой ступени.

Пятый пуск ракеты состоялся 14 июля 2009 года. Первый удачный пуск с полезной нагрузкой на борту. Ракета отработала в штатном режиме и вывела на орбиту спутник  RazakSAT малазийской компании. Вес спутника составил 180 килограмм,  выведен на орбиту 667х691 километров.
В дальнейшем планировалось использовать улучшенный тип ракеты под индексом 1e. Новая модификация ракеты должна была иметь в длину 27,4 м при стартовой массе 46760 килограмм. Планировалось использовать двигатель  Merlin 1C с максимальной тягой в 556 кН, модернизированный двигатель второй ступени Kestrel 2, вторую ступень планировалось выполнить из из сплава алюминия и лития, обтекатель ракеты выполнить из композитных материалов. Все это должно было дать возможность выводит на НПО спутники массой до 1010 килограмм. Стоимость пуска оценивалась в 11 млн долларов.

В дальнейшем от Falcon 1 решено было отказаться в пользу более перспективного носителя Falcon 9.

Все пуски  Falcon 1 производились с пусковой установки на острове Омелек, атолла Кваджалейн. В планах были запуски с пусковой площадки которая находится на базе Вандерберг.

SpaceX