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 2013 年 3 月、ファルコン 9 バージョン 1.0 が無人のドラゴン宇宙船とともに国際宇宙ステーションへの貨物補給ミッションのために打ち上げられました。これは、バージョン 1.0 ファルコン 9 の 5 回目で最後の飛行でした。 | |
| 関数 | 中型ロケット |
|---|---|
| メーカー | スペースX |
| 原産国 | アメリカ合衆国 |
| プロジェクト費用 | 3億ドル（ドラゴンを含む）[1] [2] |
| 打ち上げコスト | 5,400万～5,950万ドル[3] |
| サイズ | |
| 身長 | ペイロードフェアリング付き54.9メートル（180フィート）、ドラゴン付き47.8メートル（157フィート） [3] |
| 直径 | 3.7メートル（12フィート） |
| 質量 | 333,400 kg (735,000 ポンド) [3] |
| ステージ | 2 |
| 容量 | |
| LEOへのペイロード | |
| 質量 | 9,000 kg (20,000 ポンド) [4] |
| GTOへのペイロード | |
| 質量 | 3,400 kg (7,500 ポンド) [4] |
| 関連ロケット | |
| 家族 | ファルコン9 |
| に基づく | ファルコン1 |
| 派生作品 | ファルコン 9 v1.1 |
| 発売履歴 | |
| 状態 | 引退 |
| 発射場 | ケープカナベラル SLC-40 |
| 総打ち上げ数 | 5 |
| 成功 | 4 |
| 部分的な障害 | 1 (セカンダリペイロードのみ) |
| 初飛行 | 2010年6月4日[5] |
| 最終便 | 2013年3月1日 |
| 乗客/貨物の種類 | ドラゴン |
| 第一段階 | |
| 搭載 | 9xマーリン 1C [3] |
| 最大推力 | 4,940 kN (1,110,000 lb f ) |
| 比推力 | |
| 燃焼時間 | 170秒 |
| 推進剤 | LOX / RP-1 |
| 第二段階 | |
| 搭載 | マーリン 1C 掃除機x 1 |
| 最大推力 | 445 kN (100,000 lb f ) |
| 比推力 | 342秒（3.35km/秒）[6] |
| 燃焼時間 | 345秒 |
| 推進剤 | LOX / RP-1 |
ファルコン9 v1.0 は、ファルコン 9ロケット ファミリーの最初のメンバーであり、カリフォルニア州ホーソーンにあるSpaceX 社によって設計および製造されました。この中型ロケットの開発は 2005 年に開始され、 2010 年 6 月 4 日に初飛行しました。ファルコン 9 v1.0 はその後、4 機のドラゴン貨物宇宙船を打ち上げました。1 機は軌道テスト飛行で、その後、NASAとの商業補給サービス契約に基づき、国際宇宙ステーションへのデモンストレーションと 2 回の運用補給ミッションでした。
2段式ロケットは、SpaceXのマーリンエンジンを搭載し、液体酸素（LOX）とロケットグレードのケロシン（RP-1）を燃焼させた。F9 V1.0がドラゴン以外のペイロードの軌道への打ち上げに使用されていた場合、低地球軌道（LEO）に10,450 kg（23,040ポンド）、静止トランスファー軌道（GTO）に4,540 kg（10,000ポンド）を打ち上げる予定だった。
このロケットは2013年に退役し、アップグレードされたファルコン9 v1.1に置き換えられ、2013年9月に初飛行を行った。2010年から2013年までの5回の打ち上げではすべて主要ペイロードの打ち上げに成功したが、異常により副次ペイロード1つが失われた。
デザイン
第一段階
ファルコン9 v1.0の第一段は、ファルコン9の最初の5回の打ち上げで使用され、3x3のパターンで配置された9基のSpaceX Merlin 1Cロケットエンジンによって駆動されました。これらのエンジンはそれぞれ海面で556kN（125,000ポンドの力）の推力を持ち、打ち上げ時の合計推力は約5,000kN（1,100,000ポンドの力）でした。[3]
ファルコン9のタンクの壁とドームはアルミニウムリチウム合金で作られている。SpaceXは、最高の強度と最も信頼性の高い溶接技術である全摩擦攪拌溶接タンクを使用している。 [3]
ファルコン9 v1.0の第一段では、第一段点火装置としてトリエチルアルミニウム-トリエチルボラン（TEA-TEB）の発火性混合物が使用されました。 [7]
第二段階
上段は真空運転用に改造されたマーリン1Cエンジン1基で駆動され、膨張比は117:1、公称燃焼時間は345秒である。再始動の信頼性を高めるため、エンジンには二重冗長自然発火点火装置（TEA-TEB）が搭載されている。[3]ファルコン9の第2段タンクは、単に第1段タンクの短縮版であり、ほとんど同じ工具、材料、製造技術を使用している。これにより、機体製造時のコストが削減される。[3]
ファルコン9の上段と下段を接続するファルコン9 v1.0中間段は、炭素繊維とアルミニウムのコア複合構造です。再利用可能な分離コレットと空気圧プッシャーシステムによってステージが分離されます。ステージ分離システムには12個の接続ポイントがありました（後にv1.1ランチャーでは3個に削減されました）。[8]
コントロール
SpaceX はフォールトトレラント設計で複数の冗長飛行コンピュータを使用しています。各 Merlin エンジンは 3 つの投票コンピュータによって制御され、各コンピュータには 2 つの物理プロセッサがあり、常に相互にチェックし合っています。ソフトウェアはLinux上で実行され、 C++で記述されています。柔軟性のために、耐放射線部品の代わりに市販の既製部品とシステム全体の「耐放射線」設計が使用されています。[9]
少なくともファルコン9 v1.0ロケットの第2段の2回目の改訂では、4基のドラコスラスタが反応制御システムとして使用される予定だった。[10]ファルコン9がこれらのスラスタを搭載して飛行したかどうかは不明である。ファルコン9 v1.0の第2版は、窒素コールド ガススラスタを使用するファルコン9 v1.1に置き換えられた。[11]スラスタはペイロード分離のために安定した姿勢を維持するために使用されたが、非標準サービスとして、ステージとペイロードを最大毎分5回転 (RPM) まで回転させるためにも使用されるように設計されていたが、 [10]飛行した5つのミッションのいずれにも、このサービスに対するペイロード要件はなかった。
開発の歴史
資金調達
SpaceXは最初の打ち上げロケットであるファルコン1の開発に自社の資金を投じたが、ファルコン9の開発はNASAによる複数のデモ飛行の購入によって加速された。これは2006年の商業軌道輸送サービス（COTS）プログラムからのシードマネーから始まった。 [12] SpaceXはCOTS提案を提出した20社以上の企業から選ばれた。[13] NASAの資金がなければ、開発にはもっと時間がかかっただろうとマスク氏は語った。[2]
ファルコン9 v1.0の開発費は約3億ドルで、NASAはその費用を確認した。ファルコン1の開発費の一部を含めると、ファルコン9の開発にはある程度貢献していたため、合計は3億9000万ドルに達する可能性がある。[14] [2]
NASAはまた、NASA‐空軍コストモデル（NAFCOM）（米国の民間および軍事宇宙調達における従来のコストプラス契約方式）を使用してファルコン9の開発コストを、 NASAの環境/文化に基づいて36億ドル、より商業的なアプローチを使用した場合は16億ドルと評価した。 [15] [14]
生産
2010年12月、スペースXの生産ラインでは3ヶ月ごとに1機の新しいファルコン9（およびドラゴン宇宙船）を製造しており、2012年には生産率を6週間に1機に倍増させる計画であった。[16]
発売履歴
ファルコン9のv1.0バージョンは5回打ち上げられ、そのすべてでドラゴン宇宙船を低地球軌道に運ぶことに成功し、そのうち3回は国際宇宙ステーションとのドッキングに成功しました。
これらのミッションの 1 つでは、エンジンの故障と ISS の主要ミッションによって課された安全上の制約により、二次ペイロードが予想よりも低い軌道に展開されました。
再利用性
SpaceX は、ファルコン 1とファルコン 9の両方の初期のファルコン ロケットの打ち上げで、ミッション後のブースター回収飛行テストを限定的に実行しました。当初のパラシュート ベースの設計アプローチは最終的に失敗し、同社は軌道回収テストにファルコン 9 v1.1 車両を使用する新しい推進帰還設計手法を採用しましたが、2012 年から 2013 年にかけての低高度低速度飛行テストにはファルコン 9 v1.0 ブースター タンクを使用しました。
ファルコン9の開発初期から、スペースXは両ステージとも最終的には再利用が可能になると期待を表明していた。ステージ再利用性に関するスペースXの初期設計には、ブースターステージに軽量の熱保護システム（TPS）機能を追加し、分離されたステージをパラシュートで回収することが含まれていた。しかし、初期のテスト結果は成功せず、[17]そのアプローチは放棄され、新しい設計が開始された。
2011年、スペースXは正式に資金援助を受けた開発プログラム、スペースX再利用可能打ち上げシステム開発プログラムを開始した。その目的は、発射台への推進力帰還を利用した再利用可能な第1段および第2段の設計である。しかし、初期のプログラムでは第1段の帰還のみに焦点が当てられている。[18]
この複数年にわたるプログラムの初期段階として、長さ32メートル（106フィート）のファルコン9 v1.0第1段タンクを使用してグラスホッパー試作試験機が製造され、試験された。グラスホッパー試作試験機は、退役前の2012年から2013年にかけて、 低高度離陸と垂直着陸を8回成功させた。
参照
参考文献
- ^ イーロン・マスク（2011年5月4日）。「米国が中国に勝てる理由：SpaceXのコストに関する事実」SpaceRef。2015年2月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年7月9日閲覧。
- ^ abc 「SpaceXのコストに関する事実」。spacex.com。2011年5月4日。2013年3月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ abcdefgh 「Falcon 9」。SpaceX。2012年11月16日。2012年3月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年9月28日閲覧。
- ^ ab 「SpaceX Falcon 9 データシート」。スペースローンチレポート。2012年9月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年5月1日閲覧。
{{cite web}}: CS1 メンテナンス: 不適切 URL (リンク) - ^ 「詳細なミッションデータ - Falcon-9 ELV 初飛行デモンストレーション」。ミッションセットデータベース。NASA GSFC。2011年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年5月26日閲覧。
- ^ 「SpaceX Falcon 9 Upper Stage Engine Successfully Completes Full Mission Duration Firing」（プレスリリース）SpaceX、2009年3月10日。2012年3月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年11月28日閲覧。
- ^ Stephen Clark (2010年6月2日). 「ミッションステータスセンター」. SpaceflightNow . 2017年7月9日閲覧。
- ^ アイリーン・クロッツ (2013年9月6日)。「マスク氏、ファルコン9のカリフォルニアデビューに向けてSpaceXは「極度のパラノイア」状態にあると語る」。スペースニュース。 2017年7月9日閲覧。
- ^ Amy Svitak (2012年11月19日). 「Dragonの「放射線耐性」設計」. Aviation Week . 2015年7月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年7月9日閲覧。
- ^ ab 「Falcon 9 Launch Vehicle Payload User's Guide, 2009」（PDF） 。SpaceX。2009年。 2011年4月29日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年2月3日閲覧。
- ^ 「SpaceX Falcon 9 データシート」。Space Launch Report。2017年5月1日。2012年9月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年7月9日閲覧。
{{cite web}}: CS1 メンテナンス: 不適切 URL (リンク) - ^ アラン・リンデンモイヤー (2010年4月26日). 「NASA諮問委員会商業宇宙委員会」(PDF) . NASA. 2017年3月13日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。 2017年7月9日閲覧。
- ^ アラン・ボイル (2006年3月20日). 「民間ベンチャーが宇宙ステーションのサービス提供に挑む」MSNBC . 2013年12月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年7月9日閲覧。
- ^ ab 「乗員・貨物システムの商業市場評価」（PDF）。NASA。2011年4月27日。p.40。2019年1月18日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。2017年7月9日閲覧。
- ^ 「Falcon 9 Launch Vehicle NAFCOM Cost Estimates」（PDF） NASA、2011年8月。 2017年7月9日閲覧。
- ^ Denise Chow (2010年12月8日). 「SpaceX CEO Elon MuskとのQ&A: 民間宇宙ドラゴンの達人」. Space.com . 2017年7月9日閲覧。
- ^ クリス・バーギン（2009年1月12日）。「マスクの野望：スペースXは完全に再利用可能なファルコン9を目指す」NASASpaceFlight 。 2017年7月9日閲覧。
- ^ Rand Simberg (2012年2月7日). 「Elon Musk on SpaceX's Reusable Rocket Plans」. Popular Mechanics . 2017年7月9日閲覧。