Falcon Heavy

Falcon Heavy on taaskasutatav suure kandevõimega kanderakett, mida arendab ja toodab SpaceX. See on edasiarendatud versioon Falcon 9-st. Rakett koosneb tugevdatud Falcon 9 südamikust, mille külge on kinnitatud kaks Falcon 9 esimest astet, mis toimivad stardikiirenditena. Falcon Heavy maksimaalne kandevõime on 63,8 tonni,^[1] mis on tunduvalt suurem Falcon 9 Full Thrusti kandevõimest. 2025. aastal oli kõigist kasutusel olevatest kanderakettidest teine suurim kandevõime, jäädes alla ainult NASA Space Launch Systemile ning kõigist kanderakettidest neljas suurim kandevõime, jäädes alla SLS-ile, Nõukogude Energiale ja Saturn V-le.

Falcon Heavy

Falcon Heavy detsembris 2017
Otstarve	Orbitaalne suure kandevõimega kanderakett
Tootja	SpaceX
Päritolumaa	Ameerika Ühendriigid
Raketistardi maksumus	Taaskasutatav: 90 mln dollarit Tavaline: 150 mln dollarit
Suurus
Pikkus	70 m
Läbimõõt	3,66 m
Laius	12,2 m
Mass	1 420 788 kg
Astmeid	2+
Kasulik last
Sihtkoht	Maa-lähedane orbiit
Kandevõime	63 800 kg
Sihtkoht	Marss
Kandevõime	16 800 kg
Sihtkoht	Pluuto
Kandevõime	3500 kg
Seotud raketid
Perekond	Falcon 9
Võrreldavad	Delta IV Heavy New Glenn
Stardiajalugu
Hetkeseis	kasutuses
Stardikohad	Kennedy Kosmosekeskuse stardikompleks 39
Raketistarte	9
Edukaid starte	9
Esmalend	6. veebruar 2018
Kiirendid
Kiirendite arv	2
Mootor(id)	9 Merlin 1D
Põlemisaeg	154 s
Kütus	LOX / RP-1
Esimene aste
Mootor(id)	9 Merlin 1D
Põlemisaeg	187 s
Kütus	LOX / RP-1
Teine aste
Mootor(id)	1 Merlin 1D Vacuum
Tõukejõud	934 kN
Eriimpulss	348 s
Põlemisaeg	397 s
Kütus	LOX / RP-1

24. jaanuaril 2018 katsetas SpaceX stardiplatvormil kanderaketi mootoreid ning saadud andmete põhjal otsustas firma, kas järgmisena toimub reaalne start või veel üks staatiline katsetus.^[2] Falcon Heavy esmalend toimus 6. veebruaril 2018 kell 15.45 (EST) ning kanderakett viis kosmosesse Elon Muski Tesla Roadsteri.^[3][4]

Ajalugu

Falcon Heavy kanderaketi kontseptsiooni arutati esmakordselt 2004. aastal. SpaceX avalikustas Falcon Heavy 2011. aasta aprillis Washingtoni pressikonverentsil, kus teatati ka eeldatav katselennu aeg 2013. aastal.

Mitmed takistused lükkasid esmalendu edasi ligemale 5 aastat, k.a raketiga Falcon 9 toimunud anomaaliad, mis sundisid kogu insenerimeeskonda keskenduma Falcon 9 veaanalüüsile ning peatasid kõik lennuoperatsioonid mitmeks kuuks.

Falcon Heavy disainis kavandatud kolme Falcon 9 ühendamine ja struktuuriline ülesehitus kujunes palju keerulisemaks kui algselt arvatud.

Juulis 2017 ütles Elon Musk: "See oli tegelikult palju keerulisem kui me arvasime. ...tõesti, palju, palju keerulisem kui me alguses arvasime. Me olime selle suhtes üsna naiivsed."

Falcon Heavy esmalend toimus lõpuks 6. veebruaril 2018 kell 3:45 UTC-5, pärast ebasoodsatest ilmastikuoludest tingitud kahetunnist viivitust.

Kontseptsioon ja rahastamine

Falcon Heavy arendusel kaaluti esialgu variante kanderaketi Falcon 5 kasutamiseks. Hiljem selgus, et ainus kuluefektiivne võimalus on Falcon 9 kasutamine. Falcon Heavyt arendati ainult erakapitaliga ning see läks maksma rohkem kui 500 miljonit dollarit.

Disain ja arendus

Falcon Heavy disain põhineb Falcon 9 kerel ja mootoritel.

2008. aastal oli SpaceX planeerinud Falcon 9 esmalennu 2009. aastaks, samas kui "Falcon 9 Heavy oleks tulnud paari aasta pärast".^[5]

2011. aasta aprilliks oli saadud parem ülevaade Falcon 9 võimekusest ja jõudlusest, kuna SpaceX oli lõpetanud kaks edukat testi Maa-lähedasele orbiidile (LEO), millest üks hõlmas teise astme taaskasutamist.^[6]

Aastal 2015 teatas SpaceX mitmetest Falcon Heavy raketile tehtavatest muutustest ja töötas samal ajal Falcon 9 versiooni 1.1 uuendustega.^[7] 2016. aasta detsembris avaldas SpaceX foto, mis näitas Falcon Heavy vaheastet.^[8]

Korduvkasutatavus

Falcon Heavy esimesed astmed esmalennu järel maandumas

Aastatel 2013–2016 töötas SpaceX Falcon 9 jaoks välja korduvkasutatava raketi arhitektuuri, mis on osaliselt rakendatav ka Falcon Heavyle.

SpaceX on varem väljendanud lootust, et lõpuks saavad kõik raketi astmed taaskasutatavaks. SpaceX on korduvalt demonstreerinud Falcon 9 esimese astme maandamist nii maal kui merel ja on proovinud taaskasutada kaitsevoolundeid. Selline lähenemine sobib eriti hästi Falcon Heavyle, kus kaks välimist tuuma eralduvad raketist lennu ajal palju varem, mistõttu liiguvad nad eraldumisel põhituumast tunduvalt madalamal kiirusel. SpaceX kaalus Falcon Heavy esmalennul plaanimisel võimalust taaskasutada teist astet, kuid otsustas sellest loobuda.

SpaceX on teatanud, et Falcon Heavy kandevõime geostatsionaarsele ülekandeorbiidile (GTO) väheneb lisandunud korduvkasutatava tehnoloogia tõttu, kuid start on seetõttu odavam. Kõigi kolme südamiku taaskasutamisel on kandevõime geostatsionaarsele ülekandeorbiidile 8 tonni. Kui taaskasutada ainult kaht südamikku, on GTO kandevõime ligikaudu 16 tonni. Võrdluseks, võimsuselt järgmise raketi, Delta IV Heavy, kandevõime on 14 210 tonni. Seega moodustab kõigi kolme südamiku taaskasutamisel Falcon Heavy kandevõime 56% Delta IV Heavy kandevõimest, kuid jättes keskmise südamiku taaskasutamata, on raketi kandevõime 12% võrra suurem.

Katsetamine

Maiks 2013 ehitati Texase osariigis asuvasse McGregori linna katsekeskus, mis on spetsiaalselt projekteeritud Falcon Heavy kolme südamiku ja nende mootorite testimiseks. Siiski pole seal kolme südamikku korraga testitud. Mais 2017 katsetas SpaceX McGregori katsekeskuses Falcon Heavy keskmist südamikku.

Juulis 2017 teatas Elon Musk, et Falcon Heavy testimine on keeruline ja seda pole võimalik täielikult ilma katselendudeta teha.

Septembriks 2017 oli SpaceX testinud kõiki esmalennul kasutatavaid raketisüdamikke ning 24. jaanuaril 2018 katsetas firma kanderaketi mootoreid ka stardiplatvormil.

Esmalend

Falcon Heavy startimas esmalennule

Pärast mitut edasilükkamist teatas SpaceX, et Falcon Heavy esmalend toimub jaanuaris 2018 ning juulis 2017 teatas Elon Musk, et kanderaketi start võib ebaõnnestuda ning ta loeb stardi edukaks kui kanderaketi purunemine ei purusta stardiplatvormi.^[9] 28. detsembril 2017 viidi Falcon Heavy stardiplatvormile, et valmistuda 19. jaanuaril 2018 toimuma pidanud rakettmootorite katsetuseks. Kuna 20. jaanuaril 2018 algas Ameerika Ühendriikide föderaalvalitsuses tööseisak, pidi firma katse edasi lükkama ning see sooritati 24. jaanuaril. Musk teatas Twitteris, et katsetus oli edukas ning start toimub umbes nädala jooksul.

Falcon Heavy esmalend startis Kennedy kosmosekeskusest 6. veebruaril kell 15:45 (EST) ning SpaceX-il õnnestus mõlemad kanderaketi välimised südamikud pärast kanderaketist eraldumist maandada. Raketi esimese astme kolmest maandumisel käivituma pidanud mootorist, käivitus ainult üks ning seetõttu kukkus esimene aste sihtmärgiks olnud droonlaeva lähedal merre ning purunes täielikult.

Musk teatas pärast starti, et kanderaketi viimane aste töötas plaanitust kauem, mistõttu lendab massisimulaatoriks olnud Tesla Roadster Marsist mööda.^[10] Hilisemad arvutused kinnitasid, et auto küll ületab Marsi orbiidi, kuid mitte märkimisväärselt.^[11]

Võimekus

Osaliselt taaskasutatav Falcon Heavy liigitub NASA mehitatud kosmoselennu revisjonikomisjoni kasutatava klassitseerimissüsteemi kohaselt suure kandevõimega kanderaketiks, mille kandevõime Maa-lähedasele orbiidile on 20–50 tonni. Täielikult taaskasutatav Falcon Heavy võib liigitada ka ülisuure kandevõimega kanderakettide hulka (kandevõime üle 50 tonni).

Esialgse kontseptsiooni järgi pidi (Falcon 9-S9 2005) projekteeritud kandevõime olema 24,750 tonni, aga aprilliks 2011 oli eeldatav kandevõime suurenenud 53 tonnini ning geostatsionaarse ülekandeorbiidi korral 12 tonnini. 2011. aasta hilisemates raportites prognoositi Maa-lähedaselt orbiidilt kaugemale minekul veel suuremat kandevõimet. Raportites esitati 19000 kilogrammine kandevõime geostatsionaarse ülekandeorbiidini, 16 tonni Kuu orbiidini ja 14 tonni Marsi orbiidini.

2013. aasta lõpuks suurendas SpaceX Falcon Heavy geostatsionaarse ülekandeorbiidi projekteeritud kandevõime 21,2 tonnini.

2017. aasta aprillis suurendati Falcon Heavy kandevõime Maa-lähedasele orbiidile 54,4 tonnilt 63,8 tonnini. Maksimaalne kandevõime saavutatakse juhul, kui ei taaskasutata ühtegi raketisüdamikku.

Kandevõime (tonnides) ajalugu

Sihtkoht	Falcon Heavy			Falcon 9
	August 2013 kuni aprill 2016	Mai 2016 kuni märts 2017	Alates aprill 2017
Maa-lähedane orbiit (28,5°)	53,000	54,400	63,800	22,800
Geostatsionaarne ülekandeorbiit (27°)	21,200	22,200	26,700	8,300
Geostatsionaarne ülekandeorbiit (27°) taaskasutatav	6,400	6,400	8,000	5,500
Marss	13,200	13,600	16,800	4,020
Pluuto	–	2,900	3,500	–

Mehitatud lend ümber Kuu

27. veebruaril 2017 teatas Musk, et SpaceX proovib 2018. aasta lõpus lennutada kaht eraisikut vaba tagasipöördumise trajektooril ümber Kuu, mis oleks mõnevõrra sarnane Apollo 8 lennuga. Dragon 2 stardiks Falcon Heavyga. Kaks eraisikut, keda veel ei ole mainitud, lähenesid SpaceX-ile ümber Kuu reisimise asjus ja on "juba tasunud märkimisväärse tagatise". Nende kahe isiku nimed teatatakse hiljem, kuni esialgse tervisekontrolli tulemuste saamiseni, et tagada nende sobivus missioonile, kinnitas avaldus. Vastavalt Muski sõnule on kaks reisijat ainsad inimesed, umbes nädala pikkuse reisi ajal ümber Kuu. "See oleks pikk kaar ümber Kuu ... See "riivaks" Kuu pinda, läheks veidi kaugemale süvakosmosesse ja seejärel suunduks tagasi Maale," ütles Musk telekonverentsi ajal. "Nii et ma arvan, kaugeleulatuvalt, võib-olla umbes 500 000 – 650 000 kilomeetrit." Dragon hakkab suures osas tegutsema iseseisvalt, kuid reisijad peaksid treenima hädaolukorras tegutsema. Dragon 2 kapsel vajab sügava kosmoselennuga mõningaid versiooniuuendusi, kuid Musk ütles, et need piirduvad peamiselt kaugsidesüsteemi paigaldamisega.

Veebruaris 2018 teatas Elon Musk, et SpaceX loobub plaanist saata kaks kosmoseturisti Kuu orbiidile ning keskendub selle asemel Big Falcon Rocketi arendamisele.^[12]