فالكون 9 بكامل قوته

طُوِّرت النسخة الثالثة من صاروخ فالكون 9 خلال الفترة 2014-2015، وأُجريت رحلتها التجريبية الأولى في ديسمبر 2015. يُعدّ فالكون 9 فول ثرست نسخةً مُعدَّلة قابلة لإعادة الاستخدام من عائلة فالكون 9، وتتجاوز قدراتها قدرات فالكون 9 v1.1، بما في ذلك القدرة على "هبوط المرحلة الأولى لمهام مدار النقل الجغرافي الثابت (GTO) على متن سفينة مُسيَّرة " ^{[ 13 ] [ 14 ].} صُمِّم الصاروخ باستخدام أنظمة وبرمجيات طُوِّرت كجزء من برنامج تطوير أنظمة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام التابع لشركة سبيس إكس ، وهي مبادرة خاصة من سبيس إكس لتسهيل إعادة الاستخدام السريع للمرحلتين الأولى والثانية من مركبات إطلاق سبيس إكس على المدى البعيد ^{[ 15 ]} . خضعت تقنيات متنوعة للاختبار على النموذج التجريبي غراس هوبر ، بالإضافة إلى عدة رحلات تجريبية لفالكون 9 v1.1، حيث أُجريت اختبارات الهبوط المُتحكَّم به للمُعزِّز بعد انتهاء المهمة ^{[ 16 ] .}

في عام 2015، أجرت شركة سبيس إكس عدداً من التعديلات على صاروخ فالكون 9 v1.1 الحالي. عُرف الصاروخ الجديد داخلياً باسم فالكون 9 فول ثرست، ^{[ 17 ]} ويُعرف أيضاً باسم فالكون 9 v1.2، وفالكون 9 المحسّن، وفالكون 9 كامل الأداء، ^{[ 13 ]} وفالكون 9 المطور. ^{[ 18 ]}

كان الهدف الرئيسي للتصميم الجديد هو تسهيل إعادة استخدام المعزز لمجموعة أكبر من المهام، بما في ذلك توصيل الأقمار الصناعية الكبيرة للاتصالات إلى المدار المتزامن مع الأرض . ^{[ 11 ]}

تشمل التعديلات في النسخة المطورة ما يلي:

• يتم تبريد الأكسجين السائل إلى 66.5 كلفن (-206.7 درجة مئوية؛ 119.7 درجة رانكين؛ -340.0 درجة فهرنهايت) ويتم تبريد RP-1 إلى 266.5 كلفن (-6.6 درجة مئوية؛ 479.7 درجة رانكين؛ 20.0 درجة فهرنهايت) ^{[ 19 ]} من أجل الكثافة (مما يسمح بتخزين المزيد من الوقود والمؤكسد في حجم خزان معين، بالإضافة إلى زيادة تدفق كتلة الوقود الدافعة عبر المضخات التوربينية مما يزيد من قوة الدفع).        
• الهيكل المُطوَّر في المرحلة الأولى ^{[ 18 ] [ 20 ]}
• خزانات وقود المرحلة الثانية الأطول ^{[ 18 ]}
• مرحلة بينية أطول وأقوى ، تضم فوهة محرك المرحلة الثانية، وزعانف شبكية، ومحركات توجيه ^{[ 18 ] [ 20 ]}
• تمت إضافة دافع مركزي لفصل المراحل ^{[ 18 ]}
• تطور تصميم الزعانف الشبكية ^{[ 18 ] [ 20 ]}
• Octaweb المعدل ^{[ 18 ]}
• أرجل هبوط مطورة ^{[ 18 ] [ 20 ]}
• تمت زيادة قوة دفع محرك Merlin 1D ^{[ 18 ]} إلى نسخة الدفع الكامل من Merlin 1D ، مستفيدة من المواد الدافعة الأكثر كثافة التي تم تحقيقها عن طريق التبريد الفرعي .
• تم زيادة قوة الدفع الفراغي لمحرك ميرلين أحادي البعد عن طريق تبريد المواد الدافعة إلى ما دون الصفر. ^{[ 18 ]}
• العديد من الجهود الصغيرة لتقليل الكتلة. ^{[ 21 ]}

حقق التصميم المُعدَّل زيادةً في الارتفاع قدرها 1.2 متر (3 أقدام و11 بوصة) ، ليصل إلى 70 مترًا (230 قدمًا) بالضبط ، بما في ذلك غطاء الحمولة، ^{[ 12 ]} مع زيادة إجمالية في الأداء بنسبة 33%. ^{[ 18 ]} يتميز محرك المرحلة الأولى الجديد بنسبة دفع إلى وزن أعلى بكثير.   

يمكن للمعزز ذي الدفع الكامل للمرحلة الأولى أن يصل إلى مدار أرضي منخفض كمرحلة واحدة إلى المدار إذا لم يكن يحمل المرحلة العليا وقمرًا صناعيًا ثقيلًا. ^{[ 22 ]}

تضمنت النسخ التي أُطلقت عام 2017 نظام استعادة تجريبي لنصفي غطاء الحمولة. وفي 30 مارس 2017، استعادت شركة سبيس إكس لأول مرة غطاءً من مهمة SES-10 ، بفضل محركات الدفع ومظلة قابلة للتوجيه ساعدته على الانزلاق نحو هبوط سلس على الماء. ^{[ 23 ]}

في رحلة 25 يونيو 2017 ( إيريديوم نيكست 11-20)، استُبدلت زعانف الشبكة المصنوعة من الألومنيوم بأخرى من التيتانيوم، لتحسين التحكم ومقاومة الحرارة أثناء العودة إلى الغلاف الجوي . ^{[ 24 ]} وبعد عمليات الفحص التي أُجريت بعد الرحلة، أعلن إيلون ماسك أن زعانف الشبكة الجديدة لن تحتاج على الأرجح إلى صيانة بين الرحلات. ^{[ 25 ]}

مواصفات وخصائص صاروخ فالكون 9 كامل الدفع هي كما يلي: ^{[ 12 ] [ 29 ] [ 34 ]}

يستخدم صاروخ فالكون 9 فول ثرست مرحلة وسيطة بطول 4.5 متر ^{[ 34 ]} ، وهي أطول وأقوى من المرحلة الوسيطة لصاروخ فالكون 9 v1.1. وهي عبارة عن " هيكل مركب يتكون من قلب من الألومنيوم على شكل قرص العسل محاط بطبقات من ألياف الكربون ". ^{[ 12 ]} يبلغ الطول الإجمالي للمركبة عند الإطلاق 70 مترًا، وتبلغ كتلتها الإجمالية مع الوقود 549,000 كيلوغرام. ^{[ 34 ]} سبيكة الألومنيوم والليثيوم المستخدمة هي 2195-T8 . ^{[ 36 ]} 

تتضمن مركبة فالكون 9 فول ثرست المطورة أنظمة استعادة المرحلة الأولى ، مما يسمح لشركة سبيس إكس بإعادة المرحلة الأولى إلى موقع الإطلاق بعد إتمام متطلبات المهمة الأساسية. تشمل هذه الأنظمة أربع أرجل هبوط قابلة للنشر ، تُثبّت على خزان المرحلة الأولى أثناء الصعود. سيتم تحويل الوقود الزائد المخصص لعمليات استعادة المرحلة الأولى من فالكون 9 لاستخدامه في المهمة الأساسية، إذا لزم الأمر، مما يضمن هوامش أداء كافية لنجاح المهمات. ^{[ 12 ]} تبلغ سعة الحمولة الاسمية إلى مدار نقل ثابت بالنسبة للأرض 5500 كيلوغرام (12100 رطل) مع استعادة المرحلة الأولى (يبلغ سعر الإطلاق 62 مليون دولار أمريكي)، مقابل 8300 كيلوغرام (18300 رطل) مع مرحلة أولى غير قابلة للاستهلاك. ^{[ 34 ]}  

في وقت مبكر من مارس 2014، تضمنت أسعار ومواصفات الحمولة المنشورة لصاروخ فالكون 9 v1.1 القابل للاستهلاك من شركة سبيس إكس أداءً أعلى بنحو 30% مما أشارت إليه قائمة الأسعار المنشورة. في ذلك الوقت، كان هذا الأداء الإضافي مخصصًا لشركة سبيس إكس لإجراء اختبارات إعادة الاستخدام مع فالكون 9 v1.1 مع الحفاظ على تحقيق الحمولات المحددة للعملاء. وقد أُجريت العديد من التعديلات الهندسية لدعم إعادة استخدام واستعادة المرحلة الأولى في هذا الإصدار السابق v1.1. وأشارت سبيس إكس إلى أنها تملك مجالًا لزيادة أداء الحمولة لصاروخ فالكون 9 فول ثرست، أو خفض سعر الإطلاق، أو كليهما. ^{[ 37 ]}

في عام 2015، أعلنت شركة سبيس إكس عن عدد من التعديلات على النسخة السابقة من صاروخ الإطلاق فالكون 9 v1.1 . عُرف الصاروخ الجديد داخليًا لفترة باسم فالكون 9 v1.1 فول ثرست ، ^{[ 17 ]} ولكنه عُرف أيضًا بأسماء مختلفة منها فالكون 9 v1.2 ، ^{[ 38 ]} وفالكون 9 المحسّن ، وفالكون 9 كامل الأداء ، ^{[ 13 ]} وفالكون 9 المطوّر ، ^{[ 39 ]} وفالكون 9 المطوّر . ^{[ 18 ] [ 40 ]} ومنذ الرحلة الأولى لـ"النسخة المطوّرة ذات الدفع الكامل"، تُشير سبيس إكس إلى هذه النسخة باسم فالكون 9 فقط . ^{[ 41 ]}

أوضحت جوين شوتويل، رئيسة شركة سبيس إكس، في مارس 2015 أن التصميم الجديد سيؤدي إلى تبسيط الإنتاج بالإضافة إلى تحسين الأداء: ^{[ 14 ]}

لقد حصلنا على محركات ذات قوة دفع أعلى، وأنهينا تطويرها، ونحن الآن في مرحلة الاختبارات التأهيلية. كما أننا نجري بعض التعديلات الطفيفة على الهيكل. أرغب في إنتاج نسختين فقط، أو نواتين في مصنعي، لأن أي زيادة عن ذلك لن تكون مُرضية من وجهة نظر العميل. تُحقق هذه التعديلات زيادة في الأداء بنسبة 30% تقريبًا، وربما أكثر قليلًا. وتتيح لنا هذه التعديلات إنزال المرحلة الأولى لمهام المدار الانتقالي الثابت بالنسبة للأرض على متن سفينة الهبوط الآلية . ^{[ 13 ]}

بحسب بيان صادر عن شركة سبيس إكس في مايو 2015، من المرجح ألا يحتاج صاروخ فالكون 9 فول ثرست إلى إعادة اعتماد للإطلاق بموجب عقود مع الحكومة الأمريكية. وصرحت شوتويل بأن "العملية تتطور باستمرار [مع الوكالات]"، وأن "اعتماد النسخ الجديدة من الصاروخ سيصبح أسرع فأسرع". ^{[ 42 ]} وقد اعتمد سلاح الجو الأمريكي النسخة المطورة من الصاروخ لاستخدامها في عمليات الإطلاق العسكرية الأمريكية في يناير 2016، استنادًا إلى عملية الإطلاق الناجحة الوحيدة حتى ذلك الحين، وإلى "القدرة المُثبتة على تصميم وإنتاج وتأهيل وتسليم نظام إطلاق جديد، وتوفير دعم ضمان المهمة اللازم لإيصال أقمار الأمن القومي الفضائية إلى مدارها". ^{[ 43 ]}

بدأت المرحلة الأولى المُطوّرة اختبارات القبول في منشأة ماكجريجور التابعة لشركة سبيس إكس في سبتمبر 2015. أُنجز أول اختبار إطلاق ثابت من أصل اختبارين في 21 سبتمبر 2015، وشمل استخدام الوقود المبرد ومحركات ميرلين 1D المُحسّنة. ^{[ 44 ]} وصل الصاروخ إلى أقصى قوة دفع خلال اختبار الإطلاق الثابت، وكان من المقرر إطلاقه في موعد لا يقل عن 17 نوفمبر 2015. ^{[ 45 ]}

أعلنت شركة SES SA ، المالكة والمشغلة للأقمار الصناعية، في فبراير 2015 عن خططها لإطلاق قمرها الصناعي SES-9 على متن الرحلة الأولى لصاروخ فالكون 9 فول ثرست. ^{[ 46 ]} وفي نهاية المطاف، اختارت شركة سبيس إكس إطلاق SES-9 على متن الرحلة الثانية لصاروخ فالكون 9 فول ثرست ، وإطلاق المجموعة الثانية من أقمار أوربكوم OG2 على متن الرحلة الأولى . وكما أوضح كريس بيرجين من موقع NASASpaceFlight، تطلّب إطلاق SES-9 عملية احتراق أكثر تعقيدًا للمرحلة الثانية، تتضمن إعادة تشغيل واحدة لمحرك المرحلة الثانية، بينما ستتيح مهمة أوربكوم "للمرحلة الثانية إجراء اختبارات إضافية قبل مهمة SES-9 الأكثر تطلبًا". ^{[ 47 ]}

Falcon 9 Full Thrust completed its maiden flight on 22 December 2015, carrying an Orbcomm 11-satellite payload to orbit and landing the rocket's first stage intact at SpaceX's Landing Zone 1 at Cape Canaveral.^[39] The second mission, SES-9, occurred on 4 March 2016.^[48]

SpaceX first used Launch Complex 40 at Cape Canaveral Air Force Station and Space Launch Complex 4E at Vandenberg Air Force Base for Falcon 9 Full Thrust rockets, like its predecessor Falcon 9 v1.1. Following the 2016 accident at LC-40, launches from the East Coast were switched to the refurbished pad LC-39A at Kennedy Space Center, leased from NASA.^[51]

بدأت أعمال التصميم المعماري والهندسي لتعديلات منصة الإطلاق LC-39A في عام 2013، ووُقّع عقد استئجار المنصة من وكالة ناسا في أبريل 2014، وبدأ البناء لاحقًا في نفس العام ^{[ 52 ]} ، بما في ذلك بناء منشأة تكامل أفقي ضخمة (HIF) لاستيعاب مركبتي الإطلاق فالكون 9 وفالكون هيفي مع المعدات والحمولات المرتبطة بهما أثناء المعالجة. ^{[ 53 ]} أُجري أول إطلاق في 19 فبراير 2017 مع مهمة CRS-10 . ولا يزال يتعين استكمال أعمال ذراع وصول الطاقم وغرفة العمليات قبل إطلاق رحلات مأهولة، ومن المقرر إطلاق كبسولة دراغون 2 التابعة لشركة سبيس إكس في عام 2019.

تم التخطيط لإنشاء موقع إطلاق خاص إضافي ، مخصص حصريًا للإطلاقات التجارية، في قاعدة ستاربيس بالقرب من براونزفيل ، تكساس ^{[ 54 ]،} وذلك بعد عملية تقييم شملت عدة ولايات في الفترة من 2012 إلى منتصف 2014، حيث تم النظر في فلوريدا وجورجيا وبورتوريكو . [ 55 ^{] [ 56 ] ومع ذلك} ، فقد تم تغيير تركيز الموقع من إطلاق صاروخي فالكون 9 وفالكون هيفي إلى رحلات اختبار الإقلاع والهبوط العمودي لمركبة اختبار ستارشيب هوبر المصغرة . ومن غير المرجح أن يُستخدم هذا الموقع لإطلاق صاروخي فالكون 9 أو فالكون هيفي، حيث توفر منصات الإطلاق الحالية قدرة إطلاق كافية.

أكملت شركة سبيس إكس بناء منطقة هبوط في قاعدة كيب كانافيرال الجوية، تُعرف باسم LZ-1 . تتكون المنطقة من منصة قطرها 86 مترًا (282 قدمًا) ، وقد استُخدمت لأول مرة في 16 ديسمبر 2015 بهبوط ناجح لصاروخ فالكون 9 فول ثرست. ^{[ 57 ]} كان الهبوط على LZ-1 أول هبوط ناجح لصاروخ فالكون 9، وثالث محاولة هبوط على سطح صلب. (حتى 4 يونيو 2020)   لم تفشل سوى محاولة هبوط واحدة. هبط الصاروخ المعزز قبالة الشاطئ مباشرة. وفي الأيام القليلة التالية، تم سحبه إلى ميناء كانافيرال، ورفعه من الماء باستخدام رافعتين، وإعادته إلى حظيرة تابعة لشركة سبيس إكس.

بجوار منصة الهبوط LZ-1 مباشرةً، أنشأت شركة سبيس إكس منصة الهبوط LZ-2 للسماح بهبوط متزامن للصواريخ المعززة بعد رحلات فالكون الثقيل. ومنذ ذلك الحين، هبطت عدة صواريخ معززة في LZ-2. وفي وقت لاحق، قامت سبيس إكس بتحويل هاتين المنصتين إلى منصات هبوط مخصصة في LC-39A وSLC-40، بدءًا من تدشين LZ-40 في عام 2026.

أنشأت شركة سبيس إكس أيضًا موقع هبوط في مجمع الإطلاق السابق SLC-4W في قاعدة فاندنبرغ الجوية . وفي عام 2014، هُدم موقع الإطلاق لإعادة بنائه كموقع هبوط. ^{[ 58 ]} وفي 8 أكتوبر 2018، هبط معزز صاروخ فالكون 9 بنجاح على منصة الهبوط الأرضية الجديدة، المعروفة باسم LZ-4 ، لأول مرة. ^{[ 59 ]}

ابتداءً من عام 2014، كلّفت شركة سبيس إكس ببناء سفن طائرات مسيّرة ذاتية القيادة (ASDS) من منصات عائمة، مُجهّزة بمحركات تثبيت الموقع ومنصة هبوط كبيرة. وتتمركز هذه السفن على بُعد مئات الكيلومترات من موقع الإطلاق، مما يسمح باستعادة المرحلة الأولى من الصواريخ في المهمات عالية السرعة التي لا يمكنها العودة إلى موقع الإطلاق. ^{[ 60 ] [ 61 ]}

تمتلك شركة سبيس إكس ثلاث سفن طائرات بدون طيار عاملة، هي : "Just Read the Instructions" (الإصدارين 1 و2، وقد تم إيقاف الإصدار 1) ، و" Of Course I Still Love You" ، و "A Shortfall of Gravitas " . ^{[ 62 ]} تُستخدم كل من "A Shortfall of Gravitas" و" Just Read the Instructions" (الإصدار 2) في المحيط الأطلسي من ميناء كانافيرال لإطلاق الصواريخ من قاعدة كيب كانافيرال، بينما يتم تشغيل "Of Course I Still Love You" في المحيط الهادئ من ميناء لونغ بيتش لإطلاق الصواريخ من قاعدة فاندنبرغ.