Falcon 9 on kaksivaiheinen kantoraketti, jonka on suunnitellut ja valmistanut SpaceX Yhdysvalloissa. Raketin ensimmäinen vaihe on suunniteltu uudelleenkäytettäväksi: modernit versiot voivat laskeutua pystyasennossa takaisin Maahan joko kiinteälle laskeutumisalueelle tai merellä sijaitsevalle alukselle. Sekä ensimmäisen että toisen vaiheen voimanlähteenä toimivat SpaceX:n Merlin-moottorit, jotka käyttävät polttoaineena kryogeenistä nestemäistä happea ja rakettiperosiinia (RP-1). Nimi Falcon 9 viittaa fiktiiviseen alukseen Millennium Falconiin ja luku 9 kertoo ensimmäisen vaiheen yhdeksästä moottorista.

Versiot ja kehitys

Falcon 9:stä on ollut useita pääversioita: v1.0 (2010–2013), v1.1 (2013–2016) ja v1.2 Full Thrust (alkaen 2015). Full Thrust -perheestä kehitettiin edelleen Block 5 -versio, joka otettiin käyttöön toukokuussa 2018. Block 5 sisältää lukuisia parannuksia: suuremman työntövoiman, parannetun lämmönsuojausjärjestelmän, vahvistetut laskeutumisjalat ja muita muutoksia, joiden ansiosta ensimmäisen vaiheen huolto, palautus ja uudelleenkäyttö ovat nopeampia ja luotettavampia.

Uudelleenkäytettävyys ja laskeutuminen

Falcon 9:n keskeinen innovaatio on ensimmäisen vaiheen uudelleenkäytettävyys. Ensimmäinen vaihe palautetaan ohjatusti alas käyttäen nosentaohjaimia (grid fins), moottinpaloja ja laskeutumisjalkoja. Palautus voidaan tehdä maalle tai merellä oleville autonomisille aluksille (ns. drone ship). SpaceX on kehittänyt myös lastin suojuksen (fairing) palautus- ja uudelleenkäyttömenetelmiä. Uudelleenkäyttö pienentää laukaisukustannuksia ja mahdollistaa tiheämmän laukaisurytmin.

Suorituskyky ja kuormat

Falcon 9 voi kuljettaa jopa 22 800 kilogrammaa (n. 50 300 lb) matalalle Maan kiertoradalle (LEO). Täysin käytettynä (expended) se voi viedä noin 8 300 kiloa geostationääriselle siirtoradalle (GTO); kun ensimmäinen vaihe palautetaan, GTO-kapasiteetti on tyypillisesti noin 5 500 kg. Raketin lastitila on noin 145 kuutiometriä. Raskaimpia GTO-kuormia ovat olleet esimerkiksi Intelsat 35e (6 761 kg) ja Telstar 19V (7 075 kg).

Käyttökohteet ja merkittävät tehtävät

Falcon 9 on monipuolinen kantoraketti, jota käytetään muun muassa:

  • satelliittien laukaisuun (erityisesti pienempiin ja keskisuuriin kaupallisiin kuormiin sekä suurissa määrissä myös Starlink-satelliitteja),
  • rahtikuljetuksiin kansainväliselle avaruusasemalle (ISS) NASA:n Commercial Resupply Services -sopimuksen (CRS) puitteissa,
  • astronauttien kuljetukseen Crew Dragon -kapselilla osana NASA:n Commercial Crew -ohjelmaa,
  • valtion turvallisuuteen liittyviin tehtäviin ja muihin avaruusohjelmiin, joihin Falcon 9 on saanut tarvittavat sertifikaatit.

SpaceX voitti vuonna 2008 sopimuksen NASAn COTS-ohjelmassa ja toimitti ensimmäisen CRS-sopimuksen mukaisen lennon 8. lokakuuta 2012. Crew Dragonin ensimmäinen miehitetty lento (Demo-2) lennettiin toukokuussa 2020, jolloin Falcon 9 toimitti astronautit ISS:lle.

Luotettavuus ja käyttömäärät

Falcon 9:n suosio perustuu osin sen uudelleenkäytettävyyteen, kilpailukykyiseen hintaan ja lyhyeen valmistelu- sekä huoltoaikaan. SpaceX on suorittanut Falcon 9 -laukauksia runsaasti ja palauttanut sekä uudelleenkäyttänyt lukuisia ensimmäisiä vaiheita kymmeniä kertoja. Falcon 9 on myös ollut keskeinen alusta Starlink-konstellaatioon, jossa jokaisella lennolla viedään kymmeniä — joskus satoja — pieniä satelliitteja kerralla; esimerkiksi 24. tammikuuta 2021 Falcon 9 vei yhdellä lennolla 143 satelliittia.

Falcon Heavy ja tulevaisuus

Falcon Heavy on Falcon 9:n kehitelmä, jossa kolmas, vahvistettu ensimmäisen vaiheen keskisydän yhdistetään kahteen ylimääräiseen Falcon 9 -alkuvaiheeseen. Falcon Heavy lensi ensimmäisen kerran helmikuussa 2018 ja tarjoaa suuremman nostokyvyn raskaille kuormille. SpaceX:n suunnitelmissa on kuitenkin korvata sekä Falcon 9 että Falcon Heavy tulevaisuudessa suuremmalla ja täysin uudelleenkäytettävällä Starship-kantoraketilla ja Super Heavy -työntövoimalla.

Tekniset piirteet ja varusteet

Merkittäviä teknisiä ratkaisuja Falcon 9:ssä ovat muun muassa:

  • Merlin-moottorit (RP-1 ja LOX) sekä viilennetty, kevyt rakenne,
  • grid fins -ohjaimet ja laskeutumisjalat, jotka mahdollistavat tarkan paluun ja pehmeän laskeutumisen,
  • uudelleenkäytettävät ensivaiheet, joilla voidaan laskea laukaisukustannuksia ja lisätä laukaisurytmiä,
  • modernit ohjaus- ja telemetriajärjestelmät sekä mahdollisuus tahdistettuun usean satelliitin laukaisuun (rideshare).

Yhteenveto

Falcon 9 on muuttanut kaupallisia ja julkisia avaruuslentoja tekemällä uudelleenkäytettävyydestä arkipäivää ja alentamalla pääsyn kustannusta kiertoradalle. Sen monipuolisuus, toistuva käyttö ja suhteellisen alhaiset käyttökustannukset ovat tehneet siitä yhden maailman eniten käytetyistä kantoraketeista ja keskeisen osan nykyistä avaruusinfrastruktuuria.