L'ESPACE PRIVEE, SPACE X


LE LANCEUR FALCON 1

Falcon 1 est un petit lanceur à deux étages semi réutilisable. Chaque étage consomme des propergols classiques, kérosène RP1 et oxygène liquide LOX. Le premier étage est propulsé par un moteur développé par Space X, baptisé Merlin. C'est un moteur à turbopompe entraîné par un générateur de gaz et avec une chambre de combustion et tuyère ablative. Le second étage est propulsé par un moteur dérivé du moteur du LM Apollo, le Kestrel. C'est un moteur a très haute performances, mais très simple ré allumable en vol utilisant la pression des réservoirs pour alimenter la chambre de combustion.

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Falcon 1, baptisé en l'honneur du vaisseau Han Solo dans Star Wars mesure 21,3 m de haut pour 1,7 m de diamètre. Il pèse 27200 kg au décollage.

Le premier étage est réalisé en alliage d'aluminium avec des réservoirs à fond commun, pressurisé en vol. Il est récupéré après son vol suspendu à des parachutes comme les SRB du Shuttle. 

   

Le second étage est réalisé en alliage d'aluminium lithium, offrant un bon compromis masse -résistance mécanique comme le réservoir externe ET du Shuttle. Le moteur L'allumage du moteur Kestrel se fait par 4 allumeurs, dont trois de secours. De l'hélium assure la pressurisation en vol des réservoirs et le contrôle d'attitude en vol.

Le moteur Merlin est développé en interne par Space X mais profite de 40 années de technologie. L'injecteur Pintle est le coeur du système. Il a été utilisé sur le moteur de descente du LM Apollo dans les années 60-70. L'injecteur Pintle est un injecteur coaxial. Un des 2 propergol s'écoule à travers un un tube extérieur en un flux cylindrique tandis que l'autre à travers un tube intérieur terminé par une buse, de forme similaire à un clapet de moteur de voiture. Son jet intercepte celui externe assurant le mélange. Si le carburant est sur le jet interne, il assure aussi automatiquement le refroidissement de la chambre de combustion. La double turbopompe est alimenté par un générateur de gaz. Elle fournit également le kérosène pour les vérins hydrauliques, économisant un système complexe séparé sans risque de fuite de gaz. Elle fournit en plus le contrôle en roulis de la tuyère de la turbine. La pression dans la chambre de combustion est de 54 bars. Le Merlin 1 A a une Ips dans le vide de 304 secondes pour une poussée de 34 tonnes. Le refroidissement de la tuyère est assurée par de la résine imprégnée de fibre de silicone qui s'écaille pendant le fonctionnement du moteur, soit 160 secondes. Il vole seulement 2 fois, pour le premier vol en mars 2006 et le second en mars 2007.
Pour les autres vols du Falcon 1, Space X utilise le Merlin 1C avec une tuyère dont les parois sont refroidies par le kérosène. Le premier test de cette version du moteur sur une durée correspondant à son fonctionnement lors d'un lancement (170 secondes) est réalisé en novembre 2007. Le Merlin 1C qui équipe le Falcon 1 a une poussée au niveau de la mer de 35 tonnes et dans le vide de 40 tonnes et une impulsion spécifique Ips de 304 secondes. Il consomme 140 kg de carburant par seconde. Au cours de plusieurs tests successifs le même moteur Merlin 1C a fonctionné durant 27 minutes en durée cumulée correspondant au temps de 10 vols Falcon 1.
Le moteur Kestrel est basé lui aussi sur l'injecteur Pintle, mais n'a pas de turbopompe. L'alimentation en propergol (RP1 et LOX) est assurée par la pressurisation des réservoirs. La chambre de combustion, le col et la tuyère sont protégés par un matériaux ablatif à base de Niobium, un métal hautement résistant à la chaleur. L'hélium assure la pressurisation et le contrôle en roulis par éjection de gaz tandis que des vérins electro-mécaniques sur le dôme de la tuyère assurent le contrôle en lacet et tangage. Le système d'allumage utilise le même propergols que le moteur ce qui permet un nombre illimité de redémarrage. La poussée du moteur est de 3 tonnes dans le vide avec une Ips de 325 secondes. Il fonctionne durant 395 secondes. Une version Kestrel 2 a une Ips plus élevée et fonctionne 410 secondes. Il équipe les Falcon 1 des 3 derniers vols.

La charge utile est posé à l'intérieur d'une coiffe en forme d'ogive de 1,3 m de long. La performance est de 670 kg en LEO, 580 kg vers ISS et 430 en SSO.

   


   


  Falcon 1
Etage 1
Falcon 1
Etage 2
Coiffe
Diamètre (m) 1.678 m 1.678 m 1,5
Longueur (m)  m
 m 3,5
Masse à vide (tonnes)
1.296 t  0.36 t 0,4
Masse propergols (tonnes) 21.092 t 3.385 t  
Masse totale (tonnes) 22.388 t 3.745 t  
Moteur Merlin 1 Kestrel  
Constructeur moteur SpaceX SpaceX  
Carburant RP1 RP1  
Oxidant LOX LOX  
Poussée
(SL tons)
34.92 t    
Poussée
(Vac tons)
41.72 t 3.175 t  
ISP (SL sec) 255 s    
ISP (Vac sec) 304 s 327 s  
Temps (sec) 169 s 378 s  
Nombre de moteurs
 

Le Falcon 1 a été développé entre 2006 et 2009 par Space X sur fonds privée. Cela n'était jamais arrivé depuis Conestoga en 1982 et Pegasus en 1990. Le coût du programme est évalué à 90 millions $ Les 2 premiers lancements sont acheté par le DoD en vue d'évaluer des nouveaux lanceur US pour le programme DARPA.


Après 6 mois de retard, le premier vol a lieu le 24 mars 2006, c'est un échec, le moteur Merlin s'arrête prématurément, le lanceur est détruit après une minute de vol atteignant seulement 1800 mètres d'altitude. La vidéo du vol non diffusé à l'extérieur de Space X montre la retombé du lanceur à 1 km du pad dans une gigantesque boule de feu. Il n'y avait personne sur l'atoll pendant le lancement, mais de nombreuses caméras ont filmé l'explosion et la fumée qui a enveloppé le site. Le reste du lanceur a été récupéré après la barrière de corail. L'analyse montrera un défaut dans le moteur Merlin. Pendant les semaines qui ont précédé le tir, le sel marin a corrodé un écrou en aluminium dans le moteur. Juste avant l'allumage du moteur, quand les vannes ont été ouvertes, il a cassé et provoqué une fuite. A l'allumage, le carburant répandu à pris feu. 34 secondes après le décollage, les flammes ont traversé une ligne pneumatique et éteint le moteur.

Space X affiche un prix 5,9 millions $. Malgré l'échec du premier vol, un second tir a lieu le 21 mars 2007, c'est un demi succès, le moteur du second étage s'éteint prématurément. En fait des erreurs de programmation sur le second étage ont été faite conduisant à la perte de contrôle de l'étage. En 2007, le prix est révisé à la hausse 6,7 millions $. Le 3eme vol est aussi un échec en août 2008, le premier étage tape sur le second au moment de la séparation. En fait, le second étage a été allumé au moment de la séparation avec le premier étage détruisant la tuyère du moteur, dont la paroi est aussi mince qu'une canette de Cola. Le 28 septembre 2008, pour son 4eme vol, Falcon 1 devient le premier lanceur développé par un privée a envoyé des charges en orbite terrestre. Le Falcon 1 met sur orbite une charge factice en aluminium usiné avec un profit de masse réaliste baptisé "RATsat" des initiales des employés qui l'ont fabriqué en une semaine. En 2009, le Falcon 1 se vend 7 millions $. 2009 est aussi la fin du programme, Space X se concentrant sur le développement du Falcon 9, basé sur le Falcon 5. Les charges utiles vendues pour être lancé par le Falcon 1 bascule sur le Falcon 9.

Vol du 21 mars 2007

Le Falcon 1 devait lancer TacSta 1 pour l'USAF (contrat de 15 millions $). EN mai 2005, Space X annonce que le Falcon 1 est prêt à lancer TAcSAt depuis le SLC 3 de Vandenberg AFB. Mais l'USAF n'autorise pas son lancement avant le vol final du Titan 2 sur le SLC 4 tout prêt. Les défaillances des premiers vols du Falcon retardent de nouveau son lancement. En décembre 2006, TacSAt 2 est lancé par un lanceur Minotaur d'Orbital. En 2007, l'USAF annule le lancement de TacSat 1.

Une version Falcon 1e envisagée dès le départ (1000 kg en LEO) a été remplacée par le Falcon 9.


 1    1    Falcon-1 (dev)   24.03.2006 F  Om           FalconSat 2
 2    2    Falcon-1 (dev)   21.03.2007 F  Om           Demosat (LCT2 / AFSS)
 3    1    Falcon-1           03.08.2008 F  Om           Trailblazer / PreSat / Nanosail D / Celestis 07
 4    2    Falcon-1           29.09.2008     Om           Ratsat
 5    3    Falcon-1          14.07.2009      Om           RazakSat 1