פאלקון 9 (באנגלית: Falcon 9) הוא משגר רב־שימושי באופן חלקי אשר פותח ומיוצר על ידי חברת SpaceX.
פאלקון 9 הוא משגר דו־שלבי, גובהו 70 מטרים וקוטרו 3.7 מטרים. יכולת הנשיאה שלו דומה למשגרים אריאן 5 ואטלס 5 ביכולתו לשגר מטען במשקל של עד 22,800 ק"ג למסלול לווייני נמוך (LEO), 8,300 ק"ג למסלול מעבר למסלול גאוסטציונרי (GTO) בתצורה מתכלה וכ־5,500 לאותו המסלול בתצורת שימוש חוזר.
פיתוחו של הפאלקון 9 החל בשנת 2005 והוא נכנס לשימוש בשנת 2010. משגר זה הוא הראשון שניתן לשימוש חוזר באופן חלקי כאשר השלב הראשון שלו מסוגל לנחות בחזרה במאונך לאחר חדירתו לאטמוספירה ולהיות משוגר פעמים נוספות. בנוסף לשיגורי לוויינים, פאלקון 9 נבחר על ידי נאס"א עבור תוכנית COTS והחל משנת 2012 שיגר חלליות מטען ואספקה אל תחנת החלל הבינלאומית. כמו כן, כחלק מהתוכנית המאוישת המסחרית של נאס"א והחל משנת 2020, פאלקון 9 משגר את החללית המאוישת דרגון 2 אל תחנת החלל הבינלאומית ומסייע בהחלפת צוותי התחנה.
פאלקון 9 נחשב למשגר בעל אמינות גבוהה ומסווג על ידי נאס"א כאחד ממשגרי "קטגוריה 3", המיועדים לשגר את המשימות החשובות והיקרות ביותר.
היסטוריית הפיתוח.
בשנת 2005, SpaceX הודיעה כי בכוונתה להמשיך בפיתוח הפאלקון 9 ולזנוח את התוכניות למשגר הפאלקון 5. בניגוד לפאלקון 1, המשגר הראשון של החברה אשר פיתוחו מומן כולו בידיה, פיתוחו של הפאלקון 9 הואץ בעזרת השתתפות של נאס"א בעלויות, והתחייבותה לרכוש מספר שיגורים מסחריים. על פי התכנונים הראשונים, הפאלקון 9 תוכנן להיות רב־שימושי באופן מלא, בעל יכולת נשיאת מטען של 9,500 ק"ג למסלול לווייני נמוך, ועלות שיגורו הוערכה בכ־27 מיליון דולר. הוא תוכנן לשמש לשיגורים למסלול הלווייני הנמוך, למסלול מעבר למסלול גאוסטציונרי ולשיגורי מטען ואסטרונאוטים אל תחנת החלל הבינלאומית.
במהלך תוכנית COTS אשר החלה בשנת 2006, קיבלה SpaceX יחד עם עוד מספר חברות פרטיות מימון על ידי נאס"א כדי לפתח משגר וחללית מטען אל תחנת החלל הבינלאומית. עד שנת 2011, נאס"א השקיעה ב־SpaceX 396 מיליון דולר עבור פיתוח משגר הפאלקון 9 ועבור חללית הדרגון, ואילו SpaceX סיפקה למעלה מ־450 מיליון דולר למימון מאמצי הפיתוח של המשגר והחללית. בשנת 2008 נאס"א התחייבה לרכוש 12 שיגורי מטען אל תחנת החלל הבינלאומית תחת חוזה בשווי של 1.6 מיליארד דולר.
בינואר 2008 בוצעה בהצלחה הבדיקה הרב־מנועית הראשונה, אשר במהלכה שני מנועים המחוברים לשלב הראשון של הפאלקון 9 פעלו בו זמנית. בנובמבר 2008 בוצעה בהצלחה בדיקה שלמה ראשונה של הפאלקון 9 ובמהלכה פעלו כל תשעת המנועים למשך זמן של 178 שניות, זמן שיגור מלא. באוקטובר 2009, השלב הראשון של הפאלקון 9 בתצורתו המוגמרת, עבר בדיקה אשר במהלכה הופעלו כל המנועים בהצלחה. בינואר 2010 במתקן הפיתוח ובדיקות של החברה בטקסס, בוצעה בדיקה של השלב השני של משגר הפאלקון 9, במהלכה הופעל השלב השני למשך זמן של 329 שניות, זמן הצבת מטען במסלול סביב כדור הארץ. בפברואר 2010, הגיע המשגר בשלמותו אל נמל החלל קייפ קנוורל וב־13 במרץ בוצעה בדיקת הצתת מנועים סטטית, במהלכה השלב הראשון של המשגר הופעל למשך זמן של 3.5 שניות מבלי להמריא.
ב־4 ביוני 2010, הפאלקון 9 שוגר לראשונה בעודו נושא את חללית המטען דרגון בטיסת מבחן מוצלחת. החל משנת 2010, המשגר פועל באופן מבצעי ובמהלך השנים החברה פיתחה מספר דגמים שהחליפו אחד את השני, כאשר כל אחד מהם חזק ויעיל יותר מקודמו.
מבנה המשגר.
משגר הפאלקון 9 מורכב משני שלבים. השלב הראשון, המאיץ (booster), הוא החלק העיקרי והיקר ביותר במשגר, קוטרו 3.7 מטר ובבסיסו מורכבים תשעה מנועי מרלין המונעים בדלק מסוג RP-1 (קרוסין מזוקק) וחמצן נוזלי. בראש השלב הראשון ישנם 4 מייצבים (fins) מטיטניום המיועדים לכוון את המשגר וליצב אותו בעת חזרתו ארצה לנחיתה. בתחתית השלב הראשון ישנן ארבע רגלי נחיתה גדולות הנפרסות שניות ספורות לפני שהמשגר נוגע בקרקע. כאשר אין כוונה להנחית את הטיל – בשיגור מטענים כבדים הדורשים את יכולותיו המלאות של הטיל, מוסרים המייצבים ורגלי הנחיתה.
השלב השני בעיקרו מבוסס על חומרת השלב הראשון, אך קטן וזול ממנו. קוטרו 3.7 מטר כמו השלב הראשון והוא מצויד במנוע מרלין בודד המותאם לפעולה בריק ומיועד לבעור עד 6.6 דקות. הוא נכנס לפעולה מספר שניות אחרי היפרדות השלב הראשון, דבר הנעשה בגובה של 70–80 ק"מ, וכשהמשגר צבר מהירות של כ־7,000 קמ"ש. כמו במרבית הטילים, לאחר שהשלב הראשון הביא את הטיל מעל לחלק העיקרי של האטמוספירה, השלב השני המותאם לפעולה בריק מספק את רוב המהירות הצידית הדרושה לכניסה למסלול. ניתן להפעיל את השלב השני מספר פעמים כדי לשגר לוויינים למסלולי מעבר שלרוב דורשים 2 או 3 בעירות נפרדות, או אף לפרוס מטענים למספר מסלולים שונים בשיגור יחיד, כמו שבוצע בשיגורו השלישי של הפאלקון הכבד, אולם יכולת זו אינה נמצאת בשימוש רחב.
בראש המשגר נמצאת חופה המכילה ומגנה על המטען עד הגיעו לחלל, קוטר החופה הוא כ־5.2 מטר וגובהה 13 מטר. כאשר המשגר מגיע לגובה של כמה עשרות ק"מ, שם כבר אין משמעות לצורה אווירודינמית החופה נפרדת לשני חלקים ומושלכת ארצה בזמן שהמטען נחשף לתנאי החלל. החופות של הפאלקון 9 (היחיד המחזיק ביכולת זו) חוזרות אף הן לאטמוספירה, ונוחתות בעזרת מצנחי דאייה למי האוקיינוס משם שולות אותן ספינות, והן מוחזרות לשימוש חוזר, כדי לנצל רכיב זה שעלותו כ-6 מיליוני דולרים. כאשר הטיל משגר חללית דראגון (חלליות אספקה וצוות שפותחו בעבור חוזים עם נאס"א) לא נמצאת החופה בשימוש, שכן החללית עצמה מקנה את הצורה האווירודינמית הדרושה, ובניגוד ללוויינים היא מתוכננת לעמוד בעצמה בחשיפה לאטמוספירה בזמן השיגור.
דגמים.
החברה פיתחה במהלך השנים מספר דגמים שהחליפו אחד את השני, כאשר כל אחד מהם חזק ויעיל יותר מקודמו:
מחיר שיגור.
עלות השיגור היא 62 מיליון דולר לטיל פאלקון 9 חדש ו־50 מיליון דולר לפאלקון 9 בשימוש חוזר. מחירים אלה נחשבים לתחרותיים מאוד לעומת חלופות שיגור אחרות. לשם השוואה, עלות שיגור האטלס 5 הדומה לפאלקון 9 ביכולתיו (בדגמים מסוימים. טיל זה מציע מספר דגמים עם טווח יכולות רחב), הוא 110 מיליון דולר. עלויות שיגור הפאלקון 9 צפויים לרדת אף יותר ככל ששיגורים חוזרים יהפכו לשגרה. כניסתו לשוק המשגרים של פאלקון 9 היה גורם מעורר בשוק השיגורים, הוא גרר הוזלה בעלויות השיגור של משגרים אחרים, וכן דחף את היצרניות האחרות לתכנן משגרים רב שימושיים בעצמם (וולקן, ניו גלן, אלקטרון ועוד). המבנה הארגוני של חברות כמו SpaceX ושרשרות האספקה שלהן אחראים להוזלה משמעותית של הטיל, כך שגם ללא שימוש חוזר טיל הפאלקון 9 היה מסוגל להציע מחירים אטרקטיביים ביותר.
היו כמה מקרים בהם ידוע שהמחיר ששולם היה שונה: בפעמים הראשונות ש-SpaceX השתמשה שוב בשלב־ראשון שנחת היא נתנה הנחה של כ־10% למי שייאות לשגר את המטען שלו במשגר ממוחזר, וכן במקרים של לוויין קל משקל במיוחד (מאות ק"ג ספורים). גם במקרים של לוויינים שחיכו זמן רב מאוד בתור לשיגור דווח על מחיר נמוך מהרגיל. מאידך בכמה שיגורים עבור נאס"א המחיר היה גבוה יותר. כך למשל מחיר השיגור של הלוויין ג'ייסון 3 היה 82 מיליון דולר, ושל טלסקופ החלל TESS היה 87 מיליון דולר. נטען שהמחיר הגבוה הוא עבור תמיכה לפני ואחרי השיגור ושירותים נלווים, דבר הקורה גם בשיגורים של לוויינים צבאיים אמריקאיים, אשר דורשים תמיכה נוספת, ולרוב באים במקביל לחוזה כללי יותר עם תנאים ותקציבים נוספים.
בנוסף לכך, SpaceX מציעה שירותי שיתוף טיסה, המאפשרים שיגור זול ללוויינים קטנים, בנוסף לחברות אחרות אשר מארגנות דבר זה דרכה, כמו שהיה בשיגורה של בראשית. כך הם מציעים מחירים זולים במיוחד, אולם מציעים פחות חופש לאותם הלוויינים בהשוואה למשגרים קטנים ייעודיים כמו האלקטרון של חברת רוקט לאב.
במסיבת עיתונאים שהתקיימה ב־10 במאי 2018, ערב שיגור הבכורה של פאלקון 9 מדגם B5, הכריז אילון מאסק שמחיר השיגור של משגר, שהשלב הראשון שלו כבר טס בעבר יהיה מעתה סביב 50 מיליון דולר במקום כ־62 מיליון.
שימוש חוזר.
כבר מתחילת דרכה SpaceX הצהירה שהיא תנסה להפוך את תעשיית השיגור לחלל לזולה פי כמה משהייתה עד להקמתה. הדרך המרכזית להגיע למטרה זו היא לעשות שימוש חוזר במשגר, לעומת המשגרים אשר היו בשימוש לפניה, שנועדו לשיגור חד פעמי (כאשר השלב הראשון היה נופל בחזרה לכדור הארץ, ושלבים אחרים נשארים כפסולת חלל עד לשריפתם באטמוספירה), SpaceX תכננה להשתמש באותו משגר שוב ושוב. היכולת להשיב את חלקי המשגר השונים לשימוש חוזר הוא המפתח להורדת מחירי השיגור באופן קיצוני.
תחילה נעשו כמה ניסיונות להחזיר את השלב הראשון של פאלקון 1 ומאוחר יותר גם של פאלקון 9 באמצעות מצנחים אך הדבר לא צלח, ו-SpaceX עברה לנסות רעיון אחר: הפעלת המנועים שמשמשים לשיגור על מנת לבלום את הנפילה ארצה. בספטמבר 2011 החברה פרסמה סרטון אנימציה ממוחשב המראה לראשונה את הקונספט החדש – שיגור של פאלקון 9 ונחיתת השלב הראשון והשני, באמצעות הפעלת המנועים שמשמשים להמראה וכן בשילוב מגן חום בשלב השני.