Falcon 9

Falcon 9, merkezi Kaliforniya'nın Hawthorne şehrinde olan SpaceX şirketi tarafından tasarlanıp geliştirilen yeniden kullanılabilir bir fırlatma araçları ailesidir. Bu fırlatma araçları ailesi Falcon 9 v1.0, Falcon 9 v1.1, Falcon 9-R'den oluşmaktadır. Bu yörüngeye iki aşamada çıkan aracın her iki aşaması için de güç, yakıt olarak sıvı oksijen (LOX) ve roket-sınıfı kerosen (RP-1) kullanan roket motorları tarafından sağlanır. Falcon 9'un şu anki haliyle alçak Dünya yörüngesine 13150 kilogram (28990 lb) ağırlığında ve yer istasyonu transfer yörüngesine 4,850 kilogram (10,690 lb) ağırlığında görev yüklerini taşıyabilmektedir. Her üç Falcon 9 aracı da orta ölçekteki fırlatma sistemleri sınıfındadır.

Falcon 9 ve Dragon kapsülü ikilisi birlikte 2008 yılında, NASA'dan UUİ'ye (ISS) malzeme götürmek için, Ticari Yörüngesel Taşımacılık (COTS) programı çerçevesinde, Ticari İkmal Hizmetleri (CRS) sözleşmesini kazandılar. UUİ'ye ilk ticari ikmal uçuşu 2012 Ekim ayında fırlatılmıştır. İlk uyarlama olan 1.0 tasarımı 2013 yılında kullanımda kalana kadar toplamda beş uçuş gerçekleştirmiştir.

SpaceX bu günlerde iyileştirilmiş ve yüzde 60 daha ağır olan bir Falcon 9 fırlatma aracı -Falcon 9 v1.1- kullanmaktadır, bu hali ilk defa 2013 Eylül ayındaki, Falcon 9 uçuşlarının altıncısı olan ispat uçuşunda fırlatılmıştır.

Falcon 9 v1.1 uyarlaması Falcon Heavy fırlatma aracına temel oluşturacaktır. Falcon 9 ayrıca, Ticari Mürettebat Nakil Yeteneği sözleşmesi çerçevesinde UUİ'ye NASA astronotlarını taşıyabilmek için, insanlı uçuşa uygunluk alacaktır.

SpaceX bir önceki fırlatma aracı olan Falcon 1'i tamamen kendi parasıyla geliştirmişken, Falcon 9'un geliştirilmesi; Ticari Yörüngesel Taşımacılık Hizmetleri (COTS) programı çerçevesinde, NASA'nın sağladığı parasal kaynak ile başlamıştır. SpaceX 2006 yılında "ticari yörüngesel taşıma hizmetini geliştirip ispat etmek" üzere doğrudan kaynak sağlanan, üç adet ispat uçuşu da içeren , "Uzay Yasası Anlaşması"na (UYA) hak kazandı. NASA ayrıca, 2008 yılında UUİ'ye Ticari İkmal Hizmetlerinin fırlatmalarını (ilk uçuştan iki yıl önce) satın alarak fırlatma aracının ana müşterisi olmuştur ; 1.6 milyar $ değerindeki sözleşme, UUİ'ye malzeme götürüp ve UUİ'den malzeme getirecek olan en az 12 adet görev içermekteydi.

SpaceX bu günlere NASA'nın inanılmaz başarılarının üzerinde geliştirerek, NASA'nın fırlatmaları için ana müşterisi olması sayesinde ve gelişim süreci boyunca verilen tavsiyeler ile gösterilen rehberlik sayesinde gelebilmiştir. SpaceX, NASA COTS ofisine bu süreç boyunca gösterdikleri devamlı destek ve rehberlik için özel bir teşekkür iletmek istiyor. COTS programı gerçek bir özel/kamu iş birliğinin gücünü göstermiştir ve takımımızın gelecekte başaracağı heyecan verici işleri iple çekiyoruz.

2011 yılında, SpaceX Falcon 9 v1.0 için geliştirme maliyetinin 300 milyon $ civarında olacağını öngörmüştü. NASA'ya göre, SpaceX eğer geleneksel bir artı maliyet sözleşme türü yaklaşım sergilemiş olsaydı, maliyetler 3.6 milyar $ civarında olurdu.

SpaceX aslında, hafif bir fırlatma aracı olan Falcon 1'den sonra, "Falcon 5" isimli, ara seviye bir fırlatma aracı üretmek niyetindeydi. Bunun yerine 2005 yılında SpaceX, "tamamen tekrar kullanılabilir ağır yük fırlatma aracı" olan Falcon 9'un geliştirilmesine devam ettiğini açıklamıştır, o sırada bu araç için hükûmet ile müşteri olarak anlaşmıştı bile. Falcon 9, alçak Dünya yörüngesine yaklaşık olarak 9500 kg (21000 lb) ağırlığında yük taşıyabilecek bir araç olarak tanımlanmıştı, 3.7 m (12 ft) kalınlığında koruma hazneli haliyle uçuş başına 27 milyon $'a ve 5.2 m (17 ft) kalınlığında koruma hazneli haliyle uçuş başına 35 milyon $'a mal olacağı tahmin edilmişti. SpaceX ayrıca Falcon 9'un, 25000 kg (55000 lb) ağırlığında görev yükü taşıyabilen ağır bir uyarlamasının geliştirildiğini duyurmuştu. Falcon 9'un ADY'ye, YTY'ye erişebilecek fırlatmaları ve mürettebat ile malzemeleri taşıyan araçların UUİ'ye ulaşmalarını mümkün kılması hedeflenmişti.

NASA COTS sözleşmesinin özgün halinde Falcon'un ispat uçuşunun 2008 Eylül ayı içinde olması ve 2009 Eylül ayına kadar da üç ispat uçuşunun hepsinin tamamlanmış olması öngörülmüştü. 2008 Şubat ayında, Falcon 9/Dragon COTS ispat uçuşunun planları, 2009 yılının ilk çeyreğinin sonlarına doğru, altı ay kadar ertelendi. Elon Musk'a göre, geliştirme işinin karmaşıklığı ve Cape Canaveral'dan fırlatma için gerekli düzenleyici önlemler de gecikmeye katkıda bulunmuştur.

2008 Ocak ayında (ilk aşamaya bağlanan iki motorun aynı anda ateşlenmesi ile yapılan) ilk çoklu-motor testi başarıyla tamamlandı, ardışık testlerden sonra, 22 kasım 2008 tarihinde Falcon 9'a ait tüm 9 adet motor da ilk aşamanın görev süresi (178 saniye) boyunca ateşlenmiştir. 2009 Ekim ayında ilk uçuşa hazır "ilk aşama", şirketin Teksas, McGregor'daki test rampasında, tüm motorlar test ateşlemesi yapılarak başarı ile gerçekleştirilmiştir. 2009 Kasım ayında SpaceX, 40 saniye süren, ilk "ikinci aşama" test ateşlemesini gerçekleştirmiştir. Bu test iptal edilmeden ya da yeniden yapılmadan başarılmıştır. 2 Ocak 2010 tarihinde McGregor test sahasında, Falcon 9'un ikinci aşamasının tam süreli (329 saniye) yörünge giriş ateşlemesi gerçekleştirilmiştir. 2010 Şubat ayında tüm parçalar birleştirilmek ve bağlanmak üzere fırlatma sahasına getirildi. SpaceX başta 22 Mart 2010 tarihini fırlatma tarihi olarak belirlemişti ancak şirket yetkilileri birleştirme işlemlerinin ve testlerin bitmesinin 1 ile 3 ay arasında süreceğini öngörmüşlerdi.

25 Aralık 2010 tarihinde, SpaceX'in ilk uçuş yığını (flight stack-fırlatma aracının donanımları, parçaları), Cape Canaveral'daki Uzaya Fırlatma Kompleksi 40'ın fırlatma rampasında dikey olarak konumlandırıldı ve 9 Mart'ta SpaceX, ilk aşamanın yerden kalkış olmadan ateşlenmesini içeren, statik bir ateşleme testi gerçekleştirdi. Test T-2. saniyede iptal edildi çünkü ilk aşamanın turbo pompalarına, fırlatma rampasından, yüksek basınçlı helyum basarak pompaları uçuşa hazırlamak amacıyla döndüren sistemin çalışması sırasında sorun oluşmuştu. Sonrasında yapılan incelemede sorunun vanalardan birinin açılma komutunu almamasından kaynaklandığı anlaşıldı. Sorun roketle değil de fırlatma rampasıyla ilgili olduğundan, farklı vana ayarına sahip olan McGregor test sahasında ortaya çıkmamıştı. Roketin altından bir miktar alev ve duman çıkınca, bu durum motorda yangın olduğu söylentisine yol açtı. Ancak alev ve duman fırlatma öncesinde sistemde bulunan sıvı oksijenle yakıt karışımının yanmasının olağan sonucuydu ve araç ile fırlatma rampası hiçbir hasar almamıştı. İptal etme anına kadar aracın tüm sistemleri beklendiği gibi çalışmışlardı ve ilgilenilmesi gereken başka herhangi bir sorun tespit edilmemişti. Hemen ardından 13 Mart'ta yapılan test tüm 9 adet ilk aşama motorunun 3.5 saniye boyunca ateşlenmesiyle başarılı bir şekilde sonuçlanmıştı.

İlk uçuş; Hava Kuvvetlerinin Falcon 9 uçuş sonlandırma sistemi üzerinde gerçekleştirdiği değerlendirme yüzünden 2010 Mart ayından Haziran ayına ertelendi. İlk fırlatma denemesi 4 Haziran Cuma günü saat 1:30 pm EDT tarihinde yapılmıştır. Fırlatma ateşlemeden hemen sonra durdurulmuştur ve roket başarılı bir şekilde hata önleyici (failsafe) iptal sürecinden geçmiştir.

Yer mürettebatı roketi başarılı bir şekilde tekrar hazır hale getirebildiler ve sonrasında roket aynı dün saat 2.45 pm EDT civarında başarılı bir şekilde fırlatıldı.

2010 Aralık ayında SpaceX'in üretim hattı, her altı haftada çiftlemek hedefiyle her üç ayda, bir adet yeni Falcon 9 (ve Dragon uzay aracı) üretiyordu. 2013 Eylül ayı itibarıyla, SpaceX'in toplam üretim alanı neredeyse 93 bin m² (1 Milyon feet2)'ye ulaşmış ve imalathane yılda 40 adet roket çekirdeği üretime ulaşabilecek şekilde ayarlamalar yapıldı. 2013 Kasım ayında Falcon 9 araçlarının üretim miktarı ayda bir adetti. Şirket 2014 ortalarına doğru bu sayının yılda 18 adete, 2014 sonunda ise yılda 24 adete ve 2015 yılının sonunda 40 adete yükseleceğini belirtmiştir.

İlk Falcon 9 2010–2013 yılları arasında 5 adet fırlatmayı başarılı bir şekilde gerçekleştirmiştir. Çok daha büyük olan Falcon 9 v1.1 uyarlaması ilk uçuşunu bir İspat göreviyle 29 Eylül 2013 tarihinde yapmıştır, bu ispat görevinde 500 kg (1100 lb) ağırlığında çok küçük bir uydu olan CASSIOPE uydusunu, görevin ispat uçuşu olması sebebiyle "indirimli fiyat"tan, taşımıştır. Bunu, her ikisi de YTY'ye başarılı bir şekilde ulaştırılan, büyük SES-8 ve Thaicom haberleşme uydularının fırlatılmasıyla birlikte v1.1 için daha gerçekçi görev-yükleri takip etmiştir. Hem Falcon 9 v1.0 hem deFalcon 9 v1.1 harcanabilir fırlatma araçlarıdır (ELV).

Buna ek olarak, yeniden kullanılabilir Falcon 9 fırlatma aracı için yeniden kullanılabilir bir 'ilk aşama' geliştirme aşamasındadır. Bu aracın ilk yörünge-altı uçuş testi Grasshopper deneysel teknoloji-ispat-edici Yeniden kullanılabilir fırlatma aracı (RLV) üzerinde yapılmaktadır.

Falcon 9 akaryakıt tankı duvarları ve kubbeleri 2195 numaralı alüminyum lityum alaşımından yapılmıştır. SpaceX tamamı, en yüksek dayanıklılığı veren ve en güvenilir kaynak yöntemi olan,sürtme-karıştırmalı-kaynak yöntemiyle yapılmış olan akaryakıt tankı kullanmaktadır. Falcon 9 aracının ikinci aşama akaryakıt tankı basitçe ilk aşama akaryakıt tankının kısa halidir ve aynı alet edevatın,malzemenin ve üretim yöntemlerinin çoğunu kullanır. Bu aracın üretimi sırasında paradan tasarruf sağlamaktadır.

SpaceX birden çok yedekli hataya-dayanıklı tasarıma sahip uçuş bilgisayarları kullanmaktadır. Merlin motorlarının her biri 3 adet oylama-mantığı kullanan bilgisayar tarafından yönetilir, her bir bilgisayarın, sürekli birbirini denetleyen, iki adet fiziksel işlemcisi bulunmaktadır. C++ programlama diliyle geliştirilmiş olan yazılım Linux işletim sistemi üzerinde çalışmaktadır. Esneklik için, ışınıma dirençlenmiş parçalar yerine, ticari olarak genel üretimi olan parçalar ve sistem-geneli "ışınıma(radyasyona)-dayanıklı" tasarım kullanılmıştır. Aşama yönetim işlevlerini ele almak üzere her aşama, Merline-özel motor denetçilerine ek olarak, aynı hataya-dayanıklı üçlü tasarıma sahip olan aşama-seviyesi uçuş bilgisayarına sahiptir.

Falcon 9'un üst ve alt aşamalarını birbirine bağlayan, ara kademe kısmı karbon fiber ve alüminyum dolgulu bir bileşikten yapılmıştır. Tekrar kullanılabilir ayrılma halka-kelepçeleri ve havalı itici sistem sayesinde aşamalar birbirinden ayrılır. Aşama ayırma sisteminin asıl tasarımında on iki adet ek noktası vardı, v1.1 fırlatma aracında bu sayı üçe düşürülmüştür.

Falcon 9 fırlatma aracının ilk uyarlaması olan Falcon 9 v1.0, "harcanabilir fırlatma aracı" (ELV) türündedir, 2005–2010 yılları arasında geliştirilmiş ve ilk defa 2010 yılında fırlatılmıştır. Falcon 9 v1.0 2010–2013 yılları arasında beş adet uçuş gerçekleştirdikten sonra kullanımı durdurulmuştur.

Falcon 9 v1.0 ilk aşamasına güç, 3x3 kare alan şeklinde yerleştirilmiş, dokuz adet SpaceX Merlin 1C roket motoru tarafından sağlanmıştı. Bu motorların her biri deniz seviyesinde 556 kilonewton (125,000 lbf) değerinde itki sağlarlar ve kalkış sırasında toplam 5000 kilonewton (1,100,000 lbf) değerinde itkiye ulaşılır. Falcon 9 v1.0 ikinci aşamaya güç, vakumda çalışacabilecek şekilde değiştirilmiş, 117:1 değerinde genleşme oranına sahip, 345 saniyelik yanma süresi olan tek bir Merlin 1C motoru tarafından sağlanır.

Dört adet Draco iticisi Falcon 9 v1.0'in ikinci aşamasına ait olan tepki yönlendirme sistemi olarak kullanılmaktadır. İticiler, görev-yükünün ayrılması işlemi için, kararlı konumu koruma amaçlı kullanılırlar ya da, standart-dışı bir hizmet olarak, aşamayı ve görev-yükünü, azami dakikada 5 dönüş (RPM) olacak şekilde, kendi etrafında döndürürek kararlılaştırma için kullanılabilirler.

SpaceX ilk başta her iki aşamanın da ileride tekrar kullanılabilir olacağını umduklarını belirtmiştir. Ancak, hızlandırıcı aşamaya, hafif ağırlıktaki ısıl koruma sistemi özelliği ekleme ve paraşütle kurtarma denemeleri başarısız olmuştur, sonrasında bu yaklaşım terkedilmiş ve yeni tasarıma başlanmıştır. 2011 yılında SpaceX,yeniden kullanılabilir Falcon 9 ikinci aşama için, resmi ve yatırımlı bir geliştirme programına başlamıştır, ancak bu programın ilk baştaki odaklandığı hedef ilk aşamanın geri getirilmesiydi.

Falcon 9 v1.1 ELV roketi Falcon 9'un v1.0 uyarlamasından yüzde 60 daha ağır ve yüzde 60 daha fazla itkiye sahip bir rokettir. Bu uyarlamada, ilk aşama motorları (dairesel bir alana sekizgen bir desenle) yeniden konumlandırılmıştır ayrıca yüzde 60 daha uzun yakıt tanklara sahiptir, bu durum aracın uçuş sırasında eğilmeye daha çok yatkın olmasına yol açar. v1.1 ilk aşaması için geliştirme testi 2013 Temmuz ayında tamamlandı. Falcon 9 v1.1 ilk olarak 29 Eylül 2013 tarihinde fırlatılmıştır, araç sekizgen bir desen içerisine yerleştirilmiş dokuz adet Merlin 1D motoru tarafından güç sağlanan daha uzun bir ilk aşama kullanmaktadır.

v1.1 ilk aşaması deniz seviyesinde, kalkış sırasında toplam 5885 kilonewton (1,323,000 lbf) değerinde itkiye sahiptir, dokuz motor 180 saniye boyunca ateşlenir, bu süre zarfında hızlandırıcı atmosferin dışına tırmanırken aşamanın itkisi 6672 kilonewton (1,500,000 lbf) değerine yükselir. Motorlar daha güçlü olan Merlin 1D'ye yükseltilmişlerdir. Bu iyileştirmeler görev-yükü taşıma hacmini 9000 kilogram'dan (20,000 lb) 13150 kilograma (28,990 lb) çıkarmıştır. Aşama ayırma sistemi tekrar tasarlanmış ve tutturma noktalarının sayısı onikiden üçe düşürülmüştür, ve aracın aviyonik sistemleri ile yazılımı da yükseltilmiştir. Bu yeni ilk aşama, Falcon Heavy fırlatma aracında yan hızlandırıcı olarak kullanılacaktır.

SpaceX başkanı Gwynne Shotwell, Falcon 9 v1.1'in fiyat listesinde ilan edilenden yaklaşık olarak yüzde 30 daha fazla görev-yükü taşıma hacmi olduğunu, bu fazladan kısmın aşamaların tekrar roket ateşleyerek atmosfere geri girmesi ve geri döndürülmesi için kullanılacağını belirtmiştir. SpaceX SES ile, fiyat listesindeli 4,850 kilogramlık (10,690 lb) sınırı neredeyse yüzde 10 aşarak, 5,330 kilograma (11,750 lb) kadar iki uydu fırlatılışı için anlaşmıştır, ancak bu uydular YTY altında bir yörüngede bırakıldıktan sonra, uydular üzerlerindeki itici yakıtlar sayesinde asıl yörüngelerine çıkacaklardır.

v1.1 hızlandırıcı uyarlamasında üretimi kolaylaştırmak amacıyla motorlar, SpaceX'in Octaweb (sekizli-ağ) olarak adlandırdığı bir yapısal biçimde/desende yerleştirilmişlerdir ve sonunda uzatılabilir dört adet iniş takımı(bacağı) içerecektir, bu iniş bacakları görev-sonrası tehnoloji geliştirme testi için ilk Falcon 9 v1.1 uçuşlarında kullanılacak, teknoloji tam olarak geliştirilince daha sonraki uçuşlarda tam dikey-iniş özelliği desteklenecektir.

2013 Eylül ayındaki fırlatmadan sonra, ikinci aşama ateşleyici yakıt boruları, uzun yörüngesel konumlama hareketleri sonrasında, uzayda yeniden başlatmayı daha iyi desteklemesi için yalıtıldılar. 2015 ortası için planlanan iyileştirmeler arasında artırılmış motor itkisi, yakıtın çok soğutulmasıyla ve yakıt tankın hacminin artırılmasıyla elde edilecek artırılmış yakıt miktarı bulunmaktadır.

Altıncı uçuş (CASSIOPE'', 2013) Falcon 9'un atılabilir görev-yükü kaplaması (İng: payload fairing) ile donatıldığı ilk fırlatılışı olmuştur, bu durumda araca fazladan bir ayrılma işlemi eklenmiştir ki bu işlem, daha önceki pek çok devlet ve özel sektör fırlatma görevini başarısızlığa uğratmış olan riskli bir işlemdi, bu başarısızlıkların arasında her ikisi de Taurus roketleriyle gönderilmiş olan 2009'daki Orbiting Carbon Observatory ve 2011'deki Glory uydusu sayılabilir.

Koruma haznesi tasarımı SpaceX tarafından yapılmıştır, 13 m (43 ft)-uzunluğunda ve 5.2 m (17 ft)-çapındaki görev-yükü koruma haznesi üretimi ise SpaceX'in Hawthorne şehrindeki roket fabrikasında yapılmıştır. Falcon 9'un ilk beş fırlatılışında kapsül taşıdığından ve de uydu taşımadığından, o uçuşlarda görev-yükü koruma haznesine ihtiyaç duyulmamıştı. Diğer pek çok uyduda olduğu üzere CASSIOPE uçuşunda, fırlatma sırasında yükü korumak için ihtiyaç duyulmuştu. Yeni koruma haznesi tasarımının testi 2013 baharında NASA'nın Plum Brook Station test tesisinde tamamlanmıştır. Bu testte fırlatış anındaki ses şoku, mekanik titreşimi, buna ek olarak elektromanyetik statik deşarj koşulları çok büyük bir vakum odası içinde oluşturuldu. SpaceX, 150 milyon $ değerindeki NASA simülasyon odasındaki test zamanı için NASA'ya 581300$ kira ödemiştir. Koruma haznesi, CASSIOPE uydusunun fırlatılışı sırasında sorunsuz ayrılmıştır.

Roketin üçüncü bir uyarlaması geliştirilme aşamasındadır. Falcon 9-R, Falcon 9'un -yeniden kullanılabilir (RLV) hızlandırıcı aşamalı- kısmi olarak yeniden kullanılabilir bir uyarlaması, Grasshopper ile F9R Dev teknoloji ispat edicilerinde test edilmiş olan sistemler ve yazılım kullanılarak geliştirilmektedir. Geliştirmede ayrıca SpaceX tarafından ilk aşamanın,daha uzun vadede ikinci aşamanın, hızlıca yeniden kullanılabilir getirilmesi için geliştirilmekte olan bir dizi teknoloji de kullanılmaktadır. İlk başta sadece ilk aşama hızlandırıcısı tekrar kullanılacaktır.

Falcon 9 v1.0 ve Falcon 9 v1.1 arasındaki farklılıklar kayda değer miktardayken, Falcon 9 v1.1 ve Falcon 9-R için olan geri-getirilebilir hızlandırıcının belirginleşmeye başlayan tasarımı arasında çok az miktarda farklılık görünmektedir. Roket uzunluğunda veya itki kuvvetinde herhangi bir değişiklik planlanmazken, esas görünür değişiklik, F9R ilk-aşama hızlandırıcısının alt kısmındaki uzatılabilir iniş takımları(bacakları)nın varlığıdır. Ek değişiklikler daha az görünür durumdadır, bunlara,dikey iniş yapmayı düzenli ve güvenilir bir şekilde etkileyebilmek için,roketin konum yönetimi teknolojisine ve yönlendirme yönetim sistemi yazılımına yapılan değişiklikler dahildir.

SpaceX'in 2014 Mart ayı itibarıyla, Falcon 9 v1.1 harcanabilir roketi için yayımladığı fiyatlandırma ve görev-yükü özellikleri, aslında yayımlanmış olan listenin belirttiğinden yüzde 30 daha fazla verimi içermektedir; ek verim kısmı SpaceX'in, müşteriler için belirtilmiş olan görev-yükünün yörüngeye çıkarılmasını başardıktan sonra, tekrar-kullanılabilir hızlandırıcı ispat uçuşu testlerini yapabilmesi için ayrılmıştır. Tekrar-kullanılabilirliği ve geri-kazanımı desteklemek için gerekli tüm mühendislik değişiklikleri yapıldıktan ve testlerinin başarılı olmasından sonra, SpaceX Falcon 9-R için görev-yükü verimini artırmak için hala fırsatı olacağı ya da gerektiğinde fiyat düşümüne gidebileceği kanısındadır.

** SpaceX CRS-1 uçuşunda, asıl görev-yükü olan Dragon başarılıydı. ikincil görev-yükü, ilk aşamadaki bir motor arızasının ardından, yanlış bir yörüngeye yerleştirilmişti. Ancak ikinci aşamada hedef yörüngeye giriş için yeterli miktarda yakıt kalmıştı, NASA'nın güvenlik tanımları özgün uçuş planından sapmayı yasaklıyordu.

Falcon 9'un güvenilirliği,araç önemli miktarda uçuş yapana kadar belirlenemeyecektir. Şirket "basitlik sayesinde, güvenilirlik ve düşük maliyet el-ele gidebilir" felsefesinden hareketle aracın yüksek güvenilirliğe sahip olacağını tahmin etmektedir,ancak bu ileride belli olacaktır. Bir karşılaştırma olarak Rus yapımı Soyuz roket dizisi, tarihinde 1700'den fazla fırlatma gerçekleştirmiştir, bu rakam diğer herhangi bir roketten çok daha fazladır (bozulma oranı 39'da 1) .Şimdiki fırlatma araçlarının %75'i en azından ilk üç uçuşundan birinde başarısız olmaktadır.

Şirketin,daha küçük aracı, Falcon 1 aracında olduğu gibi, Falcon 9'nun fırlatma işlem silsilesi, kalkış öncesi tam motor ateşlenmesine ve sistem denetimine izin veren, bir 'hold-down' (bastırma/zaptetme) özelliği içermektedir. İlk-aşama motor ateşlenmesinden sonra fırlatma aracı; tüm itki ve araç sistemlerinin beklendiği gibi çalıştığı teyit edilene kadar, fırlatma kulesinde tutulur ve bırakılmaz. Benzer 'zaptetme' (hold-down) sistemleri Saturn V ve Uzay mekiği gibi fırlatma araçları tarafından da kullanılmıştır. Olağan dışı herhangi bir koşul algılanırsa, otomatik güvenli 'kapatma' işlemi ve itki yakıtı boşaltımı yapılır.

Falcon 9 üçlü yedekli yapıda uçuş bilgisayarlarına ve 'yörüngeye yerleşme' işleminde daha kesin sonuçlar için ek olarak GPS ile donatılmış, atalet seyrüseferine sahiptir.

Apollo programı'ndaki Saturn serisi gibi, birden çok ilk-aşama motorunun varlığı, uçuş sırasında ilk-aşama motorlarından birisi bozulsa dahi görevin tamamlanabilmesine olanak verir. 2007 yılında SpaceX tarafından açık bir şekilde yayımlanan "güncelleme" içerisinde, aşırı zararlı motor bozulma biçimlerinin çeşitli yönlerinin ayrıntılı tanımları ve tasarıma eklenmiş olan 'eksik-motor' yetenekleri (engine-out capabilities) açıkça anlatılmıştır.

SpaceX pek çok yıl boyunca, Falcon 9'un ilk aşamasının eksik-motor yeteneği için tasarlandığını vurgulamıştır. SpaceX CRS-1 görevi, ilk aşamadaki bir motor arızası yüzünden, kısmi olarak başarıya ulaşmıştır: birincil görev-yükü doğru yörüngeye yerleştirimişti, ancak birincil görev-yükü müşterisi olan NASA'nın sözleşmesel gereksinimleri sebebiyle, ikincil görev-yükünü daha yüksek bir yörüngeye yerleştirmek üzere Falcon 9'nun bir üst aşamasına geçiş için ikinci kez motor ateşlenmesine izin verilmedi. Sözleşme imzalanırken bu risk ikincil görev-yükü müşterisi tarafından kabul edilmişti. Sonuç olarak, fırlatmadan birkaç gün sonra ikincil görev-yükü atmosfere tekrar girmişti.

Ayrıntılandırılacak olursa, 2012 Ekim ayındaki fırlatmadan 79 saniye sonra, ilk aşamanın 1 numaralı motorunda basınç düşmesi yaşanmıştır, akabinde bu motor kapatılmıştır. Sonuçta oluşan hızlanma kaybını karşılamak için ilk aşama motorları planlanandan 28 saniye fazla çalışmıştır ve benzer bir şekilde ikinci aşama motorları 15 saniye fazla çalışmıştır. Bu fazladan motor çalışma zamanı yüzünden ikinci aşamanın yedek yakıtı azalmıştı, böylece yakıtın ikincil görev-yükü ile birlikte aracı, uzay istasyonun üzerindeki bir yörüngeye çıkarmak için yetebilmesi ihtimali %99'dan %95'e düştü. NASA, fırlatmayı satın alan ve böylece sözleşmeyle sabitlenmiş bir dizi 'görev karar noktası' yönetimini elinde tutan ana müşteri olduğu için; SpaceX'in, ikinci aşama motorlarını tekrar çalıştırıp ikincil görev-yükünü doğru yörüngeye yerleştirmeyi denemesine izin vermeyi reddetmiştir. İkincil görev-yükü fırlatmadan birkaç gün sonra dünya atmosferinde yitirilmiştir ve böylece kayıp olarak değerlendirilmiştir.

İlk Falcon uçuşlarının birkaçının ilk aşamaları paraşütle donatılmış olmasına ve mühendislerin gelecek için kullanılabilirliği tasarlamalarına yardımcı olmak amacıyla, kurtarılmaları amaçlanmış olmasına rağmen, SpaceX başlangıçtaki test fırlatmalarında,bu ilk yöntemi kullanarak, ilk aşamaları kurtarmada başarılı olamamıştır. Falcon hızlandırıcıları,ayrılma sonrasında maruz kaldıkları, havadevinim (aerodinamik) gerilmesinden ve (aşırı) ısınmadan sağ çıkamamıştır.

İkinci aşamanın tekrar kullanılabilirliği daha zor olmasına karşın, SpaceX en baştan beri, Falcon 9'nun her iki aşamasının da en sonunda tekrar kullanılabilir olmasını amaçlamıştı.

2011 sonlarında, SpaceX yaklaşımda değişikliğe gidildiğini bildirmiştir, buna göre paraşüt yöntemi terkedilerek itkili-güç-verilen-iniş yaklaşımına odaklanılacaktı. 29 Eylül 2011 tarihinde, Ulusal Basın Kulübünde, Musk 'güç-verilen iniş' sisteminin ve Falcon 9'un her iki aşamasının kurtarılmasının – tamamen dikey kalkış, dikey iniş (DKDİ - İngilizce VTVL) özelliğine sahip roket- geliştirilmesi için özel sermayeli bir programın başladığını belirtmiştir. Açıklamaya ek olarak verilen görselde ilk aşamanın kuyruk-aşağıda olacak şekilde 'güç-verilen iniş' için dönüşü ve ikinci aşamanın ısı kalkanıyla kafa kısmından (atmosfere) tekrar-giriş yaparak güç-verilen iniş için kendi etrafından (dikey) dönüşü, olabildiğince gerçeğe yakın bir şekilde, tasvir ediliyordu.

"Roketi sadece iticileri kullanarak fırlatma-rampasına geri getirmek" için sistem üzerindeki tasarım 2012 Şubat ayı içerisinde tamamlandı. Tekrar kullanılabilir fırlatma sistemi teknolojisinin hem Falcon 9 hem de Falcon Heavy için kullanılması düşünülmektedir, bu teknolojinin özellikle Falcon Heavy tarafından kullanılabileceği üzerinde yoğunlaşılmıştır çünkü iki dış çekirdek roketten çok daha önce ayrılmaktadır, dolayısıyla aşama ayrılması sırasında çok daha düşük hızlarda hareket etmektedirler.

Tekrar-kullanılabilir bir ilk aşama için SpaceX tarafından alt-yörüngesel Grasshopper roketi ile uçuş testi gerçekleştiriliyor. 2013 Nisan ayın itibarıyla, düşük-irtifa, düşük-sürat ispat test aracı olan, Grasshopper v1.0, 744 m (2441 ft) irtifadaki 80 saniyelik bir 'süzülme uçuşu' (hover flight) da dahil olmak üzere, beş adet DKDİ (VTVL) test uçuşunu tamamlamıştır.

2013 Mart ayında, SpaceX - toplamda altıncı Falcon 9 uçuşu olan- Falcon 9'un yükselikliği artırılmış uyarlamasının ilk uçuşundan başlayarak, tüm ilk aşamaların 'yönetilebilen iniş test aracı' olarak donatılacağını bildirmiştir. SpaceX su-üzerinde iticili-geri-dönüş testleri yapmak niyetinde ve " fırlatma sahasına geri dönüş ve 'güç-verilen iniş' başarılana kadar bu tür testler yapmaya da devam edecek... 'nasıl doğru yapılacağını öğrenene' kadar birkaç kez başarısızlığa uğrayacaklarını tahmin ediyorlar"

2013'teki erken-güz uçuşunda, aşama ayrılmasından sonra, ilk-aşama hızlandırıcısı yavaşlamak amacıyla ateşleme denemesinde bulundu ve sonrasında tam suya ulaşmadan önce ikinci kez ateşleme yaptı. Tüm su-üzeri testleri tamamlandığında, muhtemelen en erken 2014 ortalarına doğru, fırlatma sahasına kadar uçmayı ve iticiler yardımıyla sahaya iniş yapmayı deneme niyetindelerdi. SpaceX açıkça ilk birkaç 'güç-verilen iniş' testinde başarılı geri getirme beklemediklerini belirtmiştir.

9 adet Merlin motoru kullanan ve v1.1 uyarlamasının dairesel-motor desenine sahip olan tekrar-kullanılabilir Falcon 9'un (Falcon 9-R) tekrar-başlatılabilir ateşleme sisteminin testine ait fotoğraflar 2013 Nisan ayında yayımlanmıştır.

2015 Mart ayı itibarıyla SpaceX; ikinci aşamanın,daha-enerjik haberleşme uydularının yer eşzamanlı yörüngeye çıkarıldıkları uçuşlardaki hızlandırıcıların tekrar kullanılabilirliğini destekleyebilecek bir, yükseltilmiş-uyarlamasını geliştirmektedir. Yapılan değişiklikler arasında motor itki gücünün yüzde 15 artırılması, yakıt tankı hacminin yüzde 10 artırılması ve kriyojenik oksijenin,daha yüksek yoğunluk elde etmek amacıyla, aşırı soğutulması bulunmaktadır.

Görev sonrası test planı, Falcon 9'un altıncı uçuşu ve sonrasındakilerde, ilk-aşama hızlandırıcılarının, roketin dikey hızını azaltmak amacıyla, ateşleme yapmalarını ve sonrasında tam suya ulaşmadan önce ikinci kez ateşleme yapmalarını içermektedir. SpaceX, 2013 Mart ayında, bu test programını ve fırlatma sahasına geri dönerek güç-verilen dikey iniş(VTVL) gerçekleştirene kadar bu tür testlere devam etme niyetlerini duyurmuştu.

Falcon 9 Uçuş 6'nın ait ilk aşaması, su-üzerinde itici-yardımıyla-dönüş testlerinin ilkini 29 Eylül 2013 tarihinde gerçekleştirmiştir. Tamamen başarılı olmasa da, aşama yön değiştirmeyi ve atmosfere yönlendirmeli-tekrar giriş yapmayı başarmıştır. Son iniş ateşlemesi sırasında, konum yönledirme sistemi (ACS) iticileri; aracın (kendi etrafında), havadeviniminden (aerodinamik) kaynaklanan, dönmesinin üstesinden gelememiştir ve merkezkaç kuvveti iniş motorunun yakıtını tüketerek motorun erkenden kapanmasına ve suya sert iniş yaptırarak ilk aşamanın yok olmasına sebep olmuştur. Enkazın parçaları ayrıntılı çalışma yapılması için toplanmıştır.

SpaceX CRS-3'e ait ilk aşamayı kullanan bir sonraki test sırasında, okyanusa başarılı bir yumuşak iniş gerçekleştirilmiştir, ancak aracın ağır okyanus koşulları sebebiyle kurtarılamadan parçalara ayrıldığı tahmin ediliyor.

Sonraki yapılan birçok 'Okyanusa İniş' testinin ardından,CRS-5 fırlatma aracının ilk aşaması, yüzen iniş rampası olan özerk uzay-limanı insansız gemisi üzerine iniş denemesi yapmıştır. Roket sağ çıkamayacak kadar sert iniş yapmıştır ancak kendisini gemiye başarıyla ulaştırmıştır.

Cape Canaveral Hava Kuvvetleri İstasyonundaki fırlatma kompleksi 40 tesisi; Falcon 9'un ilk fırlatma sahası ve UUİ malzeme ikmal fırlatmalarında kullanılan ana tesistir, ayrıca yer sabit yörüngeye gönderilen görev-yüklerinin fırlatmaları için de bu tesis kullanılmaktadır. SpaceX'in kiraladığı ikinci bir fırlatma sahası Vandenberg Hava Kuvvetleri Üssü'nde bulunan SLC-4 tesisidir ve kutup yörüngesi fırlatmaları için kullanılmaktadır. Vandenberg sahası 29 Eylül 2013 tarihinde,Kanada-yapımı CASSIOPE uydusunun fırlatılışında kullanıldığında, faal hale gelmiştir. Tamamen ticari fırlatmalarda kullanılması amaçlanan,üçüncü bir saha planlama aşamasındadır. Olası konumlar arasında Teksas, Florida, Georgia ve Porto Riko değerlendirilmiştir. Ağustos 2014 tarihinde nihai konum Teksas'taki Boca Chica sınırları içerisinde seçilmiştir.

Kullanımı bırakıldığı tarihte, Falcon 9 v1.0 uyarlamasının fırlatılış fiyatı 54 milyon $ - 59.5 milyon $ aralığında verilmekteydi. 2013 yılında, Falcon 9 v1.1 uyarlamasının liste fiyatı 56.5 milyon $ idi, ve 2014 Kasım ayı itibarıyla bu fiyat 61.2 milyon $ olmuştur. UUİ'ye yapılan Dragon kargo görevlerinin ortalama maliyeti,NASA ile imzalanmış olan sabit fiyat sözleşmesi çerçevesinde, 133 milyon $ değerindedir.

2004 yılında, Elon Musk şunu söylemiştir: " uzun vadeli planlarımız ağır yük taşıyan bir ürün öngörmektedir , ve hatta ,müşteri talebi olması durumunda, süper-ağır yük taşıyan bir ürün de geliştirilecektir [...] Nihayetinde, inanıyorum ki yörüngeye taşınan görev-yükü için pound başına 500 $ (1100$/kg) değerine ve hatta daha da az maliyete erişmek gayet mümkündür." 2013 yılındaki fırlatma fiyatı ve ADY(LEO) tam görev-yük sığası, Falcon 9 v1.1 için pound başına 1864 $ (4109$/kg) olarak gerçekleşmiştir.

2011 yılında, Musk Falcon 9 v1.0 roketi için yakıt ve yükseltgen maliyetinin toplam 200 Bin $ civarında olacağını tahmin etmişti. İlk aşama 39 Bin ABD galonu (150 Bin L) sıvı oksijen ve neredeyse 25 Bin ABD galonu (95 Bin L kerosen kullanırken ikinci aşama 7300 ABD galonu (28 Bin L; 6100 İngilizce galonu) sıvı oksijen ve 4600 ABD galonu (17 Bin L) kerosen kullanmaktadır.

Falcon 9 görev-yükü hizmetleri, EİYU-halkası (ESPA-ring) aracılığıyla, ikincil ve üçüncül görev-yükü bağlantısı içermektedir, burada kullanılan ara-aşama uyarlayıcısı, ilk defa ABD Savunma Bakanlığı'na ait, EHFA (EELV) türündeki Atlas V ve Delta IV araçlarını kullandığı görevlerindeki ikincil görev-yükleri için kullanılan uyarlayıcı ile aynıdır. Bu ana göreve en az etki yapılarak ikincil ve üçüncül görevlerin yapılabilmesine olanak verir. 2011 yılından itibaren, SpaceX Falcon 9 için EİYU-uyumlu görev-yüklerinin fiyatlarını açıklamaya başlamıştır.

14 Nisan 2015 itibarıyla, 2010 yılından bu yana SpaceX Falcon 9 için 17 fırlatma gerçekleştirmiş durumdaydı ve hepsinde de birincil görev-yükleri Dünya yörüngesine başarıyla çıkarılmıştır. Ancak, 2012 Ekim ayındaki Falcon 9 görevinde, araç görevin başlarındaki bir motor arızası ve kapanışı sebebiyle ikincil görev-yükünü doğru yörüngeye çıkaramamıştır, birincil görev-yükünü ise başarıyla UUİ'ye ulaştırmıştır.

İlk Falcon 9 uçuşu, birkaç kez ertelendikten sonra, Cape Canaveral Hava Kuvvetleri İstasyonundan 4 Temmuz 2010 tarihinde, saat 2:45 pm EDT (18:45 UTC) iken fırlatılmıştır, görev sonunda Dragon Uzayaracı Yeterlilik Birimini başarıyla yörüngeye yerleştirmiştir. Roket,SpaceX'ten Ken Bowersox'ın ifadesiyle,"kalkışta bir miktar dönme" yaşamıştır. Bu dönme hareketi araç fırlatma kulesinin tepesine ulaştığında durmuştur. İkinci aşama ise, beklenmeyen bir şekilde, ateşleme süresinin sonuna doğru yavaşça dönmeye başlamıştır.

Falcon 9'un, ilk SpaceX Dragon uzayaracını en tepesinde taşıdığı, ikinci fırlatılışı, saat 10:43 EST (15:43 UTC), 8 Aralık 2010 tarihinde Cape Canaveral'dan gerçekleşmiştir. Dragon uzayaracı yörüngeyi iki kez dolandıktan sonra,Pasifik okyanusuna düşmüştür. ikinci bir NASA-sözleşmeli ispat uçuşu 2012 yılında yapılmıştır, ardından UUi'ye yapılan ilk iki malzeme tedarik uçuşu 2012'nin sonlarına doğru ve 2013'ün başlarında yapılmıştır.

Yükseltilmiş Merlin 1D motorları ilk kez Kullanılarak, daha önceki Falcon 9 uçularında kullanılmış olan Merlin 1C motoruna göre yaklaşık yüzde 56 daha fazla deniz-seviyesi itki elde edilmiştir.

İlk uçuşlara göre önemli ölçüde uzatılmış olan ilk aşamanın ilk kez kullanılmıştır böylece daha güçlü motorlar için gerekli olan fazladan yakıt taşınabilmiştir.

İlk aşamadaki Dokuz adet Merlin 1D motoru,sekiz motor bir çember üzerinde ve dokuzuncu motor ise merkezde olacak şekilde, sekizgen bir desen içinde yerleştirilmiştir.

SpaceX'in yeni fırlatma tesisi olan, Kaliforniya'daki Vandenberg Hava Kuvvetleri Üssünde bulunan, Space Fırlatma Kompleksi 4 tesisinden ilk kez fırlatma gerçekleşmiştir. Bu fırlatma ayrıca Pasifik test sahası'nın tesisleri kullanılarak yapılan ve Pasifik Okyanusunun üzerinden uçulan ilk fırlatma olmuştur.

Falcon 9'un, ticari bir müşteri için uydu görev-yükünü taşıdığı ilk fırlatma olmuştur, ayrıca COTS ya da CRS olmayan ilk görev olmuştur. Falcon 9'un önceki fırlatmalarının her biri ya bir Dragon kapsülü ya da bir Dragon-uzayaracı-şekilli test aracı olmuştur, ancak SpaceX daha önce Falcon 1'in beşinci uçuşu sırasında bir uyduyu başarılı bir şekilde yörüngeye bırakmıştır.

İlk kez atılabilir görev-yükü koruma haznesina sahip Falcon 9 fırlatması olmuştur,bu yeni özellik ayrıca fazladan bir adet daha ayrılma olayının riskini de beraberinde getirmiştir.

Birçok yeni özellik uçuşlar sırasında başarıyla test edilmiştir, ancank 29 Eylül 2013 tarihinde ikinci aşamada bir sorun yaşandı. SpaceX;roket birincil görev-yükünü olan (CASSIOPE) uydusunu ve ikincil yükü olan tüm nanosat minik uydularını yörüngelerine bıraktıktan sonra, ikinci aşamadaki Merlin 1D vakum motorunu tekrar ateşlemekte başarısız olmuştur.

3 Aralık 2013 tarihinde, Falcon 9 SES-8 iletişim uydusu ile birlikte başarılı bir kalkış gerçekleştirmiş ve uyduyu aşırı-eşzamanlı eliptik aktarma yörüngesine,üst aşamasıyla gerçekleştiridiği ikinci bir ateşleme ile, çıkarmıştır.

6 Ocak 2014 tarihinde, fırlatma aracı Thaicom 6 iletişim uydusunu başarılı bir şekilde yörüngeye taşımıştır;ayrıca, önceki YİTY fırlatmasında olduğu gibi, uyduyu aşırı-eşzamanlı aktarma yörüngesine de (supersynchronous transfer orbit) çıkarmıştır.

18 Nisan 2014 tarihinde Falcon 9; Dragon uzayaracı ile birlikte yörüngeye fırlatılarak uluslararası Uzay İstasyonuna malzeme ve bilimsel deneyleri taşımıştır. SpaceX'in Nasa ile imzaladığı 'Ticari İkmal Hizmetleri' (Commercial Resupply Services - CRS) sözleşmesi kapsamındaki üçüncü fırlatma olmuştur. Ek olarak, roketin ilk aşaması Atlantik okyanusuna başarılı bir şekilde "iniş" yapmıştır.

10 Ocak 2015 tarihinde, Falcon 9 UUİ'ye malzeme ve bilimsel deneyleri taşıyan Dragon uzayaracını başarılı bir şekilde yörüngeye çıkarmıştır. SpaceX ayrıca roketin ilk aşamasına, Atlas Okyanusunda beklemekte olan, kendisine ait özerk uzay-limanı insansız gemisine iniş yaptırmayı denemiştir. İlk aşama rampaya ulaşmıştır ancak roketin yan kanatlarında,hidrolik sıvısı eksikliği yüzünden,oluşan güç kaybı sebebiyle oluşan yaklaşık 45 derecelik açıyla iniş yaptığından dolayı iniş ayaklıklarını ve motor kısmını parçalamıştır.