פאלקון 9

מבנה

טיל הפאלקון 9 מורכב משני שלבים, השלב הראשון, הוא החלק העיקרי והיקר ביותר בטיל, גובהו הוא כ־43 מטר ובבסיסו מורכבים תשעה מנועי מרלין 1D המונעים בדלק מסוג PR-1 (קרוסין מזוקק) וחמצן נוזלי, בראש השלב הראשון מצויים 4 סנפירי רשת (Grid fins), כשני מטר אורכם, המיועדים לכוון את הטיל וליצב אותו בעת שהוא חוזר ארצה לנחיתה, בתחתית השלב הראשון ישנן ארבע רגלי נחיתה טלסקופיות ענקיות הנפרסות שניות ספורות לפני שהטיל נוגע בקרקע.
השלב השני בעיקרו מבוסס על חומרת השלב הראשון, אך קטן וזול ממנו בהרבה, קוטרו זהה לקוטר השלב הראשון אך גובהו 14 מטר, הוא מצויד במנוע מרלין 1D בודד המותאם לפעולה בריק, אשר מיועד לבעור עד 6.6 דקות, הוא נכנס לפעולה מספר שניות אחרי היפרדות השלב הראשון, דבר הנעשה בגובה של 70–80 ק"מ וכשהטיל צבר מהירות של כ־7,000 קמ"ש.
בראש הטיל נמצאת חופה המכילה ומגנה על המטען עד הגיעו לחלל, קוטר החופה הוא כ־5.2 מטר וגובהה 13 מטר, כאשר הטיל מגיע לגובה של כמה עשרות ק"מ, שם כבר אין משמעות לצורה אווירודינמית החופה נפרדת לשני חלקים ומושלכת ארצה.

הוצאות ומימון

בעוד ש־SpaceX הוציאה כסף משלה כדי לפתח את המשגר ​​הקודם, פאלקון 1, הפיתוח של הפאלקון 9 הואץ על ידי ההשתתפות של נאס"א בעלויות הפיתוח, והתחייבותה לרכוש מספר טיסות מסחריות.
בשנת 2011 פירסמה SpaceX כי עלויות הפיתוח של הפלקון 9 בגרסה 1.0 היו בסדר גודל של 300 מיליון דולר. נאס"א העריכה כי עלויות הפיתוח היו מסתכמות בכ־3.6 מיליארד דולר אם היא בעצמה הייתה צריכה לפתח טיל זהה (בשל האיטיות והסרבול של סוכנות ממשלתית ענקית וכן ההסתמכות על קבלני משנה רבים).
בשנת 2014, פרסמה SpaceX את עלויות הפיתוח המשולבות הן עבור פאלקון 9 והן חלליות הדרגון: נאס"א סיפקה 396 מיליון דולר, ואילו SpaceX סיפקה למעלה מ־450 מיליון דולר למימון מאמצי הפיתוח של הרקטות והחללית. בהמשך קיבלה החברה עוד כשני מיליארד דולר כמענק מנאס"א על מנת להמשיך לפתח את חלליות דרגון 2.0 המאוישות.

מחיר שיגור

עד שנת 2018 המחיר שספייס איקס פירסמה באתר האינטרנט שלה הוא 62 מיליון דולר לשיגור, אך היו כמה מקרים בהם ידוע שהמחיר ששולם היה שונה: בפעמים הראשונות שספייס איקס השתמשה שוב בשלב־ראשון שנחת היא נתנה הנחה של כ־10% למי שייאות לשגר את המטען שלו בטיל ממוחזר, וגם במקרים של לווין 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 Jason-3 היה 82 מיליון דולר, ושל טלסקופ החלל TESS היה 87 מיליון דולר. נטען שהמחיר הגבוה הוא עבור תמיכה לפני ואחרי השיגור ושירותים נלווים.
במסיבת עיתונאים שהתקיימה ב־10 במאי 2018, ערב שיגור הבכורה של פאלקון 9 מדגם B5, אמר אילון מאסק שמחיר השיגור של טיל, שהשלב הראשון שלו כבר טס בעבר יהיה מעתה סביב 50 מיליון דולר במקום כ־62.

שיגור חללית מאוישת

תחת חוזה שנחתם עם נאס"א, עוסקת החברה בפיתוח חללית מאוישת בשם דרגון 2, אשר תוכל להעלות צוות בן ארבעה אסטרונאוטים אל תחנת החלל הבינלאומית. החללית תשוגר לחלל באמצעות המשגר פאלקון 9 והשיגור המאויש הראשון של החללית דרגון 2 מתוכנן לקראת סוף שנת 2019.

שימוש חוזר

כבר מתחילת דרכה ספייס איקס הצהירה שהיא תנסה להפוך את עסקי השיגור לחלל לזולים פי כמה משהיו עד להקמתה, הדרך המרכזית להגיע למטרה הזו היא לעשות שימוש חוזר בטיל, 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), ספייס איקס מתכוונת להשתמש באותו טיל שוב ושוב. ניתן להשוות זאת לעולם התעופה: אם כל מטוס היה מטיס נוסעים פעם אחת בלבד ובתום הטיסה היה יוצא מכלל שימוש, עלות כל כרטיס הייתה כמיליון דולר, באותו אופן היכולת להשיב את חלקי הטיל השונים לשימוש חוזר הוא המפתח להורדת מחירי השיגור פי עשרה ומעלה.
בתחילה נעשו כמה ניסיונות להחזיר את השלב הראשון של פאלקון 1 ומאוחר יותר גם של פאלקון 9 באמצעות מצנחים אך הדבר לא צלח, וספייס איקס עברה לנסות רעיון אחר: הפעלת המנועים שמשמשים לשיגור על מנת לבלום את הנפילה אל האדמה. בספטמבר 2011 החברה נתנה לכך פומבי כשהפיקה סרטון אנימציה ממוחשבת המראה לראשונה את הקונספט החדש - שיגור של פאלקון 9 ונחיתת השלב הראשון והשני, באמצעות הפעלה המנוע שמשמש להמראה וכן בשילוב מגן חום בשלב השני.
בשנת 2012 החלה ספייס איקס לערוך ניסויים בטיל קטן שכונה "גראסהופר". הוא נסק לגובה של מאות מטרים נשאר באוויר לזמן קצר ואז ירד באיטיות לקרקע, תוך הפעלה רצופה של המנוע שלו מרגע השיגור עד הנגיעה בקרקע.
הנסיונות הראשונים להשיב רקטה בגודל מלא בשיגור מסחרי הסתיימו בהתרסקות במים ורק בסוף 2015 הצליחה ספייס איקס לראשונה בהיסטוריה להנחית בהצלחה שלב־ראשון של פאלקון 9.
מאז ועד תחילת אוגוסט 2019 נחתו בהצלחה כבר 27 שלבים ראשונים (שונים) של פאלקון 9 לאחר שנפלו מגובה של 105–160 קילומטר, 22 מהם שוגרו פעם שנייה לחלל, וארבעה אף בפעם השלישית, (ובסך הכול התבצעו 44 נחיתות מוצלחות). משך הזמן הקצר ביותר שעבר בין השיגור הראשון לשיגור נוסף של אותו שלב ראשון עומד על חודשיים וחצי, משך זמן זה אמור להתקצר עוד במהלך 2019.
המשקל המקסימלי שטיל פאלקון 9 יכול לשאת למסלול גאוסינכרוני (GTO) בגובה 36,000 ק"מ, ועדיין להחזיר לנחיתה את השלב הראשון (על אסדה בלב ים) הוא למעלה מ־7,075 ק"ג בהתבסס על שיגורי ונחיתות עבר.
תוכניתה המקורית של Spacex הייתה להנחית גם את השלב השני אך היא נדחתה במשך כמה שנים בשל הקושי הטכנולוגי הרב שכרוך בכך, באפריל 2018 נראה היה שהכוונה הזו תתממש - אילון מאסק צייץ בטוויטר כי החברה מתכוונת לנסות טכנולוגיה חדשה להנחתת השלב השני, הצמדת מעין בלון מתנפח לשלב השני כדי להגדיל את שטח הפנים שלו פי מאה ויותר כך שהוא יואט על ידי חיכוך עם האטמוספירה הקלושה שבגובה 200–300 קילומטר אך בנובמבר של אותה שנה הוא חזר בו וכתב בטוויטר כי אין בכוונת ספייס איקס להנחית את השלב השני של פאלקון 9, אלא להאיץ את הפיתוח והבנייה של טיל וחללית הענק BFR.
ספייס איקס מנסה להשיב לשימוש חוזר גם את חופת הטיל ובכך לחסוך כסף רב (העלות של חופה חדשה היא 5–6 מיליון דולר) והחל מאמצע 2017 גם היא נוחתת באמצעות סילוני גז ומצנחים ונאספת מהים. בהמשך החברה שכרה ספינה גדולה באורך 62 מטר והרכיבה עליה רשת גדולה שתלויה על מוטות ארוכים הבולטים מקצוות הספינה, ומאז 2018 נעשים ניסיונות לתמרן את החופה ואת הספינה כך שהיא תקלוט אותה וימנע הצורך בשיפוץ יקר שנובע מהנזק שגורמים מי הים המלוחים לחופה, במשך שנה נעשו כמה ניסיונות כאלה בהם המרחק של הספינה מנקודת הנחיתה של החופה הלך והתקצר, עד שבטיסת הפאלקון הכבד STP-2 ביוני 2019 הצליחה הספינה לקלוט בפעם הראשונה את אחד מחצאי החופה בטרם יפגע במים.
המטרה המוצהרת של ספייס איקס היא להגיע למצב שניתן יהיה לשגר שוב טיל שנחת, בתוך פחות מיממה ובעלויות תחזוק ותפעול מינימליות תוך שימוש חוזר מלא בכל חלקיו.

אמינות

נכון לסוף יולי 2019 שיגרה ספייס איקס 73 טילים מדגם זה (וכן שלושה פאלקון כבד), 71 מהם שוגרו בהצלחה מלאה אך בשני שיגורים הטיל התפוצץ או כשל חלקית.
ב־28 ביוני 2015 התפוצץ טיל פאלקון 9 שנשא חללית דרגון כעבור 2.5 דקות מהשיגור, מאוחר יותר התברר שהכשל נבע מפריצה של מיכל ההליום בשלב השני של הטיל. במקרה אחר שאירע בשנת 2012 הטיל שוגר בהצלחה ופרס את המטען הראשי כמתוכנן אך המטען המשני נותר במסלול נמוך מהרצוי. אם כן אחוז ההצלחה של פאלקון 9 עומד על 97.4%.
לשם השוואה, אטלס 5 האמריקני שוגר 79 פעמים לאורך 15 שנה ורק פעם אחת אירע כישלון חלקי.
אריאן 5 האירופאי שוגר 104 פעמים מאז 1996 וסבל מ־2 כשלונות מוחלטים ו־3 חלקיים (ארבע מהם התרכזו ב־14 השיגורים הראשונים).
אחד היתרונות של פאלקון 9 על פני רקטות אחרות היא היכולת להפעיל את המנועים בטרם השיגור במה שמכונה "ניסוי הבערה סטטית". זהו הליך שבו הרקטה מעוגנת היטב לקרקע באמצעות כבלים וכך ניתן להפעיל את המנועים במלוא העוצמה בעוד הרקטה נותרת על הקרקע וכך לגלות פגמים במנוע אם יש כאלה, ואכן ספייס איקס הפכה זאת לנוהג קבוע מספר ימים לפני כל שיגור.