פאלקון 9

פאלקון 9 (באנגלית: Falcon 9) הוא משגר רב־שימושי באופן חלקי אשר פותח ומיוצר על ידי חברת SpaceX.

מדובר במשגר 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) עשויים טיטניום 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:
 פאלקון 9 1.0, גובהו היה 47.8 מטר והדחף 4,940 קילו־ניוטון, ממנו שוגרו 5 רקטות בין השנים 2010–2013.
 פאלקון 9 1.1, ששיפר משמעותית את ביצועי המשגר, ואפשר ניסויי נחיתה ממנו שוגרו 15 רקטות בין השנים 2013–2016.
 פאלקון 9 FT, שהביא עוד שיפור משמעותי בביצועיו של המשגר וביכולות הנחיתה. דגם זה שוגר 36 פעמים בין 2016 ל־2018.
 פאלקון 9 בלוק 5, דגם זה הפעיל מאז מאי 2018 צפוי להיות השדרוג האחרון, הוא בעל דחף גדול במעט (7,607 קילו־ניוטון), בעל רגלי נחיתה משודרגות, ובעיקר מותאם לשימוש חוזר פעמים רבות עם תחזוקה מינימלית. דגם זה גם מוסמך לשאת אסטרונאוטים על גבי חללית הדרגון 2, הוא מיועד לשימוש חוזר פעמים רבות עם תחזוקה מימימלית.

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 הגשושית הישראלית 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.

בשנת 2012 החלה SpaceX 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. הניסיונות הראשונים להשיב רקטה בגודל מלא בשיגור מסחרי הסתיימו בהתרסקות במים וב־22 בדצמבר 2015 הצליחה SpaceX לראשונה בהיסטוריה להנחית בהצלחה שלב־ראשון של משגר כאשר עשתה זאת בשיגור ה־20 סך הכל של הפאלקון 9.

השימוש החוזר הפך לשגרה, ומאז ההצלחה הראשונה עד מחצית 2023 נמנו כ-200 נחיתות מוצלחות. המאיצים נופלים מגובה החלל אל אסדת נחיתה ימית או מנחת יבשתי, עוברים בדיקות ומשוגרים שוב. בסך הכל שוגרו יותר ממאה טילי פאלקון 9 נפרדים בשימוש חוזר שוב ושוב, כאשר אחדים מהם אף רשמו שיא של 15 שיגורים למאיץ יחיד.

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 SpaceX להנחית את השלב השני של פאלקון 9, אלא להאיץ את הפיתוח והבנייה של משגר וחללית הענק Starship.

SpaceX ניסתה לעושות שימוש חוזר גם בחופת המטען ובכך לחסוך כסף רב (העלות של חופה חדשה היא 5–6 מיליון דולר) והחל ממחצית 2017 נעשו ניסיונות להנחית גם אותה באמצעות סילוני גז ומצנחים ונאספת מהים. בהמשך החברה שכרה זוג ספינות גדולות והרכיבה על כל אחת מהן רשת גדולה התלויה על מוטות ארוכים הבולטים מקצוות הספינה, ומאז 2018 נעשים ניסיונות לתמרן את החופה ואת הספינה כך שהיא תקלוט אותה, 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, החל ממחצית 2020 לערך נעשה השימוש החוזר בחופת המשגר לשגרתי. אך במרץ 2021 הוחלט להפסיק להשתמש בספינות עם הרשת מכיוון שאחוז ההצלחה שלהן נשאר נמוך, ובמקום זאת למשות את החופות מהמים לשם שימוש חוזר.

המטרה המוצהרת של SpaceX היא להגיע למצב שניתן יהיה לשגר שוב משגר שנחת, בתוך פחות מיממה ובעלויות תחזוק ותפעול מינימליות תוך שימוש חוזר מלא בכל חלקיו.

שיגורים בולטים
 שיגור 1 (4 ביוני 2010) – השיגור הראשון של הפאלקון 9, אשר נשא את החללית דרגון אל טיסת מבחן.
 שיגור 3 (22 במאי 2012) – שיגור מבצעי ראשון של חללית המטען דרגון אל תחנת החלל הבינלאומית.
 שיגור 6 (29 בספטמבר 2013) – שיגור לוויין קנדי, ניסיון ראשון לנחיתה ממונעת של שלב ראשון של משגר, השלב הראשון מתרסק במימי האוקיינוס.
 שיגור 7 (3 בדצמבר 2013) – שיגור ראשון אל מסלול מעבר למסלול גאוסטציונרי, מטען מסחרי ראשון (לוויין תקשורת).
 שיגור 9 (18 באפריל 2014) – נוספו רגלי נחיתה, נפילה מבוקרת ראשונה של השלב הראשון ונחיתה רכה ראשונה במימי האוקיינוס.
 שיגור 15 (11 בפברואר 2015) – מצפה האקלים בחלל העמוק (DSCOVR), המשימה הראשונה שמשוגרת אל נקודת לגראנז' L1.
 שיגור 19 (28 ביוני 2015) – טיסת מטען של חללית דרגון אל תחנת החלל הבינלאומית, המשגר התפוצץ עקב כשל מבני ולחץ יתר של הליום בשלב השני של המשגר.
 שיגור 20 (22 בדצמבר 2015) – נחיתה מאונכת ומבוקרת ראשונה בהיסטוריה של שלב ממשגר מסלולי.
 שיגור 23 (8 באפריל 2016) – נחיתה מבוקרת ראשונה על אסדה אוטונומית באוקיינוס.
 עמוס 6 (1 בספטמבר 2016) – בעודו מוכן על כן השיגור ועובר הליך בדיקות הצתת מנועים סטטית, התפוצץ משגר הפאלקון 9 ואיתו הלוויין הישראלי עמוס 6.
 שיגור 32 (30 במרץ 2017) – לראשונה נעשה שימוש חוזר ושיגור חוזר של שלב ראשון ממשגר מסלולי.
 שיגור 41 (7 בספטמבר 2017) – שיגור ראשון בו משגר זה משגר מטוס חלל, הבואינג X-37.
 שיגור 54 (11 במאי 2018) – שיגור ראשון של פאלקון 9 מדגם "בלוק 5", אשר צפוי להיות הדגם העיקרי והאחרון.
 שיגור 58 (22 ביולי 2018) – שיגור הלוויין Telstar 19V, לוויין התקשורת הכבד ביותר (7,076 ק"ג) שאי פעם נשלח למסלול גאוסטציונרי.
 שיגור 85 (30 במאי 2020) – לראשונה המשגר נשא בני אדם כחלק ממשימת SpaceX Demo-2, המשימה המאוישת הראשונה של חללית הדרגון 2.
 שיגור 146 (8 באפריל 2022) – לראשונה שוגרו 4 אנשים לתחנת החלל הבינלאומית בתוך חללית הדרגון 2 במימון האנשים עצמם, מה שהופך אותם לתיירים הראשונים בתחנה. על סיפון החללית היה גם איתן סטיבה – הישראלי השני בחלל.

אמינות
נכון לדצמבר 2022, הפאלקון 9 שוגר מעל ל-200 פעמים, רוב  השיגורים הסתיימו בהצלחה מלאה, אך בשלושה משיגורים המשגר התפוצץ או כשל חלקית (99.1% אחוזי הצלחה).

לשם השוואה, אטלס 5 האמריקני שוגר 83 פעמים לאורך 15 שנה ורק פעם אחת אירע כישלון חלקי (גם 98.8% אוחזי הצלחה). אריאן 5 האירופאי שוגר 109 פעמים מאז 1996 וסבל מ־2 כישלונות מוחלטים ו־3 חלקיים (ארבע מהם התרכזו ב־14 השיגורים הראשונים אך בסה"כ 95.4% אחוזי הצלחה).

אחד היתרונות של פאלקון 9 על פני רקטות אחרות היא היכולת להפעיל את המנועים בטרם השיגור במה שמכונה "ניסוי בעירה 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 SpaceX הפכה זאת לנוהג קבוע מספר ימים לפני כל שיגור, כחלק מצביון כללי של שימוש ברכיבים שניתנים לבדיקה, כמו שימוש בקפיצים ובוכנות במקום פירוטכניקה חד פעמית.

פירוט השיגורים הכושלים והתאונות 
ב-8 באוקטובר 2012 במשימה CRS-1, שוגר המשגר בהצלחה ופרס את המטען הראשי כמתוכנן (ציוד ואספקה עבור תחנת החלל הבינלאומית), אך המטען המשני (לווין תקשורת של חברת Orbcomm) נותר במסלול כבידתי נמוך מהרצוי, עקב כשל של אחד מתשעת מנועי השלב הראשון בהמראה.

ב־28 ביוני 2015, במשימה CRS-7, התפוצץ המשגר כעבור 2.5 דקות מהשיגור, ומאוחר יותר התברר שהכשל נבע מהתפוצצות מיכל ההליום בשלב השני של המשגר. במשימה זו אבדו ציוד ואספקה עבור תחנת החלל הבינלאומית.

ב-1 בספטמבר 2016, התרחשה תאונה בה הושמד הלוויין עמוס 6 בפיצוץ המשגר, בעת ניסוי בעירה סטטית יומיים לפני מועד שיגורו המיועד.

ב־8 בינואר 2018 שוגר משגר ובראשו הלוויין הסודי "זומה". המשגר פעל כשורה אך הלוויין לא הגיע או נשאר במסלולו ככל הנראה בשל בעיה במנגנון ההפרדה של הלוויין מהשלב השני, מנגנון שסופק על ידי יצרנית הלוויין. המשגר עצמו פעל ללא דופי ולכן מקרה זה לא נכלל באחוזי הכישלון.

קישורים חיצוניים

 משגר הפאלקון 9 באתר SpaceX
 הודעה לעיתונות המכריזה על תכנון המשגר (8 בספטמבר 2005)

הערות שוליים

ערכים שבהם תבנית אתר רשמי אינה מתאימה להוספה אוטומטית
ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
משגרי לוויינים וחלליות
מוצרי SpaceX
בזיים בתרבות