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Articulo de referencia

Halcón pesado

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Falcon Heavy es un vehículo de lanzamiento superpesado [ d ] con reutilización parcial que puede transportar carga a la órbita terrestre y más allá. Está diseñado, fabricado y lanzado por la empresa aeroespacial estadounidense SpaceX .

El cohete consta de un núcleo central al que se acoplan dos propulsores Falcon 9 y una segunda etapa sobre el núcleo central. [ 6 ] El Falcon Heavy tiene la segunda mayor capacidad de carga útil de cualquier vehículo de lanzamiento actualmente operativo, después del Space Launch System (SLS) de la NASA , y la cuarta mayor capacidad de cualquier cohete para alcanzar la órbita, después del SLS, el Energia y el Saturn V.

SpaceX realizó el lanzamiento inaugural del Falcon Heavy el 6 de febrero de 2018 a las 20:45 UTC . [ 7 ] Como carga útil simulada , el cohete transportó un Tesla Roadster perteneciente al fundador de SpaceX, Elon Musk , con un maniquí apodado "Starman" en el asiento del conductor. [ 8 ] El segundo lanzamiento del Falcon Heavy tuvo lugar el 11 de abril de 2019, y los tres cohetes propulsores regresaron con éxito a la Tierra . [ 9 ] El tercer lanzamiento del Falcon Heavy tuvo lugar con éxito el 25 de junio de 2019. Desde entonces, el Falcon Heavy ha sido certificado para el programa de Lanzamiento Espacial de Seguridad Nacional (NSSL). [ 10 ]

Falcon Heavy fue diseñado para poder transportar humanos al espacio más allá de la órbita terrestre baja (LEO), aunque a partir de febrero de 2018 SpaceX no tiene intención de transportar personas en el Falcon Heavy, ni de seguir el proceso de certificación para vuelos tripulados para transportar astronautas de la NASA . [ 11 ] Se espera que tanto el Falcon Heavy como el Falcon 9 sean reemplazados eventualmente por el vehículo de lanzamiento superpesado Starship , que actualmente se encuentra en desarrollo. [ 12 ]

Historia

Los conceptos para un vehículo de lanzamiento Falcon Heavy que utiliza tres propulsores centrales Falcon 1 , con una capacidad aproximada de carga útil a LEO de dos toneladas, [ 13 ] se discutieron inicialmente ya en 2003. [ 14 ] El concepto de tres etapas de propulsores centrales del Falcon 9 de la compañía, que aún no había volado en ese momento, se denominó en 2005 Falcon 9 Heavy . [ 15 ]

SpaceX presentó el plan para el Falcon Heavy al público en una conferencia de prensa en Washington, DC , en abril de 2011, con un vuelo de prueba inicial previsto para 2013. [ 16 ]

Diversos factores retrasaron el primer vuelo previsto hasta 2018, entre ellos dos anomalías en los vehículos de lanzamiento Falcon 9, que obligaron a dedicar todos los recursos de ingeniería al análisis de fallos, paralizando las operaciones de vuelo durante muchos meses. Los desafíos estructurales y de integración que supuso combinar tres núcleos Falcon 9 resultaron más difíciles de lo esperado. [ 17 ]

En julio de 2017, Elon Musk dijo: "En realidad, resultó ser mucho más difícil hacer el Falcon Heavy de lo que pensábamos. ... Fuimos bastante ingenuos al respecto". [ 18 ]

El vuelo de prueba inicial del primer Falcon Heavy despegó el 6 de febrero de 2018 a las 20:45 UTC, llevando su carga útil simulada, el Tesla Roadster personal de Elon Musk , más allá de la órbita de Marte. [ 7 ]

Concepción y financiación

Musk mencionó por primera vez el Falcon Heavy en una actualización de noticias de septiembre de 2005, refiriéndose a una solicitud de un cliente de 18 meses antes. [ 19 ] Se exploraron varias soluciones utilizando el Falcon 5 planeado (que nunca voló), pero la única iteración rentable y confiable fue una que utilizaba una primera etapa de 9 motores: el Falcon 9. El Falcon Heavy se desarrolló con capital privado y Musk afirmó que el costo fue de más de 500 millones de dólares estadounidenses. No se proporcionó financiación gubernamental para su desarrollo. [ 20 ]

Diseño y desarrollo

De izquierda a derecha, Falcon 9 v1.0 , tres versiones de Falcon 9 v1.1 , tres versiones de Falcon 9 v1.2 (Full Thrust) , tres versiones de Falcon 9 Block 5 , Falcon Heavy y Falcon Heavy Block 5.

El diseño del Falcon Heavy se basa en el fuselaje y los motores del Falcon 9. En 2008, SpaceX tenía previsto el primer lanzamiento del Falcon 9 en 2009, mientras que el Falcon 9 Heavy llegaría en un par de años. En la Conferencia de la Mars Society de 2008 , Musk también indicó que esperaba que una etapa superior propulsada por hidrógeno llegara dos o tres años después (lo que habría sido alrededor de 2013). [ 21 ]

Para abril de 2011, las capacidades y el rendimiento del vehículo Falcon 9 se comprendían mejor, ya que SpaceX había completado dos misiones de demostración exitosas a la órbita terrestre baja (LEO), una de las cuales incluyó el reencendido del motor de la segunda etapa . En una conferencia de prensa en el National Press Club en Washington, D.C., el 5 de abril de 2011, Musk declaró que el Falcon Heavy "transportaría más carga útil a órbita o velocidad de escape que cualquier otro vehículo en la historia, aparte del cohete lunar Saturno V ... y el cohete soviético Energia ". [ 22 ] Ese mismo año, con el aumento esperado de la demanda para ambas variantes, SpaceX anunció planes para expandir la capacidad de fabricación "a medida que avanzamos hacia la capacidad de producir una primera etapa del Falcon 9 o un propulsor lateral del Falcon Heavy cada semana y una etapa superior cada dos semanas". [ 22 ]

En 2015, SpaceX anunció una serie de cambios en el cohete Falcon Heavy, realizados en paralelo a la actualización del vehículo de lanzamiento Falcon 9 v1.1. [ 23 ] En diciembre de 2016, SpaceX publicó una foto que mostraba la etapa intermedia del Falcon Heavy en la sede de la compañía en Hawthorne, California . [ 24 ]

Pruebas

En mayo de 2013, se estaba construyendo un nuevo banco de pruebas, parcialmente subterráneo, en las instalaciones de desarrollo y pruebas de cohetes de SpaceX en McGregor, Texas , específicamente para probar los tres núcleos y los veintisiete motores del cohete Falcon Heavy. [ 25 ] En mayo de 2017, SpaceX realizó la primera prueba de encendido estático del núcleo central del Falcon Heavy de diseño de vuelo en las instalaciones de McGregor. [ 26 ] [ 27 ]

En julio de 2017, Musk habló públicamente sobre los desafíos de probar un vehículo de lanzamiento complejo como el Falcon Heavy de tres núcleos, indicando que gran parte del nuevo diseño "es realmente imposible de probar en tierra" y no podría probarse eficazmente independientemente de las pruebas de vuelo reales . [ 18 ]

Para septiembre de 2017, los tres núcleos de la primera etapa habían completado sus pruebas de fuego estático en el banco de pruebas terrestre. [ 28 ] La primera prueba de fuego estático del Falcon Heavy se realizó el 24 de enero de 2018. [ 29 ]

Primer vuelo

En abril de 2011, Musk planeaba un primer lanzamiento del Falcon Heavy desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg , California, en la costa oeste de Estados Unidos , en 2013. [ 22 ] [ 30 ] SpaceX reacondicionó el Complejo de Lanzamiento 4E en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg para dar cabida al Falcon 9 y al Heavy. El primer lanzamiento desde el complejo de lanzamiento de Cabo Cañaveral , Florida, en la costa este, estaba previsto para finales de 2013 o 2014. [ 31 ]

Debido en parte al fracaso de SpaceX CRS-7 en junio de 2015, SpaceX reprogramó el vuelo inaugural del Falcon Heavy en septiembre de 2015 para que no ocurriera antes de abril de 2016. [ 32 ] El vuelo se iba a lanzar desde el Complejo de Lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy, que había sido renovado . [ 33 ] [ 34 ] El vuelo se pospuso nuevamente a finales de 2016, principios de 2017, [ 35 ] verano de 2017, [ 36 ] finales de 2017 [ 37 ] y finalmente a febrero de 2018. [ 38 ]

En una reunión del Comité Internacional de Investigación y Desarrollo de la Estación Espacial Internacional celebrada en julio de 2017 en Washington, D.C. , Musk restó importancia a las expectativas sobre el éxito del vuelo inaugural:

Hay muchas probabilidades de que el vehículo no llegue a la órbita... Espero que se aleje lo suficiente de la plataforma como para no dañarla. Siendo honesto, incluso eso lo consideraría un éxito. [ 18 ]

En diciembre de 2017, Musk tuiteó que la carga útil simulada en el lanzamiento inaugural del Falcon Heavy sería su Tesla Roadster personal reproduciendo " Space Oddity " de David Bowie (aunque la canción que realmente se usó para el lanzamiento fue " Life on Mars "), y que sería lanzado a una órbita alrededor del Sol que alcanzaría la órbita de Marte . [ 39 ] [ 40 ] Publicó fotos en los días siguientes. [ 41 ] El coche tenía tres cámaras acopladas para proporcionar "vistas épicas". [ 8 ]

El 28 de diciembre de 2017, el Falcon Heavy fue trasladado a la plataforma de lanzamiento para preparar una prueba de encendido estático de los 27 motores, prevista para el 19 de enero de 2018. [ 42 ] Sin embargo, debido al cierre parcial del gobierno estadounidense que comenzó el 20 de enero de 2018 , las pruebas y el lanzamiento se retrasaron aún más. [ 43 ] La prueba de encendido estático se llevó a cabo el 24 de enero de 2018. [ 29 ] [ 44 ] Musk confirmó a través de Twitter que la prueba "fue buena" y posteriormente anunció que el cohete se lanzaría el 6 de febrero de 2018. [ 45 ]

Primer lanzamiento del Falcon Heavy

El 6 de febrero de 2018, tras un retraso de más de dos horas debido a los fuertes vientos, [ 46 ] el Falcon Heavy despegó a las 20:45 UTC. [ 7 ] Sus propulsores laterales aterrizaron sin problemas en las Zonas de Aterrizaje 1 y 2 unos minutos después. [ 47 ] Sin embargo, solo uno de los tres motores del propulsor central que debían reiniciarse se encendió durante el descenso, lo que provocó la destrucción del propulsor al impactar contra el océano a una velocidad de más de 480 km/h (300 mph) . [ 48 ] [ 49 ]  

Inicialmente, Elon Musk tuiteó que el Roadster había sobrepasado su órbita heliocéntrica prevista y que llegaría al cinturón de asteroides . Posteriormente, las observaciones realizadas con telescopios mostraron que el Roadster solo superaría ligeramente la órbita de Marte en el afelio . [ 50 ]

Vuelos posteriores

El Falcon Heavy fue construido según las especificaciones del Falcon 9 Block 5 en la plataforma de lanzamiento en junio de 2019.

Un año después del exitoso vuelo de demostración, SpaceX había firmado cinco contratos comerciales por un valor de entre 500 y 750 millones de dólares estadounidenses, lo que significa que había logrado cubrir el costo de desarrollo del cohete. [ 51 ] El segundo vuelo, y el primero comercial, tuvo lugar el 11 de abril de 2019, [ 52 ] lanzando el Arabsat-6A , con los tres propulsores aterrizando con éxito por primera vez.

El tercer vuelo tuvo lugar el 25 de junio de 2019, lanzando la carga útil STP-2 (Programa de Pruebas Espaciales del Departamento de Defensa de EE. UU.). [ 52 ] La carga útil estaba compuesta por 25 pequeñas naves espaciales. [ 53 ] Las misiones operativas de órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) para Intelsat e Inmarsat , que estaban planeadas para finales de 2017, se trasladaron a la versión del cohete Falcon 9 Full Thrust, ya que se había vuelto lo suficientemente potente como para levantar esas cargas útiles pesadas en su configuración desechable. [ 54 ] [ 55 ] En junio de 2022, la Fuerza Espacial de EE. UU. certificó al Falcon Heavy para lanzar sus satélites ultrasecretos, siendo el primer lanzamiento de este tipo el USSF-44, que tuvo lugar el 1 de noviembre de 2022; [ 56 ] y el segundo el USSF-67, [ 57 ] que se lanzó 11 semanas después del USSF-44. ViaSat seleccionó el Falcon Heavy a finales de 2018 para el lanzamiento de su satélite ViaSat-3 , cuyo lanzamiento estaba programado para el período 2020-2022; [ 58 ] sin embargo, no se lanzaría hasta el 1 de mayo de 2023. [ 59 ] El 13 de octubre de 2023, el Falcon Heavy emprendió su octavo vuelo llevando la sonda Psyche de la NASA al asteroide 16 Psyche . En esta misión, solo regresaron a la Tierra los propulsores laterales, ya que el núcleo central se había consumido, una decisión tomada para crear márgenes más tolerables para la misión.

Tras el anuncio del programa Artemis de la NASA para el regreso de los humanos a la Luna, el cohete Falcon Heavy se mencionó varias veces como una alternativa al costoso programa Space Launch System (SLS), pero la NASA decidió usar exclusivamente el SLS para lanzar la cápsula Orion . [ 60 ] [ 61 ] Falcon Heavy fue contratado para transportar la nave espacial Dragon XL al Lunar Gateway . También fue seleccionado para lanzar los dos primeros elementos del Lunar Gateway, el Power and Propulsion Element (PPE) y el Habitation and Logistics Outpost (HALO). [ 62 ] Sin embargo, en marzo de 2026, la NASA anunció que pausaría el desarrollo de Gateway y reasignaría hardware hacia una base en la superficie lunar . [ 63 ] Falcon Heavy lanzará el módulo de aterrizaje Griffin de Astrobotic Technology como parte de la iniciativa Commercial Lunar Payload Services (CLPS) del programa Artemis. El 14 de octubre de 2024, Falcon Heavy transportó la Europa Clipper de la NASA al espacio para explorar la luna Europa de Júpiter . [ 64 ]

Diseño

Cohete Falcon Heavy en la plataforma de lanzamiento LC-39A de la NASA.

Falcon Heavy consta de un Falcon 9 estructuralmente reforzado como componente "central", con dos primeras etapas adicionales de Falcon 9 con conos de nariz aerodinámicos montados externamente que sirven como propulsores auxiliares , [ 6 ] conceptualmente similar al lanzador Delta IV Heavy y a las propuestas para el Atlas V Heavy y el Angara A5V ruso . Esta primera etapa triple lleva una segunda etapa estándar de Falcon 9, que a su vez lleva la carga útil en una cofia. Falcon Heavy tiene la segunda mayor capacidad de elevación de cualquier cohete operativo, con una carga útil de 63 800 kg (140 700 lb) a la órbita terrestre baja, 26 700 kg (58 900 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria y 16 800 kg (37 000 lb) a la inyección transmarciana . [ 65 ] El cohete fue diseñado para cumplir o superar todos los requisitos actuales de clasificación humana. Los márgenes de seguridad estructural son un 40 % por encima de las cargas de vuelo, más altos que los márgenes del 25 % de otros cohetes. [ 66 ] El Falcon Heavy fue diseñado desde el principio para transportar humanos al espacio y restauraría la posibilidad de volar misiones tripuladas a la Luna o Marte. [ 3 ]      

El motor Merlin 1D

La primera etapa está impulsada por tres núcleos derivados del Falcon 9, cada uno equipado con nueve motores Merlin 1D . El Falcon Heavy tiene un empuje total a nivel del mar en el despegue de 22,82 MN (5.130.000 lbf) , de los 27 motores Merlin 1D, mientras que el empuje aumenta a 24,68 MN (5.550.000 lbf) a medida que la nave asciende fuera de la atmósfera. [ 3 ] La etapa superior está impulsada por un único motor Merlin 1D modificado para operar en el vacío, con un empuje de 934 kN (210.000 lbf) , una relación de expansión de 117:1 y un tiempo de combustión nominal de 397 segundos. En el lanzamiento, el núcleo central acelera a máxima potencia durante unos segundos para obtener empuje adicional, luego reduce la potencia. Esto permite un tiempo de combustión más largo. Después de que los propulsores laterales se separan, el núcleo central acelera de nuevo al empuje máximo. Para una mayor fiabilidad del reinicio, el motor cuenta con encendedores pirofóricos redundantes duales ( trietilaluminio - trietilborano ) (TEA-TEB). [ 6 ] La interetapa, que conecta la etapa superior e inferior del Falcon 9, es una estructura compuesta de fibra de carbono con núcleo de aluminio . La separación de etapas se produce mediante pinzas de separación reutilizables y un sistema de empuje neumático. Las paredes y cúpulas del tanque del Falcon 9 están hechas de aleación de aluminio-litio . SpaceX utiliza un tanque totalmente soldado por fricción-agitación . El tanque de la segunda etapa del Falcon 9 es simplemente una versión más corta del tanque de la primera etapa y utiliza la mayoría de las mismas herramientas, materiales y técnicas de fabricación. Este enfoque reduce los costos de fabricación durante la producción del vehículo. [ 6 ]       

Un Falcon Heavy con un kit de extensión de misión de segunda etapa, propulsores preparados para la recuperación y un núcleo central desechable.

Los tres núcleos del Falcon Heavy disponen los motores en una forma estructural que SpaceX denomina Octaweb , con el objetivo de optimizar el proceso de fabricación, [ 67 ] y cada núcleo incluye cuatro patas de aterrizaje extensibles. [ 68 ] Para controlar el descenso de los propulsores y el núcleo central a través de la atmósfera, SpaceX utiliza cuatro aletas de rejilla retráctiles en la parte superior de cada uno de los tres propulsores Falcon 9, que se extienden tras la separación. [ 69 ] Inmediatamente después de la separación de los propulsores laterales, tres motores de cada uno siguen funcionando durante unos segundos para controlar la trayectoria del propulsor y alejarlo del cohete de forma segura. [ 68 ] [ 70 ] A continuación, las aletas de rejilla se despliegan a medida que los propulsores giran de vuelta a la Tierra , seguidas de la extensión de las patas de aterrizaje. Los propulsores laterales aterrizan suavemente en el suelo en la configuración de lanzamiento totalmente/parcialmente reutilizable. El núcleo central continúa funcionando hasta la separación de la etapa. En los lanzamientos totalmente reutilizables, sus aletas de rejilla y patas se despliegan y el núcleo central aterriza en un barco no tripulado. Si se van a utilizar los propulsores, se omiten las patas de aterrizaje y las aletas de rejilla del vehículo. Las patas de aterrizaje están hechas de fibra de carbono con una estructura de panal de aluminio . Las cuatro patas se pliegan a lo largo de los lados de cada núcleo durante el despegue y se extienden hacia afuera y hacia abajo justo antes del aterrizaje. [ 71 ]

La mayoría de los lanzamientos del Falcon Heavy han utilizado una segunda etapa equipada con un kit de extensión de misión de alcance medio o largo, que permite una fase de vuelo inercial más prolongada entre los encendidos de la segunda etapa. El kit incluye tanques COPV reforzados para el control de la presurización, fluido de encendido TEA-TEB adicional y, lo más visible, una banda gris pintada sobre la superficie metálica del tanque RP-1 , que absorbe la luz solar y ayuda a evitar que el propelente se congele durante la fase de vuelo inercial prolongada. [ 72 ]

Especificaciones del cohete

El Falcon Heavy utiliza una etapa intermedia de 4,5 m (15 pies) unida al núcleo de la primera etapa. [ 73 ] Es una estructura compuesta que consiste en un núcleo de panal de aluminio rodeado de capas de láminas de fibra de carbono . A diferencia del Falcon 9, la capa de protección térmica negra en la etapa intermedia de los propulsores centrales del Bloque 5 se pinta posteriormente de blanco, como se ha visto en los vuelos del Falcon Heavy hasta ahora, probablemente debido a la estética del logotipo del Falcon Heavy, lo que le proporciona un color grisáceo. [ 74 ] La longitud total del vehículo en el lanzamiento es de 70 m (230 pies) y la masa total de combustible es de 1420 t (3 130 000 lb) . Sin recuperación de ninguna etapa, el Falcon Heavy puede teóricamente inyectar una carga útil de 63,8 t (141 000 lb) en una órbita terrestre baja, o 16,8 t (37 000 lb) a Venus o Marte . [ 73 ] Sin embargo, debido a las limitaciones estructurales, el peso máximo que Falcon Heavy puede levantar se reduce. [ 75 ]          

El Falcon Heavy incluye sistemas de recuperación de la primera etapa , que permiten a SpaceX devolver los propulsores de la primera etapa al sitio de lanzamiento , así como recuperar el núcleo de la primera etapa tras el aterrizaje en una barcaza de plataforma flotante autónoma (ASP ) una vez completados los requisitos de la misión principal. Estos sistemas incluyen cuatro patas de aterrizaje desplegables , que se bloquean contra cada núcleo del tanque de la primera etapa durante el ascenso y se despliegan justo antes del aterrizaje. El propulsor sobrante reservado para las operaciones de recuperación de la primera etapa del Falcon Heavy se desviará para su uso en el objetivo principal de la misión, si fuera necesario, lo que garantiza márgenes de rendimiento suficientes para misiones exitosas. La capacidad de carga útil nominal a una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) es de 8 t (18 000 lb) con la recuperación de los tres núcleos de la primera etapa (el precio por lanzamiento es de 97 millones de dólares estadounidenses), frente a 26,7 t (59 000 lb) en modo totalmente desechable. El Falcon Heavy también puede inyectar una carga útil de 16 t (35 000 lb) en la GTO si solo se recuperan los dos propulsores laterales. [ 73 ]      

Capacidades

Veintisiete motores Merlin en funcionamiento durante el lanzamiento del Arabsat-6A en 2019.

El Falcon Heavy, parcialmente reutilizable, pertenece a la categoría de sistemas de lanzamiento de carga pesada , capaz de elevar entre 20 y 50 t (44 000 y 110 000 lb) a la órbita terrestre baja (LEO), según el sistema de clasificación utilizado por un panel de revisión de vuelos espaciales tripulados de la NASA. [ 76 ] Un Falcon Heavy totalmente desechable se encuentra en la categoría de carga súper pesada con una carga útil máxima de 64 t (141 000 lb) a LEO.    

El concepto inicial (Falcon 9-S9 2005) preveía cargas útiles de 24,75 t (54.600 lb) a LEO, pero en abril de 2011 se proyectó que serían hasta 53 t (117.000 lb) [ 77 ] con cargas útiles en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) de hasta 12 t (26.000 lb) . [ 78 ] Informes posteriores en 2011 proyectaron cargas útiles más altas más allá de LEO, incluyendo 19 t (42.000 lb) a GTO, [ 79 ] 16 t (35.000 lb) a trayectoria translunar , y 14 t (31.000 lb) en una órbita transmarciana a Marte . [ 80 ] [ 81 ]            

A finales de 2013, SpaceX aumentó la carga útil proyectada para GTO del Falcon Heavy a 21,2 t (47.000 lb) . [ 82 ]  

Fotografía de larga exposición de un lanzamiento nocturno, 25 de junio de 2019.

En abril de 2017, la carga útil proyectada para LEO del Falcon Heavy se elevó de 54,4 a 63,8 t (120 000 a 141 000 lb) . La carga útil máxima se logra cuando el cohete vuela con un perfil de lanzamiento totalmente desechable , sin recuperar ninguno de los tres propulsores de la primera etapa. [ 1 ] Con solo el propulsor central consumido y dos propulsores laterales recuperados, Musk estima que la penalización de carga útil es de alrededor del 10 %, lo que aún produciría más de 57 t (126 000 lb) de capacidad de elevación a LEO. [ 83 ] Devolver los tres propulsores al sitio de lanzamiento en lugar de aterrizarlos en barcos no tripulados produciría alrededor de 30 t de carga útil a LEO. [ 84 ]    

Reutilización

Los propulsores laterales reutilizables del Falcon Heavy aterrizaron simultáneamente en las zonas de aterrizaje 1 y 2 de Cabo Cañaveral tras un vuelo de prueba el 6 de febrero de 2018.

De 2013 a 2016, SpaceX llevó a cabo un desarrollo paralelo de una arquitectura de cohete reutilizable para Falcon 9 , que también se aplica a partes de Falcon Heavy. Desde el principio, SpaceX había expresado la esperanza de que todas las etapas del cohete eventualmente serían reutilizables . [ 85 ] Desde entonces, SpaceX ha demostrado la recuperación rutinaria en tierra y mar de la primera etapa de Falcon 9 , y ha recuperado con éxito múltiples carenados de carga útil . [ 86 ] [ 87 ] En el caso de Falcon Heavy, los dos núcleos externos se separan del cohete antes en el vuelo, y por lo tanto se mueven a una velocidad menor que en un perfil de lanzamiento de Falcon 9. [ 71 ] Para el primer vuelo de Falcon Heavy, SpaceX había considerado intentar recuperar la segunda etapa, [ 88 ] pero no ejecutó este plan.

El rendimiento de la carga útil del Falcon Heavy a la órbita de transferencia geosíncrona (GTO) se reduce con la tecnología reutilizable, pero a un precio mucho menor. Al recuperar los tres núcleos del propulsor, la carga útil a la GTO es de 8 t (18 000 lb) . [ 1 ] Si solo se recuperan los dos núcleos exteriores mientras se consume el núcleo central, la carga útil a la GTO sería de aproximadamente 16 t (35 000 lb) . [ 73 ] En comparación, el siguiente cohete contemporáneo más pesado hasta abril de 2024, el Delta IV Heavy totalmente desechable, podía entregar 14,2 t (31 000 lb) a la GTO. [ 89 ]      

Alimentación transversal del propulsor

El Falcon Heavy fue diseñado originalmente con capacidad de "alimentación cruzada de propulsor", mediante la cual los motores del núcleo central se abastecerían de combustible y oxidante desde los dos núcleos laterales hasta su separación . [ 90 ] Este enfoque ya había sido propuesto por Vladimir Chelomei para el sistema de lanzamiento UR-700 . Operar todos los motores a máxima potencia desde el lanzamiento, con combustible suministrado principalmente desde los propulsores laterales, agotaría los propulsores laterales antes, permitiendo su separación temprana para reducir la masa acelerada. Esto dejaría la mayor parte del propulsor del núcleo central disponible después de la separación de los propulsores. [ 91 ]

Musk declaró en 2016 que no se implementaría la alimentación cruzada. [ 92 ] En cambio, el propulsor central reduce su potencia poco después del despegue para ahorrar combustible y reanuda el empuje máximo una vez que los propulsores laterales se han separado. [ 3 ]

Precios de lanzamiento

Un misil Falcon Heavy lanzando un satélite ViaSat-3 desde la plataforma de lanzamiento LC-39A en 2026.

En una comparecencia en mayo de 2004 ante el Comité de Comercio, Ciencia y Transporte del Senado de los Estados Unidos , Musk testificó: "Los planes a largo plazo contemplan el desarrollo de un producto de carga pesada e incluso uno superpesado, si existe demanda por parte de los clientes. Esperamos que cada aumento de tamaño resulte en una disminución significativa del costo por libra para la órbita. ... En última instancia, creo que US$500 por libra o menos es muy alcanzable". [ 93 ] Este objetivo de US$1,100/kg ($500/lb) declarado por Musk en 2011 es el 35% del costo del sistema de lanzamiento con capacidad LEO de menor costo por libra en un estudio de 2001: el Zenit , un vehículo de lanzamiento de carga media que podría transportar 14 t (31,000 lb) a LEO por US$35–50 millones. [ 94 ] En 2011, SpaceX declaró que el costo de alcanzar la órbita terrestre baja podría ser tan bajo como $2200/kg ($1000/lb) si se pudiera mantener una tasa anual de cuatro lanzamientos, y en 2011 planeaba eventualmente lanzar hasta 10 Falcon Heavies y 10 Falcon 9 anualmente. [ 80 ]  

Los precios publicados para los lanzamientos del Falcon Heavy han cambiado a medida que avanzaba el desarrollo, con precios anunciados para las diversas versiones del Falcon Heavy que oscilaban entre 80 y 125 millones de dólares estadounidenses en 2011, [ 77 ] entre 83 y 128 millones de dólares estadounidenses en 2012, [ 78 ] entre 77 y 135 millones de dólares estadounidenses en 2013, [ 95 ] 85 millones de dólares estadounidenses para hasta 6,4 t (14 000 lb) a GTO en 2014, y 90 millones de dólares estadounidenses para hasta 8 t (18 000 lb) a GTO en 2016. [ 96 ]    

Desde 2017 hasta principios de 2022, el precio se ha fijado en 150 millones de dólares estadounidenses para 63,8 t (141 000 lb) a LEO o 26,7 t (59 000 lb) a GTO (totalmente desechable). [ 97 ] Esto equivale a un precio de 2350 dólares estadounidenses por kg a LEO y 5620 dólares estadounidenses por kg a GTO. En 2022, el precio publicado para un lanzamiento reutilizable fue de 97 millones de dólares. [ 98 ] En 2022, la NASA contrató a SpaceX para lanzar el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman en un Falcon Heavy por aproximadamente 255 millones de dólares, incluyendo el servicio de lanzamiento y otros costos relacionados con la misión. [ 99 ]    

El cohete estadounidense competidor más cercano fue el Delta IV Heavy de United Launch Alliance, con una capacidad de carga útil LEO de 28,4 t (63 000 lb) y un costo de US$12 340 por kg a LEO y US$24 630 por kg a GTO. [ 100 ] El Delta IV Heavy fue retirado en 2024.  

Entre los competidores a partir de 2024 podrían figurar el New Glenn de Blue Origin (45 t a LEO), el Terran R de Relativity Space (34 t a LEO) y el Vulcan Centaur de United Launch Alliance (ULA) (27 t a LEO). A partir de finales de 2025, también podría incluirse el Starship de SpaceX (más de 100 t a LEO).

Lanzamientos y cargas útiles

Debido a las mejoras en el rendimiento del Falcon 9 , algunos de los satélites más pesados ​​enviados a GTO, como Intelsat 35e [ 101 ] e Inmarsat-5 F4, [ 102 ] fueron lanzados antes del debut del Falcon Heavy. SpaceX anticipó que el primer lanzamiento comercial del Falcon Heavy sería de tres a seis meses después de un exitoso vuelo inaugural, [ 103 ] [ 104 ] pero debido a retrasos, la primera carga útil comercial, Arabsat-6A fue lanzada con éxito el 11 de abril de 2019, un año y dos meses después del primer vuelo. SpaceX esperaba tener 10 lanzamientos cada año a partir de 2021, [ 105 ] pero no hubo lanzamientos en 2020, 2021 ni 2025.

Futuros lanzamientos

Primeros contratos comerciales

En mayo de 2012, SpaceX anunció que Intelsat había firmado el primer contrato comercial para un vuelo del Falcon Heavy. En ese momento no se confirmó cuándo ocurriría el primer lanzamiento de Intelsat, pero el acuerdo establecía que SpaceX entregaría satélites a la órbita de transferencia geosíncrona (GTO). [ 186 ] [ 187 ] En agosto de 2016, se supo que este contrato de Intelsat había sido reasignado a una misión Falcon 9 Full Thrust para entregar Intelsat 35e a la órbita en el tercer trimestre de 2017. [ 54 ] Las mejoras de rendimiento de la familia de vehículos Falcon 9 desde el anuncio de 2012, anunciando 8,3 t (18 000 lb) a GTO para su perfil de vuelo desechable, [ 188 ] permitieron el lanzamiento de este satélite de 6 t sin actualizar a una variante Falcon Heavy.  

En 2014, Inmarsat reservó tres lanzamientos con Falcon Heavy, [ 189 ] pero debido a retrasos, cambió una carga útil a Ariane 5 para 2017. [ 190 ] De manera similar al caso de Intelsat 35e , otro satélite de este contrato, Inmarsat 5-F4, se cambió a un Falcon 9 Full Thrust debido a la mayor capacidad de despegue. [ 55 ] El contrato restante cubrió el lanzamiento de Inmarsat-6 F1 en 2020 en un Falcon 9. [ 191 ]

Contratos del Departamento de Defensa

En diciembre de 2012, SpaceX anunció su primer contrato de lanzamiento del Falcon Heavy con el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD). El Centro de Sistemas Espaciales y de Misiles de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos adjudicó a SpaceX dos misiones de la clase Vehículo de Lanzamiento Desechable Evolucionado (EELV), incluida la misión del Programa de Pruebas Espaciales 2 (STP-2) para el Falcon Heavy, originalmente programada para ser lanzada en marzo de 2017, [ 192 ] [ 193 ] para ser colocada en una órbita casi circular a una altitud de 700 km (430 mi) , con una inclinación de 70,0°. [ 194 ]  

En abril de 2015, SpaceX envió a la Fuerza Aérea de los EE. UU. una carta de intención actualizada que describía un proceso de certificación para su cohete Falcon Heavy para lanzar satélites de seguridad nacional. El proceso incluía tres vuelos exitosos del Falcon Heavy, incluidos dos vuelos exitosos consecutivos, y la carta afirmaba que el Falcon Heavy podría estar listo para transportar cargas útiles de seguridad nacional para 2017. [ 195 ] Pero en julio de 2017, SpaceX anunció que el primer vuelo de prueba se llevaría a cabo en diciembre de 2017, posponiendo el segundo lanzamiento (Programa de Prueba Espacial 2) a junio de 2018. [ 53 ] En mayo de 2018, con motivo del primer lanzamiento de la variante Falcon 9 Block 5 , se anunció un nuevo retraso hasta octubre de 2018, y el lanzamiento finalmente se pospuso hasta el 25 de junio de 2019. [ 52 ] La misión STP-2 utilizó tres núcleos Block 5. [ 196 ]

SpaceX obtuvo el 40% de los lanzamientos en la Fase 2 de los contratos de Lanzamiento Espacial de Seguridad Nacional (NSSL), que incluye varios lanzamientos, una instalación de integración vertical y el desarrollo de una cofia más grande, desde 2024 hasta 2027. [ 197 ]

Misión del Programa de Pruebas Espaciales 2 (STP-2)

La carga útil para la misión STP-2 del Departamento de Defensa incluyó 25 pequeñas naves espaciales del ejército estadounidense, la NASA e instituciones de investigación: [ 53 ]

La Misión de Infusión de Propelente Verde (GPIM) fue una carga útil; es un proyecto desarrollado en parte por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para demostrar un propelente menos tóxico. [ 122 ] [ 198 ]

Otra carga útil secundaria es el Reloj Atómico de Espacio Profundo miniaturizado que se espera facilite la navegación autónoma. [ 199 ] El Experimento de Demostración y Ciencia (DSX) del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. tiene una masa de 500 kg (1100 lb) y medirá los efectos de las ondas de radio de muy baja frecuencia en la radiación espacial. [ 53 ] La carga útil británica 'Orbital Test Bed' alberga varios experimentos comerciales y militares.  

Otros pequeños satélites incluyeron Prox 1, construido por estudiantes de Georgia Tech para probar un propulsor impreso en 3D y un giroscopio miniaturizado , LightSail de The Planetary Society , [ 121 ] el nanosatélite Oculus-ASR de Michigan Tech , [ 129 ] y CubeSats de la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , la Escuela Naval de Posgrado , el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos , la Universidad de Texas en Austin , la Universidad Estatal Politécnica de California y un CubeSat ensamblado por estudiantes de la escuela secundaria Merritt Island en Florida . [ 53 ]

La segunda etapa del Bloque 5 permitió múltiples reencendidos para colocar sus numerosas cargas útiles en múltiples órbitas. El lanzamiento estaba planeado para incluir una masa de lastre de 5 t (11 000 lb) , [ 200 ] pero posteriormente se omitió la masa de lastre de la masa total de 3,7 t (8200 lb) del conjunto de carga útil. [ 201 ]    

Contratos de la NASA

misiones de transporte del Sistema Solar

En 2011, el Centro de Investigación Ames de la NASA propuso una misión a Marte llamada Red Dragon que utilizaría un Falcon Heavy como vehículo de lanzamiento y vehículo de inyección transmarciana, y una variante de la cápsula Dragon para entrar en la atmósfera marciana . Los objetivos científicos propuestos eran detectar biofirmas y perforar aproximadamente 1 m (3,3 pies) bajo tierra, con el fin de tomar muestras de depósitos de hielo de agua que se sabe que existen bajo la superficie. El costo de la misión a partir de 2011  Se proyectó que sería menos de US$425 millones, sin incluir el costo de lanzamiento. [ 202 ] La estimación de SpaceX de 2015 fue de 2000–4000 kg (4400–8800 lb) a la superficie de Marte, con un aterrizaje retropropulsivo suave después de una desaceleración atmosférica limitada usando un paracaídas y un escudo térmico . [ 203 ] Más allá del concepto Red Dragon , SpaceX veía potencial para Falcon Heavy y Dragon 2 para transportar cargas útiles científicas a través de gran parte del Sistema Solar , particularmente a la luna Europa de Júpiter . [ 203 ] Sin embargo, SpaceX anunció en 2017 que el aterrizaje propulsivo para Dragon 2 no se desarrollaría más y que la cápsula no recibiría patas de aterrizaje. En consecuencia, las misiones Red Dragon a Marte fueron canceladas en favor de Starship , un vehículo más grande que utiliza una tecnología de aterrizaje diferente. [ 204 ]  

Psique , Europa Clipper y Libélula

La NASA eligió el Falcon Heavy como vehículo de lanzamiento para su misión Psyche a un asteroide metálico; se lanzó el 13 de octubre de 2023. [ 205 ] El contrato tenía un valor de 117 millones de dólares estadounidenses. [ 206 ] [ 207 ] [ 208 ]

Inicialmente, el lanzamiento de Europa Clipper estaba previsto en un cohete SLS. Sin embargo, debido a importantes retrasos, en 2021 la NASA adjudicó el contrato de lanzamiento a SpaceX para un Falcon Heavy totalmente desechable. [ 209 ] Se lanzó el 14 de octubre de 2024. [ 210 ]

Dragonfly , una misión en helicóptero a Titán , la luna de Saturno, está programada para ser lanzada en un Falcon Heavy en julio de 2028. [ 211 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Si se recuperan los propulsores y el núcleo central, solo califica como vehículo de lanzamiento de carga pesada .
  2. ↑ Teórico, se necesitaría un adaptador de carga útil personalizado.
  3. ↑ Posteriormente se perdió en el mar
  4. ↑ Si se recuperan los propulsores y el núcleo central, solo califica como vehículo de lanzamiento de carga pesada .
  5. ↑ de un contrato de 297 millones de dólares que incluye dos Falcon 9 [ 133 ] [ 134 ]

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  • Página oficial de Falcon Heavy
  • Animación de vuelo del Falcon Heavy , febrero de 2018
  • Elon Musk explica cómo el Falcon Heavy cambiará los viajes espaciales, The Verge (YouTube)
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