En parallèle au développement du Falcon 1, Space X a commencé le développement du Falcon 5, un lanceur intermédiaire. Devant la demande des clients, Space X décide d'améliorer le Falcon 5 en proposant le Falcon 9. L'annonce est faite en septembre 2005. Ce lanceur de la classe des EELV américains (Delta 4 et Atlas 5) de 53 m de hauteur permettra de placer de 9500 kg à 25000 kg en LEO dans une coiffe de 3,6 et 5,2 m de diamètre. Dans la version "médium" Falcon 9 coûtera 27 millions $ par vol et 35 millions en version "high". Pour répondre à l'appel du programme COTS de la NASA, Space X propose de lancer son cargo Dragon avec le Falcon 9.

Falcon 9 utilise les mêmes moteurs, la même électronique, les mêmes systèmes de guidage et de contrôle que le Falcon 1. Pour la propulsion, le premier étage utilise 9 moteurs Merlin 1B en faisceau avec 4 moteurs de plus que le version Falcon 5. Un premier lancement est prévu en 2007 depuis le site d'Omeleck d'où sont lancés les Falcon 1.

Space X décide finalement de lancer les Falcon 9 depuis Cap Canaveral en utilisant le SLC 40 des Titan et depuis Vandenberg en utilisant le SLC 3. 4 versions seront proposées aux clients, la Falcon 9 de base avec deux coiffes (3,6 m de diamètre capable de placer 9300 kg en LEO et 3400 kg et 5,2 m capable de placer 8700 kg en LEO et 3100 kg en GTO), la version S5 avec deux boosters accolés et la coiffe de 5,2 m capable de placer 16500 kg en LEO, 6400 kg en GTO pour un coût de 51 millions $ et la S9 avec la coiffe de 5,2 m et 4 boosters accolés capable de placer 24750 kg en LEO et 9600 kg en GTO pour 78 millions $.

CARACTERISTIQUES

Haut de 55 mètres pour un diamètre de 3,6 mètres, le Falcon 9 pèse au décollage près de 333 tonnes. Tous les composants, comme sur le Falcon 1 ont été développé par Space X. Le premier étage est désormais équipé de 9 moteurs merlin 1C développant 450 tonnes de poussée. L'utilisation du couple RP1 (kérosène) et LOX permet de limiter les dimensions des réservoirs. Chaque moteur est orientable par vérins mus grâce aux kérosène. Les réservoirs sont fabriqués en alliage aluminium lithium et pressurisés par de l'hélium.   

Les réservoir du Falcon 9 sont fabriqués en alliage d'aluminium et lithium. Une soudure délicate pour éviter la formation de bulles d'hydrogène. SpaceX utilise le soudage par friction-malaxage partout. La photo est recadrée pour cacher le gabarit de soudage à cause des restrictions ITAR.

Configuration des moteurs Merlin du premier étage est dérivée de la Falcon 5, un central, 4 sur les extérieurs et 4 supplémentaires dans les coins, une disposition en "tic tac toe" ou morpion en référence au jeux. L'ordre de disposition des 9 moteurs Merlin. Le lanceur est vue d'en haut, l'axe X est l'axe longitudinal (roulis), l'axe Y, l'axe de de tangage et l'axe Z, l'axe de lacet. Le TEL est en bas coté Sud.

Le premier étage du Falcon 9 devait initialement utilisé 9 moteurs Merlin 1B, une version améliorée du 1A de la Falcon 1. La poussée de 38 tonnes est obtenue en améliorant l'efficacité de la turbopompe qui passe de 1500 à 1860 kW. malheureusement, les résultats des premiers vols du Falcon 1 entraînent l'abandon de la version 1B au profit de la version 1C.   Le Merlin 1C pour le Falcon 9 fournit une poussée de 56 tonnes au niveau de la mer pour une impulsion spécifique de 304 secondes. La masse à vide est de 522 kg. Le Merlin 1C est utilisé pour la première fois au cours du troisième vol du Falcon 1. Bien que le lancement ait été un échec à la suite d'une défaillance du second étage, le fonctionnement du Merlin 1C est nominal. Cette version est utilisée sur le 4e vol du Falcon 1 le 28 septembre 2008, le 5e et dernier le 14 juillet 2009 puis sur les deux premiers vols du Falcon 9 en 2010.

 

Le Merlin 1 C est un moteur qui utilise le couple kérosène/ oxygène liquide (RP-1/LOX) comme ergols ainsi qu'un générateur de gaz. L'injecteur est du type Pintle, à aiguille simple, technologie utilisée sur les moteurs du LM Apollo. Les ergols sont envoyés grâce à de l'hélium sous pression dans les turbo pompes montées sur un axe commun. La turbo pompe utilise aussi une partie du RP-1 sous pression pour le circuit hydraulique actionnant les vérins. Il est ensuite recyclé vers l'entrée basse pression pour alimenter le moteur. Le même kérosène circule dans la paroi de la tuyère pour la refroidir avant de se mélanger au comburant dans la chambre à combustion. La turbopompe est mise en rotation initialement par l'injection de l'hélium sous pression. La mise à feu est obtenue en injectant un mélange hypergolique de triéthylaluminium et de triéthylborane à la fois dans le générateur de gaz et dans la chambre de combustion. Cette méthode d'allumage classique sur les moteurs-fusées à ergols liquides cryogéniques démarre la combustion de l'oxygène et du kérosène qui sont injectés en parallèle. L'échappement de la turbine du générateur de gaz assure aussi le contrôle en roulis du lanceur

 

Montage montrant la base du réservoir de carburant RP-1 avec la tête de distribution carburant-comburant et la structure du bâti-moteur avec les canalisations qui s'y attachent.

Les évents de ventilation du kérosène et de l'oxygène (en haut) du premier étage.

Le système ACS, Attitude Control System destiné au contrôle de l'étage "core" au retour au sol après séparation avec le second. Sur la version 1.0 et 1.1

Prise ombilicale de remplissage en carburant de l'étage "core"

Space X a choisit les matériaux composite pour l'inter-étage, la jupe de liaison. Réalisée en aluminium carbone, elle mesure 8 mètres de long pour loger la tuyère du moteur du second étage. En 2010 Space X prévoyait de récupérer le premier étage du Falcon 9 en mer grâce à 4 parachutes logé dans l'inter étage. L'idée est abandonné après le second vol, la récupération se fera aidée par les moteurs du premier étage (photo du centre). Sur la version V1.0, 9 "coupleurs" assurent la jonction avec l'étage supérieurs et 3 "pusher" la séparation en vol.

   

Le second étage est une version raccourcie du premier. Il est équipé d'un moteur Merlin 1C de 44 tonnes de poussée à tuyère allongé déployable en alliage de Niobium pour fonctionner dans le vide. Le moteur est monté sur cardan pour orienter la poussée en lacet et tangage tandis que le déplacement en roulis est réalisé par le biais de la sortie du générateur de gaz. Le temps de fonctionnement nominal sur le Falcon 9 est de 354 secondes.

   

Le second étage du Falcon 9, on voit très bien les "pusher" destinés à séparer les étages en vol.

Le second étage est équipé d'un moteur Merlin 1C spécialement étudié pour fonctionner dans le vide, le 1V. Il est équipé d'une tuyère allongée avec refroidissement par circulation du kérosène dans la chambre et les parois. La partie inférieure est réalisée en alliage de Niobium pour évacuer la chaleur par rayonnement. La poussée est de 41 tonnes dans le vide avec une Ips de 342 secondes. Il vole pour la première fois sur la première Falcon 9 en 2010 (329 secondes). Sa poussée est modulable de 60 à 100%. Le pilotage est assuré par cardan pour les mouvements de lacet et tangage et par la sortie des gaz chauds pour les mouvements de roulis. Il vole sur les 2 premières Falcon 9 en 2010.

 

Les Falcon 9 utilisent plus d'un type d'étage supérieur en fonction des besoins d'une mission donnée, Les Falcon utilisent en fait trois étages supérieurs différents, qui diffèrent par leur durée de vie en orbite. En 2019, SpaceX a testé pour la première fois un Falcon 9 avec un deuxième étage équipé d'une bande grise. Son objectif est d'améliorer les propriétés thermiques de l'étage pour maintenir des températures optimales dans les réservoirs de propergol. Ceci est important pour les missions plus exigeantes où l'étage supérieur passe de longues périodes en orbite, pendant lesquelles il doit allumer son moteur plusieurs fois, avec plusieurs heures entre les allumages. La bande grise et d'autres modifications apportées à l'étage empêchent le carburant de geler et garantissent également la fonctionnalité de tous les systèmes pendant un long séjour en orbite. La bande a été testée pour la première fois lors de la mission CRS-18 en juillet 2019, mais nous n'avons revu la bande utilisée à nouveau qu'en juin 2020 lors de la mission GPSIII-SV03, puis à nouveau en novembre 2022 lorsque le Falcon Heavy a été lancé sur l'USSF-44. mission. Tous les Falcon Heavie ultérieurs portaient la bande grise, mais nous ne connaissions toujours pas beaucoup de détails sur toutes les différences entre les étapes avec la bande grise et celles sans. AOut 2023, Space X lance un Falcon Heavy: "Nos seconds étages ont trois configurations générales : standard, moyenne et longue côte. Et nous utilisons différentes configurations en fonction de la durée pendant laquelle le deuxième étage doit fonctionner après le lancement. Un kit à vitesse moyenne, que nous utilisons aujourd'hui, offre de meilleures performances pour certaines missions et comprend une batterie ou un bloc d'alimentation supplémentaire, une bande peinte en gris à l'extérieur du réservoir de carburant et d'autres matériels pour garantir que le les systèmes de carburant et les étages fonctionnent aussi longtemps que nécessaire. Dans l'espace, cette bande de peinture grise absorbera un peu de chaleur du Soleil afin de maintenir le carburant du deuxième étage suffisamment chaud pour un long vol aujourd'hui. L'étage supérieur standard est probablement utilisé pour les missions les moins exigeantes, où l'étage ne passe qu'une heure ou deux en orbite. Par exemple, il est utilisé pour les missions Dragon et Starlink, où la charge utile est déployée quelques minutes seulement après le décollage, ou peut-être après une heure. Cependant, l'étage doit être opérationnelle pendant un certain temps après cela afin d'effectuer un brûlage par désorbitation. De cette façon, il se désintégrera dans l’atmosphère et ne deviendra pas un débris orbital qui pourrait causer des problèmes à d’autres objets en orbite à l’avenir. Dans le cas de la mission Jupiter-3, le déploiement de la charge utile a eu lieu environ trois heures et demie après le décollage. Il s'agissait donc d'un profil de vol plus difficile, nécessitant la configuration de l'étage supérieur « moyenne côte » avec la bande grise, des batteries supplémentaires et d'autres modifications. Nous ne savons pas encore exactement en quoi la version « longue côte » de l'étage diffère, ni si elle a déjà été utilisée, mais on suppose que oui. Par exemple, lors de la mission USSF-67 de cette année, l'étage supérieur du Falcon Heavy aurait dû passer plus de 6 heures en orbite, ce qui nécessitait probablement la version capable de rouler le plus longtemps.

L'avionique est commune avec celle du lanceur Falcon 1 également développé par SpaceX. Elle bénéficie d'une triple redondance (ordinateurs de vol et systèmes inertiels) et fait appel à un récepteur GPS pour déterminer le positionnement de l'engin. Les données télémétriques et vidéo sont transmises en bande S par chaque étage individuellement. Le lanceur est, selon son constructeur, capable de remplir sa mission même après l'extinction d'un des neuf moteurs du premier étage. À cet effet des vannes permettent de couper l'alimentation de chaque moteur individuellement ; une cloison en kevlar et nextel protège chaque propulseur de l'explosion éventuelle d'un autre moteur.

   

La coiffe mesure 5,2 m de diamètre pour 13 mètres de hauteur. La charge utile se loge dans un cylindre de 4,6 mètres sur 6,6. Les essais de séparation ont été réalisés au Space Power Facility du centre Glenn Plum Brook Station à Sandusky dans l'Ohio. Le centre abrite la plus grande chambre à vide au monde (30 m sur 37)

 

Transfert du composite coiffe enfermant la charge utile, ici un satellite militaire GPS III 5 en juin 2021.

Performance (kg)	LEO	LPEO	SSO	GTO	GEO	MolO	IP
Falcon-5	4100			1050	-	-
Falcon-9	9300			3400	-	-
Falcon-9-S5	16500			6400	-	-
Falcon-5-S9	24750			9650	-	-

DEVELOPPEMENT

Début 2007 SpaceX annonce l'achèvement du premier réservoir du premier étage du lanceur. Le premier test d'un premier étage avec un moteur Merlin (36 tonnes de poussée) a lieu en novembre 2007 sur le banc BFTS à Mc Gregor au Texas. D'autres mises à feu suivent avec 2 moteurs en janvier 2008, 3 en février, 5, 7 finalement 9 moteurs le 1er août 2008. En novembre 2008 les neuf moteurs sont testés avec succès pour une durée équivalente à celle d'un tir réel (178 secondes). En février 2009 le premier vol de démonstration du Falcon 9 avec le vaisseau Dragon est repoussé de 6 mois à la fin du premier trimestre 2009. Le lanceur est pour la première fois assemblé en position verticale en janvier 2009 à Cape Canaveral sur le SLC 40, ancien pad de tir des Titan 4 reconvertit pour le Falcon 9. En octobre 2009 un premier étage destiné à être lancé effectue un test réussi sur le banc d'essais de SpaceX situé à McGregor dans le Texas. Le lanceur complet est convoyé vers son site de lancement en février 2010. SpaceX prévoit à l'époque un lancement le 22 mars 2010 avec une marge d'erreur de 1 à 3 mois liée aux incertitudes relatives aux tests d'intégration. Le second étage est testé pour la première fois en novembre 2009. Le 13 mars 2010, Space X procède à un essai statique de 3,5 secondes du lanceur assemblé sur le pad 40. Après deux interruptions dans le compte à rebours dont un allumage du premier étage avorté, le premier lancement d'une fusée Falcon 9 a eu lieu le 4 juin 2010. La charge utile du lanceur était constituée par une maquette du cargo spatial SpaceX Dragon, nommée Dragon Spacecraft Qualification Unit. Malgré un roulis important non prévu, le second étage solidaire de sa charge utile s'est placé sur une orbite à peu près circulaire de 250 km avec une inclinaison de 34,5° correspondant presque parfaitement à l'objectif fixé (moins de 1 % de différence). Le premier étage, dont la réutilisation doit contribuer à la réduction du coût de lancement, s'est brisé en retombant.

Le "démonstrateur" du Falcon 9 dans son usine. Le modèle sert pour des tests sur le SLC 40

^{Pour qualifier le lanceur et la cabine Dragon, Space X réalise 2 autres lancements avec le cargo Dragon en décembre 2010 et mai 2012. Le vol C2 permet de tester les manoeuvres à proximité d'ISS et l'amarrage à la station. Les vols opérationnel débutent en octobre. 12 Dragon doivent être lancé vers ISS. Parallèlement, le lanceur assure des missions commerciale en lançant des satellites commerciaux sur différentes orbites. Octobre 2012, lors du premier vol du Dragon opérationnel vers ISS, un des moteurs du premier étage s'arrête après 80 secondes, mais les autres compensent la poussé et assurent la mission.}

1    1    Falcon-9 v1.0     04.06.2010    CC SLC-40   Dragon Qualification Unit
2    2    Falcon-9 v1.0     08.12.2010    CC SLC-40   Dragon C1 et nano-satellites
3    3    Falcon-9 v1.0     22.05.2012    CC SLC-40   Dragon C2 et nano-satellites 
4    4    Falcon-9 v1.0     08.10.2012 p CC SLC-40   Dragon CRS-1 / Orbcomm FM101 
5    5    Falcon-9 v1.0     01.03.2013    CC SLC-40   Dragon CRS-2

FALCON 9 V1.1

En septembre 2013, Space X lance depuis le SLW 4E de Vandenberg (ancien pad des Titan 4) la Falcon 9 version 1.1, plus haute (69 mètres), plus lourde (505 tonnes)  avec une nouvelle baie de propulsion. Celle ci a 9 moteurs Merlin 1D comme la V1.0 mais disposé différemment avec un moteur central et les 8 autres en couronne. Les moteurs sont disposés plus près des bords, cela permet de diminuer la structure de support et de limiter la longueur et la masse de la tuyauterie. Sur la v1.1, les moteurs sont beaucoup plus proches des réservoirs, ce qui a permis de les agrandir un peu plus, et le poids des moteurs et de la tuyauterie est bien inférieur à celui de la v1.0. Cet arrangement simplifie le concept et l'assemblage de la baie de propulsion. L'étage mesure 45,7 m avec l'inter-étage pour 3,66 m de diamètre. Sa masse a vide est de 23 100 kg. Il contient 396 tonnes d'ergols (RP1 et LOX). Les réservoirs sont en alliage d'aluminium lithium monocoque pour celui d'oxygène et avec des renforts pour celui de carburant. Le second étage est similaire à la version 1.0 (15 m de long, 3900 kg à vide, 28 tonnes de RP1 et 64 tonnes de LOX). La capacité de lancement est de 4850 en GTO (185 km x 35,786 km avec 27° d'inclination).

Disposition des moteurs Merlin sur l'octaweb du Falcon 9. Le Falcon 9 V1.1 utilise 9 moteurs Merlin 1D de 65 tonnes de poussée au sol (augmentation de la pression dans la chambre de combustion) arrangé en couronne autour d'un moteur central, structure en "octaweb". Cela permet de réduire la traîné aérodynamique pendant le vol. De plus, en cas de perte d'un moteur externe, la poussée est plus facilement contrôlable avec les autres moteurs. L'ordre des moteurs est, du 1 au 8, avec le n°9 au centre, dans le sens des aiguilles d'une montre, le lanceur vue de derrière à l'horizontale sur son transporteur. En vert, la position des 4 jambes d'atterrisage, en violet les 2 ombilicaux fluides et propergols.

La baie moteur, "octaweb" avec une des connexion fluides et carburant au dessus du moteur 8. Il y a la même de l'autre coté au dessus du moteur 4. Le logo "Space X" et le drapeau US sont sur l'axe y. Le "core" du vol 24 sur sa remorque avec la numérotation des moteurs Merlin. Le TEL est en bas.

Pour la version V1.1, le Falcon 9 utilise le moteur Merlin 1D. C'est un moteur modulable en poussée de 70 à 100%, soit 70 tonnes de poussée maximale. La puissance de la turbo pompe a été augmenté de 50% (97 bars). Pour permettre à la chambre de combustion de supporter cette pression, sa paroi interne en alliage nickel-cobalt n'est plus réalisée par électroplacage mais utilisant la technique du formage par explosion. La poussée est désormais modulable de 55 à 100%. Il vole pour la première fois sur le Falcon 9-06, le 29 septembre 2013. Il équipe aussi le second étage du lanceur avec une version "vacum" à tuyère allongée fournissant 80 tonnes de poussée dans le vide.

Après 2 autres vols, en avril 2014, Space X lance la version 1.1 R avec un système de jambes télescopiques pour récupérer le premier étage après son vol. La version V1.1 peut placer en orbite basse une charge utile de 13,15 tonnes contre 10,45 tonnes pour la version 1.0 et 5,3 tonnes en orbite géostationnaire contre 4,8 tonnes pour la version 1.0. Un second vol a lieu en juillet, puis 3 autres en version 1.1. En 2015, Space X ajoute sur la partie haute du premier étage du Falcon 4 ailerons stabilisateurs, Grids, orientables pour contrôler la descente lors de la récupération (vol CRS 5). 4 vols sont assurés avec la version 1.1 (R) et 2 en version 1.1. Space X tente la récupération du premier étage du Falcon 9 mais échoue par 2 fois (CRS 5 et 6). Le 26 juin, la 19eme Falcon 9, une version 1.1R explose en vol causant la perte du cargo Dragon 7. La cause revient à la rupture du support du réservoir d'hélium dans le second étage, réservoir qui ainsi libéré a heurté celui d'oxygène et fait exploser le lanceur. 

La dernière Falcon 9 V1.1 est lancé en janvier 2016 de Vandenberg pour la mise en orbite de Jason 3. Désormais Space X ne lancera que des versions 1.2 ou FT, qu'elle appelle simplement falcon 9. 8 Falcon 9 v1.1 de base ont été lancé et 7 en version avec premier étage récupérable (R).

 6    1    Falcon-9 v1.1           29.09.2013    Va SLC-4E   CASSIOPE 1 / 
 7    2    Falcon-9 v1.1           03.12.2013    CC SLC-40   SES 8
 8    3    Falcon-9 v1.1           06.01.2014    CC SLC-40   Thaicom 6
 9    1    Falcon-9 v1.1(R)      18.04.2014  n CC SLC-40   Dragon CRS-3 / 
10    2    Falcon-9 v1.1(R)      14.07.2014  n CC SLC-40   Orbcomm FM103 / 
11    4    Falcon-9 v1.1           05.08.2014    CC SLC-40   AsiaSat 8
12    5    Falcon-9 v1.1           07.09.2014    CC SLC-40   AsiaSat 6
13    6    Falcon-9 v1.1           21.09.2014    CC SLC-40   Dragon CRS-4 / 
14    3    Falcon-9 v1.1(R)       10.01.2015  r CC SLC-40   Dragon CRS-5 / 
15    4    Falcon-9 v1.1(R)       11.02.2015  n CC SLC-40   DSCOVR
16    7    Falcon-9 v1.1           02.03.2015    CC SLC-40   ABS 3A / Eutelsat 115 West B
17    5    Falcon-9 v1.1(R)       14.04.2015  r CC SLC-40   Dragon CRS-6 / 
18    8    Falcon-9 v1.1           27.04.2015    CC SLC-40   TürkmenÄlem 52E
19    6    Falcon-9 v1.1(R)       28.06.2015  F CC SLC-40   Dragon CRS-7 / IDA 1
21    7    Falcon-9 v1.1(R)       17.01.2016  r Va SLC-4E   Jason 3

FALCON Full Thrust

Après l'échec du vol de juin 2015, Space X retourne au succès avec une version améliorée du Falcon 9, la V1.2 Full Thrust. Haut de 70 m pour une masse de  tonnes au décollage, le lanceur a subit de nombreuses amélioration. Afin d'accroître les performances en orbite de 33%, les ingénieurs ont décidé d'utiliser de l'oxygène liquide "super froid" pour les 2 étages. Ce procédé consiste à refroidir le LOX de -183 à -206°C et le kérosène RP1 de 21 à -7°C, ce qui le rend plus dense (+9,9 et 2,6%) et accroît ses performances. Le premier étage embarque 10% de combustible en plus sans allonger sa taille qui reste à 41 mètres. seul le réservoir RP1 a été allongé et celle du LOX raccourcie. La poussé des moteurs Merlin D+ a été augmenté, passant d'un régime de 80 à 100%, soit 15% de gain en plus, de 694 à 771 tonnes au décollage. Au niveau structure, les 4 jambes d'atterrissage ont été renforcés tout comme la baie de propulsion. Ce premier étage, à l'instar des autres versions est aussi récupérable soit en mer sur une barge soit au sol, près du site de départ.

Space X livre son 100e Merlin 1D en octobre 2014. Vue arrière de l'octaweb avec les 9 moteurs montés.

Le Merlin 1D+ est plus puissant avec une pression dans la chambre de combustion augmentée de 97 à 110 bars, soit 15% de poussée en plus (93 tonnes) Chaque moteur pèse 470 kg selon Tom Mueller de Space X. La version "vacum" du Merlin D+ fournit 90 tonnes de poussée dans le vide avec une Ips de 348 secondes grâce à une nouvelle tuyère allongée. En décembre 2017, Space X teste au banc de Mc Gregor son 400e Merlin 1D. Il totalise 440 missions orbitales et 5600 mises à feu (test et lancements), soit 36 000 secondes de fonctionnement.

Le bati moteur "octaweb" du premier étage en cours de montage et les ailerons de freinage

Au niveau de l'inter-étage, le système de séparation a été changé. L'ancien mécanisme consistait en des poussoirs pneumatiques actionnés autour de la périphérie de la structure. Comme le second étage utilise un moteur à tuyère allongée faite d'un alliage de Nobium très fin, le système a été revu afin de réduire les risques de collision, les marges sont plus petites lors du déploiement de la tuyère avant la mise à feu. Le système dit "pusher Structure" assure une séparation plus douce.

Le second étage a été rallongé, plus 1,6 m afin d'embarquer plus de combustible "super froid". Le moteur Merlin D+ a une poussé accrue de 81600 kg à 95250 kg.

1: Couvercle protecteur du système de séparation de l'étage 2: Caméras premier étage (regarde vers le bas) 3: Ventilation (3 autour de l'inter l'étage) du second étage 4: Un des 2 trous renforcés de levage 5: Moteurs de contrôle ACS Attitude Control System à azote (4) 6: Aérofreins (gridfins) 7: Ventilation LOX 8: Chemin de câbles primaire 9: Chemin de câbles secondaire AFTS (destructeur en vol) Autononous Flight Termination System

La Falcon 9 FT peut placer 6300 kg en GTO pour un tir simple ou 5355 kg si l'étage de base est récupéré en mer (-15%) et 4410 kg si l'étage est récupéré sur le site de lancement (-15%).

Le Falcon 9 FT est lancer pour la première fois le 22 décembre 2015. A cette occasion, les satcom OrgCom sont mis en orbite et le premier étage "core" est récupéré au sol, sur la LZ1 de Canaveral, ex LC13. Cet étage devrait revoler en 2016-17 avec un autre satcom. En 2016, le Falcon 9 FT réalise 7 vols jusqu'au 14 août pour placer plusieurs satcom et 2 cabines CRS en orbite. 5 étage "core" sont récupéré soit au sol soit en mer et 2 sont détruits à l'impact. Le 1er septembre, lors des opérations de remplissage du lanceur F9-28 pour le "hot fire" d'avant vol, une explosion au niveau du second étage détruit la fusée et une partie du pad 40. Les vols sont suspendues, une enquête est ordonnée. Les résultats montrent une défaillance dans le processus de remplissage des réservoirs d'hélium, les COPV  avec les ergols "super froids" du Falcon 9 FT. Space X doit modifier ses réservoirs COPV et en attendant utiliser des ergols refroidit à température "normale".
Le lanceur retourne en vol le 14 janvier avec la mise en orbite des premiers satellites de la constellation iridium depuis le SLC 4E de Vandenberg. La cadence de tir s'accélère puisque Space X prévoit un vol depuis le LC 39A fin janvier, le LC40 est en reconstruction, un vol en février avec un "core" réutilisé, au moins un vol tous les 15 jours.
 

Les différentes versions du Falcon 9, le Grasshoper utilisé en 2012-13 (8 vols), le Falcon 9R Dev, un "core" version 1.1 qui a volé 5 fois en 2014 avant d'être détruit en vol, le Falcon 9 FT, version 1.2 en configuration "lancement" et "atterrissage". Photo HistoricSpacecraft.com

20    1      Falcon-9 v1.2           22.12.2015     CC SLC-40   Orbcomm FM105 / FM108 / FM110 / FM112 -119
22    2      Falcon-9 v1.2           04.03.2016  r  CC SLC-40   SES 9
23    3      Falcon-9 v1.2           08.04.2016     CC SLC-40   Dragon CRS-8 / BEAM⇑
24    4      Falcon-9 v1.2           06.05.2016     CC SLC-40   JCSat 14
25    5      Falcon-9 v1.2           27.05.2016     CC SLC-40   Thaicom 8 
26    6      Falcon-9 v1.2           15.06.2016  r  CC SLC-40   Eutelsat 117 West B / ABS 2A
27    7      Falcon-9 v1.2           18.07.2016     CC SLC-40   Dragon CRS-9 / IDA 2⇑
28    8      Falcon-9 v1.2           14.08.2016     CC SLC-40   JCSat 16
               Falcon-9 v1.2          (01.09.2016) F CC SLC-40   AMOS 6

29    10    Falcon-9 v1.2                          14.01.2017     Va SLC-4E   Iridium-NEXT 102-106 / 108-109 / 111-112 / 114
30    10    Falcon-9 v1.2      B1031.1        19.02.2017     CCK LC-39A  Dragon CRS-10 
31      1    Falcon-9 v1.2(ex)  B1030         16.03.2017     CCK LC-39A  EchoStar 23
32    11    Falcon-9 v1.2       B1021.2         30.03.2017     CCK LC-39A  SES 10
33    12    Falcon-9 v1.2       B1032.1         01.05.2017     CCK LC-39A  NROL 76 (USA 276)
34     2    Falcon-9 v1.2(ex)   B1034           15.05.2017     CCK LC-39A  Inmarsat-5 F4 (GX 4)
35    13    Falcon-9 v1.2       B1035.1         03.06.2017     CCK LC-39A  Dragon CRS-11 / 
36    14    Falcon-9 v1.2       B1029.2         23.06.2017     CCK LC-39A  BulgariaSat 1
37    15    Falcon-9 v1.2       B1036.1         25.06.2017     Va SLC-4E   Iridium-NEXT 113 / 115 / 117 / 118 / 120 / 121 / 123 / 124 / 126 / 128
38     3    Falcon-9 v1.2(ex)   B1037           05.07.2017     CCK LC-39A  Intelsat 35e
39   16    Falcon-9 v1.2       B1039.1         14.08.2017     CCK LC-39A  Dragon CRS-12
40   17    Falcon-9 v1.2       B1038.1         24.08.2017     Va SLC-4E   FORMOSAT 5
41   18    Falcon-9 v1.2       B1040.1         07.09.2017     CCK LC-39A  X-37B OTV-5 (USA 277) / (CubeSats)
42   19    Falcon-9 v1.2       B1041.1         09.10.2017     Va SLC-4E   Iridium-NEXT 107 / 119 / 122 / 125 / 127 / 129 / 132 / 133 / 136 / 139
43   20    Falcon-9 v1.2       B1031.2         11.10.2017     CCK LC-39A  EchoStar 105/SES 11
44   21    Falcon-9 v1.2       B1042.1         30.10.2017     CCK LC-39A  Koreasat 5A
45   22    Falcon-9 v1.2       B1035.2         15.12.2017     CC SLC-40   Dragon CRS-13
46    4     Falcon-9 v1.2(ex) B1036.2         23.12.2017     Va SLC-4E   Iridium-NEXT 116 / 130 / 131 / 134 / 135 / 137 / 138 / 141 / 151 / 153
47   23    Falcon-9 v1.2       B1043.1         08.01.2018     CC SLC-40   ZUMA (USA 280)
48   24    Falcon-9 v1.2       B1032.2         31.01.2018  n  CC SLC-40   GovSat 1 (SES 16)
50    5     Falcon-9 v1.2(ex) B1038.2         22.02.2018      Va SLC-4E   Paz / MicroSat 2a / MicroSat 2b
51   25    Falcon-9 v1.2       B1044.1         06.03.2018  n  CC SLC-40   Hispasat 30W-6 / PODSAT 1

La chaine de fabrication du Falcon 9, de Hawthorne au lancement...

En 2018, Space X met en service le Falcon Heavy, un Falcon 9 avec 2 premiers étages "core" accolés de chaque coté. Space X dispose désormais de 3 versions du Falcon 9, la version cargo CRS, la version commerciale et Heavy. En mai, Space X met en service le Block 5 du Falcon 9 FT avec un premier étage amélioré.

Ultime version du Falcon 9, le Block 5 est prévu pour voler 10 vols dès 2019 sans grosses révision affirme Space X. C'est la 6eme version depuis 2010. Selon Musk, "il y aura encore de petites améliorations, des changements mineurs réalisés pour la fabrication et la réutilisation. Space X prévoit la fabrication de 30 à 40 exemplaire du Bk5 et qu'après 300 vols, soit environ après 5 ans d'utilisation, le F9 Bk5 sera retiré du marché, au profit du FBR. "Nous espérons réaliser aucune action entre les vols, faire juste comme pour un avion, retour sur site, rétraction des jambes d'atterrissage, hangar HIF, mise en place du second étage, encapsulation, rollout vers le pad, remplissage en carburant et lancement", plus de "hot fire" Space annonce aussi un prix de 50 millions $ pour un étage éprouvé et 60 pour un neuf.

Le Merlin 1D++ qui équipe le Falcon 9 Bk5, seconde amélioration du moteur 1D pour les version V1.1 et FT. Le Merlin 1D++ a une poussée de 86 tonnes, soit 24% de plus que le 1D et 11% de plus que le 1D+ (77 tonnes). C'est la dernière évolution du moteur selon Space X. Il est optimiser pour la réutilisation (12 cycles)

Les principales modifications et améliorations du Block 5, les jambes d'atterrissage et l'interstage en carbone

Image montrant l'intérieur de l'interstage durant l'ascension avec le Bk5 et le Bk4

Gwynne Stotwell devant le premier étage du Falcon 9. Dans l'interstage, on aperçoit les 4 trous pour le passage des 4 vérins des "grids fins" et au centre le "pusher" qui aide à la séparation du second étage. Le système a été rajouté sur la version 1.2 avec l'augmentation du diamètre de la tuyère. Les 2 réservoirs cylindres sont des COPV assurant l'alimentation en azote gazeux les moteurs de contrôle de l'étage lors de la descente.

Vue de la base du premier étage du Falcon 9 Block5. L'Octaweb est la structure dans lequel les 9 moteurs sont montés. Avant le block 5, il s'agissait d'un grand morceau de métal soudé. À partir du block 5, il est boulonné pour une remise à neuf plus facile et fabriqué avec un métal plus tolérant à la chaleur.

Le Transport Erector Launcher (TEL) est utilisé pour assembler le lanceur dans le bâtiment d'assemblage et le transport vers le pad. Positioné sur le pad, il est relevé à la verticale par de puissants bras hydrauliques. Le jour J, au moment du décollage, le portique, la structure verticale du TEL avec les connections hydraulique, électrique et carburant s'éloigne du lanceur plus ou moins vite selon le pad et la version du TEL.

À la base, il y a des pinces de maintien. Il y en 4 pour le Falcon 9 de base et 6 pour le Heavy. En version Falcon 9, les pinces et supports latéraux sont alors bouchés. Les moteurs démarrent réellement et tournent pendant près de 3 secondes en étant maintenus enfoncés par ces pinces, puis finalement ils se relâchent, laissant le lanceur « partir ». Les tests statiques, d'une durée de 8 à 15 secondes, utilisent également les pinces de maintien pour maintenir le lanceur sur le support tout en faisant tourner les moteurs à pleine vitesse pendant quelques secondes. L'Octaweb a des points de maintien où ces pinces se fixent.