Introdução:
O Falcon 9/F9, "Falcão" (seu nome é inspirado na espaçonave "Millennium Falcon" de Star Wars e a numeração corresponde aos motores do primeiro estágio), é um foguete parcialmente reutilizável com capacidade de transporte de cargas e pessoas ao espaço que foi projetado e fabricado pela empresa estadunidense de sistemas aeroespaciais /serviços de transporte espacial SpaceX.
Esse foguete se baseia, basicamente, na confiabilidade, reutilização, menor complexidade em determinados sistemas e preço. Possui dois estágios ou etapas, cerca de 70 metros de altura, 3,66 metros de diâmetro e um peso de aproximadamente 549,054 kg.
Primeiro estágio:
O seu primeiro estágio ou “Core", estágio central, núcleo, possui as pernas de pouso, trem de aterragem ou “Landing legs” (estruturas dispostas simetricamente ao redor do corpo do estágio compostas de fibra de carbono e alumínio que são abertas no momento do pouso), a sua conexão interestágio (uma estrutura composta que consiste em um núcleo de "favo de mel" ou "Honeycomb" de alumínio rodeado por camadas de fibra de carbono) que protege a tubeira do motor do segundo estágio até a separação, abriga o sistema de separação pneumático composto por 4 pistões e um pistão central principal, ambos funcionando com gás Hélio derivado dos reservatórios de pressurização (essas estruturas são responsáveis por "empurrar" o segundo estágio, realizando uma separação mais limpa e segura, isto é, sem resíduos, fragmentos etc), o controle de atitude RCS - Reaction Control System/Sistema de controle de reação (pequenos propulsores de nitrogênio frio, GN2), antenas, conexões com o segundo estágio, 4 “Grid Fins” ou aletas em grade, grelha, rede (estruturas feitas de titânio responsáveis pelo controle aerodinâmico na descida do primeiro estágio que, além de serem usadas em foguetes, também são usadas em mísseis e bombas) e 9 motores Merlin 1D/M1D, que somam juntos 1,710,000 de lbf de empuxo ("Sea level" ou nível do mar), alimentados por Rp-1 (Refined Petroleum one/Querosene refinada usada aviação e desenvolvida para uso em foguetes) e LOX (Liquid Oxygen/Oxigênio líquido - Comburente).
Segundo estágio:
O seu segundo estágio é uma versão reduzida dos tanques do primeiro composta por um motor Merlin Vacuum/MVac (uma versão desenvolvida para maior eficiência no vácuo) com uma tubeira maior e fixa, isto é, sem controle de vetor de empuxo e com o bocal maior. O segundo estágio também é alimentado por Rp-1/LOX e Nitrogênio para o controle de atitude. Nele estão o acessório de fixação, conexão de carga útil, o chamado PAF/Payload Attach Fitting (estrutura adaptadora em forma de cone responsável por fixar a carga útil no topo do segundo estágio) e a carenagem de cabeça, carga útil, "Payload fairing" ou coifa que é a estrutura bipartida responsável por fornecer a proteção térmica, acústica etc à carga (anteriormente recuperável por meio de paraquedas e resgatada no mar). Essa estrutura possui 13,2 m de altura e 5,2 m de diâmetro e, tal como a separação dos estágios, possui um sistema com pistões para dividir as suas duas seções.
FIlosofia de construção e locais de montagem/teste :
Ambos estágios possuem tanques feitos de liga de alumínio-lítio, com poucas diferenças e mesmo processo de construção, ferramentas e técnicas de fabricação. Há a preferência por sistemas de separação pneumáticos para desencaixe sem resíduos e estruturas facilmente desmontáveis para reparos, sem soldas, optando por parafusos (é o caso da seção de motor, a chamada "Octaweb" que, na recente versão, incorpora o uso de parafusos ao invés da soldagem).
1. Local de construção e montagem nas instalações juntamente da sede da empresa em Hawthorne, Califórnia;
2.
Local de teste e desenvolvimento está localizado em McGregor, Texas.
Informações complementares:
A ignição e reignição dos motores do F9 são possíveis devido a duas substâncias pirofóricas (que queimam, ignitam-se em contato com o ar ou comburente) chamadas de TEA-TAB/Trietilalumínio-trietilborano (geram uma chama de coloração esverdeada).
Esse foguete possui também uma aviônica, sistemas de orientação, navegação e controle com uma arquitetura totalmente tolerante a falhas que utiliza computação moderna e tecnologia de rede para melhor desempenho e confiabilidade. A tolerância a falhas é possível isolando os compartimentos dentro das caixas de aviônicos ou usando unidades triplicadas de componentes específicos. Dessa forma, ambos os estágios hospedam seus próprios múltiplos redundantes, assim como baterias de íon-lítio para minimizar a complexidade da interface elétrica e possibilitar uma melhor segurança.
O Falcon 9 possui a capacidade de "Throttle" (capacidade de aumentar ou diminuir a potência dos seus motores). Isso possibilita um controle melhor e serve, entre outras coisas, para reduzir o estresse estrutural e transportar a carga útil de forma mais "delicada" dentro de seus limites de resistência à vibração, acústica etc durante o Max Q (momento de maior estresse mecânico na estrutura do foguete, maior pressão dinâmica, energia cinética das moléculas do ar em relação ao veículo). Dessa forma, essa capacidade, em cada M1D, equivale: 190,000 lbf para 108,300 lbf - "Sea level". Já no MVac: De 220,500 lbf para 140,679 lbf.
Configuração de voo com espaçonaves:
Em caso de voos tripulados, utiliza-se a nave “Crew Dragon” que é composta por uma cápsula ou módulo de controle, comando (seção pressurizada) e o módulo de serviço ou tronco/"Trunk" (seção não pressurizada). Essa cápsula possui um sistema de aborto no lançamento integrado que é feito pelos motores hipergólicos "Super Draco" (esse sistema, ainda que integrado, utiliza o mesmo princípio de outros sistemas de abortamento, como os em forma de torre, para fornecer a segurança dos tripulantes em caso de falhas). Dessa forma, a versão tripulada da cápsula conta também com 4 aletas para o controle num possível aborto, diferentemente da versão de carga que possui apenas 2, justamente por não necessitar de um sistema de escape (sua função, nesse caso, é a estabilização durante o voo e a fixação das células solares). A versão de carga, denominada "Cargo Dragon" também não possui janelas e os motores, apenas as suas superfícies ("casulos") que auxiliam na aerodinâmica durante o voo.
Locais de lançamento do veículo lançador:
O F9 pode ser lançado tanto da Vandenberg Air Force Base, Base da Força Aérea de Vandenberg/SLC-4E - Califórnia, no Kennedy Space Center, Centro Espacial Kennedy/KSC - Flórida, quanto no Space Launch Complex 40, Complexo de Lançamento da Força Aérea de Cabo Canaveral/SLC-40 (também na Flórida). Os locais de lançamento e pouso variam de acordo com as órbitas (o lançador possibilita uma ampla gama de inclinações e altitudes na órbita terrestre, tanto para LEO quanto para GTO e além), tipos de cargas e são esses aspectos que definem se o “Core” irá pousar em solo ou em uma balsa, no oceano.
Objetivos comerciais:
Transporte de cargas ao espaço em ritmo relativamente rápido, visando a redução de custos com a reutilização parcial do veículo lançador e a espaçonave fornecendo serviços de transporte para diversas órbitas e inclinações; apoiar a construção da constelação de satélites Starlink; missões não tripuladas de reabastecimento e com tripulação para a Estação Espacial Internacional (ISS) a serviço da agência espacial americana, NASA.
Informações retiradas do Guia de usuário F9:
Falto dizer se o segundo estágio tem algum sistema de controle de atitude além do vetor de empuxo do Merlin ID.