Falcon Heavy

После успешного первого запуска 6 февраля 2018 года стала крупнейшей используемой на данный момент ракетой-носителем, вдвое превосходя Delta IV Heavy по полезной нагрузке, которую может вывести на низкую опорную орбиту[9]. Однако эта ракета-носитель не является крупнейшей в истории космонавтики, поскольку использовавшиеся ранее ракеты-носители «Сатурн-5» и «Энергия» могли нести полезную нагрузку до 141 и 105 тонн соответственно (также расчётную максимальную полезную нагрузку до 100 т имела советская РН Н-1/Н-1Ф, но все её пуски были безуспешны). Планируется, что в невозвращаемом варианте Falcon Heavy сможет доставлять до 63,8 т на низкую опорную орбиту, до 26,7 т на геопереходную орбиту, до 16,8 т — на отлётную траекторию к Марсу и до 3,5 т — на отлётную траекторию к Плутону (при современном или близком к таковому положении последнего на орбите)[10]. При условии возвращения на Землю и боковых ускорителей и первой ступени РН — на НОО Falcon Heavy сможет выводить полезную нагрузку массой примерно до 30 т[11] и до 8 т — на ГПО[12]; при возвращении на Землю только боковых ускорителей — максимальная масса полезной нагрузки, выводимой Falcon Heavy на ГПО, вырастет до 16 т.

Компания SpaceX заявляет, что стоимость одного запуска составляет 90 миллионов долларов США — при том, что стоимость пуска Delta IV Heavy составляет примерно 435 миллионов долларов[9]. Впрочем, следует отметить, что стоимость пусков Falcon Heavy будет весьма существенно зависеть от выбора их конфигурации — с возвращением боковых ускорителей и I ступени, с возвращением только боковых ускорителей или же полностью в невозвращаемом варианте.

Анонсированная стоимость запуска Falcon Heavy несколько раз менялась. В 2011 году она составляла 80—125 млн долл.[15] В 2012 году указывалась стоимость пуска 83 млн долл. при полезной нагрузке до 6,4 т на ГПО и 128 млн долл. для нагрузки более 6,4 т на ГПО, в 2013 году была указана стоимость соответственно 77,1 и 135 млн долл. С 2014 года на сайте компании указывалась только стоимость запуска с полезной нагрузкой до 6,4 т на ГПО, которая тогда составляла 85 млн долл., увеличившись до 90 млн долл. в 2015 году (для спутников массой до 8 т на ГПО)[12]. В феврале 2018 года Илон Маск сообщил, что стоимость запуска расходуемой версии Falcon Heavy составляет 150 млн долл[16], а стоимость версии, где расходуется только центр ракеты - 95 млн долл[17].

В мае 2012 года был подписан первый коммерческий контракт с компанией Intelsat на запуск её спутника связи ракетой-носителем Falcon Heavy[18]. Из-за задержек с разработкой ракеты впоследствии запуск спутника Intelsat 35e был перенесён на ракету-носитель Falcon 9[19].

В декабре 2012 года ВВС США подписали контракт со SpaceX на запуск космических аппаратов по программе министерства обороны STP-2 с помощью Falcon Heavy. Миссия подразумевает выведение двух основных аппаратов и множества второстепенных на различные орбиты и будет использоваться как часть сертификации ракеты-носителя для более важных правительственных оборонных заказов[20].

В июле 2014 года компания Inmarsat подписала соглашение на запуски 3 своих спутников ракетой Falcon Heavy. В связи с задержками, в декабре 2016 года запуск одного из этих спутников был отдан конкуренту SpaceX, компании Arianespace, для запуска на ракете-носителе «Ариан-5»[21]. Другой спутник, Inmarsat-5 F4, запущен ракетой Falcon 9.

В начале 2015 года компания ViaSat подписала соглашение на запуск с помощью Falcon Heavy спутника ViaSat-2, но в феврале 2016 года компанией было принято решение переместить запуск этого спутника на ракету «Ариан-5», для того чтобы остаться в рамках намеченного контрактными обязательствами расписания. Тем не менее, контракт со SpaceX был сохранён — на запуск одного из трёх спутников следующего поколения ViaSat-3 в 2019—2020 годах с опцией на запуск ещё одного[22].

В апреле 2015 года был подписан контракт с компанией ArabSat (англ. Arab Satellite Communications Organization) на запуск спутника Arabsat-6A[23].

В апреле 2016 года SpaceX объявила о планах запуска с помощью Falcon Heavy миссии Red Dragon для демонстрации технологии управляемой реактивной посадки на поверхность Марса[24]. Изначально запуск намечался на 2018 год, позже был перенесён на 2020. Однако в середине июля 2017 года Илон Маск объявил на конференции ISSR&D в Вашингтоне, что SpaceX отказывается от проекта Red Dragon в связи с тем, что космические корабли Dragon следующих версий будут иметь парашютную систему посадки, причём на беспилотном варианте корабля Dragon двигателей SuperDraco не будет вообще[25].

27 февраля 2017 года компания SpaceX анонсировала план полёта пилотируемого корабля Dragon V2 с двумя частными пассажирами с выполнением облёта Луны и возвратом на Землю. Запуск был намечен на конец 2018 года ракетой-носителем Falcon Heavy[26]. Однако в феврале 2018 года SpaceX отказалось от сертификации Falcon Heavy для пилотируемых полётов в пользу многоразовой системы BFR. Если разработка BFR затянется, то SpaceX вернётся к первоначальному плану с использованием Falcon Heavy. В любом случае, это решение означает, что частный пилотируемый облёт Луны отложен на несколько лет[27].

В июле 2017 года стали известны итоги открытого конкурса на миссию ВВС США STP-3 (англ. Space Test Program; Космическая испытательная программа — 3), участие в котором принимали ракета-носитель Falcon Heavy от SpaceX и ракета-носитель Atlas V 551 от United Launch Alliance. Контракт на 191 млн долл. достался ULA[28].

В июне 2018 года SpaceX выиграла первый тендер для ракеты-носителя Falcon Heavy — на запуск в конце 2020 года засекреченной миссии AFSPC-52 для ВВС США. Сумма контракта составила 130 млн долларов[29].

В марте 2019 года компания получила контракт от ВВС на запуск миссии AFSPC-44, предполагающую выведение как минимум двух аппаратов на круговую геосинхронную орбиту наклонением 5°. Запуск ожидается в конце 2020 или начале 2021 года[30].

В марте 2020 года NASA анонсировало подписание контракта со SpaceX в рамках программы Gateway Logistics Services по снабжению будущей окололунной орбитальной станции. Контракт предусматривает как минимум 2 миссии, в ходе которых грузовой космический корабль Dragon XL будет выводиться на транслунную орбиту ракетой-носителем Falcon Heavy[31].

В апреле 2021 года компания Astrobotic выбрала Falcon Heavy для запуска своего лунного посадочного аппарата Griffin, который доставит на поверхность Луны луноход VIPER по контракту с NASA. Запуск ожидается в конце 2023 года[32].

Два ускорителя, выполненных на основе первой ступени Falcon 9, закрепляются по бокам первой ступени ракеты-носителя. На верхушке ускорителей размещён композитный защитный конус. Каждый ускоритель имеет по 9 жидкостных ракетных двигателей Merlin 1D, расположенных по схеме Octaweb, с одним центральным двигателем и остальными восемью, расположенными вокруг него.

Первая ступень Falcon Heavy являет собой конструктивно усиленный центральный блок, выполненный на основе первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 FT, модифицированный для закрепления двух боковых ускорителей. Оборудован девятью жидкостными ракетными двигателями Merlin 1D. Сверху расположен переходной отсек, вмещающий двигатель второй ступени и оборудованный механизмами расстыковки ступеней.

Суммарно 27 двигателей Мерлин 1D (центральный блок и боковые ускорители) создают тягу 22 819 кН на уровне моря и 24 681 кН в вакууме[10].

Falcon Heavy, как и Falcon 9, оснащена элементами системы многоразового использования для контролируемого возвращения и мягкой посадки как центрального блока, так и боковых ускорителей. Возврат ступеней снижает максимальную полезную нагрузку ракеты-носителя. В связи с тем, что первая ступень Falcon Heavy при расстыковке со второй ступенью будет обладать значительно большей скоростью и находиться намного дальше от стартовой площадки, в сравнении с первой ступенью Falcon 9, необходимость её возврата на посадочную площадку повлечёт значительное снижение массы выводимой нагрузки. Поэтому в высокоэнергетических запусках на геопереходную орбиту первая ступень Falcon Heavy будет осуществлять посадку на плавучую платформу. Боковые ускорители, напротив, будут иметь возможность возврата к месту старта и посадки на землю при подавляющем большинстве сценариев запуска[33]. Для посадки боковых ускорителей Falcon Heavy на территории Посадочной зоны 1 планируется создать ещё две посадочные площадки[34].

Изначально планировалась возможность установки на Falcon Heavy уникальной системы перекрёстной подачи топлива, позволяющей двигателям центрального блока использовать топливо из боковых ускорителей в первые минуты после старта. Это давало бы возможность сохранить больше топлива в центральном блоке для более продолжительной его работы после отделения боковых ускорителей, и, как следствие, увеличить максимальную массу выводимой полезной нагрузки[10]. Впоследствии приоритет этих работ был снижен из-за нежелания дополнительно усложнять конструкцию, а также из-за отсутствия на рынке спроса на столь тяжёлую полезную нагрузку. Разработка данной системы продолжается, её внедрение возможно в будущем. На начальном этапе будет использоваться схема, при которой сразу после запуска ракеты-носителя тяга двигателей центральной секции будет максимально снижена для экономии топлива. После отделения боковых ускорителей двигатели первой ступени будут снова включены на полную тягу[33]. Подобную схему использует ракета-носитель Delta IV Heavy.

Вторая ступень РН Falcon Heavy аналогична используемой на ракете-носителе Falcon 9 и оснащена одним двигателем Merlin 1D Vacuum с номинальным временем работы 397 секунд и максимальной тягой в пустоте 934 кН. Конструкция двигателя позволяет запускать его многократно в течение полёта[35].