[SpaceX] Actualités et développements de la Falcon 9 et du moteur Merlin

Giwa a écrit:

Space Opera a écrit:Ce qui compte ça n'est pas la vitesse d'éjection, c'est la quantité de mouvement. Le principe d'action - réaction se fiche pas mal de la vitesse de ce qui sort, seul son produit avec la masse éjectée est importante. Dire qu'il vaut mieux éjecter du LH2 vite que du LOX lent est faux dans l'absolu. Dans la pratique on peut préférer ce choix, mais il n'a pas de raison de primer à priori.
On pourrait très bien éjecter des éléphants à quelques m/s et obtenir une Isp et un rendement équivalent à de l'hydrogène à plusieurs km/s. :)

:)
Oui , mais si on éjecte des éléphants, la masse initial du lanceur sera très lourde et le rapport de masse très faible , quotient de la masse finale sur la masse initiale.
Or si on veut éviter des fusées - ménageries gargantuesques , il vaut mieux éjecter des souris très vite que des éléphants lentement. 

Sinon plus sérieusement , il faut se rappeler l'équation de Tsiolkovski liant le rapport de masse à la vitesse d'éjection et le ∆V ,soit:


    ∆V = v_e ln (m_f/m_i)

Bonjour et merci pour cette belle explication imagée, j'aime  .

Pour l'équation de Tsiolkovki serait-il possible de préciser:
Ve =?
ln = ?

Merci beaucoup

ve=vitesse d’éjection des gaz, (pour un moteur fusée ve=9,81*Isp)
ln= logarithme népérien

Un long article récent sur la Falcon 9 Full Thrust sur Spaceflight101.com.
http://spaceflight101.com/spacerockets/falcon-9-ft/

Henri a écrit:Un long article récent sur la Falcon 9 Full Thrust sur Spaceflight101.com.
http://spaceflight101.com/spacerockets/falcon-9-ft/

Excellent cet article qui me donne la réponse à la question que je me posais  sur la manière de maintenir le rapport réactionnel entre le comburant et le carburant : pour le premier étage , le réservoir de LOX sur refroidi a été raccourci pour pouvoir allonger celui du kérosène:

Because of the different densification possible for LOX and RP1, an adjustment of tank sizes on the rocket is necessary to keep the Oxidizer to Fuel ratio required by the Merlin 1D engines.

This is accomplished by shortening the LOX tank on the first stage and stretching the RP-1 tank while retaining the original first stage length.

On a aussi les capacités de mise en orbite GTO suivant deux scénarios de vol :

- 4 850 kg si la récupération du premier étage est programmée

SpaceX lists the payload capability of the Falcon 9 FT as 13,150 Kilograms to Low Earth Orbit and 4,850kg to Geostationary Transfer Orbit, but it is known that these figures include margins and already account for the re-use of the first stage.

- 6 400 kg si on ne récupère pas

Falcon 9 FT should be able to place a 6,400kg satellite to a standard Geostationary Transfer Orbit.

On verra comment évoluent les charges confiées à Space X dans les mois à venir et comment on optimise le lanceur pour les charges les plus lourdes (pas de pieds ?).

Il n'est pas précisé si le retour est au sol ou sur barge également.

Space Opera a écrit:Il n'est pas précisé si le retour est au sol ou sur barge également.

Effectivement, les capacités de mise en orbite (quelque soit l'orbite) dépendent aussi du lieu de retour. Le retour sur barge prépositionnée judicieusement au large du pas de tir permet une charge utile orbitale plus importante que le retour au pas de tir. (voir le calculateur : http://www.silverbirdastronautics.com/LVperform.html)

Normalement la F9 v1.2 va utiliser maintenant à chaque fois du LOX sur-refroidi et du kérosène refroidi (?) ; ça semble délicat à manier pour le LOX car très sensible aux variations de t° extérieure et de pression on dirait ... est-ce que ça ne risque pas d'avoir des effets négatifs pour respecter des dates de lancements (surtout en plus si les lancements doivent faire l'objet d'une récupération d'étage) ?

Henri a écrit:

Space Opera a écrit:Il n'est pas précisé si le retour est au sol ou sur barge également.

Effectivement, les capacités de mise en orbite (quelque soit l'orbite) dépendent aussi du lieu de retour. Le retour sur barge prépositionnée judicieusement au large du pas de tir permet une charge utile orbitale plus importante que le retour au pas de tir. (voir le calculateur : http://www.silverbirdastronautics.com/LVperform.html)

Effectivement ce calculateur indique que la perte de chare utile est nettement moindre si on récupère la Falcon sur une plate-forme maritime bien placée . En contrepartie les délais de récupération sont  plus longs et on est tributaire de l'état de la mer et probablement aussi des vents sans protection côtière.

Jusqu'à là  les tentatives de récupération sur barge ont été infructueuses , mais Space X finira bien par réussir.

Je ne pense pas que les échecs de récupération sur barge soient dus aux conditions météo. C'était bien des problèmes technique sur le premier étage de la F9...

Il restera à voir l'impact dans le prix de l'infrastructure et la mise en œuvre nécessaire pour utiliser la barge. Les manœuvres en mer sont très souvent onéreuses, même si elles paraissent simples. Et ramener un tube de 30m qui tient verticalement sur des pieds par une mer potentiellement en colère ne me parait pas simple.

Space Opera a écrit:Il restera à voir l'impact dans le prix de l'infrastructure et la mise en œuvre nécessaire pour utiliser la barge. Les manœuvres en mer sont très souvent onéreuses, même si elles paraissent simples. Et ramener un tube de 30m qui tient verticalement sur des pieds par une mer potentiellement en colère ne me parait pas simple.

D'ailleurs il me semble qu'au départ , c'était la " philosophie" de Space X de revenir à terre près de la base de lancement , quitte à "griller " plus d'ergols ; mais il s'est avéré que la Falcon 9  était alors limitée , d'où la nécessité de passer au LOX densifié par sur-refroidissement.
Mais il ne faut pas abandonner pour autant les tentatives en mer , même si elles ont jusqu'à maintenant échouées : elles peuvent réussir et à l'usage , on peut concevoir des barges où les premières opérations de maintenance  puissent se faire à bord  pour gagner du temps.
Tout çà est une question de rodage car on sait maintenant qu'il n'y a pas d'impossibilité majeure à la récupération d'un premier étage.

Giwa a écrit:

Space Opera a écrit:Il restera à voir l'impact dans le prix de l'infrastructure et la mise en œuvre nécessaire pour utiliser la barge. Les manœuvres en mer sont très souvent onéreuses, même si elles paraissent simples. Et ramener un tube de 30m qui tient verticalement sur des pieds par une mer potentiellement en colère ne me parait pas simple.

D'ailleurs il me semble qu'au départ , c'était la " philosophie" de Space X de revenir à terre près de la base de lancement , quitte à "griller " plus d'ergols ; mais il s'est avéré que la Falcon 9  était alors limitée , d'où la nécessité de passer au LOX densifié par sur-refroidissement.
Mais il ne faut pas abandonner pour autant les tentatives en mer , même si elles ont jusqu'à maintenant échouées : elles peuvent réussir et à l'usage , on peut concevoir des barges où les premières opérations de maintenance  puissent se faire à bord  pour gagner du temps.
Tout çà est une question de rodage car on sait maintenant qu'il n'y a pas d'impossibilité majeure à la récupération d'un premier étage.

Oui on peut concevoir une récupération sur barge pour les charges utiles dont la masse ne permet pas le retour sur Terre. Uné récupération en mer peut aussi être possible pour le corps central du la version heavy! Vu a baisse des prix du pétrole on doit bien pouvoir trouver une petite platforme pétrolière d'occassion en ce moment!

Ça m'amène à la remarque qu'un tir de Falcon Heavy au maximum de capacité en version intégralement récupérable, impliquerait l'utilisation simultanée de trois barges... (le retour vers le sol des boosters latéraux se traduit par une dégradation des performances orbitales comparé à un retour en mer)

L'article indique aussi que Space X va gérer trois sites de lancement, permettant ainsi l'accès à toutes les orbites visées. Peu vraisemblable qu'ils louent des sites, fassent des travaux pour ne pas les utiliser.

Falcon 9 is operated from Space Launch Complex 40 at Cape Canaveral Air Force Station, Florida, SLC-4E at Vandenberg Air Force Base in California and a launch site exclusively constructed and used by SpaceX, Boca Chica in Texas. The use of three launch sites allows Falcon 9 to target all orbital inclinations and to reach a launch rate unparalleled in the commercial launcher business.

Le retour au sol sur une aire d'atterrissage très proche du site de lancement serait probablement la  solution envisageable la plus rationnelle (du moins en apparence, la plus simple et la moins couteuse en maintenance). Après il y a toutes les autres équations intriquées entre masse de CU à satelliser, reliquat d'ergols indispensable pour assurer le retour, etc ... à gérer.

On verra bien s'ils persistent avec la solution barge ....
Car déjà disposer d'une barge pour récupérer un premier étage de Falcon 9 FT .... nécessiterait quasiment de s'en acheter une troisième pour en avoir une opérant sur chaque site (naviguer d'un site à l'autre ? pas très rationnel....)
Et si pour la Falcon Heavy ..... il faut gérer cela avec plusieurs barges sur trois sites .... cela devient une usine à gaz .... (ou la constitution d'une flotte façon armateur grec )

Wait and see

Si dans les prochaines années, l'appontage sera utilisée lorsque la capacité d'emport sera insuffisante pour un retour à la base de lancement, on peut effectivement se demander si à plus long terme, on en reviendra uniquement à la solution au retour à la base en concevant d'emblée un lanceur de capacité suffisante  en privilégiant ainsi, une maintenance plus rapide et plus facile, quitte à consommer plus d'ergols  qui ne représentent qu'une petite fraction du coût d'un lancement. Finalement ce premier essai réussi préfigure peut-être la méthode finale, même si entre temps la solution de la barge sera employée.

Giwa a écrit: on peut effectivement se demander si à plus long terme, on en reviendra uniquement à la solution au retour à la base en concevant d'emblée un lanceur de capacité suffisante  en privilégiant ainsi, une maintenance plus rapide et plus facile, quitte à consommer plus d'ergols  qui ne représentent qu'une petite fraction du coût d'un lancement.

On se projetterait  sur quelle sorte de "long terme " dans ton hypothèse ?

A court - ou moyen terme - le problème se pose pour l'accès au GTO ... pour lequel la Falcon FT (même avec toutes les améliorations que le lanceur a reçues) atteindra ses limites si elle veut viser des CU supérieures aux 4850 kg indiquées (voir post) et gérer la récupération au sol.

C'était d'ailleurs le plan de Space X d'utiliser alors la Falcon Heavy qui aurait bien sûr largement la puissance requise pour mettre la charge en orbite.

Probablement qu'il y aura la possibilité de garder assez d'ergols pour le retour et la récupération des deux cores latéraux (encore qu'il était question de transfert d'ergols vers le core central ?). Donc il faudra attendre que le nouveau lanceur soit opérationnel et que Space X dévoile sa technique avec les profils de vol qui donneront les indications si leur retour au sol sera possible dans tous les cas ou pas.
Mêmes attentes pour ce qui concerne le core central ....  il semble que là,  la barge pourrait être assez incontournable (?)

C'est une hypothèse, mais effectivement ce ne peut pas être dans les trois ou quatre années qui viennent où les deux formules de landing cohabiteront avec en plus le no-landing quand nécessaire.
Que feront les autres acteurs du spatial pendant ce temps? Blue Origin va se lancer presque certainement dans le tourisme suborbital qui peut lui servir de marche -pied pour accéder aussi à l'orbital.
Du côté de l'Europe, le projet Adeline sera-t-il mis sur les rails ? Dans un autre registre, le micro-lanceur aéroporté Aldebaran se concrétisera-t-il ? Nous verrons bien !

Mais par quelle aberration se met-on à parler de "landing" ? Le mot "atterrissage" n'existe plus ? 

Petite question qui me taraude: dans quelle mesure pensez-vous que la rétro-pulsion, notamment lors des phases critiques de rentrée, est protectrice pour les moteurs comme pour l'ensemble de la structure du 1er étage ? 

Pour mémoire, une petite vidéo HD IR de la NASA: 

montmein69 a écrit:

Giwa a écrit: on peut effectivement se demander si à plus long terme, on en reviendra uniquement à la solution au retour à la base en concevant d'emblée un lanceur de capacité suffisante  en privilégiant ainsi, une maintenance plus rapide et plus facile, quitte à consommer plus d'ergols  qui ne représentent qu'une petite fraction du coût d'un lancement.

On se projetterait  sur quelle sorte de "long terme " dans ton hypothèse ?

A court - ou moyen terme - le problème se pose pour l'accès au GTO ... pour lequel la Falcon FT (même avec toutes les améliorations que le lanceur a reçues) atteindra ses limites si elle veut viser des CU supérieures aux 4850 kg indiquées (voir post) et gérer la récupération au sol.

C'était d'ailleurs le plan de Space X d'utiliser alors la Falcon Heavy qui aurait bien sûr largement la puissance requise pour mettre la charge en orbite.

Probablement qu'il y aura la possibilité de garder assez d'ergols pour le retour et la récupération des deux cores latéraux (encore qu'il était question de transfert d'ergols vers le core central ?). Donc il faudra attendre que le nouveau lanceur soit opérationnel et que Space X dévoile sa technique avec les profils de vol qui donneront les indications si leur retour au sol sera possible dans tous les cas ou pas.
Mêmes attentes pour ce qui concerne le core central ....  il semble que là,  la barge pourrait être assez incontournable (?)

Dans un forum où certains membres expert dans le domaine et très proches de ceux qui travaillent pour SpaceX ont fait une estimation des nouvelles capacités de la Falcon-9 FT et ont trouvé que dans le cas extrême d'un largage d'un satellite GEO sur une trajectoire d'insertion sub-orbitale (le cas minimum pour une orbite GEO avec besoin de faire appel au moteur du propre satellite, préférentiellement électrique), ce lanceur pourrait lancer un satellite de près de 7T en version sans aucune récupération d'étage. Quand à la Falcon Heavy FT, avec la récupération des trois corps du premier étage à terre, cela donnait un satellite de 7,5 T maximale.

Les déclarations d'Elon Musk après le succès de la semaine dernière vont d’ailleurs dans le sens du retour possible de ces trois corps lors de certains lancements de la Falcon Heavy, mais que dans la majorité des cas la récupération du corps central se fera sur une barge:

" Journaliste:
My question deals with the next booster, the Falcon Heavy. How much of this successful landing can be applied or scaled up that heavy rocket and does it boost your confidence for that booster too?
Elon Musk:
The Falcon Heavy essentially consists of the Falcon 9 with two modified boost stages attached as strap on boosters. That would be quite an exciting aerial ballet with the two side boosters dropping off and doing a symmetric pirouette back to the launch site. We'd need to have another landing spot for the two boosters and then a third one for the center core. Although I think most of the Falcon Heavy missions will see the center core land on a ship most likely. It's really going ridiculously fast. The transfer energy of Falcon Heavy will more than double that of Falcon 9. The maximum transfer energy is approaching a terajoule.

Musk vient de confirmer l'étage est en bon état et est prêt à être re-testé prochainement: https://www.instagram.com/p/_-d28bQEc9/

Elon Musk a écrit:
Falcon 9 back in the hangar at Cape Canaveral. No damage found, ready to fire again.

Il est à prévoir que la mise à feu sera fera donc prochainement. A noter cependant qu'il semble établi qu'il y a eu une légère fuite de carburant sur un des moteurs au moment de l'atterrissage, il faut croire que ça n'était pas grand chose... ou du moins que SpaceX ne communique pas sur ce point.

Atlantis a écrit:nouvelles capacités de la Falcon-9 FT et ont trouvé que dans le cas extrême d'un largage d'un satellite GEO sur une trajectoire d'insertion sub-orbitale (le cas minimum pour une orbite GEO avec besoin de faire appel au moteur du propre satellite, préférentiellement électrique), ce lanceur pourrait lancer un satellite de près de 7T en version sans aucune récupération d'étage.

On verra cela se concrétiser lorsque le lancement d'un engin d'une telle masse (7 T) sera inscrit au carnet de vols de la Falcon 9 FT de Space X

Quand à la Falcon Heavy FT, avec la récupération des trois corps du premier étage à terre, cela donnait un satellite de 7,5 T maximale.

A voir donc quand ce lanceur sera en service.

Les déclarations d'Elon Musk après le succès de la semaine dernière vont d’ailleurs dans le sens du retour possible de ces trois corps lors de certains lancements de la Falcon Heavy, mais que dans la majorité des cas la récupération du corps central se fera sur une barge .../cut/...

Elon Musk a écrit: We'd need to have another landing spot for the two boosters and then a third one for the center core. Although I think most of the Falcon Heavy missions will see the center core land on a ship most likely.

Un challenge multiple donc - avec le plus, lié à la gestion de multiples scénarios de profil de vol - .... on leur souhaite de mener tout cela à bien.
Et nous on attend de suivre les avancées tant du côté des installations que de celle de la mise au point du lanceur Falcon Heavy.

montmein69 a écrit:

Atlantis a écrit:nouvelles capacités de la Falcon-9 FT et ont trouvé que dans le cas extrême d'un largage d'un satellite GEO sur une trajectoire d'insertion sub-orbitale (le cas minimum pour une orbite GEO avec besoin de faire appel au moteur du propre satellite, préférentiellement électrique), ce lanceur pourrait lancer un satellite de près de 7T en version sans aucune récupération d'étage.

On verra cela se concrétiser lorsque le lancement d'un engin d'une telle masse (7 T) sera inscrit au carnet de vols de la Falcon 9 FT de Space X

En tout cas le lanceur est déjà vendu avec cette capacité aux clients.

Space Opera a écrit:Musk vient de confirmer l'étage est en bon état et est prêt à être re-testé prochainement: https://www.instagram.com/p/_-d28bQEc9/

Elon Musk a écrit:
Falcon 9 back in the hangar at Cape Canaveral. No damage found, ready to fire again.

J'aime bien le coté "usé" et un peu crad du premier étage de la Falcon. Ça me fait penser aux vaisseaux de Star Wars...

Space Opera a écrit:...A noter cependant qu'il semble établi qu'il y a eu une légère fuite de carburant sur un des moteurs au moment de l'atterrissage, il faut croire que ça n'était pas grand chose... ou du moins que SpaceX ne communique pas sur ce point.

Comme les Merlins sont produits à la chaine et pas trop chers à l'unité, en changer un ne devrait pas leur couter un bras...