est un lanceur spatial lourd à super lourd partiellement réutilisable développé et opéré par la société américaine avec une capacité de en orbite basse (LEO) ou de en orbite de transfert géostationnaire (GTO) en version consommable. Développé sur fond propre, il est le lanceur le plus puissant en service dans le monde de son entrée en service en 2018 jusqu'à celle du (SLS) en 2022, et a effectué une douzaine de lancements. Tout comme Falcon 9 dont il est issu, ses trois premiers étages sont capables de revenir se poser et d'être réutilisés au prix d'une diminution de la charge utile.
Falcon Heavy est imaginée dès 2005 comme l'évolution naturelle de Falcon 9 alors à l'étude, sur le modèle des lanceurs Delta IV et Delta IV Heavy de Boeing, afin de viser le marché des satellites en orbite géostationnaire (GEO). Le développement est officialisé en 2011 mais rencontre des difficultés importantes, les performances augmentent au gré de celles de la Falcon 9, puis en 2015 le transfert d'ergols entre les étages pendant le vol, qui constituait une innovation majeure, est abandonné. Falcon Heavy n'utilise qu'un seul pas de tir, le LC-39A du Centre spatial Kennedy en Floride, d'où le vol inaugural a finalement lieu avec cinq ans de retard en 2018.
Impressionnant succès technique, Falcon Heavy est cependant un échec commercial. Grâce à ses gains de performances Falcon 9 peut déjà satisfaire la plupart des lancements de satellites de télécommunications en GTO, un marché qui s'est contracté au profit des constellations d'internet par satellites. De plus la petite taille de la coiffe et les limites structurelles de l'adaptateur ne permettent pas d'utiliser ses performances théoriques en LEO. En revanche la NASA y a recours pour des missions profitant de ses performances en orbite héliocentrique (Psyche, Europa Clipper, Roman, DragonFly), quand l'armée américaine l'intègre à ses commandes (NSSL).
Haut de et large de , Falcon Heavy combine un premier étage central renforcé avec deux premiers étages de Falcon 9 comme propulseurs d'appoint, chacun de de diamètre et équipé de 9 moteurs Merlin 1D avec un deuxième étage équipé d'un seul, brûlant de l'oxygène liquide et du kérosène RP-1, avec au décollage une masse de pour de poussée. Les trois premiers étages peuvent revenir se poser à l'aide de panneaux cellulaires, la poussée vectorielle des moteurs, et des trains d'atterrissages extensibles. Les deux demi-coiffes amerrissent sous parachutes et sont également récupérées et réutilisées.
Premier lanceur spatial super-lourd mis au point par une entreprise privée, Falcon Heavy alimente les critiques contre le lanceur SLS de la NASA, plus puissant mais qui connaît retards et dérapages budgétaires. Le fondateur de SpaceX Elon Musk envisage un temps de l'utiliser pour ses projets martiens (Red Dragon) et des vols circumlunaires touristiques, mais l'écarte en 2017 au profit du Starship.
Historique vignette|upright=2.0|La famille de lanceurs Falcon : de gauche à droite ; avec capsule Dragon ; (récupérable) avec capsule Dragon et avec un satellite, ; (récupérable) avec capsule Dragon et avec un satellite, ; (récupérable) avec capsule Dragon et avec un satellite ; ; (récupérable) ; Block 5 (récupérable).Au milieu des années 2000, la société SpaceX, qui développe son lanceur (premier vol en 2010), annonce qu'elle réalisera une version lourde de cette fusée en accolant deux premiers étages supplémentaires, reprenant l'architecture de la . Cette version a pour vocation de venir concurrencer les lanceurs lourds de l'époque sur le marché des satellites de télécommunications à placer en orbite géostationnaire. La doit être opérationnelle deux ans après le premier vol de la . En 2006, SpaceX annonce que le lanceur pourra placer en orbite basse pour un coût de de dollars. La charge utile est réévaluée en 2007 () et 2010 où elle atteint pour un coût de de dollars. Le développement de la finalisé en 2011 et beaucoup plus puissante a des répercussions directes sur les dimensions et les performances de la version Heavy qui s'accroissent encore. En 2013, SpaceX annonce un premier vol en 2013 à partir de la base de lancement de Vandenberg en Californie. À la suite de la reprise par SpaceX du complexe de du centre spatial Kennedy (Floride), SpaceX annonce que son nouveau lanceur décollera depuis cette base. En 2015, les performances sont encore revues à la hausse avec une masse en orbite basse de et en orbite géostationnaire de . Ces performances sont encore revues en 2016 et en 2017: le constructeur affiche sur son site une masse en orbite basse de , et en orbite géostationnaire de ..
La date du premier vol est reportée à plusieurs reprises, notamment à cause des difficultés techniques qui n'avaient pas été anticipées par les responsables du projet. Finalement, en 2016, un premier vol est annoncé courant 2017, puis repoussé fin 2017 à la suite de l'explosion de la en . Les hypothèses de travail basées sur la fusée ont sous-estimé les changements dans l'aérodynamique et les charges imposées à la structure. Le passage à Max Q ne s'effectue plus au même moment. La transition du subsonique au transsonique est modifiée de manière importante par la présence de exerçant simultanément une poussée. Ceux-ci triplent les vibrations et les répercussions acoustiques. Pour traiter ces problèmes il a fallu renforcer de manière importante l'étage central. Le développement du système de séparation des étages d'appoint a été particulièrement difficile. Enfin, la mise à feu initiale des a nécessité la mise au point d'une procédure d'allumage spécifique : les moteurs-fusées seront allumés deux par deux avec un petit intervalle de temps pour permettre l'arrêt des opérations de lancement en cas de détection d'un problème sur la propulsion..
Le , le premier étage central renforcé fait l'objet d'un tir statique sur le banc d'essai dont dispose SpaceX à McGregor au Texas. Il est transféré par la suite à Cape Canaveral où il est accouplé à deux étages récupéré après un premier vol. L'un de ces deux étages a placé en orbite le satellite le et a été testé en sur le banc d'essais après remise en condition opérationnelle.. Bien que crucial, aucun test d'un premier étage complet ne peut être réalisé sur les bancs d'essais existants, du fait des dimensions particulières du nouveau lanceur. SpaceX a décidé de faire ces tests sur le pas de tir SLC-39A utilisé pour le premier vol.
En , la NASA annonce avoir retenu la pour lancer les deux premiers modules de la station spatiale lunaire (LOPG) dont le lancement est prévu pour 2024.. En , la NASA attribue un contrat de 178 millions de dollars à SpaceX pour une mission vers Europe, l’une des lunes de Jupiter.
Premier vol
La date du premier vol est conditionnée par la fin des travaux de remise en état du pas de tir SLC-40 utilisé par SpaceX sur la base de lancement de Cape Canaveral rasé lors de l'explosion d'une le . Ces travaux, qui devaient s'achever fin doivent permettre de redémarrer les lancements depuis ce pas de tir et de libérer l'ensemble de lancement SLC-39A pour la première campagne de tir de la . Après avoir été reporté plusieurs fois, le premier essai de mise à feu statique est planifié en , ce qui entraine le report du vol inaugural.. La mise à feu statique consiste à allumer tous les moteurs pendant plusieurs secondes, en retenant le lanceur au sol, afin de vérifier que ce dernier se comporte de manière normale. Le , la mise à feu statique a lieu avec succès. Pour ce vol inaugural, les deux propulseurs d'appoint utilisés sont deux anciens premiers étages de fusée ayant chacun été utilisé et récupéré une fois.
Le décollage a lieu le à (). Les Merlin sont mis à feu et exercent une poussée de () qui accélère progressivement la fusée de . Comme prévu, les deux propulseurs d'appoint, après séparation du reste de la fusée à une altitude de et alors que leur vitesse a atteint , effectuent les manœuvres de freinage puis de réorientation pour revenir se poser sur leur plate-forme respective à Cape Canaveral et après leur décollage. Le premier étage central doit effectuer la même manœuvre mais celle-ci est entamée à une altitude et à une vitesse de ce qui la rend nettement plus difficile. Sa récupération doit se faire sur une barge autonome dans l'océan Atlantique à au large de la côte de Floride. La manœuvre échoue ; l'étage sombre dans l'Océan Atlantique à une centaine de mètres de la barge en percutant la surface de l'océan à une vitesse de . Deux des trois moteurs-fusées qui devaient fonctionner brièvement une dernière fois avant l'atterrissage pour annuler la vitesse restante n'ont pu être rallumés faute de disposer des produits hypergoliques (triéthylaluminium et triéthylborane) utilisés à cet effet. Ceux-ci avaient été complètement consommés au cours des allumages précédents..
Le second étage du lanceur place la charge utile sur une orbite basse. Pour démontrer les capacités du lanceur à placer les satellites sur une orbite géostationnaire par injection directe (c'est-à-dire sans que le satellite emporte de moteur d'apogée), le deuxième étage du lanceur est allumé à deux reprises entrecoupées par de longues phase de vol balistique (n'utilisant pas la propulsion). Le second étage est rallumé une première fois après son extinction et place la charge utile sur une nouvelle orbite dont l'apogée se situe à d'altitude. Quatre heures plus tard, vers , un troisième allumage place la charge utile sur une orbite héliocentrique.
Pour ce vol de qualification, la charge utile est particulièrement légère () : c'est une Tesla Roadster, une voiture électrique produite par une société dirigée par le PDG de SpaceX Elon Musk really will launch a Tesla Roadster on the first Falcon Heavy rocket techcrunch.com, le 22 décembre 2017.. L'objectif assigné au lanceur était de placer la Tesla sur une orbite héliocentrique dont l'aphélie se situait à 2 Unités Astronomiques (U.A.) du Soleil (orbite de Mars). Le lanceur fait mieux puisque l'apogée se situe à 2,61 U.A. ce qui la place au niveau de la ceinture principale d'astéroïdes. Sur cette orbite la Tesla devrait repasser au niveau de l'orbite terrestre tous les ..
La mise en orbite du coupé Tesla est un habile coup publicitaire profitant à l'entreprise de Elon Musk en difficulté financière à la date du lancement (quelques jours plus tard la société Tesla publie ses résultats annuels : de pertes en 2017 sont annoncés pour un chiffre d'affaires annuel de ..). Durant la première phase du vol en orbite, trois caméras installées à bord de la Tesla retransmettent l'image d'un pilote-mannequin, baptisé , vêtu d'une combinaison et d'un scaphandre blancs. Tandis que l'auto-radio joue Life On Mars, une chanson de David Bowie, Starman « conduit » le véhicule, une main sur le volant et un bras négligemment appuyé sur la portièreSpace X. La voiture lancée par Falcon Heavy filmée en direct depuis l'espace, ouest-france.fr avec AFP, 7 février 2018.. Auteur : société SpaceX..À ce sujet, Elon Musk écrivait en décembre 2017, quelques semaines avant le lancement : .
Caractéristiques techniques vignette|Le lanceur utilise . vignette|Le premier étage central et les deux propulseurs d'appoint utilisent chacun disposés comme sur cet étage de récupéré.
Le lanceur constitue un ensemble haut de , large de avec une masse au lancement de . Le lanceur utilise des composants (moteurs et étages) déjà en production pour la fusée Falcon 9 v1.1 FT avec quelques modifications. Il comporte un premier étage central encadré par deux propulseurs d'appoint, tous trois constitués par le corps du premier étage d'une . Le deuxième étage a des caractéristiques proches de celui de la . Tous les étages utilisent des moteurs-fusées Merlin 1D+ brûlant un mélange d'oxygène liquide et de RP-1..