Il Falcon 1 è un veicolo di lancio orbitale progettato e fabbricato da SpaceX tra il 2008 e il 2009. Il 28 settembre 2008, durante il suo quarto lancio di prova, è diventato il primo razzo a raggiungere con successo l'orbita terrestre bassa finanziato completamente da privati.
È un razzo orbitale a due stadi che usa come carburante ossigeno liquido e RP-1 per entrambi gli stadi. Il primo è spinto da un unico motore di classe Merlin ed il secondo da un unico razzo di classe Kestrel.
Il veicolo è stato lanciato per cinque volte, riuscendo a raggiungere l'orbita durante il quarto tentativo nel settembre 2008, con della zavorra al posto del carico utile. Il 14 luglio 2009 il Falcon 1 eseguì l'ultimo volo portando in orbita il satellite malese RazakSAT, durante il primo lancio commerciale di SpaceX. Dopo il quinto lancio è stato sostituito dal Falcon 9.
Era stata annunciata una versione migliorata, il Falcon 1e, ma lo sviluppo di questa missione fu cancellato in favore del Falcon 9. In particolare, nel maggio 2012 la SpaceX dichiarò di voler trasferire sui Falcon 9 i carichi che avrebbero dovuto volare sui Falcon 1, utilizzando il loro spazio di carico secondario.
Progetto
Secondo SpaceX, il Falcon 1 è stato disegnato per ridurre al minimo i costi di lancio in orbita di satelliti, aumentare il rendimento e migliorare le condizioni di volo e il tempo di lancio. È anche destinato a verificare i componenti e i concetti di progettazione strutturale che verranno riutilizzati per Falcon 9.
Durante il lancio, il motore del primo stadio (Merlin) viene acceso a piena potenza, mentre il lanciatore viene controllato e tutti i sistemi verificati dal computer di bordo. Se i sistemi stanno operando correttamente, il razzo viene liberato e lascia la torre di lancio in circa 7 secondi. Il motore del primo stadio esaurisce il carburante in poco meno di 3 minuti, dopo la separazione tra gli stadi viene effettuata contemporaneamente con bulloni esplosivi e in maniera pneumatica. Il motore Kestrel del secondo stadio rimane acceso per 6 minuti, portando il carico in orbita bassa, una volta completato l'inserimento orbitale il motore può essere acceso più volte per portare il carico utile nell'orbita desiderata.
Primo Stadio Il primo stadio è costruito con una lega di alluminio saldato con il metodo FSW. Presenta una comune paratia che separa il serbatoio dell'ossigeno liquido da quello del cherosene, inoltre funge da stabilizzatore di pressione durante il volo. Può essere trasportato con sicurezza senza pressurizzazioni (come succede per il più pesante Delta II) ma guadagna maggiore robustezza quando viene pressurizzato per il volo (come per l'Atlas II, che però non poteva essere trasportato non pressurizzato).
Il progetto risultante ha il più alto rapporto potenza-peso di tutti gli odierni primi stadi.
Secondo stadio I serbatoi del secondo stadio vengono costruiti con una lega di alluminio-litio in grado di sopportare temperature criogeniche. Il sistema di pressurizzazione ad elio si occupa di pompare il propellente al motore e fornire gas ai razzi di manovra, e viene usato quando si è a gravità zero per accumulare il carburante sul fondo del serbatoio prima di riaccendere il motore. Il motore Kestrel è dotato di un dissipatore di calore al titanio per trasferire il calore in eccesso all'elio, aumentandone notevolmente il rendimento. I serbatoi a pressione, costruiti dalla Arde corporation, sono gli stessi usati nel razzo vettore Delta IV e sono formati da uno strato in lega Inconel ricoperto di materiale composito.
Riutilizzabilità Era stato pianificato di recuperare il primo stadio per mezzo di un paracadute per un eventuale riutilizzo, ma questa possibilità non è mai stata dimostrata. Al contrario non sono mai stati fatti piani per il riutilizzo del secondo stadio..
Operazioni Al lancio, il motore del primo stadio è acceso e portato alla spinta massima mentre il razzo è ancora ancorato alla piattaforma in modo da verificare che non ci siano problemi prima del lancio effettivo. Se tutti i dati sono nella norma il razzo è rilasciato dalla rampa e lascia la torre di lancio in sette secondi. Il primo stadio rimane acceso per due minuti e 49 secondi. La separazione degli stadi è ottenuta sia per mezzo di un sistema pneumatico sia con bulloni esplosivi.
Il secondo stadio rimane acceso per circa sei minuti, inserendo il carico in orbita bassa. Il motore Kestrel del secondo stadio può essere acceso più volte.
Finanziamenti privati Il Falcon 1 è stato sviluppato con finanziamenti privati. L'unico altro veicolo per il lancio orbitale interamente finanziato da privati è il Pegasus, lanciato per la prima volta nel 1990; tuttavia, quest'ultimo richiede un grande aereo come primo stadio. Il Falcon 1 è anche il primo razzo orbitale parzialmente riutilizzabile ad essere sviluppato senza fondi pubblici. Mentre lo sviluppo del Falcon 1 è stato finanziato da privati, i primi due lanci furono acquistati dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti durante un programma per valutare nuovi veicoli da lancio da impiegare per conto della DARPA.
Listino prezzi SpaceX è uno dei pochi operatori per sistemi di lancio che comunicano i prezzi di lancio al pubblico. È stato pubblicizzato che costruire un Falcon 1 sarebbe costato 5,9 milioni di dollari nel 2005 (7.3 al netto dell'inflazione nel 2012). Dal 2006 al 2007 il prezzo stimato per un razzo operativo è stato di 6,7 milioni di dollari. Alla fine del 2009 SpaceX annunciò che la versione 1 e 1e del lanciatore sarebbero costate rispettivamente 7 e 8.5 milioni di dollari, con piccoli sconti in caso di lanci multipli. Nel 2012 è stato annunciato che i carichi che avrebbero dovuto volare con il Falcon 1 saranno lanciati come carichi secondari di Falcon 9.
Lanci Lancio n° Data e ora (GMT) Carico Acquirente Risultato Note 1 24 marzo 2006, 22:30(25 marzo, 09:30 locali) FalconSAT-2 DARPA Malfunzionamento del motore 25 secondi dopo il lancioPerdita del veicolo221 marzo 2007, 01:10(13:10 locali)DemoSatDARPAAccensione del primo stadio completata con successo e passaggio al secondo stadio, altitudine massima di 289 kmOscillazione armonica 5 minuti dopo la partenzaSpegnimento prematuro del motore 7 minuti e 30 secondi dopo la partenzaOrbita non raggiuntaPrimo stadio non recuperatoDefinito un «successo parziale» dal momento che sono stati raccolti abbastanza dati per i voli operativi3 3 agosto 2008, 03:34(15:34 locali) Trailblazer ORSrowspan=4 Una spinta residua del primo stadio ha portato quest'ultimo a collidere con il secondo stadioPRESatNASANanoSail-DNASAExplorersCelestis4 28 settembre 2008, 23:15(11:15 locali) RatSat SpaceX Programmato inizialmente per il 23-25 settembre, trasporta un carico fittizio, un simulatore di massa di 165 kg (originariamente doveva essere il RazakSAT). 5 14 luglio 2009 03:35 RazakSAT ATSB Ultimo volo del Falcon 1, coronato dal successo. Siti di lancio Tutti i lanci sono stati effettuati dall'atollo di Kwajalein, sfruttando la struttura di lancio di SpaceX sull'isola di Omelek e le infrastrutture messe a disposizione dal vicino Reagan Test Site. Tutti i lanci futuri del Falcon 1 già pubblicati sul manifesto di lancio di SpaceX sono previsti nel medesimo sito.
Altri siti proposti per il lancio di Falcon 1 sono stati: Vandenberg Air Force Base, complesso di lancio 3, piattaforma 3W, ma scartata per via di problemi di coordinamento dei lanci dalla piattaforme adiacenti. Cape Canaveral Air Force Station, complesso di lancio 40. Opzione mai realizzata per via dell'abbandono del lanciatore..
Primo lancio
Il volo inaugurale del Falcon 1 fu effettuato il 24 marzo 2006 alle 22:30 UTC (9:30 ora locale). Fallì dopo appena un minuto di volo a causa di una perdita in un condotto di carburante ed al conseguente incendio. Il lancio fu eseguito nella base di lancio della SpaceX sull'isola di Omelek, nelle Isole Marshall.
Il lancio fu rinviato diverse volte a causa di vari inconvenienti tecnici. Problemi di pianificazione, a causa del lancio nella base aerea di Vandenberg del missile Titan IV, causarono ulteriori ritardi e lo spostamento del sito al Reagan Test Site nell'atollo di Kwajalein. Il primo volo, programmato per il 19 dicembre 2005, fu annullato quando una valvola difettosa causò una depressurizzazione nel serbatoio del carburante del primo stadio ed un conseguente danno strutturale. Dopo la sostituzione del primo stadio, il Falcon 1 poté essere lanciato. Il carico, trasportato per conto della DARPA, era un FalconSat-2 della United States Air Force Academy, il cui compito era di misurare i fenomeni che riguardavano il plasma nello spazio.
Il veicolo iniziò un movimento di rollio dopo il decollo, come si vede dai video, sussultando leggermente, e dopo 26 secondi dalla partenza andò rapidamente in picchiata. Quindici secondi dopo il razzo si schiantò su una scogliera deserta a circa 75 metri dalla zona di lancio. Il carico si separò dal vettore e atterrò sull'isola, con danni, secondo i rapporti, che andavano da leggero a significativo.
SpaceX inizialmente attribuì l'incendio a un dado avvitato male nel condotto del carburante. Una successiva analisi da parte della DARPA scoprì invece che il dado era avvitato correttamente, dal momento che il suo filo di bloccaggio era ancora a posto, ma si era rotto a causa della corrosione.
SpaceX implementò numerose modifiche al progetto del razzo ed al software, in modo da prevenire il verificarsi di nuovo di questi malfunzionamenti. Ciò comprese la sostituzione dei componenti meccanici in alluminio con altri in acciaio inossidabile (più economici ma meno leggeri) e controlli pre-lancio del computer trenta volte più numerosi rispetto a prima.
Secondo lancio Il secondo volo di prova fu originariamente previsto per il gennaio 2007, ma fu posticipato per problemi con il secondo stadio. Prima di questa data di lancio, SpaceX ne aveva programmate altre possibili, che andavano dal settembre del 2006 a novembre e a dicembre. A dicembre il lancio fu spostato inizialmente al 9 marzo, ma poi ulteriormente posticipato per problemi di disponibilità del sito, a causa del volo di prova del Minuteman III che sarebbe dovuto rientrare su Kjawalein. Il lancio, previsto il 19 marzo alle 23:00 GMT, ebbe un ritardo di 45 minuti, per poi essere annullato un minuto e due secondi prima delle 23:45 per un problema al ripetitore dati, dato il computer di sicurezza aveva erroneamente scambiato per un errore di trasmissione un ritardo hardware di alcuni millisecondi nel processo. Il tentativo del 20 marzo, programmato per le 23:00 GMT, fu ritardato di 65 minuti per un problema di comunicazioni fra uno dei dispositivi sperimentali NASA presenti nel carico ed il sistema TDRS. Il successivo, il 21 marzo alle 00:05 GMT, fu annullato un secondo prima del lancio e dopo che uno dei motori era già stato acceso. Si decise comunque di eseguire un altro lancio lo stesso giorno.