SpaceX gần đây đã làm nên lịch sử với lần đầu tiên phóng thành công đưa các phi hành gia lên ISS trên một tàu vũ trụ tư nhân. Công ty cũng đã thực hiện khoảng 87 phi vụ vận chuyển hàng hóa được trang bị tên lửa Falcon 9 của họ. Những tên lửa này là duy nhất vì cả tên lửa và động cơ đều có thể tái sử dụng, cho phép tăng hiệu quả và khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ hơn.
Được trang bị động cơ Merlin với lực đẩy đáng kinh ngạc, tên lửa Falcon 9 mang lại nhiều trọng tải khác nhau như vệ tinh, hàng hóa và gần đây nhất là GPS III Space Vehicle 03. Một trong những kỳ tích ấn tượng nhất mà SpaceX có thể đạt được là khôi phục thành công giai đoạn đầu tiên trên tàu bay không người lái tự hành.
Với nhiều dự phòng và thử nghiệm rộng rãi, SpaceX có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau với tên lửa Falcon 9. Chúng ta hãy đi sâu vào câu chuyện thực sự đằng sau thiết kế Falcon 9 và cách nó có thể mang đến những chuyến du hành vũ trụ một cách nhất quán.
Chương trình Falcon 9
Kể từ khi Falcon 1 ra mắt, SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) đã liên tục tạo ra các công nghệ tiên tiến đang cách mạng hóa ngành công nghiệp vũ trụ, đặc biệt là trong khu vực tư nhân. Người sáng lập Elon Musk có mục tiêu làm cho việc du hành vũ trụ trở nên dễ tiếp cận hơn và giá cả phải chăng hơn với một khái niệm cuối cùng là thuộc địa hóa các hành tinh khác, cụ thể là sao Hỏa.
Sau khi Falcon 1 ngừng hoạt động vào năm 2009, Falcon 9 tiếp tục thử nghiệm ban đầu vào ngày 4 tháng 6 năm 2010. Chỉ hai năm sau, Falcon 9 đã chuyển giao thành công một mô-đun chở hàng lên ISS. Tên lửa Falcon 9 đã mang một loạt trọng tải lên vũ trụ, bao gồm các vệ tinh cho các chương trình khác nhau bao gồm các mô-đun Starlink và GPS. Có lẽ lần phóng Falcon quan trọng nhất tính đến cuối năm là lần phóng các phi hành gia Doug Hurley và Bob Behnken lên ISS trong con tàu Dragon.
Kiến trúc của Falcon 9
Các thành phần của tên lửa Falcon 9 được lắp ráp tại cơ sở SpaceX ở Hawthorne, California. Các thành phần được chuyển bằng xe tải giữa các cơ sở của họ ở California và Texas và được phóng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy của Florida tại Launch Pad 39A.
Các thành phần được lắp ráp trong Horizontal Integration Facility, gần bệ phóng đã được cải tạo đặc biệt cho mục đích SpaceX. Mặc dù hầu hết các vụ phóng đến từ Florida, một số đã diễn ra tại Vandenberg AFB Space Launch Complex ở California.
Cao 229,6ft so với bệ phóng, tên lửa với khối lượng 1.207.920 lb (không trọng tải) là một cảnh tượng đáng để chiêm ngưỡng. Động cơ Merlin được trang bị cho tên lửa được cung cấp nhiên liệu bằng dầu hỏa cấp tên lửa và oxy lỏng (LOX). Động cơ chân không cho phép nó hoạt động bình thường trong không gian có cùng loại chất đẩy; Mỗi động cơ MVac tạo ra lực đẩy 220.500 lbs.
Falcon 9 bao gồm một fairing 17ft và hai giai đoạn được ngăn cách bởi đường liên tầng. Ngay bên dưới bộ fairing, tầng thứ hai bằng hợp kim nhôm lithium chứa cả bình LOX (oxy lỏng) cũng như bình nhiên liệu. Lõi nhôm, sợi carbon đối diện với đường liên tầng có một động cơ MVAC. Thành phần dưới cùng khi tên lửa thẳng đứng (giai đoạn đầu) chứa một thùng nhiên liệu cũng như các động cơ và một ống để chuyển LOX.
Tên lửa lớp quỹ đạo có thể tái sử dụng đầu tiên
Tất cả các động cơ được sử dụng trên tên lửa SpaceX đều thuộc sở hữu độc quyền của công ty và được sản xuất trong nhà máy của chính họ. Khi cất cánh, chín động cơ Merlin ở giai đoạn đầu tạo ra lực đẩy tổng hợp 1.710.000lb-ft. Chất đốt cháy pyrophoric bốc cháy khi tiếp xúc với oxy được thêm vào để dự phòng. Thay vì sử dụng thuốc phóng truyền thống để thay đổi tư thế của tàu vũ trụ, khí nitơ được đưa vào giai đoạn thứ hai để điều khiển định vị.
Thông thường, một tên lửa mới sẽ được chế tạo cho mỗi sứ mệnh không gian. Chất lượng có thể tái chế của tên lửa Falcon 9 khá ấn tượng và chưa từng có trong lĩnh vực bay vũ trụ. SpaceX đã thực hiện tổng cộng 33 nhiệm vụ bay lại cho đến nay, thúc đẩy hiệu quả chi phí. Giai đoạn tự điều hướng có thể tự hạ cánh trên một tàu bay không người lái tự hành hàng trăm dặm nằm ngoài khơi bờ biển, đã hoàn thành 48 hạ cánh thành công.
Kiến trúc Falcon được kiểm tra kỹ lưỡng để tính toán một số khả năng bất thường. Kiểm tra phần mềm mở rộng được tích hợp trong kiểm tra phần cứng để phân tích những gì xảy ra trong một tình huống bất thường và tạo ra các hệ thống an toàn dự phòng cho tàu vũ trụ.
Tương lai của du hành vũ trụ tư nhân
Mỗi lần phóng Falcon 9 được tuyên bố có giá khoảng 62 triệu đô la, với phiên bản lớn hơn là Falcon Heavy có giá khổng lồ 90 triệu đô la. Điều này vẫn phải chăng hơn so với tàu con thoi thông thường. Ví dụ, tàu con thoi Endeavour có giá 1,7 tỷ USD với thêm 450 triệu USD cho chi phí phóng.
Với việc Falcon 9 được sử dụng để phóng vệ tinh, GPS và tải trọng lên vũ trụ thành công, nó đã được chứng minh là một phương pháp đáng tin cậy để tiếp cận quỹ đạo khi cần thiết. Các dự án hiện tại và các sứ mệnh trong tương lai của SpaceX sẽ bao gồm một sứ mệnh trên quỹ đạo mặt trăng của con người Starship dự kiến vào năm 2023.
Theo người sáng lập Elon Musk, “Tôi nghĩ về cơ bản tương lai sẽ thú vị và hấp dẫn hơn rất nhiều nếu chúng ta là một nền văn minh du hành vũ trụ và một loài đa hành tinh hơn là nếu chúng ta không có”. Cuối cùng, các mục tiêu đầy tham vọng của công ty có thể được hoàn thành, với việc con người thường xuyên di chuyển giữa Trái đất, Mặt trăng và Sao Hỏa.
