팰컨 9 v1.1

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팰컨 9 v1.1 Falcon 9 v1.1
<colbgcolor=#005288><colcolor=#ffffff> 기능	중형 리프트 발사체
제조업체	스페이스X
원산지	[[미국| 미국 ]][[틀:국기| 행정구 ]][[틀:국기| 속령 ]]
발사당 비용	5,650만 달러(2013년) 6120만 달러(2015년)
크기
높이	68.4 m (224 ft)(페이로드 페어링 포함) 63.4 m (208 ft)(드래곤 포함)
직경	3.7 m (12 ft)
중량	505,846 kg (1,115,200 lb)
단수	2단
용량
LEO(28.5°) 페이로드
질량	13,150 kg (28,990 lb) 10,886 kg (24,000 lb)(PAF 구조적 제한)
GTO(27°) 페이로드
질량	4,850 kg (10,690 lb)
관련 로켓
계열	팰컨 9
기반	팰컨 9 v1.0
파생 작업	팰컨 9 풀 스러스트
비교 대상	아틀라스 V H-IIA 창정 3B
발사 기록
상태	퇴역
발사장	케이프 커내버럴 SLC-40 반덴버그 우주군기지 SLC-4E
총발사	15회
성공	14회
실패	1회
부분실패	0회
착륙	0/3 시도
첫 발사	2013년 8월 29일
마지막 발사	2016년 1월 17일
승객/화물 유형	카시오페 SES-8 타이콤 6 드래곤 오브콤 OG2 아시아샛 8 아시아샛 6 디스커버 ABS-3A 유텔샛 115 웨스트 B 투르크메니알렘 52°E / 모나코샛 제이슨-3
1단
높이	41.2 m (135 ft)
지름	3.7 m (12 ft)
엔진	9 x 멀린 1D
최대추력	해수면: 5,885 kN (1,323,000 lbf) 진공: 6,672 kN (1,500,000 lbf)
비추력	해수면: 282초 진공: 311초
연소시간	180초
추진제	LOX/RP-1
2단 로켓
높이	13.6 m (45 ft)
지름	3.7 m (12 ft)
엔진	1 x 멀린 1D
최대추력	716 kN (161,000 lbf)
비추력	340초
연소시간	375초
추진제	LOX/RP-1

1. 개요

2. 디자인

2.1. 팰컨 9 v1.0의 수정 사항

• 오리지널 팰컨 9은 2010년부터 2013년까지 5번의 궤도 발사를 성공적으로 완료했으며, 모두 드래곤 우주선 또는 그 테스트 버전과 관련된 것
• 팰컨 9 v1.1은 크게 업그레이드된 버전으로, 다음과 같은 특징이 있습니다:
• v1.0에 비해 무게와 추력이 60% 증가
• 1단 엔진을 재배치하고 연료 탱크를 더 길게 만들어 비행 중 구부러지기 쉬워짐
• 엔진을 멀린 1C에서 멀린 1D로 업그레이드하여 지구 저궤도(LEO)까지의 탑재 용량을 10,454kg에서 13,150kg으로 향상
• 단분리 시스템을 재설계하여 부착 지점을 12개에서 3개로 감소
• 향상된 항공 전자 공학 및 소프트웨어
• v1.1은 중앙 엔진 주위에 8개의 엔진을 원형으로 배치하여 제조 효율성을 개선한 옥타웹이라는 새로운 엔진 배열을 활용
• 이후 버전의 v1.1에는 제어 하강 테스트를 위한 4개의 확장 가능한 착륙 다리가 포함
• 팰컨 9 v1.1의 첫 번째 발사는 2013년 9월에 이루어졌는데, 2단 엔진 재시동 실패로 인해 우주 재시동 지원을 개선하기 위해 점화기 추진제 라인의 절연이 이루어짐
• 팰컨 9 6편은 분리 가능한 페이로드 페어링을 장착한 첫 번째 발사

2.2. 1단

• 팰컨 9 v1.1은 9개의 멀린 1D 엔진으로 구동되는 1단 엔진이 특징
• v1.1 1단 개발 테스트는 2013년 7월에 완료
• 1단 추진력은 이륙 시 해수면 추력이 5,885 kN (1,323,000 lb_f)이며, 상승하면서 6,672 kN (1,500,000 lb_f)까지 증가
• 엔진은 이전의 정사각형 배열에 비해 제조를 간소화하는 옥타웹이라는 구성으로 배열되어 있음
• 1단에는 4개의 확장 가능한 착륙 다리와 하강 제어용 그리드 핀이 포함되어 있으며, 그리드 핀은 F9R 개발 1 차량에서 처음 테스트됨
• 팰컨 9 v1.1은 CRS-5 임무 중에 그리드 핀을 사용하려고 시도했지만 유압유 고갈로 인해 착륙하지 못함
• 스페이스X는 수직 착륙 기능을 갖춘 재사용 가능한 팰컨 9 및 팰컨 헤비 차량을 개발하는 것을 목표로 하고 있음
• 초기 대기권 테스트는 재사용 가능한 실험용 발사체 그래스호퍼로 수행되고 있음
• 1단은 트리에틸알루미늄-트리에틸보란(TEA-TEB)의 발열성 점화제 혼합물을 사용함
• 이 설계는 아폴로 프로그램의 새턴 시리즈와 유사하게 비행 중 엔진 하나가 고장 나더라도 임무를 완수할 수 있도록 함
• 엔진의 주 추진제 공급 튜브는 직경이 10 cm (4 in)

2.3. 2단

• 팰컨 9의 상단은 진공 작동을 위해 설계된 개조된 멀린 1D 엔진으로 작동
• 상단과 하단 스테이지를 연결하는 인터스테이지가 탄소 섬유 알루미늄 코어 복합 구조로 만들어짐
• 단분리 콜릿과 공압식 푸셔 시스템을 사용하여 분리
• 팰컨 9의 탱크 벽과 돔은 알루미늄-리튬 합금으로 제작
• 스페이스X는 탱크에 전체 마찰 교반 용접 기술을 사용하여 제조 결함과 비용 감소됨
• 2단 탱크는 1단 탱크의 짧은 버전으로, 유사한 툴링, 재료 및 제조 기술을 활용하여 생산 비용을 절감됨

2.4. 페이로드 페어링

• 스페이스X는 캘리포니아 호손에서 길이 13 m (43 ft), 직경 5.2 m (17 ft)의 페이로드 페어링 설계를 완료됨
• 새로운 페어링 디자인에 대한 테스트는 2013년 봄에 NASA의 플럼 브룩 스테이션에서 음향 충격, 기계적 진동, 전자기 정전기 방전 등 다양한 조건을 시뮬레이션하여 수행됨
• 스페이스X는 테스트를 위해 미화 58만 1300달러를 지불하고 1억 5000만 달러 규모의 NASA 시뮬레이션 챔버를 임대함
• 2013년 9월 카시오페 임무를 수행하면서 팰컨 9 v1.1의 첫 비행이 이루어졌으며, 이는 페이로드 페어링이 장착된 팰컨 9 v1.1 및 팰컨 9 제품군의 첫 발사를 기념하는 행사
• 페어링은 카시오페 발사 및 후속 GTO 삽입 임무 중에 성공적으로 분리됨
• 드래곤 임무에서는 캡슐이 소형 위성을 보호하므로 페어링이 필요하지 않음

2.5. 제어

• 스페이스X는 여러 대의 중복 비행 컴퓨터를 갖춘 내결함성 설계를 채택하고 있음
• 각 멀린 엔진은 지속적인 자체 점검을 위해 각각 두 개의 물리적 프로세서가 포함된 세 대의 투표 컴퓨터로 관리됨
• 비행 컴퓨터용 소프트웨어는 C++로 개발되었으며 리눅스 운영 체제에서 실행됨
• 설계는 상용 기성 부품과 방사선 강화 부품을 사용하는 대신 시스템 전체에 “방사선 내성” 접근 방식을 통합함
• 팰컨 9 v1.1은 팰컨 9 v1.0과 마찬가지로 3중 이중화 비행 컴퓨터 시스템과 GPS 오버레이를 통한 관성 항법을 유지하여 궤도 삽입 정확도를 개선함

3. 개발 역사

3.1. 테스트

• 2013년 4월에 팰컨 9 v1.1 1단 점화 시스템 테스트가 진행됨
• 2013년 6월 1일, 팰컨 9 v1.1 1단 10초 발사가 실시됨
• 10초 테스트 후 며칠 후에 3분간 지속되는 전체 발사가 이루어질 것으로 예상됨

3.2. 생산

• 2013년 9월까지 스페이스X의 제조 공간은 거의 1,000,000 sq ft에 달함
• 공장은 연간 최대 40개의 팰컨 9 v1.1 및 팰컨 헤비용 로켓 코어를 생산할 수 있도록 구성됨
• 2013년 11월, 팰컨 9 차량의 생산 속도는 한 달에 한 대임
• 스페이스X는 2014년 중반까지 연간 18대, 2014년 말에는 24대로 생산량을 늘릴 계획임
• 2014년부터 2016년까지 스페이스X는 듀얼 트랙 병렬 발사 프로세스를 구현하여 발사 프로세스를 개선하는 것을 목표로 했음
• 2014년 3월 현재 스페이스X는 2015년까지 이 시스템을 가동하여 월 2회 정도의 발사 속도를 목표로 하고 있음

4. 발사 기록

4.1. 2013년

4.2. 2014년

4.3. 2015년

4.4. 2016년

4.5. 주요 발사

• 2013년 9월 29일: 팰컨 9 v1.1의 첫 발사로, CASSIOPE 저궤도 과학 위성을 성공적으로 발사시켰다.
• 2014년 4월 18일: 우주 정거장 보급 임무인 CRS-3 임무로, 사상 최초로 1단 부스터를 수면에 착수시키는 데 성공했다.[5]
• 2015년 2월 11일: 팰컨 9이 최초로 지구 중심 궤도 바깥으로 위성을 보내는 임무로, DSCOVR 우주 기상 및 기후, 지구 관측 위성을 지구-태양 간 라그랑주 점인 L1 포인트로 보내는 데에 성공했다.
• 2015년 4월 27일: 투르크메니스탄의 첫 번째 위성 TürkmenÄlem 52°E / MonacoSAT 를 발사시켰으며, 4,707kg으로 팰컨 9 v1.1이 발사했던 위성 페이로드 중 가장 무겁다.[6]

• 2015년 6월 28일: 팰컨 9 로켓의 유일무이한 상승 중 폭발로[8], CRS-7 미션 당시 발사 139초만에 2단 엔진의 헬륨 가압 통을 지탱하는 버팀목이 부러져 헬륨 가스가 대량으로 액체 산소 탱크에 유입되었고, 이후 148초만에 폭발해 ISS로 가려던 드래곤 1 화물선이 궤도에 이르지 못하고 추락했다. 추락한 드래곤 화물선은 처음에는 멀쩡하였으나[9], 나중에 수면 위로 너무 빠르게 떨어지는 바람에 파손되었다. 이 사고로 인해 팰컨 9 v1.1의 생산이 중단되고 팰컨 9 FT로의 업그레이드가 이루어졌다. 또한 그 이후 6개월간 팰컨 9은 발사되지 못했다.
• 2016년 1월 17일: 팰컨 9 v1.1의 마지막 발사로, 제이슨 3 저궤도 기상 위성이 탑재되었다. 해상 바지선 착륙을 시도했지만 실패했다.

5. 특징

6. 관련 문서

• 스페이스X
• 팰컨 9