Falcon 9 ist die Bezeichnung einer zweistufigen US-amerikanischen Trägerrakete, die von dem Raumfahrtunternehmen SpaceX für orbitale Nutzlasten von bis zu 23 Tonnen entwickelt wurde und eingesetzt wird. Sie basierte ursprünglich auf der kleineren Falcon 1, verwendet aber ein anderes Triebwerk in der Zweitstufe und neun Triebwerke statt einem in der Erststufe. Von der Falcon 9 wurde die Falcon Heavy abgeleitet, eine mit zwei zusätzlichen Boostern versehene Schwerlastrakete für Nutzlasten von bis zu 64 Tonnen.
Im Rahmen des Commercial-Resupply-Services-Programms der NASA wird die Falcon 9 in Verbindung mit dem Dragon-Raumschiff zur Versorgung der Internationalen Raumstation (ISS) verwendet. Im Mai 2020 wurden so erstmals Astronauten zur ISS gebracht; ihre Mission SpaceX Demo-2 war der erste bemannte Raumflug der USA seit dem Space-Shuttle-Programm.
Hauptsächlich wird die Falcon 9 aber für den Start von Satelliten eingesetzt. Die Rakete ist teilweise wiederverwendbar. Die Erststufe (Boosterstufe) kann nach der Abkopplung der Zweitstufe auf einer schwimmenden Plattform im Ozean oder nach einem Rückflug in der Nähe des Startplatzes landen. Die erste erfolgreiche Landung gelang am 21. Dezember 2015 (Ortszeit, 22. Dezember UTC) am Cape Canaveral. Die erneute Nutzung einer bereits geflogenen ersten Stufe erfolgte erstmals nach dem Start des Satelliten SES-10 am 30. März 2017.
Geschichte mini|400px|links|V. l. n. r.: Falcon 1, Falcon 9 v1.0, drei Versionen der Falcon 9 v1.1, drei Versionen der Falcon 9 v1.2, drei Versionen der Falcon 9 Block 5 und zwei Versionen der Falcon Heavy
Im September 2005 gab SpaceX bekannt, zusätzlich zur Falcon 1 und der geplanten, vollständig wiederverwendbaren Falcon 5 eine noch stärkere, ebenfalls vollständig wiederverwendbare Trägerrakete mit der Bezeichnung Falcon 9 entwickeln zu wollen. SpaceX-Pressemeldung auf spaceref.com, 9. September 2005.
V1.0 Die erste Stufe der Falcon 9 Version 1.0 (9 v1.0) verwendete neun Merlin-1C-Triebwerke in quadratischer Anordnung, die zweite Stufe ein einzelnes mit einer verlängerten Ausströmdüse ausgestattetes Merlin-1C. Die Rakete mit ihren neun Triebwerken ist auch beim Ausfall eines Triebwerkes in jeder Flugphase der Unterstufe beherrschbar. Am 4. Juni 2010 erfolgte nach vielen Verzögerungen von Cape Canaveral (SLC-40) aus der erfolgreiche Jungfernflug der Falcon 9. Sie erreichte den Erdorbit und führte die Trennung von der ersten Stufe durch. Die Nutzlastkapazität der ersten Version der Falcon 9 v1.0 lag bei etwa 10.000 kg für einen niedrigen Orbit (LEO). mini|Anordnung der Triebwerke der Falcon 9 v1.0 (links) und der Falcon 9 v1.1 (rechts)
V1.1 Version 1.0 wurde schon nach fünf Starts durch die leistungsstärkere Version v1.1 ersetzt. Bei dieser Ausbaustufe wurden die leistungsstärkeren Merlin-1D-Triebwerke verwendet. Durch den höheren Schub konnte nun auch mehr Treibstoff mitgenommen werden. Um diesen aufnehmen zu können, wurden die Tanks der ersten und zweiten Stufe verlängert. Die Triebwerke der Erststufe wurden nun in einem Ring aus acht Triebwerken um ein zentrales Triebwerk gruppiert, von SpaceX wird diese Anordnung als Octaweb bezeichnet. Diese Version konnte etwa 13.000 kg in einen LEO und 5.000 kg in einen GTO befördern, wobei unklar war, ob diese Werte die Nutzlasteinbuße bei einer Wiederverwendung der Erststufe mit einbezogen. Mit dieser Version wurden erstmals Versuche unternommen, die Erststufe nach der Abtrennung von der Oberstufe kontrolliert zu landen; diese Versuche scheiterten jedoch.
V1.2 / Full Thrust mini|Start einer Falcon 9 v1.2 mit den ersten zehn Iridium-NEXT-Satelliten (2017)
Im Laufe des Jahres 2015 wurden schließlich weitere Verbesserungen an der Falcon 9 angekündigt. Die Merlin-1D-Triebwerke wurden im Schub gesteigert, was wiederum die Treibstoffkapazität erhöht. Dies wird einerseits durch Unterkühlung und somit höherer Dichte des Kerosins und flüssigen Sauerstoffs für beide Stufen und andererseits durch vergrößerte Tanks in der Oberstufe erreicht. Diese Version wurde inoffiziell zunächst v1.1 Full Thrust bezeichnet. In SpaceX-Veröffentlichungen hieß auch diese Version zunächst einfach Falcon 9; auch unterschieden sich die Nutzlastangaben nicht von der v1.1. In offiziellen Dokumenten der FAA erhielt sie die Bezeichnung v1.2.Commercial Space Transportation License No LLS 14-087 (Rev 2). FAA, 28. Februar 2014, zuletzt geändert am 4. Dezember 2017. Unten auf Seite 2 finden sich in chronologischer Reihenfolge die Bezeichnungen Falcon 9 Version 1.1, Falcon 9 Version 1.2 und Falcon 9. Der erste Start am 21. Dezember 2015 nach dem Fehlstart im Juni 2015 war zugleich der erste Start dieser letzten Ausbaustufe, zum ersten Mal gelang der erfolgreiche Rückflug und die Landung der Erststufe. 2016 gelangen bis August acht Starts und die meisten Landungen.
Block 3 Die Falcon 9 Full Thrust wurde in mehreren Schritten (blocks) weiterentwickelt,Ian Atkinson: First Falcon 9 Block 5 booster readying for static fire at McGregor; paving way for rapid reuse. nasaspaceflight.com, 27. Februar 2018. wobei zunächst vor allem die Variante Block 3 bekannt wurde. Im Jahr 2017 gelangen 13 Starts des Block 3 und neun von neun Landungen an Land oder auf einem Drohnenschiff. Zwei umgebaute Block-3-Erststufen dienten als Booster beim Erstflug der Falcon Heavy am 6. Februar 2018. Am 22. desselben Monats fand mit dem Paz-Start der letzte Flug des Block 3 statt; danach wurde er ausgemustert.
Block 4 Block 4 fliegt seit dem Sommer 2017 und hat einige Verbesserungen gegenüber Block 3. Block 4 sollte öfter wiederverwendet werden als Block 3. Der erste Start einer Falcon 9 Full Thrust Block 4 fand am 14. August 2017 mit der Dragon-Versorgungsmission CRS 12 statt. Es wurden neue Gitterflossen aus Titan eingeführt, die auf Grund von Fertigungsengpässen anfangs nur in Kombination mit einer Falcon 9FT Block 3 bei der Iridium-2-Mission und beim Falcon-Heavy-Erstflug eingesetzt wurden, um die höhere Effizienz und Haltbarkeit zu demonstrieren. Die Titangitterflossen sind größer und so auch effizienter. Durch das verwendete Titan können die Gitterflossen quasi unendlich oft wiederverwendet werden. Die alten Aluminiumgitterflossen waren mit einer ablativen Beschichtung ummantelt und mussten nach jedem Start wiederaufbereitet werden. Am 30. März 2018 wurde erstmals eine Block-4-Erststufe wiederverwendet.
Block 5 mini|Erstflug von Block 5 am 11. Mai 2018|260x260px
Ende 2016 wurde eine weitere Version, Block 5, angekündigt, die viele Weiterentwicklungen haben sollte: Der Schub sollte um 7 bis 8 % angehoben werden, eine bessere Steuerung durch einen optimierten Anstellwinkel sollte die Nutzlastkapazität erhöhen, die Gitterflossen werden aus hitzefestem Titan geschmiedet und die Landebeine sollten verbessert werden. Ferner soll eine Wärmedämmung die aktuelle Farbe ersetzen, die beim Wiedereintritt schmilzt und Blasen wirft. Die Heliumtanks sollten so verbessert werden, dass sie schneller betankt und häufiger wiederverwendet werden können. Insgesamt sollte es etwa 100 Verbesserungen geben. Der erste Start wurde zunächst für Ende 2017 angekündigt, fand nach mehreren Verschiebungen schließlich am 11. Mai 2018 statt. Vom Kennedy Space Center in Florida aus brachte die Rakete Bangladeschs ersten Satelliten (Bangabandhu-1) auf eine geostationäre Transferbahn und die Erststufe landete erfolgreich auf dem Drohnenschiff Of Course I Still Love You. Block 5 musste gemäß NASA-Vorschriften mindestens siebenmal in gleicher Konfiguration fliegen, bevor sie für bemannte Flüge zugelassen wurde.
SpaceX strebte an, Block-5-Erststufen zehn Mal wiederzuverwenden, ohne sie aufwendig überholen zu müssen. Insgesamt sollten bis zu 100 Flüge mit derselben Rakete möglich sein. Ab 2019 sollte es möglich sein, eine gelandete Block-5-Erststufe innerhalb von 24 Stunden wieder zu starten. Diese Ziele wurden nicht erreicht; es ist weiterhin eine wochenlange Überholung nach jedem Start nötig. Schlüsseltechnologien für eine gute Wiederverwendbarkeit sind neben den robusten Titan-Gitterflossen und der verschleißarmen wärmegedämmten Oberfläche auch Verbesserungen bei der Haltbarkeit des Octaweb. Letzteres erhielt ebenfalls eine bessere Dämmung sowie eine Wasserkühlung und wird jetzt mit Niet- statt Schweißverbindungen in der Rakete fixiert.
Block 5 ist äußerlich erkennbar an einem geänderten Design. Die Zwischenstufe (zwischen erster und zweiter Stufe) und die Landebeine sind schwarz, und der Schriftzug „SpaceX“ befindet sich in mittlerer Höhe der Erststufe statt am unteren Ende.Craig Vander Galien: Foto der ersten Block-5-Rakete kurz vor dem Start. 10. Mai 2018.
Bis Mitte Februar 2023 waren alle 147 Starts der Falcon 9 Block 5 erfolgreich; damit ist sie eine der zuverlässigsten verfügbaren Trägerraketen.Europe’s “best answer” to competition from SpaceX slips again, will cost more. Ars Technica, 2. November 2020.
Ende März 2022 erhöhte SpaceX den Missionspreis der Falcon 9 von 62 Mio. US-Dollar um ungefähr 8 % auf 67 Mio. US-Dollar. Das Unternehmen gab an, dass die Preiserhöhung alleine durch die gestiegene Inflation verursacht und lange überfällig sei.
Zwischenfälle Im Folgenden sind Zwischenfälle bei Falcon-9-Starts mit Nutzlastverlust und/oder einer behördlichen Unfalluntersuchung aufgeführt. Das Datum ist jeweils in UTC angegeben. In Ortszeit ereigneten sich die Zwischenfälle von 2012 und 2024 jeweils einen Tag früher.
Beim vierten Start der Falcon 9 am 8. Oktober 2012 fiel nach einer Minute und 19 Sekunden ein Triebwerk in der Erststufe aus. Durch eine verlängerte Brenndauer der restlichen Triebwerke und der Zweitstufe konnte trotzdem der geplante Orbit für die Hauptnutzlast Dragon erreicht werden. Aufgrund von Sicherheitsregeln für die ISS konnte aber die Sekundärnutzlast, der Satellit „Orbcomm FM101“, nicht mehr auf dessen höhere Umlaufbahn gebracht werden: Eine zweite Zündung des Zweitstufentriebwerks durfte nicht mehr stattfinden, da zu wenig Treibstoff im Tank war und das Risiko bestand, dass Orbcomm FM101 auf Kollisionskurs mit der ISS gerät. So wurde der Satellit auf einer niedrigeren Bahn als vorgesehen ausgesetzt und verglühte drei Tage später. Somit ist dieser Start der Falcon 9 nur als Teilerfolg zu werten.Stephen Clark: Orbcomm craft falls to Earth, company claims total loss. Spaceflight Now, 11. Oktober 2012.Chris Bergin: Dragon safely en route to ISS as SpaceX review Falcon 9 ascent issues. Nasaspaceflight.com, 8. Oktober 2024.
mini|332x332px|Zerstörung der Falcon-9-Rakete am 28. Juni 2015