Falcon 9 v1.1

Die Falcon 9 v1.1 war die zweite Version der Trägerrakete von SpaceX, entwickelt in den Jahren 2011–2013 und im Einsatz vom Erststart am 29. September 2013 bis zum letzten Flug am 17. Januar 2016. Sie löste die v1.0 nach der zweiten Mission des Programms Commercial Resupply Services (CRS) ab und war ein größerer Sprung, als ihr Name vermuten lässt: eine Rakete mit 60 Prozent mehr Gewicht und 60 Prozent mehr Schub. Die Tanks der ersten Stufe wurden um 60 Prozent verlängert, wodurch das Fahrzeug im Flug anfälliger für Biegung wurde; das Stufentrennsystem wurde neu konstruiert, die Befestigungspunkte sanken von zwölf auf drei, und Avionik und Software wurden verbessert. Die Nutzlastkapazität für den niedrigen Erdorbit stieg von 10.454 kg auf 13.150 kg (Bahn mit 28,5 Grad Neigung; 10.886 kg mit der Strukturgrenze des Nutzlastadapters), und die für den geostationären Transferorbit (27 Grad) erreichte 4.850 kg, womit die Rakete in die mittlere Nutzlastklasse aufstieg. Mit Verkleidung war sie 68,4 m hoch (63,4 m mit einer Dragon-Kapsel), hatte 3,7 m Durchmesser und wog beim Start 505.846 kg.

Die 41,2 m lange erste Stufe trug neun Merlin-1D-Triebwerke statt der Merlin 1C der v1.0, mit rund 56 Prozent mehr Schub auf Meereshöhe. Sie waren im „Octaweb“ angeordnet: acht Triebwerke im Kreis um ein zentrales, das das frühere quadratische Raster ersetzte, um die Fertigung zu vereinfachen. Der Startschub betrug 5.885 kN und stieg auf 6.672 kN, während die Rakete die Atmosphäre verließ; die Triebwerke brannten etwa 180 Sekunden lang, mit einem spezifischen Impuls von 282 s auf Meereshöhe und 311 s im Vakuum. Die 13,6 m lange zweite Stufe hatte ein einziges Merlin 1D Vacuum mit 716 kN, 340 s spezifischem Impuls und 375 s Brennzeit. Beide Stufen verbrannten flüssigen Sauerstoff und Kerosin RP-1 in rührreibgeschweißten Aluminium-Lithium-Tanks, und die Zündung der ersten Stufe nutzte weiterhin die pyrophore Mischung TEA-TEB. Nach einem zehnsekündigen Test am 1. Juni 2013 war die Entwicklungserprobung der ersten Stufe im Juli desselben Jahres abgeschlossen.

Die v1.1 war die erste Falcon 9 mit abwerfbarer Nutzlastverkleidung, 13 m lang und 5,2 m im Durchmesser, in Hawthorne gebaut und im Frühjahr 2013 in der Anlage Plum Brook der NASA getestet, deren Miete SpaceX 581.300 US-Dollar kostete. Ihr Debüt mit dem Satelliten CASSIOPE war zugleich der erste Start vom Gelände SLC-4E in Vandenberg, der erste über dem Pazifik und die erste kommerzielle Kundennutzlast außerhalb der CRS-Missionen. Bei diesem Flug schlug der Neustart der zweiten Stufe nach der Mission fehl, und SpaceX isolierte daraufhin die Treibstoffleitungen der Zünder, um Neustarts nach langen antriebslosen Phasen zu ermöglichen.

Vom ersten Flug an war jede erste Stufe als Versuchsträger für den kontrollierten Abstieg instrumentiert. Beim CASSIOPE-Flug trat die Stufe kontrolliert wieder ein, doch ein aerodynamisch verursachter Drall unterversorgte das Landetriebwerk mit Treibstoff, und sie wurde beim Aufprall auf das Meer zerstört. Die Stufe von CRS-3 setzte weich auf dem Ozean auf, zerbrach aber vermutlich bei hohem Seegang vor der Bergung. Spätere Stufen erhielten vier ausfahrbare Landebeine und ab CRS-5 Gitterflossen. Im Januar 2015 steuerte sich die Stufe von CRS-5 selbstständig zum autonomen Drohnenschiff, landete aber zu hart (den Flossen war die Hydraulikflüssigkeit ausgegangen); die Stufe von CRS-6 setzte auf, kippte jedoch wegen zu hoher Seitengeschwindigkeit um und explodierte, was Elon Musk auf ein klemmendes Drosselventil zurückführte. Keine v1.1 wurde je geborgen: Die erste Landung gelang im Dezember 2015 der Full Thrust.

Am 28. Juni 2015, bei ihrem vierzehnten Flug, verlor die v1.1 die Mission CRS-7 mit einer Dragon-Kapsel und dem ersten Internationalen Andockadapter (IDA-1): Das Fahrzeug zerbrach 139 Sekunden nach dem Start, kurz vor der Stufentrennung. Eine Strebe, die eine Heliumflasche im Flüssigsauerstofftank der zweiten Stufe hielt, gab nach; laut SpaceX war ihre Augenschraube aus Edelstahl für etwa 44,5 kN ausgelegt und versagte bei etwa 8,9 kN. Die NASA kam zu dem Schluss, es habe sich um einen Konstruktionsfehler gehandelt: Es sei Stahl in Industriequalität ohne ausreichende Prüfung und ohne die empfohlene Sicherheitsreserve verwendet worden.

Die v1.1 flog fünfzehn Mal von SLC-40 in Cape Canaveral und SLC-4E in Vandenberg, mit vierzehn Erfolgen. Ab April 2014 brachte sie Fracht-Dragon zur Internationalen Raumstation und startete unter anderem SES-8, Thaicom 6, AsiaSat 8, AsiaSat 6, DSCOVR, ABS-3A und Eutelsat 115 West B. Ihr kommerzieller Preis stieg von 56,5 Millionen US-Dollar im Oktober 2013 auf 61,2 Millionen US-Dollar im Oktober 2015. Sie verabschiedete sich von Vandenberg aus mit dem Satelliten Jason-3.