FT Block 5: 11 de maio de 2018, Bangabandhu-1 FT Block 4: 14 de agosto de 2017, CRS-12 FT: 22 de dezembro de 2015, OG2 Flight 2 v1.1: 29 de setembro de 2013, CASSIOPE v1.0: 4 de junho de 2010, Dragon Qualification
Último voo
FT Block 4: 29 de junho de 2018, CRS-15 FT: 22 de fevereiro de 2018, Paz/Tintin v1.1: 17 de janeiro de 2016, Jason-3 v1.0: 1 de março de 2013, CRS-2
O Falcon 9 é um veículo de lançamento médio de dois estágios, parcialmente reutilizável, projetado e fabricado nos Estados Unidos pela SpaceX. Seu primeiro lançamento ocorreu em 4 de junho de 2010. A primeira missão dos Serviços Comerciais de Reabastecimento para a Estação Espacial Internacional foi lançada em 8 de outubro de 2012. Em 2020, tornou-se o primeiro foguete comercial a levar seres humanos à órbita, durante a missão Crew Dragon Demo-2. Com 672 voos bem-sucedidos, é o veículo de lançamento ativo que mais voou. O foguete mantém uma alta cadência de lançamentos, com duas falhas em voo, uma falha parcial e uma destruição antes do voo.
O primeiro estágio, chamado de propulsor, leva o segundo estágio e a carga útil a uma velocidade e altitude predeterminadas. O segundo estágio então acelera a carga até a órbita desejada. O propulsor pode pousar verticalmente para ser reutilizado. O primeiro pouso desse tipo ocorreu no voo 20, em dezembro de 2015. As duas metades da carenagem também são recuperadas da água depois de pousarem com paraquedas e podem voar de novo. Em 8 de agosto de 2026, a SpaceX havia pousado propulsores Falcon 9 com sucesso 598 vezes. Um único propulsor chegou a voar 36 vezes. Os dois estágios usam motores Merlin, alimentados com oxigênio líquido criogênico e querosene para foguetes, o RP-1.
As cargas úteis mais pesadas levadas a uma órbita de transferência geoestacionária foram o Intelsat 35e, com 6.761 kg, e o Telstar 19V, com 7.075 kg. O Intelsat 35e foi lançado em uma órbita de transferência superssíncrona mais favorável, enquanto o Telstar 19V seguiu para uma órbita de menor energia, com o apogeu bem abaixo da altitude geoestacionária. Em 24 de janeiro de 2021, a missão Transporter-1 estabeleceu o recorde de satélites lançados por um único foguete, com 143 objetos postos em órbita.
O Falcon 9 recebeu certificação para transportar astronautas da NASA à ISS e para participar do programa National Security Space Launch. O Programa de Serviços de Lançamento da NASA o classifica na "Categoria 3", de baixo risco, o que permite seu uso nas missões de maior valor e complexidade da agência.
O Falcon 9 surgiu a partir do Falcon 1 e deu origem ao Falcon Heavy. Foram construídas e lançadas diferentes versões do foguete. A v1.0 voou de 2010 a 2013 e a v1.1, de 2013 a 2016. A v1.2 Full Thrust estreou em 2015 e deu origem à variante Block 5, em operação desde maio de 2018.
Histórico de desenvolvimento
Concepção e financiamento
Em outubro de 2005, a SpaceX anunciou planos para lançar o Falcon 9 no primeiro semestre de 2007. O lançamento inicial não ocorreria até 2010.
A SpaceX usou capital próprio para desenvolver e lançar seu foguete anterior, o Falcon 1, sem vendas antecipadas de serviços de lançamento. O Falcon 9 também recebeu capital privado, mas a NASA havia se comprometido a comprar voos operacionais depois que determinadas capacidades fossem demonstradas. O programa Commercial Orbital Transportation Services (COTS), criado em 2006, pagava a empresa à medida que ela cumpria marcos definidos. O contrato tomou a forma de um Acordo do Ato Espacial (SAA) para "desenvolver e demonstrar um serviço comercial de transporte orbital" e abrangia três voos de demonstração. A NASA destinou US$ 278 milhões a três lançamentos de demonstração do Falcon 9 com a espaçonave de carga Dragon. A inclusão de novos marcos elevou o contrato a US$ 396 milhões.
Em 2008, a SpaceX obteve um contrato dos Commercial Resupply Services (CRS), dentro do programa COTS da NASA, para levar carga à ISS e trazê-la de volta com o conjunto Falcon 9 e Dragon. O dinheiro seria liberado apenas depois que as missões de demonstração fossem concluídas. O contrato, de US$ 1,6 bilhão, previa ao menos 12 missões de transporte de suprimentos entre a Terra e a ISS.
Em 2011, a SpaceX estimou o custo de desenvolvimento do Falcon 9 v1.0 em cerca de US$ 300 milhões. A NASA calculou que o projeto teria custado US$ 3,6 bilhões com um contrato tradicional de custo acrescido. Outro relatório da agência estimou em cerca de US$ 4 bilhões o custo de desenvolver um foguete semelhante pelos métodos contratuais tradicionais da NASA. Uma abordagem comercial poderia reduzir esse valor para US$ 1,7 bilhão.
Em 2014, a SpaceX divulgou os custos combinados de desenvolvimento do Falcon 9 e do Dragon. A NASA forneceu US$ 396 milhões, enquanto a SpaceX forneceu mais de US$ 450 milhões.
Em depoimento ao Congresso em 2017, a SpaceX disse que o método incomum da NASA, que fixava apenas um requisito geral para o transporte de carga e deixava os detalhes com a indústria, permitiu concluir o trabalho por um custo bem menor. A empresa citou números da agência que estimavam em cerca de US$ 390 milhões o custo total de desenvolvimento dos foguetes Falcon 1 e Falcon 9.
Desenvolvimento
A SpaceX pretendia substituir o Falcon 1 por um veículo de capacidade intermediária, o Falcon 5. A família recebeu o nome da Millennium Falcon, nave fictícia da série de filmes Star Wars. Em 2005, a empresa decidiu seguir com o Falcon 9, então anunciado como um "veículo de lançamento pesado totalmente reutilizável", e já tinha um cliente governamental. O projeto previa cerca de 9.500 kg para a órbita terrestre baixa, ao preço de US$ 27 milhões por voo com uma carenagem de 3,7 m, ou US$ 35 milhões com uma carenagem de 5,2 m. Também foi anunciada uma versão pesada, capaz de levar cerca de 25.000 kg. O Falcon 9 atenderia a missões em LEO e GTO e ao transporte de tripulação e carga para a ISS.
Testes
O contrato COTS original da NASA previa o primeiro voo de demonstração em setembro de 2008 e o fim das três missões de demonstração até setembro de 2009. Em fevereiro de 2008, o primeiro voo foi adiado para o primeiro trimestre de 2009. Musk atribuiu o atraso à complexidade do projeto e às exigências regulatórias de Cabo Canaveral.
O primeiro teste com mais de um motor, no qual dois deles foram acionados ao mesmo tempo e ligados ao primeiro estágio, terminou em janeiro de 2008. Em novembro, uma sequência de testes levou a uma queima dos nove motores por 178 segundos, a duração prevista para a missão. O primeiro teste de fogo com todos os motores em configuração de voo ocorreu em outubro de 2009 na instalação de McGregor, no Texas. A SpaceX testou o segundo estágio por quarenta segundos em novembro e fez uma queima de inserção orbital com 329 segundos de duração em janeiro de 2010.
Os componentes do foguete chegaram ao local de lançamento para integração no começo de fevereiro de 2010. O veículo foi erguido no Complexo de Lançamento Espacial 40, em Cabo Canaveral. Em março, a SpaceX fez um teste de fogo estático do primeiro estágio. A contagem foi interrompida em T−2 por uma falha na bomba de hélio de alta pressão. Os sistemas haviam funcionado como previsto até esse ponto e não foi encontrado outro problema. Em 13 de março, um novo teste acionou os motores do primeiro estágio por 3,5 segundos.
Em dezembro de 2010, a linha de produção da SpaceX fabricava um Falcon 9 e uma espaçonave Dragon a cada três meses. Em setembro de 2013, a área de fabricação havia crescido para quase 93.000 m², com capacidade para produzir 40 núcleos de foguete por ano. Em novembro daquele ano, a fábrica produzia um Falcon 9 por mês.
Em fevereiro de 2016, a taxa de produção de núcleos do Falcon 9 aumentou para 18 por ano, e o número de núcleos de primeiro estágio que podiam ser montados de uma vez chegou a seis.
Desde 2018, a SpaceX reutiliza primeiros estágios com frequência, o que reduziu a procura por novos núcleos. Dos 91 lançamentos do Falcon 9 em 2023, apenas quatro usaram propulsores novos. Todos os propulsores daquele ano foram recuperados. A fábrica de Hawthorne produz um segundo estágio descartável para cada lançamento.
Voo 4, CRS-1, primeira missão operacional de carga para a ISS e primeira demonstração da capacidade de concluir uma missão após a falha de um motor Merlin do primeiro estágio.
Voo 72, RADARSAT Constellation, uma carga útil comercial de alto valor.
Voo 85, Crew Dragon Demo-2, primeiro lançamento tripulado da Crew Dragon.
Voo 106, Transporter-1, primeira missão de lançamento compartilhado de pequenos satélites organizada pela SpaceX. O voo estabeleceu um recorde ao levar 143 satélites.
Voo 126, Inspiration4, primeiro voo orbital inteiramente privado.
Voo 129, DART, primeira missão de defesa planetária que colidiu com um objeto próximo da Terra.
Voo 134, CRS-24, centésimo pouso de um propulsor.
Voo 354, Starlink Group 9-3, falha no religamento do segundo estágio e perda dos vinte satélites.
Voo 425, Blue Ghost M1 e Hakuto-R Mission 2. O estágio superior atingiu a Lua perto da cratera Einstein.
Modelo 3D interativo do Falcon 9, montado à esquerda e em vista explodida à direita
Os dois estágios usam motores Merlin 1D. Cada motor produz 854 kN de empuxo. A ignição usa uma mistura pirofórica de trietilalumínio e trietilborano, conhecida pela sigla TEA-TEB.
O primeiro estágio tem nove motores, dispostos em uma configuração que a SpaceX chama de Octaweb. O segundo estágio tem um motor Merlin 1D Vacuum, com bocal curto ou regular.
O Falcon 9 pode perder até dois motores e concluir a missão, mantendo os motores restantes em funcionamento por mais tempo.
Cada motor Merlin é controlado por três computadores redundantes. Cada computador tem duas unidades centrais de processamento, que verificam continuamente as outras unidades do trio. Os motores Merlin 1D podem orientar o empuxo para ajustar a trajetória.
Tanques
As paredes e as cúpulas dos tanques de propelente são feitas de uma liga de alumínio-lítio. A SpaceX usa tanques inteiramente unidos por soldagem por fricção e mistura mecânica, um processo escolhido por sua resistência e confiabilidade. O tanque do segundo estágio é uma versão mais curta do tanque do primeiro estágio. Sua fabricação usa quase as mesmas ferramentas, materiais e técnicas.
O interestágio do Falcon 9, que une os estágios inferior e superior, tem uma estrutura de compósito de fibra de carbono com núcleo de alumínio. Pinças reutilizáveis de separação e um sistema pneumático afastam os estágios. O sistema original tinha doze pontos de fixação, reduzidos a três na versão 1.1.
Carenagem
Carenagem do Falcon 9, com o espaço reservado à carga útil
O Falcon 9 usa uma carenagem, ou cone de nariz, para proteger durante o lançamento as cargas que não viajam em uma Dragon. A carenagem mede 13 m de comprimento e 5,2 m de diâmetro, pesa cerca de 1.900 kg e tem um revestimento de fibra de carbono sobre um núcleo alveolado de alumínio. A SpaceX projetou a carenagem e a fabrica em Hawthorne. Os testes terminaram em 2013 nas instalações do Centro de Pesquisa John H. Glenn da NASA. Em uma câmara de vácuo, uma unidade em tamanho real foi submetida ao choque acústico, à vibração mecânica, às condições eletromagnéticas e à descarga eletrostática esperados durante o lançamento. Desde 2019, as carenagens são construídas para reentrar na atmosfera e voar em novas missões.
Sistemas de controle
A SpaceX usa computadores de voo redundantes, organizados em uma arquitetura tolerante a falhas. O software roda em Linux e foi escrito em C++. O foguete emprega componentes comerciais comuns e tolerância à radiação no conjunto do sistema, em vez de componentes endurecidos contra radiação. Cada estágio tem seus próprios computadores de voo e os controladores dos motores Merlin. Todos seguem o mesmo arranjo de três unidades tolerante a falhas. Cada microcontrolador dos motores usa uma unidade central de processamento com arquitetura PowerPC.
Pernas e aletas
Os propulsores destinados a missões descartáveis não têm pernas de pouso nem aletas de grade. Os recuperáveis levam quatro pernas extensíveis presas ao redor da base.
Para controlar a descida pela atmosfera, o primeiro estágio usa aletas de grade, abertas pouco depois da separação dos estágios. As primeiras aletas da versão v1.2 Full Thrust eram de alumínio. Elas deram lugar a peças maiores de titânio, com melhor desempenho aerodinâmico e maior durabilidade. As aletas de titânio são fundidas e usinadas a partir de uma única peça. Elas suportam melhor o calor da reentrada, permitem maior controle e podem ser reutilizadas sem limite definido, com pouca manutenção.
Versões
Versões do Falcon 9, da esquerda para a direita: Falcon 9 v1.0, v1.1, Full Thrust e Block 5. Também aparecem as configurações reutilizável com cápsula, reutilizável com carenagem e descartável com carenagem.
O Falcon 9 teve cinco revisões principais: v1.0, v1.1, Full Thrust, também chamada de Bloco 3 ou v1.2, Bloco 4 e Block 5.
A v1.0 fez cinco lançamentos orbitais de 2010 a 2013. A v1.1, bem maior, voou pela primeira vez em setembro de 2013. Essa missão de demonstração levou o satélite CASSIOPE, uma pequena carga útil principal de 500 kg. Cargas maiores vieram em seguida, a começar pelo lançamento do SES-8, um satélite de comunicações, para uma órbita geoestacionária. A v1.0 e a v1.1 eram veículos descartáveis. O Falcon 9 Full Thrust estreou em dezembro de 2015 e trouxe um primeiro estágio reutilizável. A versão em operação, o Falcon 9 Block 5, voou pela primeira vez em maio de 2018.
O Falcon 9 v1.0 era um veículo descartável desenvolvido entre 2005 e 2010. Estreou em 2010 e foi retirado depois de cinco voos. Seu primeiro estágio usava nove motores Merlin 1C dispostos em uma grade de 3 × 3. Cada motor produzia 556 kN de empuxo ao nível do mar, para um total de cerca de 5.000 kN na decolagem. O segundo estágio tinha um único Merlin 1C adaptado para o vácuo, com razão de expansão de 117 para 1 e tempo nominal de queima de 345 segundos. Propulsores de nitrogênio gasoso formavam o sistema de controle de reação do segundo estágio.
As primeiras tentativas de proteger o primeiro estágio com um sistema leve de proteção térmica e recuperá-lo por paraquedas não deram certo.
Em 2011, a SpaceX abriu um programa de desenvolvimento para tornar o Falcon 9 reutilizável, a princípio concentrado no primeiro estágio.
Configurações dos motores do Falcon 9 v1.0, à esquerda, e v1.1, à direitaLançamento do primeiro Falcon 9 v1.1 a partir do Vandenberg SLC-4 (Voo 6 do Falcon 9) em setembro de 2013
A v1.1 era 60% mais pesada e produzia 60% mais empuxo que a v1.0. Seus nove motores Merlin 1D, mais potentes, foram rearranjados em um padrão octogonal chamado pela SpaceX de Octaweb. O arranjo simplificava e acelerava a fabricação. Os tanques de propelente eram 60% mais compridos, o que deixava o foguete mais sujeito à flexão em voo.
O primeiro estágio da v1.1 produzia 5.885 kN de empuxo ao nível do mar na decolagem e tinha tempo nominal de queima de 180 segundos. O empuxo subia para 6.672 kN à medida que o estágio deixava a atmosfera.
O sistema de separação dos estágios foi redesenhado, com três pontos de fixação no lugar dos doze anteriores. A aviônica e o software também foram atualizados.
Essas melhorias aumentaram a capacidade de carga útil de 9.000 kg para 13.150 kg. O presidente da SpaceX Gwynne Shotwell afirmou que a v1.1 tinha cerca de 30% mais capacidade de carga útil do que a publicada em sua lista de preços, com a margem extra reservada para retorno dos estágios por reentrada propulsiva.
Os testes de desenvolvimento do primeiro estágio terminaram em julho de 2013, e o foguete voou pela primeira vez em setembro.
As tubulações de propelente do ignitor do segundo estágio receberam isolamento para permitir novos acionamentos no espaço depois de longos períodos de voo balístico. Em voos posteriores com tentativa de pouso, o primeiro estágio recebeu quatro pernas extensíveis, feitas de fibra de carbono e alumínio com estrutura em colmeia.
Os preços e as especificações publicados pela SpaceX para a v1.1 em março de 2014 deixavam cerca de 30% do desempenho fora da tabela. A empresa reservava essa margem para testes de reutilização. A v1.1 incorporou muitas mudanças de engenharia destinadas à recuperação e ao novo uso do primeiro estágio.
Detalhe das novas aletas de grade, usadas pela primeira vez na segunda missão Iridium NEXT, em junho de 2017
A versão Full Thrust, também chamada de FT, v1.2 ou Block 3, recebeu mudanças extensas. O resfriamento criogênico aumentou a densidade dos propelentes e permitiu elevar o empuxo em 17%. A separação dos estágios foi aperfeiçoada, o segundo estágio ficou mais comprido para guardar propelente extra, e os suportes das garrafas de hélio foram reforçados. Acreditava-se que esses suportes estivessem envolvidos na falha do voo 19. O primeiro estágio era reutilizável. O projeto de reutilizar o segundo estágio foi abandonado porque a massa do escudo térmico e de outros equipamentos reduziria demais a carga útil. Os sistemas e o software testados nos protótipos do Falcon 9 foram levados ao propulsor reutilizável.
O Sistema Autônomo de Segurança de Voo, ou AFSS, substituiu o pessoal e os equipamentos terrestres usados no controle de segurança da missão. O sistema recebe a bordo os dados de posição, navegação e tempo e aplica sua própria lógica de decisão. Entre as vantagens estavam maior segurança para o público, menor dependência da infraestrutura da área de lançamento, redução de custos, maior previsibilidade do cronograma e mais flexibilidade nas operações e janelas de lançamento.
A capacidade adicional do Full Thrust permitiu aumentar a carga útil, baixar o preço do lançamento ou combinar as duas mudanças.
Seu primeiro pouso ocorreu em dezembro de 2015 e o primeiro novo voo de um propulsor em março de 2017. A CRS-10, lançada em fevereiro de 2017, foi a primeira missão operacional com o AFSS. O sistema passou a equipar todos os lançamentos da empresa depois de 16 de março. Em 25 de junho, uma missão levou o segundo grupo de dez satélites Iridium NEXT com aletas de grade maiores, feitas de titânio no lugar do alumínio. As novas peças aumentaram o controle e a resistência ao calor na reentrada.
Bloco 4
Em 2017, a SpaceX começou a acrescentar ao Full Thrust mudanças graduais, reunidas sob a designação interna Bloco 4. A princípio, somente o segundo estágio seguia o padrão Bloco 4. Ele voou sobre um primeiro estágio Bloco 3 nas missões NROL-76, Inmarsat-5 F5 e Intelsat 35e. O Bloco 4 foi uma versão de transição entre o Bloco 3 da v1.2 Full Thrust e o Block 5. O empuxo dos motores recebeu aumentos graduais que prepararam a chegada do Bloco 5. A primeira configuração completa do Bloco 4, com os dois estágios atualizados, voou na missão SpaceX CRS-12, em 14 de agosto de 2017.
Em outubro de 2016, Musk disse que o Bloco 5 reuniria "muitos pequenos refinamentos que, em conjunto, fazem diferença", com mais empuxo e pernas de pouso aperfeiçoadas. Em janeiro de 2017, acrescentou que a versão melhoraria o desempenho e facilitaria a reutilização. O voo inaugural, em 11 de maio de 2018, levou o satélite Bangabandhu-1.
8.300 na configuração descartável cerca de 5.300 na configuração reutilizável
≥ 8.300 na configuração descartável ≥ 5.800 na configuração reutilizável
Taxa de sucesso
5 / 5
14 / 15
36 / 36, com 1 lançamento impedido
618 / 619
Confiabilidade
A partir de 8 de agosto de 2026, o Falcon 9 havia completado 672 de suas 675 missões, uma taxa de 99,6%. A SpaceX CRS-1 cumpriu a missão principal, mas deixou uma carga secundária na órbita errada. A SpaceX CRS-7 foi destruída em voo, e o AMOS 6 se desintegrou na plataforma durante o abastecimento para um teste dos motores. O Bloco 5 tinha uma taxa de 99,8%, com 618 voos completos em 619 lançamentos. Como comparação, a família Soyuz fez 1.880 lançamentos e obteve 95,1% de sucesso. A taxa do Soyuz-2 era de 94%. A família Proton russa acumulou 425 lançamentos e 88,7% de sucesso, enquanto o Proton-M chegou a 90,1%. O Ariane 5 europeu fez 117 lançamentos, com 95,7% de sucesso, e o Longa Marcha 3B chinês fez 85, com 95,3%.
A sequência de lançamento inclui um sistema de retenção que permite acionar todos os motores e verificar o foguete antes da decolagem. Depois que os motores do primeiro estágio entram em funcionamento, o veículo permanece preso à plataforma até a confirmação de que a propulsão e os demais sistemas operam normalmente. Sistemas semelhantes foram usados no Saturno V e no Ônibus espacial. Se uma condição anormal for detectada, o sistema desliga os motores e descarrega os propelentes de forma automática e segura. Antes de alguns lançamentos, a SpaceX faz um ciclo de testes que termina com uma queima estática de três segundos e meio dos motores do primeiro estágio. Os computadores de voo têm redundância tripla, e o sistema de navegação inercial recebe dados de GPS para aumentar a precisão.
Uma sequência de anomalias iniciada em meados de 2024 trouxe dúvidas sobre a confiabilidade do foguete. Em julho, o motor do estágio superior falhou durante a missão Starlink Group 9-3. Todas as cargas foram perdidas, e a Administração Federal de Aviação suspendeu os voos do Falcon 9 por duas semanas. Em agosto, um propulsor tombou e foi destruído ao pousar depois de um lançamento Starlink. Foi o primeiro pouso malsucedido da SpaceX em mais de três anos, e os voos ficaram suspensos por dois dias. Em setembro, depois do lançamento da SpaceX Crew-9, o motor do estágio superior voltou a falhar durante a queima de saída da órbita. O estágio reentrou fora da área prevista, e a frota Falcon teve os voos suspensos mais uma vez. Faltavam dez dias para a data prevista da missão Europa Clipper, da NASA, que tinha uma janela de lançamento estreita e exigia duas queimas do estágio superior. A agência participou da investigação e reuniu seu próprio conselho independente para examinar a anomalia. A Europa Clipper foi lançada em 14 de outubro. O relatório anual de 2024 do Painel Consultivo de Segurança Aeroespacial da NASA citou as anomalias. O painel alertou que a cadência rápida da SpaceX poderia "interferir no bom senso, na análise cuidadosa e na execução criteriosa de ações corretivas", embora também tenha elogiado a abertura da empresa com a NASA e sua disposição para resolver cada caso.
Em fevereiro de 2025, um novo problema no estágio superior, depois do lançamento da Starlink Group 11-4, impediu a queima programada para sair de órbita. O estágio permaneceu no espaço por duas semanas e caiu perto de Posnânia, na Polônia, em uma reentrada descontrolada. Como na falha de julho de 2024, a causa foi um vazamento de oxigênio líquido no motor do estágio superior. Em março de 2025, outro propulsor pegou fogo e tombou depois de pousar em uma balsa-drone após um lançamento Starlink. A causa foi um vazamento de combustível dentro de um dos motores do primeiro estágio durante a subida. O jornalista espacial Eric Berger atribuiu essas ocorrências à "pressão sempre presente da SpaceX para acelerar, mesmo enquanto assume tarefas cada vez mais difíceis" e escreveu que a empresa talvez tivesse chegado ao "limite de velocidade dos voos espaciais comerciais". Ele também apontou a pressão para desenvolver o foguete superpesado Starship, projeto que recebeu engenheiros antes dedicados aos programas Falcon e Dragon.
Capacidade de operar com menos motores
Como nos foguetes da família Saturno, o uso de muitos motores permite que a missão prossiga quando um deles falha. A SpaceX publicou explicações detalhadas dos modos destrutivos de falha dos motores e dos sistemas que isolam e desligam uma unidade avariada.
A capacidade de seguir em voo com um motor desligado fazia parte do projeto do primeiro estágio. A SpaceX CRS-1, em outubro de 2012, terminou como um sucesso parcial depois que o motor número 1 perdeu pressão e foi desligado 79 segundos após a decolagem. Para compensar a aceleração perdida, o primeiro estágio funcionou por mais 28 segundos, e o segundo, por mais 15. O tempo extra consumiu parte das reservas de propelente e reduziu de 99% para 95% a probabilidade de haver combustível suficiente para completar toda a missão. Como a NASA havia contratado o lançamento e controlava por contrato as decisões da missão, recusou o pedido da SpaceX para religar o segundo estágio e tentar colocar a carga secundária na órbita correta. Essa carga acabou reentrando na atmosfera.
Os motores Merlin 1D tiveram dois desligamentos prematuros durante a subida. As missões principais foram concluídas, mas as duas tentativas de pouso falharam. Em 18 de março de 2020, durante um lançamento Starlink, um motor do primeiro estágio parou três segundos antes do corte programado. O motivo foi a ignição de isopropanol que não havia sido removido por completo depois da limpeza. Em outra missão Starlink, em 15 de fevereiro de 2021, gases quentes de exaustão entraram em um motor por um furo causado pela fadiga de uma cobertura. A peça acumulava o maior número de voos já visto naquele modelo de cobertura.
Reutilização
Esquema do pouso do primeiro estágio do Falcon 9 em uma balsa-drone
A SpaceX planejava desde o começo reutilizar os dois estágios. Os primeiros voos usaram primeiros estágios com paraquedas e uma camada de cortiça ablativa, instalada para suportar a reentrada. O aquecimento e as forças aerodinâmicas destruíram esses estágios antes da recuperação. A estrutura resistia à corrosão da água salgada.
No fim de 2011, a SpaceX trocou os paraquedas pela descida propulsiva. O projeto ficou pronto em fevereiro de 2012.
Os primeiros testes de pouso propulsivo em voo usaram o foguete suborbital Grasshopper. Entre 2012 e 2013, o veículo de baixa altitude e baixa velocidade fez oito pousos verticais. Um dos voos durou 79 segundos, subiu a 744 m e voltou ao ponto de partida. Em março de 2013, a SpaceX anunciou que todos os propulsores a partir do primeiro voo da v1.1 teriam equipamento para a descida propulsiva.
Testes de voo pós-missão e tentativas de pouso
Primeiro pouso do primeiro estágio de um Falcon 9 em uma balsa-drone, depois do lançamento da SpaceX CRS-8 para a ISS
No voo 6, em setembro de 2013, o primeiro estágio faria duas queimas depois da separação. A primeira reduziria a velocidade de reentrada, e a segunda começaria pouco antes de chegar à água. O estágio conseguiu inverter a direção e entrar na atmosfera sob controle, embora o teste não tenha corrido por inteiro como previsto. Na queima final, os propulsores do sistema de controle de reação não conseguiram conter uma rotação causada pelas forças aerodinâmicas. A força centrífuga interrompeu o fornecimento de combustível ao motor, que se desligou cedo e deixou o estágio cair com força.
Depois de outros quatro testes no oceano, o propulsor da CRS-5 tentou pousar em uma plataforma flutuante em janeiro de 2015. Pela primeira vez em uma missão orbital, o foguete levou aletas de grade como superfícies de controle aerodinâmico. Ele chegou à embarcação, mas ficou sem fluido hidráulico e bateu na plataforma. A segunda tentativa, na CRS-6 em abril, falhou porque uma válvula bipropelente travou e impediu que o sistema de controle reagisse a tempo.
A primeira tentativa de pousar um propulsor em terra, perto do local de lançamento, ocorreu no voo 20, em dezembro de 2015. O pouso deu certo, e o propulsor foi recuperado. Foi a primeira vez que o primeiro estágio de um propulsor vindo de uma missão orbital fez um pouso vertical controlado. O primeiro pouso em uma balsa-drone ocorreu em abril de 2016, na embarcação Of Course I Still Love You, durante a SpaceX CRS-8.
Entre 2013 e 2016, foram feitos dezesseis voos de teste. Seis terminaram com o pouso suave e a recuperação do propulsor. A partir de janeiro de 2017, quase todas as tentativas de pouso deram certo. As exceções foram os estágios centrais dos voos de teste do Falcon Heavy e da missão STP-2 da Força Aérea dos Estados Unidos, o propulsor da missão de reabastecimento CRS-16 e os usados nos lançamentos Starlink 4, 5 e 19. Dois propulsores ainda foram perdidos no mar depois de pousar. O estágio central da missão Arabsat-6A tombou em águas agitadas, e o B1058 se perdeu depois de uma missão Starlink.
Relançamento
Primeiro novo voo de um Falcon 9, em março de 2017
O primeiro relançamento operacional de um propulsor já usado ocorreu em março de 2017. O B1021, usado na SpaceX CRS-8 em abril de 2016, voltou ao espaço na missão SES-10. Depois do segundo pouso, foi retirado. Em junho de 2017, o B1029 levou o BulgariaSat-1 em direção à GTO, depois de ter lançado satélites Iridium NEXT em LEO em janeiro. O voo terminou com outro pouso de um propulsor reutilizado. O terceiro novo voo ocorreu em novembro de 2018, na missão SSO-A. O B1046 usado nesse lançamento foi o primeiro propulsor Bloco 5 produzido e havia voado pela primeira vez na missão Bangabandhu-1.
Em maio de 2021, um propulsor completou dez missões pela primeira vez. Musk disse que a SpaceX pretendia voar com os propulsores até encontrar uma falha em missões Starlink. Em 8 de agosto de 2026, o recorde era de 36 voos com o mesmo propulsor.
Recuperação de carenagens
A SpaceX desenvolveu carenagens com paraquedas dirigíveis e propulsores de controle, de modo que suas metades pudessem ser recuperadas e usadas de novo. Uma delas fez um pouso suave no oceano e foi recolhida pela primeira vez em março de 2017, depois da missão SES-10. A empresa passou a desenvolver um sistema de captura no mar, com uma grande rede instalada em uma embarcação. Dois navios receberam esse equipamento e fizeram as primeiras capturas em 2019. Como as tentativas tiveram resultados irregulares, a SpaceX voltou a deixar as peças pousarem na água para depois recuperá-las.
Recuperação dos segundos estágios
A SpaceX também havia falado em tornar o segundo estágio reutilizável. No fim de 2014, concluiu que a massa do escudo térmico, dos motores de pouso e dos demais equipamentos de recuperação seria proibitiva e abandonou o projeto.
Sites de lançamento
Imagem composta do lançamento da missão NG-24 a partir do SLC-40 e do pouso do propulsor na LZ-40, oito minutos depois
A SpaceX deu uma função a cada local conforme o perfil da missão. O SLC-40 recebe a maior parte dos lançamentos para órbitas de inclinação média, entre 28,5° e 55°. O SLC-4E atende às órbitas polares de alta inclinação, entre 66° e 145°. O LC-39A fica reservado sobretudo para voos que exigem mais infraestrutura, como os da Crew Dragon e do Falcon Heavy. Em 2024, o SLC-40 também recebeu equipamento para lançar a Crew Dragon e passou a funcionar como alternativa ao LC-39A.
Em 21 de abril de 2023, a Força Espacial dos Estados Unidos autorizou a SpaceX a arrendar o Complexo de Lançamento Espacial 6 de Vandenberg, o SLC-6. O local deverá ser a quarta base orbital da empresa, com uma segunda plataforma para órbitas polares de alta inclinação e capacidade para lançar o Falcon Heavy a partir da Costa Oeste.
Preços
Quando o Falcon 9 estreou, em 2010, um lançamento comercial de satélite com a v1.0 era anunciado por US$ 49,9 milhões a US$ 56 milhões. O preço acompanhou a inflação e chegou a US$ 54 milhões a US$ 59,5 milhões em 2012, US$ 56,5 milhões para a v1.1 em 2013, US$ 61,2 milhões em 2014, US$ 62 milhões para a Full Thrust em 2016 e US$ 74 milhões para a Block 5 em 2026.
Os contratos governamentais costumam ter valores maiores, definidos em licitações. As missões de carga da Dragon para a ISS custaram US$ 133 milhões por lançamento em um contrato de preço fixo com a NASA, valor que também cobria o uso da espaçonave. A missão DSCOVR, encomendada pela NOAA e lançada em um Falcon 9, custou US$ 97 milhões. Em 2020, os requisitos extras de segurança elevavam a US$ 95 milhões o custo de um lançamento para a Força Aérea dos Estados Unidos. Naquele ano, o administrador da Roscosmos, Dmitry Rogozin, acusou a SpaceX de praticar dumping no mercado comercial por cobrar mais dos clientes governamentais.
A queda no custo dos lançamentos do Falcon 9 levou concorrentes a preparar foguetes mais baratos. A Arianespace apresentou o Ariane 6, a ULA desenvolveu o Vulcan Centaur, e a Roscosmos concentrou seus esforços no Proton-M. Tory Bruno, diretor executivo da ULA, calculou que cada propulsor precisaria voar dez vezes para compensar o custo adicional de projetar e operar um foguete reutilizável. Musk respondeu que recuperar e reformar o Falcon 9 custava menos de 10% do lançamento, que o investimento se pagava depois de dois voos e que o terceiro já trazia uma economia considerável.
Em 2024, o custo interno de um lançamento do Falcon 9 era estimado entre US$ 15 milhões e US$ 28 milhões. A estimativa reúne mão de obra, reforma, montagem, operações e depreciação das instalações. Boa parte da redução vem da reutilização dos propulsores e das carenagens. O segundo estágio, que é descartado, provavelmente responde pela maior despesa de cada missão. A diretora de operações da SpaceX disse que sua fabricação custa US$ 12 milhões por unidade.
Programas de lançamentos compartilhados
As 140 cargas úteis da Transporter-15 antes do encapsulamento, em novembro de 2025
A SpaceX mantém dois programas regulares de lançamento compartilhado para satélites pequenos, Transporter e Bandwagon. O Transporter começou em 2021 e oferece voos para uma órbita heliossíncrona, com inclinação próxima de 90°. Leva sobretudo cargas de observação da Terra e costuma partir de Vandenberg a cada quatro meses. O Bandwagon começou em 2024 e atende às órbitas de inclinação média, em torno de 45°, com missões a cada seis meses a partir de Cabo Canaveral.
Transferência orbital e entrega de "última milha"
Como as missões Transporter liberam muitos satélites em uma mesma órbita, parte dos clientes usa veículos de transferência orbital de outras empresas para chegar a altitudes ou inclinações próprias. Esses veículos se separam do estágio superior do Falcon 9 e usam sua propulsão para levar cada carga ao ponto final de operação, num serviço chamado de entrega de "última milha".
Entre as empresas que integram esses veículos às missões do Falcon 9 estão a Momentus, com o Vigoride, a D-Orbit, com o ION Satellite Carrier, e a Exolaunch. Na Transporter-16, o Vigoride-7 usou um veículo de alta potência para atender a cargas governamentais da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa e da NASA. O voo levou o programa além da simples liberação de satélites e incluiu operações de infraestrutura no espaço.
Logística e preços
Essas missões não dependem de um cliente principal, ao contrário dos lançamentos compartilhados tradicionais. Para satélites maiores, de 500 kg a 2.500 kg, a SpaceX oferece a opção chamada de "cake topper". Nela, uma espaçonave ocupa o alto da pilha de cargas, posição destinada à carga principal em um lançamento convencional. Em 2025, o preço começava em US$ 300 mil para levar 50 kg a uma órbita heliossíncrona.
A SpaceX também oferece lançamentos compartilhados no formato convencional, em que satélites pequenos acompanham uma carga principal maior. As cargas podem ocupar o anel EELV Secondary Payload Adapter, ou ESPA, o mesmo adaptador entre estágios usado para cargas secundárias nas missões do Departamento de Defesa dos Estados Unidos com foguetes da classe EELV, como o Atlas V e o Delta IV.
A cadência do Falcon 9 e os preços menores dos programas compartilhados deram à SpaceX uma grande parcela do mercado de lançamento de pequenos satélites, mesmo sendo o foguete um veículo de médio porte. Operadores de foguetes leves dedicados passaram a enfrentar uma concorrência mais dura.
Exposição pública
Propulsor B1035 do Falcon 9 exposto no Space Center Houston
Em 2016, a SpaceX colocou o B1019 em exposição diante de sua sede, em Hawthorne, Califórnia. Foi o primeiro propulsor Falcon 9 a pousar depois de um voo.
Em 2019, a SpaceX doou o B1035 ao Space Center Houston, em Houston. O propulsor havia voado na 11ª e na 13ª missões de reabastecimento da Commercial Resupply Services para a Estação Espacial Internacional. Também foi o primeiro Falcon 9 que a NASA aceitou lançar pela segunda vez.
A agência espacial russa iniciou o desenvolvimento do Soyuz-7, um foguete com características semelhantes às do Falcon 9, entre elas um primeiro estágio reutilizável que pousará verticalmente sobre pernas. O primeiro lançamento está previsto para o período de 2028 a 2030.
A empresa chinesa Beijing Tianbing Technology desenvolve o Tianlong-3, projeto que toma o Falcon 9 como referência. Em 2024, o governo central chinês escolheu o setor espacial comercial como uma das indústrias que receberiam apoio. Foguetes reutilizáveis de capacidade média fariam os lançamentos das megaconstelações de comunicações planejadas pelo país para a órbita terrestre baixa.
↑O estágio superior usa o Merlin Vacuum, uma versão maior do motor, com um bocal estendido e incapaz de funcionar ao nível do mar.
↑A primeira missão inteiramente dedicada a esse tipo de lançamento, de qualquer operadora, foi o voo 64, SSO-A: SmallSat Express, organizado pela Spaceflight, Inc.
↑O Falcon 9 v1.0 lançou apenas a espaçonave Dragon e nunca voou com uma carenagem bipartida.
↑A carga útil ficou limitada a 10.886 kg pela resistência estrutural do adaptador de carga.
↑A carga útil mais pesada confirmada de forma explícita foi de 17.400 kg.
↑Na SpaceX CRS-1, a carga principal, a Dragon, cumpriu sua missão. Uma carga secundária entrou na órbita errada depois que a falha e o desligamento de um motor do primeiro estágio mudaram o perfil de voo. Provavelmente restavam combustível e oxidante suficientes para a inserção orbital, mas não para atender às margens de segurança impostas pela NASA para proteger a Estação Espacial Internacional.
↑A única missão perdida do Falcon 9 v1.1 foi a SpaceX CRS-7. Uma sobrepressão no tanque de oxigênio do segundo estágio destruiu o veículo enquanto o primeiro estágio ainda estava em funcionamento.
↑Um foguete e sua carga foram destruídos antes do lançamento, durante os preparativos para um teste rotineiro de fogo estático.
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