Falcon Heavy, Amerikan havacılık ve uzay şirketi SpaceX tarafından tasarlanan ve üretilen, yeniden kullanılabilir bir süper ağır yük fırlatma aracıdır. Temel olarak, yapısal olarak güçlendirilmiş bir Falcon 9 merkez çekirdeğinin her iki yanına birer adet Falcon 9 birinci kademesinin yan güçlendirici olarak eklenmesiyle oluşturulmuştur. Faaliyette olan en güçlü roketlerden biri olan Falcon Heavy, büyük uyduları, ulusal güvenlik yüklerini ve gezegenlerarası görevleri yörüngeye taşımak için geliştirilmiştir. Aracın en belirgin özelliği, fırlatmanın ardından üç birinci kademe güçlendiricisinin de dikey iniş yaparak yeniden kullanılabilmesidir.

^{Falcon Heavy (Space X)}

Tarihçe ve Geliştirme

İlk Konsept ve Gecikmeler SpaceX, Falcon Heavy konseptini ilk olarak 2011 yılında duyrulmuş ve ilk uçuşun 2013 yılında gerçekleşmesini hedeflenmiştir. Ancak, üç Falcon 9 çekirdeğini bir araya getirmenin mühendislik karmaşıklığı, karmaşıklığı ortaya çıkmıştır. Şirket, üç çekirdek arasındaki aerodinamik ve yapısal yüklerin yönetimi, 27 Merlin motorunun aynı anda senkronize bir şekilde çalışması ve ayrılma mekanizmalarının güvenilirliği gibi konularda önemli zorluklarla karşılaştır. Bu teknik engeller, projenin birkaç yıl gecikmesine neden olmuştıur. CEO Elon Musk, daha sonraki bir açıklamada, projenin zorluğunu "Başta sandığımızdan çok, çok daha zordu" diyerek ifade etmiştir.

^{Falcon Heavy (Space X)}

Tasarım Zorlukları

İlk tasarım konsepti, "çapraz besleme" (cross-feed) adı verilen iddialı bir yakıt sistemi içermekteydi. Bu sistemde, iki yan güçlendirici, kendi motorlarına ek olarak merkez çekirdeğin motorlarına da yakıt pompalayacaktı. Bu, yan güçlendiriciler ayrıldığında merkez çekirdeğin yakıt tanklarının neredeyse dolu kalmasını sağlayarak roketin performansını önemli ölçüde artıracaktı. Ancak, bu sistemin donanım karmaşıklığı ve getirdiği riskler nedeniyle SpaceX, bu fikirden vazgeçti. Bunun yerine, daha basit ve güvenilir bir uçuş profili benimsendi. Bu profilde, fırlatmadan kısa bir süre sonra merkez çekirdeğin motorları gücü azaltılarak yakıt tasarrufu yapılırken, yan güçlendiriciler tam güçte çalışmaya devam eder. Yan güçlendiriciler ayrıldıktan sonra ise merkez çekirdeğin motorları tekrar tam güce çıkarılır.

^{Falcon Heavy (Space X)}

İlk Uçuş

Falcon Heavy'nin merakla beklenen ilk test uçuşu, 6 Şubat 2018'de Kennedy Uzay Merkezi'ndeki Fırlatma Kompleksi 39A'dan (LC-39A) başarıyla gerçekleştirildi. Görevde, simüle edilmiş bir yük olarak Elon Musk'ın kişisel Tesla Roadster otomobili kullanıldı. "Starman" adı verilen astronot giysili bir mankenin oturduğu araç, uzaya gönderildi.

^{Falcon Heavy İki Gövdenin İnişi (Space X)}

Uçuş sırasında iki yan güçlendirici, fırlatmadan sonra başarıyla ayrılarak Cape Canaveral'daki İniş Bölgesi 1 ve 2'ye (LZ-1 ve LZ-2) senkronize bir şekilde dikey iniş yaptı. Merkez çekirdek ise Atlantik Okyanusu'ndaki otonom drone gemisine (ASDS) iniş yapmayı denedi. Ancak, iniş ateşlemesi için kullanılan TEA-TEB ateşleyici sıvısının tükenmesi nedeniyle motorlardan sadece biri çalıştı ve çekirdek, geminin yakınına yüksek hızla çarparak parçalandı. Bu kısmi başarısızlığa rağmen, test uçuşu genel olarak büyük bir başarı olarak kabul edildi ve roketin temel tasarımının ve yeniden kullanılabilirlik konseptinin geçerliliğini kanıtladı.

Tasarım ve Teknik Özellikler

Genel Bakış

Yeniden kullanılabilir modlarda taşıma kapasitesi, iniş profiline ve yakıt marjına bağlı olarak azalmaktadır.

Taşıma Kapasitesi

Falcon Heavy, farklı yörüngelere yüksek kütleli faydalı yükleri ulaştırabilme kapasitesine sahiptir. Bu kapasite, fırlatma profilinin yeniden kullanılabilirlik hedeflerine göre değişkenlik göstermektedir.

Güçlendiriciler ve Merkez Çekirdek

Falcon Heavy'nin birinci kademesi, toplamda 27 adet Merlin 1D roket motoruna sahip üç adet Falcon 9 çekirdeğinden oluşur.

• Yan Güçlendiriciler: Bunlar, genellikle daha önce Falcon 9 görevlerinde uçmuş, yeniden kullanılabilir standart birinci kademelerdir. Uçuşa özel olarak, üst kısımlarına aerodinamik bir burun konisi eklenir.
• Merkez Çekirdek: Yan güçlendiricilerden gelen muazzam kuvvetlere dayanabilmesi için yapısal olarak güçlendirilmiş özel bir Falcon 9 kademesidir. Ayrılma mekanizmalarını ve ek donanımları içerir.
• Motorlar ve İtki: Deniz seviyesinde her bir Merlin 1D motoru yaklaşık 845 kilonewton (kN) itki üretir. Kalkış anında 27 motorun tamamı ateşlenerek toplamda yaklaşık 22,819 kN (5.13 milyon lbf) itki kuvveti oluşturur.

^{27 Adet Merlin Motorunun Ateşlenme Anı (SpaceX)}

Faydalı Yük Kaplaması (Fairing)

Faydalı yükü atmosferik uçuş sırasında aerodinamik ve termal etkilerden koruyan kaplama, 13.1 metre yüksekliğe ve 5.2 metre çapa sahiptir. Bu kaplamalar da paraşütlü sistemler ve yönlendirici iticiler yardımıyla denize indirilerek yeniden kullanılabilmektedir.

Falcon Heavy, mevcut teknolojisiyle ağır uydu fırlatmaları, gezegenler arası görevler ve gelecekteki potansiyel insanlı uzay uçuşu programları için stratejik bir platform olarak konumlandırılmıştır.

Birinci Aşama

Birinci aşama, üç Falcon 9 çekirdeğinden oluşur ve toplamda 27 adet Merlin 1D motoru içerir.

• Toplam Motor Sayısı: 27 (Her çekirdekte 9 adet)
• Deniz Seviyesi İtki Gücü (Toplam): 22,819 kilonewton (kN) veya 5.13 milyon pound-force (lbf)
• Vakum Ortamı İtki Gücü (Toplam): 24,681 kN veya 5.55 milyon lbf
• Yakıt / Oksitleyici: Roket sınıfı kerosen (RP-1) ve sıvı oksijen (LOX)

^{Space X Merlin 1D Motoru (SpaceX)}

İkinci Aşama

Merkez çekirdek ayrıldıktan sonra görevi devralan ikinci kademe, vakum ortamında çalışmak üzere optimize edilmiş tek bir Merlin 1D Vakum (MVac) motoruyla donatılmıştır. Bu kademe, yükü son yörüngesine yerleştirmekten sorumludur. Karmaşık yörünge manevraları gerektiren görevler için motorun birden çok kez yeniden ateşlenebilme özelliği bulunmaktadır. Merkez çekirdeğin üzerinde yer alan ikinci aşama, faydalı yükü nihai yörüngesine taşımakla görevlidir.

• Motor Tipi: Merlin 1D Vakum motoru (Vakum ortamı için optimize edilmiş)
• Motor Sayısı: 1
• Vakum Ortamı İtki Gücü: 981 kN veya 220,500 lbf
• Yanma Süresi: Yaklaşık 397 saniye
• Yakıt / Oksitleyici: Roket sınıfı kerosen (RP-1) ve sıvı oksijen (LOX)

^{Falcon Heavy İki Gövdenin İnişi (Space X)}

Yeniden Kullanılabilirlik

Falcon Heavy, maliyetleri düşürmek amacıyla yüksek oranda yeniden kullanılabilirlik üzerine tasarlanmıştır.

• Güçlendiriciler: Yan güçlendiriciler ve merkez çekirdek, görevden sonra Dünya'ya geri dönerek dikey iniş yapar. Yan güçlendiriciler genellikle karadaki iniş bölgelerine, merkez çekirdek ise daha yüksek hızı ve kat ettiği mesafe nedeniyle okyanustaki otonom drone gemilerine iner.
• Payload Fuarı: Yükü atmosferik etkilerden koruyan yaklaşık 13 metre uzunluğundaki fuar (burun konisi), ikiye ayrılarak paraşütlerle okyanusa iner ve özel gemiler tarafından kurtarılarak yeniden kullanılır.

Uçuş Profili

Tipik bir Falcon Heavy görevi şu adımları izler:

1. Kalkış: 27 Merlin motoru ateşlenir ve roket yükselmeye başlar.
2. Maksimum Aerodinamik Basınç (Max Q): Roket, ses hızını geçerken en yüksek aerodinamik baskıya maruz kalır. Merkez çekirdeğin motorları bu aşamadan kısa bir süre sonra gücü azaltır.
3. Yan Güçlendirici Ayrılması (BECO): Yakıtları azalan yan güçlendiricilerin motorları kapanır ve merkez çekirdekten ayrılırlar. Hemen ardından geri dönüş manevralarına başlarlar.
4. Merkez Çekirdek Motor Kesmesi (MECO): Merkez çekirdek, yakıtı bitince motorlarını kapatır ve ikinci kademeden ayrılır.
5. İkinci Kademe Ateşlemesi: İkinci kademenin MVac motoru çalışarak yükü yörüngeye taşımaya devam eder.
6. Fuar Ayrılması: Atmosferin yeterince inceldiği bir yükseklikte payload fuarı atılır.
7. İnişler: Yan güçlendiriciler karaya veya denize senkronize iniş yaparken, merkez çekirdek de daha sonra otonom drone gemisine inişini gerçekleştirir.
8. Yük Dağıtımı: İkinci kademe, gerekli yörüngeye ulaştıktan sonra yükü serbest bırakır.

Önemli Görevler

• Arabsat-6A (Nisan 2019): Falcon Heavy'nin ilk ticari görevi. Bu görevde ilk kez her üç çekirdek de başarıyla geri indirildi.
• Space Test Program 2 (STP-2) (Haziran 2019): ABD Uzay Kuvvetleri için gerçekleştirilen bu karmaşık görevde, roket 24 farklı uyduyu üç farklı yörüngeye yerleştirdi. Yan güçlendiriciler bu görevde ilk kez yeniden kullanıldı.
• USSF-44, USSF-67, USSF-52 (2022-2023): ABD Ulusal Güvenlik Uzay Fırlatma (NSSL) programı kapsamındaki bu görevler, Falcon Heavy'nin ABD'nin en hassas askeri ve istihbarat uydularını fırlatma kabiliyetini kanıtladı.
• Psyche (Ekim 2023): NASA'nın metal zengini bir asteroidi incelemek üzere gönderdiği Psyche uzay aracını fırlattı. Bu, roketin gezegenlerarası bilim görevleri için de tercih edildiğini gösterdi.
• Europa Clipper (Planlanan Ekim 2024): NASA'nın Jüpiter'in uydusu Europa'yı inceleyecek olan uzay aracını fırlatması planlanmaktadır.