Сборная бумажная модель «Falcon Heavy» (запуск спутника GOES-U, 25 июня 2024 г.)

«Falcon Heavy» («Тяжёлый Сокол») — американская ракета-носитель (РН) сверхтяжёлого класса с возможностью повторного использования первой ступени и боковых ускорителей, спроектированная и произведённая компанией SpaceX, является одной из крупнейших ракет-носителей в истории мирового космического ракетостроения наряду с «Сатурном-5», «Н-1», системой «Спейс Шаттл» и «Энергией». Относится к семейству «Falcon» и разработана на основе ракеты-носителя «Falcon-9», используя её существенно видоизменённую первую ступень в качестве центрального блока (I ступени), а также две дополнительные модифицированные первые ступени «Falcon-9» в качестве боковых ускорителей (так называемой «нулевой ступени»).

На момент первого запуска — самая грузоподъёмная, мощная и тяжёлая ракета-носитель из находящихся в эксплуатации, и была таковой до запуска в 2022 году SLS. Также «Falcon Heavy» принадлежит абсолютный рекорд по числу маршевых двигателей (28, в том числе 27 одновременно работающих) среди успешно летавших ракет-носителей. С инженерной точки зрения несомненный интерес представляет то, что если «Falcon Heavy» успешно «наработает статистику удачных пусков» — это будет означать опровержение общепринятой среди специалистов-ракетчиков ещё с середины 1970-х гг. точки зрения, что добиться приемлемой надёжности «сверхмногодвигательной» ракеты-носителя технически невозможно — и, как следствие, переворот в технических концепциях создания тяжёлых и особенно сверхтяжёлых РН.

Первый (испытательный) запуск «Falcon Heavy» был успешно произведён 6 февраля 2018 года. Первый коммерческий пуск были произведен 11 апреля 2019 года.

После успешного первого запуска 6 февраля 2018 года стала крупнейшей используемой на данный момент ракетой-носителем, вдвое превосходя «Delta IV Heavy» по полезной нагрузке, которую может вывести на низкую опорную орбиту. Однако эта ракета-носитель не является крупнейшей в истории космонавтики, поскольку использовавшиеся ранее ракеты-носители «Сатурн-5» и «Энергия» могли нести полезную нагрузку до 141 и 105 тонн соответственно (также расчётную максимальную полезную нагрузку до 100 т имела советская РН Н-1/Н-1Ф, но все её пуски были безуспешны). Планируется, что в невозвращаемом варианте Falcon Heavy сможет доставлять до 63,8 т на низкую опорную орбиту, до 26,7 т на геопереходную орбиту, до 16,8 т — на отлётную траекторию к Марсу и до 3,5 т — на отлётную траекторию к Плутону (при современном или близком к таковому положении последнего на орбите). При условии возвращения на Землю и боковых ускорителей и первой ступени РН — на НОО «Falcon Heavy» сможет выводить полезную нагрузку массой примерно до 30 т. и до 8 т — на ГПО; при возвращении на Землю только боковых ускорителей — максимальная масса полезной нагрузки, выводимой «Falcon Heavy» на ГПО, вырастет до 16 т.

«Falcon Heavy» состоит из усиленной модификации первой ступени «Falcon-9» в качестве центрального блока (первой ступени), двух дополнительных первых ступеней «Falcon-9» в качестве боковых ускорителей (так называемая «нулевая ступень») и второй ступени. В СССР и России такие боковые ускорители классифицируются как первая ступень, а центральный блок — как, соответственно, вторая ступень; таким образом — по советской/российской классификации «Falcon Heavy» является не 2-, а 3-ступенчатой ракетой-носителем.

Два ускорителя, выполненных на основе первой ступени «Falcon-9», закрепляются по бокам первой ступени ракеты-носителя. На верхушке ускорителей размещён композитный защитный конус. Каждый ускоритель имеет по 9 жидкостных ракетных двигателей «Merlin-1D», расположенных по схеме «Octaweb», с одним центральным двигателем и остальными восемью, расположенными вокруг него.

Первая ступень «Falcon Heavy» являет собой конструктивно усиленный центральный блок, выполненный на основе первой ступени ракеты-носителя «Falcon-9 FT», модифицированный для закрепления двух боковых ускорителей. Оборудован девятью жидкостными ракетными двигателями «Merlin-1D». Сверху расположен переходной отсек, вмещающий двигатель второй ступени и оборудованный механизмами расстыковки ступеней.

Суммарно 27 двигателей «Merlin-1D» (центральный блок и боковые ускорители) создают тягу 22 819 кН на уровне моря и 24 681 кН в вакууме.

«Falcon Heavy», как и «Falcon-9», оснащена элементами системы многоразового использования для контролируемого возвращения и мягкой посадки как центрального блока, так и боковых ускорителей. Возврат ступеней снижает максимальную полезную нагрузку ракеты-носителя. В связи с тем, что первая ступень «Falcon Heavy» при расстыковке со второй ступенью будет обладать значительно большей скоростью и находиться намного дальше от стартовой площадки, в сравнении с первой ступенью «Falcon-9», необходимость её возврата на посадочную площадку повлечёт значительное снижение массы выводимой нагрузки. Поэтому в высокоэнергетических запусках на геопереходную орбиту первая ступень «Falcon Heavy» будет осуществлять посадку на плавучую платформу. Боковые ускорители, напротив, будут иметь возможность возврата к месту старта и посадки на землю при подавляющем большинстве сценариев запуска. Для посадки боковых ускорителей «Falcon Heavy» на территории Посадочной зоны 1 планируется создать ещё две посадочные площадки.

Изначально планировалась возможность установки на «Falcon Heavy» уникальной системы перекрёстной подачи топлива, позволяющей двигателям центрального блока использовать топливо из боковых ускорителей в первые минуты после старта. Это давало бы возможность сохранить больше топлива в центральном блоке для более продолжительной его работы после отделения боковых ускорителей, и, как следствие, увеличить максимальную массу выводимой полезной нагрузки. Впоследствии приоритет этих работ был снижен из-за нежелания дополнительно усложнять конструкцию, а также из-за отсутствия на рынке спроса на столь тяжёлую полезную нагрузку. Разработка данной системы продолжается, её внедрение возможно в будущем. На начальном этапе будет использоваться схема, при которой сразу после запуска ракеты-носителя тяга двигателей центральной секции будет максимально снижена для экономии топлива. После отделения боковых ускорителей двигатели первой ступени будут снова включены на полную тягу. Подобную схему использует ракета-носитель «Delta IV Heavy».

Вторая ступень РН «Falcon Heavy» аналогична используемой на ракете-носителе «Falcon-9» и оснащена одним двигателем «Merlin-1D Vacuum» с номинальным временем работы 397 секунд и максимальной тягой в пустоте 934 кН. Конструкция двигателя позволяет запускать его многократно в течение полёта.

25 июня 2024 года, при помощи РН «Falcon Heavy» был произведен запуск геостационарного метеорологического спутника семейства GOES общей массой 5000 кг производства Lockheed Martin на базе платформы A2100 по заказу Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) в рамках программы Geostationary Extended Observations (GeoXO) по замене спутников серия GOES-R, приближающихся к концу своего срока эксплуатации. Стоимость контракта $152,5 млн. Спутник оборудован компактным коронографом (CCOR-1) разработанным Исследовательской лабораторией ВМС США, который вместе с солнечным ультрафиолетовым датчиком (SUVI) и датчиками экстремального ультрафиолетового и рентгеновского излучения (EXIS) будет наблюдать за солнечной короной, отслеживая крупные взрывы плазмы, которые могут вызвать геомагнитные солнечные бури.