est un lanceur spatial moyen à lourd partiellement réutilisable développé et opéré par la société américaine avec une capacité de en orbite basse ou de en orbite de transfert géostationnaire en version consommable. D'abord conçu avec le soutien de la NASA pour ravitailler la Station spatiale internationale (ISS), son perfectionnement, sa standardisation puis la réutilisation de son premier étage et sa cadence de vols permettent à SpaceX d'en faire un lanceur commercial exceptionnellement fiable et compétitif. Avec plus de 650 lancements, il est le deuxième lanceur de l'histoire ayant le plus volé après Soyouz (R-7).
La NASA lance le (COTS) en 2006 pour externaliser le ravitaillement de l'ISS au secteur privé après la fin de la navette spatiale américaine. Elle finance d'abord des études de la fusée Falcon 9 et du véhicule Dragon, puis en 2008 attribut à SpaceX un contrat du (CRS) suite au premier vol réussi de Falcon 1, sauvant l'entreprise alors en difficulté financière. Le premier lancement de Falcon 9 a lieu en 2010 puis le premier vol commercial en 2013. De toute sa carrière le lanceur ne connaît que deux échecs en vol en 2015 (CRS-7) et 2024 (Starlink 9-3), et un échec au sol en 2016 (Amos-6).
Le lanceur est progressivement amélioré avec des moteurs plus puissants, des réservoirs allongés, et des ergols refroidis à très basse température pour augmenter leur densité, parvenant ainsi à doubler les performances. Le moyen de réutiliser le premier étage du lanceur est étudié dès l'origine : suite à des essais infructueux avec des parachutes, SpaceX se tourne vers la rétropropulsion. Après des essais lors des lancements orbitaux, le premier atterrissage au sol est réussi en 2015, puis sur une barge en mer en 2016. La version définitive dite Block 5 débute en 2018, puis les lancements habités en 2020 avec l'entrée en service du Crew Dragon.
Haut de pour de diamètre, Falcon 9 dispose de deux étages équipés respectivement de 9 et 1 moteurs Merlin 1D brûlant de l'oxygène liquide et du kérosène RP-1, avec au décollage une masse de pour de poussée. Le premier étage revient se poser à l'aide de panneaux cellulaires, la poussée vectorielle des moteurs, et des trains d'atterrissages extensibles. Les deux demi-coiffes amerrissent sous parachutes et sont également récupérées et réutilisées. En 2026 le lanceur utilise deux pas de tir : le SLC-40 de la base de Cap Canaveral en Floride, et le de la base de Vandenberg en Californie.
Falcon 9 est le premier lanceur de l'histoire du vol spatial à réutiliser le premier étage après un atterrissage propulsif, une innovation qui révolutionne l'industrie spatiale en réduisant les coûts et permettant une cadence de lancement sans précédent (165 en 2025). Il sert de base à la Falcon Heavy plus puissante débutée en 2018, ouvre au déploiement massif de la constellation de satellites Starlink, et maintien un quasi-monopole aux États-Unis. De nombreux lanceurs reprenant son architecture sont développés partout dans le monde, quand SpaceX prévoit de remplacer Falcon 9 par son propre Starship, beaucoup plus grand et entièrement réutilisable.
Contexte Elon Musk, fondateur de et principal actionnaire, crée sa société avec l'objectif de faciliter l'accès à l'espace en s'attaquant à sa principale limitation: le coût de lancement.
En 2004, Musk annonce devant le Sénat américain qu'il souhaite réduire le coût d'accès à l'orbite en développant des lanceurs réutilisables qui mettent en œuvre des technologies éprouvées combinées à d'autres plus modernes.
, pour abaisser les coûts de fabrication, mise sur deux choix qui le démarquent de ses concurrents :
La société opte pour un dispositif industriel intégré verticalement en concevant et fabriquant en interne 70 % des composants de son lanceur sur un site unique à Hawthorne (Californie) alors que ses principaux concurrents confient notamment le développement de la propulsion aux sociétés de motoristes. Le lanceur est désoptimisé, c'est-à-dire que pour limiter les coûts, le constructeur opte pour des techniques simples quitte à dégrader les performances (sur enrichissement en kérosène pour réduire l'échauffement des moteurs, conception des étages identiques).. Toutefois au fur et à mesure du développement du lanceur, doit faire marche arrière sur certaines des solutions techniques simplificatrices retenues initialement et opter pour des approches plus conventionnelles.
Historique vignette|Une dans le hangar d'assemblage de Cape Canaveral. vignette|Une est transportée sur son chariot érecteur jusqu'au pas de tir.vignette|Schéma comparant les différentes versions des développés par
Genèse (2005) En 2005, annonce qu'elle va proposer une gamme de lanceurs composée du lanceur léger et du lanceur moyen . En , la société ajoute à sa gamme le doté d'un premier étage nettement plus puissant propulsé par neuf moteurs Merlin au lieu de cinq sur le . Le premier vol est annoncé pour le deuxième trimestre 2007.
Le doit dans un premier temps être propulsé par des moteurs Merlin 1B, mais ce modèle est rapidement abandonné au profit du Merlin 1C, plus évolué et plus puissant, qui atteint de poussée contre pour le .
Fin 2005, le disparaît du catalogue ..
Sélection dans le cadre du programme COTS de la NASA (2006)
En , dans le cadre du programme COTS destiné à assurer le remplacement partiel de la navette spatiale américaine, la NASA sélectionne deux sociétés, dont , pour le ravitaillement en cargo de la Station spatiale internationale.
La réponse à l'appel d'offres propose l'utilisation du lanceur pour mettre en orbite le cargo spatial également développé par . La NASA passe contrat avec la société en pour un montant de .
Le contrat initial prévoit 12 lancements de Dragon jusqu'en 2015. Les clauses du contrat stipulent que doit effectuer trois vols de qualification de leur vaisseau avec des difficultés croissantes avant de pouvoir mener une mission vers la Station Spatiale Internationale.
Développement (2006-2010)
Début 2007, annonce avoir terminé l'assemblage du premier réservoir du lanceur.. En , les neuf moteurs sont testés avec succès pendant une durée équivalente à celle d'un lancement (). et en , un premier étage destiné au vol effectue un test réussi sur le banc d'essais de situé à McGregor dans le Texas. Le second étage est testé pour la première fois en
Le lanceur complet (premier et second étage assemblés) est convoyé vers son site de lancement en . Le , procède à un essai statique de du lanceur assemblé sur son pas de tir.
Vol inaugural (2010) vignette|Premier tir du lanceur le . vignette|Lancement du premier exemplaire de la V1.1 depuis Vandenberg (). Après deux interruptions dans le compte à rebours dont un allumage du premier étage avorté, le premier lancement d'une fusée a eu lieu le depuis la base de lancement de Cap Canaveral.
La charge utile du lanceur était une maquette du cargo spatial , nommée . Malgré un roulis important non prévu, le second étage solidaire de sa charge utile s'est placé sur une orbite circulaire de avec une inclinaison de correspondant presque parfaitement à l'objectif fixé (moins de 1 % de différence).
Qualification pour le programme COTS (2010-2012)
La qualification pour le programme COTS, qui constitue la majorité du carnet de commande du lanceur, est un enjeu majeur pour . Afin de qualifier le lanceur et le vaisseau pour le ravitaillement de la Station spatiale internationale, trois vols de difficulté croissante doivent être réalisés avec succès.
Après plusieurs reports, le premier vol de qualification a lieu le . Le lanceur a placé le cargo spatial sur une orbite circulaire de avec une inclinaison de . Les communications ont été testées et des manœuvres de changement d'orbite et de contrôle d'orientation ont été effectuées par le vaisseau à l'aide de ses moteurs. Après près de passées en orbite, la capsule effectue une rentrée atmosphérique et est récupérée après son amerrissage dans l'océan Pacifique. devient ainsi la première société privée capable de lancer et de récupérer une capsule spatiale.
Le deuxième et dernier vol de qualification a lieu le . Le troisième vol de qualification initialement prévu est annulé après que la NASA ait validé la proposition de de fusionner les objectifs des deux missions. Ce vol doit donc démontrer à la fois la capacité du vaisseau cargo à manœuvrer en toute sécurité à proximité de la station spatiale et effectuer un premier test d’amarrage.
Le lanceur met en orbite une capsule contenant de fret à destination de la Station spatiale internationale. Le , après trois jours de trajets et de tests, la capsule est amarrée à la station spatiale et le vaisseau est déchargé. Six jours plus tard, le vaisseau qui a été chargé avec de matériel est désamarré et entame sa rentrée atmosphérique. Il amerrit le à environ de la côte californienne et est récupéré avec succès. Ce vol conclut la phase de certification de l'ensemble / pour le programme COTS..
Les premiers vols opérationnels (2012-2013)
À la suite des vols de qualification, le lanceur effectue son premier vol opérationnel (CRS-1) destiné à ravitailler la Station spatiale internationale le . Le lanceur emporte une capsule contenant de fret à destination de la Station spatiale internationale. après le décollage, un des neuf moteurs du premier étage est victime d'une défaillance: les investigations postérieures réalisées par une commission mixte de et de la NASA montreront qu'une brèche s'est ouverte dans la chambre de combustion et qu'un jet de gaz brulant en est sorti et a sectionné le conduit de l'alimentation principale en ergol déclenchant un incendie. L'ordinateur de vol a alors arrêté le moteur et le lanceur a poursuivi son vol en utilisant ses moteurs... L'orbite visée est atteinte mais ne procède pas au réallumage du second étage qui aurait permis de placer la charge secondaire, le minisatellite de démonstration Orbcomm-G2, sur son orbite de destination. Le minisatellite sera détruit en rentrant dans l'atmosphère quatre jours plus tard.. Mais la mission principale se déroule sans accroc, la capsule après avoir manœuvré est amarrée à la station spatiale le et est déchargée. Le , le vaisseau est détaché de la station et après sa rentrée atmosphérique effectue un amerrissage dans l'océan Pacifique. Les équipes de et de la NASA parviennent à récupérer le vaisseau et son contenu sans difficultés..
La version V1.1 du lanceur introduit de profonds changements dans la configuration du lanceur avec notamment de nouveaux moteurs Merlin 1D. Le premier vol de cette version a lieu le . Le lancement est un succès, mais deux objectifs secondaires du vol ne sont pas atteints.. Le , le deuxième vol du lanceur dans sa emporte un satellite de télécommunications vers l'orbite géostationnaire. Cette fois le moteur du second étage est remis à feu pour l'insertion du satellite sur une orbite elliptique haute sans rencontrer de problème..
Défaillance du lanceur lors de la mission CRS-7 () Lors du lancement de la mission de ravitaillement de la station spatiale internationale CRS-7 le , le lanceur est détruit après de vol. Une surpression dans le réservoir d'oxygène liquide du second étage fait exploser celui-ci alors que le premier étage fonctionnait normalement. Ce dernier continue à fonctionner durant plusieurs secondes avant de s'auto-détruire. Le capsule est éjectée par l'explosion du second étage mais ne disposant pas des instructions permettant de déployer ses parachutes dans ce contexte elle est détruite en percutant à grande vitesse l'océan. Le vaisseau cargo contenait de ravitaillement ainsi qu'un adaptateur dans la partie non pressurisée qui devait permettre l'amarrage des futurs vaisseaux privés à la station spatiale...