En mars 2002, le milliardaire Elon Musk crée SpaceX avec pour objectif de réduire les coûts et d'améliorer la fiabilité de l'accès à l'espace d'un facteur de dix.
Selon SpaceX, 91% des échecs au lancement sont imputés au système embarqué (propulsion ou informatique). Le défi de la startup est de simplifier ces systèmes tout en maintenant le niveau de fiabilité. Le moteur utilisé sur la fusée Falcon est un Merlin, dérivé des technologies du programme Apollo et qui ont fait leur preuve dans les années 60 et 70.
Pour réduire les coûts de lancement, SpaceX mise sur la réutilisabilité de son lanceur. Falcon est à mi-chemin entre une fusée classique et la navette spatiale. Tous ses composants sont fabriqués en interne, ce qui réduit les coûts de production.
L'entreprise privée a de grandes ambitions mais travaille par étapes. En mars 2006, elle met en service Falcon 1, version réduite de Falcon 9 en cours de développement. Il s'agit avant tout de tester les systèmes qui seront utilisés sur le gros lanceur.
La technologie spatiale reste un domaine complexe, même en utilisant des éléments ayant fait leur preuve. Le premier vol d'essai en mars 2006 se solde par un échec, tout comme les deux suivants en mars 2007 et août 2008. Cette suite de déconvenues ne remet pas en cause la détermination de Musk à devenir un acteur important sur la scène spatiale. Falcon 1 parvient à placer un satellite sur orbite en septembre 2008 et réitère l'opération en juillet 2009.
Falcon 9 est le fer de lance de SpaceX. C'est sur ce lanceur que repose toute la stratégie de la compagnie qui vise à devenir un acteur important dans le domaine spatial. Imaginé au départ pour couvrir les besoins commerciaux, il a aussi réussi à s'imposer comme lanceur pour des missions gouvernementales. La NASA lui a confié la desserte de la station spatiale internationale dans le cadre du programme COTS (Commercial Orbital Transportation Services) ainsi que le transport de passagers à destination de l'ISS suite à l'accord CCDeV (Commercial Crew Development). Sa conception est compatible avec les exigences de fiabilité de l'agence spatiale en matière de vols habités. Le Department of Defense n'est pas en reste puisqu'il a fini par conclure plusieurs contrats de lancement pour ses satellites militaires, au grand dam de United Launch Alliance.
Falcon 9 reprend les technologies et le principe utilisés sur Falcon 1. L'avionique est commune entre les deux lanceurs et son système propulsif autorise la panne de l'un des 9 moteurs sans que cela ne remette en cause le succès de la mission.
La version initiale (V1.0) est constituée de deux étages consommant un mélange de kérosène et d'oxygène liquide. Le premier étage est équipé de 9 moteurs Merlin 1C disposés par rangée de trois. Le second étage est propulsé par un unique moteur identique. La capacité du lanceur en orbite de transfert géostationnaire est de 4,5 tonnes environ. Il est mis en service en juin 2010 et réalise cinq vols avec succès jusqu'en mars 2013. La capacité de Falcon 9 V1.0 est largement inférieure à ce que SpaceX espérait. De plus, si la compagnie souhaite récupérer le premier étage, il faut garder une réserve d'ergols pour la manoeuvre de retour sur Terre et l'équiper de pieds pour l'atterrissage. Cette masse supplémentaire est au détriment de la charge utile.
Pour atteindre ses objectifs, SpaceX développe la version V1.1 lancée pour la première fois en septembre 2013. Les réservoirs des deux étages sont fortement rallongés pour contenir plus de carburants. Les moteurs d'origine sont remplacés par des Merlin 1D nettement plus performants. A trois reprises, une récupération du premier étage sera tentée mais sans succès.
Falcon 9 V1.2, connue aussi sous l'appellation Falcon 9 FT (Full Thrust), est une version améliorée de la précédente. Certaines parties de la structure ont été renforcées et la puissance des moteurs augmentée. La capacité du lanceur en orbite GTO est de 5,5 tonnes. V1.2 dispose systématiquement d'un train d'atterrissage déployable, ce qui n'était pas le cas pour V1.1 qui n'en était équipé que lorsqu'il restait une marge sur la masse. Les moteurs de l'étage sont disposés en couronne pour huit d'entre eux. Le neuvième est monté au milieu et c'est lui qui assure le freinage pendant la descente jusqu'au contact avec le sol. Après plusieurs essais infructueux, Falcon 9 parvient à se poser en douceur en décembre 2015 ouvrant à la voie à la réutilisation du premier étage.
Falcon Heavy est le plus puissant lanceur commercial mis en service à ce jour. Ses performances sont trois fois supérieures à celles d'Ariane 5ECA, soit près de 27 tonnes sur l'orbite de transfert géostationnaire et près de 68 tonnes sur orbite basse.
Le développement de la Falcon Heavy a commencé en 2011 avec comme objectif un vol inaugural deux ans plus tard. La mise au point de la super fusée a été plus délicate que prévue en raison de difficultés techniques qui n'avaient pas été anticipées par les responsables de projet.
L'architecture du lanceur reprend celle de Delta IV Heavy, à savoir tripler le corps central de Falcon 9 tout en gardant la partie supérieure de cette dernière. Au décollage, ce ne sont pas moins de 27 moteurs Merlin 1D qui sont mis en route. Les étages latéraux sont séparés une trentaine de secondes avant l'extinction du corps central. En fonction de la mission, tous trois peuvent être récupérés et réutilisés pour un vol ultérieur. Les étages latéraux peuvent être indépendamment utilisés comme boosters sur Falcon Heavy ou comme premier étage sur Falcon 9. Seul le corps central est spécifique à la super fusée. Sa structure a été renforcée de façon à encaisser la puissance et les vibrations induites par les étages latéraux.
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