โครงการพัฒนาระบบปล่อยจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ของ SpaceX

ส่วนแรกของจรวด Falcon 9 เที่ยวบินที่ 20 (Full Thrust B1019) ลงจอดในแนวดิ่งบน พื้นที่ลงจอดหมายเลข 1ในเดือนธันวาคม 2015
ภาพรวมของโปรแกรม
ประเทศ	สหรัฐอเมริกา
องค์กร	สเปซเอ็กซ์
วัตถุประสงค์	ระบบปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้
สถานะ	คล่องแคล่ว
ประวัติโปรแกรม
ระยะเวลา	ปี 2011–ปัจจุบัน
เที่ยวบินแรก	สเปซเอ็กซ์ ซีอาร์เอส-3
จุดปล่อยจรวด	เคปคานาเวอรัลSLC-40 ศูนย์อวกาศเคนเนดีLC-39A แวนเดนเบิร์กเอสแอลซี-4อี
ข้อมูลยานพาหนะ
ยานปล่อยจรวด	ฟอลคอน 9 ฟอลคอนเฮฟวี่ ยานอวกาศ

SpaceXได้ให้ทุนส่วนตัวในการพัฒนาระบบปล่อย จรวดขึ้น สู่วงโคจร ที่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายครั้ง คล้ายกับการนำเครื่องบิน กลับมาใช้ซ้ำได้ SpaceX ได้พัฒนาเทคโนโลยีมาตั้งแต่ทศวรรษ 2010 เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำยานปล่อยจรวด ขึ้นสู่อวกาศกลับมาใช้ซ้ำได้อย่างเต็มที่และรวดเร็ว วัตถุประสงค์ระยะยาวของโครงการ ได้แก่ การนำส่วนแรก ของยานปล่อยจรวดกลับ ไปยังฐานปล่อยภายในไม่กี่นาที และการนำส่วนที่สองกลับไปยังฐานปล่อยหลังจากปรับวงโคจรให้ตรงกับฐานปล่อยและกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศภายในเวลาไม่เกิน 24 ชั่วโมง เป้าหมายระยะยาวของ SpaceX คือการนำส่วนทั้งสองของยานปล่อยจรวดขึ้นสู่วงโคจรกลับมาใช้ซ้ำได้ และส่วนแรกจะได้รับการออกแบบเพื่อให้สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังจากกลับมา^{[ 1 ]}แม้ว่าการพัฒนาส่วนที่สองที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้สำหรับ Falcon 9 จะถูกยกเลิกในภายหลังเพื่อหันไปใช้Starshipแทน^{[ 2 ]} SpaceX ได้พัฒนาฝาครอบบรรทุกสัมภาระที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้สำหรับ Falcon 9 ^{[ 3 ]}

โครงการนี้ได้รับการประกาศในปี 2011 SpaceX ประสบความสำเร็จในการลงจอดและกู้คืนขั้นแรก ได้เป็นครั้งแรก ในเดือนธันวาคม 2015 การบินซ้ำครั้งแรกของขั้นแรกที่ลงจอดแล้วเกิดขึ้นในเดือนมีนาคม 2017 ^{[ 3 ]}โดยครั้งที่สองเกิดขึ้นในเดือนมิถุนายน 2017 เพียงห้าเดือนหลังจากการบินครั้งแรกของบูสเตอร์^{[ 4 ]}ความพยายามครั้งที่สามเกิดขึ้นในเดือนตุลาคม 2017 กับ ภารกิจ SES-11 / EchoStar-105การบินซ้ำของขั้นแรกที่ได้รับการปรับปรุงใหม่จึงกลายเป็นเรื่องปกติ ในเดือนพฤษภาคม 2021 B1051 กลายเป็นบูสเตอร์ตัวแรกที่ปล่อยภารกิจได้สิบครั้ง^{[ 5 ]}

เทคโนโลยีระบบปล่อยจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกสำหรับขั้นตอนแรกของFalcon 9 [ ^{6 ] หลังจาก}แยกส่วนแล้วบูสเตอร์จะพลิกกลับ ( การเผาไหม้บูสเตอร์ย้อน กลับเป็นทางเลือก ที่จะเปลี่ยนทิศทาง) การเผาไหม้เพื่อกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจะลดความเร็วที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนนั้นร้อนเกินไปขณะที่ยานอวกาศกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นกว่า และการเผาไหม้เพื่อลงจอดจะทำให้เกิดการลดความเร็วในระดับความสูงต่ำครั้งสุดท้ายและลงจอด

SpaceX วางแผนมาตั้งแต่ปี 2014 เป็นอย่างน้อยเพื่อพัฒนาขั้นที่สองที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งเป็นปัญหาทางวิศวกรรมที่ท้าทายกว่าเนื่องจากยานเดินทางด้วยความเร็ววงโคจร [ ^{7 ] [ 6 ] [ 8 ] การนำ}ขั้นที่สองกลับมาใช้ใหม่ถือเป็นสิ่งสำคัญต่อแผนการตั้งถิ่นฐานบนดาวอังคาร ของอีลอน มัสก์ แนวคิดเริ่มต้นสำหรับขั้นที่สองของ Falcon 9 ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถูกยกเลิกไปในปี 2018 ^{[ 2 ]}

ณ ปี 2023 SpaceX กำลังพัฒนาระบบ Starship ให้เป็นยานปล่อยจรวดสองขั้นตอนที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ โดยมีจุดประสงค์เพื่อทดแทนยานปล่อยจรวดและยานอวกาศอื่นๆ ทั้งหมดของบริษัทสำหรับการส่งดาวเทียมและการขนส่งมนุษย์ ได้แก่ Falcon 9, Falcon HeavyและDragonและในที่สุดก็จะรองรับเที่ยวบินไปยังดวงจันทร์และดาวอังคาร ในทางทฤษฎีแล้ว ยานดังกล่าวสามารถใช้สำหรับการขนส่งแบบจุดต่อจุดอย่างรวดเร็วบนโลกได้^{[ 9 ]}

SpaceX พยายามนำส่วนแรกของจรวด Falcon 1 ลงจอดโดยใช้ร่มชูชีพแต่ส่วนดังกล่าวไม่สามารถทนต่อการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้ พวกเขายังคงทดลองใช้ร่มชูชีพต่อไปโดยไม่ประสบความสำเร็จใน การบิน Falcon 9 ครั้งแรกๆ หลังปี 2010 ต่อมา SpaceX จึงเปลี่ยนไปพัฒนาระบบลงจอดแบบใช้กำลังขับเคลื่อน^{[ 10 ]}

คำอธิบายเกี่ยวกับระบบปล่อยจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้นได้ถูกสรุปไว้ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2554 SpaceX กล่าวว่าจะพยายามพัฒนาการลงจอดและการกู้คืนด้วยกำลังขับเคลื่อนของจรวด Falcon 9 ทั้งสองส่วน ซึ่งเป็นจรวดที่ขึ้นลงในแนวดิ่งอย่างสมบูรณ์ ( VTVL ) บริษัทได้ผลิตวิดีโอแอนิเมชั่นแสดงส่วนแรกที่กลับลงมาโดยเอาส่วนท้ายลงก่อนเพื่อการลงจอดด้วยกำลังขับเคลื่อน และส่วนที่สองที่มีแผ่นกันความร้อน กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโดยเอาส่วนหัวลงก่อน แล้วหมุนตัวเพื่อการลงจอดด้วยกำลังขับเคลื่อน^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2555 SpaceX เริ่มทำการทดสอบการบินกับต้นแบบส่วนแรกที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ด้วยจรวด Grasshopperที่ โคจรต่ำกว่าวงโคจร ^{[ 15 ]}การทดสอบเหล่านั้นดำเนินต่อไปจนถึงปี พ.ศ. 2557 รวมถึงการทดสอบยานต้นแบบลำที่สองที่มีขนาดใหญ่กว่า คือF9R Dev1

ข่าวเกี่ยวกับจรวดทดสอบ Grasshopper ได้ถูกเปิดเผยต่อสาธารณะเมื่อไม่กี่วันก่อนหน้านี้ เมื่อสำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกาได้เผยแพร่ร่างการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมสำหรับสถานที่ทดสอบ SpaceX ในรัฐเท็กซัส และสื่ออวกาศก็ได้รายงานเรื่องนี้^{[ 16 ] [ 17 ]}ในเดือนพฤษภาคม 2012 SpaceX ได้รับชุดข้อมูลการทดสอบในชั้นบรรยากาศสำหรับการกู้คืนขั้นแรกของ Falcon 9 โดยอิงจากการทดสอบ 176 ครั้งใน อุโมงค์ ลม ทดสอบ ของศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์ของ NASA งานนี้ได้รับการว่าจ้างจาก SpaceX ภายใต้ข้อตกลง Space Act ที่สามารถชดเชยค่าใช้จ่ายได้ กับ NASA ^{[ 18 ]}

ในปี 2555 มีการคาดการณ์ว่าการแยกตัวขั้นแรกของ จรวด Falcon 9 ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้จะเกิดขึ้นที่ความเร็วประมาณ Mach 6 (4,600 ไมล์ต่อชั่วโมง; 2.0 กิโลเมตรต่อวินาที) แทนที่จะเป็น Mach 10 (7,600 ไมล์ต่อชั่วโมง; 3.4 กิโลเมตรต่อวินาที) สำหรับ Falcon 9 ที่ใช้แล้วทิ้ง เพื่อให้มีเชื้อเพลิงเหลือเพียงพอสำหรับการลดความเร็วและการหมุนตัวกลับ รวมถึงการลงจอดอย่างควบคุมได้^{[ 1 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน 2012 ซีอีโอ อีลอน มัสก์ประกาศแผนการสร้างระบบจรวดนำกลับมาใช้ ใหม่ขนาดใหญ่กว่าเดิม ซึ่งใช้ เชื้อเพลิง LOX / มีเทนแทน LOX/ RP-1ที่ใช้ใน Falcon 9 และFalcon Heavyระบบใหม่นี้จะเป็น "วิวัฒนาการของจรวด Falcon 9 ของ SpaceX" และ SpaceX ย้ำถึงความมุ่งมั่นในการพัฒนาเทคโนโลยีการลงจอดในแนวดิ่งที่ก้าวล้ำ^{[ 19 ]}ในช่วงปลายปี 2012 ยานทดสอบสาธิต Grasshopper ได้ทำการ ทดสอบการบิน VTVL สามครั้ง รวมถึงการบินแบบลอยตัวที่ระดับความสูง 40 เมตร (130 ฟุต) เป็นเวลา 29 วินาที ในวันที่ 17 ธันวาคม 2012 ^{[ 15 ]}ในช่วงต้นเดือนมีนาคม 2013 SpaceX ประสบความสำเร็จในการทดสอบ Grasshopper เป็นครั้งที่สี่ โดยบินขึ้นไปที่ระดับความสูงกว่า 80 เมตร (260 ฟุต) ^{[ 20 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2556 SpaceX ประกาศว่าจะติดตั้งอุปกรณ์และเครื่องมือให้กับจรวด Falcon 9 ขั้นแรกในรุ่นต่อๆ ไป เพื่อใช้เป็นยานทดสอบการลงจอดแบบควบคุม โดยมีแผนสำหรับการจำลองการลงจอดเหนือน้ำโดยใช้แรงขับเคลื่อนเพื่อชะลอความเร็ว เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2556 โดยมีเจตนาที่จะนำยานกลับไปยังฐานปล่อยเพื่อลงจอดด้วยกำลังขับเคลื่อน ซึ่งอาจเร็วที่สุดในช่วงกลางปี ​​พ.ศ. 2557 ^{[ 21 ]}ร่างรายงานการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อม ฉบับเดือนเมษายน พ.ศ. 2556 สำหรับฐานปล่อยจรวด SpaceX เซาท์เท็กซัส ที่เสนอไว้ มีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการนำจรวด Falcon 9 ขั้นแรกกลับไปยังฐานปล่อย^{[ 22 ]}อีลอน มัสก์ กล่าวถึงจรวด Falcon 9 ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้เป็นครั้งแรกในชื่อ Falcon 9-R ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2556 ^{[ 23 ]}

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2556 SpaceX ประสบความสำเร็จในการจุดเครื่องยนต์สามเครื่องของบูสเตอร์ที่ใช้แล้วในการปล่อยขึ้นสู่วงโคจร และบูสเตอร์ได้กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วยความเร็วเหนือเสียงโดยไม่ไหม้^{[ 24 ]}ด้วยข้อมูลที่รวบรวมได้จากการทดสอบการบินครั้งแรกของการลงจอดที่ควบคุมโดยบูสเตอร์จากระดับความสูงมาก ประกอบกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นกับเครื่องสาธิตการลงจอดที่ระดับความสูงต่ำ Grasshopper SpaceX จึงประกาศว่าเชื่อว่าพร้อมที่จะทดสอบการกู้คืนบูสเตอร์บนพื้นดินอย่างเต็มรูปแบบ^{[ 25 ]}จากผลลัพธ์เชิงบวกจากการทดสอบการบินที่ระดับความสูงมากครั้งแรก SpaceX จึงเลื่อนวันที่คาดว่าจะทำการทดสอบจากกลางปี ​​พ.ศ. 2557 ไปเป็นต้นปี พ.ศ. 2558 โดยมีเจตนาที่จะดำเนินการในเที่ยวบินขนส่งสินค้าไปยังสถานีอวกาศครั้งต่อไปโดยรอการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแล^{[ 26 ] [ 27 ]}เที่ยวบินดังกล่าวเกิดขึ้นในวันที่ 18 เมษายน พ.ศ. 2557 ^{[ 28 ] [ 29 ]}

ในเดือนพฤษภาคม 2013 มัสก์ระบุว่าเป้าหมายของโครงการคือการทำให้ขั้นตอนแรกสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์และรวดเร็วภายในปี 2015 และพัฒนาการนำยานปล่อยกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์หลังจากนั้นในฐานะ "ส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมการออกแบบในอนาคต" ^{[ 30 ]}ในเดือนกันยายน 2013 SpaceX กล่าวว่าหากทุกแง่มุมของโครงการทดสอบประสบความสำเร็จและหากลูกค้าสนใจ การนำขั้นตอนบูสเตอร์ Falcon 9 กลับมาบินครั้งแรกอาจเกิดขึ้นได้เร็วที่สุดในปลายปี 2014 ^{[ 26 ]}

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2557 SpaceX ระบุอย่างชัดเจนว่ายานปล่อยจรวดขนาดใหญ่พิเศษที่กำหนดขึ้นใหม่สำหรับสิ่งที่เรียกว่าMars Colonial Transporterจะใช้เทคโนโลยีที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เช่นกัน^{[ 8 ]}ซึ่งสอดคล้องกับคำแถลงเชิงกลยุทธ์ของมัสก์ในปี พ.ศ. 2555 ที่ว่า "ความก้าวหน้าครั้งสำคัญจะมาพร้อมกับจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์และรวดเร็ว เราจะไม่มีวันพิชิตดาวอังคารได้เว้นแต่เราจะทำเช่นนั้น มันจะแพงเกินไป อาณานิคมของอเมริกาจะไม่มีวันเกิดขึ้นได้หากเรือที่ข้ามมหาสมุทรไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้" ^{[ 31 ]}

นอกจากนี้ ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2557 SpaceX ได้ประกาศโครงการทดสอบที่ครอบคลุมสำหรับแคปซูลอวกาศ ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และลงจอดด้วยพลังงาน ที่เรียกว่าDragonFlyการทดสอบจะดำเนินการในรัฐเท็กซัสที่ศูนย์ทดสอบจรวด McGregorในปี พ.ศ. 2557–2558 ^{[ 32 ]}

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2557 Gwynne Shotwell ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการ ได้ชี้แจงว่าเงินทุนทั้งหมดสำหรับการพัฒนาและการทดสอบโครงการพัฒนาเทคโนโลยีระบบปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้นั้นเป็นเงินทุนส่วนตัวจาก SpaceX โดยไม่มีการสนับสนุนจากรัฐบาลสหรัฐฯ [ ^{33 ] [ 34 ] ณ}ปี พ.ศ. 2560 SpaceX ได้ใช้เงินไปกว่าพันล้านดอลลาร์ในโครงการพัฒนา^{[ 35 ]}

เป็นครั้งแรกที่ SpaceX ระบุในเดือนกรกฎาคม 2014 ว่าพวกเขามี "ความมั่นใจอย่างมากว่าจะสามารถลงจอดบนแท่นปล่อยจรวดลอยน้ำหรือกลับไปยังสถานที่ปล่อยจรวดและนำจรวดขึ้นบินใหม่ได้สำเร็จโดยไม่ต้องมีการปรับปรุงใหม่" ^{[ 36 ]}

ภายในปลายปี 2014 SpaceX ได้ระงับหรือยกเลิกแผนการกู้คืนและนำส่วนที่สองของจรวด Falcon 9 กลับมาใช้ใหม่^{[ 37 ]}มวลเพิ่มเติมของแผ่นกันความร้อน อุปกรณ์ลงจอด และเครื่องยนต์ลงจอดกำลังต่ำที่จำเป็นจะทำให้ประสิทธิภาพลดลงมากเกินไป แม้ว่าแนวคิดนี้จะถูกกล่าวถึงอีกครั้งในภายหลัง แต่ในที่สุดก็ถูกยกเลิกเนื่องจาก การพัฒนา Starshipมีความคืบหน้า^{[ 2 ]}

ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2558 หลังจากการกู้คืนขั้นแรกจากการปล่อยเมื่อวันที่ 22 ธันวาคม SpaceX คาดการณ์ว่าการบินซ้ำครั้งแรกของบูสเตอร์ที่กู้คืนได้น่าจะเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2559 แต่จะไม่ใช้ขั้นที่กู้คืนได้จากการปล่อยเมื่อวันที่ 22 ธันวาคม^{[ 38 ]}

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2559 SpaceX ประกาศว่ากำลังพัฒนาเพื่อขยายฮาร์ดแวร์การบินที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ไปยังขั้นที่สอง ซึ่งเป็นปัญหาทางวิศวกรรมที่ท้าทายมากขึ้นเนื่องจากยานเดินทางด้วยความเร็ววงโคจรเทคโนโลยีที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้นี้จะถูกขยายไปยังการออกแบบในปี พ.ศ. 2559 ของทั้งยานบรรทุกน้ำมันและยานอวกาศที่มีลูกเรือในขั้นบน รวมถึงขั้นแรกของระบบขนส่งระหว่างดาวเคราะห์ [ ^{7 ] [ 6 ] [ 8 ]}และถือว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อแผนการที่อีลอน มัสก์กำลังผลักดันเพื่อให้สามารถตั้งถิ่นฐานบนดาวอังคารได้^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] ใน}ปี พ.ศ. 2559 คาดว่าเที่ยวบินทดสอบเบื้องต้นของยานระบบขนส่งระหว่างดาวเคราะห์จะไม่เร็วกว่าปี พ.ศ. 2563 ^{[ 7 ]}

ในปี 2017 SpaceX กำลังดำเนินการทดสอบการบินเพื่อพัฒนาระบบกู้คืนแฟริ่งแบบค่อยเป็นค่อยไปและต่อเนื่อง^{[ 42 ] [ 3 ]}ในเดือนกรกฎาคม 2017 มัสก์กล่าวว่า "เราใกล้จะสามารถกู้คืนแฟริ่งได้แล้ว ... เรามีโอกาสที่ดีที่จะกู้คืนแฟริ่งได้ภายในสิ้นปีนี้ และนำกลับมาบินได้อีกครั้งภายในปลายปีนี้หรือต้นปีหน้า" ^{[ 43 ]}คาดว่า SpaceX จะประหยัดค่าใช้จ่ายได้ประมาณ 5 ล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยรวมแล้ว ส่วนของจรวดและแฟริ่งคิดเป็นประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของค่าใช้จ่ายในการปล่อยจรวด[ 43 ]แฟ^{ริ่งติด}ตั้งร่มชูชีพที่ควบคุมทิศทางได้และตกลงสู่เรือที่ติดตั้งตาข่ายขนาดใหญ่^{[ 44 ]}สามารถกู้คืนแฟริ่งที่ยังคงสภาพสมบูรณ์จากมหาสมุทรได้ตั้งแต่ปี 2017 ^{[ 45 ]}โดยจะเริ่มลงจอดบนตาข่ายตั้งแต่ปี 2019 เป็นต้นไป^{[ 44 ]}

จำเป็นต้องมีการพัฒนาและทดสอบเทคโนโลยีใหม่หลายอย่างเพื่ออำนวยความสะดวกในการปล่อยและกู้คืนส่วน แรก ของจรวด Falcon 9 และ Falcon Heavy รวมถึงทั้งสองส่วนของStarshipอย่างประสบความสำเร็จ นับตั้งแต่ปี 2017 การกู้คืนและนำจรวด Falcon กลับมาใช้ใหม่ได้กลายเป็นเรื่องปกติแล้ว

เทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับจรวด Falcon 9 ซึ่งบางส่วนยังอยู่ในระหว่างการปรับปรุง ได้แก่:

• ระบบจุดระเบิดที่สามารถเริ่มต้นใหม่ได้สำหรับบูสเตอร์ขั้นแรก^{[ 23 ]}จำเป็นต้องเริ่มต้นใหม่ที่ความเร็วเหนือเสียงในชั้นบรรยากาศตอนบน—เพื่อย้อนกลับความเร็วสูงออกจากแท่นปล่อยและนำบูสเตอร์เข้าสู่วิถีการลงจอดกลับไปยังแท่นปล่อย—และที่ ความเร็ว ทรานโซนิก สูง ในชั้นบรรยากาศตอนล่าง—เพื่อชะลอการลงจอดขั้นสุดท้ายและทำการลงจอดอย่างนุ่มนวล^{[ 46 ]}หากบูสเตอร์กลับไปยังจุดลงจอดบนพื้นดิน จำเป็นต้องมีการเผาไหม้อีกครั้งหลังจากแยกขั้นไม่นานเพื่อย้อนกลับทิศทางการบินของบูสเตอร์ รวมเป็นการเผาไหม้ทั้งหมดสี่ครั้งสำหรับเครื่องยนต์กลาง
• เทคโนโลยี ควบคุมทิศทางใหม่สำหรับบูสเตอร์เพื่อนำตัวจรวด ที่กำลังลดระดับลง มาผ่านชั้นบรรยากาศในลักษณะที่เอื้อต่อการกลับมาโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายและการควบคุมทางอากาศพลศาสตร์ที่เพียงพอเพื่อให้ขั้นตอนสุดท้ายของการลงจอดเป็นไปได้^{[ 47 ]}ซึ่งรวมถึงอำนาจการควบคุม การหมุนที่เพียงพอ เพื่อป้องกันไม่ให้จรวดหมุนมากเกินไปดังเช่นที่เกิดขึ้นในการทดสอบการบินระดับสูงครั้งแรกในเดือนกันยายน 2013 ซึ่งอัตราการหมุนเกินขีดความสามารถของระบบควบคุมทิศทาง บูสเตอร์ (ACS) และเชื้อเพลิงในถัง "ถูกเหวี่ยง" ไปด้านข้างของถังทำให้เครื่องยนต์ตัวเดียวที่เกี่ยวข้องกับการลดความเร็วในระดับความสูงต่ำดับลง^{[ 27 ] [ 48 ]}เทคโนโลยีนี้จำเป็นต้องจัดการกับการเปลี่ยนผ่านจากสุญญากาศในอวกาศที่สภาวะไฮเปอร์โซนิก ลดความเร็วลงเป็นความเร็ว เหนือเสียงและผ่านการสั่นสะเทือนทรานโซนิก ก่อนที่จะจุดเครื่องยนต์หลักตัวใดตัวหนึ่งขึ้นใหม่ที่ความเร็วสุดท้าย^{[ 25 ]}
• ครีบตะแกรงความเร็วเหนือเสียงถูกเพิ่มเข้าไปในการออกแบบยานทดสอบบูสเตอร์ตั้งแต่การทดสอบการลงจอดแบบควบคุมในมหาสมุทรครั้งที่ 5ในปี 2014 เพื่อให้สามารถลงจอดได้อย่างแม่นยำ ครีบตะแกรงที่จัดเรียงเป็นรูปตัว "X" จะควบคุมเวกเตอร์แรงยก ของจรวดที่กำลังลงจอดเมื่อยานกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ทำให้สามารถ ลงจอดได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 49 ] [ 50 ]}การปรับปรุงการออกแบบยังคงดำเนินต่อไปจนถึงปี 2017 ครีบตะแกรงขนาดใหญ่และแข็งแรงกว่าเดิม ซึ่งทำจากไทเทเนียม ขึ้นรูป และไม่ได้ทาสี ได้รับการทดสอบครั้งแรกในเดือนมิถุนายน 2017 และถูกนำมาใช้กับส่วนแรกของจรวด Falcon 9 Block 5 ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ทั้งหมดตั้งแต่เดือนพฤษภาคม 2018 ^{[ 51 ]}

• เครื่องยนต์จรวดต้องสามารถปรับแรงขับได้เพื่อให้ความเร็วเป็นศูนย์ในขณะที่จรวดลงสู่พื้น แม้แต่แรงขับต่ำสุดที่เป็นไปได้ของ เครื่องยนต์ Merlin 1D เพียงเครื่องเดียวก็ ยังเกินน้ำหนักของแกนบูสเตอร์ Falcon 9 ที่เกือบว่างเปล่า ดังนั้นจรวดจึงไม่สามารถลอยตัวได้^{[ 52 ] [ 53 ] [ 50 ]}
• ความสามารถในการนำทางและการลงจอดขั้นสุดท้าย^{[ 20 ]}รวมถึงระบบควบคุมยานพาหนะและอัลกอริทึมซอฟต์แวร์ ระบบควบคุม เพื่อให้สามารถลงจอดจรวดที่มีอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของยานพาหนะมากกว่าหนึ่ง^{[ 54 ]}ด้วยเวกเตอร์แรงขับแบบวงปิด และการควบคุมคันเร่ง^{[ 55 ] [ 50 ]}
• ชุดเซ็นเซอร์ นำทางสำหรับการลงจอดที่แม่นยำ^{[ 47 ] [ 56 ] [ 50 ]}

• แท่นลงจอดลอยน้ำขนาดใหญ่สำหรับใช้ในการปล่อยจรวดในกรณีที่จรวดขั้นแรกมีเชื้อเพลิงไม่เพียงพอที่จะกลับไปยังฐานปล่อย ณ ปี 2022 SpaceX ได้สร้างเรือโดรนสำหรับท่าอวกาศแบบอัตโนมัติ 3 ลำ โดย 1 ลำปฏิบัติการอยู่ทางชายฝั่งตะวันตก และอีก 2 ลำอยู่ทางชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา
• ระบบป้องกันความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อขั้นแรกเมื่อกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ^{[ 57 ]}
• ชุดล้อลงจอดแบบพับได้น้ำหนักเบาสำหรับส่วนบูสเตอร์^{[ 17 ] [ 50 ]}ในเดือนพฤษภาคม 2013 ได้มีการแสดงการออกแบบให้เป็นลูกสูบแบบยืดหดได้ซ้อนกันบนโครงรูปตัว A ระยะกางทั้งหมดของขาลงจอดแบบยืดหดได้สี่ขาที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ / อลูมิเนียม^{[ 58 ] [ 59 ]}มีความยาวประมาณ 18 เมตร (60 ฟุต) และมีน้ำหนักน้อยกว่า 2,100 กิโลกรัม (4,600 ปอนด์) ระบบการกางใช้ฮีเลียม แรงดัน สูงเป็นของเหลวทำงาน^{[ 60 ] [ 61 ]}ในเที่ยวบินที่ 25ได้มีการประกาศว่าขาลงจอดแต่ละขาประกอบด้วย "แกนรับแรงกระแทก" เพื่อดูดซับแรงกระแทกจากการลงจอดในกรณีที่ลงจอดอย่างรุนแรงเป็นพิเศษ^{[ 62 ] [ 63 ]}

เพื่อให้ Falcon 9 สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และกลับไปยังสถานที่ปล่อยต้องบรรทุกเชื้อเพลิงและอุปกรณ์ลงจอด เพิ่มเติม ไว้ในขั้นแรก ซึ่งต้องลดน้ำหนักบรรทุกสูงสุดที่จะส่งขึ้นสู่วงโคจรลงประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับ Falcon 9 ที่ใช้แล้วทิ้ง^{[ 64 ]}การนำขั้นที่เคยใช้กลับมาบินในเที่ยวบินถัดไปขึ้นอยู่กับสภาพของขั้นที่ลงจอด และเป็นเทคนิคที่ถูกนำมาใช้น้อยมากนอกเหนือจากจรวดขับดันแข็ง ที่นำ กลับ มาใช้ใหม่ได้ของกระสวยอวกาศ

ในปี 2015 มัสก์คาดการณ์ว่าขั้นตอนการบินซ้ำของโครงการจะเป็นไปอย่าง "ราบรื่น" เนื่องจากมีการจุดเครื่องยนต์เต็มระยะเวลาหลายครั้งบนพื้นดิน และมีการสาธิตการสตาร์ทเครื่องยนต์ใหม่หลายครั้งแล้ว โดยไม่พบการเสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 65 ]}ในปี 2015 นักวิเคราะห์ในอุตสาหกรรมยังคงคาดการณ์ถึงปัญหาที่อาจขัดขวางการนำกลับมาใช้ใหม่ทางเศรษฐกิจ เนื่องจากยังไม่มีการพิสูจน์ต้นทุนในการปรับปรุงและปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศอีกครั้ง และกรณีทางเศรษฐกิจสำหรับการนำกลับมาใช้ใหม่จะต้องขึ้นอยู่กับการปล่อยจรวดบ่อยครั้ง^{[ 66 ]}

คาดว่า SpaceX จะช่วยลดต้นทุนการเข้าถึงอวกาศได้อย่างมาก และเปลี่ยนแปลงตลาดบริการปล่อยจรวดอวกาศที่มีการแข่งขันสูงขึ้นเรื่อยๆ^{[ 26 ] [ 67 ]} Michael Belfiore เขียนไว้ในForeign Policyในปี 2013 ว่า ด้วยต้นทุนที่เผยแพร่ไว้ที่56.5 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อการปล่อยจรวดไปยังวงโคจรต่ำของโลก “จรวด Falcon 9 นั้นมีราคาถูกที่สุดในอุตสาหกรรมอยู่แล้ว จรวด Falcon 9 ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อาจลดราคาลงได้หลายเท่าตัวกระตุ้นให้เกิดธุรกิจที่เกี่ยวข้องกับอวกาศมากขึ้น ซึ่งในทางกลับกันจะช่วยลดต้นทุนการเข้าถึงอวกาศลงไปอีกผ่านการประหยัดจากขนาด” ^{[ 24 ]}แม้แต่สำหรับการปล่อยจรวดทางทหาร ซึ่งมีข้อกำหนดตามสัญญาหลายประการสำหรับบริการปล่อยจรวดเพิ่มเติมที่จะต้องจัดหา ราคาของ SpaceX ก็ยังต่ำกว่า100 ล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 68 ] [ 69 ]}

Ajay Kothari นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมอวกาศตั้งข้อสังเกตว่าเทคโนโลยีที่นำกลับมาใช้ใหม่ของ SpaceX สามารถทำสิ่งเดียวกันกับการขนส่งอวกาศได้ "เช่นเดียวกับที่เครื่องยนต์เจ็ททำกับการขนส่งทางอากาศเมื่อ 60 ปีก่อน เมื่อผู้คนไม่เคยนึกภาพว่าจะมีผู้โดยสารมากกว่า 500 ล้านคนเดินทางโดยเครื่องบินทุกปี และต้นทุนจะลดลงได้ถึงระดับที่เป็นอยู่ ทั้งหมดนี้เป็นเพราะปริมาณผู้โดยสารและการนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างน่าเชื่อถือ" ^{[ 70 ]} SpaceX กล่าวในเดือนมกราคม 2014 ว่าหากพวกเขาประสบความสำเร็จในการพัฒนาเทคโนโลยีที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ราคาการปล่อยจรวด Falcon 9 ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้จะอยู่ที่ ประมาณ 5 ถึง 7 ล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 71 ]}และหลังจากการกู้คืนขั้นแรกที่ประสบความสำเร็จในเดือนธันวาคม 2015 Musk กล่าวว่า "ศักยภาพในการลดต้นทุนในระยะยาวน่าจะมากกว่า 100 เท่า" ^{[ 66 ]}

ณ เดือนมีนาคม พ.ศ. 2557 ผู้ให้บริการปล่อยจรวดที่แข่งขันกับ SpaceX ไม่ได้วางแผนที่จะพัฒนาเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันหรือเสนอทางเลือกการปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ที่สามารถแข่งขันได้ ทั้งILSซึ่งทำการตลาดการปล่อยจรวด Proton ของรัสเซีย Arianespace และSeaLaunchต่างก็ไม่ได้วางแผนที่จะพัฒนาและทำการตลาดบริการยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ SpaceX เป็นคู่แข่งเพียงรายเดียวที่คาดการณ์ ตลาดที่ มีความยืดหยุ่น เพียงพอ ในด้านอุปสงค์เพื่อที่จะพิสูจน์ความคุ้มค่าของการพัฒนาเทคโนโลยีจรวดแบบใช้ซ้ำได้ที่มีต้นทุนสูงและการใช้จ่ายเงินทุนส่วนตัวเพื่อพัฒนาทางเลือกสำหรับโอกาสทางการตลาดตามทฤษฎีนั้น^{[ 72 ]}

ในปี 2557 จรวด Falcon 9 v1.1 ได้รับการออกแบบให้มีความจุมากกว่าข้อกำหนดน้ำหนักบรรทุกอย่างเป็นทางการประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้สงวนไว้สำหรับ SpaceX เพื่อทำการทดสอบการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและการลงจอดของขั้นแรกเพื่อการนำกลับมาใช้ใหม่ ในขณะเดียวกันก็ยังคงบรรลุการส่งมอบน้ำหนักบรรทุกในวงโคจรตามที่กำหนดให้กับลูกค้า^{[ 73 ]}

เพื่อให้บรรลุผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจอย่างเต็มที่จากเทคโนโลยีที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ จำเป็นต้องนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างรวดเร็วและสมบูรณ์ โดยไม่ต้องผ่านช่วงเวลาการปรับปรุงใหม่ที่ยาวนานและมีค่าใช้จ่ายสูง หรือการออกแบบที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้เพียงบางส่วน ซึ่งเป็นปัญหาในการพยายามสร้างยานปล่อยจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ในอดีต SpaceX ได้ระบุอย่างชัดเจนว่า "ศักยภาพมหาศาลในการเปิดทางสู่การบินอวกาศ" ^{[ 74 ]}ขึ้นอยู่กับการบรรลุการนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์และรวดเร็ว^{[ 28 ] [ 68 ]}ซีอีโอ Musk กล่าวในปี 2014 ว่าความสำเร็จในการพัฒนาเทคโนโลยีสามารถลด "ต้นทุนการบินอวกาศลงได้ถึง 100 เท่า" ^{[ 75 ]}เนื่องจากต้นทุนของเชื้อเพลิง/สารออกซิไดเซอร์บน Falcon 9 คิดเป็นเพียง 0.3 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนทั้งหมดของยาน^{[ 76 ]}

นอกเหนือจากการแข่งขันในตลาดที่เกิดจากราคาการปล่อยจรวดที่ต่ำกว่าของ SpaceX และศักยภาพในอนาคตของราคาการปล่อยจรวดที่ต่ำลงอย่างมากหากเทคโนโลยีนี้ประสบความสำเร็จAviation Weekกล่าวในปี 2014 ว่า "งานปล่อยจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ของ SpaceX เป็น แบบจำลอง การวิจัยและพัฒนา " — "ความกล้าหาญของแนวคิดและความเร็วในการดำเนินโครงการทำให้เป็นตัวอย่าง ... [ความ]รวดเร็วในการพัฒนาเกือบจะ เหมือนกับ โครงการ Apolloในการดำเนินการ ... [แม้ว่า] ความสำเร็จจะยังห่างไกลจากการรับประกัน" ^{[ 77 ]}

เมื่อวันที่ 9 มีนาคม 2016 ประธานบริษัท SpaceX Gwynne Shotwell ได้ประเมินความเป็นไปได้ในการประหยัดค่าใช้จ่ายจากการนำจรวดกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมจริงมากขึ้น เนื่องจากความพยายามที่จะนำส่วนที่สอง (ของ Falcon 9) กลับมาใช้ใหม่ได้ถูกยกเลิกไปแล้วเนื่องจากปัญหาเรื่องต้นทุนและน้ำหนัก เธอกล่าวว่าด้วยต้นทุนการเติมเชื้อเพลิง1 ล้านดอลลาร์สหรัฐ และต้นทุนการปรับปรุงส่วนแรกที่ใช้แล้ว 3 ล้านดอลลาร์สหรัฐอาจทำให้ราคาการปล่อยจรวดลดลงเหลือเพียง40 ล้านดอลลาร์สหรัฐซึ่งประหยัดได้ถึง 30% ลูกค้ารายใหญ่ที่สุดของ SpaceX อย่าง SES กล่าวว่าต้องการเป็นรายแรกที่ใช้บริการจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ แม้ว่าพวกเขาต้องการราคาปล่อยจรวดที่30 ล้านดอลลาร์สหรัฐหรือประหยัดได้ 50% เพื่อชดเชยความเสี่ยงในการบุกเบิกกระบวนการนี้^{[ 78 ]}

ตามที่อีลอน มัสก์กล่าว ชิ้นส่วนเกือบทุกชิ้นของฟอลคอนควรนำกลับมาใช้ซ้ำได้มากกว่า 100 ครั้ง แผ่นกันความร้อนและชิ้นส่วนอื่นๆ อีกเล็กน้อยควรนำกลับมาใช้ซ้ำได้มากกว่า 10 ครั้งก่อนที่จะต้องเปลี่ยน^{[ 79 ]} ในเดือนมีนาคม 2017 SpaceX ประกาศความคืบหน้าในการทดลองเพื่อกู้คืนและนำกลับมาใช้ซ้ำชิ้นส่วนครอบ หัวจรวดมูลค่า 6 ล้านดอลลาร์ใน ภารกิจ SES-10ชิ้นส่วนครอบหัวจรวดครึ่งหนึ่งได้ทำการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและลงจอดในน้ำ อย่างควบคุม โดยใช้เครื่องยนต์ขับดันและร่มชูชีพที่ควบคุมทิศทางได้ ในที่สุดก็มีกำหนดการที่ชิ้นส่วนครอบหัวจรวดจะลงจอดบนโครงสร้าง "ปราสาทเป่าลม" ลอยน้ำ^{[ 80 ]}

SpaceX เริ่มนำชิ้นส่วนจรวดที่เคยปล่อยไปแล้วกลับมาใช้งานอีกครั้งในปี 2017 การบินซ้ำครั้งแรกเกิดขึ้นในเดือนมีนาคม 2017 เกือบหนึ่งปีหลังจากการบินครั้งแรก ของจรวด การบิน ซ้ำครั้งที่สองเกิดขึ้นในเดือนมิถุนายน 2017 เพียงห้าเดือนหลังจากการบินครั้งแรก ทั้งสองครั้งประสบความสำเร็จ และทั้งบริษัทประกันภัยและลูกค้าบริการปล่อยจรวดต่างสนับสนุนตลาดบริการปล่อยจรวดที่ให้บริการโดยจรวดที่นำกลับมาใช้งานซ้ำได้^{[ 4 ]}

ในเดือนสิงหาคม 2020 มัสก์ทวีตว่าการปรับปรุงและนำบูสเตอร์กลับมาใช้ใหม่นั้นมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า 10% ของราคาบูสเตอร์ใหม่ ในขณะที่การลดน้ำหนักบรรทุกต่ำกว่า 40% ตามทวีตของเขา SpaceX จะคุ้มทุนเมื่อทำการบินครั้งที่สองต่อบูสเตอร์หนึ่งตัว และประหยัดเงินได้ตั้งแต่การบินครั้งที่สามเป็นต้นไป^{[ 81 ]}ในขณะนั้น Falcon 9 Block 5 ได้ทำการบินไปแล้ว 35 เที่ยวบินด้วยบูสเตอร์ 11 ตัว

ก่อนที่โครงการนำกลับมาใช้ใหม่จะประสบความสำเร็จในเดือนธันวาคม 2015 การนำจรวดบูสเตอร์ของระบบปล่อยขึ้นสู่วงโคจรกลับมายัง โลกนั้นไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน และหลายคนตั้งคำถามถึงความเป็นไปได้ทั้งในด้านเทคนิคและเศรษฐกิจ และแม้หลังจากความสำเร็จนี้ การนำจรวดกลับมาใช้ ใหม่อย่างรวดเร็วก็ยังไม่เคยมีการพยายาม การพัฒนาจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างยิ่ง เนื่องจากมวลของจรวดเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่สามารถขึ้นสู่วงโคจรได้^{[ 12 ] [ 82 ]}โดยทั่วไปแล้ว น้ำหนักบรรทุกของจรวดจะอยู่ที่ประมาณ 3% ของมวลของจรวด ซึ่งเป็นปริมาณเชื้อเพลิงโดยประมาณที่จำเป็นสำหรับการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของยาน^{[ 83 ]}

อีลอน มัสก์ กล่าวในช่วงเริ่มต้นของโครงการว่า เขาเชื่อว่าการกลับมา การลงจอดในแนวดิ่ง และการกู้คืนนั้นเป็นไปได้ เพราะวิธีการผลิตของ SpaceX ส่งผลให้ประสิทธิภาพของจรวดสูงกว่าอัตรากำไรทั่วไปที่ 3% จรวด SpaceX ที่ใช้งานในรูปแบบที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้มีกำลังการยกน้ำหนักบรรทุกน้อยกว่าจรวดแบบเดียวกันในรูปแบบที่ใช้แล้ว ทิ้งประมาณ 30% ^{[ 25 ]}

แม้ว่า เทคโนโลยี ระบบปล่อยจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้จะได้รับการพัฒนาและใช้งานครั้งแรกในขั้นตอนแรกของจรวดตระกูล Falcon ^{[ 6 ]}แต่ก็เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับ Falcon Heavy ซึ่งแกนด้านนอก ทั้งสอง จะแยกออกจากจรวดเร็วกว่าในระหว่างการบิน และด้วยเหตุนี้จึงเคลื่อนที่ช้าลงเมื่อแยกตัวออกจากจรวด ตัวอย่างเช่น ในเที่ยวบิน Falcon 9 เที่ยวบินที่ 20ความเร็วเมื่อแยกตัวอยู่ที่เกือบ 6,000 กม./ชม. ^{[ 84 ]}และทำให้สามารถกลับมาใกล้กับจุดปล่อยจรวดได้ ในเที่ยวบินที่ 22 ซึ่งไปยังวงโคจร GTOที่มีพลังงานสูงกว่า ความเร็วเมื่อแยกตัวจะอยู่ระหว่าง 8,000 ถึง 9,000 กม./ชม. ที่ความเร็วที่สูงขึ้นเหล่านี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะนำบูสเตอร์กลับมาใกล้กับจุดปล่อยจรวดเพื่อลงจอด หากพยายามลงจอด จะต้องลงจอดในระยะทางหลายร้อยกิโลเมตรโดยใช้โดร นแบบอัตโนมัติ

การนำกลับมาใช้ใหม่ยังมีผลกระทบต่อการประเมินความเสี่ยงด้วย ในขณะที่ลูกค้ากลุ่มแรกๆ ของจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่เรียกร้องราคาที่ต่ำกว่า^{[ 85 ]}บูสเตอร์ที่เคยบินมาแล้วได้รับการพิสูจน์แล้วว่าใช้งานได้ภายใต้สภาวะการบินที่สมจริง ลูกค้าบางรายในปัจจุบันจึงนิยมใช้บูสเตอร์ที่นำกลับมาใช้ใหม่มากกว่าบูสเตอร์ใหม่^{[ 86 ]}

ในปี 2013 SpaceX ได้ทดสอบเทคโนโลยีการนำกลับมาใช้ใหม่ ทั้งในส่วนของ การออกแบบยานปล่อย จรวดขั้นแรก (ด้วยยานทดสอบสามลำ ได้แก่Grasshopper , F9R Dev1และF9R Dev2 ) และสำหรับแคปซูลอวกาศSpaceX Dragon 2 ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ (ด้วยยานทดสอบระดับความสูงต่ำที่เรียกว่าDragonFly )

SpaceX ได้เปิดเผยต่อสาธารณะถึงโครงการทดสอบแบบค่อยเป็นค่อยไปหลายองค์ประกอบสำหรับชิ้นส่วนจรวดขับดัน ซึ่งประกอบด้วยสี่ด้านดังนี้:

• การทดสอบ ที่ระดับความสูงต่ำ (น้อยกว่า 760 ม./2,500 ฟุต^{[ 16 ] [ 87 ]} ) ความเร็วต่ำของเครื่องบินต้นแบบ Grasshopper เครื่องยนต์เดี่ยว ณ สถานที่ทดสอบในรัฐเท็กซัส
• การทดสอบที่ระดับความสูงต่ำ (น้อยกว่า 3,000 ม./9,800 ฟุต) ด้วยความเร็วต่ำของยานทดสอบสามเครื่องยนต์รุ่นที่สองขนาดใหญ่กว่ามากที่เรียกว่า F9R Dev1 ยานรุ่นที่สองนี้มีขาลงจอดที่ยืดหดได้และจะได้รับการทดสอบที่ไซต์ทดสอบเท็กซัส^{[ 88 ]}
• การทดสอบที่ระดับความสูงและความเร็วปานกลางได้รับการวางแผนไว้ แต่ถูกยกเลิกเพื่อเปลี่ยนไปเป็นการทดสอบการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศหลังภารกิจของจรวดขับดันขั้นแรกแทนโดยจะใช้จรวด F9R Dev2 ที่ศูนย์เช่าของ SpaceX ที่Spaceport Americaในนิวเม็กซิโก
• การทดสอบการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศแบบขีปนาวิถี ที่ระดับความสูงสูง (91 กม./300,000 ฟุต^{[ 89 ]} ) ความเร็วสูงมาก (ประมาณ2.0 กม./วินาที ; 6,500 กม./ชม.; 4,100 ไมล์/ชม.; มัค 6 ^{[ 1 ]} ) การลดความเร็วแบบควบคุม และการลงจอดแบบควบคุมของขั้นตอนบูสเตอร์ Falcon 9 หลังภารกิจ (ที่ใช้แล้ว) หลังจากการปล่อย Falcon 9 บางส่วนที่เริ่มต้นในปี 2013

ในปี 2012 และ 2013 Grasshopper ได้ทำการทดสอบการบินบูสเตอร์ที่ระดับความสูงต่ำจำนวน 8 ครั้งการทดสอบการลงจอดแบบควบคุมจากระดับความสูง ครั้งแรก ของบูสเตอร์ เกิดขึ้นในเดือนกันยายน 2013 โดยมีการทดสอบครั้งที่ สอง ในเดือนเมษายน ^{[ 26 ] [ 29 ] [ 90 ]}การทดสอบการบินครั้งที่สามในเดือนกรกฎาคม^{[ 91 ]}และการทดสอบครั้งที่สี่ในเดือนกันยายน 2014 การทดสอบการบินทั้งสี่ครั้งจนถึงปัจจุบันมีจุดประสงค์เพื่อจำลองการลงจอดเหนือน้ำ^{[ 36 ]}มีการทดสอบการบินบูสเตอร์ที่ระดับความสูงต่ำของ F9R Dev1 จำนวน 5 ครั้งในช่วงเดือนเมษายน-สิงหาคม 2014 ก่อนที่ยานจะทำลายตัวเองด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยในการบินครั้งที่ห้า^{[ 92 ] [ 93 ]}

SpaceX ใช้ชุดยานปล่อยจรวดแบบนำกลับ มาใช้ใหม่ได้ (RLV) สำหรับสาธิตเทคโนโลยีเชิงทดลองเพื่อเริ่มต้นการทดสอบการบิน ของเทคโนโลยีบูสเตอร์แบบนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในปี 2012 มีการสร้างจรวดทดสอบแบบนำกลับมาใช้ใหม่ได้ต้นแบบสองรุ่น ได้แก่ Grasshopperสูง 106 ฟุต (32 ม.) (เดิมชื่อGrasshopper v1.0 ) และ Falcon 9 Reusable Development VehicleหรือF9R Dev1สูง 160 ฟุต (49 ม.) ซึ่งเดิมชื่อGrasshopper v1.1 ^{[ 74 ]}รวมถึงต้นแบบแคปซูลสำหรับการทดสอบการลงจอดแบบขับเคลื่อนของ แคปซูลลูกเรือและสินค้า Dragonสำหรับ Falcon 9— DragonFly [ ^{74 ] Grasshopper}ถูกสร้างขึ้นในปี 2011–2012 สำหรับการทดสอบการลอยตัวที่ระดับความสูงต่ำและความเร็วต่ำ ซึ่งเริ่มต้นในเดือนกันยายน 2012 และสิ้นสุดในเดือนตุลาคม 2013 หลังจากการบินทดสอบแปดเที่ยวบิน^{[ 16 ] [ 17 ] [ 74 ]}การออกแบบยานต้นแบบลำที่สอง F9R Dev1 สร้างขึ้นบน ส่วนบูสเตอร์ Falcon 9 v1.1 ที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก ซึ่งใช้เพื่อขยายขอบเขต การทดสอบการบินที่ระดับความสูงต่ำ บนยานที่ตรงกับฮาร์ดแวร์การบินจริงได้ดียิ่งขึ้น โดยทำการทดสอบการบิน 5 ครั้งในปี 2014 ^{[ 74 ] [ 94 ] [ 95 ]}การบินที่ระดับความสูงต่ำและความเร็วต่ำของจรวดและแคปซูลทดสอบดำเนินการที่ศูนย์ทดสอบจรวด SpaceXในเมืองแมคเกรเกอร์ รัฐเท็กซัส^{[ 16 ] [ 17 ] [ 74 ]}

SpaceX ระบุในเดือนพฤศจิกายน 2018 ว่าพวกเขาพิจารณาที่จะทดสอบขั้นที่สองของจรวด Falcon 9 ที่ได้รับการดัดแปลงอย่างมาก ซึ่งจะมีลักษณะเหมือน " ยาน BFR ขนาดเล็ก " และใช้สำหรับการทดสอบการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ของเทคโนโลยีจำนวนหนึ่งที่จำเป็นสำหรับยานอวกาศขนาดเต็ม รวมถึง แผ่นกันความร้อนน้ำหนักเบาพิเศษและพื้นผิวควบคุมความเร็ว สูง ^{[ 96 ] [ 97 ]}แต่สองสัปดาห์ต่อมา มัสก์ได้ยกเลิกแนวทางดังกล่าวและเลือกใช้ BFR ขนาดเต็มแทน^{[ 98 ]}

Grasshopper ซึ่งเป็นยานทดสอบ VTVLลำแรกของบริษัทประกอบด้วยถังเชื้อเพลิงขั้นแรก ของ Falcon 9 v1.0เครื่องยนต์Merlin-1D หนึ่งเครื่อง และขาลงจอดเหล็กสี่ขาที่ติดตั้งถาวร มีความสูง 106 ฟุต (32 เมตร) ^{[ 17 ]} SpaceX ได้สร้างฐานปล่อยจรวดคอนกรีตขนาด 0.5 เอเคอร์ (0.20 เฮกตาร์) ที่ศูนย์พัฒนาและทดสอบจรวดในMcGregor รัฐเท็ กซั ส เพื่อสนับสนุนโครงการทดสอบการบินของ Grasshopper ^{[ 99 ]} Grasshopper ยังเป็นที่รู้จักในชื่อ Grasshopper เวอร์ชัน 1.0 หรือ Grasshopper v1.0 ก่อนปี 2014 ในช่วงเวลาที่กำลังสร้างยานทดสอบ Grasshopper รุ่นต่อๆ ไป

นอกเหนือจากการทดสอบการบิน 3 ครั้งในปี 2012 แล้ว ยังมีการทดสอบเพิ่มเติมอีก 5 ครั้งที่ประสบความสำเร็จภายในสิ้นเดือนตุลาคม 2013 ซึ่งรวมถึงการทดสอบครั้งที่ 4 ในเดือนมีนาคม 2013 โดย Grasshopper สามารถกระโดดได้สูงถึง 80.1 เมตร (263 ฟุต) ด้วยเวลาบิน 34 วินาที^{[ 100 ]}ในการทดสอบครั้งที่ 7 ในเดือนสิงหาคม 2013 ยานดังกล่าวสามารถบินได้สูงถึง 250 เมตร (820 ฟุต) ในเวลาบิน 60 วินาที และทำการบินแบบเคลื่อนที่ด้านข้างได้ 100 เมตร (330 ฟุต) ก่อนที่จะกลับลงจอด^{[ 101 ]} Grasshopper ได้ทำการทดสอบการบินครั้งที่ 8 และครั้งสุดท้ายในวันที่ 7 ตุลาคม 2013 โดยบินได้สูงถึง 744 เมตร (2,441 ฟุต) ก่อนที่จะลงจอดสำเร็จเป็นครั้งที่ 8 ^{[ 102 ]}ปัจจุบันยานทดสอบ Grasshopper ได้ถูกปลดประจำการแล้ว^{[ 103 ]}

ตั้งแต่เดือนตุลาคม 2012 SpaceX ได้หารือเกี่ยวกับการพัฒนายานทดสอบ Grasshopper รุ่นที่สอง ซึ่งจะมีขาลงจอดที่เบากว่าและพับเก็บได้ที่ด้านข้างของจรวด มีช่องวางเครื่องยนต์ที่แตกต่างออกไป และจะยาวกว่ายาน Grasshopper รุ่นแรกเกือบ 50% ^{[ 95 ]}ในเดือนมีนาคม 2013 SpaceX ประกาศว่ายานบินย่อยวงโคจรขนาดใหญ่ระดับ Grasshopper จะถูกสร้างขึ้นจาก ถังเชื้อเพลิงขั้นแรกของ Falcon 9 v1.1ที่ใช้สำหรับการทดสอบคุณสมบัติที่ศูนย์พัฒนาและทดสอบจรวด SpaceX ในช่วงต้นปี 2013 โดยได้รับการสร้างใหม่เป็นF9R Dev1พร้อมขาลงจอดที่ยืดหดได้ มีการทดสอบการบิน 5 ครั้งในปี 2014 ^{[ 74 ]}

ยานทดสอบการบิน VTVL ลำที่สอง—F9R Dev1 ซึ่งสร้างขึ้นบนถังเชื้อเพลิงขั้นแรกของFalcon 9 v1.1 ที่ยาวกว่ามาก พร้อมขาลงจอดแบบพับเก็บได้—ทำการบินทดสอบครั้งแรกเมื่อวันที่ 17 เมษายน 2557 ^{[ 74 ] [ 92 ]} F9R Dev1 ถูกใช้สำหรับการบินทดสอบระดับความสูงต่ำในพื้นที่ McGregor รัฐเท็กซัส—ระดับความสูงสูงสุดที่คาดการณ์ไว้ต่ำกว่า 3,000 เมตร (10,000 ฟุต) ^{[ 74 ]} —โดยมีการบินทดสอบทั้งหมดห้าครั้ง ซึ่งทั้งหมดเกิดขึ้นในปี 2557 ยานลำนี้ทำลายตัวเองเพื่อเป็นมาตรการด้านความปลอดภัยระหว่างการบินทดสอบครั้งที่ห้าเมื่อวันที่ 22 สิงหาคม 2557 ^{[ 104 ]}

ภายในเดือนเมษายน พ.ศ. 2557 ยานทดสอบการบินลำที่สาม—F9R Dev2—กำลังถูกสร้างขึ้นและวางแผนที่จะทำการบินที่ระยะทดสอบระดับความสูงที่Spaceport Americaในนิวเม็กซิโกซึ่งคาดว่าจะทำการบินที่ระดับความสูงถึง 91,000 เมตร (300,000 ฟุต) ขึ้นไป^{[ 74 ]}ยานลำนี้ไม่เคยถูกทำการบิน เนื่องจาก SpaceX ได้ย้ายโปรแกรมการทดสอบระดับความสูงไปเป็นการทดสอบการลงจอดแบบควบคุมของบูสเตอร์ที่ใช้แล้วหลังจากการใช้งานในการปล่อยและขึ้นสู่วงโคจรแบบเสียค่าใช้จ่าย

DragonFlyเป็นต้นแบบทดสอบสำหรับแคปซูลSpaceX Dragon เวอร์ชัน ลงจอดด้วยแรงขับ ซึ่งเป็น ยานปล่อยจรวด แบบใช้ซ้ำได้ (RLV) สำหรับการบินในระดับความสูงต่ำ โดยมีจุดประสงค์เพื่อทดสอบการบินณ เดือนพฤษภาคม 2014 มีแผนจะดำเนินการทดสอบที่ศูนย์ทดสอบจรวด McGregor ในรัฐเท็กซัส ระหว่างปี 2014–2015 ^{[ 32 ] [ 105 ]}

ยานทดสอบ DragonFly ขับเคลื่อนด้วย เครื่องยนต์ SuperDraco จำนวน 8 เครื่อง จัดเรียงในรูปแบบสำรองเพื่อรองรับความทนทานต่อความผิดพลาดในการออกแบบระบบขับเคลื่อน^{[ 106 ]}เครื่องยนต์ SuperDraco ใช้ ส่วนผสม เชื้อเพลิงที่เก็บรักษาได้ของเชื้อเพลิงโมโนเมทิลไฮดราซีน (MMH) และ ไนโตรเจนเตตระ ออกไซด์ออกซิไดเซอร์ (NTO) ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงชนิดเดียวกันกับที่ใช้ใน เครื่องยนต์ขับดัน Draco ขนาดเล็ก ที่ใช้สำหรับการควบคุมทิศทางและการเคลื่อนที่บนยานอวกาศ Dragonรุ่นแรก^{[ 105 ]}แม้ว่าเครื่องยนต์ SuperDraco จะสามารถสร้างแรงขับได้ 73,000 นิวตัน (16,400 ปอนด์) แต่ในระหว่างการใช้งานบนยานทดสอบการบิน DragonFly แต่ละเครื่องจะถูกลดแรงขับลงเหลือน้อยกว่า 68,170 นิวตัน (15,325 ปอนด์) เพื่อรักษาเสถียรภาพของยาน^{[ 105 ]}

ในปี 2013–2014 มีการเสนอโครงการทดสอบการบินจำนวน 30 เที่ยวบิน ซึ่งรวมถึงการบินแบบใช้แรงขับช่วย (ร่มชูชีพและเครื่องยนต์ขับดัน) 2 เที่ยวบิน และ การบินแบบลงจอด โดยใช้แรงขับ (ไม่ใช้ร่มชูชีพ) 2 เที่ยวบิน โดยปล่อยจากเฮลิคอปเตอร์ที่ระดับความสูงประมาณ 10,000 ฟุต (3,000 เมตร) ส่วนอีก 26 เที่ยวบินทดสอบนั้น คาดว่าจะบินขึ้นจากแท่นปล่อยจรวด โดย 8 เที่ยวบินจะเป็นการบินแบบใช้แรงขับช่วย (ลงจอดโดยใช้ร่มชูชีพและเครื่องยนต์ขับดัน) และ 18 เที่ยวบินจะเป็นการบินแบบใช้แรงขับเต็มรูปแบบคล้ายกับการทดสอบการบินของจรวดGrasshopper และ F9R Dev ^{[ 105 ] [ 106 ]}ณ ปี 2014 โครงการทดสอบ DragonFly คาดว่าจะเริ่มหลังจากเสร็จสิ้น การทดสอบจรวด F9R Dev1ที่โรงงาน McGregor ^{[ 106 ]}

ในรูปแบบที่ไม่ธรรมดาสำหรับยานปล่อยจรวด SpaceX เริ่มต้นในปี 2013 โดยใช้ส่วนแรกของจรวด Falcon 9 v1.1 บางส่วนสำหรับการทดสอบการบิน แบบควบคุมการลงจอด หลังจากเสร็จสิ้นขั้นตอนการเร่งความเร็วในการบินขึ้นสู่วงโคจร นับตั้งแต่การเริ่มต้นของการบินอวกาศในปี 1957โดยปกติแล้วส่วนเร่งความเร็วของยานปล่อยจรวดจะถูกทิ้งหลังจากส่ง payloads ขึ้นไปแล้ว การทดสอบเหนือน้ำที่ SpaceX เริ่มต้นขึ้นนั้นเกิดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิกและแอตแลนติกทางใต้ของฐานทัพอากาศแวนเดนเบิร์ก (แคลิฟอร์เนีย) และทางตะวันออกของฐานทัพอากาศเคปคานาเวรัล (ฟลอริดา) การทดสอบการบินครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 29 กันยายน 2013 หลังจากส่วนที่สองซึ่ง บรรทุก CASSIOPEและnanosatแยกออกจากส่วนเร่งความเร็ว การทดสอบการลงจอดและการจำลองการลงจอดเหล่านี้ยังคงดำเนินต่อไปอีกสองปี โดยการทดสอบการบินครั้งที่สองเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2557 ^{[ 26 ] [ 29 ] [ 90 ]}มีการทดสอบอีกสองครั้งในปี 2557และการทดสอบอีกสี่ครั้งต่อมาในปี 2558 ^{[ 107 ]} SpaceX ยังคงทำการ เปลี่ยนแปลงการออกแบบบูสเตอร์ อย่างต่อเนื่องและค่อยเป็นค่อยไปรวมถึงเทคโนโลยีที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ โปรไฟล์การลงจอด และระยะขอบเชื้อเพลิง ในเที่ยวบิน Falcon 9 และ Falcon Heavy บางเที่ยวบินระหว่างปี 2559-2561 เพื่อปรับแต่งการออกแบบและพารามิเตอร์การทำงาน การทดสอบการลงจอดและการลงจอดเหล่านี้จำนวนมากได้รับการทดสอบในภารกิจการบินอวกาศในวงโคจรที่ใช้งานอยู่สำหรับลูกค้าของ SpaceX ในขณะที่บูสเตอร์กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและพยายามลงจอดเพื่อกู้คืน

หลังจากการวิเคราะห์ข้อมูลการทดสอบการบินจากการลงจอดที่ควบคุมด้วยบูสเตอร์ครั้งแรกในเดือนกันยายน 2013 SpaceX ประกาศว่าได้ทดสอบเทคโนโลยีใหม่จำนวนมากในการบินครั้งนั้นสำเร็จ และเมื่อรวมกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นกับเครื่องสาธิตการลงจอดระดับต่ำ Grasshopper พวกเขาก็พร้อมที่จะทดสอบการกู้คืนขั้นบูสเตอร์อย่างเต็มรูปแบบ การทดสอบการบินครั้งแรกประสบความสำเร็จ SpaceX กล่าวว่า "สามารถเปลี่ยนจากสุญญากาศผ่านความเร็วเหนือเสียงผ่าน ความเร็วเหนือ เสียงผ่าน ความเร็ว ทรานโซนิกและจุดเครื่องยนต์และควบคุมขั้นบูสเตอร์ตลอดทางผ่าน [ชั้นบรรยากาศ] ได้สำเร็จ" ^{[ 25 ]}มัสก์กล่าวว่า "ความพยายามครั้งต่อไปในการกู้คืนขั้นแรกของ Falcon 9 จะอยู่ในเที่ยวบินที่สี่ของจรวดที่ได้รับการอัพเกรด นี่จะเป็นเที่ยวบินขนส่งสินค้า Dragon เชิงพาณิชย์ครั้งที่สามไปยัง ISS [สถานีอวกาศนานาชาติ]" ^{[ 27 ]}

การทดสอบการบินครั้งที่สองนี้เกิดขึ้นระหว่างเที่ยวบิน Dragon ไปยัง ISS ในเดือนเมษายน 2014 SpaceX ได้ติดตั้งขาลงจอดที่ขั้นแรก ลดความเร็วเหนือมหาสมุทร และพยายามจำลองการลงจอดเหนือน้ำ หลังจากจุดระเบิดขั้นที่สองในภารกิจส่งเสบียงครั้งที่สามที่ทำสัญญากับ NASA ขั้นแรกสามารถลดความเร็วได้สำเร็จเพียงพอสำหรับการลงจอดอย่างนุ่มนวลเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก^{[ 29 ]} SpaceX ประกาศในเดือนกุมภาพันธ์ 2014 ถึงความตั้งใจที่จะดำเนินการทดสอบการลงจอดของบูสเตอร์ขั้นแรกในมหาสมุทรต่อไปจนกว่าจะพิสูจน์ได้ว่าสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำตั้งแต่ความเร็วเหนือเสียงจนถึงความเร็วต่ำกว่าเสียง^{[ 90 ]}มีการทดสอบการลงจอดแบบควบคุมเพิ่มเติมอีกห้าครั้งในช่วงที่เหลือของปี 2014 จนถึงเดือนเมษายน 2015 รวมถึงความพยายามสองครั้งในการลงจอดบนแท่นลงจอดลอยน้ำ ซึ่งเป็น เรือโดรนท่าอวกาศอัตโนมัติที่สร้างโดย SpaceX ในมหาสมุทรแอตแลนติกทางตะวันออกของสถานที่ปล่อยจรวด ซึ่งทั้งสองครั้งนำยานไปยังแท่นลงจอด แต่ไม่มีครั้งใดที่ประสบความสำเร็จในการลงจอด

ระหว่างช่วงหยุดปล่อยจรวดในปี 2015 SpaceX ได้ขออนุมัติจากFAAเพื่อพยายามนำเที่ยวบินถัด ไปกลับ ไปยังเคปคานาเวรัลแทนที่จะกำหนดเป้าหมายไปที่แท่นลอยน้ำในมหาสมุทร เป้าหมายคือการลงจอดจรวดในแนว ดิ่งที่พื้นที่ Landing Zone 1ที่เช่าไว้ซึ่งเป็นอดีตLaunch Complex 13ที่ SpaceX เพิ่งสร้างลานจอดจรวดขนาดใหญ่^{[ 108 ]} FAA อนุมัติแผนความปลอดภัยสำหรับการลงจอดบนพื้นดินในวันที่ 18 ธันวาคม 2015 ^{[ 109 ]}ขั้นแรกได้ลงจอดสำเร็จตามเป้าหมายเวลา 20:38 ตามเวลาท้องถิ่นในวันที่ 21 ธันวาคม (01:38 UTC ในวันที่ 22 ธันวาคม) ^{[ 110 ] [ 107 ]}

บูสเตอร์ขั้นแรกB1019ไม่เคยบินอีกเลยหลังจากเที่ยวบินนั้น^{[ 111 ]}แต่จรวดถูกย้ายไปทางเหนือไม่กี่ไมล์ไปยังโรงเก็บเครื่องบินของ SpaceX ที่แท่นปล่อยจรวด 39Aและได้รับการปรับปรุงใหม่โดย SpaceX ที่ศูนย์อวกาศเคนเนดี ที่อยู่ติดกัน ซึ่งได้รับการตรวจสอบก่อนที่จะนำไปใช้ในวันที่ 15 มกราคม 2016 เพื่อทำการ ทดสอบ การจุดระเบิดแบบคงที่บนแท่นปล่อยจรวดเดิม คือแท่นปล่อยจรวดหมายเลข 40 [ ^{112 ] การ}ทดสอบนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อประเมินสภาพของบูสเตอร์ที่กู้คืนมาได้และความสามารถของการออกแบบจรวดนี้ในการบินซ้ำๆ ในอนาคต^{[ 113 ] [ 107 ]}การทดสอบให้ผลลัพธ์โดยรวมที่ดี ยกเว้นเครื่องยนต์ด้านนอกเครื่องหนึ่งที่ประสบกับความผันผวนของแรงขับ^{[ 113 ]}อีลอน มัสก์ รายงานว่านี่อาจเกิดจากการดูดเศษซาก^{[ 114 ]}จากนั้นบูสเตอร์ก็ถูกปลดระวางไปยังโรงงาน SpaceX ในฮอว์ธอร์น รัฐแคลิฟอร์เนีย

เที่ยวบิน Falcon 9 Flight 21ได้ปล่อย ดาวเทียม Jason-3เมื่อวันที่ 17 มกราคม 2016 และพยายามลงจอดบนแท่นลอยน้ำ Just Read the Instructions ^{[ 115 ]}ซึ่งตั้งขึ้นครั้งแรกที่ระยะประมาณ 200 ไมล์ (320 กม.) ในมหาสมุทรแปซิฟิกประมาณ 9 นาทีหลังจากเริ่มบิน สัญญาณวิดีโอสดจากเรือโดรนหยุดทำงานเนื่องจากสูญเสียการล็อกสัญญาณดาวเทียมอัปลิงก์ ยานลงจอดบนเรือได้อย่างราบรื่น แต่ขาลงจอดหนึ่งในสี่ขาไม่สามารถล็อกได้อย่างถูกต้อง มีรายงานว่าเกิดจากน้ำแข็งจากหมอก หนาจัดก่อนการปล่อยจรวด ทำให้ตัว ล็อก ไม่สามารถล็อกได้^{[ 116 ]}ส่งผลให้บูสเตอร์ล้มลงหลังจากลงจอดไม่นานและถูกทำลายจากการระเบิดเมื่อกระทบกับแท่น^{[ 117 ] [ 118 ]}

เที่ยวบินที่ 22บรรทุกน้ำหนักบรรทุกมากถึง 5,271 กิโลกรัม (12,000 ปอนด์) ไปยังวงโคจรการถ่ายโอนจีโอสเตชันนารี (GTO) ซึ่งหนักกว่าความสามารถในการยกสูงสุดที่โฆษณาไว้ก่อนหน้านี้สำหรับ GTO ซึ่งเป็นไปได้โดยการโคจรต่ำกว่าซิงโครนัส เล็กน้อย หลังจากความล่าช้าที่เกิดจากความล้มเหลวของเที่ยวบิน ที่ 19 SpaceX ตกลงที่จะเพิ่มแรงขับให้กับ ดาวเทียม SES-9เพื่อให้โคจรเหนือซิงโครนัส^{[ 119 ]}ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ทำให้มีเชื้อเพลิงเหลือน้อยมากที่จะทำการทดสอบการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและการลงจอดอย่างเต็มรูปแบบด้วยขอบเขตปกติ ดังนั้นขั้นแรกของจรวด Falcon 9 จึงเคลื่อนที่ตามวิถีโค้งหลังจากแยกตัวและกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วยความเร็วสูง ทำให้มีโอกาสน้อยที่จะลงจอดสำเร็จ^{[ 120 ] [ 119 ]}การกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและการลงจอดแบบควบคุมประสบความสำเร็จแม้จะมีข้อจำกัดทางอากาศพลศาสตร์ที่สูงขึ้นในขั้นแรกเนื่องจากความเร็วที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม จรวดเคลื่อนที่เร็วเกินไปและถูกทำลายเมื่อชนกับเรือโดรน SpaceX ได้รวบรวมข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับการขยายขอบเขตการบินที่จำเป็นสำหรับการกู้คืนจรวดจากภารกิจ GTO

เริ่มตั้งแต่เดือนมกราคม 2015 SpaceX ได้วางแท่นลอยน้ำที่เสถียรไว้ห่างจากชายฝั่งหลายร้อยไมล์ตามเส้นทางโคจรของจรวด เรือบรรทุกที่ดัดแปลงเหล่านี้เรียกว่า เรือ โดรนท่าอวกาศอัตโนมัติ^{[ 121 ]}เมื่อวันที่ 8 เมษายน 2016 เที่ยวบิน Falcon 9 เที่ยวบินที่ 23 ซึ่งเป็นเที่ยวบินที่สามของรุ่นแรงขับเต็มที่ ได้ส่งมอบ สินค้า SpaceX CRS-8ที่กำลังมุ่งหน้าไปยังสถานีอวกาศนานาชาติในขณะที่ขั้นแรกทำการเร่งความเร็วและกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก เก้านาทีหลังจากการปล่อยตัว จรวดได้ลงจอดในแนวดิ่งบนเรือโดรนOf Course I Still Love Youซึ่งอยู่ห่างจากชายฝั่งฟลอริดา 300 กิโลเมตร นับเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญที่รอคอยมานานสำหรับโครงการพัฒนาการนำกลับมาใช้ใหม่ของ SpaceX ^{[ 122 ]}

การลงจอดบนเรือโดรนที่ประสบความสำเร็จครั้งที่สองเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 6 พฤษภาคม 2559 โดยเที่ยวบินถัดไปได้ปล่อยJCSAT-14ขึ้นสู่วงโคจร GTO การลงจอดในทะเลครั้งที่สองนี้ยากกว่าครั้งก่อน เนื่องจากบูสเตอร์ขณะแยกตัวมีความเร็วประมาณ 8,350 กม./ชม. (5,190 ไมล์/ชม.) เมื่อเทียบกับ 6,650 กม./ชม. (4,130 ไมล์/ชม.) ในการปล่อย CRS-8 ขึ้นสู่ วงโคจรต่ำ ของโลก^{[ 123 ]}เพื่อทำการทดลองทดสอบขีดจำกัดของขอบเขตการบิน SpaceX จึงเลือกใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงขณะลงจอดที่สั้นกว่า โดยใช้เครื่องยนต์สามเครื่องแทนการเผาไหม้ด้วยเครื่องยนต์เครื่องเดียวเหมือนในการทดลองก่อนหน้านี้ วิธีนี้ใช้เชื้อเพลิงน้อยลงโดยปล่อยให้ตัวจรวดอยู่ในสภาวะตกอย่างอิสระให้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และลดความเร็วลงอย่างรวดเร็ว จึงช่วยลดปริมาณพลังงานที่ใช้ในการต้านแรงโน้มถ่วง^{[ 124 ]}อีลอน มัสก์ ระบุว่าขั้นแรกนี้อาจจะไม่ถูกนำไปใช้บินอีก แต่จะถูกนำไปใช้เป็นตัวนำทางสำหรับการทดสอบภาคพื้นดินเพื่อยืนยันว่าขั้นอื่นๆ นั้นใช้งานได้ดี^{[ 125 ]}

การลงจอดที่ประสบความสำเร็จครั้งที่สามเกิดขึ้นในวันที่ 27 พฤษภาคม โดยเกิดขึ้นอีกครั้งหลังจากลดความเร็วจากความเร็วสูงที่จำเป็นสำหรับการปล่อย GTO การลงจอดทำให้ "แกนรับแรงกด" ในขาข้างหนึ่งเสียหาย ส่งผลให้แท่นเอียงอย่างเห็นได้ชัดขณะตั้งอยู่บนเรือโดรน^{[ 62 ]}

ในการปฏิบัติภารกิจต่อๆ มา การลงจอดของจรวดขั้นแรกค่อยๆ กลายเป็นขั้นตอนปกติ และตั้งแต่เดือนมกราคม 2017 SpaceX ก็เลิกเรียกความพยายามลงจอดของพวกเขาว่า "การทดลอง" ภารกิจพลังงานต่ำไปยัง สถานี อวกาศนานาชาติ (ISS)จะบินกลับไปยังฐานปล่อยและลงจอดที่LZ-1ในขณะที่ภารกิจดาวเทียมที่ต้องการความปลอดภัยสูงกว่าจะลงจอดบนเรือโดรนที่อยู่ห่างออกไปหลายร้อยไมล์ ภารกิจบางครั้งที่มีน้ำหนักบรรทุกมาก เช่นEchoStar 23จะไม่พยายามลงจอด โดยจะบินใน รูปแบบ ที่ใช้แล้วทิ้งโดยไม่มีครีบและขาลงจอด

ในช่วงปี 2016 และ 2017 SpaceX ได้กู้คืนส่วนแรกของจรวดจำนวนหนึ่งทั้งจากการลงจอดและจากเรือโดรน ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถปรับปรุงขั้นตอนที่จำเป็นในการนำจรวดกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างรวดเร็ว ในเดือนมกราคม 2016 อีลอน มัสก์ ประเมินว่าโอกาสความสำเร็จในการลงจอดทั้งหมดในปี 2016 อยู่ที่ 70 เปอร์เซ็นต์ และหวังว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 90 เปอร์เซ็นต์ในปี 2017 นอกจากนี้เขายังเตือนว่าเราควรคาดหวังว่าจะมี "การทำลายล้างอย่างไม่คาดคิด" ( Rapid Unscheduled Disassemblyซึ่งเป็นคำย่อของมัสก์ที่หมายถึงการทำลายยานเมื่อตกกระแทก) เกิดขึ้น อีกบ้าง ^{[ 126 ]}การคาดการณ์ของมัสก์ได้รับการพิสูจน์แล้ว โดยในปี 2016 บูสเตอร์ที่บินแล้ว 5 ใน 8 ตัว (63%) ถูกกู้คืนได้ และในปี 2017 บูสเตอร์ที่บินแล้ว 14 ใน 14 ตัว ( 100%) ถูกกู้คืนได้ ภารกิจ GTO สามภารกิจสำหรับบรรทุกสัมภาระหนัก ( EchoStar 23ในเดือนมีนาคม 2017, Inmarsat-5 F4ในเดือนพฤษภาคม 2017 และIntelsat 35eในเดือนกรกฎาคม 2017) ถูกใช้งานใน รูปแบบ ใช้แล้วทิ้ง ไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์สำหรับการลงจอด บูสเตอร์หนึ่งตัวที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถูกบินโดยไม่มีขาโดยเจตนาและปล่อยให้จมลงหลังจากลงจอดอย่างนุ่มนวลในมหาสมุทร (บูสเตอร์ B1036 สำหรับ ภารกิจ Iridium NEXT 31–40 ในเดือนธันวาคม 2017)

ณ วันที่ 6 สิงหาคม 2561 สเปซเอ็กซ์ได้กู้คืนบูสเตอร์ขั้นแรกจากภารกิจก่อนหน้าไปแล้ว 21 ชิ้นโดยในจำนวนนี้ 6 ชิ้นถูกกู้คืนสองครั้ง ทำให้มีการกู้คืนบูสเตอร์ทั้งหมด 27 ครั้ง ในปี 2560 สเปซเอ็กซ์ได้ทำการบินภารกิจทั้งหมด 5 ครั้งจาก 20 ภารกิจโดยใช้บูสเตอร์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ ( 25%) โดยรวมแล้ว มีบูสเตอร์ 14 ชิ้นที่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ ณ เดือนสิงหาคม 2561

เมื่อวันที่ 28 กรกฎาคม 2559 ขั้นแรกของ ภารกิจ JCSAT-2Bได้รับการทดสอบยิงสำเร็จเป็นระยะเวลาเต็มที่ ณ โรงงาน SpaceX McGregor ^{[ 127 ]}ความพยายามนำกลับมาใช้ใหม่ครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 30 มีนาคม 2560 ^{[ 128 ]}ด้วยการปล่อย SES - 10 ^{[ 129 ]} ส่งผลให้ ขั้นแรกของ B1021ที่กู้คืนจาก ภารกิจ CRS-8ในเดือนเมษายน 2559 ประสบความสำเร็จในการบินและลงจอดครั้งที่สอง^{[ 130 ]}การบินซ้ำอีกครั้งประสบความสำเร็จในเดือนมิถุนายน 2560 โดยBulgariaSat-1ใช้ บูสเตอร์ B1029จากภารกิจIridium NEXT ในเดือนมกราคม 2560 ^{[ 131 ]}บูสเตอร์ B1031 ใช้ในการส่งภารกิจCRS-10 ไปยัง ISSในเดือนกุมภาพันธ์ 2017 และช่วยส่งดาวเทียมสื่อสารSES-11ขึ้นสู่วงโคจรค้างฟ้าในเดือนตุลาคม 2017 บูสเตอร์ B1035 และ B1036 ถูกใช้งานสองครั้งสำหรับลูกค้ารายเดียวกัน โดย B1035 ใช้สำหรับภารกิจCRS-11และCRS-13 ของ NASAในเดือนมิถุนายนและธันวาคม 2017 และ B1036 ใช้สำหรับ ดาวเทียม Iridium NEXT สองชุด ชุดละ 10 ดวง ในเดือนมิถุนายนและธันวาคม 2017 เช่นกัน B1032 ถูกนำกลับมาใช้ใหม่สำหรับGovSat-1ในเดือนมกราคม 2018 หลังจากNROL-76ในเดือนพฤษภาคม 2017

SpaceX ใช้เวลาสี่เดือนในการปรับปรุงบูสเตอร์ตัวแรกที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ คือB1021และปล่อยมันอีกครั้งหลังจากนั้นประมาณหนึ่งปี^{[ 132 ]}บูสเตอร์ตัวที่สองที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ คือB1029ได้รับการปรับปรุงใน "เพียงไม่กี่เดือน" ^{[ 4 ]}และปล่อยอีกครั้งหลังจากนั้นห้าเดือน^{[ 131 ]}อีลอน มัสก์ ได้กล่าวถึงเป้าหมายที่จะปรับปรุงขั้นแรกภายใน 24 ชั่วโมง^{[ 133 ]}มัสก์ยังคงเชื่อมั่นว่าเป้าหมายระยะยาวนี้สามารถบรรลุได้โดย SpaceX ^{[ 134 ]}แต่ไม่ได้ระบุว่าเป้าหมายจะสำเร็จได้ด้วยการออกแบบ Falcon 9

บูสเตอร์B1019และB1021ถูกปลดประจำการและนำไปจัดแสดงB1029ก็ถูกปลดประจำการหลังจาก ภารกิจ BulgariaSat-1เช่นกัน B1023, B1025, B1031 และ B1035 ได้รับการกู้คืนเป็นครั้งที่สอง ในขณะที่ B1032 และ B1036 ถูกจมลงทะเลโดยเจตนาหลังจากลงจอดในมหาสมุทรอย่างนุ่มนวล^{[ 135 ]}

ภายในกลางปี ​​2019 หลังจากที่ SpaceX ได้นำบูสเตอร์ตัวเดียวกลับมาใช้งานเพียงสามครั้ง พวกเขาก็ระบุว่ามีแผนจะใช้บูสเตอร์ตัวเดียวอย่างน้อยห้าครั้งภายในสิ้นปี 2019 ^{[ 136 ]}ไม่มีบูสเตอร์ตัวใดทำได้ตามกำหนดเวลานี้ แต่B1048บินได้สี่ครั้ง และอีกสองตัว ( B1046และB1049 ) บินเป็นครั้งที่สี่ในเดือนมกราคม 2020 ในเดือนมีนาคม 2020 SpaceX ได้นำบูสเตอร์ ( B1048 ) บินเป็นครั้งที่ห้าเป็นครั้ง แรก ^{[ 137 ]}

เที่ยวบินทดสอบ Falcon Heavyไม่มีลูกค้าตามสัญญา และเพื่อจำกัดต้นทุนในเที่ยวบินดังกล่าว SpaceX จึงตั้งเป้าที่จะใช้บูสเตอร์ด้านข้างที่นำกลับมาใช้ใหม่ บูสเตอร์ B1023 และ B1025 ที่เคยใช้ในเที่ยวบิน Falcon 9 ถูกปรับเปลี่ยนและนำมาใช้เป็นบูสเตอร์ด้านข้างในเที่ยวบินแรกของ Falcon Heavy ในเดือนกุมภาพันธ์ 2018 จากนั้นทั้งสองก็ลงจอดเคียงข้างกันในเวลาเกือบพร้อมกันบนแท่นลงจอด เที่ยวบิน Falcon Heavy ในภายหลังใช้บูสเตอร์ใหม่หรือบูสเตอร์ด้านข้างที่เคยใช้ใน Falcon Heavy มาก่อน SpaceX ไม่สามารถกู้คืนแกนกลางได้ในเที่ยวบิน Falcon Heavy สามเที่ยวบินแรก แต่สามารถกู้คืนบูสเตอร์ด้านข้างได้ทั้งหมดหกตัว^{[ 138 ]}

ด้วยความสำเร็จในการกู้คืนส่วนแรกของจรวดถึง 19 ครั้งติดต่อกันตั้งแต่ปี 2016 จนถึงต้นปี 2018 SpaceX จึงมุ่งเน้นไปที่การนำส่วนแรกของจรวดกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างรวดเร็ว Block 3 และ Block 4 พิสูจน์แล้วว่าสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้สองครั้งในเชิงเศรษฐกิจ โดยมีการนำจรวดดังกล่าวกลับมาใช้ใหม่ถึง 11 ครั้งในปี 2017 และ 2018 Block 5ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงการนำกลับมาใช้ใหม่หลายครั้ง สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 10 ครั้งโดยมีการตรวจสอบขั้นต่ำ และมากถึง 100 ครั้งหากมีการปรับปรุงซ่อมแซม^{[ 139 ]}โปรไฟล์การกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศแบบใหม่ที่ก้าวร้าวได้รับการทดลองใช้กับบูสเตอร์แบบใช้แล้วทิ้ง Block 3 และ Block 4 ในช่วงต้นปี 2018 เพื่อทดสอบข้อจำกัดของขอบเขตการปล่อยที่กู้คืนได้ซึ่งเป็นไปได้สำหรับ Block 5 ในอนาคต^{[ 140 ]}เมื่อวันที่ 9 พฤษภาคม 2021 B1051กลายเป็นบูสเตอร์ตัวแรกที่ถูกปล่อยและลงจอดเป็นครั้งที่สิบ ซึ่งบรรลุเป้าหมายสำคัญประการหนึ่งของ SpaceX สำหรับการนำกลับมาใช้ใหม่^{[ 141 ]}ณ เดือนมีนาคม 2026 สถิติการนำกลับมาใช้ใหม่คือ 34 เที่ยวบิน

โดยทั่วไปแล้ว ฝาครอบบรรทุกสัมภาระมักเป็นชิ้นส่วนที่ใช้แล้วทิ้งซึ่งจะถูกเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศหรือถูกทำลายเมื่อตกกระทบมหาสมุทร ในช่วงกลางปี ​​2015 มัสก์ได้บอกเป็นนัยว่า SpaceX อาจกำลังพัฒนาการนำฝาครอบบรรทุกสัมภาระกลับมาใช้ใหม่ได้ หลังจากการค้นพบซากชิ้นส่วนของยานปล่อยจรวด Falcon 9 ที่ไม่สามารถระบุได้ นอกชายฝั่งบาฮามาสและต่อมา SpaceX ได้ยืนยันว่าเป็นชิ้นส่วนของฝาครอบบรรทุกสัมภาระที่ถูกคลื่นซัดขึ้นฝั่ง^{[ 142 ]}ในเดือนเมษายน 2016 SpaceX ได้ประกาศอย่างเป็นทางการว่าการกู้คืนฝาครอบบรรทุกสัมภาระของ Falcon 9 เป็นเป้าหมายหนึ่ง^{[ 42 ]}ต้นทุนของฝาครอบบรรทุกสัมภาระอยู่ที่ประมาณ 6 ล้านดอลลาร์ต่อการปล่อยจรวด ซึ่งคิดเป็นประมาณร้อยละ 10 ของต้นทุนการปล่อยจรวดทั้งหมด^{[ 143 ]}มัสก์กล่าวในปี 2017 ว่า "ลองนึกภาพว่าถ้าคุณมีเงินสด 6 ล้านดอลลาร์อยู่ในพาเลทที่ลอยอยู่ในอากาศ และมันกำลังจะตกกระแทกมหาสมุทร คุณจะพยายามกู้คืนมันไหม? ใช่ คุณจะทำ" ^{[ 144 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2560 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ภารกิจ SES-10 SpaceX ได้ทำการลงจอดฝาครอบบรรทุกสัมภาระแบบควบคุมเป็นครั้งแรก และกู้คืนฝาครอบครึ่งหนึ่งได้สำเร็จ โดยอาศัยแรงขับดันควบคุมทิศทางและร่มชูชีพที่บังคับทิศทางได้ช่วยให้ฝาครอบร่อนลงจอดบนผิวน้ำอย่างนุ่มนวล^{[ 3 ] [ 42 ]}บริษัทประกาศความตั้งใจที่จะลงจอดฝาครอบบนโครงสร้างที่ยืดหยุ่นและแห้ง ซึ่งมัสก์กล่าวติดตลกว่าเป็น "ปราสาทลอยน้ำเด้งดึ๋ง" โดยมีเป้าหมายเพื่อนำฝาครอบกลับมาใช้ใหม่ทั้งหมด^{[ 80 ]}ด้วยการทดสอบและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในการบินหลายครั้ง การกู้คืนฝาครอบที่สมบูรณ์ถูกระบุว่าเป็นเป้าหมายสำหรับปี พ.ศ. 2560 โดยมีแผนการบินซ้ำของฝาครอบที่กู้คืนได้ในปี พ.ศ. 2561 ^{[ 43 ]}

ภาพล้อเลียน "ปราสาทเป่าลม" นั้นแท้จริงแล้วคือตาข่ายที่ขึงไว้ระหว่างแขนขนาดใหญ่ของเรือขนส่งแพลตฟอร์ม ความเร็วสูง ชื่อMr. Steven (ปัจจุบันคือ GO Ms. Tree)เรือกู้ภัยลำนี้ติดตั้ง ระบบ กำหนดตำแหน่งแบบไดนามิกและได้รับการทดสอบหลังจากการปล่อย ดาวเทียม Pazจากฐานทัพอากาศแวนเดนเบิร์กในปี 2017 ^{[ 145 ] [ 146 ]}ภารกิจนี้ยังเป็นภารกิจแรกที่ใช้แฟริ่งเวอร์ชัน 2 ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อ "ปรับปรุงความอยู่รอดสำหรับการพยายามกู้คืนหลังการปล่อย และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในภารกิจในอนาคต" ^{[ 147 ]}ความพยายามกู้คืนครั้งนี้ไม่ประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์ แฟริ่งพลาดเรือไปหลายร้อยเมตร แต่ตกลงไปในน้ำได้อย่างสมบูรณ์^{[ 148 ]}ก่อนที่จะถูกกู้คืนและนำกลับไปยังท่าเรือ^{[ 146 ]}ณ เดือนสิงหาคม 2018 ความพยายามทั้งสี่ครั้งของ SpaceX ในการลงจอดแฟริ่งบนเรือกู้ภัยล้มเหลว แม้ว่าจะติดตั้ง ตาข่ายขนาดใหญ่ขึ้นบนเรือ Mr. Stevenก่อนความพยายามในเดือนกรกฎาคม 2018 ก็ตาม^{[ 149 ] [ 150 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2561 มีการทดสอบการกู้คืนแฟริ่งอย่างน้อยสองครั้ง โดยเกี่ยวข้องกับนายสตีเวนและเฮลิคอปเตอร์ ซึ่งจะปล่อยแฟริ่งครึ่งหนึ่งจากความสูงประมาณ 3300 เมตร ผลลัพธ์ของการทดสอบยังไม่ชัดเจน^{[ 151 ]}

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2562 ระหว่างภารกิจ Falcon Heavy ครั้งที่สอง เรือกู้ภัยGo Searcherได้นำชิ้นส่วนครอบหัวจรวดออกจากทะเล และมีการประกาศว่าจะนำชิ้นส่วนครอบหัวจรวดเหล่านี้ไปใช้ในภารกิจStarlink ^{[ 152 ]} ชิ้น ส่วนครอบหัวจรวดเหล่านี้ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในภารกิจ Starlink เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2562 ^{[ 153 ]}

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2562 หลังจากการปล่อยจรวด Falcon Heavy ครั้งที่สาม การจับชิ้นส่วนครอบหัวจรวดได้สำเร็จเป็นครั้งแรก ภาพที่โพสต์ลงทวิตเตอร์หลังจากปล่อยจรวดไม่กี่ชั่วโมงแสดงให้เห็นชิ้นส่วนครอบหัวจรวดครึ่งหนึ่งอยู่ในตาข่ายของเรือกู้ภัยGO Ms. Tree ^{[ 154 ]}

ภายในปลายปี 2020 สเปซเอ็กซ์สามารถกู้คืนชิ้นส่วนครอบหัวจรวดได้เป็นประจำ โดยส่งเรือกู้คืนที่ดัดแปลงเป็นพิเศษสองลำ ได้แก่Ms. TreeและMs. Chiefไปเก็บชิ้นส่วนครอบหัวจรวดในการปล่อยจรวดส่วนใหญ่จากฐานปล่อยจรวดในฟลอริดา ในขณะเดียวกัน สเปซเอ็กซ์ก็เริ่มนำชิ้นส่วนครอบหัวจรวดที่กู้คืนได้กลับมาใช้ในการปล่อยจรวดอีกครั้ง โดยส่วนใหญ่จะเป็นเที่ยวบินของตนเองที่ดาวเทียมStarlink เป็นน้ำหนักบรรทุก หลักหรือเพียงอย่างเดียว อย่างไรก็ตาม ณ เดือนสิงหาคม 2020 การลงจอดบนตาข่ายอย่างราบรื่นยังไม่เป็นเรื่องปกติ โดยมีชิ้นส่วนครอบหัวจรวดน้อยกว่าครึ่งหนึ่งที่ถูกจับได้ในตาข่ายในช่วงสามเดือนที่ผ่านมา แต่ส่วนใหญ่ก็ยังถูกกู้คืนได้หลังจากการลงจอดอย่างนุ่มนวลในมหาสมุทร

ภายในเดือนเมษายน 2021 SpaceX ได้ยกเลิกโครงการทดลองเพื่อพยายามกู้คืนแฟริ่งบรรทุกสัมภาระแบบแห้งภายใต้การลงจอดด้วยร่มชูชีพในตาข่ายบนเรือเร็ว SpaceX ตัดสินใจที่จะดำเนินการ "การกู้คืนแบบเปียก" ของแฟริ่งในเที่ยวบิน Falcon 9 ในอนาคต เนื่องจากพบว่าพวกเขาสามารถทำความสะอาด ปรับปรุง และนำแฟริ่งดังกล่าวกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างประหยัดกว่า^{[ 155 ]} SpaceX ได้ยกเลิก สัญญากับ Miss TreeและMiss Chiefและซื้อเรือสองลำสำหรับปฏิบัติการกู้คืนแฟริ่ง รวมถึงการลากจูงและสนับสนุนเรือโดรนบนชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา เรือทั้งสองลำนี้ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักบินอวกาศDemo-2 Doug HurleyและBob Behnkenเป็นDoug ^{[ 156 ]}และBobชื่อเดิมของเรือ Bob และ Doug คือ Ella G และ Ingrid ตามลำดับ ปัจจุบัน Doug กำลังปฏิบัติงานอยู่ที่ท่าเรือ Canaveral ในขณะที่ Bob อยู่ที่ Tampa รัฐฟลอริดา กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง

ภายในวันที่ 26 พฤษภาคม 2021 SpaceX ได้ปล่อยจรวด 40 เที่ยวบินที่นำชิ้นส่วนครอบหัวจรวดที่เคยใช้งานแล้วอย่างน้อยหนึ่งชิ้นกลับมาใช้งานอีกครั้ง และชิ้นส่วนครอบหัวจรวดชิ้นหนึ่งได้ถูกนำไปใช้ในเที่ยวบินที่แตกต่างกันถึงห้าเที่ยวบิน โดยได้รับการกู้คืนและทำความสะอาดมาแล้วสี่ครั้งก่อนหน้านี้ ณ ปัจจุบัน SN152 เป็นชิ้นส่วนครอบหัวจรวดที่ยังคงใช้งานอยู่ที่มีอายุมากที่สุด ในขณะที่ SN155 เป็นชิ้นส่วนครอบหัวจรวดที่ใช้งานมากที่สุด (37 เที่ยวบิน; เป็นชิ้นส่วนจรวดที่นำกลับมาใช้งานในอวกาศมากเป็นอันดับสอง^{[ a ]} ​​) ในทางกลับกัน SN168 เป็นชิ้นส่วนครอบหัวจรวดแบบพาสซีฟที่มีอายุมากที่สุดและใช้งานมากที่สุด (36 เที่ยวบิน) ^{[ 144 ]}

แม้ว่าในช่วงแรก SpaceX จะแถลงต่อสาธารณะว่าจะพยายามทำให้จรวด Falcon 9 ขั้นที่สองสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เช่นกัน แต่ในช่วงปลายปี 2014 พวกเขาได้ตัดสินใจว่ามวลที่จำเป็นสำหรับแผ่นกันความร้อนสำหรับการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ เครื่องยนต์ลงจอด และอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อรองรับการกู้คืนขั้นที่สอง รวมถึงการเบี่ยงเบนทรัพยากรการพัฒนาจากเป้าหมายอื่นๆ ของบริษัทนั้นสูงเกินไปในขณะนั้น และได้ระงับแผนการนำจรวด Falcon ขั้นที่สองกลับมาใช้ใหม่โดยไม่มีกำหนด^{[ 157 ] [ 158 ]}อย่างไรก็ตาม ในเดือนกรกฎาคม 2017 ^{[ 43 ]}พวกเขาระบุว่าพวกเขาอาจทำการทดสอบเชิงทดลองเกี่ยวกับการกู้คืนขั้นที่สองหนึ่งขั้นหรือมากกว่านั้น เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อเป็นข้อมูลในการพัฒนาStarship ของพวกเขา ^{[ 159 ]}และในเดือนพฤษภาคม 2018 ได้ให้รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่พวกเขาอาจดำเนินการทดสอบบางส่วนนั้น^{[ 160 ]}

มีแผนจะแทนที่ยานปล่อยและยานอวกาศที่มีอยู่ทั้งหมดของ SpaceX ในช่วงกลางทศวรรษ 2020 ได้แก่Falcon 9 , Falcon Heavyและยานอวกาศ Dragon โดยมีเป้าหมายหลักคือ ตลาดการปล่อยสู่วงโคจรโลกแต่มีความสามารถในการรองรับการบินอวกาศระยะยาวในสภาพแวดล้อมภารกิจรอบดวงจันทร์และ ดาวอังคาร ^{[ 161 ]}ทั้งสองขั้นตอนจะสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ การออกแบบ ขั้นตอนที่สอง ที่รวม เข้ากับยานอวกาศ นั้น ยังไม่เคยใช้ในยานปล่อยรุ่นก่อนๆ^{[ 161 ]}

แคปซูล Dragonของ SpaceX ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ องค์ประกอบโครงสร้างและส่วนประกอบภายในได้รับการซ่อมแซมระหว่างเที่ยวบิน ในขณะที่แผ่นกันความร้อนจะถูกเปลี่ยนใหม่สำหรับแต่ละภารกิจใหม่ แคปซูลขนส่งสินค้า Dragon ที่สร้างใหม่ล่าสุดบินครั้งแรกในเดือนกรกฎาคม 2017 ภารกิจส่งเสบียงไปยัง ISS ครั้งต่อๆ มาทั้งหมดดำเนินการด้วยแคปซูลที่ได้รับการซ่อมแซม^{[ 162 ]}บางแคปซูลทำการบินครั้งที่สาม^{[ 163 ] [ 164 ]}ส่วนท้ายของ Dragon ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากได้รับการออกแบบให้เผาไหม้ในชั้นบรรยากาศหลังจากเสร็จสิ้นภารกิจ^{[ 165 ]}

แคปซูลSpaceX Dragon 2ก็ถูกนำกลับมาใช้ใหม่เช่นกัน เดิมทีมีการวางแผนที่จะใช้แคปซูลใหม่สำหรับภารกิจที่มีลูกเรือของ NASA ทั้งหมด^{[ 166 ]}แต่ประสบการณ์จากภารกิจสาธิตทำให้ NASA และ SpaceX ตกลงที่จะนำกลับมาใช้ใหม่โดยเริ่มจากCrew- 2 ^{[ 167 ] [ 168 ]}

ในปีแรกของการนำชิ้นส่วนจรวดกลับสู่ฐานปล่อยอย่างประสบความสำเร็จจากการทดสอบการบิน SpaceX ได้ทำการประเมินและทดสอบชิ้นส่วนต่างๆเฉพาะกิจ และเฉพาะเที่ยวบินสำหรับชิ้นส่วนจรวดแต่ละชิ้นที่ลงจอดอย่างสำเร็จ ชิ้นส่วนต่างๆ ได้รับการประมวลผลและประเมินเบื้องต้นในโรงเก็บจรวด หรือสำหรับการลงจอดที่เคปคานาเวรัล ในโรงเก็บจรวดแห่งใหม่ที่ SpaceX เพิ่งสร้างเสร็จที่ ศูนย์ปล่อยจรวดหมายเลข 39 ของศูนย์อวกาศเคนเนดีชิ้นส่วนจรวดที่นำกลับมายังฐานปล่อยจรวด SpaceX Hawthorne และ SpaceX McGregor ยังได้รับการขนส่งไปยังSpaceX HawthorneและSpaceX McGregorเพื่อการประเมินและทดสอบทางวิศวกรรม อีกด้วย

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2560 หลังจากที่แกนจรวดแปดลำลงจอดสำเร็จ โดยเจ็ดลำนั้นปล่อยจากแหลมคานาเวอรัล SpaceX ได้ประกาศแผนการขยายสิ่งอำนวยความสะดวกทางกายภาพเพื่อประมวลผลและปรับปรุงจรวด พวกเขาจะดำเนินการดังกล่าวทั้งในพื้นที่เช่าและในอาคารใหม่ที่จะสร้างขึ้นในพอร์ตคานาเวอรัลรัฐฟลอริดาใกล้กับตำแหน่งที่เรือโดรน Atlantic Autonomous Spaceportจอดเทียบท่า และเป็นที่ที่ชิ้นส่วนที่ลงจอดบน เรือโดรน ชายฝั่งตะวันออกถูกนำออกจากเรือ^{[ 169 ]}

เป้าหมายของระบบปล่อยยานสตาร์ชิปคือการเป็นยานปล่อยและกลับเข้าสู่วงโคจรที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์^{[ 170 ]}ระบบปล่อยยานสตาร์ชิปประกอบด้วยสองขั้นตอน ได้แก่ บูสเตอร์ซูเปอร์เฮฟวี่และยานอวกาศสตาร์ชิป^{[ 171 ]}ทั้งสองมีตัวถังทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม SAE 304L ^{[ 172 ]}และได้รับการออกแบบมาเพื่อบรรจุออกซิเจนเหลวและมีเทนเหลว ซูเปอร์เฮฟวี่และสตาร์ชิปจะเร่งความเร็วของน้ำหนักบรรทุกให้ถึงความเร็ววงโคจร หลังจากนั้นทั้งสองจะลงจอดและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ สตาร์ชิปสามารถส่งน้ำหนักบรรทุกได้มากถึง 150 เมตริกตัน (330,000 ปอนด์) (ด้วยความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์) ไปยังวงโคจรต่ำของโลก^{[ 173 ]}สามารถเข้าถึงวงโคจรที่สูงขึ้นของโลกและวงโคจรอื่นๆ ได้หลังจากเติมเชื้อเพลิงโดยสตาร์ชิปบรรทุกน้ำมัน รุ่นสตาร์ชิปที่วางแผนไว้ในอนาคตจะสามารถลงจอดบนดวงจันทร์และดาวอังคาร ได้ ^{[ 174 ]}การออกแบบของ Starship มีอิทธิพลต่อยานปล่อยอื่นๆ เช่นความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่บางส่วนของTerran R ^{[ 175 ]}

การอ้างอิงครั้งแรกของ SpaceX เกี่ยวกับแนวคิดจรวดที่มีความสามารถในการยกน้ำหนักแบบ Starship เกิดขึ้นในปี 2548 ในการประชุมนักศึกษา Musk ได้กล่าวถึงยานปล่อยน้ำหนักบรรทุกหนัก ตามทฤษฎี ที่มีชื่อรหัสว่า BFR ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อ Falcon XX ^{[ 176 ]} โดยยาน ดังกล่าวจะใช้ เครื่องยนต์ Merlin รุ่นที่ใหญ่กว่า เรียกว่า Merlin 2 และมีความสามารถในการยกน้ำหนัก 140 เมตริกตัน (310,000 ปอนด์) ไปยังวงโคจรต่ำของโลก^{[ 177 ]}ในปี 2555 ในการอภิปรายสาธารณะเกี่ยวกับโครงการตั้งอาณานิคมบนดาวอังคารตามแนวคิด Musk ได้อธิบายถึง Mars Colonial Transporter เขาจินตนาการว่ามันเป็นยานปล่อยน้ำหนักบรรทุกหนักพิเศษ ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งสามารถส่งน้ำหนักประมาณ 150 ถึง 200 เมตริกตัน (330,000 ถึง 440,000 ปอนด์) ไปยังวงโคจรต่ำของโลก Mars Colonial Transporter อาจใช้เครื่องยนต์ Raptor โดยใช้มีเทนเหลวและออกซิเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิง^{[ 178 ]}

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2559 ในการประชุมนานาชาติว่าด้วยการบินและอวกาศ ครั้งที่ 67 มัสก์ได้ประกาศระบบขนส่งระหว่างดาวเคราะห์ (ITS) ซึ่งเป็นจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ตามแนวคิด เพื่อส่งมนุษย์ไปยังดาวอังคารและจุดหมายปลายทางอื่นๆ ในระบบสุริยะ ITS จะมีความสูง 122 เมตร (400 ฟุต) กว้าง 12 เมตร (39 ฟุต) และสามารถยกน้ำหนักได้ 300 เมตริกตัน (660,000 ปอนด์) ขึ้นสู่วงโคจรต่ำของโลก^{[ 179 ]}ทั้งสองส่วนจะทำจากวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนส่วนแรกหรือบูสเตอร์จะขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ Raptor 42 เครื่อง และส่วนที่สองด้วยเครื่องยนต์ Raptor 9 เครื่อง^{[ 180 ]}เมื่อเติมเชื้อเพลิงขณะอยู่ในวงโคจรของโลก ยานอวกาศสามารถเร่งความเร็วไปยังดาวอังคารได้^{[ 181 ]}เมื่อยานอวกาศระหว่างดาวเคราะห์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ มันจะระบายความร้อนด้วยการคายความร้อนและควบคุมการลงจอดของยานอวกาศโดยการขยับปีกเดลต้าและ แผ่น พับแยก^{[ 182 ]}ในการประชุมครั้งถัดมา มัสก์ได้ประกาศจรวดรุ่นใหม่ที่เรียกว่า Big Falcon Rocket (BFR) หรือเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า Big Fucking Rocket จรวด Big Falcon Rocket มีความสูง 106 เมตร (348 ฟุต) และกว้าง 9 เมตร (30 ฟุต) ^{[ 183 ]}ในการประชุมนั้น เขาได้พูดถึง คุณสมบัติ การขนส่งแบบกึ่งวงโคจร ที่เป็นไปได้ และเรียกมันว่าจากโลกสู่โลก^{[ 184 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน 2018 ชื่อปัจจุบันถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรก ได้แก่ Super Heavy สำหรับบูสเตอร์ Starship สำหรับยานอวกาศ และ Starship system หรือ Starship สำหรับยานทั้งหมด^{[ 185 ]}ในช่วงเวลานั้น มัสก์ได้ประกาศแนวคิดยานอวกาศที่ได้รับการออกแบบใหม่ โดยมีแผ่นปิดท้าย 3 แผ่นและแผ่นปิดหน้า 2 แผ่น^{[ 186 ]}ในเดือนมกราคม 2019 มัสก์ประกาศว่า Starship จะทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม และระบุว่าอาจแข็งแรงกว่าวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนที่เทียบเท่ากันในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง^{[ 187 ]}ในเดือนมีนาคม มัสก์ทวีตว่า SpaceX เลือกใช้แผ่นกันความร้อนที่ประกอบด้วยกระเบื้องเซรามิกรูปหกเหลี่ยมแทนการระเหย^{[ 188 ]}ในเดือนตุลาคม การกำหนดค่าเครื่องยนต์ของยานอวกาศ Starship ถูกเปลี่ยนเป็นเครื่องยนต์ Raptor 3 เครื่องที่ปรับให้เหมาะสมกับความดันบรรยากาศและ 3 เครื่องที่ปรับให้เหมาะสมกับอวกาศ^{[ 189 ]}จำนวนครีบด้านหลังลดลงจาก 3 เหลือ 2 และวางไว้ที่ขอบของแผ่นกันความร้อน^{[ 190 ]}

เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม 2019 ยานทดสอบรุ่นย่อที่ชื่อStarhopperได้กระโดดขึ้นสูง 150 เมตร (490 ฟุต) ^{[ 191 ]} Starship Mk1 (Mark 1) ซึ่งเปิดตัวในงานของ SpaceX ในเดือนกันยายน 2019 เป็นยานทดสอบ Starship ขนาดเต็มรูปแบบลำแรกที่ถูกสร้างขึ้น Mk2 ในฟลอริดาถูกสร้างขึ้นห้าเดือนต่อมา^{[ 192 ]}ทั้งสองลำไม่ได้บิน: Mk1 ถูกทำลายระหว่างการทดสอบความทนทานต่อความเย็นจัด และ Mk2 ถูกนำไปทำลาย^{[ 193 ]}ในช่วงต้นปี 2020 SpaceX ได้เปลี่ยนชื่อ Mk3 เป็น SN1 (หมายเลขประจำเครื่อง 1) ^{[ 194 ]}ระหว่างการทดสอบความทนทานต่อความเย็นจัดเมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ 2021 ความผิดพลาดในถังด้านล่างของ SN1 ทำให้มันพังทลายลง เมื่อวันที่ 8 มีนาคม 2020 ถังทดสอบที่ถอดชิ้นส่วนของ SN2 ได้ทำการทดสอบความทนทานต่อความเย็นจัดเพียงครั้งเดียวเสร็จสิ้น^{[ 195 ]}เมื่อวันที่ 3 เมษายน 2020 ระหว่างการทดสอบความทนทานต่อความเย็นจัดของ SN3 วาล์วรั่วทำให้ไนโตรเจนเหลวภายในถังด้านล่างรั่วไหล ส่งผลให้ภาชนะลดความดันและพังลง^{[ 196 ]}หลังจากการทดสอบการจุดระเบิดแบบคงที่ครั้งที่ 5 ที่ประสบความสำเร็จของ SN4 เมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม 2020 ท่อเชื้อเพลิงแบบถอดเร็วทำให้เกิดการระเบิด^{[ 197 ]}เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 2020 มัสก์ทวีตว่าต้นแบบใหม่จะทำจาก เหล็กกล้าไร้สนิม SAE 304Lแทนที่จะเป็น 301 ^{[ 172 ]}เมื่อวันที่ 4 สิงหาคม 2020 SN5 ประสบความสำเร็จในการบินกระโดด 150 เมตร (490 ฟุต) โดยใช้เครื่องยนต์ Raptor เพียงเครื่องเดียว ซึ่งเป็นชิ้นงานทดสอบขนาดเต็มรูปแบบชิ้นแรกที่ทำการทดสอบการบินได้อย่างสมบูรณ์^{[ 198 ]}เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม 2020 SN6 จำลองเส้นทางการบินของ SN5 ได้สำเร็จ^{[ 199 ]} SN7 ยังสร้างไม่เสร็จ แต่ ณ เดือนตุลาคม 2021 ถังเชื้อเพลิงของมันถูกนำไปใช้ในการทดลองต่างๆ^{[ 200 ]}

SN8 เป็นชิ้นงานทดสอบชิ้นแรกที่สมบูรณ์^{[ 201 ]}ในเดือนตุลาคมและพฤศจิกายน 2020 SN8 ได้ผ่านการทดสอบการจุดระเบิดแบบคงที่สี่ครั้ง ครั้งแรก ครั้งที่สอง และครั้งที่สี่ประสบความสำเร็จ แต่ครั้งที่สามทำให้เครื่องยนต์ดับ ตามคำกล่าวของมัสก์ แรงจากเครื่องยนต์ทำลายบางส่วนของแท่นปล่อยจรวด ทำให้ชิ้นส่วนบางส่วนเข้าไปในเครื่องยนต์^{[ 202 ]}เมื่อวันที่ 9 ธันวาคม 2020 SN8 ได้ทำการบินครั้งแรกของ Starship โดยขึ้นไปถึงระดับความสูง 12.5 กม. (7.8 ไมล์) ระหว่างการลงจอด ถังเฮดเดอร์มีเทนไม่สามารถจ่ายเชื้อเพลิงให้กับเครื่องยนต์ Raptor ได้เพียงพอ ทำให้แรงขับจากเครื่องยนต์หนึ่งลดลง ชิ้นงานทดสอบระเบิดเมื่อกระทบพื้น^{[ 203 ]}เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2021 SN9 บินสูง 10 กม. (6.2 ไมล์) ^{[ 204 ]}ระหว่างการลงจอด เครื่องยนต์ตัวหนึ่งไม่ทำงานและระเบิดเมื่อลงจอดในมุมที่ไม่เหมาะสม^{[ 205 ]}เมื่อวันที่ 3 มีนาคม 2021 SN10 บินตามเส้นทางเดียวกับ SN9 จากนั้นลงจอดอย่างรุนแรงและทำลายตัวเองด้วยการระเบิดในอีก 8 นาทีต่อมา^{[ 206 ]}

จรวด Super Heavy ลำแรกที่ชื่อ BN1 (จรวดหมายเลข 1) สร้างเสร็จเมื่อวันที่ 8 มีนาคม 2021 แต่ยังไม่ได้รับเครื่องยนต์^{[ 207 ]}เมื่อวันที่ 30 มีนาคม 2021 SN11 ระเบิดกลางอากาศโดยไม่มีคำอธิบายที่ยืนยันได้เนื่องจากหมอกหนาที่บริเวณปล่อยจรวด^{[ 208 ]}คำอธิบายที่เป็นไปได้คือเครื่องยนต์อาจทำให้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ ของจรวดทดสอบไหม้ และอาจทำให้เทอร์โบปั๊มของเครื่องยนต์สตาร์ทติดยาก^{[ 209 ]}หลังจากการปล่อยจรวด SpaceX ข้าม SN12, SN13, SN14 และ BN2 และนำการปรับปรุงของจรวดทดสอบที่ล้าสมัยมาใช้กับ SN15 แทน^{[ 210 ]}เมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม 2021 จรวดทดสอบได้บินตามเส้นทางการบินเดียวกับจรวดทดสอบก่อนหน้านี้และลงจอดอย่างนุ่มนวลได้สำเร็จ^{[ 211 ] [ 212 ]}เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม 2021 BN3 ได้จุดเครื่องยนต์เป็นครั้งแรกและครั้งเดียว^{[ 213 ]}ณ เดือนตุลาคม 2021 SN15, SN16 และ BN3 ได้ถูกปลดประจำการและนำไปจัดแสดง^{[ 211 ] [ 214 ]}

หลังจากภารกิจปล่อยจรวด SN15 แล้ว SpaceX ก็ยุติโครงการบินในวงโคจรย่อย และทดสอบต้นแบบบนพื้นดินเป็นเวลาเกือบสองปีบูสเตอร์ 3ทำการทดสอบการจุดระเบิดแบบอยู่กับที่ครั้งแรกในเดือนกรกฎาคม 2021 บูสเตอร์รุ่นต่อมาก็ทำการทดสอบการจุดระเบิดแบบอยู่กับที่โดยมีจำนวนเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น การติดตั้งยานอวกาศไว้บนบูสเตอร์ได้รับการทดสอบครั้งแรกในเดือนสิงหาคม 2021 โดยใช้ยานอวกาศหมายเลข 20 และบูสเตอร์ 4 ในขณะเดียวกัน แท่นปล่อยจรวดขึ้นสู่วงโคจรก็ได้รับการปรับปรุงเพื่อรองรับการปล่อยจรวดขึ้นสู่วงโคจร

จรวด Booster 7 และ Ship 24 ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเพื่อทดสอบการบินแบบบูรณาการครั้งแรกในวันที่ 20 เมษายน 2566 โดยวางแผนที่จะบินเป็นวงโคจร 3/4 และกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศเหนือมหาสมุทรใกล้กับฮาวาย จรวดพ้นจากแท่นปล่อยและบินได้สามนาที แต่เครื่องยนต์บูสเตอร์หลายเครื่องเกิดขัดข้องระหว่างการบิน และในที่สุดจรวดก็สูญเสียการควบคุมก่อนที่จะแยกส่วน โดยขึ้นไปถึงระดับความสูงสูงสุด 39 กิโลเมตร (24 ไมล์) ระบบยุติการบินถูกกระตุ้น และการระเบิดในเวลาต่อมาได้ทำลายยาน^{[ 215 ]}การปล่อยจรวดครั้งนี้ทำให้แผ่นคอนกรีตใต้แท่นปล่อยแตก ส่งผลให้ SpaceX ต้องเปลี่ยนเป็นแผ่นเหล็กระบายความร้อนด้วยน้ำสำหรับการปล่อยจรวดในครั้งต่อๆ ไป^{[ 216 ]}

บูสเตอร์ 9 และยาน 25 ถูกปล่อยในการทดสอบการบินแบบบูรณาการครั้งที่สองเมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายน 2023 ซึ่งมีวิถีโคจรตามแผนเหมือนกับการบินครั้งแรก^{[ 217 ]}ต่างจากบูสเตอร์ 7 บูสเตอร์ 9 ไม่มีปัญหาเครื่องยนต์ขัดข้องจนกระทั่งเริ่มการเผาไหม้เพื่อเร่งความเร็วกลับ ซึ่งต่อมามันก็ระเบิด^{[ 218 ]}ยาน 25 มีความเร็วสุดท้ายมากกว่า 15,000 ไมล์ต่อชั่วโมงก่อนที่จะถูกทำลายโดยระบบยุติการบิน^{[ 219 ]}

บูสเตอร์ 10 และยาน 28 ได้ถูกทดสอบการบินแบบบูรณาการครั้งที่ 3เมื่อวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2567 ^{[ 220 ]}โดยมีวิถีการบินที่แตกต่างจากการปล่อยสองครั้งก่อนหน้า โดยมีเป้าหมายให้ยานลงจอดในมหาสมุทรอินเดีย^{[ 220 ]}ระหว่างการขึ้นบินและการดีดตัวกลับ ไม่มีเครื่องยนต์ขัดข้อง แต่ระหว่างการลงจอด เครื่องยนต์ตรงกลางของบูสเตอร์ 10 เกือบทั้งหมดขัดข้อง ยกเว้นเพียงเครื่องเดียว^{[ 220 ]}ยาน 28 พยายามจุดไฟแรปเตอร์ใหม่แต่ไม่สำเร็จ และถูกเผาไหม้ระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้น บรรยากาศ ^{[ 220 ]}

เมื่อวันที่ 6 มิถุนายน 2024 SpaceX ได้ปล่อยบูสเตอร์ 11 และยาน 29 ใน ภารกิจ IFT-4หลังจากปิดเครื่องยนต์หนึ่งเครื่องหลังจากปล่อยตัวได้ไม่นาน ยาน Starship ยังคงโคจรในเส้นทางที่คล้ายกับ IFT-3 เพียงแต่ไม่มีการพยายามจุดเครื่องยนต์ Raptor ใหม่ หลังจากทำการเผาไหม้บูสเตอร์แบ็คและปลดวงแหวน Hot-Stage ยาน Super Heavy ก็กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและลงจอดได้สำเร็จ^{[ 221 ]}โดยBill Gerstenmaier ผู้บริหารของ SpaceX กล่าวว่ายานลงจอดได้อย่างแม่นยำภายในครึ่งเซนติเมตร ยาน Starship โคจรต่อไปตามวงโคจรที่วางแผนไว้และเริ่มกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศประมาณ 40 นาทีต่อมา ยานแสดงให้เห็นถึงการควบคุมทิศทางที่ดีกว่ายาน 28 มาก แต่มีพลาสมาไหม้ผ่านปีกในช่วงที่การกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศมีความรุนแรงมากขึ้น^{[ 222 ]}แม้จะมีความเสียหายอย่างมากต่อปีก ซึ่งยาน Starship ใช้ในการควบคุมอากาศพลศาสตร์ แต่ก็สามารถลงจอดบนน้ำได้สำเร็จ แม้ว่าจะคลาดเคลื่อนจากเป้าหมายไป 6 กิโลเมตรก็ตาม

บูสเตอร์ 12 และยาน 30 ถูกปล่อยเมื่อวันที่ 13 ตุลาคม พ.ศ. 2567 บูสเตอร์ยังคงจุดเครื่องยนต์ทั้งสามสิบสามเครื่องไว้จนกระทั่งแยกตัวออกจากกัน ก่อนที่จะทำการเผาไหม้เพื่อเร่งความเร็วกลับอย่างสำเร็จ^{[ 223 ]}ยานกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ และถูกจับโดยหอปล่อยจรวดได้สำเร็จ^{[ 223 ]}ยาน 30 ไปถึงวิถีโคจรที่ต้องการ และรักษาการควบคุมทิศทางไว้จนกระทั่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ^{[ 223 ]}ยานได้รับความเสียหายเพียงเล็กน้อยที่ปีกในระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ และทำการเผาไหม้เพื่อลงจอดบนเป้าหมายได้อย่างสำเร็จ^{[ 224 ]}

• ภาพถ่ายชิ้นส่วนทดสอบของยานอวกาศสตาร์ชิป
• 
  Starhopperกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง
• 
  ส่วนหัวของยานอวกาศ Starship Mk1 ใกล้กับเต็นท์ก่อสร้าง
• 
  เครนกำลังยกยานอวกาศสตาร์ชิป SN5
• 
  ถังของยานอวกาศ SN7
• 
  ยานอวกาศ SN9 บนแท่นปล่อยจรวด
• 
  คนงานกำลังตรวจสอบกระเบื้องเซรามิกของยานอวกาศ SN20
• 
  จรวดบูสเตอร์ 7 และยาน 24 กำลังบินอยู่
• 
  ยานหมายเลข 25 และบูสเตอร์หมายเลข 9
• 
  จรวดบูสเตอร์ 12 กำลังลดระดับลงสู่หอปล่อยจรวด

• นิวเชพาร์ด ระบบ VTVL ระดับวงโคจรย่อย
• ตั๊กแตน

• วิดีโอการทดสอบบินครั้งที่ 8 และครั้งสุดท้ายของ Grasshopper v1.0 ในระดับความสูงต่ำที่ 744 เมตร (0.462 ไมล์) เมื่อวันที่ 7 ตุลาคม 2556
• ภาพถ่ายความละเอียดต่ำของการทดสอบการลงจอดแบบควบคุมของจรวด Falcon 9 เมื่อวันที่ 29 กันยายน 2013 ช่วงเวลาก่อนที่จะตกกระทบมหาสมุทรแอตแลนติก
• วิดีโอการทดสอบบินครั้งแรกของจรวด Falcon 9 รุ่นพัฒนาแบบใช้ซ้ำได้ หมายเลข 1 (F9R Dev1)บินขึ้นไปที่ระดับความสูง 250 เมตร (0.16 ไมล์) แล้วลงจอดข้างแท่นปล่อยจรวด เมื่อวันที่ 17 เมษายน 2557
• วิดีโอการทดสอบการลงจอดของจรวดขับดัน CRS-3 เดือนเมษายน 2557: คุณภาพต่ำ ข้อมูลเสียหายถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 30 เมษายน 2557 ที่Wayback Machineและเฟรมวิดีโอคุณภาพสูงกว่าได้รับการกู้คืนโดยความพยายามกู้คืนแบบโอเพนซอร์สโดยทีมงาน NSF
• วิดีโอจากกล้องบนจรวดบันทึกการทดสอบการลงจอดของส่วนบูสเตอร์ในภารกิจ ORBCOMM Mission-1: การกลับสู่พื้นโลกของส่วนแรกของจรวด Falcon 9: ภารกิจ ORBCOMMวิดีโอที่เผยแพร่โดย SpaceX เกี่ยวกับการทดสอบการลงจอดแบบควบคุม กรกฎาคม 2014
• วิดีโอจากกล้องเครื่องบินติดตามขณะทดสอบการลงจอดของส่วนบูสเตอร์ของภารกิจ ORBCOMM Mission-1: ภาพการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของส่วนแรกของจรวด Falcon 9 จากเครื่องบินวิดีโอที่ SpaceX เผยแพร่เกี่ยวกับการทดสอบการลงจอดแบบควบคุม เผยแพร่เมื่อวันที่ 14 สิงหาคม 2557
• จรวด SpaceX ประสบความสำเร็จในการปล่อย แต่พลาดการลงจอดอย่างหวุดหวิดสำนักข่าวรอยเตอร์ ไอรีน คลอตซ์ 10 มกราคม 2015