SpaceX

Ajalugu

2001. aastal pakkus Elon Musk välja projekti, mille eesmärk oli maandada väike kasvuhoone, et kasvatada taimi Marsil. Ta ütles: "See oleks kõige kaugem, mida elu on kunagi läbinud", püüdes taastada avalikkuse huvi kosmoseuuringute vastu ja suurendada NASA eelarvet. Musk üritas Venemaalt odavaid rakette osta, kuid naasis tühjade kätega, sest ei suutnud leida taskukohase hinnaga rakette. Hiljem mõistis Musk, et ta võiks asutada ettevõtte, mis suudaks ehitada vajalikud raketid. Tesla ja SpaceXi varajase investori Steve Jurvetsoni sõnul arvutas Musk välja, et raketi ehitamiseks vajalikud toormaterjalid moodustasid toona tegelikult 3% raketi hinnast. Kasutades vertikaalset integratsiooni, tootes umbes 85% stardiriistadest ise ja rakendades tarkvaraarendusest lähtuvat moodulitehnoloogilist lähenemist, suutis SpaceX vähendada stardihinda kümme korda ja saada ikkagi 70% brutomarginaali.

2002. aasta alguses otsis Musk töötajaid oma uude kosmosefirmasse, mis peagi sai nimeks SpaceX. Musk leidis raketiinseneri Tom Muelleri (hilisem SpaceXi jõuallikate tehnoloogiajuht). Ta nõustus Muski heaks töötama. Nii sündis SpaceX. SpaceXi esimene peakorter asus laohoones El Segundos, Californias. Alates ettevõtte asutamisest 2002. aastal on ettevõte kiiresti kasvanud: 2005. aasta novembris oli 160 töötajat, 2010. aastaks oli neid 1100, 2013. aasta oktoobriks 3800 töötajat ja alltöövõtjat, 2015. aasta lõpuks ligi 5000 ja 2017. aasta aprilliks umbes 6000. 2017. aasta novembri seisuga^[update] oli ettevõte kasvanud peaaegu 7000 töötajani. 2016. aastal pidas Musk rahvusvahelisel astronautikakongressil kõne, kus ta selgitas, et USA valitsus kasutab raketitehnoloogiat kui "arenenud relvatehnoloogiat", mistõttu on raske mitteameeriklasi tööle võtta.

Kanderaketid, kosmosesõidukid ja rakettmootorid

Varajased sõidukid

Falcon 1 oli SpaceXi esimene kanderakett. See startis kokku 5 korda, kuid ainult neljas ja viimane lend oli edukas. Falcon 1 töötas, nagu nimigi ütleb, 1 Kestrel-mootoriga ja suutis orbiidile viia maksimaalselt 670 kilogrammi.

Teine varajane sõiduk oli tühistatud Falcon 5, mille esimeses etapis on 5 Merlini mootorit ja teises etapis 2 Kestrel'i mootorit. See tühistati 2007. aastal, kui see eemaldati ettevõtte kasutusjuhendist.

Praegune Rockets

Falcon 9 on töötav, korduvkasutatav kaheosaline rakett, mis stardib, kasutades oma üheksa Merlini mootorit esimeses osas ja spetsiaalset Merlini mootorit, mis on tehtud kohtade jaoks, kus ei ole õhku. See töötab vedela hapniku ja rakettide jaoks valmistatud kütusega, mida nimetatakse RP-1-ks. See mahutab kuni 22 800 kilogrammi (50 300 naela) ja suudab toetada ka SpaceXi Dragon-raketti. See on esimene orbiidile jõudev rakett, mis suudab oma esimese osa tagasi Maale toimetada.

Falcon Heavy on teine töötav, korduvkasutatav rakett, mis sarnaneb Falcon 9-ga. Kuid Falcon Heavy'i esimese osa puhul on Falcon 9 ühe tuumaga konstruktsiooni asemel kolme tuumaga süsteem. Kolme südamiku puhul on raketi 1. osas 27 Merlini mootorit. Teises osas on siiski ainult 1 Merlini (vaakumversioon) mootor. Praegu on Falcon Heavy maailma võimsaim töötav rakett ja maailma 4. võimsaim rakett. See lisatud võimsus võimaldab raketil viia 63,800kg (140,660 lb) madalale Maa orbiidile ja 26,700kg (58,860 lb) geosünkroonilisele orbiidile.

6. veebruaril 2018 kell 20:45 UTC startis Falcon Heavy esimest korda Kennedy kosmosekeskuses, Floridas, lennuväljalt 39A. Sellel missioonil, "Falcon Heavy testlend", otsustas SpaceX kasutada Elon Muski autot (2008. aasta Tesla Roadster) dummy-naftakoormana. Selle kasuliku koormuse all oli ka SpaceXi praeguste töötajate tahvel, samuti kaamerakinnitused, et voogedastada auto otseülekannet youtube'is.

Draakon

Kosmoselaev Dragon on kaubakapsel, mis on mõeldud ISS-i astronautide varustuse ja varudega täitmiseks. Kapsel pannakse Falcon 9 raketi peale (sest Dragon ei ole piisavalt suur, et iseseisvalt kosmosesse lennata) ja lennutatakse orbiidile. Orbiidilt eraldub see rakettidest, seejärel kasutab kapsel oma väiksemaid rakette, et ISS-i jõuda. Seejärel täidetakse kapsel vanade seadmete, teaduslike katsete tulemuste ja prügiga. Seejärel siseneb see uuesti Maa atmosfääri ja langeb langevarjuga ookeani. Dragon'i esimene lend toimus 2010. aasta juunis. Viimane lend oli 6. märtsil 2020, kõigi tulevaste missioonide puhul on kavas Dragon 2.

Draakon 2

29. mail 2014 avalikustas SpaceX Dragon V2 prototüübi, mis võiks mahutada nii lasti kui ka astronaute. Teine omadus, et see täiustatud versioon Dragonist, et kaitsta meeskonna elu Falcon 9 rikke korral, oli see varustatud SuperDraco tõukejõuga, mis lükkaks kapsli raketist eemale. Cargo Dragon, mis on V2 variant, asendab Dragoni praeguse versiooni, mis suudab kanda ainult lasti.

Rakettmootorid

Alates SpaceXi loomisest 2002. aastal on ettevõte loonud kolme tüüpi rakettmootoreid - Merlin ja pensionile läinud Kestrel kanderakettide käivitamiseks ning Draco juhtimispüstikud. SpaceX töötab praegu veel kahe rakettmootori kallal: SuperDraco ja Raptor. Merlin on SpaceXi poolt oma rakettide jaoks valmistatud rakettmootorite perekond. Merlini mootor oli algselt mõeldud merelaskmiseks ja korduvkasutamiseks. Kestrel on vedela hapniku/raketikütuse rõhuga rakettmootor ja seda kasutati Falcon 1 raketi teise astme peamootorina. Mõlemad mootorite Merlin ja Kestrel nimed pärinevad Põhja-Ameerika haukaliikide järgi: kestrel ja merlin.

Draco on hüpergoolsed vedelkütusega rakettmootorid, mis kasutavad monometüülhüdrasiini kütust ja lämmastiktetroksiidi oksüdeerijat. Iga Draco tõukejõud loob 400 njuutonit (90 lbf) tõukejõudu. Neid kasutatakse kosmosesõiduki Dragon reaktsioonijuhtimissüsteemi (RCS) tõukejõududena. SuperDraco mootorid on palju võimsam versioon Draco tõukuritest, mis olid algselt mõeldud maandumiseks ja kapsli äraviimiseks hädaolukorras kosmoselaeva Dragon 2 versioonil, Dragon 2. Nende SuperDraco mootorite kasutamise kontseptsioon maandumiseks tühistati 2017. aastal, kui otsustati teha traditsiooniline langevarjuga laskumine ja maandumine merre.

Raptor on uus metaankütusega mootorite perekond, mida kasutatakse tulevastes Starshipi rakettides. Katseversioonid said katselennukid 2016. aasta lõpus. 3. aprillil 2019 viis SpaceX läbi eduka katse, mille käigus mootor käivitati, kuid rakett hoiti Texases oma Starhopperi sõidukil, mis süütas mootori, samal ajal kui sõiduk jäi maa külge kinnitatud. 24. juulil 2019 viis SpaceX läbi eduka katselennu 20 meetri kõrgusele oma Starhopperi katsesõidukiga. 28. augustil 2019 viis SpaceXi Starhopperi prototüüp edukalt läbi 150-meetrise katselennu.

Falcon 9 GRACE-FO missioonil


Meeskond Dragon dokib jaama oma Demo-1 missioonil


SpaceXi kõige viljakam mootor Merlin 1D, mida katsetatakse SpaceXi raketi arendus- ja testimisrajatises McGregoris, Texases.

Teadus- ja arendustegevus

Taaskasutatavus

SpaceXi teisejärguline ülesanne on rakettide taaskasutamine, sarnaselt lennukile. Esimest korda hakkas ta katsetama korduvkasutatavust 2012. aastal prototüübiga Grasshopper, samuti kontrollitud pehme maandumine vette Falcon 9 startide ajal. 2014. aastal asendati Grasshopper F9R-iga, mis oli Grasshopperi täiustatud versioon, mis sisaldas sissetõmmatavat maandumisvarustust ja 3 mootorit, võrreldes Grasshopperi ühe mootoriga. Falcon 9 maandati detsembris maapealsele platvormile, millele järgnes järgmisel aastal maandumine droonilaevale. Praeguseks on SpaceX edukalt maandanud 48 kanderaketti. Dragon'i kapslid, samuti faringid, on samuti korduvkasutuses. Rakettide osade korduvkasutamine vähendab oluliselt kulusid.

Satelliitinternet

2015. aasta jaanuaris teatas SpaceXi tegevjuht Elon Musk uue satelliidikonstellatsiooni arendamisest, et pakkuda kogu maailmale internetiteenust. 2015. aasta juunis palus ettevõte föderaalvalitsuselt luba alustada katsetusi projekti jaoks, mille eesmärk on ehitada 4425 satelliidist koosnev võrk, mis suudab edastada internetti kogu maailma, sealhulgas kaugetesse piirkondadesse, kus praegu puudub internetiühendus. Interneti-teenus kasutaks 4425 omavahel seotud sidesatelliiti 1100 km pikkusel orbiidil. Seda hakati tegema 2015. aastal ja 2017. aastal käivitati SpaceXi PAZ-missioonil katsesatelliidid. Konstellatsiooni esialgne töö võib alata juba 2020. aastal. SpaceX esitas USA reguleerivatele asutustele plaanid võtta kasutusele täiendava 7518 satelliidi tähtkuju mittegeosünkroonsetel orbiitidel sideteenuste osutamiseks" kutsutud "V-band madala Maa-orbita (VLEO) tähtkuju", see koosneks "7518 satelliidist, mis järgneb [varem] kavandatud 4425 satelliidile, mis toimiksid Ka-bandis ja Ku-bandis". 2019. aasta veebruaris moodustas SpaceX õdeettevõtte SpaceX Services, Inc. , et litsentseerida kuni 1 000 000 fikseeritud satelliidi maajaama loomine ja käivitamine, mis suhtleksid tema Starlink-süsteemiga. Mais 2019 käivitas SpaceX FL-i Cape Canaverali saarelt Falcon 9 pardal esimese 60 satelliidi partii.

Starship ja SuperHeavy

SpaceX loob üliraske raketi Starship. Starship on kahest osast koosnev rakett, mida saab üha uuesti ja uuesti kasutada. See peaks asendama kõik ettevõtte olemasolevad raketid 2020. aastate alguseks.

SpaceX nägi 2016. aastal algselt ette 12-meetrise läbimõõduga planeetidevahelise transpordisüsteemi (ITS) kontseptsiooni, mis oli kavandatud ainult Marsi reisimiseks ja muudeks planeetidevahelisteks kasutusaladeks. 2017. aastal kavandas SpaceX väiksema, 9-meetrise läbimõõduga "Big Falcon Rocketi", mis asendaks kõiki SpaceXi stardivõimalusi - Maa-, Kuu- ja planeetidevahelisi missioone ning potentsiaalselt isegi Maa transiiti -, kuid teeks seda täielikult korduvkasutatavate ja madalama kulustruktuuriga sõidukite komplektiga. Suur osa Starshipi komponentidest on valmistatud 301 roostevabast terasest. Erareisija Yusaku Maezawa on sõlminud lepingu, et lennata Starshipiga 2023. aastal ümber Kuu.

Muski pikaajaline visioon ettevõtte jaoks on luua tehnoloogia ja vahendid, mis sobivad inimese koloniseerimiseks Marsil. Ta on väljendanud huvi, et ühel päeval võiks ta sinna planeedile reisida, öeldes: "Ma tahaksin surra Marsil, ainult mitte kokkupõrkel". Rakett umbes iga kahe aasta tagant võiks pakkuda 2025. aastal saabuvatele inimestele baasi pärast 2024. aastal toimuvat starti. Steve Jurvetsoni sõnul usub Musk, et hiljemalt 2035. aastaks lendavad tuhanded raketid miljon inimest Marsile, et võimaldada iseseisvat inimkolooniat.

Es'hail-2 Missiooni esimene etapp Of Course I Still Love You droonelaeval

Lepingud

NASA lepingud

COTS

2006. aastal teatas NASA, et SpaceX on võitnud NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) 1. faasi lepingu, et näidata lasti toimetamist ISS-le, koos võimaliku lepinguga meeskonnalennu kohta. Selle lepingu raames, mille eesmärk on anda NASA poolt Space Act'i lepingute kaudu "algkapitali" uute kosmosevõimaluste arendamiseks, maksis NASA SpaceXile 396 miljonit dollarit, et töötada Dragon kosmoselaeva veose konfiguratsiooni kallal, samal ajal kui SpaceX kulutas Falcon 9 kanderaketi arendamiseks üle 500 miljoni dollari. Need kosmoseseaduse lepingud on näidanud, et need on säästnud NASA-le miljoneid dollareid arenduskuludes, muutes raketi arendamise ~4-10 korda odavamaks, kui kui seda oleks teinud NASA üksi.

Detsembris 2010, COTS Demo Flight 1 missiooni käivitamisel sai SpaceXist esimene eraettevõte, kes on edukalt käivitanud, orbiidile ja taastanud kosmoselaeva. Dragon pandi edukalt orbiidile, tiirles kaks korda ümber Maa ja tegi seejärel kontrollitud põlemise, et maanduda Vaiksesse ookeani. Dragon'i turvalise taastamisega sai SpaceXist esimene eraettevõte, kes on kosmoselaeva orbiidile saatnud, orbiidile ja tagasi toonud; enne seda missiooni olid orbiidile saadetud kosmoselaevu suutnud tagasi tuua ainult valitsusasutused.

COTS Demo Flight 2 startis 2012. aasta mais, kus Dragon ühendas edukalt ISS-i, mis tähistas esimest korda, et eraõiguslik kosmoselaev saavutas selle eesmärgi.

Kaubanduslik lasti

Commercial Resupply Services (CRS) on rühm lepinguid, mille NASA on sõlminud aastatel 2008-2016 kaubanduslikul eesmärgil tegutsevate kosmosesõidukite abil ISSile kauba ja varustuse tarnimiseks. Esimesed CRS-lepingud sõlmiti 2008. aastal ja need andsid SpaceXile 1,6 miljardit dollarit 12 lasti saatmise missiooniks, mis hõlmasid tarneid kuni 2016. aastani. SpaceXi CRS-1, esimene 12st kavandatud varustusmissioonist, startis 2012. aasta oktoobris, jõudis orbiidile, ühendas end jaama ja jäi sinna 20 päevaks, enne kui sisenes uuesti atmosfääri ja paiskus Vaiksesse ookeani. CRS-missioonid on sellest ajast alates lennanud ISS-i umbes kaks korda aastas. 2015. aastal pikendas NASA 1. faasi lepinguid, tellides SpaceXilt veel kolm täiendavat varustuslendu. Pärast täiendavaid pikendusi 2015. aasta lõpus, on SpaceXi praeguseks plaanis lennata kokku 20 missiooni. Teise lepingurühma (tuntud kui CRS2) pakkumised esitati 2014. aastal. Need anti 2016. aasta jaanuaris, kaubaveolennud algavad 2019. aastal ja kestavad eeldatavasti kuni 2024. aastani.

Kommertsmeeskond

Programmi "Commercial Crew Development" (CCDev) eesmärk on töötada välja kaubanduslikul eesmärgil tegutsevad kosmosesõidukid, mis on võimelised toimetama astronaudid ISS-le. SpaceX ei võitnud esimeses voorus (CCDev 1) kosmoseseadme lepingut, kuid teises voorus (CCDev 2) sõlmis NASA SpaceXiga 75 miljoni USA dollari suuruse lepingu, et arendada edasi nende stardisüsteemi, katsetada meeskonna majutusmudelit ja arendada edasi nende Falcon/Dragoni meeskonnatranspordi konstruktsiooni. Hiljem sai CCDev-programmist Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap) ning 2012. aasta augustis teatas NASA, et SpaceX sai 440 miljonit dollarit oma Dragon 2 kosmoselaeva arendamise ja katsetamise jätkamiseks.

2014. aasta septembris valis NASA SpaceXi ja Boeingi kahe ettevõttena, mida rahastatakse süsteemide arendamiseks, et transportida USA meeskondi ISSile ja sealt tagasi. SpaceX võitis 2,6 miljardit dollarit, et valmistada ja sertifitseerida Dragon 2 2017. aastaks. Lepingud hõlmavad vähemalt ühte mehitatud lennukatse, mille pardal on vähemalt üks NASA astronaut. Kui Crew Dragon saavutab NASA sertifikaadi, peab SpaceX lepingu kohaselt tegema vähemalt kaks ja kuni kuus mehitamata missiooni kosmosejaama. SpaceX sai 2017. aasta alguses NASAlt neli täiendavat mehitatud missiooni ISS-i, et sinna ja tagasi astronaudid edasi-tagasi transportida. 2019. aasta alguses viis SpaceX edukalt läbi Crew Dragon'i katselennu, mille käigus see dokiti (Dragon 1 asemel Canadarm 2 abil ankurdatud meetodil) ja seejärel paiskus Atlandi ookeani.

2020. aasta jaanuaris viis SpaceX läbi lennu katkestamise katse, millega demonstreeriti võimet raketist probleemide korral eemalduda. Pärast katset teatas Elon Musk, et lend astronautidega pardal võib olla võimalik aprilli algusest kuni juuni lõpuni. Demo-2 praegune töökuupäev on 7. mai 2020.

COTS 2 Dragon kinnitatakse ISS-i külge Canadarm2 abil.


Crew Dragon testimisel enne lendu