SpaceX

Historia

W 2001 roku Elon Musk zaproponował projekt lądowania małej szklarni do uprawy roślin na Marsie. Powiedział: "To byłaby najdalsza podróż, jaką kiedykolwiek odbyło życie", próbując odzyskać zainteresowanie opinii publicznej eksploracją kosmosu i zwiększyć budżet NASA. Musk próbował kupić tanie rakiety z Rosji, ale wrócił z pustymi rękami po tym, jak nie udało mu się znaleźć rakiet w przystępnej cenie. Później Musk zdał sobie sprawę, że mógłby założyć firmę, która mogłaby zbudować rakiety, których potrzebował. Według wczesnego inwestora Tesli i SpaceX, Steve'a Jurvetsona, Musk obliczył, że surowce do budowy rakiety stanowiły w rzeczywistości 3% ówczesnej ceny rakiety. Stosując integrację pionową, produkując około 85% sprzętu startowego we własnym zakresie, oraz podejście modułowe z inżynierii oprogramowania, SpaceX mógł obniżyć cenę startu dziesięciokrotnie i nadal cieszyć się 70% marżą brutto.

Na początku 2002 roku Musk szukał pracowników do swojej nowej firmy kosmicznej, która wkrótce miała się nazywać SpaceX. Musk znalazł inżyniera rakietowego Toma Muellera (późniejszego CTO of Propulsion w SpaceX). Zgodził się on pracować dla Muska. W ten sposób narodziła się firma SpaceX. Pierwsza siedziba SpaceX mieściła się w magazynie w El Segundo w Kalifornii. Firma szybko się rozwijała od momentu założenia w 2002 roku, rosnąc ze 160 pracowników w listopadzie 2005 roku do 1 100 w 2010 roku, 3 800 pracowników i kontrahentów do października 2013 roku, prawie 5 000 do końca 2015 roku i około 6 000 w kwietniu 2017 roku. Według stanu na listopad 2017^[update], firma rozrosła się do prawie 7000. W 2016 roku Musk wygłosił przemówienie na Międzynarodowym Kongresie Astronautycznym, gdzie wyjaśnił, że rząd USA używa technologii rakietowej jako "zaawansowanej technologii broni", co utrudnia zatrudnianie nie-Amerykanów.

Pojazdy nośne, statki kosmiczne i silniki rakietowe

Wczesne pojazdy

Falcon 1 był pierwszym pojazdem nośnym firmy SpaceX. Wystartował w sumie 5 razy, jednak dopiero 4. i ostatni lot zakończył się sukcesem. Falcon 1, jak sama nazwa wskazuje, napędzany był 1 silnikiem Kestrel i mógł wynieść na orbitę maksymalnie 670 kilogramów.

Innym wczesnym pojazdem był anulowany Falcon 5, który posiada 5 silników Merlin na pierwszym stopniu i 2 Kestrel na drugim stopniu. Został on anulowany w 2007 roku, kiedy to został usunięty z podręcznika użytkownika firmy.

Obecne Rakiety

Falcon 9 jest działającą, dwuczęściową rakietą wielokrotnego użytku, która jest wystrzeliwana przy użyciu dziewięciu silników Merlin w pierwszej części oraz specjalnego silnika Merlin, który został stworzony dla miejsc, gdzie nie ma powietrza. Napędzana jest ciekłym tlenem i paliwem produkowanym dla rakiet o nazwie RP-1. Może pomieścić do 22,800 kilogramów (50,300 funtów) i może również wspierać pojazd Dragon firmy SpaceX. Jest to pierwsza rakieta zdolna do wejścia na orbitę, która może odzyskać swoją pierwszą część z powrotem na ziemię.

Falcon Heavy jest kolejną działającą rakietą wielokrotnego użytku, podobną do Falcona 9. Jednakże Falcon Heavy posiada trzyrdzeniowy system dla swojej pierwszej części zamiast jednordzeniowej konstrukcji Falcona 9. Dzięki trzem rdzeniom, pierwsza część rakiety ma 27 silników Merlin. Druga część nadal posiada tylko 1 silnik Merlin (Vacuum Version). Obecnie Falcon Heavy jest najpotężniejszą działającą rakietą na świecie i 4. najpotężniejszą rakietą na świecie. Ta dodatkowa moc pozwala rakiecie na umieszczenie 63,800 kg (140,660 lb) na niskiej orbicie okołoziemskiej i 26,700 kg (58,860 lb) na orbicie geosynchronicznej.

6 lutego 2018 roku, o godzinie 20:45 UTC, Falcon Heavy wystartował po raz pierwszy w Kennedy Space Center na Florydzie z Pad 39A. Podczas tej misji, "Falcon Heavy Test flight", SpaceX zdecydowało się użyć samochodu Elona Muska (Tesla Roadster z 2008 roku) jako atrapy ładunku użytecznego. Ładunek ten zawierał także, pod nim, tablicę pamiątkową obecnych pracowników SpaceX, a także uchwyty do kamer, które umożliwiały transmisję na żywo z samochodu na youtube.

Smok

Statek kosmiczny Dragon to kapsuła towarowa przeznaczona do wypełnienia sprzętem i zaopatrzeniem dla astronautów przebywających na ISS. Kapsuła jest umieszczana na rakiecie Falcon 9 (ponieważ Dragon nie ma wystarczająco dużych rakiet, aby samodzielnie polecieć w kosmos) i wylatuje na orbitę. Z orbity oddziela się od boosterów, następnie kapsuła używa własnych mniejszych rakiet by dostać się do ISS. Następnie kapsuła jest wypełniana starym sprzętem, wynikami eksperymentów naukowych i śmieciami. Następnie ponownie wchodzi w atmosferę ziemską i spada na spadochronie do oceanu. Pierwszy lot Dragona odbył się w czerwcu 2010 roku. Ostatni lot odbył się 6 marca 2020 roku, przy czym Dragon 2 jest przewidziany do wszystkich przyszłych misji.

Smok 2

29 maja 2014 roku firma SpaceX zaprezentowała prototypową wersję Dragona V2, który mógł pomieścić zarówno ładunek, jak i astronautów. Inną cechą, że ta zmodernizowana wersja Dragona, aby chronić życie załogi w przypadku awarii Falcona 9, została wyposażona w pędniki SuperDraco, które odepchną kapsułę od rakiety. Cargo Dragon, wariant V2, zastąpi obecną wersję Dragona, która może pomieścić tylko ładunek.

Silniki rakietowe

Od momentu rozpoczęcia działalności SpaceX w 2002 roku, firma stworzyła trzy rodzaje silników rakietowych - Merlin i wycofany Kestrel do napędu rakiet nośnych oraz pędniki sterujące Draco. Obecnie SpaceX pracuje nad dwoma kolejnymi silnikami rakietowymi: SuperDraco i Raptor. Merlin to rodzina silników rakietowych produkowanych przez SpaceX do stosowania w ich rakietach. Silnik Merlin został pierwotnie zaprojektowany do odzysku i ponownego użycia na morzu. Kestrel to silnik rakietowy zasilany ciśnieniem ciekłego tlenu/paliwa rakietowego, który był używany jako silnik główny drugiego stopnia rakiety Falcon 1. Obie nazwy silników Merlin i Kestrel pochodzą od gatunków północnoamerykańskich sokołów: pustułek i merlin.

Draco to hipergoliczne silniki rakietowe na paliwo ciekłe, wykorzystujące paliwo monometylowo-hydrazynowe i utleniacz w postaci tetratlenku azotu. Każdy pędnik Draco wytwarza ciąg 400 niutonów (90 funtów). Są one używane jako pędniki systemu kontroli reakcji (RCS) na statku kosmicznym Dragon. Silniki SuperDraco są znacznie potężniejszą wersją silników Draco, które początkowo miały być używane do lądowania oraz jako sposób na awaryjne opuszczenie kapsuły w wersji 2 statku Dragon, Dragon 2. Koncepcja użycia tych silników SuperDraco do lądowania została anulowana w 2017 roku, gdy zdecydowano się na tradycyjne opadanie na spadochronie i lądowanie w morzu.

Raptor to nowa rodzina silników napędzanych metanem, które mają być stosowane w przyszłych rakietach Starship. Wersje testowe zostały próbnie odpalone pod koniec 2016 roku. 3 kwietnia 2019 roku SpaceX przeprowadził udany test, w którym silnik został uruchomiony, ale rakieta została przytrzymana w Teksasie na swoim pojeździe Starhopper, który zapalił silnik, podczas gdy pojazd pozostał przymocowany do ziemi. 24 lipca 2019 roku SpaceX przeprowadził udany lot testowy 20 metrów w górę swojego pojazdu testowego Starhopper. 28 sierpnia 2019 Prototyp Starhopper firmy SpaceX przeprowadził udany lot testowy na odległość 150 metrów.

Falcon 9 na misji GRACE-FO


Załoga Dragon dokuje do stacji podczas misji Demo-1


Silnik Merlin 1D, najbardziej rozpowszechniony silnik SpaceX, testowany w SpaceX Rocket Development and Test Facility w McGregor w Teksasie.

Badania i rozwój

Możliwość ponownego wykorzystania

Drugą misją SpaceX jest ponowne wykorzystanie rakiet, podobnie jak w przypadku samolotów. Po raz pierwszy zaczęto testować możliwość wielokrotnego użycia za pomocą prototypu o nazwie Grasshopper w 2012 roku, a także kontrolowanych miękkich lądowań do wody podczas startów Falcona 9. W 2014 roku Grasshopper został zastąpiony przez F9R, który był unowocześnioną wersją grasshoppera zawierał chowane podwozie i 3 silniki, w porównaniu do pojedynczego silnika Grasshoppera. Falcon 9 wylądował w grudniu na platformie naziemnej, a w następnym roku wylądował na dronie. Obecnie SpaceX wylądowało z powodzeniem 48 boosterów. Ponownie wykorzystywane są również kapsuły Dragon oraz promyki. Ponowne wykorzystanie części rakiet znacznie obniża koszty.

Internet satelitarny

W styczniu 2015 roku CEO SpaceX, Elon Musk, ogłosił rozwój nowej konstelacji satelitów, która ma zapewnić usługi internetowe dla świata. W czerwcu 2015 roku firma zwróciła się do rządu federalnego o pozwolenie na rozpoczęcie testów dla projektu, który ma na celu zbudowanie sieci 4 425 satelitów zdolnych do przesyłania Internetu do całej kuli ziemskiej, w tym odległych regionów, które obecnie nie mają dostępu do Internetu. Usługa internetowa wykorzystywałaby 4 425 połączonych krzyżowo satelitów komunikacyjnych na orbitach o wysokości 1100 km. Zaczęto ją tworzyć w 2015 roku, a satelity testowe zostały wystrzelone w ramach misji SpaceX PAZ w 2017 roku. Wstępna eksploatacja konstelacji mogłaby się rozpocząć już w 2020 roku. SpaceX złożył w amerykańskich organach regulacyjnych plany uruchomienia konstelacji dodatkowych 7,518 satelitów na orbitach niegeosynchronicznych w celu świadczenia usług komunikacyjnych" w zwanej "konstelacją V-band low-Earth-orbit (VLEO)", składałaby się ona z "7,518 satelitów, aby podążać za [wcześniej] proponowanymi 4,425 satelitami, które funkcjonowałyby w pasmach Ka i Ku". W lutym 2019 r., SpaceX utworzył firmę rodzeństwa, SpaceX Services, Inc. , aby licencjonować tworzenie i uruchamianie do 1 000 000 stałych satelitarnych stacji naziemnych, które będą komunikować się z jej systemem Starlink. W maju 2019 r., SpaceX wystrzelił pierwszą partię 60 satelitów na pokładzie Falcona 9 z Cape Canaveral, FL.

Starship i SuperHeavy

SpaceX tworzy superciężką rakietę nośną Starship. Starship to rakieta składająca się z dwóch części, które mogą być używane wielokrotnie. Planuje się, że zastąpi ona wszystkie dotychczasowe rakiety firmy do początku lat 2020.

SpaceX początkowo przewidział w 2016 roku koncepcję 12-metrowej średnicy Interplanetary Transport System (ITS), który był planowany tylko do podróży na Marsa i innych zastosowań międzyplanetarnych. W 2017 roku SpaceX zaprojektował mniejszą, 9-metrową "Big Falcon Rocket", która miała zastąpić wszystkie możliwości startowe SpaceX - orbitę ziemską, księżycową, misje międzyplanetarne, a potencjalnie nawet tranzyt ziemski - ale zrobić to na w pełni wielokrotnego użytku zestawie pojazdów o niższej strukturze kosztów. Duża część komponentów na Starship wykonana jest z 301 stali nierdzewnej. Prywatny pasażer Yusaku Maezawa podpisał umowę na lot wokół Księżyca statkiem Starship w 2023 roku.

Długoterminowa wizja Muska dla firmy to stworzenie technologii i środków odpowiednich do ludzkiej kolonizacji na Marsie. Wyraził on swoje zainteresowanie tym, aby pewnego dnia odbyć podróż na tę planetę, stwierdzając "Chciałbym umrzeć na Marsie, tylko nie przy uderzeniu". Rakieta co około dwa lata mogłaby zapewnić bazę dla ludzi przybywających w 2025 roku po starcie w 2024 roku. Według Steve'a Jurvetsona, Musk wierzy, że najpóźniej do 2035 roku, na Marsa będą leciały tysiące rakiet z milionem ludzi, aby umożliwić powstanie samowystarczalnej ludzkiej kolonii.

Es'hail-2 Pierwszy stopień misji na statku bezzałogowym Of Course I Still Love You

Kontrakty

Umowy NASA

COTS

W 2006 roku NASA ogłosiła, że SpaceX wygrało kontrakt NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) Phase 1 na pokazowe dostawy ładunków do ISS, z możliwą opcją kontraktu na loty załogowe. NASA zapłaciła SpaceX 396 milionów dolarów za pracę nad konfiguracją ładunku statku kosmicznego Dragon, podczas gdy SpaceX wydała ponad 500 milionów dolarów na rozwój rakiety nośnej Falcon 9. Wykazano, że umowy te pozwoliły NASA zaoszczędzić miliony dolarów na kosztach rozwoju, czyniąc rozwój rakiet ~4-10 razy tańszym, niż gdyby był realizowany przez samą NASA.

W grudniu 2010 roku, podczas startu misji COTS Demo Flight 1, SpaceX stał się pierwszą prywatną firmą, która z powodzeniem wystrzeliła, wyniosła na orbitę i odzyskała statek kosmiczny. Dragon został pomyślnie umieszczony na orbicie, dwukrotnie okrążył Ziemię, a następnie wykonał kontrolowane spalanie w celu wodnego lądowania na Oceanie Spokojnym. Dzięki bezpiecznemu odzyskaniu Dragona, SpaceX stał się pierwszą prywatną firmą, która wystrzeliła, wyniosła na orbitę i odzyskała statek kosmiczny; przed tą misją tylko agencje rządowe były w stanie odzyskać orbitalne statki kosmiczne.

W maju 2012 roku wystartował lot demonstracyjny COTS Demo Flight 2, w którym Dragon z powodzeniem połączył się z ISS, po raz pierwszy dokonując tego wyczynu w historii prywatnego statku kosmicznego.

Ładunek handlowy

Commercial Resupply Services (CRS) to grupa kontraktów udzielonych przez NASA w latach 2008-2016 na dostawę ładunków i zaopatrzenia do ISS na statkach kosmicznych obsługiwanych komercyjnie. Pierwsze kontrakty CRS zostały podpisane w 2008 roku i dały 1,6 miliarda dolarów firmie SpaceX na 12 misji wysyłania ładunków, obejmujących dostawy do 2016 roku. SpaceX CRS-1, pierwsza z 12 planowanych misji zaopatrzeniowych, wystartowała w październiku 2012 roku, osiągnęła orbitę, połączyła się ze stacją i pozostała na niej przez 20 dni, po czym ponownie weszła w atmosferę i rozbryzgnęła się na Oceanie Spokojnym. Od tego czasu misje CRS latały do ISS mniej więcej dwa razy w roku. W 2015 roku NASA przedłużyła kontrakty fazy 1, zamawiając dodatkowe trzy loty zaopatrzeniowe od SpaceX. Po kolejnych przedłużeniach pod koniec 2015 roku, SpaceX ma obecnie wykonać łącznie 20 misji. Druga grupa kontraktów (znana jako CRS2) została rozpisana i zaproponowana w 2014 roku. Zostały one przyznane w styczniu 2016 roku, na loty transportowe rozpoczynające się w 2019 roku i mające trwać do 2024 roku.

Załoga komercyjna

Program Commercial Crew Development (CCDev) ma na celu opracowanie komercyjnie obsługiwanych statków kosmicznych, które będą w stanie dostarczyć astronautów na ISS. SpaceX nie wygrał umowy Space Act w pierwszej rundzie (CCDev 1), ale podczas drugiej rundy (CCDev 2) NASA przyznała SpaceX kontrakt o wartości 75 milionów dolarów na dalszy rozwój systemu ewakuacyjnego, przetestowanie makiety pomieszczenia załogi i dalszy rozwój projektu transportu załogi Falcon/Dragon. Program CCDev został później przekształcony w Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap), a w sierpniu 2012 roku NASA ogłosiła, że SpaceX przyznano 440 milionów dolarów na dalszy rozwój i testy statku kosmicznego Dragon 2.

We wrześniu 2014 roku NASA wybrała SpaceX i Boeinga jako dwie firmy, które otrzymają fundusze na rozwój systemów do transportu amerykańskich załóg na i z ISS. SpaceX wygrał 2,6 miliarda dolarów na ukończenie i certyfikację Dragona 2 do 2017 roku. Kontrakty obejmują co najmniej jeden załogowy test lotu z co najmniej jednym astronautą NASA na pokładzie. Gdy Crew Dragon osiągnie certyfikację NASA, kontrakt wymaga od SpaceX przeprowadzenia co najmniej dwóch, a nawet sześciu załogowych misji na stację kosmiczną. Na początku 2017 roku SpaceX otrzymał od NASA cztery dodatkowe załogowe misje na ISS, aby wahadłowo przewozić astronautów tam i z powrotem. Na początku 2019 roku SpaceX z powodzeniem przeprowadził testowy lot załogowego Dragona, który zadokował (zamiast metody cumowania Dragona 1 przy użyciu Canadarm 2), a następnie rozprysł się w Oceanie Atlantyckim.

W styczniu 2020 roku SpaceX przeprowadził test In-Flight Abort Test, który zademonstrował zdolność do ucieczki od rakiety w przypadku problemu. Po teście Elon Musk stwierdził, że lot z astronautami na pokładzie mógłby ewentualnie odbyć się od początku kwietnia do końca czerwca. Aktualna data robocza dla Demo-2 to 7 maja 2020 roku.

Dragon COTS 2 jest przycumowany do ISS przez Canadarm2.


Crew Dragon przechodzi testy przed lotem