SpaceX | Американска аерокосмическа компания

История

През 2001 г. Илон Мъск предлага проект за поставяне на малка оранжерия за отглеждане на растения на Марс. Той заяви: "Това ще бъде най-далечното разстояние, което животът някога е изминавал" в опит да възвърне обществения интерес към изследването на космоса и да увеличи бюджета на НАСА. Мъск се опита да купи евтини ракети от Русия, но се върна с празни ръце, след като не успя да намери ракети на достъпна цена. По-късно Мъск осъзнава, че може да създаде компания, която да построи необходимите му ракети. Според ранния инвеститор в Tesla и SpaceX Стив Джърветсън Мъск е изчислил, че суровините за построяване на ракета всъщност са 3% от цената на ракетата по онова време. Чрез използване на вертикална интеграция, собствено производство на около 85% от хардуера за изстрелване и лесно променящ се подход към софтуерното инженерство, SpaceX може да намали цената за изстрелване десет пъти и все още да се радва на 70% брутен марж.

В началото на 2002 г. Мъск търси работници за новата си космическа компания, която скоро получава името SpaceX. Мъск намира ракетния инженер Том Мюлер (по-късно главен технически директор на SpaceX по двигателите). Той се съгласява да работи за Мъск. Така се ражда SpaceX. Първото седалище на SpaceX е в склад в Ел Сегундо, Калифорния. Компанията се разраства от 160 работници през ноември 2005 г. до 1100 през 2010 г., 3800 работници и подизпълнители към октомври 2013 г., почти 5000 към края на 2015 г. и около 6000 през април 2017 г. Към ноември 2017 г.^{[актуализация]} компанията е нараснала до почти 7000 души. През 2016 г. Мъск изнася реч на Международния астронавтически конгрес, в която обяснява, че правителството на САЩ използва ракетната технология като "напреднала оръжейна технология", което затруднява наемането на неамериканци.

 

Ракети-носители, космически кораби и ракетни двигатели

Ранни превозни средства

Falcon 1 е първата ракета носител на SpaceX. Тя стартира общо 5 пъти, но само четвъртият и последният полет са успешни. Falcon 1, както подсказва името, работи с 1 двигател Kestrel и може да изведе в орбита максимум 670 kg.

Друг ранен апарат е отмененият Falcon 5, който има 5 двигателя Merlin на първата степен и 2 Kestrel на втората степен. Той е отменен през 2007 г., когато е премахнат от ръководството за употреба на компанията.

Дракон

Космическият кораб "Дракон" е товарна капсула, предназначена да се пълни с оборудване и консумативи за астронавтите на МКС. Капсулата се качва на ракетата Falcon 9 (тъй като Dragon не разполага с достатъчно големи ракети, за да лети до космоса самостоятелно) и се извежда в орбита. В орбита тя се отделя от ускорителите, след което капсулата използва собствените си по-малки ракети, за да стигне до МКС. След това капсулата се пълни със старо оборудване, резултати от научни експерименти и отпадъци. След това тя отново навлиза в земната атмосфера и пада с парашут в океана. Първият полет на Dragon беше през юни 2010 г. Последният полет е на 6 март 2020 г., като за всички бъдещи мисии е планиран полет на Dragon 2.

Текущи ракети

Falcon 9 е работеща двукомпонентна ракета за многократна употреба, която се изстрелва с помощта на деветте си двигателя Merlin в първата си част и специален двигател Merlin, създаден за места, където няма въздух. Тя се задвижва от течен кислород и гориво, направено за ракети, наречено RP-1. Тя може да издържи до 22 800 килограма (50 300 фунта), а също така може да поддържа превозното средство Dragon на SpaceX. Това е първата ракета, способна да излезе в орбита, която може да върне първата си част на Земята.

Falcon Heavy е друга работеща ракета за многократна употреба, подобна на Falcon 9. Въпреки това Falcon Heavy има триядрена система за първата си част вместо едноядрения дизайн на Falcon 9. С трите ядра първата част на ракетата има 27 двигателя Merlin. Втората част все още има само 1 двигател Merlin (вакуумна версия). Понастоящем Falcon Heavy е най-мощната действаща ракета в света и четвъртата по мощност ракета в света. Тази допълнителна мощност позволява на ракетата да може да изведе 63 800 kg (140 660 lb) в ниска околоземна орбита и 26 700 kg (58 860 lb) в геосинхронна орбита.

На 6 февруари 2018 г., в 20:45 UTC, Falcon Heavy излетя за първи път от площадка 39А в космическия център "Кенеди", Флорида. По време на тази мисия - "Тестови полет на Falcon Heavy" - SpaceX реши да използва автомобила на Елон Мъск (Tesla Roadster от 2008 г.) като манекенски полезен товар. Този полезен товар включваше също така, под него, табела на настоящите служители на SpaceX, както и монтирани камери за излъчване на живо на автомобила в youtube.

Дракон 2

На 29 май 2014 г. SpaceX представи прототип на Dragon V2, който може да превозва както товари, така и астронавти. Друга особеност на тази модернизирана версия на Dragon е, че за да се защити животът на екипажа в случай на повреда на Falcon 9, тя е оборудвана с двигатели SuperDraco, които ще изтласкат капсулата от ракетата. Cargo Dragon, вариант на V2, ще замени сегашната версия на Dragon, която може да превозва само товари.

Ракетни двигатели

От старта на SpaceX през 2002 г. компанията е създала три вида ракетни двигатели - Merlin и излезлия от употреба Kestrel за задвижване на ракетите-носители, както и контролните двигатели Draco. В момента SpaceX работи по още два ракетни двигателя: SuperDraco и Raptor. Merlin е фамилия ракетни двигатели, произвеждани от SpaceX за използване в техните ракети. Първоначално двигателят Merlin е проектиран за възстановяване и повторно използване в морето. Kestrel е ракетен двигател, захранван с течен кислород/ракетен бензин под налягане, и е използван като основен двигател на втората степен на ракетата Falcon 1. И двете имена на двигателите Merlin и Kestrel идват от видовете северноамерикански соколи: пустинна ветрушка и мерлин.

Draco са хиперголични ракетни двигатели на течно гориво, които използват гориво монометилхидразин и окислител азотен тетроксид. Всеки двигател Draco създава тяга от 400 нютона (90 фунта стерлинги). Те се използват като двигатели на системата за управление на реакцията (RCS) на космическия кораб Dragon. Двигателите SuperDraco са много по-мощна версия на двигателите Draco, които първоначално бяха предназначени да се използват за кацане и начин за отдалечаване на капсулата при аварийна ситуация на космическия кораб Dragon версия 2, Dragon 2. Концепцията за използване на тези двигатели SuperDraco за кацане беше отменена през 2017 г., когато беше решено да се извърши традиционно спускане с парашут и кацане в морето.

Raptor е нова фамилия двигатели, работещи с метан, които ще се използват в бъдещите ракети Starship. Тестовите версии бяха изстреляни в края на 2016 г. На 3 април 2019 г. SpaceX проведе успешен тест, при който двигателят беше стартиран, но ракетата беше задържана в Тексас на нейния апарат Starhopper, който запали двигателя, докато апаратът остана прикрепен към земята. На 24 юли 2019 г. SpaceX проведе успешен изпитателен полет от 20 метра нагоре на тестовото си превозно средство Starhopper. На 28 август 2019 г. прототипът Starhopper на SpaceX проведе успешен изпитателен полет от 150 метра.

 
Двигателят Merlin 1D, най-продуктивният двигател на SpaceX, се тества в съоръжението за разработване и тестване на ракети на SpaceX в Макгрегър, Тексас.  


Falcon 9 за мисията GRACE-FO  


Екипажът на Dragon се скачи със станцията по време на мисията си Demo-1  

Научноизследователска и развойна дейност

Възможност за повторно използване

Втората мисия на SpaceX е да използва повторно ракети, подобно на самолет. За първи път тя започна да тества възможността за повторно използване с прототип, наречен Grasshopper, през 2012 г., както и с контролирани меки кацания във водата по време на изстрелванията на Falcon 9. През 2014 г. Grasshopper е заменен от F9R, който е усъвършенствана версия на Grasshopper, включваща прибиращ се колесник и 3 двигателя, в сравнение с еднодвигателния Grasshopper. Falcon 9 се приземи през декември на наземна площадка, последван от кацане на безпилотен кораб през следващата година. В момента^[when?] SpaceX е приземила успешно 48 ускорителя. Капсулите "Дракон", както и фарингите, също се използват повторно. Повторната употреба на части от ракети значително намалява разходите.

Сателитен интернет

През януари 2015 г. главният изпълнителен директор на SpaceX Илон Мъск обяви разработването на ново спътниково съзвездие, което да предоставя интернет услуги на света. През юни 2015 г. компанията поиска от федералното правителство разрешение да започне тестове за проект, който има за цел да изгради мрежа от 4425 сателита, способни да излъчват интернет до цялото земно кълбо, включително до отдалечени региони, които понастоящем нямат достъп до интернет. Интернет услугата ще използва 4425 кръстосано свързани комуникационни спътника в орбити от 1100 км. Тя започна да се изработва през 2015 г., а тестовите спътници бяха изстреляни с мисията SpaceX PAZ през 2017 г. Първоначалната експлоатация на съзвездието може да започне още през 2020 г. SpaceX подаде до регулаторните органи на САЩ планове за пускане в действие на съзвездие от допълнителни 7518 спътника в негеосинхронни орбити за предоставяне на комуникационни услуги" в наречено "съзвездие в V-обхвата на ниска околоземна орбита (VLEO)", то ще се състои от "7518 спътника, които ще последват [по-рано] предложените 4425 спътника, които ще функционират в Ка-обхвата и Ку-обхвата". През февруари 2019 г. SpaceX създаде братска компания SpaceX Services, Inc. за лицензиране на създаването и изстрелването на до 1 000 000 стационарни сателитни наземни станции, които ще комуникират с нейната система Starlink. През май 2019 г. SpaceX изстрелва първата партида от 60 спътника на борда на Falcon 9 от Кейп Канаверал, Флорида.

Starship и Super Heavy

SpaceX създава супертежка ракета Starship. Starship е ракета от две части, които могат да се използват отново и отново. Планира се тя да замени всички съществуващи ракети на компанията до началото на 2020-те години.

През 2016 г. SpaceX първоначално предвиди концепция за междупланетна транспортна система (ITS) с диаметър 12 метра, която беше планирана само за пътуване до Марс и други междупланетни приложения. През 2017 г. SpaceX проектира по-малка ракета с диаметър 9 метра "Big Falcon Rocket", която да замени всички възможности на SpaceX за изстрелване - в околоземна орбита, в лунна орбита, междупланетни мисии и потенциално дори транзит през Земята - но да го направи с напълно многократно използваем комплект от превозни средства с по-ниска структура на разходите. Голяма част от компонентите на Starship са изработени от неръждаема стомана 301. Частният пътник Юсаку Маезава е сключил договор за обиколка на Луната със Starship през 2023 г.

Дългосрочната визия на Мъск за компанията е създаването на технологии и средства, подходящи за колонизиране на Марс от хора. Той е изразил интереса си един ден да пътува до планетата, заявявайки: "Бих искал да умра на Марс, само не при сблъсък". Една ракета на всеки около две години би могла да осигури база за хората, които ще пристигнат през 2025 г. след изстрелването през 2024 г. Според Стив Джърветсън Мъск вярва, че най-късно до 2035 г. ще има хиляди ракети, които ще превозват един милион души до Марс, за да се създаде възможност за самоподдържаща се човешка колония.

 
Първа степен на мисията Es'hail-2 на безпилотния кораб Of Course I Still Love You  

Договори

Договори на НАСА

COTS

През 2006 г. НАСА съобщи, че SpaceX е спечелила договор на НАСА за комерсиални орбитални транспортни услуги (COTS), фаза 1, за да покаже доставка на товари до МКС, с евентуална опция за полет на екипаж. Този договор, замислен от НАСА да осигури "начален капитал" чрез споразумения по Закона за космоса за разработване на нови космически възможности, НАСА плати на SpaceX 396 млн. долара за работа по товарната конфигурация на космическия кораб Dragon, а SpaceX похарчи повече от 500 млн. долара за разработване на ракетата носител Falcon 9. Доказано е, че тези споразумения по Закона за космическото пространство са спестили на НАСА милиони долари разходи за разработки, което прави разработването на ракети ~4-10 пъти по-евтино, отколкото ако се произвеждат самостоятелно от НАСА.

През декември 2010 г., при изстрелването на мисията COTS Demo Flight 1, SpaceX стана първата частна компания, която успешно изстреля, пусна в орбита и възстанови космически кораб. Dragon беше успешно изведен в орбита, обиколи Земята два пъти и след това извърши контролирано изгаряне за водно кацане в Тихия океан. С безопасното възстановяване на Dragon SpaceX стана първата частна компания, която изстреля, пусна в орбита и възстанови космически кораб; преди тази мисия само правителствени агенции бяха в състояние да възстановяват орбитални космически кораби.

През май 2012 г. беше изстрелян демонстрационен полет 2 на COTS, при който Dragon успешно се свърза с МКС, отбелязвайки първия път, когато частен космически кораб извършва това.

Търговски товари

Търговските снабдителни услуги (Commercial Resupply Services - CRS) са група договори, сключени от НАСА от 2008 до 2016 г. за доставка на товари и консумативи до МКС с управлявани от търговци космически кораби. Първите договори за CRS бяха подписани през 2008 г. и предоставиха 1,6 млрд. долара на SpaceX за 12 мисии за изпращане на товари, обхващащи доставките до 2016 г. SpaceX CRS-1, първата от 12-те планирани мисии за доставки, стартира през октомври 2012 г., достигна орбита, свърза се със станцията и остана на нея в продължение на 20 дни, преди да навлезе отново в атмосферата и да се плисне в Тихия океан. Оттогава мисиите CRS летят приблизително два пъти годишно до МКС. През 2015 г. НАСА удължи договорите от Фаза 1, като поръча допълнителни три снабдителни полета от SpaceX. След допълнителни удължавания в края на 2015 г. понастоящем SpaceX трябва да извърши общо 20 полета. Втората група договори (известни като CRS2) бяха поискани и предложени през 2014 г. Те бяха дадени през януари 2016 г. за полети за превоз на товари, които започват през 2019 г. и се очаква да продължат до 2024 г.

Търговски екипаж

Програмата за разработване на комерсиален екипаж (CCDev) има за цел да разработи комерсиални космически кораби, които да могат да доставят астронавти до МКС. SpaceX не спечели споразумение по Космическия акт в първия кръг (CCDev 1), но по време на втория кръг (CCDev 2) НАСА възложи на SpaceX договор на стойност 75 млн. долара за по-нататъшно разработване на тяхната система за евакуация при изстрелване, за тестване на макет за настаняване на екипажа и за по-нататъшно развитие на техния проект за превоз на екипажа Falcon/Dragon. По-късно програмата CCDev се превърна в Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap), а през август 2012 г. НАСА обяви, че на SpaceX са отпуснати 440 млн. долара за продължаване на разработването и тестването на космическия кораб Dragon 2.

През септември 2014 г. НАСА избра SpaceX и Boeing за двете компании, които ще получат финансиране за разработване на системи за транспортиране на американски екипажи до и от МКС. SpaceX спечели 2,6 млрд. долара, за да завърши и сертифицира Dragon 2 до 2017 г. Договорите включват поне един летателен тест с екипаж с поне един астронавт на НАСА на борда. След като Crew Dragon получи сертификация от НАСА, договорът изисква от SpaceX да проведе поне два и до шест полета с екипаж до космическата станция. В началото на 2017 г. на SpaceX бяха възложени четири допълнителни мисии с екипаж до МКС от НАСА, за да превозва астронавти напред-назад. В началото на 2019 г. SpaceX успешно проведе изпитателен полет на Crew Dragon, който се скачи с док (вместо метода на Dragon 1, който се свързваше с помощта на Canadarm 2) и след това се плисна в Атлантическия океан.

През януари 2020 г. SpaceX проведе тест за прекъсване на полет, който демонстрира способността да се отдалечи от ракетата в случай на проблем. След теста Илон Мъск заяви, че полет с астронавти на борда може да се осъществи евентуално от началото на април до края на юни.

Първият полет с екипаж се състоя на 30 май 2020 г. Полетът изведе астронавтите Дъг Хърли и Боб Бонкен на МКС.

 
Crew Dragon преминава през тестове преди полета  


Драконът на COTS 2 е прикачен към МКС с помощта на Канадарм2.