SpaceX | Amerikansk rumfartsselskab

Historie

I 2001 foreslog Elon Musk et projekt om at lande et lille drivhus til at dyrke planter på Mars. Han sagde: "Det ville være det længste, livet nogensinde har rejst" i et forsøg på at genvinde offentlighedens interesse for udforskning af rummet og øge NASA's budget. Musk forsøgte at købe billige raketter fra Rusland, men vendte tomhændet tilbage efter ikke at have kunnet finde raketter til en overkommelig pris. Senere indså Musk, at han kunne starte et firma, der kunne bygge de raketter, han havde brug for. Ifølge den tidlige Tesla- og SpaceX-investor Steve Jurvetson beregnede Musk, at råmaterialerne til at bygge en raket faktisk udgjorde 3 % af prisen på en raket på det tidspunkt. Ved at anvende vertikal integration, fremstille ca. 85 % af opsendelseshardwaren internt og have en tilgang til softwareudvikling, der let kan ændres, kunne SpaceX reducere opsendelsesprisen med en faktor ti og stadig have en bruttomargin på 70 %.

I begyndelsen af 2002 søgte Musk medarbejdere til sit nye rumfartsselskab, som snart skulle hedde SpaceX. Musk fandt en raketingeniør Tom Mueller (senere SpaceX's CTO for fremdrift). Han indvilligede i at arbejde for Musk. Det var sådan, at SpaceX blev født. SpaceX' første hovedkvarter lå i et lager i El Segundo, Californien. Virksomheden er vokset fra 160 ansatte i november 2005 til 1.100 i 2010, 3.800 ansatte og kontrahenter i oktober 2013, næsten 5.000 i slutningen af 2015 og ca. 6.000 i april 2017. I november 2017^[opdatering] var virksomheden vokset til næsten 7.000. I 2016 holdt Musk en tale på den internationale astronautiske kongres, hvor han forklarede, at den amerikanske regering bruger raketteknologi som en "avanceret våbenteknologi", hvilket gør det svært at ansætte ikke-amerikanere.

 

Løfteraketter, rumfartøjer og raketmotorer

Tidlige køretøjer

Falcon 1 var SpaceX' første løfteraket. Den blev opsendt i alt 5 gange, men kun den 4. og sidste flyvning var vellykket. Falcon 1 kørte, som navnet antyder, på 1 Kestrel-motor og kunne maksimalt tage 670 kilo med i kredsløb.

Et andet tidligt fartøj var den aflyste Falcon 5, som har 5 Merlin-motorer på sit første trin og 2 Kestrel-motorer på sit andet trin. Det blev aflyst i 2007, da det blev fjernet fra selskabets brugervejledning.

Drage

Dragon-rumfartøjet er en fragtkapsel, der er designet til at blive fyldt med udstyr og forsyninger til astronauterne på ISS. Kapslen sættes på Falcon 9-raketten (fordi Dragon ikke har store nok raketter til at flyve til rummet på egen hånd) og flyves i kredsløb. Fra kredsløb adskilles den fra boosterne, hvorefter kapslen bruger sine egne mindre raketter til at komme til ISS. Derefter fyldes kapslen op med gammelt udstyr, resultaterne af videnskabelige eksperimenter og affald. Derefter træder den ind i Jordens atmosfære igen og falder i faldskærm i havet. Den første flyvning med Dragon fandt sted i juni 2010. Den sidste flyvning fandt sted den 6. marts 2020, og Dragon 2 er planlagt til alle fremtidige missioner.

Nuværende raketter

Falcon 9 er en fungerende, genanvendelig todelt raket, der opsendes ved hjælp af de ni Merlin-motorer i den første del og en særlig Merlin-motor, der er lavet til steder, hvor der ikke er luft. Den drives af flydende ilt og brændstof, der er fremstillet til raketter kaldet RP-1. Den kan rumme op til 22.800 kg (50.300 pund) og kan også bære SpaceX' Dragon-køretøj. Det er den første raket, der kan komme i kredsløb, og som kan få sin første del tilbage til jorden.

Falcon Heavy er en anden fungerende raket, der kan genbruges, i lighed med Falcon 9. Falcon Heavy har dog et trekernet system til sin første del i stedet for Falcon 9's enkeltkernet design med en enkelt kerne. Med de tre kerner har raketens 1. del 27 Merlin-motorer. Den anden del har stadig kun 1 Merlin(vakuumversion) motor. I øjeblikket er Falcon Heavy verdens kraftigste operationelle raket og den fjerde kraftigste raket i verden. Denne ekstra kraft gør det muligt for raketten at kunne bringe 63 800 kg (140 660 lb) i lavt kredsløb om jorden og 26 700 kg (58 860 lb) i geosynkront kredsløb.

Den 6. februar 2018 kl. 20:45 UTC lettede Falcon Heavy for første gang på Kennedy Space Center i Florida fra platform 39A. På denne mission, "Falcon Heavy Test flight", besluttede SpaceX at bruge Elon Musks bil (en Tesla Roadster fra 2008) som en dummy-nytlast. Denne nyttelast indeholdt også, under den, en plakette med de nuværende SpaceX-ansatte samt kameramoduler til at streame et live feed af bilen på youtube.

Drage 2

Den 29. maj 2014 afslørede SpaceX en prototype af Dragon V2, som kan rumme både fragt og astronauter. En anden funktion, at denne opgraderede version af Dragon, for at beskytte besætningens liv i tilfælde af en fejl i Falcon 9, var den udstyret med SuperDraco-thrusters, som ville skubbe kapslen væk fra raketten. Cargo Dragon, en variant af V2, vil erstatte den nuværende version af dragon, der kun kan rumme fragt.

Raketmotorer

Siden SpaceX startede i 2002 har virksomheden udviklet tre typer raketmotorer - Merlin og den pensionerede Kestrel til fremdrift af løfteraketter og Draco-kontroltrækkerne. SpaceX arbejder i øjeblikket på yderligere to raketmotorer: SuperDraco og Raptor. Merlin er en familie af raketmotorer, som SpaceX fremstiller til brug i sine raketter. Merlin-motoren var oprindeligt designet til bjærgning og genbrug til søs. Kestrel er en trykdrevet raketmotor med flydende ilt/raketbrændstof og blev brugt som hovedmotor i Falcon 1-rakettens anden fase. Begge navne på Merlin- og Kestrel-motorerne stammer fra arter af nordamerikanske falke: Tårnfalken og Merlin.

Draco er hypergolske raketmotorer med flydende drivmiddel, der anvender monomethylhydrazinbrændstof og nitrogentetroxidoxidationsmiddel. Hver Draco-thruster skaber 400 newtons (90 lbf) fremdrift. De anvendes som RCS-drivmotorer (reaction control system) på Dragon-rumfartøjet. SuperDraco-motorerne er en meget kraftigere version af Draco-thrusterne, som oprindeligt skulle bruges til landing og til at få kapslen væk i nødstilfælde på Dragon-rumfartøjet i version 2, Dragon 2. Konceptet med at bruge disse SuperDraco-motorer til landing blev annulleret i 2017, da det blev besluttet at udføre en traditionel faldskærmsnedgang og landing i havet.

Raptor er en ny familie af metan-drevne motorer, der skal bruges i de fremtidige Starship-raketter. Testversioner blev testaffyret i slutningen af 2016. Den 3. april 2019 gennemførte SpaceX en vellykket test, hvor motoren blev startet, men raketten blev holdt nede i Texas på sit Starhopper-køretøj, hvilket antændte motoren, mens køretøjet forblev fastgjort til jorden. Den 24. juli 2019 gennemførte SpaceX en vellykket testflyvning 20 meter op af sit Starhopper-testfartøj. Den 28. august 2019 gennemførte SpaceX's Starhopper-prototype en vellykket testflyvning på 150 meter.

 
Merlin 1D-motoren, SpaceX' mest produktive motor, under testning på SpaceX' raketudviklings- og testfacilitet i McGregor, Texas  


Falcon 9 på GRACE-FO-missionen  


Crew Dragon docker til stationen på sin Demo-1-mission  

Forskning og udvikling

Genanvendelighed

SpaceX' sekundære mission er at genbruge raketter på samme måde som et fly. Man begyndte først at teste genanvendeligheden med en prototype kaldet Grasshopper i 2012 og kontrollerede bløde landinger i vandet under Falcon 9-lanceringer. I 2014 blev Grasshopper erstattet af F9R, som var en opgraderet version af Grasshopper, der omfattede indtrækkeligt landingsstel og 3 motorer, sammenlignet med Grasshoppers enkeltmotor. Falcon 9 blev landet i december på en jordplatform, efterfulgt af en landing på et droneskib det følgende år. På nuværende tidspunkt har^[when?] SpaceX med succes landet 48 boostere. Dragon-kapsler samt farings bliver også genbrugt. Genbrug af dele af raketter reducerer omkostningerne betydeligt.

Satellit internet

I januar 2015 annoncerede SpaceX-chef Elon Musk udviklingen af en ny satellitkonstellation, der skal levere internettjenester til hele verden. I juni 2015 bad virksomheden den føderale regering om tilladelse til at påbegynde testning af et projekt, der har til formål at opbygge et net af 4.425 satellitter, der kan transmittere internettet til hele kloden, herunder fjerntliggende regioner, som i øjeblikket ikke har internetadgang. Internettjenesten ville bruge 4 425 krydsforbundne kommunikationssatellitter i 1 100 km bane. Den begyndte at blive lavet i 2015, og testsatellitterne blev opsendt på SpaceX PAZ-missionen i 2017. Den indledende drift af konstellationen kan begynde allerede i 2020. SpaceX indgav planer til de amerikanske tilsynsmyndigheder om at opstille en konstellation af yderligere 7 518 satellitter i ikke-geosynkrone baner for at levere kommunikationstjenester" i en såkaldt "V-band low-Earth-orbit (VLEO)-konstellation", den ville bestå af "7 518 satellitter til opfølgning af de [tidligere] foreslåede 4 425 satellitter, der ville fungere i Ka- og Ku-båndet". I februar 2019 dannede SpaceX et søsterselskab, SpaceX Services, Inc. for at give licens til oprettelse og opsendelse af op til 1.000.000 faste satellitjordstationer, der skal kommunikere med deres Starlink-system. I maj 2019 opsendte SpaceX det første parti på 60 satellitter om bord på en Falcon 9 fra Cape Canaveral, FL.

Starship og Super Heavy

SpaceX er ved at udvikle en supertung løfteraket, Starship. Starship er en raket med to dele, der kan bruges igen og igen. Det er planen, at den skal erstatte alle selskabets eksisterende raketter i begyndelsen af 2020'erne.

SpaceX forestillede sig oprindeligt et koncept for et interplanetarisk transportsystem (ITS) med en diameter på 12 meter i 2016, som kun var planlagt til Marsrejser og andre interplanetariske anvendelser. I 2017 designede SpaceX en mindre "Big Falcon Rocket" med en diameter på 9 meter, som skulle erstatte alle SpaceX' opsendelsesmuligheder - jordomløb, månerundfart, interplanetariske missioner og potentielt endda jordtransit - men gøre det på et fuldt genanvendeligt sæt køretøjer med en lavere omkostningsstruktur. En stor del af komponenterne på Starship er fremstillet af 301 rustfrit stål. Den private passager Yusaku Maezawa har indgået en kontrakt om at flyve rundt om Månen i Starship i 2023.

Musks langsigtede vision for virksomheden er at skabe teknologi og midler, der er egnet til menneskelig kolonisering på Mars. Han har udtrykt sin interesse for en dag at rejse til planeten og udtalte: "Jeg vil gerne dø på Mars, bare ikke ved nedslaget." En raket hvert andet år eller deromkring kunne give en base for de mennesker, der ankommer i 2025 efter en opsendelse i 2024. Ifølge Steve Jurvetson mener Musk, at der senest i 2035 vil være tusindvis af raketter, der flyver en million mennesker til Mars for at muliggøre en selvforsynende menneskelig koloni.

 
Es'hail-2 Mission første fase på droneskibet Of Course I Still Love You  

Kontrakter

NASA-kontrakter

COTS

I 2006 oplyste NASA, at SpaceX havde vundet en fase 1-kontrakt om NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) om levering af fragt til ISS med en mulig kontraktoption for besætningsflyvning. Denne kontrakt, der er udformet af NASA for at give "startkapital" gennem Space Act-aftaler til udvikling af nye muligheder i rummet, NASA betalte SpaceX 396 millioner dollars for at arbejde på Dragon-rumskibets lastkonfiguration, mens SpaceX brugte mere end 500 millioner dollars på at udvikle løfteraketten Falcon 9. Disse Space Act-aftaler har vist sig at have sparet NASA millioner af dollars i udviklingsomkostninger, hvilket gør raketudviklingen ~4-10 gange billigere, end hvis den var blevet produceret af NASA alene.

I december 2010 blev SpaceX med opsendelsen af COTS Demo Flight 1-missionen den første private virksomhed, der med succes opsendte, satte et rumfartøj i kredsløb og bjærgede det. Dragon blev med succes sat i kredsløb, kredsede to gange om Jorden og foretog derefter en kontrolleret afbrænding med henblik på en vandlanding i Stillehavet. Med Dragons sikre bjærgning blev SpaceX det første private selskab, der opsendte, satte et rumfartøj i kredsløb og bjærgede det. Før denne mission havde kun statslige organer været i stand til at bjærge rumfartøjer i kredsløb.

COTS Demo Flight 2 blev opsendt i maj 2012, hvor Dragon fik en vellykket forbindelse til ISS, hvilket var første gang, at et privat rumfartøj havde opnået denne bedrift.

Kommerciel fragt

Commercial Resupply Services (CRS) er en gruppe af kontrakter, som NASA har indgået fra 2008 til 2016 om levering af fragt og forsyninger til ISS med kommercielt drevne rumfartøjer. De første CRS-kontrakter blev underskrevet i 2008 og gav SpaceX 1,6 mia. USD for 12 fragtmissioner, der dækker leverancer frem til 2016. SpaceX CRS-1, den første af de 12 planlagte genforsyningsmissioner, blev opsendt i oktober 2012, kom i kredsløb, fik forbindelse til og blev på stationen i 20 dage, inden den trådte ind i atmosfæren igen og dumpede ned i Stillehavet. CRS-missioner har siden da fløjet ca. to gange om året til ISS. I 2015 forlængede NASA fase 1-kontrakterne ved at bestille yderligere tre genforsyningsflyvninger fra SpaceX. Efter yderligere forlængelser sidst i 2015 er SpaceX i øjeblikket planlagt til at flyve i alt 20 missioner. En anden gruppe af kontrakter (kendt som CRS2) blev indhentet og foreslået i 2014. De blev givet i januar 2016 for fragttransportflyvninger, der begynder i 2019 og forventes at vare til og med 2024.

Kommerciel besætning

Formålet med programmet Commercial Crew Development (CCDev) er at udvikle kommercielt drevne rumfartøjer, der kan transportere astronauter til ISS. SpaceX vandt ikke en Space Act-aftale i første runde (CCDev 1), men i anden runde (CCDev 2) tildelte NASA SpaceX en kontrakt på 75 mio. USD til videreudvikling af deres opsendelsesflugtssystem, afprøvning af en model af en besætningskabine og videreudvikling af deres Falcon/Dragon-besætningstransportdesign. CCDev-programmet blev senere omdannet til Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap), og i august 2012 meddelte NASA, at SpaceX havde fået tildelt 440 mio. dollars til at fortsætte udviklingen og afprøvningen af deres Dragon 2-rumfartøj.

I september 2014 valgte NASA SpaceX og Boeing som de to virksomheder, der vil få støtte til at udvikle systemer til at transportere amerikanske besætninger til og fra ISS. SpaceX vandt 2,6 mia. dollars til at færdiggøre og certificere Dragon 2 inden 2017. Kontrakterne omfatter mindst én flyvetest med besætning med mindst én NASA-astronaut om bord. Når Crew Dragon opnår NASA-certificering, kræver kontrakten, at SpaceX gennemfører mindst to og op til seks missioner med besætning til rumstationen. I begyndelsen af 2017 fik SpaceX tildelt fire yderligere bemandede missioner til ISS fra NASA for at sende astronauter frem og tilbage. I begyndelsen af 2019 gennemførte SpaceX med succes en testflyvning af Crew Dragon, som den dokkede (i stedet for Dragon 1's metode til at lægge til ved hjælp af Canadarm 2) og derefter skvulpede ned i Atlanterhavet.

I januar 2020 gennemførte SpaceX en In-Flight Abort Test, som demonstrerede evnen til at komme væk fra en raket i tilfælde af problemer. Efter testen udtalte Elon Musk, at en flyvning med astronauter ombord muligvis kunne finde sted fra begyndelsen af april til slutningen af juni.

Den første flyvning med besætning fandt sted den 30. maj 2020. Ved flyvningen blev astronauterne Doug Hurley og Bob Behnken sendt til ISS.

 
Crew Dragon under test før flyvning  


COTS 2 Dragon er fastgjort til ISS af Canadarm2.