SpaceX | Amerikanskt rymdföretag

Historia

År 2001 föreslog Elon Musk ett projekt för att landa ett litet växthus för att odla växter på Mars. Han sa: "Detta skulle vara det längsta som livet någonsin har rest" i ett försök att återvinna allmänhetens intresse för rymdforskning och öka NASA:s budget. Musk försökte köpa billiga raketer från Ryssland men återvände tomhänt efter att ha misslyckats med att hitta raketer till ett överkomligt pris. Senare insåg Musk att han kunde starta ett företag som kunde bygga de raketer han behövde. Enligt Steve Jurvetson, en tidig investerare i Tesla och SpaceX, räknade Musk ut att råvarorna för att bygga en raket faktiskt utgjorde 3 % av priset på en raket vid den tidpunkten. Genom att använda vertikal integration, tillverka cirka 85 % av uppskjutningshårdvaran internt och ha en lätt föränderlig strategi för programvaruteknik kunde SpaceX sänka uppskjutningspriset med en faktor tio och fortfarande ha en bruttomarginal på 70 %.

I början av 2002 sökte Musk personal till sitt nya rymdföretag, som snart skulle heta SpaceX. Musk hittade raketingenjören Tom Mueller (senare SpaceX:s teknikchef för framdrivning). Han gick med på att arbeta för Musk. Det var så SpaceX föddes. SpaceX första huvudkontor låg i ett lager i El Segundo i Kalifornien. Företaget har vuxit från 160 anställda i november 2005 till 1 100 anställda 2010, 3 800 anställda och entreprenörer i oktober 2013, nästan 5 000 i slutet av 2015 och cirka 6 000 i april 2017. I november 2017^{[uppdatering]} hade företaget vuxit till nästan 7 000 personer. År 2016 höll Musk ett tal vid International Astronautical Congress, där han förklarade att den amerikanska regeringen använder raketteknik som "avancerad vapenteknik", vilket gör det svårt att anställa icke-amerikaner.

 

Bärraketer, rymdfarkoster och raketmotorer

Tidiga fordon

Falcon 1 var SpaceX första bärraketer. Den sköts upp totalt fem gånger, men endast den fjärde och sista flygningen var framgångsrik. Falcon 1, som namnet antyder, drevs av 1 Kestrel-motor och kunde ta maximalt 670 kilo till omloppsbana.

En annan tidig farkost var den inställda Falcon 5, som har fem Merlin-motorer i sitt första steg och två Kestrel-motorer i sitt andra steg. Den avbröts 2007 när den togs bort från företagets användarhandbok.

Drake

Rymdfarkosten Dragon är en lastkapsel som ska fyllas med utrustning och förnödenheter för astronauterna på ISS. Kapseln sätts på Falcon 9-raketen (eftersom Dragon inte har tillräckligt stora raketer för att flyga till rymden på egen hand) och flygs upp i omloppsbana. Från omloppsbanan separeras den från boosterraketerna, varefter kapseln använder sina egna mindre raketer för att ta sig till ISS. Sedan fylls kapseln med gammal utrustning, resultat av vetenskapliga experiment och sopor. Den återinträder sedan i jordens atmosfär och faller i fallskärm i havet. Den första flygningen med Dragon skedde i juni 2010. Den sista flygningen skedde den 6 mars 2020, med Dragon 2 planerad för alla framtida uppdrag.

Nuvarande raketer

Falcon 9 är en fungerande, återanvändbar raket i två delar som skjuts upp med hjälp av sina nio Merlinmotorer i den första delen och en speciell Merlinmotor som är gjord för platser där det inte finns någon luft. Den drivs av flytande syre och bränsle som tillverkats för raketer och som kallas RP-1. Den kan rymma upp till 22 800 kilo (50 300 pund) och kan även bära SpaceX:s Dragon-fartyg. Det är den första raketen som kan ta sig upp i omloppsbana och som kan ta sin första del tillbaka till jorden.

Falcon Heavy är en annan fungerande raket som kan återanvändas, i likhet med Falcon 9. Falcon Heavy har dock ett system med tre kärnor för sin första del i stället för Falcon 9:s konstruktion med en enda kärna. Med de tre kärnorna har raketens första del 27 Merlinmotorer. Den andra delen har fortfarande bara 1 Merlinmotor (vakuumversion). För närvarande är Falcon Heavy världens mest kraftfulla operativa raket och världens fjärde mest kraftfulla raket. Den extra kraften gör att raketen kan sätta 63 800 kg (140 660 lb) i låg omloppsbana och 26 700 kg (58 860 lb) i geosynkron omloppsbana.

Den 6 februari 2018 kl. 20.45 UTC lyfte Falcon Heavy för första gången vid Kennedy Space Center i Florida från startfält 39A. På detta uppdrag, "Falcon Heavy Test flight", beslutade SpaceX att använda Elon Musks bil (en Tesla Roadster från 2008) som en dummy-nyttolast. Denna nyttolast innehöll också, under den, en plakett med de nuvarande SpaceX-anställda, samt kamerafästen för att streama en direktsändning av bilen på youtube.

Drake 2

Den 29 maj 2014 presenterade SpaceX en prototypversion av Dragon V2, som kan ta med sig både last och astronauter. En annan egenskap som denna uppgraderade version av Dragon hade, för att skydda besättningens liv i händelse av att Falcon 9 skulle misslyckas, var den utrustad med SuperDraco-strålraketer som skulle skjuta kapseln bort från raketen. Cargo Dragon, en variant av V2, kommer att ersätta den nuvarande versionen av Dragon som endast kan ta emot last.

Raketmotorer

Sedan SpaceX startade 2002 har företaget skapat tre typer av raketmotorer - Merlin och den pensionerade Kestrel för framdrivning av bärraketer och Draco-kontrollpropellrar. SpaceX arbetar för närvarande på ytterligare två raketmotorer: SuperDraco och Raptor. Merlin är en familj av raketmotorer som tillverkas av SpaceX för användning i deras raketer. Merlin-motorn var ursprungligen utformad för återvinning och återanvändning till havs. Kestrel är en tryckmatad raketmotor för flytande syre/raketbränsle och användes som Falcon 1-raketens huvudmotor i andra steget. Båda namnen på Merlin- och Kestrelmotorerna kommer från arter av nordamerikanska falkar: tornfalk och merlin.

Draco är hypergoliska raketmotorer med flytande drivmedel som använder monometylhydrazinbränsle och kvävetetroxid som oxidationsmedel. Varje Draco-projäs skapar en dragkraft på 400 newton (90 lbf). De används som RCS-drivkrafter (reaction control system) på rymdfarkosten Dragon. SuperDraco-motorerna är en mycket kraftfullare version av Draco-strålarna, som ursprungligen var tänkta att användas som landning och ett sätt att få iväg kapseln i en nödsituation på Dragon-rymdfarkosten i version 2, Dragon 2. Konceptet att använda dessa SuperDraco-motorer för landning avbröts 2017 då man beslutade att utföra en traditionell fallskärmsnedgång och landning i havet.

Raptor är en ny familj av metanbränsledrivna motorer som ska användas i framtida Starship-raketer. Testversioner provsköts i slutet av 2016. Den 3 april 2019 genomförde SpaceX ett lyckat test där motorn startades men raketen hölls nere i Texas på sitt Starhopper-fartyg, vilket antände motorn medan fordonet förblev fäst vid marken. Den 24 juli 2019 genomförde SpaceX en lyckad testflygning 20 meter upp på sitt Starhopper-testfordon. Den 28 augusti 2019 genomförde SpaceX:s Starhopper-prototyp en framgångsrik testflygning på 150 meter.

 
Merlin 1D-motorn, SpaceX:s mest produktiva motor, under testning vid SpaceX:s raketutvecklings- och testanläggning i McGregor, Texas.  


Falcon 9 på GRACE-FO-uppdraget  


Crew Dragon dockar till stationen på sitt Demo-1-uppdrag  

Forskning och utveckling

Återanvändbarhet

SpaceX sekundära uppdrag är att återanvända raketer, på samma sätt som ett flygplan. Man började först testa återanvändbarhet med en prototyp kallad Grasshopper 2012 och kontrollerade mjuka landningar i vattnet under Falcon 9-uppskjutningar. År 2014 ersattes Grasshopper av F9R, som var en uppgraderad version av Grasshopper inkluderade infällbart landningsställ och 3 motorer, jämfört med Grasshoppers enmotoriga. Falcon 9 landades i december på en markplatta, följt av en landning på ett drönarfartyg året därpå. För närvarande har^[when?] SpaceX framgångsrikt landat 48 boosters. Dragonkapslar, liksom farings, återanvänds också. Återanvändning av delar av raketer minskar kostnaderna avsevärt.

Internet via satellit

I januari 2015 tillkännagav SpaceX-chefen Elon Musk att man skulle utveckla en ny satellitkonstellation för att tillhandahålla internet till hela världen. I juni 2015 bad företaget den federala regeringen om tillstånd att börja testa ett projekt som syftar till att bygga ett nät av 4 425 satelliter som kan stråla ut internet till hela världen, inklusive avlägsna regioner som för närvarande inte har tillgång till internet. Internettjänsten skulle använda 4 425 korsbundna kommunikationssatelliter i omloppsbanor på 1 100 km. Den började tillverkas 2015, och testsatelliterna sköts upp med SpaceX PAZ-uppdraget 2017. Den första driften av konstellationen kan börja redan 2020. SpaceX lämnade in planer till de amerikanska tillsynsmyndigheterna för att ta fram en konstellation med ytterligare 7 518 satelliter i icke-geosynkrona banor för att tillhandahålla kommunikationstjänster" i en kallad "V-band low-Earth-orbit (VLEO)-konstellation", den skulle bestå av "7 518 satelliter för att följa upp de [tidigare] föreslagna 4 425 satelliterna som skulle fungera i Ka-band och Ku-band". I februari 2019 bildade SpaceX ett syskonföretag, SpaceX Services, Inc. , för att licensiera skapandet och uppskjutningen av upp till 1 000 000 fasta satellitjordstationer som ska kommunicera med dess Starlink-system. I maj 2019 sköt SpaceX upp den första omgången av 60 satelliter ombord på en Falcon 9 från Cape Canaveral, FL.

Stjärnskepp och supertunga

SpaceX håller på att skapa en supertung lyftraket, Starship. Starship är en raket med två delar som kan användas om och om igen. Den är planerad att ersätta alla företagets befintliga raketer i början av 2020-talet.

SpaceX planerade ursprungligen ett koncept för ett interplanetärt transportsystem (ITS) med en diameter på 12 meter 2016, som endast var tänkt för Marsresor och andra interplanetära användningsområden. År 2017 utformade SpaceX en mindre "Big Falcon Rocket" med en diameter på 9 meter för att ersätta alla SpaceX uppskjutningsmöjligheter - jordomloppsbana, månomloppsbana, interplanetära uppdrag och eventuellt till och med jordtransit - men med en helt återanvändbar uppsättning fordon med en lägre kostnadsstruktur. En stor del av komponenterna i Starship är tillverkade av rostfritt stål 301. Den privata passageraren Yusaku Maezawa har ingått avtal om att flyga runt månen i Starship år 2023.

Musks långsiktiga vision för företaget är att skapa teknik och medel som lämpar sig för mänsklig kolonisation på Mars. Han har uttryckt sitt intresse för att en dag resa till planeten och förklarat att "jag skulle vilja dö på Mars, bara inte vid nedslaget". En raket vartannat år eller så skulle kunna utgöra en bas för de människor som anländer 2025 efter en uppskjutning 2024. Enligt Steve Jurvetson tror Musk att det senast 2035 kommer att finnas tusentals raketer som flyger en miljon människor till Mars, för att möjliggöra en självförsörjande mänsklig koloni.

 
Es'hail-2 Uppdragets första steg på drönarfartyget Of Course I Still Love You  

Kontrakt

NASA-kontrakt

COTS

År 2006 meddelade NASA att SpaceX hade vunnit NASA:s kontrakt COTS (Commercial Orbital Transportation Services) fas 1 för att visa fraktleveranser till ISS, med ett eventuellt kontraktsalternativ för besättningsflyg. Detta kontrakt, som utformats av NASA för att tillhandahålla "startkapital" genom Space Act-avtal för att utveckla nya rymdmöjligheter, NASA betalade SpaceX 396 miljoner dollar för att arbeta med fraktkonfigurationen av rymdfarkosten Dragon, medan SpaceX spenderade mer än 500 miljoner dollar för att utveckla bärraketen Falcon 9. Dessa Space Act-avtal har visat sig ha sparat NASA miljontals dollar i utvecklingskostnader, vilket gör raketutvecklingen ~4-10 gånger billigare än om den hade producerats av NASA ensam.

I december 2010, vid uppskjutningen av COTS Demo Flight 1-uppdraget, blev SpaceX det första privata företaget som lyckades skjuta upp, sätta en rymdfarkost i omloppsbana och återvinna en rymdfarkost. Dragon sattes framgångsrikt i omloppsbana, kretsade runt jorden två gånger och gjorde sedan en kontrollerad bränning för en vattenlandning i Stilla havet. I och med Drakens säkra bärgning blev SpaceX det första privata företaget att skjuta upp, sätta en rymdfarkost i omloppsbana och bärga den; före detta uppdrag hade endast statliga organ kunnat bärga rymdfarkoster i omloppsbana.

COTS Demo Flight 2 sköts upp i maj 2012 och Dragon lyckades då ansluta sig till ISS, vilket var första gången som en privat rymdfarkost lyckades med detta.

Kommersiell last

Commercial Resupply Services (CRS) är en grupp kontrakt som NASA ingick mellan 2008 och 2016 för leverans av last och förnödenheter till ISS med kommersiellt drivna rymdfarkoster. De första CRS-kontrakten undertecknades 2008 och gav 1,6 miljarder dollar till SpaceX för 12 fraktuppdrag som omfattar leveranser fram till 2016. SpaceX CRS-1, det första av de 12 planerade återförsörjningsuppdragen, sköts upp i oktober 2012, nådde omloppsbana, anslöt sig till och stannade kvar på stationen i 20 dagar innan den återinträdde i atmosfären och stänkte ner i Stilla havet. CRS-uppdragen har sedan dess flugit ungefär två gånger om året till ISS. År 2015 förlängde NASA fas 1-kontrakten genom att beställa ytterligare tre återförsörjningsflygningar från SpaceX. Efter ytterligare förlängningar i slutet av 2015 ska SpaceX för närvarande flyga totalt 20 uppdrag. En andra grupp kontrakt (kända som CRS2) begärdes in och föreslogs 2014. De gavs i januari 2016, för fraktflygningar som börjar 2019 och förväntas pågå fram till 2024.

Kommersiell besättning

Programmet Commercial Crew Development (CCDev) syftar till att utveckla kommersiellt drivna rymdfarkoster som kan transportera astronauter till ISS. SpaceX vann inte något Space Act-avtal i den första omgången (CCDev 1), men i den andra omgången (CCDev 2) gav NASA SpaceX ett kontrakt värt 75 miljoner dollar för att vidareutveckla sitt räddningssystem för uppskjutning, testa en modell av en besättningsutrymmen och för att vidareutveckla sin Falcon/Dragon-utformning för besättningstransport. CCDev-programmet blev senare Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap), och i augusti 2012 meddelade NASA att SpaceX hade tilldelats 440 miljoner dollar för att fortsätta utvecklingen och testningen av sin Dragon 2-rymdfarkost.

I september 2014 valde NASA SpaceX och Boeing som de två företag som kommer att få finansiering för att utveckla system för att transportera amerikanska besättningar till och från ISS. SpaceX vann 2,6 miljarder dollar för att färdigställa och certifiera Dragon 2 senast 2017. Kontrakten omfattar minst ett flygprov med besättning med minst en NASA-astronaut ombord. När Crew Dragon väl har uppnått NASA-certifiering kräver kontraktet att SpaceX genomför minst två, och så många som sex, bemannade uppdrag till rymdstationen. I början av 2017 fick SpaceX fyra ytterligare bemannade uppdrag till ISS från NASA för att skjuta astronauter fram och tillbaka. I början av 2019 genomförde SpaceX framgångsrikt en testflygning av Crew Dragon, som den dockade (i stället för Dragon 1:s metod att docka med hjälp av Canadarm 2) och sedan stänkte ner i Atlanten.

I januari 2020 genomförde SpaceX ett test för att avbryta en flygning, vilket visade förmågan att ta sig bort från en raket om det skulle uppstå problem. Efter testet uppgav Elon Musk att en flygning med astronauter ombord möjligen kan ske från början av april till slutet av juni.

Den första flygningen med besättning ägde rum den 30 maj 2020. Vid flygningen skickades astronauterna Doug Hurley och Bob Behnken till ISS.

 
Crew Dragon genomgår tester före flygning  


COTS 2-draken är fäst vid ISS med hjälp av Canadarm2.