Space 空探索技术公司(简称Space X)是一家私营航天制造商,也是一家太空空运输公司,总部位于美国加利福尼亚州霍桑市。x由企业家埃隆·马斯克(elon musk)于2002年创立,目标是降低运输和移民火星的成本。X Space开发了猎鹰系列运载火箭和龙系列飞船,用于运送载荷到地球轨道空。
截至2019年2月,Space X与美国国家航空航天局(NASA)合作了16次国际空站间(ISS)补给任务。2011年,美国宇航局将一项商业载人开发合同授予Space X,以开发和测试一艘龙飞船,该飞船具有载人能力,可以运送宇航员往返国际空站。
2011年,Space X开始研发可重复使用的发射系统。2015年12月,Space X的猎鹰9号火箭成功垂直着陆,这是轨道火箭首次实现这一目标。在2016年4月的CRS-8发射任务中,Space X成功地将火箭的第一级降落在海上的无人着陆平台上,并将龙飞船送入地球轨道。
2016年9月,埃隆·马斯克(elon musk)公布了星际运输系统(ITS)的任务结构,目的是研发载人星际航行的space 空飞行技术。2017年,马斯克宣布将星际运输系统更名为大猎鹰火箭(BFR)。它可以完全重复使用,将成为世界上最大的火箭。计划在本世纪20年代初投入使用。
x计划建造一艘去火星的大型宇宙飞船。2020年,伟大的猎鹰火箭将被用于运送两艘无人飞船前往火星,第一项任务将开始——寻找水源和建造燃料工厂。2024年,又有四艘飞船发射升空,首批宇航员登陆火星,执行第二项任务——建立火星殖民地。
马斯克个人移民火星的愿望超过了Space X的计划。他认为,成功的移民应该涵盖个人、企业、政府等多种经济角色,不断推动人类在火星上的发展。
2001年,埃隆马斯克(elon musk)诞生了“火星绿洲”的概念,计划向火星发射一个小型实验温室,种植植物。该计划的目的是激发公众对太空探索的兴趣,增加美国宇航局的资金。马斯克曾试图从俄罗斯购买火箭,但因价格过高而退货。他意识到他可以创建一家公司来制造所需的廉价火箭。马斯克计算了生产火箭的原材料价格,发现只有售价的3%。通过垂直整合,他自己生产了85%的发射设备和软件模块。如果火箭的发射价格能降到原价的十分之一,他还有70%的毛利率。
2002年初,马斯克开始为他的新太空公司招募员工,该公司被命名为Space X,最初Space X的总部设在加利福尼亚州埃尔塞贡多的一个仓库里。自成立以来,Space X发展迅速。2005年11月,Space X有160名员工,2017年11月,已经增加到近7000人。
截至2018年3月,Space X已经执行了超过100次发射任务,合同收入约为120亿美元,包括商业合同和政府合同(来自NASA和美国国防部)。2013年,Tai 空的行业媒体引用了马斯克的评论,认为Space X“加剧了火箭发射行业的竞争”。从目前的订单量来看,Space X是全球领先的商业发射服务商。
令人印象深刻的成就Spac eX取得了许多其他私营公司没有取得的标志性成就:
2008年,设计、制造并发射了世界上第一枚私人投资的轨道液体燃料火箭猎鹰1号;
2009年,Space X成功利用液体燃料火箭将商业卫星送入轨道;
2010年,飞船首次成功送入近地轨道并回收;
2012年,龙飞船被用于在国际空站之间运输货物。
2015年,猎鹰9号运载火箭第一级成功降落在着陆场,这是人类首次成功回收轨道级运载火箭。
如今,Space X已经具备发射、陆地回收、海上回收、重复使用运载火箭、发射载人飞船的能力。
2013年3月事故的教训,一艘轨道龙飞船的推进器发生故障,限制了它的控制能力。SpaceX在短时间内远程清除了堵塞,飞船最终成功往返于国际空站。
在2015年6月的CRS-7任务中,猎鹰9号运载火箭携带龙飞船前往国际空站进行补给。发射后2分19秒,氦气压力下降,第二级火箭外部出现云层,几秒钟后爆炸。第一级火箭仍然飞了几秒钟,最后解体。龙飞船成功分离,躲过爆炸,但被撞击损坏。如果龙飞船有处理发射事故的软件,它可以毫发无损地着陆。事故原因是供应商提供的高压氦气罐的一个钢支柱在加速时断裂,氦气罐出现缺口,高压氦气流入低压油箱,导致爆炸。SpaceX分析了整个飞船的逃逸程序,修复了龙飞船的软件问题,保证了未来火箭发射过程中载荷的安全。
2016年9月,猎鹰9号火箭在发射前的静态点火测试中发生爆炸,导致价值2亿美元的通信卫星受损。分析结束后,Space X检查了近3000条遥测和视频数据,覆盖了事故发生前后的35到55毫秒。发现火箭的液氧过度冷却凝固,然后与氦罐的碳复合材料舱壁发生反应,导致爆炸。事故发生后,为了研究事故原因,Space X公司陷入了长达4个月的停滞状态,直到2017年1月才重启发射。
宇宙飞船和航天技术公司Space X目前自行生产三种型号的火箭发动机:液氧煤油发动机-梅林,液氧甲烷发动机-猛禽,自动点火姿态调整发动机-龙和超级龙。SpaceX还生产龙飞船(一种运载货物的飞船)和具有载人能力的龙飞船2号。
火箭发动机
从SpaceX成立至今,已经设计了三个发动机系列:用于运载火箭的梅林发动机、退役的猛禽发动机、用于姿态调整的赛扬发动机。正在研制两种新型火箭发动机:超级龙和猛禽。x是目前液体燃料火箭发动机产量最高的制造商。
猎鹰系列运载火箭采用梅林系列火箭发动机。它们是气体发生循环发动机,使用液氧和RP-1煤油作为推进剂。在设计之初就满足了海上回收再利用的需求。它使用针式燃料喷射装置,首次用于阿波罗计划的登月发动机。推进剂由单轴双叶轮涡轮泵提供。
猛禽火箭发动机用于猎鹰-1运载火箭的第二级,它是一个挤压循环发动机,使用液氧和RP-1煤油作为推进剂。采用了类似的销针结构,但推进剂完全靠压力供给。喷管由高强度铌合金制成,喷管的燃烧室和喉部采用烧蚀冷却,其余部分采用辐射冷却。
龙火箭发动机用于龙飞船的反推系统。它是一种自燃液体燃料火箭发动机,以甲基肼为燃料,以一氧化二氮为氧化剂。每台Draco发动机可以产生400N的推力。超级龙火箭发动机是龙的高推力版本,载人龙飞船2的发射逃逸系统使用超级龙。原本龙飞船2号还会使用超级龙进行反向降落,最终决定使用传统降落伞在海上减速溅落。
1986年研制的猛禽系列火箭发动机用于未来的星际运输系统。这是一种全流量分级燃烧循环发动机,使用甲烷和液氧作为推进剂。点火测试将于2016年底进行。2019年4月3日,在星舰试验舰上,成功进行了静态点火试验。
猎鹰系列运载火箭
自2010年以来,SpaceX的所有任务都使用了猎鹰9号运载火箭和猎鹰重型运载火箭。
猎鹰1号是一种小型运载火箭,可以将数百公斤的载荷送入近地轨道。猎鹰1号是为了探索猎鹰9号所需的技术概念和组件而建造的。2008年9月28日,在三次发射失败后,猎鹰1号终于在第四次尝试中获得成功。它是世界上第一个成功送入轨道的私人开发的液体燃料运载火箭。
猎鹰9号是一种改进型一次性中型运载火箭,可以携带22800公斤的载荷进入近地轨道。第一级火箭有九个梅林火箭发动机。2010年6月4日,猎鹰9号火箭1.0版首次发射成功;2012年5月22日,猎鹰9号执行第三次任务,首次将私人飞船送入轨道,并与国际空站对接;2013年升级到1.1版本;2015年升级为全推力版本。截至2018年2月,猎鹰9号成功完成了49次任务,而CRS-7失败了。
2011年,SpaceX开始研发猎鹰重型运载火箭,由三枚猎鹰9号一级火箭捆绑而成。总共有27个梅林1D发动机,相互交叉供应推进剂。2018年2月6日,猎鹰重型成功首飞,将马斯克的特斯拉Roadster纯电动跑车发射入Tai 空。
“猎鹰”的重型第一级可以将63,800公斤的载荷送入近地轨道,其27台梅林1D发动机可以在海平面产生22819KN的推力,在true 空产生24861KN的推力。
龙船
龙飞船是传统的钝锥d道太空空舱,可以运送货物或最多7名宇航员进入轨道。
2006年,美国宇航局宣布了商业轨道交通服务计划。SpaceX作为两家中标公司之一,将为国际空站提供货运和载人服务。
2010年6月,SpaceX进行了龙飞船测试的首次飞行。猎鹰9号运载火箭携带龙飞船从卡纳维拉尔角空军事基地出发。飞行中未配备正常飞行时必须配备的航天电子设备、隔热等部件,但具备飞行试验的必要条件;2010年12月,一艘功能齐全的蜻蜓飞船首飞,飞船绕地球飞行两周后成功着陆,完成所有任务目标;2012年,龙飞船与国际空站成功对接,成为世界上第一艘向国际空站运送货物的商业飞船,并开始为国际空站定期补给。
2011年4月,NASA公布了第二轮商业载人开发计划,授予SpaceX公司7500万美元的合同。龙飞船需要开发一体化的发射和逃逸系统,评估是否具备向国际空站运送宇航员的能力。
2012年8月,美国宇航局授予SpaceX公司一份协议,设计一整套载人运输系统。这份合同规定了大量的关键技术和认证指标,要求系统通过认证后进行一次无人飞行试验、一次有人飞行试验和六次实际任务。
2019年初,SpaceX对载人龙飞船进行无人飞行试验,飞船成功与国际空站对接;2020年1月,载人龙飞船成功测试发射逃逸系统。
SpaceX公司正在积极开展一些研究和开发项目。其中最著名的是可重复使用运载火箭、星际运输系统和全球通信网络的发展。
可循环复用传输系统
2011年,SpaceX宣布了可重复使用运载火箭的计划。2012年2月,该计划的设计完成。猎鹰9号运载火箭第一级被推进系统推回,第一级降落在预定位置,从而回收火箭。
2012年底,SpaceX开始频繁测试该系统。他们使用了一个名为Grasshopper的小火箭进行低空速度垂直起降测试。2013年底,SpaceX开始了高空速度大气层再入技术的实验。他们在太平洋和大西洋成功软着陆,然后开始在硬着陆场上尝试,改装无人登陆舰回收一级火箭。2015年12月,SpaceX成功回收猎鹰9号第一级火箭。2016年4月,猎鹰9号的第一级火箭在一艘无人登陆舰上成功着陆。
在未来的任务中,只要剩余燃料充足,SpaceX将尝试回收第一级火箭。SpaceX表示,如果客户选择回收猎鹰9号第一级火箭,他们将获得10%的折扣。在2017年3月30日的SES-10任务中,SpaceX首次发射回收火箭,并在无人登陆舰上成功着陆。
星际运输系统和大猎鹰火箭
SpaceX正在开发一种称为“大猎鹰火箭”的超重型发射系统,其中包含一个完全可重复使用的第一级运载火箭和航天器。计划在2020年代完全取代公司现有的航天器,同时建设可快速重复发射的地面设施,开发近地轨道零重力推进剂补给技术。
SpaceX最初设计星际运输系统完全是根据火星等其他星际运输的需要。2017年,SpaceX开始设计具有洲际客运、近地轨道运输、月球轨道运输和星际任务能力的飞行器。
全球通信网络-星联
2015年1月,SpaceX首席执行官埃隆·马斯克(elon musk)宣布开发新的卫星星座,在全球范围内提供互联网宽带服务。这个卫星星座包含4,425颗通信卫星,它们在1,100公里的高度上运行。这一计划由SpaceX独立运营,其目标是提高公司的盈利能力和现金流,为殖民火星做好财务准备。
2017年3月,SpaceX提出了一项新计划,将另外7518颗“V波段卫星”发射到非地球同步轨道,提供通信服务。这一频段在过去的商业通信服务中并未得到广泛应用,这个星座被称为“V波段近地轨道星座”。除了建议在Ka和Ku波段工作的4,425颗卫星之外,星座计划还将包括另外7,518颗卫星。
2019年2月,SpaceX成立子公司SpaceX Services,业务范围是地面卫星通信站的开发和生产。计划生产100多万个固定地面卫星通信站,与卫星链系统进行通信。
2019年5月24日,SpaceX从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射了首批60颗卫星链;2019年11月11日,第二批60颗卫星链发射;2020年1月7日,将发射第三批60颗卫星链;2020年1月29日,发射第四批60颗卫星链;2020年2月中旬和3月,计划发射第五批和第六批60颗卫星链。
SpaceX公司总部位于加利福尼亚州霍桑,同时也是一个生产车间。该公司运营着一个试验场和三个发射场,并且仍在建设一个新的发射场。SpaceX还在雷德蒙、德克萨斯州、弗吉尼亚州和华盛顿特区设立了地区办事处..
总部和生产车间
SpaceX总部位于洛杉矶郊区霍桑市火箭路1号。这座三层楼大的工厂曾经用来制造波音747的机身,但现在是SpaceX的办公室、地面指挥中心和生产车间。与典型的航天工业不同,SpaceX高度垂直整合旗下火箭和火箭发动机的生产,在霍桑生产车间生产火箭发动机、运载火箭、航天器、航空空电子系统和各种软件。
这一地区是许多航空航天企业的总部、美国分公司、RD和生产设施的所在地,包括波音公司的卫星制造园、Aerospace 空 Tai 空公司、雷神公司、NASA的喷气推进实验室和美国的空 Juntai 空司令部。
开发和测试设施
SpaceX最初在德克萨斯州的麦格雷戈运营一个开发和测试设施,所有SpaceX火箭发动机都在这里进行测试。MacGregor测试场是从SpaceX Bill Air 空购买的,对测试场做了很多修改。麦格雷戈试验场有七个试验支架,一天连续工作18小时,一周工作6天。除了常规测试,每次任务结束后,回收的龙飞船都会被运送到麦格雷戈进行清洗、清洁和翻新,为下一次任务做准备。
发射设施
SpaceX目前运营着三个轨道发射场,分别位于卡纳维拉尔角、范登堡空陆军基地和肯尼迪航天中心,正在建设的第四个发射场位于德克萨斯州的布朗斯维尔。
卫星开发设施
2015年1月,SpaceX宣布开始生产卫星,进军全球卫星互联网行业。卫星工厂位于华盛顿州雷蒙德市,是卫星的研发实验室。
2016年7月,SpaceX获得了加州尔湾的创意室空,将致力于卫星通信的研究。
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