SpaceX | Amerikaans ruimtevaartbedrijf

Geschiedenis

In 2001 stelde Elon Musk een project voor om een kleine kas te laten landen om planten te laten groeien op Mars. Hij zei: "Dit zou het verste zijn dat het leven ooit heeft afgelegd" in een poging om de publieke belangstelling voor ruimteonderzoek te herwinnen en het budget van NASA te verhogen. Musk probeerde goedkope raketten uit Rusland te kopen, maar keerde met lege handen terug nadat hij er niet in slaagde raketten te vinden voor een betaalbare prijs. Later besefte Musk dat hij een bedrijf kon beginnen dat de benodigde raketten kon bouwen. Volgens de vroege Tesla en SpaceX investeerder Steve Jurvetson, berekende Musk dat de grondstoffen voor het bouwen van een raket in feite 3% van de prijs van een raket waren in die tijd. Door verticale integratie te gebruiken, ongeveer 85% van de lanceerhardware zelf te maken en een gemakkelijk te veranderen benadering van software-engineering te hanteren, kon SpaceX de lanceerprijs met een factor tien verlagen en toch een brutomarge van 70% behalen.

Begin 2002 zocht Musk werknemers voor zijn nieuwe ruimtevaartbedrijf, dat binnenkort SpaceX zou heten. Musk vond raketingenieur Tom Mueller (later SpaceX's CTO of Propulsion). Hij stemde ermee in om voor Musk te werken. Zo werd SpaceX geboren. Het eerste hoofdkantoor van SpaceX was in een pakhuis in El Segundo, Californië. Het bedrijf is gegroeid van 160 werknemers in november 2005 tot 1.100 in 2010, 3.800 werknemers en contractanten in oktober 2013, bijna 5.000 eind 2015 en ongeveer 6.000 in april 2017. In november 2017^{[update] was} het bedrijf gegroeid tot bijna 7.000. In 2016 gaf Musk een toespraak op het International Astronautical Congress, waar hij uitlegde dat de Amerikaanse overheid rakettechnologie gebruikt als een "geavanceerde wapentechnologie", waardoor het moeilijk is om niet-Amerikanen in dienst te nemen.

 

Lanceervoertuigen, ruimtevaartuigen en raketmotoren

Vroege voertuigen

De Falcon 1 was de eerste draagraket van SpaceX. Het lanceerde in totaal 5 keer, maar alleen de 4e en laatste vlucht waren succesvol. De Falcon 1 werkte, zoals de naam al aangeeft, op 1 Kestrel-motor en kon maximaal 670 kilogram in een baan om de aarde brengen.

Een ander vroeg voertuig was de geannuleerde Falcon 5, met 5 Merlin-motoren op de eerste trap en 2 Kestrel-motoren op de tweede trap. Het werd in 2007 geannuleerd toen het uit de gebruikersgids van het bedrijf werd verwijderd.

Draak

Het Dragon-ruimtevaartuig is een vrachtcapsule die is ontworpen om te worden gevuld met apparatuur en voorraden voor de astronauten in het ISS. De capsule wordt op de Falcon 9-raket gezet (omdat de Dragon niet groot genoeg is om zelf naar de ruimte te vliegen) en in een baan om de aarde gebracht. Vanuit de omloopbaan scheidt hij zich van de boosters, waarna de capsule zijn eigen kleinere raketten gebruikt om bij het ISS te komen. Vervolgens wordt de capsule gevuld met oude apparatuur, de resultaten van wetenschappelijke experimenten en afval. Daarna komt hij weer in de aardatmosfeer en parachuteert hij in de oceaan. De eerste vlucht van Dragon was in juni 2010. De laatste vlucht was op 6 maart 2020, met Dragon 2 gepland voor alle toekomstige missies.

Huidige raketten

De Falcon 9 is een werkende, herbruikbare tweedelige raket die wordt gelanceerd met behulp van zijn negen Merlin-motoren in het eerste deel en een speciale Merlin-motor die is gemaakt voor plaatsen waar geen lucht is. Hij wordt aangedreven door vloeibare zuurstof en brandstof voor raketten, RP-1 genaamd. Hij kan tot 22.800 kilogram (50.300 pond) dragen en kan ook het Dragon-voertuig van SpaceX ondersteunen. Het is de eerste raket die in een baan om de aarde kan komen en zijn eerste deel terug naar de aarde kan brengen.

De Falcon Heavy is een andere werkende, herbruikbare raket die vergelijkbaar is met de Falcon 9. De Falcon Heavy heeft echter een systeem met drie kernen voor zijn eerste deel in plaats van het ontwerp met één kern van de Falcon 9. Met de drie kernen heeft het eerste deel van de raket 27 Merlin-motoren. Het tweede deel heeft nog steeds maar 1 Merlin (Vacuum Version) motor. Momenteel is de Falcon Heavy de krachtigste operationele raket ter wereld en de 4e krachtigste raket ter wereld. Dankzij dit extra vermogen kan de raket 63.800 kg (140.660 lb) in een lage baan om de aarde brengen, en 26.700 kg (58.860 lb) in een geosynchrone baan.

Op 6 februari 2018, om 20:45 UTC, steeg de Falcon Heavy voor het eerst op Kennedy Space Center, Florida, op vanaf Pad 39A. Op deze missie, "Falcon Heavy Test flight", besloot SpaceX de auto van Elon Musk (een Tesla Roadster uit 2008) te gebruiken als dummy payload. Deze nuttige lading bevatte ook een plaquette van de huidige SpaceX-werknemers, evenals cameramounts om een live-feed van de auto op youtube te streamen.

Draak 2

Op 29 mei 2014 onthulde SpaceX een prototypeversie van Dragon V2, die zowel vracht als astronauten kon bevatten. Een ander kenmerk dat deze opgewaardeerde versie van Dragon, om het leven van de bemanning te beschermen in geval van een storing van de Falcon 9, werd uitgerust met SuperDraco stuwraketten, die de capsule van de raket zouden duwen. Cargo Dragon, een variant van V2, zal de huidige versie van dragon vervangen die alleen vracht kan bevatten.

Raketmotoren

Sinds SpaceX in 2002 van start ging, heeft het bedrijf drie soorten raketmotoren ontwikkeld - Merlin en de gepensioneerde Kestrel voor de voortstuwing van lanceervoertuigen, en de Draco-stuwraketten. SpaceX werkt momenteel aan nog twee andere raketmotoren: SuperDraco en Raptor. Merlin is een familie van raketmotoren die door SpaceX worden gemaakt voor gebruik in hun raketten. De Merlin-motor is oorspronkelijk ontworpen voor herstel en hergebruik op zee. Kestrel is een raketmotor met vloeibare zuurstof/brandstof onder druk en werd gebruikt als hoofdmotor voor de tweede trap van de Falcon 1-raket. Beide namen voor de Merlin- en Kestrel-motoren komen van soorten Noord-Amerikaanse valken: de torenvalk en de merlijn.

Draco zijn hypergolische raketmotoren met vloeibare stuwstof die monomethylhydrazine als brandstof en stikstoftetroxide als oxidator gebruiken. Elke Draco-stuwraket levert een stuwkracht van 400 newton (90 lbf). Ze worden gebruikt als stuwraketten voor het reactiecontrolesysteem (RCS) op het Dragon-ruimtevaartuig. De SuperDraco-motoren zijn een veel krachtigere versie van de Draco-stuwraketten, die aanvankelijk bedoeld waren om te worden gebruikt als landing en een manier om de capsule weg te krijgen in geval van nood op het Dragon-ruimtevaartuig van versie 2, Dragon 2. Het concept om deze SuperDraco-motoren te gebruiken voor de landing werd in 2017 geannuleerd toen besloten werd om een traditionele parachuteafdaling en landing in zee uit te voeren.

Raptor is een nieuwe familie van methaanmotoren voor gebruik in de toekomstige Starship-raketten. Eind 2016 werden testversies afgevuurd. Op 3 april 2019 voerde SpaceX een succesvolle test uit waarbij de motor werd gestart maar de raket in Texas op zijn Starhopper-voertuig naar beneden werd gehouden, waardoor de motor werd ontstoken terwijl het voertuig aan de grond bleef hangen. Op 24 juli 2019 voerde SpaceX een succesvolle testvlucht uit van 20 meter omhoog van haar Starhopper testvoertuig. Op 28 augustus 2019 voerde SpaceX's Starhopper prototype een succesvolle testvlucht uit van 150 meter.

 
De Merlin 1D motor, SpaceX's meest productieve motor, wordt getest in SpaceX's raketontwikkelings- en testfaciliteit in McGregor, Texas.  


Falcon 9 op de GRACE-FO missie  


Bemanning Dragon koppelt aan station tijdens Demo-1 missie  

Onderzoek en ontwikkeling

Herbruikbaarheid

De secundaire missie van SpaceX is het hergebruiken van raketten, vergelijkbaar met een vliegtuig. Het begon met het testen van herbruikbaarheid met een prototype genaamd Grasshopper in 2012, evenals gecontroleerde zachte landingen in het water tijdens Falcon 9 lanceringen. In 2014 werd Grasshopper vervangen door de F9R, een verbeterde versie van Grasshopper met intrekbaar landingsgestel en 3 motoren, vergeleken met de eenmotorige Grasshopper. Falcon 9 landde in december op een grondplatform, gevolgd door een landing op een droneschip het jaar daarop. Momenteel heeft^[when?] SpaceX met succes 48 boosters geland. Ook Dragon-capsules en farings worden hergebruikt. Hergebruik van onderdelen van raketten drukt de kosten aanzienlijk.

Satelliet internet

In januari 2015 kondigde Elon Musk, CEO van SpaceX, de ontwikkeling aan van een nieuwe satellietconstellatie om de wereld van internet te voorzien. In juni 2015 vroeg het bedrijf de federale overheid toestemming om te beginnen met testen voor een project dat een web van 4.425 satellieten wil bouwen die het internet naar de hele wereld kunnen stralen, inclusief afgelegen gebieden die momenteel geen internettoegang hebben. De internetdienst zou gebruik maken van 4.425 onderling verbonden communicatiesatellieten in banen van 1.100 km. In 2015 werd begonnen met het maken van de constructie, en in 2017 werden testsatellieten gelanceerd op de PAZ-missie van SpaceX. De eerste exploitatie van de constellatie zou al in 2020 kunnen beginnen. SpaceX diende bij de Amerikaanse regelgevende instanties plannen in om een constellatie van nog eens 7.518 satellieten in niet-geosynchrone banen op te stellen om communicatiediensten te leveren" in een zogenaamde "V-band constellatie in een lage omloopbaan (VLEO)", deze zou bestaan uit "7.518 satellieten om de [eerder] voorgestelde 4.425 satellieten op te volgen die in de Ka-band en Ku-band zouden functioneren". In februari 2019 vormde SpaceX een zusteronderneming, SpaceX Services, Inc. , om licenties te verlenen voor de oprichting en lancering van maximaal 1.000.000 vaste satellietgrondstations die zullen communiceren met zijn Starlink-systeem. In mei 2019 lanceerde SpaceX de eerste batch van 60 satellieten aan boord van een Falcon 9 vanaf Cape Canaveral, FL.

Sterrenschip en superzwaar

SpaceX maakt een superzware liftraket, Starship. Starship is een raket met twee delen die steeds opnieuw kunnen worden gebruikt. Het is de bedoeling dat hij alle bestaande raketten van het bedrijf vervangt tegen het begin van de jaren 2020.

SpaceX had in 2016 aanvankelijk een Interplanetair Transportsysteem (ITS) met een diameter van 12 meter voor ogen, dat alleen bedoeld was voor reizen naar Mars en andere interplanetaire toepassingen. In 2017 ontwierp SpaceX een kleinere "Big Falcon Rocket" met een diameter van 9 meter, die alle lanceermogelijkheden van SpaceX - een baan om de aarde, een baan om de maan, interplanetaire missies en mogelijk zelfs een doorreis om de aarde - moet vervangen, maar dan wel met een volledig herbruikbare reeks voertuigen met een lagere kostenstructuur. Een groot deel van de onderdelen van Starship is gemaakt van roestvrij staal 301. Privépassagier Yusaku Maezawa heeft een contract gesloten om in 2023 in Starship rond de maan te vliegen.

Musks langetermijnvisie voor het bedrijf is het creëren van technologie en middelen die geschikt zijn voor menselijke kolonisatie op Mars. Hij heeft zijn interesse geuit om ooit naar de planeet te reizen, door te verklaren: "Ik zou graag op Mars sterven, alleen niet bij de inslag." Een raket om de twee jaar of zo zou een basis kunnen vormen voor de mensen die in 2025 aankomen na een lancering in 2024. Volgens Steve Jurvetson gelooft Musk dat er uiterlijk in 2035 duizenden raketten zullen zijn die een miljoen mensen naar Mars vliegen, om een zelfvoorzienende menselijke kolonie mogelijk te maken.

 
Es'hail-2 Missie eerste fase op het Of Course I Still Love You droneship  

Contracten

NASA contracten

COTS

In 2006 zei NASA dat SpaceX een NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) Fase 1 contract had gewonnen om vrachtlevering aan het ISS te laten zien, met een mogelijke contractoptie voor bemanningsvluchten. Dit contract, ontworpen door NASA om via Space Act Agreements "startkapitaal" te verschaffen voor de ontwikkeling van nieuwe ruimtemogelijkheden, NASA betaalde SpaceX 396 miljoen dollar om te werken aan de vrachtconfiguratie van het Dragon-ruimtevaartuig, terwijl SpaceX meer dan 500 miljoen dollar uitgaf aan de ontwikkeling van de Falcon 9-draagraket. Het is aangetoond dat deze Space Act Agreements NASA miljoenen dollars aan ontwikkelingskosten hebben bespaard, waardoor de ontwikkeling van raketten ~4-10 keer goedkoper is dan wanneer ze door NASA alleen worden geproduceerd.

In december 2010, bij de lancering van de COTS Demo Flight 1 missie, werd SpaceX het eerste particuliere bedrijf dat met succes een ruimtevaartuig lanceerde, in een baan om de aarde bracht en terughaalde. Dragon werd met succes in een baan om de aarde gebracht, cirkelde twee keer rond de aarde en maakte vervolgens een gecontroleerde brand voor een landing in de Stille Oceaan. Met de veilige berging van Dragon werd SpaceX het eerste particuliere bedrijf dat een ruimtevaartuig lanceerde, in een baan om de aarde bracht en terugbracht; vóór deze missie waren alleen overheidsinstanties in staat om ruimtevaartuigen in een baan om de aarde te brengen.

COTS Demovlucht 2 werd in mei 2012 gelanceerd, waarbij Dragon met succes verbinding maakte met het ISS, de eerste keer dat een particulier ruimtevaartuig deze prestatie leverde.

Commerciële vracht

Commercial Resupply Services (CRS) zijn een groep contracten die de NASA van 2008 tot 2016 heeft gesloten voor de levering van vracht en voorraden aan het ISS met commercieel geëxploiteerde ruimtevaartuigen. De eerste CRS-contracten werden ondertekend in 2008 en gaven 1,6 miljard dollar aan SpaceX voor 12 vrachtvervoermissies, voor leveringen tot 2016. SpaceX CRS-1, de eerste van de 12 geplande herbevoorradingsmissies, werd gelanceerd in oktober 2012, kwam in een baan om de aarde, verbond zich met het station en bleef er 20 dagen, alvorens de atmosfeer weer te verlaten en neer te ploffen in de Stille Oceaan. CRS-missies zijn sindsdien ongeveer twee keer per jaar naar het ISS gevlogen. In 2015 verlengde NASA de fase 1-contracten door drie extra herbevoorradingsvluchten te bestellen bij SpaceX. Na verdere verlengingen eind 2015 is SpaceX momenteel van plan om in totaal 20 missies te vliegen. Een tweede groep contracten (bekend als CRS2) werd in 2014 aangevraagd en voorgesteld. Ze werden in januari 2016 gegeven, voor vrachttransportvluchten die in 2019 beginnen en naar verwachting tot 2024 zullen duren.

Commerciële bemanning

Het Commercial Crew Development (CCDev) programma is bedoeld om commercieel geëxploiteerde ruimtevaartuigen te ontwikkelen die astronauten naar het ISS kunnen brengen. SpaceX won geen Space Act Agreement in de eerste ronde (CCDev 1), maar tijdens de tweede ronde (CCDev 2), kende NASA SpaceX een contract toe ter waarde van 75 miljoen dollar voor de verdere ontwikkeling van hun lanceerontsnappingssysteem, het testen van een mock-up van bemanningsverblijven, en het verder ontwikkelen van hun Falcon/Dragon ontwerp voor bemanningsvervoer. Het CCDev-programma werd later Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap), en in augustus 2012 kondigde NASA aan dat SpaceX 440 miljoen dollar had gekregen om de ontwikkeling en het testen van zijn Dragon 2-ruimtevaartuig voort te zetten.

In september 2014 koos NASA SpaceX en Boeing als de twee bedrijven die financiering krijgen voor de ontwikkeling van systemen om Amerikaanse bemanningen van en naar het ISS te vervoeren. SpaceX won 2,6 miljard dollar om Dragon 2 tegen 2017 te voltooien en te certificeren. De contracten omvatten ten minste één bemande testvlucht met ten minste één NASA-astronaut aan boord. Zodra Crew Dragon door NASA is gecertificeerd, moet SpaceX volgens het contract ten minste twee en zelfs zes bemande missies naar het ruimtestation uitvoeren. Begin 2017 kreeg SpaceX van NASA vier extra bemande missies naar het ISS toegewezen om astronauten heen en weer te pendelen. Begin 2019 voerde SpaceX met succes een testvlucht uit van Crew Dragon, die het dokte (in plaats van de methode van Dragon 1 om aan te leggen met Canadarm 2) en vervolgens neerplofte in de Atlantische Oceaan.

In januari 2020 voerde SpaceX een In-Flight Abort Test uit, die de mogelijkheid demonstreerde om bij een probleem weg te komen van een raket. Na de test verklaarde Elon Musk dat een vlucht met astronauten erop mogelijk van begin april tot eind juni zou kunnen plaatsvinden.

De eerste vlucht met bemanning vond plaats op 30 mei 2020. De vlucht lanceerde astronauten Doug Hurley en Bob Behnken naar het ISS.

 
Crew Dragon wordt getest voor de vlucht  


De COTS 2 Dragon wordt door Canadarm2 aan het ISS vastgemaakt.