SpaceX — soukromá vesmírná společnost pro rakety, satelity a zásobování ISS

V roce 2001 navrhl Elon Musk projekt přistání malého skleníku pro pěstování rostlin na Marsu. Ve snaze obnovit zájem veřejnosti o průzkum vesmíru a zvýšit rozpočet NASA prohlásil: "To by bylo nejdále, kam kdy život doletěl." Tímto krokem chtěl obnovit zájem veřejnosti o průzkum vesmíru a zvýšit rozpočet NASA. Musk se pokusil koupit levné rakety z Ruska, ale vrátil se s prázdnou poté, co se mu nepodařilo najít rakety za přijatelnou cenu. Později si Musk uvědomil, že by mohl založit společnost, která by mu potřebné rakety vyrobila. Podle prvního investora do společností Tesla a SpaceX Steva Jurvetsona Musk spočítal, že suroviny pro stavbu rakety ve skutečnosti představují 3 % tehdejší ceny rakety. Uplatněním vertikální integrace, vlastní výrobou zhruba 85 % startovacího hardwaru a modulárním přístupem z oblasti softwarového inženýrství mohla společnost SpaceX snížit cenu za start desetinásobně a stále mít 70% hrubou marži.

Na začátku roku 2002 Musk hledal pracovníky pro svou novou vesmírnou společnost, která se brzy měla jmenovat SpaceX. Musk našel raketového inženýra Toma Muellera (později technického ředitele pro pohon společnosti SpaceX). Ten souhlasil, že bude pro Muska pracovat. Tak se zrodila společnost SpaceX. První sídlo společnosti SpaceX bylo ve skladu v kalifornském El Segundu. Od svého založení v roce 2002 se společnost rychle rozrůstala: ze 160 zaměstnanců v listopadu 2005 na 1 100 v roce 2010, 3 800 zaměstnanců a dodavatelů v říjnu 2013, téměř 5 000 koncem roku 2015 a přibližně 6 000 v dubnu 2017. V listopadu 2017^{[aktualizace]} se počet zaměstnanců společnosti zvýšil na téměř 7 000. V roce 2016 Musk vystoupil s projevem na Mezinárodním astronautickém kongresu, kde vysvětlil, že americká vláda používá raketovou technologii jako "pokročilou zbraňovou technologii", což ztěžuje zaměstnávání neameričanů.

Raná vozidla

Falcon 1 byla první nosná raketa společnosti SpaceX. Startovala celkem pětkrát, avšak pouze čtvrtý a poslední let byl úspěšný. Falcon 1, jak název napovídá, byl poháněn 1 motorem Kestrel a na oběžnou dráhu mohl vynést maximálně 670 kilogramů.

Dalším dřívějším strojem byl zrušený Falcon 5, který měl na prvním stupni 5 motorů Merlin a na druhém stupni 2 motory Kestrel. Byl zrušen v roce 2007, kdy byl vyřazen z uživatelské příručky společnosti.

Současné rakety

Falcon 9 je funkční, opakovaně použitelná dvoudílná raketa, která je vynášena pomocí devíti motorů Merlin v první části a speciálního motoru Merlin, který byl vyroben pro místa, kde není vzduch. Je poháněna kapalným kyslíkem a palivem vyrobeným pro rakety s názvem RP-1. Unese až 22 800 kilogramů (50 300 liber) a může také podporovat vozidlo Dragon společnosti SpaceX. Je to první raketa schopná dostat se na oběžnou dráhu, která dokáže dostat svou první část zpět na Zemi.

Falcon Heavy je další funkční, opakovaně použitelná raketa podobná Falconu 9. Falcon Heavy má však tříjádrový systém pro svou první část namísto jednojádrové konstrukce Falconu 9. Díky třem jádrům má 1. část rakety 27 motorů Merlin. Druhá část má stále pouze 1 motor Merlin(Vacuum Version). V současné době je Falcon Heavy nejvýkonnější provozní raketou na světě a 4. nejvýkonnější raketou na světě. Tento přidaný výkon umožňuje raketě vynést 63 800 kg (140 660 lb) na nízkou oběžnou dráhu Země a 26 700 kg (58 860 lb) na geosynchronní dráhu.

Dne 6. února 2018 ve 20:45 UTC odstartoval Falcon Heavy poprvé z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě z rampy 39A. Při této misi, "Testovacím letu Falconu Heavy", se společnost SpaceX rozhodla použít automobil Elona Muska (Tesla Roadster z roku 2008) jako atrapu užitečného zatížení. Toto užitečné zatížení také obsahovalo, pod ním, plaketu současných zaměstnanců SpaceX, stejně jako držáky kamer pro streamování živého přenosu z vozu na youtube.

Drak

Vesmírná loď Dragon je nákladní modul určený pro vybavení a zásoby pro astronauty na ISS. Kapsle je umístěna na raketě Falcon 9 (protože Dragon nemá dostatečně velké rakety, aby mohl do vesmíru letět sám) a vynesena na oběžnou dráhu. Z oběžné dráhy se oddělí od nosných raket a poté se kapsle pomocí vlastních menších raket dostane k ISS. Pak se kapsle naplní starým vybavením, výsledky vědeckých experimentů a odpadky. Poté opět vstoupí do zemské atmosféry a na padácích spadne do oceánu. První let lodi Dragon se uskutečnil v červnu 2010. Poslední let se uskutečnil 6. března 2020, přičemž pro všechny budoucí mise je naplánován let Dragonu 2.

Drak 2

29. května 2014 představila společnost SpaceX prototyp lodi Dragon V2, která by mohla přepravovat náklad i astronauty. Dalším prvkem, kterým se tato vylepšená verze Dragonu vyznačovala, byla ochrana života posádky v případě selhání Falconu 9, vybavená tryskami SuperDraco, které by kapsli odtlačily od rakety. Cargo Dragon, varianta V2, nahradí současnou verzi Dragonu, která může nést pouze náklad.

Raketové motory

Od svého založení v roce 2002 vytvořila společnost SpaceX tři typy raketových motorů - Merlin a vyřazený Kestrel pro pohon nosných raket a řídicí motory Draco. Společnost SpaceX v současné době pracuje na dalších dvou raketových motorech: SuperDraco a Raptor. Merlin je rodina raketových motorů, které společnost SpaceX vyrábí pro své rakety. Motor Merlin byl původně navržen pro obnovu a opětovné použití na moři. Kestrel je raketový motor na bázi kapalného kyslíku a raketového paliva pod tlakem a byl použit jako hlavní motor druhého stupně rakety Falcon 1. Oba názvy motorů Merlin a Kestrel pocházejí od druhů severoamerických sokolů: poštolka a merlin.

Draco jsou hypergolické raketové motory na kapalné palivo, které využívají monometylhydrazinové palivo a okysličovadlo tetraoxid dusíku. Každý motor Draco vytváří tah 400 newtonů (90 lbf). Používají se jako trysky systému řízení reakce (RCS) na kosmické lodi Dragon. Motory SuperDraco jsou mnohem výkonnější verzí trysek Draco, které byly původně určeny k přistání a jako způsob, jak v případě nouze dostat kapsli pryč na kosmické lodi Dragon verze 2, Dragon 2. Koncepce použití těchto motorů SuperDraco pro přistání byla v roce 2017 zrušena, když bylo rozhodnuto provést tradiční sestup na padáku a přistání v moři.

Raptor je nová řada motorů na metan, které budou použity v budoucích raketách Starship. Testovací verze byly zkušebně odpáleny koncem roku 2016. Dne 3. dubna 2019 provedla společnost SpaceX úspěšný test, při kterém byl motor spuštěn, ale raketa byla přidržena v Texasu na svém vozidle Starhopper, které motor zažehlo, zatímco vozidlo zůstalo připevněno k zemi. Dne 24. července 2019 provedla společnost SpaceX úspěšný zkušební let do výšky 20 metrů svého zkušebního vozidla Starhopper. Dne 28. srpna 2019 provedl prototyp Starhopper společnosti SpaceX úspěšný zkušební let do výšky 150 metrů.

Znovupoužitelnost

Sekundárním úkolem společnosti SpaceX je opakované použití raket, podobně jako u letadel. Poprvé začala testovat opakované použití s prototypem nazvaným Grasshopper v roce 2012, stejně jako řízená měkká přistání do vody během startů Falconu 9. V roce 2014 byl Grasshopper nahrazen raketou F9R, což byla vylepšená verze Grasshopperu obsahující zatahovací podvozek a 3 motory oproti jednomotorovému Grasshopperu. Falcon 9 přistál v prosinci na pozemní plošině, v následujícím roce následovalo přistání na bezpilotní lodi. V současné době společnost SpaceX úspěšně přistála se 48 raketami. Opakovaně se používají také kapsle Dragon a také faringy. Opakované použití částí raket výrazně snižuje náklady.

Satelitní internet

V lednu 2015 oznámil generální ředitel společnosti SpaceX Elon Musk vývoj nové satelitní konstelace, která bude poskytovat internetové služby po celém světě. V červnu 2015 společnost požádala federální vládu o povolení zahájit testování projektu, jehož cílem je vybudovat síť 4425 satelitů schopných přenášet internet na celou zeměkouli, včetně odlehlých oblastí, které v současnosti nemají přístup k internetu. Internetová služba by využívala 4 425 vzájemně propojených komunikačních satelitů na oběžných drahách ve výšce 1 100 km. Začala se vyrábět v roce 2015 a testovací družice byly vypuštěny v rámci mise SpaceX PAZ v roce 2017. Počáteční provoz konstelace by mohl být zahájen již v roce 2020. Společnost SpaceX podala u amerických regulačních orgánů plány na vypuštění konstelace dalších 7 518 družic na negeosynchronních oběžných drahách pro poskytování komunikačních služeb" v rámci tzv. konstelace V-band low-Earth-orbit (VLEO), měla by se skládat ze "7 518 družic, které by následovaly po [dříve] navržených 4 425 družicích, které by fungovaly v pásmu Ka a Ku". V únoru 2019 společnost SpaceX založila sesterskou společnost SpaceX Services, Inc. , aby získala licenci na vytvoření a vypuštění až 1 000 000 pevných satelitních pozemních stanic, které budou komunikovat s jejím systémem Starlink. V květnu 2019 vypustila společnost SpaceX první várku 60 satelitů na palubě rakety Falcon 9 z mysu Canaveral na Floridě.

Starship a SuperHeavy

Společnost SpaceX vytváří supertěžkou nosnou raketu Starship. Starship je raketa se dvěma částmi, které lze používat opakovaně. Do začátku roku 2020 má nahradit všechny stávající rakety společnosti.

Společnost SpaceX původně v roce 2016 představila koncept meziplanetárního dopravního systému (ITS) o průměru 12 metrů, který byl plánován pouze pro cesty na Mars a další meziplanetární využití. V roce 2017 společnost SpaceX navrhla menší raketu "Big Falcon Rocket" o průměru 9 metrů, která měla nahradit všechny schopnosti společnosti SpaceX v oblasti startů - na oběžnou dráhu Země, na oběžnou dráhu Měsíce, meziplanetární mise a potenciálně i tranzit přes Zemi -, ale měla tak učinit na plně znovupoužitelné sadě vozidel s nižší strukturou nákladů. Velká část součástí lodi Starship je vyrobena z nerezové oceli 301. Soukromý cestující Yusaku Maezawa uzavřel smlouvu na let kolem Měsíce v lodi Starship v roce 2023.

Muskova dlouhodobá vize společnosti spočívá ve vytvoření technologie a prostředků vhodných pro kolonizaci Marsu lidmi. Vyjádřil svůj zájem jednou na tuto planetu cestovat a prohlásil: "Chtěl bych na Marsu zemřít, jen ne při dopadu." Raketa zhruba každé dva roky by po startu v roce 2024 mohla poskytnout základnu pro lidi, kteří dorazí v roce 2025. Podle Steva Jurvetsona Musk věří, že nejpozději v roce 2035 budou na Mars létat tisíce raket s milionem lidí, aby bylo možné vytvořit soběstačnou lidskou kolonii.

Smlouvy s NASA

COTS

V roce 2006 NASA oznámila, že společnost SpaceX získala kontrakt NASA na komerční orbitální dopravní služby (COTS) ve fázi 1, který se týká předvádění dodávek nákladu na ISS s možnou opcí na let s posádkou. V rámci této zakázky, jejímž cílem je podle NASA poskytnout prostřednictvím dohod Space Act "počáteční peníze" na rozvoj nových kosmických příležitostí, zaplatila NASA společnosti SpaceX 396 milionů dolarů za práci na nákladní konfiguraci kosmické lodi Dragon, zatímco společnost SpaceX vynaložila více než 500 milionů dolarů na vývoj nosné rakety Falcon 9. Bylo prokázáno, že tyto dohody Space Act Agreements ušetřily NASA miliony dolarů na vývojových nákladech, takže vývoj raket byl ~4-10krát levnější, než kdyby je vyráběla sama NASA.

V prosinci 2010, při startu mise COTS Demo Flight 1, se SpaceX stala první soukromou společností, která úspěšně vypustila, vynesla na oběžnou dráhu a vyzvedla kosmickou loď. Dragon byl úspěšně vynesen na oběžnou dráhu, dvakrát obletěl Zemi a poté provedl řízený zážeh pro přistání na vodě v Tichém oceánu. Díky bezpečnému vyzvednutí lodi Dragon se společnost SpaceX stala první soukromou společností, která vypustila, vynesla na oběžnou dráhu a vyzvedla kosmickou loď; před touto misí byly schopny vyzvednout orbitální kosmickou loď pouze vládní agentury.

V květnu 2012 odstartoval ukázkový let 2 projektu COTS, při kterém se Dragon úspěšně spojil s ISS, což bylo poprvé, kdy se to podařilo soukromé kosmické lodi.

Obchodní náklad

Komerční zásobovací služby (Commercial Resupply Services, CRS) jsou skupinou smluv, které NASA uzavřela v letech 2008 až 2016 na dodávky nákladu a zásob na ISS na komerčně provozovaných kosmických lodích. První kontrakty CRS byly podepsány v roce 2008 a poskytly společnosti SpaceX 1,6 miliardy dolarů na 12 misí pro vyslání nákladu, které pokrývají dodávky do roku 2016. SpaceX CRS-1, první z 12 plánovaných zásobovacích misí, odstartovala v říjnu 2012, dosáhla oběžné dráhy, spojila se se stanicí a setrvala na ní 20 dní, než se vrátila do atmosféry a rozprskla se v Tichém oceánu. Od té doby létají mise CRS k ISS přibližně dvakrát ročně. V roce 2015 NASA prodloužila smlouvy z fáze 1 a objednala u společnosti SpaceX další tři zásobovací lety. Po dalších prodlouženích koncem roku 2015 má společnost SpaceX v současnosti naplánováno celkem 20 letů. Druhá skupina smluv (známá jako CRS2) byla vyžádána a navržena v roce 2014. Byly uděleny v lednu 2016, a to na lety pro přepravu nákladu od roku 2019, které by měly trvat do roku 2024.

Komerční posádka

Program CCDev (Commercial Crew Development) má za cíl vyvinout komerčně provozované kosmické lodě, které budou schopné dopravovat astronauty na ISS. Společnost SpaceX v prvním kole (CCDev 1) nezískala smlouvu Space Act Agreement, ale během druhého kola (CCDev 2) NASA udělila společnosti SpaceX smlouvu v hodnotě 75 milionů dolarů na další vývoj jejich únikového systému pro start, testování makety pro ubytování posádky a další pokrok v konstrukci Falcon/Dragon pro dopravu posádky. Program CCDev se později změnil na Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap) a v srpnu 2012 NASA oznámila, že SpaceX získala 440 milionů dolarů na další vývoj a testování své kosmické lodi Dragon 2.

V září 2014 NASA vybrala společnosti SpaceX a Boeing jako dvě společnosti, které budou financovat vývoj systémů pro dopravu amerických posádek na ISS a zpět. SpaceX získala 2,6 miliardy dolarů na dokončení a certifikaci lodi Dragon 2 do roku 2017. Smlouvy zahrnují nejméně jeden letový test s posádkou s alespoň jedním astronautem NASA na palubě. Jakmile Crew Dragon získá certifikaci NASA, smlouva vyžaduje, aby SpaceX uskutečnila nejméně dva a až šest letů s posádkou na vesmírnou stanici. Na začátku roku 2017 získala společnost SpaceX od NASA zakázku na další čtyři mise s posádkou k ISS, při nichž bude dopravovat astronauty tam a zpět. Na začátku roku 2019 společnost SpaceX úspěšně provedla zkušební let lodi Crew Dragon, která se připojila (namísto způsobu připojení lodi Dragon 1 pomocí rampy Canadarm 2) a poté se rozplácla v Atlantickém oceánu.

V lednu 2020 provedla společnost SpaceX test přerušení letu, který prokázal schopnost dostat se od rakety v případě problému. Po tomto testu Elon Musk uvedl, že let s astronauty na palubě by se mohl uskutečnit možná od začátku dubna do konce června. Současné pracovní datum pro Demo-2 je 7. května 2020.