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SpaceX

SpaceX
太空探索技术公司
商业名称SpaceX
公司类型私人公司
成立2002年5月6日,​19年前​(2002-05-06
创办人伊隆·马斯克
代表人物
总部 美国加利福尼亚州霍桑
33°55′15″N 118°19′40″W / 33.9207°N 118.3278°W / 33.9207; -118.3278坐标33°55′15″N 118°19′40″W / 33.9207°N 118.3278°W / 33.9207; -118.3278
产业航天
产品
服务轨道火箭发射,载人航天,卫星运营
营业额$20亿美元(2019年)
所有权者伊隆·马斯克信托(Elon Musk Trust
(54%股权;78%表决控制权)
员工人数8000人(2020年5月)
主要子公司无聊公司
网站www.spacex.com
备注

太空探索技术公司(英语:Space Exploration Technologies Corp.,商业名称:SpaceX)是美国一家民营航天制造商和太空运输公司,总部位于美国加利福尼亚州霍桑。SpaceX由企业家伊隆·马斯克于2002年创办,目标是降低太空运输的成本,并进行火星殖民。 SpaceX现开发出猎鹰系列运载火箭龙系列飞船,用于运送荷载至地心轨道

SpaceX公司达成了许多国家航天机构都未曾达成的成就。2008年,其设计、制造并发射了世界首个由私人投资的轨道级液体燃料火箭猎鹰1号。2010年,首次成功将货运龙飞船送入低地球轨道并回收。2012年开始使用货运龙飞船为国际空间站运送货物,这也是历史上第一艘商业运营的货运飞船。2015年12月,猎鹰9号一级助推器成功着陆回收,并在次年成功在海上着船回收。2017年3月,SpaceX第一次重复使用猎鹰9号运载火箭助推器,并再次成功着陆回收,使猎鹰9号成为第一枚可以多次重复使用的液体燃料火箭。2018年2月,SpaceX使用猎鹰重型运载火箭将其创办人伊隆·马斯克的特斯拉Roadster跑车送入地火转移轨道,这是第一家向深空日心轨道发射物体的私营公司,同时该火箭也成为现役运载量最大的火箭、史上最大的可重复利用火箭。2019年,SpaceX开始建造庞大的低轨网络卫星系统“星链”,并在2020年1月成为世界上最大的商业卫星运营商。2020年5月,SpaceX成为历史上第一家实现轨道级载人航天的公司,11月SpaceX载人1号将首批4名乘客送往国际空间站,标志着商务航天的开始。如今,SpaceX已具备制造、发射、回收、复用运载火箭的能力,并且能够发射载人飞船以及卫星系统进入各种轨道,可算是是世界上首屈一指的私营航天企业。

2016年9月,首席执行官伊隆·马斯克公布了行星际运输系统ITS)的任务架构。这一私人投资项目的目标是研发太空飞行技术,用于载人行星际航行。2017年,马斯克宣布行星际运输系统改名为大猎鹰火箭BFR),后又更名为“Starship(星船)”,它可以完全重复使用,将成为世界上最大的火箭,计划于21世纪20年代初投入使用。

历史

2015年2月,SpaceX员工与龙飞船在加利福尼亚州霍肯的SpaceX总部合影。

2001年,伊隆·马斯克诞生了“火星绿洲”(Mars Oasis)这一概念,计划向火星发射一个小型实验温室并种植植物。“这个温室将成为生命曾到达的最远处”。计划的目的是吸引公众对于太空探索的兴趣,增加美国国家航空航天局的经费英语Budget of NASA。马斯克尝试从俄罗斯购买火箭,但因价格高昂而空手而归。在从俄罗斯归来的飞机上,马斯克意识到他可以创立一家公司制造他所需要便宜火箭。特斯拉及SpaceX早期投资人史蒂夫·尤尔韦松英语Steve Jurvetson表示,马斯克计算了生产火箭的原材料价格,发现仅是当时火箭售价的3%。如果重复利用这些火箭,通过垂直整合,自行生产85%的发射设备及软件模块,SpaceX能将火箭发射价格降至十分之一且仍拥有70%毛利率

搭载ORBCOMM OG2-M1卫星的猎鹰9号运载火箭发射。

2002年初,马斯克开始为他的新航天公司招募员工,公司被命名为SpaceX。马斯克找到了火箭工程师汤姆·穆勒(现任SpaceX推进部门首席技术官),穆勒同意了他的邀请,于是SpaceX诞生了。最初,SpaceX的总部位于加利福尼亚州埃尔塞贡多的一间仓库。自2002年创立以来,SpaceX增长迅速。2005年11月,SpaceX拥有160名员工,至2017年11月已增加至将近7000人。不过马斯克虽然声称SpaceX为民间公司,亦在招募外籍亚裔员工上饱受批评,甚至被指控为种族歧视,2016年,马斯克在国际宇航大会中发表演讲解释,因为美国政府将火箭技术认定为“先进武器科技”,因此SpaceX难以雇佣非美国人为员工。

在OG2任务中,猎鹰9号火箭的第一级成功降落在着陆场,这是轨道级火箭第二次成功着陆。

截止2018年3月,SpaceX已经进行了超过100次发射任务,合同收入约120亿美元。其中既有商业合同也有政府合同(来自美国国家航空航天局及美国国防部)。2013年末,太空行业媒体引用马斯克的评论表示,SpaceX“增加了火箭发射行业的竞争”,它在通信卫星发射领域的主要竞争对手有阿丽亚娜公司英语Arianespace联合发射联盟国际发射服务公司英语International Launch Services。马斯克还说道,竞争加剧是“对太空的未来有益的事”。目前,从订单数量来看,SpaceX是全球领先的商业发射服务提供商。

目标

在CRS-8任务中,猎鹰9号运载火箭第一级首次成功降落在海上无人驾驶着陆船上。

马斯克曾表示,他的目标是降低前往太空的成本同时提高可靠性。他还表示很可能能将发射成本控制在每磅500美元(每千克1100美元)以下。

SpaceX的主要目标是开发一种可重复使用发射系统技术研发项目,计划包括两个方面:用于低空低速垂直起降测试的蚱蜢火箭、用于高空高速着陆测试的猎鹰9号运载火箭。2015年12月21日,SpaceX首次成功将轨道级火箭降落在着陆场。

2017年,SpaceX成立了子公司挖掘公司英语The Boring Company,开始在SpaceX总部和制造工厂之间挖掘小型测试隧道,小部分SpaceX员工参与了这个项目。2018年5月,隧道完工,2018年12月对公众开放。2018年期间,挖掘公司脱离SpaceX成为独立的法人团体,SpaceX获得了6%的股份,早期员工获得了不到10%,剩下的股份归伊隆·马斯克所有。

2017年,国际宇航大会在澳大利亚阿德莱德举行,马斯克在会上宣布,SpaceX计划建造大型航天器前往火星。他表示,2020年将使用大猎鹰火箭运送两艘无人货源飞船至火星。第一项任务为寻找水源并建造燃料工厂。2024年则发射另外四艘航天器并运载第一批宇航员登陆火星,执行第二项任务——建立火星殖民地。马斯克个人对火星殖民的愿景则超过了SpaceX的计划。他认为成功的殖民应涵盖个人、企业、政府等经济角色来持续促进人类在火星的发展。

成就

SpaceX达成了许多其它私营公司甚至是国有航天机构都未曾达成的标志性成就。2008年,其设计、制造并发射了世界首个由私人投资的轨道级液体燃料火箭猎鹰1号。2009年,SpaceX成功使用液体燃料火箭将商业卫星运送至轨道。2010年,首次成功将飞船送入低地球轨道并回收。两年后开始使用飞船为国际空间站运送货物。2015年,猎鹰9号运载火箭第一级成功在着陆场上着陆,是人类第一次成功回收轨道级运载火箭。如今,SpaceX已具备发射、陆地回收、海上回收、重复使用运载火箭的能力,并且能够发射载人飞船入轨。

挫折

2013年3月,一艘入轨的龙飞船推进器出现故障,限制了它的控制能力。SpaceX的工程师在短时间内远程清除了堵塞,飞船最终成功往返国际空间站

2015年6月、CRS-7任务中,猎鹰9号运载火箭搭载龙飞船前往国际空间站进行补给。发射后2分19秒,遥测数据出现异常,氦气压力下降,第二级外出现云雾。几秒后,第二级爆炸。第一级仍飞行了几秒钟,最终因动压而解体。飞船成功分离,逃过了爆炸,最终因撞击而损毁。调查认为,如果飞船有应对发射事故的软件则能毫发无损地着落。事故原因为一根长2英尺、由供应商提供的高压氦气舱钢支杆在加速时断裂。支杆断裂后,氦气舱出现缺口,高压氦气流入低压燃料舱,导致爆炸。SpaceX对整个飞船逃生程序进行了分析、修复了龙飞船的软件问题,确保未来火箭发射时荷载的安全。

2016年9月,猎鹰9号火箭在发射前的常规静态点火测试中爆炸,爆炸时正在补充燃料。事故造成价值2亿美金的Spacecom Amos-6英语Amos-6通讯卫星损毁。马斯克描述道,这次事件是SpaceX历史上“最困难、复杂的一次失败”,事后分析中SpaceX检查了将近3000条遥测、影像数据,涵盖事故发生前后35至55毫秒的时间。他表示,火箭的液氧过度冷却凝固,随后与氦气舱的碳复合材料舱壁发生反应,导致爆炸。尽管这次事故并不算发射失败,但为了研究事故原因,公司还是陷入了四个月的停滞,2017年1月,SpaceX重新开始进行发射。

融资和估值

2008年8月,SpaceX获得来自创始人基金英语Founders Fund的2000万美元投资。2012年初,公司7000万股份由创始人伊隆·马斯克拥有,占总股份约三分之二,估计在私人股权市场价值8.75亿美元。因此于2012年2月,SpaceX整体估值约13亿美元。2012年5月、COTS 2+英语Dragon C2+任务完成后,公司私人股权估值翻倍至24亿美元。2015年1月,SpaceX获得了一笔来自Google富达投资价值10亿美元的融资,换取公司8.333%的股份,公司估值约120亿美元。此时,SpaceX的前期投资者包括德丰杰投资、创始人基金、Valor Equity Partners、摩羯座投资集团以及新加入的Google和富达投资。2017年7月,公司再获得3.5亿美元投资,估值涨至210亿美元。

SpaceX每年发射成功的次数。

截至2012年5月,SpaceX在企业运作前十年内获得总投资约10亿美元。其中,私人股权投资2亿美元,马斯克投资约1亿美元,其他投资者共投资约1亿美元。余下金额则来自长期发射合同及开发合同的进度付款。2018年3月,SpaceX共签署100份发射任务合同,每一份合同都会在签署同时支付款项。此外,由于运载火箭部件是在发射任务之前提前制造,因此根据美国会计规则,为了确认长期收入英语Revenue recognition#Long-term contracts,许多进度付款会分期计入。

2017年,SpaceX的国会证词表明,NASA的太空法案协定英语Space Act Agreement中“对空间站货物运输提出高水平要求,把细节留给产业”一条允许SpaceX以低成本自行设计、开发猎鹰9号火箭。根据NASA独立核实的数据,SpaceX开发猎鹰1号和猎鹰9号火箭的成本共计约3.9亿美元。据估计,由国家开发类似发射系统需花费约40亿美元,而借助太空法案协定,由SpaceX开发、改进猎鹰9号发射系统的成本约4亿美元,仅为前者十分之一。

2019年4月,《华尔街日报》报道表示,SpaceX正在融资5亿美元。5月,《太空新闻英语SpaceNews》报道宣称,SpaceX在发射了星链计划的最初60颗卫星后获得10.22亿美元投资。截至2019年5月31日,SpaceX估值涨至333亿美元。

航天器和航天技术

SpaceX目前自行生产三大类火箭发动机:液氧煤油发动机默林火箭发动机、液氧甲烷发动机猛禽以及自燃调姿发动机天龙座英语Draco (rocket engine family)超级天龙座英语SuperDraco。默林火箭发动机装备在两大发射载具:2010年6月首飞的猎鹰9号运载火箭和2018年2月首飞的猎鹰重型运载火箭。除此之外,SpaceX还生产运载货物的加压航天器龙飞船以及具有载人能力的龙飞船2号,后者自2014年起开始进行设计审核及飞行测试。

火箭发动机

2010年12月、COTS Demo Flight 1英语SpaceX COTS Demo Flight 1任务中,SpaceX猎鹰9号运载火箭携带龙飞船升空。

自2002年SpaceX创立以来,公司设计了三个发动机系列:用于发射载具默林、已退役的Kestrel以及用于调姿的天龙座英语Draco (rocket engine family)。此外,公司还在开发两种新型火箭发动机:超级天龙座英语SuperDraco猛禽。SpaceX是目前最高产的液态燃料火箭发动机生产商。

默林系列火箭发动机用于猎鹰系列运载火箭,是燃气发生器循环式发动机,采用液氧RP-1煤油英语RP-1作为推进剂。默林发动机由设计之初便计划满足海上回收和重复使用的需求。其使用轴针式燃料喷射装置英语Pintle injector,该装置最早用于阿波罗计划的月球登陆发动机。推进剂由单轴双叶轮的涡轮泵英语Turbopump供给。

Kestrel火箭发动机用于猎鹰1号运载火箭第二级,是挤压循环式发动机,采用液氧和RP-1煤油作为推进剂。它与默林发动机采用类似的轴针式结构,但没有涡轮泵,完全靠压力供给推进剂。其喷管采用高强度合金制成,燃烧室和喷管喉部依靠烧蚀冷却,其余部分则依靠辐射冷却

默林和Kestrel两个名字都来源于北美洲的猎鹰红隼灰背隼

天龙座火箭发动机用于龙飞船反推力系统,是自燃液态燃料火箭发动机,使用一甲基肼英语Monomethylhydrazine为燃料、四氧化二氮氧化剂。每个天龙座发动机能产生400牛顿(90英磅力)推力。超级天龙座火箭发动机英语SuperDraco则是天龙座的大推力版本,龙飞船2号发射逃逸系统使用了超级天龙座。原本龙飞船2号还将使用超级天龙座进行反推着陆,但2017年SpaceX决定使用传统的降落伞减速、海上溅落

猛禽系列火箭发动机用于未来的SpaceX星舰,是第一台实用化的全流量分级燃烧循环式发动机,采用甲烷和液氧作为推进剂。2016年末进行点火测试。2019年4月3日,SpaceX将猛禽发动机装备于星舰测试舰英语Starship (spacecraft)#Starship test flight rocket上,并成功进行了静态点火测试。

猎鹰系列运载火箭

SpaceX生产车间内的猎鹰一号原型机。

自2010年起,SpaceX的所有飞行任务都使用猎鹰9号运载火箭以及猎鹰重型运载火箭,但在过去,他们曾开发并发射过猎鹰1号运载火箭

猎鹰1号是一种小型的运载火箭,能将数百千克中的荷载送入近地轨道。建造猎鹰1号的目的是为了探索猎鹰9号所需要的技术理念和部件。2006年至2009年,猎鹰1号进行了五次发射。在2004年参议院小组委员会讨论前,马斯克公布了猎鹰1号的计划,他表示,猎鹰1号将是“世界上唯一一个半重复使用的轨道级火箭”。2008年9月28日,经历了三次失败发射后,猎鹰1号第四次尝试终于成功,是世界上第一个成功入轨的私人开发液态燃料运载火箭。第五次也是猎鹰一号最后一次和第一次的商业发射任务,搭载的是马来西亚发射在赤道附近的近地轨道高分辨率的地球观测相机

从左至右分别为猎鹰1号火箭猎鹰9号火箭1.0版猎鹰9号火箭1.1版的三个版本、猎鹰9号运载火箭全推力版的三个版本、猎鹰9号Block 5的三个版本以及猎鹰重型火箭的两个版本。

猎鹰9号是改进型一次性英语Evolved Expendable Launch Vehicle中型运载火箭,能将22,800千克(50,300英磅)重的荷载送入近地轨道,竞争型号为德尔塔-4运载火箭宇宙神5型运载火箭等全球同类型火箭。它的第一级拥有九台默林火箭发动机。2010年6月4日,猎鹰9号火箭1.0版第一次尝试发射获得成功。2012年5月22日,猎鹰9号进行第三次任务英语Dragon C2+,首次将私营航天器送入轨道、与国际空间站对接。2013年,猎鹰9号升级至1.1版,2015年升级至全推力版。2018年推出目前版本猎鹰9号Block_5

2011年,SpaceX开始开发猎鹰重型运载火箭,它由三枚猎鹰9号第一级火箭捆绑而成,共有27台默林1D发动机,彼此交叉供给推进剂。2018年2月6日,猎鹰重型成功首飞,将马斯克的特斯拉Roadster纯电动跑车发射进日心轨道。猎鹰重型的第一级能将63,800千克(140,700英磅)重的荷载送入近地轨道,其27台默林1D发动机能在海平面产生22819千牛顿推力、在真空产生24861千牛顿推力。在猎鹰重型首飞时,SpaceX表示它是“世界上服役中最强大的火箭”。

截止2021年6月30日,猎鹰9号和猎鹰重型已经发射了126次,其中124次任务完全成功,1次部分成功,1次飞行中失败。此外,在2016年的一次静态点火测试之前,猎鹰9号在发射前爆炸。

龙飞船

龙飞船正在接近国际空间站。

2005年,SpaceX公布了五年载人商业航天计划,提出龙飞船这一概念。龙飞船是一种传统钝锥弹道太空舱,能运送货物或最多七名宇航员入轨。

2006年,NASA公布了商业轨道运输服务计划英语Commercial Orbital Transportation Services,SpaceX为两家中标企业之一,将为国际空间站提供货运和载人服务。SpaceX需证明龙飞船能够胜任货物运输和载人往返的任务。2010年6月,SpaceX进行了龙飞船测试流程中的首次飞行,猎鹰9号运载火箭搭载着龙飞船从卡纳维拉尔角空军基地40号航天发射复合体起飞。该样板英语Boilerplate (spaceflight)没有装备航天电子设备、隔热层等正常飞行时必须配备的部件,但具备飞行测试所需的必要条件。而功能完整的龙飞船则于2010年12月的COTS Demo Flight 1英语SpaceX COTS Demo Flight 1任务中首飞,这次任务也是猎鹰9号第二次飞行。飞船环绕地球飞行两周后成功着陆,完成了所有任务目标。2012年,龙飞船成功与国际空间站对接,成为世界上第一个运送货物至国际空间站的商业航天器,并开始定期对国际空间站进行补给。

COTS Demo Flight 2任务中,龙飞船C2+英语Dragon C2+的内部。

2011年4月,NASA公布了第二轮商业载人航天发展项目CCDev),授予SpaceX一项7500万美元的合同,合同内容为为龙飞船开发一体式发射逃生系统,并评估其是否具备向国际空间站运送宇航员的能力。2012年8月,NASA授予SpaceX一项固定价格的太空法案协定英语Space Act Agreement,协定目标为完整设计整套载人运输系统。这份合同规定了大量关键技术及认证指标,要求进行一次无人飞行测试、一次载人飞行测试,并在系统经过认证后进行六次实际任务。SpaceX认为完全自动驾驶的载人龙飞船是最安全的载人飞船系统之一,载人龙飞船能给NASA节约资金。

2019年初,SpaceX对载人龙飞船进行了无人飞行测试,飞船成功与国际空间站对接。他们计划于同年首次运载美国宇航员至国际空间站,将是航天飞机退役后美国首次运载宇航员。2017年2月,SpaceX宣布两名太空游客投入“大量订金”计划乘坐龙飞船环绕月球一周后返回。

2017年9月,伊隆·马斯克公布了SpaceX宇航服的样张,这款宇航服正在接受测试,能承受两倍大气压,将用于未来的任务。

美国当地时间2020年5月30日15时24分,SpaceX在肯尼迪航天中心39号发射台利用猎鹰9号火箭成功发射龙飞船2号并与国际空间站成功对接,实现了历史上第一次由私营航天企业进行的载人航天飞行。

SpaceX星舰

SpaceX星舰是由SpaceX推出及研发的下一代发射载具,截至2021年5月,共有星舰原型23个及助推器原型3个,星舰Mk1、SN1、SN3、SN4、SN7和SN7.1于地面测试损坏,星斗、SN2、SN5、SN6、SN7.2和BN1在测试后退役,SN8、SN9、SN10和SN11于高空测试时损坏,SN15测试成功,Mk2、SN12~14,SN17~19已停止建造并报废,SN16、SN20及助推器BN2和BN3正建造中。

研究和开发

2016年9月,等比缩小的猛禽发动机原型机在得克萨斯州麦格雷戈进行首次点火测试。

SpaceX正积极进行多项研究开发项目。其中最著名的是开发可回收复用运载火箭、行星际运输系统以及全球通讯网络。

可回收复用发射系统

CRS-6任务前,无人驾驶着陆船在海上就位,等待回收火箭。

2011年,SpaceX公布了可回收复用运载火箭计划,2012年2月,计划设计完成。该系统依靠猎鹰9号运载火箭第一级的推进系统反推,将第一级着陆于预定地点,从而回收火箭。

2012年末,SpaceX开始频繁测试该系统,他们使用名为蚱蜢的小型火箭进行低空低速垂直起降试验。2013年末,SpaceX开始进行高空高速大气层再入技术试验,试验持续至2018年,成功率达98%。由于伊隆·马斯克梦想制造价格更加低廉的运载火箭,SpaceX将反推垂直着陆的技术应用于猎鹰9号第一级。他们在太平洋和大西洋成功进行软着陆,随后便开始在硬质着陆场进行尝试。SpaceX租用了数艘驳船,改造为无人驾驶着陆船,用于回收第一级火箭。2015年12月、猎鹰9号第20次飞行任务英语Falcon 9 flight 20中,SpaceX成功回收第一级火箭。2016年4月,第一级火箭成功着陆于“当然我还爱你”号

在往后的任务中,只要剩余燃料充足,SpaceX都会尝试回收第一级火箭。2016年10月,SpaceX表示如果客户选择回收复用的猎鹰9号第一级火箭,就可以得到10%的折扣。2017年3月30日、SES-10任务英语SES-10中,SpaceX第一次发射了回收复用的火箭。这枚火箭再一次着陆在大西洋上的无人着陆船“当然我还爱你”号,因此它也是第一枚二次着陆的回收复用轨道级运载火箭。伊隆·马斯克称这项成就是“航天史上重要的里程碑”。

SpaceX星舰

艺术家想象中星舰英语Starship (spacecraft)一二级分离时的场景。

SpaceX正在开发超重型发射系统,名为SpaceX星舰。SpaceX星舰包含可完全重复使用的第一级运载火箭和航天器,计划在21世纪20年代完全取代公司现有航天器,同时修建可快速反复发射的地面设施,并开发近地轨道零重力推进剂补给技术。

SpaceX最初完全按照火星等其他行星际运输的需求来设计星舰。2017年,SpaceX开始设计同时拥有地球洲际客运、近地轨道运输、月球轨道运输、行星际任务执行能力的飞行器。日本企业家前泽友作与SpaceX签署合约,将乘坐星舰飞跃月球。

马斯克对公司的长远愿景是开发人类殖民火星所需要的技术和资源。他曾展现出本人前往火星的热衷,他表示“我想要死在火星,但别撞上去”。每两年发射一枚火箭至火星能在其上建立一个基地,供人类在2024年启航、2025年登陆后使用。董事会成员史蒂夫·尤尔韦松英语Steve Jurvetson曾表示,马斯克认为最迟2035年会有数千枚火箭运送100万人类至火星,建立一个自给自足的人类殖民地。

其他项目

2015年1月,SpaceX首席执行官伊隆·马斯克宣布开发一种新型卫星星座,为全球提供互联网宽带服务。2015年6月,SpaceX向联邦政府递交申请,希望准许建造一套卫星星座向全球提供互联网,包括没有互联网的偏远地区。这套卫星星座包含4425颗通讯卫星,运行在高度为1100千米的轨道上。这项计划由SpaceX独立运作,目标是提高公司的盈利能力和现金流,为殖民火星做资金准备。2015年,公司开始开发这项计划,2017年、PAZ任务中,两颗卫星原型机发射升空。2020年,星座将投入使用。

2017年3月,SpaceX向联邦通信委员会提出新计划,另外向非地球同步轨道发射7518颗“V波段英语V band卫星”以提供通讯服务,该波段过去并未“大量使用于商业通讯服务”。该星座名为“V波段近地轨道星座”(VLEO),“除了(早期)已提出工作在KaKu波段的4425颗卫星外,还将包含另外7518颗卫星”。

2019年2月,SpaceX成立子公司SpaceX服务公司(SpaceX Services, Inc.),业务范围为开发、生产地面卫星通讯站英语Ground station,它计划生产超过100万座固定式地面卫星通讯站与星链系统进行通讯。2019年5月,SpaceX由佛罗里达州卡纳维拉尔角发射第一批60颗星链卫星。

2015年6月,SpaceX宣布赞助超回路列车舱体竞赛英语Hyperloop pod competition,并为竞赛在总部附近建造了一英里长的测试轨道。2017年1月举行了第一场竞赛,2017年8月举行第二场。第三场则于2018年12月举行。

基础设施

SpaceX的总部位于加利福尼亚州霍桑,总部同时也用作生产车间。公司运营着一个测试场和三个发射场,并且仍在建设一个新的发射场。SpaceX还在雷德蒙德得克萨斯州弗吉尼亚州以及华盛顿特区设立了地区办公室。

总部和生产设施

位于霍桑的SpaceX总部。
2014年11月,SpaceX霍桑生产车间正在组装猎鹰9号1.1版火箭。

SpaceX公司的总部位于洛杉矶郊区的霍桑市火箭路1号。这栋大型三层厂房由诺斯洛普公司建造,过去用于制造波音747的机身,现在成为了SpaceX的办公室、地面指挥中心和生产车间。2018年3月,SpaceX表示,将在洛杉矶圣佩德罗英语San Pedro, Los Angeles码头区新工厂生产下一代直径9米(30英尺)的发射载具大猎鹰火箭。公司租下一块面积18英亩(7.3公顷)的场地,为期十年且能续约,将在此生产、回收着陆的发射载具并翻新大猎鹰火箭和飞船。

这片区域集中了许多航天企业的总部、美国分公司和研发、生产设施,包括波音/麦克唐纳·道格拉斯的卫星制造园区、航空航天公司英语The Aerospace Corporation雷神公司、NASA的喷气推进实验室美国空军太空司令部空间导弹系统中心英语Space and Missile Systems Center洛克希德·马丁英国宇航系统诺斯洛普·格鲁门以及AECOM等,吸引众多航空航天工程师以及工程专业的大学毕业生。

与典型航天行业不同,SpaceX高度垂直整合其火箭和火箭发动机的生产,在霍桑生产车间内自行生产火箭发动机、发射载具、飞船、航空电子系统及各种软件。尽管如此,SpaceX仍拥有超过3000名供应商,其中约1100名每周运送零部件至SpaceX。

2009年6月16日,SpaceX宣布启用宇航员安全与任务保障部门。NASA前宇航员肯·鲍尔索克斯受雇成为公司副总裁之一以监管这一部门。然而,据报道这位前宇航员已于2011年底离开SpaceX公司。对于肯·鲍尔索克斯辞职的原因,各方没有给予解释。而SpaceX亦未公布执掌这一部门的替代人选。

2017年6月,SpaceX宣布将在佛罗里达州卡纳维拉尔港英语Port Canaveral建造面积为2.17英亩(0.88公顷)的设施,用于存放、翻新回收的猎鹰9号和猎鹰重型火箭。

开发和测试设施

2012年9月,SpaceX麦格雷戈发动机测试控制中心。

SpaceX最初在得克萨斯州麦格雷戈英语McGregor, Texas运营开发和测试设施。SpaceX所有的火箭发动机都在火箭发动机试车台进行测试,2013至2014年,蚱蜢火箭1.0版在麦格雷戈进行低速低空垂直起降飞行测试。2019年,星舰测试舰计划于得克萨斯州布朗斯维尔太空探索科技公司南得克萨斯发射场开展低空低速垂直起降测试,发射场目前仍在施工。2019年1月23日,SpaceX发言人表示,南得克萨斯发射场刮起大风,吹倒了测试舰的鼻锥,需要将测试延迟数周来进行修复。最终,公司决定摒弃第一艘测试舰的鼻锥,因为在低速测试中鼻锥不发挥作用。

SpaceX从比尔航空英语Beal Aerospace处购入麦格雷戈测试场,并装上猎鹰9号发动机测试所需的支座。自购入以来,SpaceX对测试场进行了许多改造,并购入毗邻农场扩大测试场面积。2011年,公司宣布升级测试场供垂直起降火箭测试。2012年,为了进行蚱蜢火箭的飞行测试,公司建造了半英亩大的混凝土发射设施。2012年10月,麦格雷戈测试场共有七台测试支座,“每天18小时、每周六天持续工作”。

除了常规测试以外,每次任务结束后,回收的龙飞船都会被运至麦格雷戈排净燃油、清洁、翻新,为下一次任务做准备。

发射设施

2013年9月、CASSIOPE任务中,猎鹰9号运载火箭从范登堡空军基地的SpaceX西海岸发射设施升空。

SpaceX目前运营三座轨道发射场,分别位于卡纳维拉尔角范登堡空军基地肯尼迪航天中心,第四座正在建设的发射场位于得克萨斯州布朗斯维尔。SpaceX表示,他们看到了这四座轨道发射场的商业价值,认为他们有足够的订单来保证发射场得到充分使用。范登堡发射场能够满足轨道较倾斜(66°至145°)的任务需求,而卡纳维拉尔角发射场则适用于轨道角度不大于51.6°的任务。在猎鹰1号退役之前,它都从奥莫莱克岛英语Omelek Island上的罗纳德·里根弹道导弹测试场英语Ronald Reagan Ballistic Missile Defense Test Site发射。

卡纳维拉尔角空军基地

卡纳维拉尔角空军基地40号航天发射复合体SLC-40)用于猎鹰9号运载火箭的近地轨道地球静止轨道发射任务。40号发射台并不能够发射猎鹰重型运载火箭。为了进行运载火箭回收复用计划,SpaceX将卡纳维拉尔角空军基地13号发射复合体改造为1号着陆场英语Landing Zones 1,供猎鹰9号第一级火箭着陆。

范登堡空军基地

2015年12月,猎鹰9号运载火箭在第20次飞行任务英语Falcon 9 flight 20中降落于1号着陆场英语Landing Zone 1

范登堡空军基地4E号航天发射复合体英语Vandenberg AFB Space Launch Complex 4#SLC-4ESLC-4E)用于极地轨道发射任务,能发射猎鹰9号火箭和猎鹰重型火箭,但不能发射至角度较低的轨道。毗邻的4W号航天发射复合体则改造为4号着陆场,2018年10月,猎鹰9号第一级火箭成功在此着陆。

肯尼迪航天中心

2014年4月14日,SpaceX签署为期20年的租约,获得肯尼迪航天中心39A号发射台LC-39A)的使用权。公司对发射场进行改造,满足发射猎鹰9号火箭和猎鹰重型火箭的需求。2019年4月11日,第一枚猎鹰重型运载火箭在此升空。SpaceX还计划于2019年由39A发射台向国际空间站发射第一艘载人龙飞船。

布朗斯维尔

2014年8月,SpaceX宣布将在得克萨斯州布朗斯维尔建设商用的南得克萨斯发射场。2013年4月,美国联邦航空管理局发表环境影响报告英语Environmental impact statement草案,认为南得克萨斯发射场“不会发生环境影响,美国联邦航空管理局不会阻止SpaceX进行火箭发射”。2014年7月,美国联邦航空管理局下发许可证。同年,SpaceX开始建设新的发射设施,并于次年后半年加快建设。2019年,该设施进行了首次亚轨道发射。SpaceX参考科幻小说《穿越火星英语Mars Crossing》对当地地点进行命名。

卫星开发设施

2015年1月,SpaceX宣布它将开始生产卫星、进入全球卫星互联网行业。第一座卫星厂房位于华盛顿州雷德蒙德,面积约30,000平方英尺(2,800平方米)。2017年1月,第二座卫星厂房落成,面积为40,625平方英尺(3,774.2平方米),是卫星的研究开发实验室。2016年7月,SpaceX获得了面积约8,000平方英尺(740平方米)的创意空间,位于加利福尼亚州欧文,将专门用于研究卫星通讯。

发射合同

SpaceX凭借公司开发的技术赢得了NASA国际空间站补给任务合同。此外,美军还授权SpaceX进行国家安全太空发射任务英语National Security Space Launch。2018年,SpaceX进行了约30次任务,合同总价值超过120亿美元。

NASA合同

商业轨道运输服务

COTS2任务中,龙飞船被加拿大臂2捕获,停泊于国际空间站。

2006年,NASA宣布SpaceX赢得了商业轨道运输服务(COTS)第一阶段合同,SpaceX需要证明其具有向国际空间站运送货物的能力,双方未来还可能签署载人合同。这份合同由NASA设计,目的在于开发新式太空运输能力,NASA通过太空法案协定向SpaceX提供3.96亿美元的“种子资金”用于开发货运版龙飞船,SpaceX则自行出资5亿美元开发猎鹰9号运载火箭。这项太空法案协定英语Space Act Agreements节省了NASA数百万美元的开发资金,若NASA自行开发火箭,成本将是4至10倍。

2010年12月,随着COTS Demo Flight 1英语SpaceX COTS Demo Flight 1任务顺利进行,SpaceX成为世界上第一个成功发射入轨并回收航天器的私营公司,在此任务之前只有政府机构有能力回收轨道级航天器。

COTS Demo Flight 2英语Dragon C2+任务则于2012年12月进行。任务中,龙飞船成功与国际空间站对接,是第一个达成这项成就的私人航天器。

商业货运服务

商业补给服务(CRS)是NASA授予SpaceX的一系列合同,要求在2008年至2016年间使用商业航天器向国际空间站运送货物和补给。第一份CRS合同于2008年签署,NASA向SpaceX支付16亿美元,合同包含12次任务,时间持续至2016年。2012年10月,第一次任务CRS-1成功进行,航天器进入轨道与国际空间站对接,并在太空停留20天,随后再入大气层,在太平洋上溅落。从这开始,CRS任务约每年进行两次。2015年,NASA延长第一阶段合同,新增三次补给任务。2015年末,合同再次延长,SpaceX共需进行20次任务。2014年,NASA提出了第二阶段合同(也称为CRS2),于2016年1月授予SpaceX,合同要求后者从2019年至2024年间进行货运任务。

商业载人开发

载人龙飞船在飞行任务前进行测试。

商业载人开发(CCDev)项目目的在于开发商业航天器用以运送宇航员至国际空间站。在第一轮太空法案协定竞标(CCDev 1)中,SpaceX没有赢得合同。但在第二轮竞标(CCDev 2)中,NASA授予SpaceX价值7500万美元的合同,要求开发发射逃逸系统、测试载人飞船原型机并深化猎鹰火箭/龙飞船的载人运输设计。CCDev项目随后转变为商业载人整合能力(CCiCap)项目,且于2012年8月,NASA宣布向SpaceX提供4.4亿美元经费继续开发、测试龙飞船2号

2014年9月,NASA宣布资助SpaceX和波音两家公司开发载人航天系统,用于运送美国宇航员前往国际空间站。2017年,SpaceX获得26亿美元经费设计并测试龙飞船2号。合同要求至少进行一次载人飞行,至少搭载一名NASA宇航员。一旦载人龙飞船获得NASA认证,SpaceX将进行至少两次、至多六次空间站载人飞行任务。2017年初,NASA授予SpaceX额外四次空间站载人往返任务。2019年初,SpaceX成功进行载人龙飞船的飞行测试,其与空间站对接后再入大气层,溅落于大西洋海面。2020年美国时间 5 月 30 日下午 3 时 22 分在川普见证下,在佛罗里达州卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)顺利发射“猎鹰 9 号”(Falcon 9)火箭,把搭载两名美国宇航员的全新“飞龙号”(Crew Dragon)航天器送往国际空间站(ISS),正式宣告美国在 2011 年后重返太空,这是美国2011年终止载人太空计划以来,美国宇航员首次利用美国制火箭在美国本土发射升空展开太空飞行任务,也象征民间企业正式参与太空开发时代来临。

美国国防合同

2005年,SpaceX宣布其获得了一份美国空军的不确定交付时间/不确定交付数量英语IDIQ合同,美国空军向公司购买了价值1亿美元的发射服务。2008年4月,NASA宣布授予SpaceX一份最高10亿美元的不定时间/不定数量发射服务合同,其价值取决于授予任务的数量。马斯克则表示,SpaceX售出14份猎鹰火箭发射服务的合同。截至2010年6月,该合同中的发射服务已排期至2012年12月。2012年12月,SpaceX宣布其与美国空军太空导弹系统中心英语Space and Missile Systems Center签署两份国家安全太空发射英语National Security Space Launch合同:深空气象观测卫星英语Deep Space Climate Observatory太空测试项目2英语Space Test Program。2015年,搭载深空气象观测卫星的猎鹰9号运载火箭成功发射。2019年6月25日,太空测试项目2随重型猎鹰运载火箭发射升空。

2015年5月,美国空军宣布猎鹰9号火箭1.1版获得国家安全太空发射认证,SpaceX能够为美国空军发射国家安全级机密荷载。这项决定打破了2006年以来联合发射联盟对美国空军机密荷载的发射垄断。

2016年4月,美国空军首次向SpaceX授予价值8270万美元的国家安全太空发射合同,于2018年5月发射第二枚GPS Block III卫星。预计价格比此前类似任务减少约40%。此前,联合发射联盟是国家安全荷载的唯一认证发射服务商。联合发射联盟并没有参与2018年5月发射的竞标。

2016年,美国国家侦察局表示已向SpaceX购买发射服务,其中第一次发射于2017年5月1日进行。

2017年3月,SpaceX赢下第三颗GPS Block III卫星的发射合同,价值9650万美元。次年3月,SpaceX再次获得三颗GPS Block III卫星的发射合同,价值2.9亿美元。

2019年2月,SpaceX获得价值2.97亿美元的美国空军国家安全合同,包含AFSPC-44、NROL-87和NROL-85三次任务。

国际合同

哈萨克斯坦

SpaceX曾获得来自哈萨克斯坦的合同,为其发射两颗卫星,与其他卫星一同搭载于猎鹰9号火箭。任务于2018年12月3日进行。据哈萨克斯坦国防太空部部长,这项发射将花费130万美元。这两颗小卫星名为KazSaySat及KazistiSat。

发射市场竞争及价格压力

SpaceX拥有较低的发射价格,向地球同步转移轨道发射通信卫星优势最为明显,迫使竞争者降低价格。2013年,太空发射市场由阿丽亚娜空间阿丽亚娜5号运载火箭国际发射服务英语International Launch Services质子运载火箭所垄断。猎鹰9号每次近地轨道发射标价5650万美元,“是业内最便宜的火箭。重复使用猎鹰9号能再将价格降低一个数量级,吸引更多太空企业,规模经济会使价格进一步变得低廉。”SpaceX曾公开表示,如果他们成功开发可重复使用发射系统,发射价格可能下探500万至700万美元。

2014年,SpaceX参加20场全球商业发射服务公开竞标,赢得其中九份订单。太空媒体报导道,SpaceX“开始侵占阿丽亚娜空间的市场份额了”。阿丽亚娜空间则表示欧洲政府提供补贴以应对SpaceX的竞争。欧洲卫星运营商希望欧洲空间局降低阿丽亚娜5号和未来阿丽亚娜6号运载火箭的价格。2015年,阿丽亚娜空间总经理表示,公司“受到SpaceX的强烈挑战……因此有些东西需要改变……整个欧洲市场都重构、巩固、合理化、精简化。”负责生产阿丽亚娜5号的空中客车创新总监简·波提(Jean Botti)警告道,“那些不认真对待伊隆·马斯克的人将会有大麻烦”。2014年,没有商业发射采用俄罗斯的质子运载火箭

同样在2014年,SpaceX的发射能力和发射价格开始影响美国军用荷载发射市场。将近十年以来,美国发射服务商联合发射联盟垄断了军事发射市场。竞争尚未开始时,联合发射联盟的发射价格已经涨至4亿美元。SpaceX开始竞争国家安全发射市场后打破了垄断。SpaceX的发射价格为6200万美元,显著低于联合发射联盟。

2015年,联合发射联盟预计国内军事发射合同数量将锐减,并表示如果不能赢得商业卫星发射合同,公司将破产。为了达成这一目的,联合发射联盟宣布进行大规模重构生产过程和人员结构,将发射成本减半。

2017年,SpaceX获得45%的全球商业发射合同。2018年7月,公司预计全年比例将达到65%。

2019年1月11日,SpaceX发表声明宣布其将解雇10%的员工,削减成本用于开发星舰星链项目。

外部链接

参见


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