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SpaceX

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太空探索技術公司
SpaceX
商業名稱SpaceX
公司類型私人公司
成立2002年5月6日,​18年前​(2002-05-06[1]
創辦人伊隆·馬斯克
代表人物
總部 美國加利福尼亞州霍桑
33°55′15″N 118°19′40″W / 33.9207°N 118.3278°W / 33.9207; -118.3278座標33°55′15″N 118°19′40″W / 33.9207°N 118.3278°W / 33.9207; -118.3278
產業航太
產品
服務軌道火箭發射,載人太空飛行,衛星營運
所有權者伊隆·馬斯克信託(Elon Musk Trust
(54%股權;78%表決控制權)[2]
員工人數6039人(2020年3月)
主要子公司無聊公司英語The Boring Company[3]
網站www.spacex.com
備註[4][5][6][7]

太空探索技術公司(英語:Space Exploration Technologies Corp.,商業名稱:SpaceX)是美國一家民營航太製造商和太空運輸公司,總部位於美國加利福尼亞州霍桑。SpaceX由企業家伊隆·馬斯克於2002年創辦,目標是降低太空運輸的成本,並進行火星殖民[8][9][10]SpaceX現開發出獵鷹系列運載火箭龍系列飛船,用於運送荷載至地心軌道

SpaceX達成了許多國有航太機構都未曾達成的成就。[11]2008年,其設計、製造並發射了世界首個由私人投資的軌道級液體燃料火箭獵鷹1號[12]2010年,首次成功將貨運天龍號太空船送入低地球軌道並回收。2012年開始使用貨運天龍號太空船為國際太空站運送貨物,這也是歷史上第一艘商業營運的貨運飛船。[13]2015年12月,獵鷹9號一級助推器成功著陸回收,[14]並在次年成功在海上著船回收。[15]2017年3月,SpaceX第一次重複使用獵鷹9號運載火箭助推器,並再次成功著陸回收,使獵鷹9號成為第一枚可以多次重複使用的液體燃料火箭。[16]2018年2月,SpaceX使用獵鷹重型運載火箭將其創辦人伊隆·馬斯克Tesla Roadster跑車送入地火轉移軌道,這是第一家向日心軌道發射物體的私營公司,同時獵鷹重型運載火箭也成為現役運載量最大的火箭。2019年,SpaceX開始建造龐大的低軌網絡衛星系統「星鏈」,並在2020年1月成為世界上最大的商業衛星營運商。2020年5月,SpaceX成為歷史上第一家實現載人太空飛行的商業公司。如今,SpaceX已具備製造、發射、回收、復用運載火箭的能力,並且能夠發射載人飛船以及衛星系統進入各種軌道,可算是是世界上首屈一指的私營航太企業[17][18][19][20]

2016年9月,執行長伊隆·馬斯克公布了行星際運輸系統ITS)的任務架構。這一私人投資項目的目標是研發太空飛行技術,用於載人行星際航行[21][22]2017年,馬斯克宣布行星際運輸系統改名為大獵鷹火箭BFR),後又更名為「Starship(星船)」,它可以完全重複使用,將成為世界上最大的火箭,計劃於21世紀20年代初投入使用。[23][24]

歷史[編輯]

2015年2月,SpaceX員工與天龍號太空船在加利福尼亞州霍肯的SpaceX總部合影。

2001年,伊隆·馬斯克誕生了「火星綠洲」(Mars Oasis)這一概念,計劃向火星發射一個小型實驗溫室並種植植物。「這個溫室將成為生命曾到達的最遠處」。[25]計劃的目的是吸引公眾對於太空探索的興趣,增加美國國家航空暨太空總署的經費英語Budget of NASA[26][27][28]馬斯克嘗試從俄羅斯購買火箭,但因價格高昂而空手而歸。[29][30]在從俄羅斯歸來的飛機上,馬斯克意識到他可以創立一家公司製造他所需要便宜火箭。[30]特士拉及SpaceX早期投資人史蒂夫·尤爾韋松英語Steve Jurvetson表示,馬斯克計算了生產火箭的原材料價格,發現僅是當時火箭售價的3%。[31]通過垂直整合[29]自行生產85%的發射設備及軟體模塊,[32][33]SpaceX能將火箭發射價格降至十分之一且仍擁有70%毛利率[34]

搭載ORBCOMM OG2-M1衛星的獵鷹9號運載火箭發射。

2002年初,馬斯克開始為他的新航太公司招募員工,公司被命名為SpaceX。馬斯克找到了火箭工程師湯姆·穆勒(現任SpaceX推進部門首席技術官),穆勒同意了他的邀請,於是SpaceX誕生了。[35]最初,SpaceX的總部位於加利福尼亞州瑟袞多的一間倉庫。自2002年創立以來,SpaceX增長迅速。2005年11月,SpaceX擁有160名員工,至2017年11月已增加至將近7000人。[36]2016年,馬斯克在國際宇航大會中發表演講表示,美國政府將火箭技術認定為「先進武器科技」,因此SpaceX難以僱傭非美國人為員工。[37]

在OG2任務中,獵鷹9號火箭的第一節成功降落在著陸場,這是軌道節火箭第二次成功著陸。

截止2018年3月,SpaceX已經進行了超過100次發射任務,合約收入約120億美元。[38]其中既有商業合約也有政府合約(來自美國國家航空暨太空總署及美國國防部)。[39]2013年末,太空行業媒體引用馬斯克的評論表示,SpaceX「增加了火箭發射行業的競爭」,它在通信衛星發射領域的主要競爭對手有亞利安公司英語Arianespace聯合發射聯盟國際發射服務公司英語International Launch Services[40]馬斯克還說道,競爭加劇是「對太空的未來有益的事」。[40]目前,從訂單數量來看,SpaceX是全球領先的商業發射服務提供商。[41]

目標[編輯]

在CRS-8任務中,獵鷹9號運載火箭第一節首次成功降落在海上無人駕駛著陸船上。

馬斯克曾表示,他的目標是降低前往太空的成本同時提高可靠性。[42]他還表示很可能能將發射成本控制在每磅500美元(每公斤1100美元)以下。[43]

SpaceX的主要目標是開發一種可重複使用發射系統技術研發項目,計劃包括兩個方面:用於低空低速垂直起降測試的蚱蜢火箭[44][45][46]、用於高空高速著陸測試的獵鷹9號運載火箭。2015年12月21日,SpaceX首次成功將軌道節火箭降落在著陸場。

2017年,SpaceX成立了子公司挖掘公司英語The Boring Company[3],開始在SpaceX總部和製造工廠之間挖掘小型測試隧道,小部分SpaceX員工參與了這個項目。[47]2018年5月,隧道完工[48][49],2018年12月對公眾開放。[50]2018年期間,挖掘公司脫離SpaceX成為獨立的法人團體,SpaceX獲得了6%的股份,早期員工獲得了不到10%,剩下的股份歸伊隆·馬斯克所有。[50]

2017年,國際宇航大會在澳大利亞阿德萊德舉行,馬斯克在會上宣布,SpaceX計劃建造大型太空船前往火星。[51]他表示,2020年將使用大獵鷹火箭運送兩艘無人貨源飛船至火星。第一項任務為尋找水源並建造燃料工廠。2024年則發射另外四艘太空船並運載第一批太空人登陸火星,執行第二項任務——建立火星殖民地[9][52]馬斯克個人對火星殖民的願景則超過了SpaceX的計劃。[53][54][55]他認為成功的殖民應涵蓋個人、企業、政府等經濟角色來持續促進人類在火星的發展。[56][57][58]

成就[編輯]

SpaceX達成了許多其它私營公司甚至是國有航太機構都未曾達成的標誌性成就。[11]2008年,其設計、製造並發射了世界首個由私人投資的軌道級液體燃料火箭獵鷹1號[12]2009年,SpaceX成功使用液體燃料火箭將商業衛星運送至軌道。2010年,首次成功將飛船送入低地球軌道並回收。兩年後開始使用飛船為國際太空站運送貨物。[13]2015年,獵鷹9號運載火箭第一節成功在著陸場上著陸,是人類第一次成功回收軌道級運載火箭。如今,SpaceX已具備發射、陸地回收、海上回收、重複使用運載火箭的能力,並且能夠發射載人飛船入軌。[17][18][19][20]

挫折[編輯]

2013年3月,一艘入軌的天龍號太空船推進器出現故障,限制了它的控制能力。SpaceX的工程師在短時間內遠程清除了堵塞,飛船最終成功往返國際太空站

2015年6月、CRS-7任務中,獵鷹9號運載火箭搭載天龍號太空船前往國際太空站進行補給。發射後2分19秒,遙測英語Telemetry數據出現異常,氦氣壓力下降,第二節外出現雲霧。幾秒後,第二節爆炸。第一節仍飛行了幾秒鐘,最終因動壓而解體。飛船成功分離,逃過了爆炸,最終因撞擊而損毀。[59]調查認為,如果飛船有應對發射事故的軟體則能毫髮無損地著落。[60]事故原因為一根長2英尺、由供應商提供的高壓氦氣艙鋼支杆在加速時斷裂。[61][62]支杆斷裂後,氦氣艙出現缺口,高壓氦氣流入低壓燃料艙,導致爆炸。SpaceX對整個飛船逃生程序進行了分析、修復了天龍號太空船的軟體問題,確保未來火箭發射時荷載的安全。[63]

2016年9月,獵鷹9號火箭在發射前的常規靜態點火測試中爆炸,爆炸時正在補充燃料。[64][65]事故造成價值2億美金的Spacecom Amos-6英語Amos-6通訊衛星損毀。[66]馬斯克描述道,這次事件是SpaceX歷史上「最困難、複雜的一次失敗」,事後分析中SpaceX檢查了將近3000條遙測、影像數據,涵蓋事故發生前後35至55毫秒的時間。[67]他表示,火箭的液氧過度冷卻凝固,隨後與氦氣艙的碳複合材料艙壁發生反應,導致爆炸。[68]儘管這次事故並不算發射失敗,但為了研究事故原因,公司還是陷入了四個月的停滯,2017年1月,SpaceX重新開始進行發射。[69]

融資和估值[編輯]

2008年8月,SpaceX獲得來自創始人基金英語Founders Fund的2000萬美元投資。[70]2012年初,公司7000萬股份由創始人伊隆·馬斯克擁有[71],占總股份約三分之二,估計在私人股權市場價值8.75億美元。[72]因此於2012年2月,SpaceX整體估值約13億美元。[73]2012年5月、COTS 2+英語Dragon C2+任務完成後,公司私人股權估值翻倍至24億美元。[74][75]2015年1月,SpaceX獲得了一筆來自Google富達投資價值10億美元的融資,換取公司8.333%的股份,公司估值約120億美元。此時,SpaceX的前期投資者包括德豐傑投資、創始人基金、Valor Equity Partners、摩羯座投資集團以及新加入的Google和富達投資。[76][77]2017年7月,公司再獲得3.5億美元投資,估值漲至210億美元。[78]

SpaceX每年發射成功的次數。[79]

截至2012年5月,SpaceX在企業運作前十年內獲得總投資約10億美元。其中,私人股權投資2億美元,馬斯克投資約1億美元,其他投資者共投資約1億美元。[80]餘下金額則來自長期發射合約及開發合約的進度付款。2018年3月,SpaceX共簽署100份發射任務合約,每一份合約都會在簽署同時支付款項。此外,由於運載火箭部件是在發射任務之前提前製造,因此根據美國會計規則,為了確認長期收入英語Revenue recognition#Long-term contracts,許多進度付款會分期計入。[39]

2017年,SpaceX的國會證詞表明,NASA的太空法案協定英語Space Act Agreement中「對太空站貨物運輸提出高水平要求,把細節留給產業」一條允許SpaceX以低成本自行設計、開發獵鷹9號火箭。根據NASA獨立核實的數據,SpaceX開發獵鷹1號和獵鷹9號火箭的成本共計約3.9億美元。據估計,由國家開發類似發射系統需花費約40億美元,而藉助太空法案協定,由SpaceX開發、改進獵鷹9號發射系統的成本約4億美元,僅為前者十分之一。[81]

2019年4月,《華爾街日報》報導表示,SpaceX正在融資5億美元。[82]5月,《太空新聞英語SpaceNews》報導宣稱,SpaceX在發射了星鏈計劃的最初60顆衛星後獲得10.22億美元投資。[83][84]截至2019年5月31日,SpaceX估值漲至333億美元。[85]

太空船和航太技術[編輯]

SpaceX目前自行生產三大類火箭引擎:液氧煤油引擎梅林、液氧甲烷引擎猛禽以及自燃調姿引擎天龍座英語Draco (rocket engine family)超級天龍座英語SuperDraco。梅林火箭引擎裝備在兩大發射載具:2010年6月首飛的獵鷹9號運載火箭和2018年2月首飛的獵鷹重型運載火箭[86][87]除此之外,SpaceX還生產運載貨物的加壓太空船天龍號太空船以及具有載人能力的天龍號太空船2號,後者自2014年起開始進行設計審核及飛行測試。[88]

火箭引擎[編輯]

2010年12月、COTS Demo Flight 1英語SpaceX COTS Demo Flight 1任務中,SpaceX獵鷹9號運載火箭攜帶天龍號太空船升空。

自2002年SpaceX創立以來,公司設計了三個引擎系列:用於發射載具梅林、已退役的Kestrel以及用於調姿的天龍座英語Draco (rocket engine family)。此外,公司還在開發兩種新型火箭引擎:超級天龍座英語SuperDraco猛禽。SpaceX是目前最高產的液態燃料火箭引擎生產商。[89]

梅林系列火箭引擎用於獵鷹系列運載火箭,是燃氣發生器循環式引擎,採用液氧RP-1煤油作為推進劑。梅林引擎由設計之初便計劃滿足海上回收和重複使用的需求。其使用軸針式燃料噴射裝置英語Pintle injector,該裝置最早用於阿波羅計畫的月球登陸引擎。推進劑由單軸雙葉輪的渦輪泵英語Turbopump供給。

Kestrel火箭引擎用於獵鷹1號運載火箭第二節,是擠壓循環式引擎,採用液氧和RP-1煤油作為推進劑。它與梅林引擎採用類似的軸針式結構,但沒有渦輪泵,完全靠壓力供給推進劑。其噴嘴採用高強度合金製成,燃燒室和噴嘴喉部依靠燒蝕冷卻,其餘部分則依靠輻射冷卻

梅林和Kestrel兩個名字都來源於北美洲的獵鷹紅隼灰背隼[90]

天龍座火箭引擎用於天龍號太空船反推力系統[91],是自燃液態燃料火箭引擎,使用一甲基肼英語Monomethylhydrazine為燃料、四氧化二氮氧化劑。每個天龍座引擎能產生400牛頓(90英磅力)推力。[92]超級天龍座火箭引擎英語SuperDraco則是天龍座的大推力版本,天龍號太空船2號發射逃逸系統使用了超級天龍座。原本天龍號太空船2號還將使用超級天龍座進行反推著陸,但2017年SpaceX決定使用傳統的降落傘減速、海上濺落英語Splashdown[93]

猛禽系列火箭引擎用於未來的行星際運輸系統,是第一台實用化的全流量分級燃燒循環式引擎,採用甲烷和液氧作為推進劑。2016年末進行點火測試。[94]2019年4月3日,SpaceX將猛禽引擎裝備於星艦測試艦英語Starship (spacecraft)#Starship test flight rocket上,並成功進行了靜態點火測試。[95]

獵鷹系列運載火箭[編輯]

SpaceX生產車間內的獵鷹一號原型機。

自2010年起,SpaceX的所有飛行任務都使用獵鷹9號運載火箭以及獵鷹重型運載火箭,但在過去,他們曾開發並發射過獵鷹1號運載火箭

獵鷹1號是一種小型的運載火箭,能將數百公斤中的荷載送入近地軌道[87]建造獵鷹1號的目的是為了探索獵鷹9號所需要的技術理念和部件。[87]2006年至2009年,獵鷹1號進行了五次發射。在2004年參議院小組委員會討論前,馬斯克公布了獵鷹1號的計劃,他表示,獵鷹1號將是「世界上唯一一個半重複使用的軌道節火箭」。[96]2008年9月28日,經歷了三次失敗發射後,獵鷹1號第四次嘗試終於成功,是世界上第一個成功入軌的私人開發液態燃料運載火箭。[97]

從左至右分別為獵鷹1號火箭獵鷹9號火箭1.0版獵鷹9號火箭1.1版的三個版本、獵鷹9號運載火箭全推力版的三個版本、獵鷹9號Block 5的三個版本以及獵鷹重型火箭的兩個版本。

獵鷹9號是改進型一次性英語Evolved Expendable Launch Vehicle中型運載火箭,能將22,800公斤(50,300英磅)重的荷載送入近地軌道,競爭型號為三角洲-4運載火箭擎天神五號運載火箭等全球同類型火箭。它的第一節擁有九台梅林火箭引擎[98]2010年6月4日,獵鷹9號火箭1.0版第一次嘗試發射獲得成功。2012年5月22日,獵鷹9號進行第三次任務英語Dragon C2+,首次將私營太空船送入軌道、與國際太空站對接。[99]2013年,獵鷹9號升級至1.1版,2015年升級至全推力版。截至2018年2月,獵鷹9號共成功完成49次任務CRS-7任務失敗。2016年、在正式發射前數天的常規測試中,一台火箭爆炸損害。

2011年,SpaceX開始開發獵鷹重型運載火箭,它由三枚獵鷹9號第一節火箭捆綁而成,共有27台梅林1D引擎,彼此交叉供給推進劑。[100][101]2018年2月6日,獵鷹重型成功首飛,將馬斯克的特士拉Roadster純電動跑車發射進日心軌道[102]獵鷹重型的第一節能將63,800公斤(140,700英磅)重的荷載送入近地軌道,其27台梅林1D引擎能在海平面產生22819千牛頓推力、在真空產生24861千牛頓推力。在獵鷹重型首飛時,SpaceX表示它是「世界上服役中最強大的火箭」。[103]

天龍號太空船[編輯]

天龍號太空船正在接近國際太空站。

2005年,SpaceX公布了五年載人商業航太計劃,提出天龍號太空船這一概念。[104]天龍號太空船是一種傳統鈍錐彈道太空艙,能運送貨物或最多七名太空人入軌。[105][105]

2006年,NASA公布了商業軌道運輸服務計劃英語Commercial Orbital Transportation Services,SpaceX為兩家中標企業之一,將為國際太空站提供貨運和載人服務。[106]SpaceX需證明天龍號太空船能夠勝任貨物運輸和載人往返的任務。[99]2010年6月,SpaceX進行了天龍號太空船測試流程中的首次飛行,獵鷹9號運載火箭搭載著天龍號太空船從卡納維爾角空軍基地40號航太發射複合體起飛。該樣板英語Boilerplate (spaceflight)沒有裝備航太電子設備、隔熱層等正常飛行時必須配備的部件,但具備飛行測試所需的必要條件。[107]而功能完整的天龍號太空船則於2010年12月的COTS Demo Flight 1英語SpaceX COTS Demo Flight 1任務中首飛,這次任務也是獵鷹9號第二次飛行。飛船環繞地球飛行兩周後成功著陸,完成了所有任務目標。[88]2012年,天龍號太空船成功與國際太空站對接,成為世界上第一個運送貨物至國際太空站的商業太空船[99],並開始定期對國際太空站進行補給。[108]

COTS Demo Flight 2任務中,天龍號太空船C2+英語Dragon C2+的內部。

2011年4月,NASA公布了第二輪商業載人航太發展計畫CCDev),授予SpaceX一項7500萬美元的合約,合約內容為為天龍號太空船開發一體式發射逃生系統,並評估其是否具備向國際太空站運送太空人的能力。[109]2012年8月,NASA授予SpaceX一項固定價格的太空法案協定英語Space Act Agreement,協定目標為完整設計整套載人運輸系統。這份合約規定了大量關鍵技術及認證指標,要求進行一次無人飛行測試、一次載人飛行測試,並在系統經過認證後進行六次實際任務。[110]SpaceX認為完全自動駕駛的載人天龍號太空船是最安全的載人飛船系統之一,載人天龍號太空船能給NASA節約資金。[110]

2019年初,SpaceX對載人天龍號太空船進行了無人飛行測試,飛船成功與國際太空站對接。他們計劃於同年首次運載美國太空人至國際太空站,將是太空梭退役後美國首次運載太空人。[111][112]2017年2月,SpaceX宣布兩名太空遊客投入「大量訂金」計劃乘坐天龍號太空船環繞月球一周後返回。

2017年9月,伊隆·馬斯克公布了SpaceX太空衣的樣張,這款太空衣正在接受測試,能承受兩倍大氣壓,將用於未來的任務。[113][114]

美國當地時間2020年5月30日15時24分,SpaceX在甘迺迪太空中心39號發射台利用獵鷹9號火箭成功發射天龍號太空船2號並與國際太空站成功對接,實現了歷史上第一次由私營航太企業進行的載人太空飛行飛行。[115]

研究和開發[編輯]

2016年9月,等比縮小的猛禽引擎原型機在德克薩斯州麥格雷戈進行首次點火測試。

SpaceX正積極進行多項研究開發項目。其中最著名的是開發可回收復用運載火箭、行星際運輸系統以及全球通訊網絡。

可回收復用發射系統[編輯]

CRS-6任務前,無人駕駛著陸船在海上就位,等待回收火箭。

2011年,SpaceX公布了可回收復用運載火箭計劃,2012年2月,計劃設計完成。該系統依靠獵鷹9號運載火箭第一節的推進系統反推,將第一節著陸於預定地點,從而回收火箭。[116]

2012年末,SpaceX開始頻繁測試該系統,他們使用名為蚱蜢的小型火箭進行低空低速垂直起降試驗。2013年末,SpaceX開始進行高空高速大氣層再入技術試驗,試驗持續至2018年,成功率達98%。由於伊隆·馬斯克夢想製造價格更加低廉的運載火箭,SpaceX將反推垂直著陸的技術應用於獵鷹9號第一節。[117]他們在太平洋和大西洋成功進行軟著陸,隨後便開始在硬質著陸場進行嘗試。SpaceX租用了數艘駁船,改造為無人駕駛著陸船,用於回收第一節火箭。2015年12月、獵鷹9號第20次飛行任務英語Falcon 9 flight 20中,SpaceX成功回收第一節火箭。[118]2016年4月,第一節火箭成功著陸於「當然我還愛你」號[119][120]

在往後的任務中,只要剩餘燃料充足,SpaceX都會嘗試回收第一節火箭。2016年10月,SpaceX表示如果客戶選擇回收復用的獵鷹9號第一節火箭,就可以得到10%的折扣。[121]2017年3月30日、SES-10任務英語SES-10中,SpaceX第一次發射了回收復用的火箭。[122][17]這枚火箭再一次著陸在大西洋上的無人著陸船「當然我還愛你」號,因此它也是第一枚二次著陸的回收復用軌道級運載火箭。伊隆·馬斯克稱這項成就是「航太史上重要的里程碑」。[123][124]

行星際運輸系統和大獵鷹火箭[編輯]

藝術家想像中星艦英語Starship (spacecraft)一二級分離時的場景。

SpaceX正在開發超重型發射系統,名為大獵鷹火箭。大獵鷹火箭包含可完全重複使用的第一節運載火箭和太空船,計劃在21世紀20年代完全取代公司現有太空船,同時修建可快速反覆發射的地面設施,並開發近地軌道零重力推進劑補給技術。

SpaceX最初完全按照火星等其他行星際運輸的需求來設計行星際運輸系統。2017年,SpaceX開始設計同時擁有地球洲際客運、近地軌道運輸、月球軌道運輸、行星際任務執行能力的飛行器。[125]日本企業家前澤友作與SpaceX簽署合約,將乘坐大獵鷹火箭飛躍月球。[126][127][128]

馬斯克對公司的長遠願景是開發人類殖民火星所需要的技術和資源。他曾展現出本人前往火星的熱衷,他表示「我想要死在火星,但別撞上去」。[129]每兩年發射一枚火箭至火星能在其上建立一個基地,供人類在2024年啟航、2025年登陸後使用。[130][131]董事會成員史蒂夫·尤爾韋松英語Steve Jurvetson曾表示,馬斯克認為最遲2035年會有數千枚火箭運送100萬人類至火星,建立一個自給自足的人類殖民地。[132]

其他項目[編輯]

2015年1月,SpaceX執行長伊隆·馬斯克宣布開發一種新型衛星星座,為全球提供網際網路寬帶服務。2015年6月,SpaceX向聯邦政府遞交申請,希望准許建造一套衛星星座向全球提供網際網路,包括沒有網際網路的偏遠地區。[133][134]這套衛星星座包含4425顆通訊衛星,運行在高度為1100公里的軌道上。這項計劃由SpaceX獨立運作,目標是提高公司的盈利能力和現金流,為殖民火星做資金準備。[135]2015年,公司開始開發這項計劃,2017年、PAZ任務中,兩顆衛星原型機發射升空。2020年,星座將投入使用。

2017年3月,SpaceX向聯邦通信委員會提出新計劃,另外向非地球同步軌道發射7518顆「V波段英語V band衛星」以提供通訊服務,該波段過去並未「大量使用於商業通訊服務」。該星座名為「V波段近地軌道星座」(VLEO),「除了(早期)已提出工作在KaKu波段的4425顆衛星外,還將包含另外7518顆衛星」。[136]

2019年2月,SpaceX成立子公司SpaceX服務公司(SpaceX Services, Inc.),業務範圍為開發、生產地面衛星通訊站英語Ground station,它計劃生產超過100萬座固定式地面衛星通訊站與星鏈系統進行通訊。[137]2019年5月,SpaceX由佛羅里達州卡納維爾角發射第一批60顆星鏈衛星。[138]

2015年6月,SpaceX宣布贊助超迴路列車艙體競賽英語Hyperloop pod competition,並為競賽在總部附近建造了一英里長的測試軌道。[139][140]2017年1月舉行了第一場競賽,2017年8月舉行第二場。[141][142]第三場則於2018年12月舉行。[143]

基礎設施[編輯]

SpaceX的總部位於加利福尼亞州霍桑,總部同時也用作生產車間。公司營運著一個測試場和三個發射場,並且仍在建設一個新的發射場。SpaceX還在雷德蒙德德克薩斯州維吉尼亞州以及華盛頓特區設立了地區辦公室。[39]

總部和生產設施[編輯]

位於霍桑的SpaceX總部。
2014年11月,SpaceX霍桑生產車間正在組裝獵鷹9號1.1版火箭。

SpaceX公司的總部位於洛杉磯郊區的霍桑市火箭路1號。這棟大型三層廠房由諾斯洛普公司建造,過去用於製造波音747的機身,現在成為了SpaceX的辦公室、地面指揮中心和生產車間。[144]2018年3月,SpaceX表示,將在洛杉磯聖佩德羅英語San Pedro, Los Angeles碼頭區新工廠生產下一代直徑9公尺(30英尺)的發射載具大獵鷹火箭。公司租下一塊面積18英畝(7.3公頃)的場地,為期十年且能續約,將在此生產、回收著陸的發射載具並翻新大獵鷹火箭和飛船。[145][146]

這片區域集中了許多航太企業的總部、美國分公司和研發、生產設施,包括波音/麥克唐納·道格拉斯的衛星製造園區、航空太空公司英語The Aerospace Corporation雷神公司、NASA的噴射推進實驗室美國空軍太空司令部空間飛彈系統中心英語Space and Missile Systems Center洛克希德·馬丁英國航太系統諾斯洛普·格魯曼以及AECOM等,吸引眾多航空航太工程師以及工程專業的大學畢業生。[144]

與典型航太行業不同,SpaceX高度垂直整合其火箭和火箭引擎的生產,在霍桑生產車間內自行生產火箭引擎、發射載具、飛船、航空電子系統及各種軟體。[29]儘管如此,SpaceX仍擁有超過3000名供應商,其中約1100名每周運送零部件至SpaceX。[147]

2009年6月16日,SpaceX宣布啟用太空人安全與任務保障部門。NASA前太空人肯·鮑爾索克斯受僱成為公司副總裁之一以監管這一部門。[148]然而,據報導這位前太空人已於2011年底離開SpaceX公司。對於肯·鮑爾索克斯辭職的原因,各方沒有給予解釋。而SpaceX亦未公布執掌這一部門的替代人選。[149]

2017年6月,SpaceX宣布將在佛羅里達州卡納維爾港英語Port Canaveral建造面積為2.17英畝(0.88公頃)的設施,用於存放、翻新回收的獵鷹9號和獵鷹重型火箭。[150]

開發和測試設施[編輯]

2012年9月,SpaceX麥格雷戈引擎測試控制中心。

SpaceX最初在德克薩斯州麥格雷戈英語McGregor, Texas營運開發和測試設施。SpaceX所有的火箭引擎都在火箭引擎試車台進行測試,2013至2014年,蚱蜢火箭1.0版在麥格雷戈進行低速低空垂直起降飛行測試。2019年,星艦測試艦計劃於德克薩斯州布朗斯維爾太空探索科技公司南德克薩斯發射場開展低空低速垂直起降測試,發射場目前仍在施工。[151][152][153]2019年1月23日,SpaceX發言人表示,南德克薩斯發射場颳起大風,吹倒了測試艦的鼻錐,需要將測試延遲數周來進行修復。[154]最終,公司決定摒棄第一艘測試艦的鼻錐,因為在低速測試中鼻錐不發揮作用。

SpaceX從比爾航空英語Beal Aerospace處購入麥格雷戈測試場,並裝上獵鷹9號引擎測試所需的支座。自購入以來,SpaceX對測試場進行了許多改造,併購入毗鄰農場擴大測試場面積。2011年,公司宣布升級測試場供垂直起降火箭測試。[44]2012年,為了進行蚱蜢火箭的飛行測試,公司建造了半英畝大的混凝土發射設施。[45]2012年10月,麥格雷戈測試場共有七台測試支座,「每天18小時、每周六天持續工作」。[155]

除了常規測試以外,每次任務結束後,回收的天龍號太空船都會被運至麥格雷戈排淨燃油、清潔、翻新,為下一次任務做準備。

發射設施[編輯]

2013年9月、CASSIOPE任務中,獵鷹9號運載火箭從范登堡空軍基地的SpaceX西海岸發射設施升空。

SpaceX目前營運三座軌道發射場,分別位於卡納維爾角范登堡空軍基地甘迺迪太空中心,第四座正在建設的發射場位於德克薩斯州布朗斯維爾。SpaceX表示,他們看到了這四座軌道發射場的商業價值,認為他們有足夠的訂單來保證發射場得到充分使用。[156]范登堡發射場能夠滿足軌道較傾斜(66°至145°)的任務需求,而卡納維爾角發射場則適用於軌道角度不大於51.6°的任務。[157]在獵鷹1號退役之前,它都從奧莫萊克島英語Omelek Island上的隆納·雷根彈道飛彈測試場英語Ronald Reagan Ballistic Missile Defense Test Site發射。

卡納維爾角空軍基地[編輯]

卡納維爾角空軍基地40號航太發射複合體SLC-40)用於獵鷹9號運載火箭的近地軌道地球靜止軌道發射任務。40號發射台並不能夠發射獵鷹重型運載火箭。為了進行運載火箭回收復用計劃,SpaceX將卡納維爾角空軍基地13號發射複合體改造為1號著陸場英語Landing Zones 1,供獵鷹9號第一節火箭著陸。

范登堡空軍基地[編輯]

2015年12月,獵鷹9號運載火箭在第20次飛行任務英語Falcon 9 flight 20中降落於1號著陸場英語Landing Zone 1

范登堡空軍基地4E號航太發射複合體英語Vandenberg AFB Space Launch Complex 4#SLC-4ESLC-4E)用於極地軌道發射任務,能發射獵鷹9號火箭和獵鷹重型火箭,但不能發射至角度較低的軌道。[158]毗鄰的4W號航太發射複合體則改造為4號著陸場,2018年10月,獵鷹9號第一節火箭成功在此著陸。[159]

甘迺迪太空中心[編輯]

2014年4月14日,SpaceX簽署為其20年的租約,獲得甘迺迪太空中心39A號發射台LC-39A)的使用權。[160]公司對發射場進行改造,滿足發射獵鷹9號火箭和獵鷹重型火箭的需求。2019年4月11日,第一枚獵鷹重型運載火箭在此升空。[161][162]SpaceX還計劃於2019年由39A發射台向國際太空站發射第一艘載人天龍號太空船。[163]

布朗斯維爾[編輯]

2014年8月,SpaceX宣布將在德克薩斯州布朗斯維爾建設商用的南德克薩斯發射場[164][165]2013年4月,美國聯邦航空管理局發表環境影響報告英語Environmental impact statement草案,認為南德克薩斯發射場「不會發生環境影響,美國聯邦航空管理局不會阻止SpaceX進行火箭發射」。[166]2014年7月,美國聯邦航空管理局下發許可證。[167]同年,SpaceX開始建設新的發射設施,並於次年後半年加快建設。[168]2019年,該設施進行了首次亞軌道發射。[151][152][169]SpaceX參考科幻小說《穿越火星英語Mars Crossing》對當地地點進行命名。[170][171]

衛星開發設施[編輯]

2015年1月,SpaceX宣布它將開始生產衛星、進入全球衛星網際網路行業。第一座衛星廠房位於華盛頓州雷德蒙德,面積約30,000平方英尺(2,800平方公尺)。2017年1月,第二座衛星廠房落成,面積為40,625平方英尺(3,774.2平方公尺),是衛星的研究開發實驗室。[172]2016年7月,SpaceX獲得了面積約8,000平方英尺(740平方公尺)的創意空間,位於加利福尼亞州歐文,將專門用於研究衛星通訊。[173]

發射合約[編輯]

SpaceX憑藉公司開發的技術贏得了NASA國際太空站補給任務合約。此外,美軍還授權SpaceX進行國家安全太空發射任務英語National Security Space Launch。2018年,SpaceX進行了約30次任務,合約總價值超過120億美元。[39]

NASA合約[編輯]

商業軌道運輸服務[編輯]

COTS2任務中,天龍號太空船被加拿大臂2捕獲,停泊於國際太空站。

2006年,NASA宣布SpaceX贏得了商業軌道運輸服務(COTS)第一階段合約,SpaceX需要證明其具有向國際太空站運送貨物的能力,雙方未來還可能簽署載人合約。[174][175]這份合約由NASA設計,目的在於開發新式太空運輸能力,NASA通過太空法案協定向SpaceX提供3.96億美元的「種子資金」用於開發貨運版天龍號太空船,SpaceX則自行出資5億美元開發獵鷹9號運載火箭。[176]這項太空法案協定英語Space Act Agreements節省了NASA數百萬美元的開發資金,若NASA自行開發火箭,成本將是4至10倍。[81]

2010年12月,隨著COTS Demo Flight 1英語SpaceX COTS Demo Flight 1任務順利進行,SpaceX成為世界上第一個成功發射入軌並回收太空船的私營公司,在此任務之前只有政府機構有能力回收軌道級太空船。[177]

COTS Demo Flight 2英語Dragon C2+任務則於2012年12月進行。任務中,天龍號太空船成功與國際太空站對接,是第一個達成這項成就的私人太空船。[178][179]

商業貨運服務[編輯]

商業補給服務(CRS)是NASA授予SpaceX的一系列合約,要求在2008年至2016年間使用商業太空船向國際太空站運送貨物和補給。第一份CRS合約於2008年簽署,NASA向SpaceX支付16億美元,合約包含12次任務,時間持續至2016年。[180]2012年10月,第一次任務CRS-1英語SpaceX CRS-1成功進行,太空船進入軌道與國際太空站對接,並在太空停留20天,隨後再入大氣層,在太平洋上濺落。[181]從這開始,CRS任務約每年進行兩次。2015年,NASA延長第一階段合約,新增三次補給任務。[182][183]2015年末,合約再次延長,SpaceX共需進行20次任務。[184]2014年,NASA提出了第二階段合約(也稱為CRS2),於2016年1月授予SpaceX,合約要求後者從2019年至2024年間進行貨運任務。

商業載人開發[編輯]

載人天龍號太空船在飛行任務前進行測試。

商業載人開發(CCDev)項目目的在於開發商業太空船用以運送太空人至國際太空站。在第一輪太空法案協定競標(CCDev 1)中,SpaceX沒有贏得合約。但在第二輪競標(CCDev 2)中,NASA授予SpaceX價值7500萬美元的合約,要求開發發射逃逸系統、測試載人飛船原型機並深化獵鷹火箭/天龍號太空船的載人運輸設計。[185][186][187]CCDev項目隨後轉變為商業載人整合能力(CCiCap)項目,且於2012年8月,NASA宣布向SpaceX提供4.4億美元經費繼續開發、測試天龍號太空船2號[188][189]

2014年9月,NASA宣布資助SpaceX和波音兩家公司開發載人太空飛行系統,用於運送美國太空人前往國際太空站。2017年,SpaceX獲得26億美元經費設計並測試天龍號太空船2號。合約要求至少進行一次載人飛行,至少搭載一名NASA太空人。一旦載人天龍號太空船獲得NASA認證,SpaceX將進行至少兩次、至多六次太空站載人飛行任務。[190]2017年初,NASA授予SpaceX額外四次太空站載人往返任務。[191]2019年初,SpaceX成功進行載人天龍號太空船的飛行測試,其與太空站對接後再入大氣層,濺落於大西洋海面。

美國國防合約[編輯]

2005年,SpaceX宣布其獲得了一份美國空軍的不確定交付時間/不確定交付數量英語IDIQ合約,美國空軍向公司購買了價值1億美元的發射服務。[192]2008年4月,NASA宣布授予SpaceX一份最高10億美元的不定時間/不定數量發射服務合約,其價值取決於授予任務的數量。馬斯克則表示,SpaceX售出14份獵鷹火箭發射服務的合約。[193]截至2010年6月,該合約中的發射服務已排期至2012年12月。[193]2012年12月,SpaceX宣布其與美國空軍太空飛彈系統中心英語Space and Missile Systems Center簽署兩份國家安全太空發射英語National Security Space Launch合約:深空氣象觀測衛星英語Deep Space Climate Observatory太空測試項目2英語Space Test Program。2015年,搭載深空氣象觀測衛星的獵鷹9號運載火箭成功發射。2019年6月25日,太空測試項目2隨重型獵鷹運載火箭發射升空。[194]

2015年5月,美國空軍宣布獵鷹9號火箭1.1版獲得國家安全太空發射認證,SpaceX能夠為美國空軍發射國家安全級機密荷載。[195]這項決定打破了2006年以來聯合發射聯盟對美國空軍機密荷載的發射壟斷。[196]

2016年4月,美國空軍首次向SpaceX授予價值8270萬美元的國家安全太空發射合約,於2018年5月發射第二枚GPS Block III衛星。預計價格比此前類似任務減少約40%。[197][198][199]此前,聯合發射聯盟是國家安全荷載的唯一認證發射服務商。[200][200][201]聯合發射聯盟並沒有參與2018年5月發射的競標。[202][203]

2016年,美國國家偵察局表示已向SpaceX購買發射服務,其中第一次發射於2017年5月1日進行。[204]

2017年3月,SpaceX贏下第三顆GPS Block III衛星的發射合約,價值9650萬美元。[205]次年3月,SpaceX再次獲得三顆GPS Block III衛星的發射合約,價值2.9億美元。[206]

2019年2月,SpaceX獲得價值2.97億美元的美國空軍國家安全合約,包含AFSPC-44、NROL-87和NROL-85三次任務。[207]

國際合約[編輯]

哈薩克斯坦[編輯]

SpaceX曾獲得來自哈薩克斯坦的合約,為其發射兩顆衛星,與其他衛星一同搭載於獵鷹9號火箭。任務於2018年12月3日進行。據哈薩克斯坦國防太空部部長,這項發射將花費130萬美元。[208]這兩顆小衛星名為KazSaySat及KazistiSat。[209]

發射市場競爭及價格壓力[編輯]

SpaceX擁有較低的發射價格,向地球同步轉移軌道發射通信衛星優勢最為明顯,迫使競爭者降低價格。[29]2013年,太空發射市場由亞利安空間亞利安5號運載火箭國際發射服務英語International Launch Services質子運載火箭所壟斷。[210]獵鷹9號每次近地軌道發射標價5650萬美元,「是業內最便宜的火箭。重複使用獵鷹9號能再將價格降低一個數量級,吸引更多太空企業,規模經濟會使價格進一步變得低廉。」[211]SpaceX曾公開表示,如果他們成功開發可重複使用發射系統,發射價格可能下探500萬至700萬美元。[212]

2014年,SpaceX參加20場全球商業發射服務公開競標,贏得其中九份訂單。[213]太空媒體報導道,SpaceX「開始侵占亞利安空間的市場份額了」。[214]亞利安空間則表示歐洲政府提供補貼以應對SpaceX的競爭。[215][216]歐洲衛星營運商希望歐洲太空總署降低亞利安5號和未來亞利安6號運載火箭的價格。2015年,亞利安空間總經理表示,公司「受到SpaceX的強烈挑戰……因此有些東西需要改變……整個歐洲市場都重構、鞏固、合理化、精簡化。」[217]負責生產亞利安5號的空中巴士創新總監簡·波提(Jean Botti)警告道,「那些不認真對待伊隆·馬斯克的人將會有大麻煩」。[218]2014年,沒有商業發射採用俄羅斯的質子運載火箭[213]

同樣在2014年,SpaceX的發射能力和發射價格開始影響美國軍用荷載發射市場。將近十年以來,美國發射服務商聯合發射聯盟壟斷了軍事發射市場。[219]競爭尚未開始時,聯合發射聯盟的發射價格已經漲至4億美元。[220]SpaceX開始競爭國家安全發射市場後打破了壟斷。SpaceX的發射價格為6200萬美元,顯著低於聯合發射聯盟。[221]

2015年,聯合發射聯盟預計國內軍事發射合約數量將銳減,並表示如果不能贏得商業衛星發射合約,公司將破產。[222]為了達成這一目的,聯合發射聯盟宣布進行大規模重構生產過程和人員結構,將發射成本減半。[223][224]

2017年,SpaceX獲得45%的全球商業發射合約。2018年7月,公司預計全年比例將達到65%。[225]

2019年1月11日,SpaceX發表聲明宣布其將解僱10%的員工,削減成本用於開發星艦星鏈項目。[226]

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外部連結[編輯]

參見[編輯]