埃隆马斯克与SpaceX的前世今生

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　　SPACE X 简介
　　太空探索技术公司（Space Exploration Technologies Corp.，简称 Space X）是一家私人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。Space X由企业家埃隆·马斯克于2002年创办，目标是降低太空运输的成本，并进行火星移民。Space X研发出＂猎鹰＂系列运载火箭及＂龙＂系列飞船，用于运送荷载至地球轨道空间。
　　截止2019年2月，Space X已经与美国国家航空航天局（NASA）进行了16次国际空间站（ISS）补给任务的合作。2011年，NASA向Space X授予了商业载人开发合约，研发并测试拥有载人能力的龙飞船，用以运送航天员往返国际空间站。
　　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号火箭成功进行了垂直动力着陆，是轨道级火箭首次达成此目标。2016年4月的CRS-8发射任务中，Space X成功让火箭第一级降落在海上的无人驾驶着陆平台，并将一艘龙飞船送入地球轨道。
　　2016年9月，埃隆·马斯克公布了行星际运输系统（ITS）的任务架构，目的是研发太空飞行技术，用于载人星际航行。2017年，马斯克宣布行星际运输系统改名为大猎鹰火箭（BFR），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。
　　Space X计划建造大型航天器前往火星。2020年，将使用大猎鹰火箭运送两艘无人货源飞船至火星，开始执行第一项任务——寻找水源并建造燃料工厂。2024年，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。
　　马斯克个人对火星移民的愿望超过了Space X的计划，他认为成功的移民应涵盖个人、企业、政府等经济角色来持续促进人类在火星的发展。
　　发展历程
　　2001年，埃隆·马斯克诞生了＂火星绿洲＂这一概念，计划向火星发射一个小型实验温室并种植植物，计划的目的是激发公众对太空探索的兴趣，增加NASA的经费。马斯克尝试从俄罗斯购买火箭，但因价格高昂而空手而归，他意识到可以创立一家公司制造所需的便宜火箭。马斯克计算了生产火箭的原材料价格，发现仅是售价的3%，通过垂直整合，自行生产85%的发射设备及软件模块，如果能将火箭发射价格降至原来的十分之一，仍拥有70%的毛利率。
　　2002年初，马斯克开始为他的新航天公司招募员工，公司命名为Space X。最初，Space X的总部位于加利福尼亚州埃尔塞贡多的一间仓库里。自创立以来，Space X增长迅速，2005年11月Space X拥有160名员工，2017年11月已增加至将近7000人。
　　截止2018年3月，Space X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NASA及美国国防部）。2013年，太空行业媒体引用马斯克的评论表示，Space X＂增加了火箭发射行业的竞争＂。目前从订单数量来看，Space X是全球领先的商业发射服务提供商。
　　瞩目成就
　　Spac eX达成了许多其它私营公司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私人投资的轨道级液体燃料火箭猎鹰1号；
　　2009年，Space X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；
　　2012年，开始使用龙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，Space X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。
　　事故教训
　　2013年3月，一艘入轨的龙飞船推进器出现故障，限制了控制能力，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，氦气压力下降，第二级火箭外出现云雾，几秒后爆炸。第一级火箭仍飞行了几秒钟，最终解体。龙飞船成功分离，逃过了爆炸，但因撞击而损毁，如果龙飞船有应对发射事故的软件则能毫发无损地降落。事故原因为一根由供应商提供的高压氦气舱钢支杆在加速时断裂，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号火箭在发射前的静态点火测试中爆炸，事故造成价值2亿美金的通讯卫星损毁。事后分析中Space X检查了将近3000条遥测、视频数据，涵盖事故发生前后35至55毫秒的时间，发现原因是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。这次事故发生后，为了研究事故原因，Space X公司陷入了四个月的停滞，到2017年1月，才重新开始进行发射。
　　航天器和航天技术
　　Space X目前自行生产三大类火箭发动机：液氧煤油发动机——梅林、液氧甲烷发动机——猛禽、自燃调姿发动机——天龙座和超级天龙座。SpaceX还生产运载货物的航天器龙飞船和具有载人能力的龙飞船2号。
　　火箭发动机
　　SpaceX创立以来，设计了三个发动机系列：用于发射载具的梅林发动机、已退役的猛禽发动机以及用于调姿的发动机天龙座。正在开发两种新型火箭发动机：超级天龙座和猛禽。Space X是目前最高产的液态燃料火箭发动机生产商。
　　梅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，采用液氧和RP-1煤油作为推进剂。设计之初便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，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供给。
　　猛禽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。采用类似的轴针式结构，但推进剂完全靠压力供给。其喷管采用高强度铌合金制成，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。
　　天龙座火箭发动机用于龙飞船的反推力系统，是自燃液态燃料火箭发动机，使用一甲基肼为燃料、四氧化二氮为氧化剂。每个天龙座发动机能产生400N推力。超级天龙座火箭发动机是天龙座的大推力版本，载人龙飞船2号的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，最后决定使用传统的降落伞减速、海上溅落。
　　开发中的猛禽系列火箭发动机用于未来的行星际运输系统，是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，在星舰测试舰上，并成功进行了静态点火测试。
　　猎鹰系列运载火箭
　　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。
　　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。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。
　　猎鹰9号是改进型一次性中型运载火箭，能将22,800千克重的荷载送入近地轨道，第一级火箭拥有九台梅林火箭发动机。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，首次将私营航天器送入轨道、与国际空间站对接；2013年，升级至1.1版；2015年，升级至全推力版。截至2018年2月，猎鹰9号共成功完成49次任务，CRS-7任务失败。
　　2011年，SpaceX开始开发猎鹰重型运载火箭，它由三枚猎鹰9号一级火箭捆绑而成，共有27台梅林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纯电动跑车发射进太空。
　　猎鹰重型的第一级能将63,800千克重的荷载送入近地轨道，其27台梅林1D发动机能在海平面产生22819KN推力、在真空产生24861KN推力。
　　龙飞船
　　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，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。
　　2010年6月，SpaceX进行了龙飞船测试的首次飞行，猎鹰9号运载火箭搭载着龙飞船从卡纳维拉尔角空军基地起飞，飞行时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；2010年12月，功能完整的龙飞船首飞，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。
　　2011年4月，NASA公布了第二轮商业载人开发计划，授予SpaceX一项7500万美元的合同，龙飞船需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一项完整设计整套载人运输系统的协定，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。
　　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；2020年1月，载人龙飞船成功进行了发射逃生系统测试。
　　研究和开发项目
　　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
　　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，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。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，并改造了无人着陆船，用于回收第一级火箭。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号第一级火箭成功着陆于无人着陆船。
　　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。SpaceX表示，如果客户选择回收复用的猎鹰9号第一级火箭，将可以得到10%的折扣。2017年3月30日SES-10任务中，SpaceX第一次发射了回收复用的火箭，并成功着陆于无人着陆船。
　　行星际运输系统和大猎鹰火箭
　　SpaceX正在开发超重型发射系统，名为大猎鹰火箭，大猎鹰火箭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行星际运输系统。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。
　　全球通讯网络——星链（Starlink）
　　2015年1月，SpaceX首席执行官埃隆·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。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。
　　2017年3月，SpaceX提出新计划，另外向非地球同步轨道发射7518颗＂V波段卫星＂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＂。星座计划除了已提出工作在Ka和Ku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），业务范围为开发、生产地面卫星通讯站，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24日，SpaceX由佛罗里达州卡纳维拉尔角发射第一批60颗星链卫星；2019年11月11日，发射第二批60颗星链卫星；2020年1月7日，发射第三批60颗星链卫星；2020年1月29日，发射第四批60颗星链卫星；2020年2月中旬和3月，计划发射第五批和第六批各60颗星链卫星。
　　公司设施
　　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。
　　总部和生产车间
　　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。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。
　　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，包括波音公司的卫星制造园区、航空太空公司、雷神公司、NASA的喷气推进实验室、美国空军太空司令部的空间导弹系统中心、洛克希德·马丁、英国宇航系统、诺斯洛普·格鲁门以及AECOM等，吸引了众多航空航天工程师以及工程专业的大学毕业生。
　　开发和测试设施
　　SpaceX最初在得克萨斯州麦格雷戈运营开发和测试设施，SpaceX所有的火箭发动机都在此进行测试。SpaceX从比尔航空处购入麦格雷戈测试场，并对测试场进行了许多改造。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
　　SpaceX目前运营三座轨道发射场，分别位于卡纳维拉尔角、范登堡空军基地和肯尼迪航天中心，第四座正在建设的发射场位于得克萨斯州布朗斯维尔。
　　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，卫星厂房位于华盛顿州雷德蒙德，是卫星的研究开发实验室。
　　2016年7月，SpaceX获得了位于加利福尼亚州欧文的创意空间，将专门用于研究卫星通讯。
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