SpaceX

美國太空運輸公司

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,其目標是降低太空運輸的成本,並最終進行火星殖民[7][8][9]。SpaceX目前已開發出可重複利用的獵鷹系列運載火箭龍系列飛船,並正在研發SpaceX星艦星鏈

SpaceX
太空探索技術公司
商業名稱SpaceX
公司類型私人公司
成立2002年3月14日,​22年前​(2002-03-14[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
產業航太電信
產品
服務軌道火箭發射,載人太空飛行,衛星營運
營業額$46億美元(2022年)
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13,000+人(2023年9月)
主要子公司Starlink
Swarm Technologies
網站www.spacex.com
備註[3][4][5][6]

SpaceX公司在航太領域取得不少可觀的成就[10]。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[11]。2012年,其使用貨運天龍號太空船為國際太空站運送貨物,天龍號太空船也是世界上第一艘商業營運的貨運飛船[12]。2015年12月,獵鷹9號一級推進器首次成功著陸並回收[13],並於次年成功在海上著船回收[14]。2017年3月,SpaceX首次重複使用獵鷹9號運載火箭推進器,並再次著陸回收,獵鷹9號亦成為第一枚可以多次重複使用的液體燃料火箭[15]。2018年2月,獵鷹重型運載火箭首飛成功,該火箭成為推力和運載量最大的現役運載火箭[16]。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成為第一個實現軌道級載人太空飛行的私人公司,同年11月,SpaceX載人1號將首批4名乘客送往國際太空站,標誌著其商務載入航太項目的開始。2023年4月,SpaceX星艦首飛,成為世界上最高且最強大的運載火箭,並將取代獵鷹系列運載火箭進行太空任務[17][18]

目前,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,是全球最大的商業火箭發射服務供應商,常與NASA等政府機構展開合作[19][20][21][22]。2023年12月,SpaceX估值約為1800億美元[23]

歷史 編輯

2001年–2004年:成立 編輯

2001年,伊隆·馬斯克產生了「火星綠洲」(Mars Oasis)這一想法,計畫向火星發射一個小型實驗溫室並種植植物,並稱「這個溫室將成為生命曾到達的最遠處」[24]。計畫的目的是吸引公眾關注太空探索,以增加美國國家航空暨太空總署的經費英語Budget of NASA[25][26][27]

馬斯克最初嘗試從俄羅斯購買火箭,但因價格高昂而空手而歸[28][29]。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的更便宜的火箭[29]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%[30]。如果重複利用這些火箭並通過垂直整合[28],自行生產85%的發射設備及軟體模組[31][32],公司可以將火箭發射價格降至十分之一且仍擁有70%毛利率[33]

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[34]。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[35]

2005年-2009年:獵鷹1號和首次成功發射 編輯

 
2004年,SpaceX生產車間內的獵鷹一號原型機

2005年,SpaceX利用內部資金開發了公司首個軌道運載火箭獵鷹1號。獵鷹1號是一種小型的運載火箭,能將數百公斤重的荷載送入近地軌道[36]。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上,馬斯克公布了獵鷹1號的計畫。他表示獵鷹1號將是「世界上唯一一個可半重複使用的軌道級運載火箭」[37]

前兩次獵鷹1號發射是由美國國防部根據美國國防高級研究計畫局的項目支持的,該項目計畫研發適用於發射高超音速飛彈的新型運載火箭[38]。在2006年至2008年間,火箭的前三次發射都以失敗告終,這幾乎使得SpaceX公司破產[39]。2008年9月28日,獵鷹1號的第四次發射終於成功,公司的財務狀況開始好轉[11]。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[40]。2009年7月,獵鷹1號在第二次成功發射後很快退役,SpaceX也開始將公司資源集中在開發更大的軌道運載火箭獵鷹9號上。[41]

2010年-2015年:獵鷹9號、天龍號太空船和商業發射任務 編輯

2005年,SpaceX提出開發獵鷹9號的計畫,這是一種可重複使用的中型運載火箭。同年,SpaceX在載人商業航太計畫中提出天龍號太空船這一概念[42]。而NASA提供的一些開發資金和購買的幾次演示飛行使開發大大加快。

 
2014年7月,搭載ORBCOMM OG2-M1衛星的獵鷹9號運載火箭發射

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[43]。合約中NASA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[44][45]。 馬斯克曾多次表示說如果沒有了NASA的資金,開發獵鷹9號和天龍號太空船會耗時更長[46]

2010年12月COTS Demo Flight 1英語SpaceX COTS Demo Flight 1任務中,第一艘可運行的天龍號太空船在獵鷹9號的第二次飛行中發射升空,並安全返回地球,SpaceX成為世界上第一個成功發射入軌並回收太空飛行器的私營公司[47]。到2010年12月,SpaceX生產線每三個月生產一枚獵鷹9號火箭和一艘天龍號太空船[48]

2011年,SpaceX公布了可回收復用運載火箭計畫,其系統於2012年2月設計完成。該系統依靠獵鷹9號運載火箭第一節推進系統的反推作用,將第一節推進器著陸於預定地點,從而回收火箭[49]

2011年4月,美國國家航空暨太空總署與SpaceX簽訂了一份價值7500萬美元的合約,準備將天龍號太空船作為往返國際太空站的載人太空飛行器[50]。同年,SpaceX開始研發獵鷹重型運載火箭。2012年初,公司7000萬股份由創始人馬斯克擁有[51],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[52],SpaceX整體估值約13億美元[53]

 
COTS 2+英語Dragon C2+任務中,天龍號太空船C2+的內部

2012年5月,天龍號太空船C2+COTS 2+英語Dragon C2+任務中成功發射並與國際太空站對接,使其成為第一艘向國際太空站運送貨物的商業太空飛行器[54]。該任務完成後,公司私人股權估值翻倍至24億美元[55][56]。同年8月,NASA宣布向SpaceX提供4.4億美元經費繼續開發天龍號太空船2號。此時,SpaceX在其營運的第一個十年中已經獲得了大約10億美元的總資金,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,餘下金額則來自NASA等簽訂的長期開發合約的進度付款[57]

2013年,SpaceX為私人客戶進行了第一個商業太空任務,並開始和亞利安太空公司等公司競爭發射商業通信衛星的訂單[58]。馬斯克表示競爭加劇是「對太空的未來有益的事」[59]。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[60][61]。同月,馬斯克宣布將開發新型衛星星座「星鏈」,並為全球提供網際網路寬帶服務[62]

2015年6月,獵鷹9號運載火箭搭載天龍號太空船在CRS-7任務中前往國際太空站進行補給,發射後2分19秒,火箭和飛船爆炸[63]。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。[64][65][66]

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[67][68]。2017年1月舉行了第一場競賽,2017年8月舉行第二場[69][70]。第三場則於2018年12月舉行[71]

2015年-2018年:可回收復用運載火箭、全球領先的商業發射服務提供商 編輯

 
2016年,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
 
2015年,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

2015年12月、獵鷹9號第20次飛行任務英語Falcon 9 flight 20中,獵鷹9號一級推進器成功著陸並回收[72]。2016年4月,第一節火箭成功著陸於大西洋上的「當然我還愛你」號無人駕駛著陸船上。[73][74]

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,爆炸時其正在補充燃料[75][76]。事故造成價值2億美金的Spacecom Amos-6英語Amos-6通訊衛星損毀[77]。馬斯克表示這次事件是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條遙測和影像數據,最後得出爆炸的原因是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[78][79]。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[80]

2016年9月,伊隆·馬斯克宣布公司正在研發行星際運輸系統ITS),以用於載人行星際航行[81][82]。2017年,馬斯克將行星際運輸系統更名為「Starship(星艦)」[83]

2017年3月30日、SES-10任務英語SES-10中,SpaceX首次發射了經過回收復用的火箭[84][19]。這枚火箭推進器再一次著陸在大西洋上的無人著陸船,是第一枚二次著陸的回收復用軌道級運載火箭[85]。2017年7月,公司再獲得3.5億美元投資,估值漲至210億美元[86]。2018年2月6日,獵鷹重型運載火箭首飛成功,該火箭成為推力和運載量最大的現役運載火箭[16]

SpaceX每年發射成功的次數。[87]

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[88]。其中既有商業合約也有政府合約(來自NASA美國國防部[89]。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[90]

2017年,SpaceX成立了子公司無聊公司[91],開始在SpaceX總部和製造工廠之間挖掘試驗隧道,小部分SpaceX員工參與了這個項目[92]。2018年5月,鑽洞試驗隧道完工[93][94],並於12月對公眾開放[95]。期間,該公司脫離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%,剩下的股份歸馬斯克所有[95]

 
2023年4月16日,首次發射前四天,星艦在SpaceX星港的軌道發射架上組裝

2019年至今:星艦、星鏈和首次載人發射 編輯

2019年初,佛羅里達州和德克薩斯州的生產基地開始建造星艦的原型機並進行測試。同年晚些時候,所有星艦都搬到南德克薩斯的SpaceX星港進行建造和測試。[96]

2019年4月,《華爾街日報》報導表示,SpaceX正在融資5億美元[97]。2019年5月,SpaceX發射了星鏈首批60顆衛星並於次年開始部署[98]。至2022年,已有超過2,200顆衛星在軌道上[99]。據《太空新聞英語SpaceNews》報導稱,SpaceX在發射了星鏈計畫的最初60顆衛星後獲得10.22億美元投資[100]。截至2019年5月31日,SpaceX估值漲至333億美元[101]

2020年5月,SpaceX將兩名乘坐天龍號太空船的NASA太空人(Doug Hurley和Bob Behnken)送入軌道,使其成為第一個將太空人送往國際太空站的私營公司。[102]

2023年4月20日,星艦的首次軌道飛行以其在墨西哥灣上空發生爆炸而告終[103]。2023年11月18日,在第二次星艦飛行測試中,兩艘星艦飛行幾分鐘後分別爆炸[104]。2024年3月14日,星艦第三次發射升空並首次到達計畫的次軌道,之後星艦推進器在著陸前不久發生故障並失聯[105]

航太硬體和技術 編輯

火箭引擎 編輯

SpaceX是目前最高產的液態燃料火箭引擎生產商[106],已設計和生產了四類引擎:梅林火箭引擎Kestrel引擎、猛禽引擎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,其中Kestrel已退役[36][107]

 
2012年,梅林1D引擎在德克薩斯州麥格雷戈英語McGregor, Texas的火箭開發和測試基地進行測試

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,並由渦輪泵補給燃料。梅林引擎由設計之初便計畫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。[108]

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[109]梅林和Kestrel兩個名字都來源於北美洲的獵鷹紅隼灰背隼[110]

 
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英語McGregor, Texas進行首次點火測試

天龍座火箭引擎用於天龍號太空船反推力系統[111],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[112]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並於海上濺落[113]

猛禽系列火箭引擎用於未來的SpaceX星艦,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,於2016年末進行點火測試[114]。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[115]

運載火箭 編輯

獵鷹系列運載火箭 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

獵鷹1號是是第一個開發的運載火箭,其是一種小型的運載火箭,能將數百公斤重的荷載送入近地軌道[36]。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[36]。其在2006 年至2009年間發射了五次,其中兩次成功,並於2009年退役,是世界上第一個成功入軌的私人開發液態燃料運載火箭[37][41]

 
獵鷹重型運載火箭矗立於甘迺迪太空中心39號發射台
 
獵鷹系列運載火箭,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、獵鷹重型火箭、獵鷹重型火箭Block 5的三個版本以及星艦

獵鷹9號改進型一次性英語Evolved Expendable Launch Vehicle中型運載火箭,能將22,800公斤(50,265磅)重的物體送入近地軌道,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[116]。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+,首次將私營太空飛行器送入軌道並與國際太空站對接[54]。2013年,獵鷹9號升級至1.1版,2015年升級至全推力版。2018年推出目前版本獵鷹9號Block_5[108]

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[117][118]。2018年2月6日,獵鷹重型成功首飛,並將馬斯克的特士拉Roadster純電動跑車發射進日心軌道[119]。獵鷹重型的第一節能將63,800公斤(140,700磅)重的物體送入近地軌道。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」。[120]

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。截止2024月4月23日,獵鷹9號和獵鷹重型已經發射了335次,其中333次任務完全成功,1次部分成功,1次飛行中失敗。此外,在2016年的一次靜態點火測試之前,獵鷹9號在發射前爆炸。[121]

SpaceX星艦 編輯

 
SpaceX星艦一二級分離時的場景想像圖

2016年9月,伊隆·馬斯克宣布公司正在研發行星際運輸系統ITS),以用於載人行星際航行[81][82]。2016年更名為大獵鷹火箭(BFR),2017年馬斯克將其更名為星艦(Starship)[83]

SpaceX星艦是一種可完全重複使用的超重型運載火箭,它包括一個超重型第一節推進器,以及一個第二節太空飛行器[96]。星艦投入使用後將取代獵鷹9號獵鷹重型火箭以及天龍號太空船等載具,執行近地軌道地球同步軌道上的任務;其在軌道上加注燃料後,也可以完成地月轉移以及登陸火星的任務[122]

2019年,星艦集中到南德克薩斯的SpaceX星港進行建造和測試[96]。2023年4月20日,星艦的首次軌道飛行以其在墨西哥灣上空發生爆炸而告終[103]

天龍號太空船 編輯

 
2017年6月CRS-11任務期間逐漸接近國際太空站的天龍號太空船
 
2019年3月,載人天龍號太空船C204正在與國際太空站對接

2005年,SpaceX公布了五年載人商業航太計畫,提出天龍號太空船的概念[42]。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[123]

2006年,NASA公布了商業軌道運輸服務計畫英語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[124],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[54]。則於2010年12月的COTS Demo Flight 1英語SpaceX COTS Demo Flight 1任務中,功能完整的天龍號太空船首次飛行,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[125]。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飛行器[54],並開始定期對國際太空站進行補給[126]

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[127]。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[128]。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,且能給NASA節約資金[128]

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[129]。2020年5月30日,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。[130]

可回收復用發射系統 編輯

 
2018年,獵鷹9號運載火箭兩側的第一節推進器著陸在著陸場

2011年,SpaceX公布了可回收復用運載火箭計畫,其系統於2012年2月設計完成。該系統依靠獵鷹9號運載火箭第一節推進系統的反推作用,將第一節推進器著陸於預定地點,從而回收火箭。[49]

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 (火箭)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·馬斯克計畫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號第一節推進器。[131]其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。[72]2016年4月,第一節火箭成功著陸於「當然我還愛你」號[73][74]

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[132]。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[84][19]。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,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」[133][85]

星鏈 編輯

 
2019年5月24日,60顆星鏈衛星在部署前堆疊在一起

2015年1月,SpaceX執行長伊隆·馬斯克宣布開發一種新型網際網路衛星通訊系統星鏈(Starlink),為全球提供網際網路寬帶服務[62]。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[62][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。這項計畫由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]

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,它計畫生產超過100萬座固定式地面衛星通訊站與星鏈系統進行通訊[136]。2019年5月,SpaceX發射了星鏈首批60顆衛星[98]。2020年,星鏈開始部署和初始測試[137]。截至2022年12月,星鏈在全球擁有超過100萬用戶[138]

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。[89]

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。[139]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 acre(7.3 ha)的場地並將在此生產、回收著陸的發射載具並翻新大獵鷹火箭和飛船。[140][141]

該地區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,吸引眾多航空太空工程師以及工程專業的大學畢業生。[139]

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[28]。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[142]

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。[143]

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從比爾航空英語Beal Aerospace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。[144]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。[145]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。[146][147]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」。[148]2019年,星艦測試艦集中至德克薩斯州布朗斯維爾SpaceX星港開展低空低速垂直起降測試。[149]

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
 
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中降落於卡納維爾角1號著陸場英語Landing Zone 1

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。[150]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[151]。而在獵鷹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[152]

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畫,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。[153]

 
德克薩斯州SpaceX星際基地的飛船裝配大樓

范登堡空軍基地 編輯

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。[154]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。[155]

甘迺迪太空中心 編輯

2014年4月14日,SpaceX簽署為期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。[156]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。[157][158]

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SpaceX星際基地[159][160]。2013年4月,美國聯邦航空總署發表環境影響報告草案,認為南德克薩斯發射場「不會發生環境影響,美國聯邦航空總署不會阻止SpaceX進行火箭發射」[161]。2014年7月,美國聯邦航空總署下發許可證[162]。同年,SpaceX開始建設新的發射設施,並於次年後半年加快建設[163]。2019年,該設施進行了首次次軌道發射[146][147][164]。SpaceX參考科幻小說《穿越火星英語Mars Crossing》對當地地點進行命名。[165][166]

衛星開發設施 編輯

2015年1月,SpaceX宣布其將開始生產衛星、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。[167]2016年7月,SpaceX在加利福尼亞州歐文獲得了面積約8,000平方英尺(740平方公尺)的空間,將專門用於研究衛星通訊。[168]

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。[89]

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。[169][43]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。[170]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。[171]

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飛行器的私營公司,在此任務之前只有政府機構有能力回收軌道級太空飛行器。[172]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飛行器。[173][174]

2021年9月14日,美國國家航空暨太空總署宣布與SpaceX簽訂合約,讓該公司的的獵鷹重型運載火箭將GOES-U氣象衛星送入地球同步軌道[175]

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年間使用商業太空飛行器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。[176]2012年10月,第一次任務CRS-1成功進行,太空飛行器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。[177]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。[178][179]2015年末,合約再次延長,SpaceX共需進行20次任務。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。[180]

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飛行器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。[181][182][183]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[184][185]

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。[186]2017年初,NASA授予SpaceX額外四次太空站載人往返任務。[187]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。2020年美國時間5月30日下午3時22分,在佛羅里達州卡納維爾角(Cape Canaveral)順利發射「獵鷹 9 號」(Falcon 9)火箭,把搭載兩名美國太空人的全新「飛龍號」(Crew Dragon)太空飛行器送往國際太空站(ISS),正式宣告美國在 2011 年後重返太空,這是美國2011年終止載人太空計畫以來,美國太空人首次利用美國製火箭在美國本土發射升空展開太空飛行任務,也象徵民間企業正式參與太空開發時代來臨。2021年8月10日,美國國家航空暨太空總署授予SpaceX載人月球著陸器(HLS)的合約。[188]

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。[189]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。[190]截至2010年6月,該合約中的發射服務已排期至2012年12月。[190]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。[191]

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。[192]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。[193]

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%。[194][195][196]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。[197][197][198]聯合發射聯盟並沒有參與2018年5月發射的競標。[199][200]

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。[201]

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。[202]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。[203]

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。[204]

2024年3月16日,路透社表示,SpaceX正依照其與美國情報機構簽訂的機密合約,打造一個由數百顆間諜衛星組成的網絡。[205]

國際合約 編輯

哈薩克 編輯

SpaceX曾獲得來自哈薩克的合約,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。據哈薩克國防太空部部長,這項發射將花費130萬美元。[206]這兩顆小衛星名為KazSaySat及KazistiSat。[207]

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。[28]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。[208]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。」[209]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。[210]

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。[211]太空媒體報導道,SpaceX「開始侵占亞利安空間的市場份額了」。[212]亞利安空間則表示歐洲政府提供補貼以應對SpaceX的競爭。[213][214]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。」[215]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」。[216]2014年,沒有商業發射採用俄羅斯的質子運載火箭[211]

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。[217]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。[218]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。[219]

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。[220]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。[221][222]

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%。[223]

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。[224]

參見 編輯

參考文獻 編輯

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外部連結 編輯