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10 Fakten über SpaceX und wie es die Raumfahrt revolutioniert
SpaceX wurde als Idee des Unternehmers und Zukunftsforschers Elon Musk im Jahr 2002 gegründet, um das Interesse der Öffentlichkeit an der Erforschung des Weltraums und der Finanzierung der NASA zu wecken. Außerdem wollte Musk wirklich Raketen in Wolkenkratzergröße in die Umlaufbahn der Erde bringen. Und ehrlich gesagt, wer würde das nicht tun?
Der in Südafrika geborene Visionär hat es sich zum Ziel gesetzt, eine multiplanetare menschliche Existenz zu ermöglichen, indem er die Kosten für die Einführung von Material in den Weltraum drastisch senkt. Mit unserer aktuellen Technologie ist es nicht einfach, der Schwerkraft der Erde zu entkommen und hat einen hohen Preis.
Zum Beispiel wird es ungefähr 500 Millionen Dollar kosten, wenn das NASA (Space Launch System, SLS) die derzeit mächtigste Rakete ist, die jemals in einen niedrigen Orbit mit einer Nutzlast von etwa 70.000 Kilogramm (150.000 Pfund) befördert wurde.
Der neueste und beste SpaceX, der Falcon Heavy, kann für etwa 90 Millionen US-Dollar ungefähr das Gleiche tun - weniger als ein Fünftel der SLS und ihrer Entsprechungen. Was ist also das Geheimnis dieser beispiellosen Effizienz und was genau hat Elon Musk für die Zukunft im Sinn?
Empfohlene Bildguthaben: wired.com10 SpaceX
Rocky Beginnings to Roaring Erfolg
Im Jahr 2002 war die Gründung eines Luft- und Raumfahrttechnikunternehmens ein objektives Glücksspiel. In einem Klima, das bereits von Branchengrößen wie Boeing und Lockheed Martin dominiert wurde, stellte das Start-up viele Herausforderungen dar, darunter die Finanzierung.
Elon Musk hatte sich bis jetzt einen Namen gemacht, indem er sich den Widersprüchen widersetzte. Nach nur zwei Tagen hatte er ein Promotionsprogramm in Stanford aufgegeben, um seine unternehmerischen Interessen während der Dotcom-Blase zu verfolgen. Die ersten Misserfolge der Beta-Versionen des SpaceX-Flaggschiffs Falcon 9 in den Jahren 2006 und 2007 brachten das Unternehmen jedoch fast mittellos aus.
Musk hatte bereits bis zu 100 Millionen US-Dollar seiner persönlichen Finanzen in den Erfolg des Raumfahrtunternehmens investiert. Glücklicherweise trat der Milliardär-Unternehmer und Risikokapitalgeber Peter Thiel, ebenfalls Mitbegründer von PayPal, im letzten Moment ein und wurde der erste externe Investor von SpaceX. Thiels Kapital hat den wackeligen Beinen des Unternehmens neues Leben eingehaucht, und seitdem sind stetige Fortschritte zu verzeichnen.
Dies bedeutet nicht, dass SpaceX seit seiner Verjüngung keine Probleme hatte. Wenn dem nicht so gewesen wäre, wäre es jetzt kein großes Luftfahrtunternehmen, oder? Abstürzen und Verbrennen kommt einfach mit dem Territorium zusammen.
In den Jahren 2014-15 hatte SpaceX einen Rechtsstreit mit der United States Air Force geführt, weil sie Startaufträge im Wesentlichen ohne Wettbewerb an die United Launch Alliance, ein Joint Venture zwischen Boeing und Lockheed Martin, vergeben hatte. Hinzu kommen unzählige Start- und Landeschäden in den späten 2000er und frühen 2010er Jahren.
Aber seine Erfolge scheinen seine Fehltritte bei weitem aufzuwiegen. Das Unternehmen verfügt über mehrere staatliche, militärische und private Satellitenverträge und hat rund 50 Falcon-9-Raketen abgefeuert (einige davon wiederverwendet). Das Unternehmen hat jetzt einen Wert von über 20 Milliarden US-Dollar. Man kann davon ausgehen, dass die Zukunft von SpaceX in den Sternen liegt.
9 Der Merlin 1D
Ein wahrer Zauberer in der Welt der Raketen
Der Merlin 1D ist der vierte Booster-Motor in der Familie der Merlin-Motoren, die den Falcon 9 antreiben. Im Februar 2018 wurde der Falcon Heavy hunderte Kilometer über der Erdoberfläche gestartet. Ein einzelner Merlin-Motor mit maximaler Leistung gibt einen Schub von 845 Kilonewton (190.000 Pfund) aus, während er nur etwa 470 Kilogramm wiegt. Dies gibt ihm das größte Schub-Gewichts-Verhältnis aller Booster-Motoren, die jemals entwickelt oder gebaut wurden. Für einige Perspektiven entspricht der Schub eines einzelnen Merlin dem Gewicht von 17 erwachsenen afrikanischen Elefanten.
Jeder Motor wird durch die Treibstoffversorgung der Rakete mit Hochdruck-Kerosin selbst gekühlt. Dies ist einer der Faktoren, die dazu beigetragen haben, die Gesamtmasse des Motors zu reduzieren, da separate Kühlmitteltanks nicht erforderlich sind. Der Booster von Falcon 9 ist mit 9 Merlin-Motoren ausgestattet, von denen zwei während des Fluges ausfallen können und das Ergebnis der Mission nicht behindern.
Darüber hinaus sind die Motoren so ausgelegt, dass sie innerhalb der für die Beförderung von Astronauten erforderlichen strukturellen und thermischen Grenzen funktionieren. Dies bedeutet, dass es zwangsläufig eine private Firma geben wird, die in den nächsten Jahren Männer und Frauen zur Internationalen Raumstation (ISS) schickt.
8 Spülen und wiederholen
Raketen in Flugzeuge verwandeln
In den frühen 2000er Jahren, als Musk sich bewusst wurde, dass der Kauf der russischen Interkontinentalraketen, die seine Ambitionen in den Orbit beförderten, nicht mehr rentabel war, entschied Musk, seine eigenen Raketen zu bauen. Die Idee bestand darin, etwa 85 Prozent der benötigten Materialien im eigenen Haus herzustellen, was dazu beitragen würde, die Produktionskosten aufgrund der hohen Kosten von Zulieferteilen drastisch zu senken.
Der nächste Schritt zu mehr Effizienz ist die vollständige Wiederverwendbarkeit der Rakete. Das macht auch durchaus Sinn. Wenn Sie sich die Mühe machen, eine Multimillionen-Dollar-Rakete zu entwerfen und zu bauen, ist es logisch, zu versuchen, das Ganze zu retten, anstatt es in den Ozean zu stürzen. Stellen Sie sich vor, wie teuer Flugreisen wären, wenn Sie jedes Mal, wenn Sie eine Reise machen, mit einem neu benannten Flugzeug fliegen würden.
Während die Wiederverwendbarkeit für eine materielle Wirtschaft nicht neu ist, ist die Anwendung auf Raketen mit 20 Geschossen etwas schwieriger. SpaceX ist der erste, der in der Erdatmosphäre eine Vortriebslandung einsetzt. Jeder Falcon-Booster verwendet eine Kombination aus integrierten Telemetriecomputern, einziehbaren Netzfinnen und Landebeinen sowie Booster-Motoren, die in der Lage sind, ihre Schubrichtung zu ändern, um sicher zu landen.
Am 21. Dezember 2015 konnte die Falcon 9 nach mehreren Fehlschlägen zu Beginn des Jahres erstmals erfolgreich gelandet werden.Seitdem hat SpaceX 21 von 26 Versuchen gelandet, wobei die letzten 17 Landungen aufeinanderfolgend waren (einschließlich der Falcon Heavy).
Musk hofft, die Falcon-Booster schließlich tausende Male wiederverwenden zu können, um die Kapitalkosten pro Start von etwa 60 bis 90 Millionen US-Dollar auf unter 50.000 US-Dollar zu senken. Durch das Bestehen auf einem zu 100 Prozent wiederverwendbaren System würden die einzigen Kosten, die jeder Flug verursachen würde, auftanken (dessen Preis im Vergleich zum Bau der Rakete verblasst) und einige andere Kosten, einschließlich Inspektionen vor dem Start.
Mit einer ziemlich beeindruckenden Erfolgsgeschichte in 2017 und 2018 scheint SpaceX auf dem besten Weg zu sein, diese Nachfrage zu befriedigen.
7 Frachtlieferung an die internationale Raumstation
Das sind 150 Millionen Dollar
Ab 2009 erteilte die NASA der SpaceX einen Vertrag in Höhe von 1,6 Milliarden US-Dollar, um Wiederaufnahmemissionen zur ISS zu beginnen. Nach dem Ausscheiden der Space Shuttles war diese Vereinbarung das erste Mal, dass die NASA sich auf ein privates Unternehmen stützte, um Fracht an die Station zu liefern.
Über einen Zeitraum von acht Jahren wurde SpaceX damit beauftragt, mindestens 20 Tonnen Vorräte - einschließlich Nahrungsmitteln, Wasser und wissenschaftliches Gerät - zu schicken, um sich mit der ISS in einer erdnahen Umlaufbahn zu treffen. Im Jahr 2015 sagte SpaceX-Präsident Gwynne Shotwell, dass jede der drei für dieses Jahr geplanten Missionen auf rund 150 Millionen US-Dollar geschätzt wurde. Seit 2016 hat die NASA weitere 14 Reservly-Missionen mit SpaceX unterzeichnet.
Bei dem Vertrag zwischen NASA und SpaceX handelt es sich um einen standardmäßigen Interaktionsstil mit Geld für Dienstleistungen. 150 Millionen US-Dollar pro Mission mögen viel erscheinen, aber es ist ein Bruchteil dessen, was die NASA und die US-Steuerzahler zahlen würden, wenn sie die Entwicklung ihrer eigenen Träger- und Nutzlastfahrzeuge beaufsichtigen würden. Die NASA unterstützt SpaceX auch bei der Entwicklung ihrer Dragon-Kapsel mit Besatzung. In Kombination mit der Falcon 9 bringt der Drache Astronauten innerhalb weniger Jahre zur ISS.
Wie bei den weitaus günstigeren Nachschubmissionen wird die Entwicklung der bemannten Dragon-Kapsel die NASA voraussichtlich um etwa 17 Milliarden Dollar kosten, weniger als das Design und den Bau ihres eigenen Fahrzeugs, des Orion. Pro Start wird erwartet, dass der Drache wieder deutlich billiger wird. Die Zukunft der Weltraumfahrt scheint derzeit in einer Partnerschaft zwischen privaten Raumfahrtunternehmen und Regierungsbehörden zu liegen.
6 Geplante Besiedlung des Mars
Wann kann ich mein Ticket kaufen?
Alles, wofür SpaceX bisher gearbeitet hat, diente seiner Gründungsvision: die Menschheit zu einer multiplanetaren Spezies zu machen. Im Jahr 2017 sagte Musk: „Sie möchten am Morgen aufwachen und denken, dass die Zukunft großartig wird - und darum geht es bei einer Weltraum-Zivilisation. Es geht darum, an die Zukunft zu glauben und zu denken, dass die Zukunft besser sein wird als die Vergangenheit. Und ich kann mir nichts Aufregenderes vorstellen, als rauszugehen und unter den Stars zu sein. “
In den letzten 10 Jahren hat das Unternehmen an der Perfektionierung der Antriebstechnologie gearbeitet, die Booster so optimiert, dass sie zu fast 100 Prozent wiederverwendet werden kann, und mit Weltraumrahmen aus Kohlefaser experimentieren, um leichtere und stärkere Fahrzeuge herzustellen, die weniger kosten als herkömmliche Fahrzeuge Materialien.
Der Zweck all dieser Fortschritte besteht darin, eine Reise zum Mars finanziell möglich zu machen, etwa 500.000 US-Dollar pro Ticket statt mehrerer Milliarden. Musk geht davon aus, dass die Kosten bei einer weiteren Verfeinerung der wiederverwendbaren Technologie unter 100.000 USD sinken könnten.
Der Zeitplan für Mars ist schnell und wütend. Mindestens zwei Frachtmissionen auf den roten Planeten sind für 2022 geplant. Zwei Jahre später beabsichtigen Musk und sein Team, vier Schiffe zum Mars zu schicken, zwei mit zusätzlichen Vorräten und zwei Besatzungsmitgliedern von Astronauten. Der Motor dieser Ambitionen ist die massive Rakete, die BFR genannt wird.
5 Die BFR
Eine Rakete, um sie alle zu beenden
Einmal gebaut, wird die Big F-King Rocket (BFR) die mächtigste Rakete sein, die je gebaut wurde - und das aus gutem Grund. Es muss in der Lage sein, das Gewicht eines blauen Wals in Fracht und Personen in die Umlaufbahn zu bringen. Die Rakete ist ein Einzelentwurf zum Orbit. (Zum Vergleich sind die aktuellen Raketen Falcon 9 und Heavy zwei Stufen.) Die gesamte Rakete ist somit vollständig wiederverwendbar.
Dadurch ist der BFR, der fast 12-mal so stark ist wie der Falcon 9, kostengünstiger in der Markteinführung und viel vielseitiger. Das Endspiel besteht darin, dass die BFR alle derzeit in Betrieb befindlichen SpaceX-Fahrzeuge ersetzt: die Kapsel Falcon 9, Heavy und Dragon.
Ein Raumschiff oder ein Tankfahrzeug kann auf dem Booster montiert werden. Das Raumschiff kann überall im Sonnensystem landen und hat eine geplante Kapazität von 100 Personen, ihre Ladung und andere Vorräte mit einer Gesamtmasse von 150 Tonnen. Es hat ein Druckvolumen von 825 Kubikmetern (29.000 ft), was größer ist als das Hauptdeck eines Verkehrsflugzeugs der A380.
In der Mars-Transitkonfiguration sind 40 Kabinen (in denen jeweils zwei bis drei Personen bequem Platz finden können), eine Galeere, mehrere große Gemeinschaftsbereiche, ein Unterhaltungszentrum, ein Solarsturmschutz und ein großer Laderaum vorgesehen.
Wenn das nicht eindrucksvoll genug erscheint, könnten Sie dem vorgenannten Blauwal einen Partner und ein Baby geben und glücklich alle in das Raumschiff einpassen. Das Tankfahrzeug hat denselben Raumrahmen wie das Raumschiff, es wird jedoch mit flüssigem Methan und flüssigem Sauerstoff gefüllt.
Das Design von BFR ist wirklich monströs. Der Booster mit angebrachter Nutzlast steht 106 Meter über dem Boden und hat einen Durchmesser von 9 Metern (30 Fuß). Dies entspricht der Saturn-V-Rakete, die die Männer zum Mond beförderte. Das vorgeschlagene System wird das Raumschiff sowie alle Insassen und Fracht in eine "Parkbahn" bringen.
Während das Raumschiff wartet, kehrt der Booster durch Landung zum Startpad zurück und wird mit dem Tanker montiert. Dann wird der Booster wieder abgesprengt und den Tanker zum Rendezvous mit dem Raumschiff antreiben. Der Tanker wird das Raumschiff auftanken und mit dem Booster zur Erde zurückkehren, wenn das Raumschiff zum Mars fährt.
Mit einer Geschwindigkeit von 100.000 Stundenkilometern werden die Passagiere an Bord des Raumschiffs die schnellsten Menschen sein, die je gelebt haben, und werden den Mars innerhalb von drei Monaten erreichen.
4 Raketen für den internationalen Transit
Fliegen Sie überall in der Welt in weniger als einer Stunde!
Neben dem Mars-Plan von Elon Musk hat er diese Frage gestellt: Wenn SpaceX eine Rakete baut, um zum Mond und zum Mars zu reisen, dann nutzen Sie die BFR auch für andere Orte auf der ganzen Welt. Aufgrund der 100-prozentigen Wiederverwendbarkeit des BFR ist es denkbar, dass es für unglaublich schnelle Reisen von Land zu Land verwendet werden kann.
Musk sagt, dass es notwendig wäre, Orte zu finden, an denen die Rakete starten und landen kann, die von den großen Städten etwas entfernt sind, weil „Raketen ziemlich laut sind“. Die meiste Zeit Ihrer Reise würde jedoch damit verbracht, zum Launchpad zu gelangen. Von dort wäre es ein recht kurzer Flug. Wenn Sie einmal frei von der Erdatmosphäre sind, wäre Ihr Flug "seidig glatt", ohne dass Luft für Turbulenzen oder schlechtes Wetter sorgt.
Die meisten kommerziellen Fluglinien wie LA nach New York, London und Paris nach New York, LA nach London und London nach Hongkong konnten über BFR in 25 bis 35 Minuten abgeschlossen werden. Es gibt keine offizielle Preisangabe für diese Flüge, aber es kann davon ausgegangen werden, dass sie aufgrund der technologischen Kindheit dieser Art von Flugzeugen zunächst relativ teuer sind ... ähm, entschuldigen Sie uns ... im Weltraum.
3 Die mächtigste Rakete der Welt
Falcon Heavy 6. Februar
Der Falcon Heavy ist eine Erweiterung des Falcon 9 und ist derzeit das Schwerlastfahrzeug für die Firma Musk. Seit dem Saturn V war keine Rakete so mächtig. Die Falcon 9 hat eine ähnliche Höhe wie die Falcon 9, verfügt jedoch über zwei zusätzliche First-Stage-Booster von Falcon 9. Sie besteht aus drei Triebwerkskernen und einer Nutzlastrakete der zweiten Stufe, die auf dem mittleren Kern montiert ist.
Der Schub beim Abheben beträgt 22.819 Kilonewton (5,13 Millionen Pfund) und es ist in der Lage, 64.000 Kilogramm (etwa 140 afrikanische Elefanten) Material in eine erdnahe Umlaufbahn, 17.000 Kilogramm zum Mars und fast 3.600 Kilo zu transportieren Kilogramm nach Pluto!
Am 6. Februar 2018 startete die Falcon Heavy-Rakete von SpaceX vom historischen Pad 39a des Startzentrums von Cape Canaveral in Florida, dem Startplatz, an dem die Apollo-Missionen Männer zum Mond geschickt hatten. Die Mission war ein großer Meilenstein für SpaceX, das jetzt das einzige kommerzielle Raumfahrtunternehmen ist, das eine Nutzlast über die Schwerkraft der Erde hinausgeschickt hat.
Die gleichzeitige Landung der beiden äußeren Falcon-Boosterkern demonstriert die zunehmende Beherrschung der wiederverwendbaren Raketentechnologie von SpaceX. Nach dem Wiedereintritt der äußeren Kerne war es möglich, sechs akustische Booms von jedem der unteren Abschnitte, den Landebeinen und den Gitterflossen der Booster zu hören.
Der mittlere Kern verfehlte bei einer autonomen SpaceX-Drohne um 100 Meter (330 ft) die Landemarke und kollidierte mit etwa 485 Stundenkilometern mit dem Pazifik. Musk stellte später klar, dass der Mittelkern nicht in der Lage war, zwei seiner Motoren für den entscheidenden Landebrand, der den Booster von Überschallgeschwindigkeit auf ein sanftes Aufsetzen verlangsamen würde, erneut zu entzünden.
In typischer, skurriler SpaceX-Manier war die Dummy-Nutzlast, mit der die Tragfähigkeit der Rakete getestet wurde, der Tesla Roadster von Elon Musk. Ein Astronauten-Mannequin, das liebevoll "Starman" (zu Ehren von David Bowies Lied) genannt wird, ist sein Passagier. Die Schaufensterpuppe trägt den Raumanzug, den SpaceX gerade entwickelt.
Der Roadster wurde auf eine Trans-Mars-Umlaufbahn geschickt, was bedeutet, dass sich ein Auto mit etwa neunfacher Schallgeschwindigkeit durch den Weltraum in Richtung Mars bewegt. Seine projizierte Umlaufbahn führt ihn auf einem elliptischen Pfad einige Millionen Kilometer hinter dem Mars entlang, bevor er sich wieder um die Sonne dreht.
Aufgrund der Carbon-Composite-Struktur des Autos und der Verbreitung von Strahlung und mikroskopisch kleinen Abfällen im Weltraum sagen Chemiker jedoch, dass der größte Teil des Autos wahrscheinlich innerhalb eines Jahres zerfallen wird.
2 Sie können den Fortschritt von Starman durch das Sonnensystem verfolgen
Im Anschluss an den 6. Februar 2018 erstellte Falcon Heavy, der Elektroingenieur und Arbeiter der Luft- und Raumfahrtindustrie, eine Website namens www.whereisroadster.com, auf der Starman und sein kirschroter Roadster verfolgt werden, während sie durch den Weltraum rasen.
Der Standort gibt die Geschwindigkeits- und Positionsdaten in Bezug auf Erde, Mars und Sonne an. Es bietet auch eine Simulation der Umlaufbahn von Starman um die Sonne und sogar schwindelerregende Daten wie die geschätzte Benzinfahrleistung und wie oft der Roadster seine lebenslange Garantie bisher überschritten hat.
Pearsons Simulation basiert auf Daten, die er vom JPL HORIZONS-System erhält, einem Online-Kompendium der Objektverfolgung von Sonnensystemen, das für Asteroiden, Kometen, Satelliten und Raumsonden verwendet wird. Pearson hat auch eine Reihe von Annäherungen berechnet, oder wenn sich der Roadster in einem Bruchteil oder Vielfachen einer astronomischen Einheit der Erde oder des Mars befindet. Eine astronomische Einheit ist die Entfernung von der Erde zur Sonne oder etwa 150 Millionen Kilometer (93 Millionen Meilen).
Pearson erstellte die Website kurz nach dem Start. Er erkannte, dass es wahrscheinlich ein bedeutendes Publikum geben würde, um die ziemlich komische Darstellung zu verfolgen.
1 Starlink-Initiative und ein Versuch, die Nase von Falcon 9 wiederherzustellen
Am 22. Februar 2018 wurden die Satelliten PAZ und Starlink an Bord eines Falcon 9-Boosters in den Orbit gebracht. PAZ ist ein spanischer Militärsatellit für Sicherheit und Verteidigung. Die Starlink-Satelliten sind das vorläufige Testgerät für die StarXX-Initiative von SpaceX, die bis 2024 globalen Breitband-Internetzugang bieten soll.
Diese beiden Satelliten mit dem Codenamen Tim und A und B dienen als Proof-of-Concept, während SpaceX auf die Zulassung der FCC wartet, um Hunderte - und möglicherweise Tausende - mehr zu starten. Die Satelliten kommunizieren über optische Laser untereinander und über Bodenstationen und übertragen den Internetzugang von der Antarktis aus in ein afrikanisches Dorf.
Nach dem Start versuchte SpaceX, die Hälfte der Verkleidung der oberen Stufe mit dem benannten Verkleidungsboot wiederherzustellen Mr. Steven. Die Verkleidung ist der Nasenkonus der Rakete, der die Nutzlast beim Aufstieg schützt und für den aerodynamischen Rahmen des Fahrzeugs unerlässlich ist.
Nachdem die zweite Stufe die Erdatmosphäre verlassen hat, gibt es keine Luft mehr, um der Bewegung des Raumfahrzeugs zu widerstehen, und die Verkleidung spaltet sich in zwei Teile auf und fällt zur Erde zurück. Jedes Stück hat einen Wert von etwa 3 Millionen US-Dollar, zusammen also etwa 10 Prozent der Startkosten.
In mühsamen Bemühungen, jeden Teil der Rakete wiederverwendbar zu machen, muss die Verkleidung neben dem Booster wieder hergestellt werden. Das ist wo Mr. Steven kommt herein. Das Boot positioniert sich unter der Verkleidung, wenn es herunterfällt, und fängt es mit einem riesigen Netz (wie einem Baseballhandschuh) auf.
Die Verkleidung selbst verwendet Kaltgasantriebe und einen großen Fallschirm, um sie zu einem bestimmten Punkt über dem Ozean zu führen und von der Wiedereintrittsgeschwindigkeit des Achtfachen der Schallgeschwindigkeit abzubremsen. Unglücklicherweise, Mr. Steven Die Verkleidung verfehlte diesmal nur ein paar hundert Meter, aber sie gewann schließlich den Nasenkegel und segelte stolz im Schlepptau zurück in den Hafen.
SpaceX beabsichtigt, eventuell mehrere zu haben Mr. StevensObwohl dies unter verschiedenen Namen wahrscheinlich ist, helfen sie mit ihrem immer lauter werdenden Startzeitplan.