SpaceX, a modern űrcég mintaképe I. rész

Ha 20 éve valaki azt mondja, hogy egy civil cég űrhajót küld fel az ISS űrállomáshoz, és mindezt a NASA pénzeli, valószínűleg körberöhögi mindenki. Pedig most pontosan ez történik.

Elon Musk egy Dél-Afrikában született fehér, aki 17 évesen távozott az Egyesült Államokba, saját bevallása szerint a katonai szolgálat és persze a sokkal jobb lehetőségek miatt. Már fiatalon otthon volt a számítástechnikában, gyerekkorában is programozott, első nagy üzleti áttörésére azonban már Észak-Amerikában került sor. 1995-ben egyik alapítója volt a Zip2.com-nak ami web- és médiahostingal foglalkozott, és 1999-ben a Compaq-nak adták el.


Elon Musk, a háttérben pedig a Falcon 1
Következő dobása már ekkor elindult, X.comt, ami egy e-mail alapú online fizetési szolgáltatást nyújtó cégként indult, majd 2001-ben felvásárolta a PayPal-t, amely ekkor a Palm Pilot-ra fejlesztett online fizetési rendszert, részben az X.com rendszerét használva. A PayPal nevet felvevő új cég rövid idő alatt hatalmas sikert ért el, és 2002-ben az eBay másfél milliárd dollárt fizetett érte, Musk pedig ekkor a legnagyobb részvényes volt a maga 11,7%-os pakettjével.


Peter Thiel és Elon Musk pózol a PayPal logóval
Musk frissen meggazdagodva másik nagy álma felé fordult, és megalapította a SpaceX-et, amely egy privát űrcég kívánt lenni, és saját hordozórakéta fejlesztésébe fogtak. Hozzá kell tenni, hogy ez első nézésre is nagyon merész dolog volt, hiszen a civil piac nem igazán tudott nagy sikereket felmutatni. A hordozórakéták kifejlesztése drága mulatság, a legnagyobb megrendelők pedig az állami űrügynökségek, esetleg a hadseregek és kémszervezetek, tehát eléggé zártnak tekinthető a rendszer. Az igazsághoz hozzá tartozik, hogy egyes próbálkozók pont a zártság és a politika miatt nem érhettek el sikert, az OTRAG cég például politikai úton lett ellehetetlenítve, mivel a nagyhatalmak nem nézték jó szemmel, hogy egy német cég a rakétatechnológia irányában fejleszt - az 1970-es, 1980-as években!


Lutz Kayser nevével fémjelzett OTRAG rakéta előkészítése valamikor az 1970-es évek elején
Ide csapódott be Elon Musk, azzal a feltett szándékkal, hogy márpedig igenis lehetséges olcsón működő rendszert építeni, és lehetséges azt piaci alapon üzemeltetni. Elgondolása szerint a hatalmas, bürokratikus monstrum-cégek, mint a Boeing vagy Lockheed szerkezeti felépítésük miatt nem képesek kevés pénzből kijönni, pláne úgy, hogy sok feladatot "házon kívül", alvállalkozókkal végeztetnek el. Ráadásul a politikával is átszőtt rendszer megöli az innovatív ötleteket és hatalmas vízfejet generál.

Ebben bizonyos szintig igaza is lehet Musknak, ugyanis tény, hogy a két nagy (a Boeing és a Lockheed) egy-egy közös leányvállalatba egyesítette az űrrepülőgép (USA - United Space Alliance) és a hordozórakéta (ULA - United Launch Alliance) részlegét, hivatalosan azért, hogy árat csökkentsenek, de igazság szerint sem az űrrepülőgép, sem a hordozórakéták üzemeltetése terén nem sikerült látványosan csökkenteni a kiadásokat.


Három NASA űrközpont és több alvállalkozó cég 445 millió dollárért készítette az ARES I-X-et, ez több, mint amennyibe a Falcon 9 kifejlesztése került - klikk a nagy verzióért
A SpaceX alapvetően az egyszerű, könnyen gyártható, és minél több közös komponensből álló fejlesztésre és gyártásra koncentrált. Két hajtómű köré épülő hordozórakéta-családot álmodtak meg, a nagyobbik hajtómű a Merlin, a kisebbik a Kestrel. Mindkettő folyékony oxigént (LOX - Liquid Oxygen) és kerozint (RP-1, egy finomított, igen tiszta kerozin típus) éget el, és nem ok nélkül döntöttek ezen ügyemanyagok mellett. A legjobb hatásfokot a folyékony oxigén és folyékony hidrogén (LH2 - Liquid Hidrogen) páros adja, ilyet használt például az űrrepülőgép is. Csakhogy a hidrogén folyékonyan tartása nem egyszerű dolog, komoly hőszigetelés kell neki, ráadásul a hidrogén a legkisebb sűrűségű anyag, tehát nagy méretű tartály kell hozzá. Hozzá kell tenni, hogy a szovjet / orosz Szojuz hordozórakéta család immár több, mint fél évszázada LOX / RP-1 hajtóanyaggal repül, és köszöni szépen, nagyszerűen bevált.


A Merlin 1C hajtómű főbb részegységei
A SpaceX mérnökei nem csináltak titkot abból, hogy az Apollo-Holdprogram leszálló fokozatának hajtóművéhez nyúltak vissza (érdekesség: Elon Musk egy riportban megemlítette, hogy a NASA képviselői rácsodálkozott a hajtómű technikai megoldásaira - hát még arra, amikor közölték velük hogy a NASA már alkalmazta ezeket a megoldásokat korábban). A második fokozatnál használt Kestrel alapjában véve egy kisebb méretű Merlin, ám az üzemanyagot túlnyomással, és nem gázturbina által hajtott szivattyúval (turbószivattyúval) mozgatják.

A turbószivattyú régóta használt és általában megbízható megoldás a nagy teljesítményű hajtóművek esetén, ám a megvalósítás maga bonyolult, hiszen az egyik oldalán egy gázturbina 1000 Celsius fok feletti égéstermékkel (a rakétahajtómű által is használt oxigén és kerozin által) van hajtva, míg a másik oldalon a folyékony oxigén esetén mínusz 182 fok alatti hőmérsékletű anyag halad keresztül. A túlnyomásos rendszer roppant egyszerű ehhez képest: egy tartályban folyékony héliumot tárolnak és azzal nyomják ki az üzemanyag- és oxigén-tartályból a folyadékot. Persze e rendszer hátránya, hogy a héliumtartályt és magát a héliumot is magával kell cipelnie.

Az egyszerű szerkezetre való törekvésként a kormányzási funkcióknál is frappáns megoldásokat alkalmaztak. A hajtóművet hidraulikusan lehet kitéríteni, kis mértékben bármelyik irányba, ám ehhez nem különálló hidraulikus kört alkalmaztak hanem a turbószivattyútól megcsapolt nagy nyomású kerozint. A hosszanti tengely körüli forgás irányú kormányzást pedig a turbószivattyú hajtás oldalán lévő turbina égéstermékeit kiengedő fúvóka mozgatásával oldották meg.


A Falcon család eredetileg, még 2005-ös elképzelések szerint
A cég rakétacsaládját Falconnak (Sólyom) nevezte el, mégpedig a Csillagok Háborúja Millenium Falcon-ja után, és az első fokozatokban használt Merlin hajtóművek száma alapján csoportosították azt. Így volt egy könnyű Falcon 1, egy közepes Falcon 5 és egy nagyobb Falcon 9. A Falcon 1 esetében az első fokozat egyetlen Merlin, a második fokozat egyetlen Kestrel hajtóműből állt, míg a két nagyobb családtag első fokozatában 5 illetve 9, majd a második fokozatban 1-1 Merlin hajtóművel volt tervezve. (A második fokozatban használt hajtómű ugyanakkor némileg eltér az első fokozatban lévőtől, lévén repülés közben, nagy magasságban kell beindítani és működnie).

Később - legalábbis egyelőre - a Falcon 5-öst elvetették, és a Falcon 1 illetve Falcon 9 családra összpontosítottak, ám jelenleg csak az utóbbi él, külön alcsaláddá bővítve ki. Ez a Falcon Heavy, azaz nehéz, amelynél az első fokozat mellé plusz két további első fokozat-modult szereltek, illetve később a sokkal nagyobb teljesítményű Merlin 2 hajtóműre térnek majd át.


A Falcon család a jelenlegi elképzelés szerint, a második Falcon 9 Heavy-től kezdve már Merlin 2 hajtóművekkel
De most egy picit menjünk vissza az időben. Miért is nagy szám a SpaceX? Nos leginkább azért, mert előtte csak nagyon komoly, általában állami megrendelésre dolgozó cégek álltak neki a nulláról kifejleszteni egy hordozórakétát, és sikerült azzal valamit feljuttatniuk a világűrbe. Nem a SpaceX az első úgymond privát cég, amelyik sikeresen Föld körüli pályára állított egy műholdat. Az európai-orosz Eurockot, az amerikai-orosz-ukrán-norvég SeaLaunch/LandLaunch is megtette ezt már korábban. Az Orbital cég Pegasus rakétája volt az első, amely erre már tisztán privát pénzből volt képes, csakhogy a Pegasus szilárd hajtóanyagú rakéta, vagyis relatíve egyszerűbb (és kevésbé hatékony) szerkezet, mint egy folyékony hajtóanyagú verzió.


Egy Pegasus indítása hordozórepülőgépéről, a Stargazer-ről. A Pegasus volt az első skeres, magánpénzből készült indító jármű - klikk a nagy verzióért
Voltak korábban is próbálkozások arra, hogy teljes értékű hordozóeszközt készítsenek, némelyik eléggé ígéretesen is indult, mint a Kistler Aerospace, amely nagy mennyiségben szerzett meg szovjet/orosz NK-33-as rakétahajtóműveket a tervezett K-1 hordozórakétájához. Ám ezek a próbálkozások valahogy folyton elhasaltak, mégpedig általában a pénzen, pontosabban annak hiánya miatt.


A Kistler K-1 rakéta és indítóállás elképzelése. Kistler képtelen volt elég saját tőkét előteremteni, hogy versenyben maradjon
Akadtak szép számmal olyan hangok, hogy igazság szerint dollármilliárdok nélkül reménytelen egy új hordozórakétát (vagy más hordozóeszközt) kifejleszteni, és ujjal mutogattak az olyan monstrumokra, mint a ULA vagy a Arianespace, amelyek egy-egy már meglévő rakéta új változatához is több száz millió dollárt (vagy eurót) kellett, hogy befektessenek - általában állami zsebből. Ezekhez az eszméletlen számokhoz szokott szemeknek bizony még a PayPal-ból meggazdagodott Elon Musk több száz millió dolláros vagyona is szerény alapnak tűnt ahhoz, hogy egy életképes űrcéget hozzon létre.