Organizace | NASA |
---|---|
Stavitel | SpaceX |
Spouštěč | Falcon 9 blok 5 |
Spouštěcí základna | Kennedy Pad Space Center 39-A |
První let |
2. března 2019 bez posádky 30. května 2020 s posádkou |
Poslední let | 23. dubna 2021 |
Počet letů | 4 |
Postavení | Ve službě |
Výška | 8,1 m |
---|---|
Suchá hmota | 6 350 kg |
Celková hmotnost | ~ 13 tun |
Ergoly | Peroxid dusíku / UDMH |
Pohon |
8 x 73 kN ( SuperDraco ) 16 x 400 N ( Draco ) |
Zdroj energie | Solární panely |
Přistání | Padáky |
Destinace |
Nízká oběžná dráha Země ( Mezinárodní vesmírná stanice ) |
---|---|
Osádka | mezi 2 a 4 astronauty |
Celkem přepravné | 6 tun |
Tlakový objem | 9,3 m 3 |
Beztlaký objem | 37 m 3 |
Autonomie |
Jeden týden ve volném letu, 6 měsíců kotvící |
Typ šrafování | Dokovací systém NASA |
Crew Dragon (nebo SpaceX Dragon 2 ) je prostor vozidla vyvinula SpaceX společnost jménem amerického vesmírné agentury , NASA , který je od roku 2020 byla výměna posádky na Mezinárodní vesmírné stanici . Kosmická loď je schopná nést posádku čtyř astronautů na nízké oběžné dráze . Posádkový drak s CST-100 od Boeingu, jednoho ze dvou plavidel vyvinutého v reakci na výběrové řízení CCDeV zahájené v roce 2010. Cílem tohoto posledního plavidla bylo obnovit dočasně zajištěné úkoly ruských plavidel Sojuz v návaznosti na stažení amerického raketoplánu v roce 2011. .
Kosmická loď je z velké části inspirována vesmírnou lodí SpaceX Dragon , která od roku 2012 poskytuje část dodávek na Mezinárodní vesmírnou stanici . S prázdnou hmotností nad 6,3 tuny může plavidlo nést užitečné zatížení až 6 tun rozložené mezi tlakovými a netlakovými částmi a může přivést zpět na Zemi až 3 tuny nákladu ve své části. Kosmická loď je umístěna na oběžnou dráhu částečně opakovaně použitelnou raketou Falcon 9 vyvinutou stejným výrobcem, která svou spolehlivost prokázala vypuštěním mnoha satelitů v posledních letech. Stejně jako CST-100 a na rozdíl od předchozích generací kosmických lodí nesoucích posádku ( Sojuz , Apollo a Merkur ) je záchranné zařízení používané v případě anomálie během startu tvořeno integrovanými raketovými motory, které odstraňují plavidlo odpalovače. Kosmická loď Crew Dragon se od CST-100 liší hlavně integrací věcných břemen do pouzdra posádky (u CST-100 je toto zařízení obsaženo v samostatném servisním modulu, který se uvolňuje před atmosférickým návratem ), větší plochou fotovoltaiky panely, které mu zajišťují prodlouženou autonomii ve volném letu, stejně jako schopnost nést vnější užitečné zatížení několika tun v dutém válcovém modulu zvaném kufr, který rozšiřuje kosmickou loď. Na rozdíl od CST-100, posádkový drak přistává na moři při svém návratu na Zemi. Loď je navržena k opětovnému použití.
Vývoj kosmické lodi je významně zpožděn kvůli problémům s financováním a vývojem: první let s posádkou, který byl původně naplánován na rok 2016, se postupně odkládá na rok 2020. První bezpilotní kvalifikační let se provádí na2. března 2019a první let s posádkou se koná dne30. května 2020. Provozní uvedení kosmické lodi do provozu ( let 16. listopadu 2020 ) ukončuje nákladnou situaci závislosti NASA na úlevě od jejích posádek od ruské vesmírné agentury . Kosmická loď Crew Dragon neslouží pouze k přepravě posádek, ale také k nahrazení nákladní verze SpaceX Dragon pro přepravu nákladu na mezinárodní vesmírnou stanici.
Po stažení amerického raketoplánu , účinného od léta 2011, NASA již nemá dopravní prostředky, které by přivedly své astronauty na mezinárodní vesmírnou stanici . Musí se uchýlit k ruskému Sojuzu . Když bylo v roce 2004 přijato rozhodnutí o stažení raketoplánu, NASA předpověděla, že kosmická loď Orion vyvinutá v rámci programu Constellation ji v roce 2014 nahradí pro přepravu astronautů. Vývoj kosmické lodi Orion byl složitý, protože měla být použita jak k provozu na nízké oběžné dráze, tak k přepravě její posádky na Měsíc a možná i dál. Každá mise této lodi bude také velmi nákladná, protože je určena pro hluboký vesmír.
Zpoždění nashromážděná tímto projektem se rozhodla NASA svěřit vývoj plavidel odpovědných výhradně za přepravu astronautů na nízkou oběžnou dráhu. Cílem programu COTS, který byl zahájen v roce 2006, bylo pověřit vybrané kandidáty přepravou nákladu i astronautů (varianta D). Dva kandidáti vybraní do programu COTS se zaměřili na rozvoj nákladního plavidla, které je prioritně zapotřebí. V roce 2010 NASA zahajuje program Commercial Crew Development nebo CCDev (francouzský rozvoj podnikání pro posádku ), jehož cílem je vybrat nové společnosti, které budou pravděpodobně okamžitě pracovat na osobní dopravě. CCDev inauguruje, stejně jako program COTS, nový způsob práce NASA s průmyslníky odpovědnými za vývoj vesmírných vozidel pro vesmírný program s posádkou.
U předchozích letových programů s posádkou ( Mercury , Gemini , Apollo , LEM , Skylab , American Space Shuttle , International Space Station programs ), inženýři a technici NASA definovali všechny vlastnosti materiálu, který má být vyvinut, stejně jako podpora a podmínky použití před svěřením vývoje výrobcům. Pracovníci NASA byli silně zapojeni do certifikačních a startovacích procesů i do letových operací. Veškeré vyvinuté vybavení i infrastruktura byly majetkem americké vesmírné agentury. NASA definuje specifikace pro program Commercial Crew zaměřené na potřebu mít dopravní systém zajišťující bezpečnost posádek, spolehlivý a za rozumnou cenu. Výrobci, kteří chtějí splnit tuto potřebu, mohou svobodně definovat nejúčinnější řešení pro dosažení cílů definovaných NASA a vlastní vyvinuté vybavení. Podporují start a letový provoz. Inženýři a specialisté NASA úzce spolupracují s těmito výrobci, aby mohli kontrolovat vývojovou fázi a zároveň poskytovat své odborné znalosti a zdroje vesmírné agentury (testovací lavice atd.). Výrobci mohou svůj produkt prodávat i jiným uživatelům než americké vesmírné agentuře.
Pro splnění specifikací programu musí společnosti účastnící se výběrového řízení poskytnout odpalovací zařízení i kosmickou loď splňující následující podmínky:
NASA vybízí účastníky, aby byli kreativní. Není vyloučeno žádné technické řešení (raketoplán, klasické plavidlo typu Apollo).
Výběr společností probíhá v několika fázích. Fáze CCDev 1 s rozpočtem 50 milionů USD, která se uskuteční v roce 2010, si klade za cíl stimulovat výzkum a vývoj v oblasti kosmické dopravy posádky. Je vybráno pět společností: Sierra Nevada Corporation prostřednictvím své dceřiné společnosti SpaceDev , která nabízí Dream Chaser , neúspěšného kandidáta na program COTS; Boeing , spojený s Bigelow Aerospace , který nabízí CST-100 ; United Launch Alliance ; Paragon Space Development Corporation ; Modrý původ . Na fázi CCDev 2 (2010–2011), jejímž cílem je nabídnout nové koncepce a upgrady stávajícího vybavení, je 270 milionů USD přiděleno společnostem Blue Origin, Sierra Nevada Corporation, SpaceX a Boeing. Další fází měla být fáze skutečného nabídkového řízení na poskytnutí kompletní služby, ale Senát, který nevyčlenil dostatečný rozpočet, navrhuje NASA mezilehlou fázi nazvanou Commercial Crew integrated Capability nebo CCiCap. Jsou vybrány tři společnosti:
Nakonec NASA rozhodne o 6. září 2014 udržet dva kandidáty:
Vlastnosti | CST-100 | Posádkový drak | Sojuz TMA M / MS |
---|---|---|---|
Stavitel | Boeing | SpaceX | RKK Energia |
Typ vozidlo pro zpětný vstup | Kapsle | Kapsle | Kapsle |
Hmotnost | 10 t | 7,5-10 t | 7,15 t |
Vnější průměr | 4,56 m | 3,7 m . | 2,72 m (spouštěcí modul 2,2 m ) |
Délka | 5,03 m | 7,2 m | 7,48 m |
Obytný objem | 11 m 3 | 9,3 m 3 | 9 m 3 |
Zdroj energie | Solární panely + baterie | Solární panely | Solární panely |
Vyhazovací systém | Trysky integrované do servisního modulu | Trysky integrované do kapsle | Záchranná věž |
Autonomie ve volném letu | 60 h | Týden | 4 dny |
Metoda přistání | Padáky + nafukovací polštáře (Land) | Padáky (moře) | Padáky + pohon pro zbytkovou rychlost |
Místo přistání | Země nebo moře | Moře | Země |
Spouštěč | Atlas V | Falcon 9 | Sojuz |
Opakovaná použitelnost | Ano | Ano | Ne |
Další funkce | Nosnost nákladu bez přetlaku | Část pod tlakem rozdělená do dvou modulů |
Podle podmínek smlouvy s NASA zahrnují částky přidělené těmto dvěma výrobcům bezpilotní kvalifikační let následovaný kvalifikačním letem s posádkou zahrnující alespoň jednoho astronauta NASA za účelem ověření činnosti odpalovacího zařízení, kosmické lodi a systémů během startu, manévry na oběžné dráze a dokovací operace s Mezinárodní vesmírnou stanicí. Jakmile bude fáze certifikace úspěšně dokončena, každý ze dvou výrobců poté provede dvě operační mise, přičemž tento počet bude možné zvýšit na šest.
Od začátku vývoje Falconu 9 bylo jedním z jejích stanovených cílů vyslat posádky na Mezinárodní vesmírnou stanici . vBřezen 2006„SpaceX oznamuje vývoj kosmické lodi Dragon , která má být použita k odesílání nákladu a následně astronautů na ISS. Verze s posádkou musí být schopna přepravovat 7 astronautů na ISS nebo astronauty a náklad současně.
v Září 2006„SpaceX dostává od NASA první kontrakt na přepravu nákladu na ISS s možností prodloužení kontraktu na vysílání astronautů.
SpaceX dostává 75 milionů dolarů dubna 2011ve druhé fázi programu NASA Commercial Crew (CCDev2). Hlavním cílem této fáze je vyvinout nový záchranný systém na kapalné palivo integrovaný do kapsle, který se radikálně liší od dosud používaných záchranných věží na tuhá paliva. SpaceX také zahajuje design Dragon s posádkou, který se pak nazývá DragonRider, pro první let naplánovaný na rok 2014.
v října 2011Elon Musk oznamuje, že kosmická loď dokončila předběžnou fázi návrhu, zejména ejekční systém schválený NASA, a některé prvky jako trysky, solární panely, tepelná ochrana nebo naváděcí systém jsou již ve výrobě. SpaceX poté vyrábí první prototypy motorů SuperDraco , které mají být použity jak k vysunutí lodi v případě potřeby, tak k přistání na Zemi nebo jiných planetách. V McGregoru a v USA jsou postavena nová testovací zařízeníledna 2012je motor SuperDraco poprvé spuštěn v řadě pozemních zkoušek.
v Červenec 2012, jsou splněny všechny cíle fáze CCDev2, přičemž SpaceX a NASA přezkoumaly podrobné plány pro každou fázi letu, zejména z bezpečnostního hlediska.
CCiCap (srpen 2012 - září 2014)SpaceX dostává dalších 440 milionů dolarů Srpna 2012ve třetí fázi programu Commercial Crew, Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap). SpaceX musí pokračovat v konstrukci kosmické lodi, zejména pozemních zařízení, průběhu mise na oběžné dráze a bezpečnosti. Zkoušku zemního výhozu by měl provést taképrosinec 2013následovaný testem katapultování letu v dubna 2014, ale tyto testy jsou odloženy na rok 2015 a 2020. SpaceX představuje NASA metody používané k návrhu, konstrukci a testování integrovaných systémů v října 2012, poté podrobná analýza systémů zajišťujících bezpečnost astronautů v srpen 2013.
Veřejně je představen první model Crew Dragon s jeho vnitřním vybavením Květen 2014.
Navzdory dosaženému pokroku byl však vývoj kosmické lodi i dalších projektů programu Commercial Crew zpomalen rozpočtovou neochotou Kongresu Spojených států vůči tomuto programu a jeho chronickým nedostatečným financováním až do roku 2014, protože NASA nemohla před tímto datem přidělit těmto společnostem potřebné částky. Ve výsledku se datum prvního letu původně plánovaného na rok 2015 posune na rok 2017.
Konečný výběr (září 2014)Posádkový drak je definitivně vybrán NASA v září 2014přepravovat astronauty na ISS. SpaceX dostává 2,6 miliardy dolarů na dokončení vývoje kosmické lodi a provedení bezpilotního zkušebního letu, jednoho s posádkou, poté 2 až 6 provozních letů.
v Květen 2014Společnost SpaceX oznamuje konstrukci prototypu DragonFly, který má provádět intenzivní testovací kampaň s motorovým přistávacím systémem kosmické lodi.
První test simulující přerušení startu po poruše na odpalovacím zařízení se provádí dne 6. května 2015na mysu Canaveral. Kosmická loď Crew Dragon nainstalovaná na odpalovací rampě Launch Complex 40 zapálí svých osm raketových motorů SuperDraco , které při spalování dvou tun hydrazinu a peroxidu dusíku poskytují po dobu 6 sekund tah 54 tun . Na konci fáze pohonu dosáhne vesmírná loď rychlosti 640 km / h a pokračuje ve stoupání do výšky 1 500 metrů. Po dosažení vrcholu své dráhy se spodní část lodi oddělí a nakloní se a nasměruje tepelný štít k zemi. Tři pilotní padáky určené ke stabilizaci nasazení kapsle, poté tři hlavní padáky zpomalují její pád. Kapsle přistála v oceánu jednu minutu a 39 sekund po startu, asi 2,6 kilometru od odpalovací rampy. Přes poruchu jednoho z motorů je test považován za úspěšný.
Po dokončení testu katapultování země je kapsle odeslána společnosti McGregor října 2015aby mohla pokračovat v testovací kampani. the24. listopadu 2015, provede se druhý test vznášení. Kapsle, připojená k zemi kabely, zapálí svých osm motorů SuperDraco po dobu 5 sekund, zatímco zůstane ve pevné výšce nad zemí. Tento test měl být první v dlouhé sérii, ale následné testy jsou zrušeny, když SpaceX opustí motorové přistání.
Posunutí data prvního letuOd roku 2013 inspekční služby NASA formalizovaly zpoždění programu. Důvodem je zejména nedostatečné financování programu v letech 2011 až 2013, technické obtíže společností SpaceX a Boeing při vývoji jejich kosmických lodí a administrativní zpoždění NASA. Posádkový drak musí projít několika úpravami, aby zajistil odolnost proti vodě, když přistane na zemi při svém návratu na Zemi, protože loď byla původně navržena tak, aby přistála na zemi. NASA, která musí ověřit rozhodnutí výrobců z hlediska bezpečnosti, také přispívá ke zpoždění tím, že reaguje na zprávy a žádosti o úpravy zaslané společnostmi SpaceX a Boeing se zpožděním až 7 měsíců.
Projekt mise Circumlunarv února 2017, SpaceX ohlašuje cirkumlunární misi (let nad Měsícem před návratem na Zemi) pomocí kosmické lodi Crew Dragon , kterou by při této příležitosti vypustila těžká raketa Falcon Heavy . Posádku by tvořili dva platící vesmírní turisté. Ale od tohoto projektu je upuštěnoúnora 2018, protože podle Elona Muska , šéfa SpaceX, je nepravděpodobné, že bude Falcon Heavy použit k tomuto účelu vzhledem k rychlému pokroku ve vývoji těžkého odpalovače BFR, který jej má nahradit. vzáří 2018„SpaceX odhaluje, že klientem tohoto projektu byl Yūsaku Maezawa , který místo toho raději uskutečnil tuto misi s BFR vytvořením uměleckého projektu s názvem DearMoon .
Opuštění motorového přistáníJeden z nejpozoruhodnějších aspektů projektu SpaceX bylo použití motorového přistání: kosmická loď Dragon Crew měli snížit rychlost, pak přistát jemně na pevné zemi pouze pomocí jejích 8 raketové motory superdraco of ‚jednotka tah 71 kN namontované ve dvojicích po obvodu plavidla bez použití padáků. Tento pohonný systém musí být rovněž použit v případě přerušeného startu, aby se zajistilo vystřelení lodi z neúspěšného odpalovacího zařízení . Toto zařízení v tomto případě nahrazuje obvyklý systém záchranné věže odpovědné za zachování života astronautů. Kosmická loď také musela být schopna přistát s padáky na moři. Použití motorového přistání bylo první ve vesmíru, všechna ostatní plavidla používala buď padáky k přistání na moři nebo na Zemi ( Sojuz ), nebo klouzavému přistání, například jako raketoplány . včervence 2017, SpaceX se rozhodne upustit od tohoto řešení, které vyžaduje, aby byla zaručena bezpečnost posádek, příliš těžkopádný certifikační postup. Podle prezidenta SpaceX Elona Muska navíc tento režim přistání již nepředpokládá marťanská verze kosmické lodi ( Red Dragon ), která ruší synergii mezi těmito dvěma projekty. Posádkový drak proto přistane na moři pomocí svých padáků, což je nouzový scénář plánovaný od začátku konstrukce plavidla.
Zelené světlo pro plnění tanků posádkou na paluběU misí s posádkou má NASA na palubě své astronauty, jakmile jsou tanky plné. Tento postup omezuje riziko ztráty posádky během plnění tanků, což představuje nezanedbatelná rizika, jak dokazuje výbuch na zemi odpalovače Falcon 9 vzáří 2016. SpaceX požadoval, aby byl u letů jejího odpalovacího zařízení, u nichž plnění začíná pouze 35 minut před startem, obnoven současný postup ( načtení a spuštění), u letů s posádkou by měl být obnoven: plnění tanků pohonnými látkami při extrémně nízké teplotě umožňuje výrazně zvýšit skladované množství (pohonné hmoty jsou při těchto teplotách mnohem hustší) a tento postup zabrání zahřívání pohonných látek, což by snížilo výkon nosné rakety. To vyžaduje, aby byly tanky naplněny po nastupování do posádek. Vzhledem k opatřením provedeným společností SpaceX byl v roce schválen výbor NASA odpovědný za zajištění bezpečnosti startůKvěten 2018 použití tohoto postupu pro lety s posádkou.
Nákladné lety pro NASA odloženyUkázalo se, že vývoj Crew Dragon je složitější než to, co předpokládali osoby odpovědné za SpaceX, a datum prvního letu oznámeného Elonem Muskem v roce 2016 sklouzne do roku 2020. Hlavními zdroji tohoto sklouznutí projektu jsou, kromě rozpočtových potíží NASA několik architektonických změn:
Kombinace rozpočtových omezení ovlivňujících komerční program NASA a obtíže, se kterými se setkali dva výrobci (SpaceX a Boeing) při vývoji posádky Dragon jako CST-100 Starliner, vedly k odložení vstupu do provozní fáze. První operační lety původně plánované na rok 2017 jsou nakonec odloženy na druhou polovinu roku 2019. V rocesrpna 2015„NASA je nucena koupit 6 sedadel pro úlevu od svých astronautů na palubě kosmické lodi Sojuz použitelné v roce 2018. Ruská kosmická agentura Roscosmos je jí účtuje 490 milionů USD (81,7 milionů za sedadlo, ale zahrnuje výcvik). vúnora 2017NASA kupuje opět 5 dalších sedadel za jednotkovou cenu 74,7 milionu. Nakonec zvažujeúnora 2019získat další dvě místa, aby byla zajištěna kontinuita mezi poslední misí Sojuz přepravující neruské astronauty (mise Sojuz MS-13 naplánovaná na červenec 2019) a prvními operačními lety dvou nových amerických plavidel.
Pro kvalifikaci kosmické lodi NASA požádá SpaceX, aby provedl dva lety, mezi které musí být vložen předváděcí systém vystřelování v době, kdy je aerodynamický tlak maximální ( max Q ), což dokazuje schopnost tohoto systému zvládnout selhání odpalovacího zařízení v nejhorším čase .
První kvalifikační let (březen 2019)První mise Crew Dragon, přezdívaná SpX-DM1, byla zahájena dne2. března 2019z odpalovací rampy 39A v Kennedyho vesmírném středisku . Účelem tohoto bezpilotního letu je ověřit provoz plavidla během kritických fází letu. Kotvilo se zapnutou ISS3. března, 27 hodin po startu, a zůstane kotvící čtyři dny před opuštěním stanice 8. března. Mise byla úspěšná a loď přistála o několik hodin později na Floridě, kde ji vyzvedla loď, která ji přivezla zpět na základnu na mysu Canaveral. Tam je nutné jej prozkoumat, rehabilitovat a poté připravit na zkoušku naprogramovaného záchranného systému.
Kosmická loď Crew Dragon během mise SpX-DM1 krátce před dokováním na Mezinárodní vesmírnou stanici.
Posádkový drak krátce před dokováním k modulu Harmony na Mezinárodní vesmírné stanici .
Posádka vesmírné stanice vstoupila do kosmické lodi Crew Dragon po otevření poklopu.
Během statické zkoušky motorů SuperDraco, která proběhla 20. dubna 2019, prudký výbuch zcela zničil kapsli Crew Dragon. Vyšetřování prováděná následně ukazují, že exploze byla způsobena netěsností v napájecím okruhu peroxidu dusíku v tlakovém okruhu obsahujícím helium. K úniku došlo u titanového ventilu. Pro vyřešení problému je ventil nahrazen prasklým kotoučem. Úpravy pohonného systému kosmické lodi Crew Dragon jsou úspěšně testovány13. listopadu 2019.
Test vyhazovacího systému (leden 2020)Test ejekčního systému vysoké nadmořské výšky byl proveden 19. ledna 2020. Kosmická loď byla poháněna raketou Falcon 9 po dobu 1 minuty 25 sekund do výšky 15 km . Motory odpalovacího zařízení jsou poté uhaseny a loď se vysune, zapálí své motory Superdraco a o několik sekund později dojde ke zničení rakety. Posádkový drak pokračoval v letu suborbitální cestou, před otevřením padáků 4 minuty 45 sekund po startu, poté úspěšně přistál v Atlantském oceánu po 9 minutách letu.
Druhý kvalifikační let (květen 2020)Druhý kvalifikační let a první let s posádkou SpX-DM2 byl zahájen dne30. května 2020. Posádku tvoří astronauti NASA Robert Behnken a Douglas Hurley . Vzlet proběhl bez problémů v 19:22 UTC a v 19:35 byla oběžná dráha provedena. Crew Dragon se připojí k ISS31. května 2020po 19 hodinách letu. Po dvouměsíčním pobytu na ISS astronauti stanici opustili1 st srpen a začal manévrovat zpět na Zemi a kapsle úspěšně přistála v Mexickém zálivu 2. srpna. Po úspěšném dokončení tohoto letu je kosmická loď způsobilá provádět své operační mise odZáří 2020.
Po dokončení kvalifikačních letů musí být zahájeny provozní lety, které zajistí úlevu posádkám Mezinárodní vesmírné stanice . V roce 2017 podepsala NASA smlouvu na 12 letů, z nichž 6 bude uskutečněno tobolkou Crew Dragon mezi lety 2020 a 2024 (prognóza). Každý let nese posádku až 4 osob, přičemž plavidla Sojuz pokračují v přepravě ruských kosmonautů.
Od roku 2020 musí kosmická loď Crew Dragon nejen převzít kontrolu nad posádkami, ale také nahradit nákladní verzi SpaceX Dragon pro přepravu nákladu na Mezinárodní vesmírnou stanici.
Hlavní vlastnosti Crew Dragon jsou následující.
Loď Crew Dragon je z velké části založena na nákladní verzi Dragon . Na rozdíl od předchozích generací kosmických lodí ( Sojuz , Apollo a Šen - čou ), které pomocí vysoké vzdušné záchranné věže posunuly plavidlo v případě poruchy odpalovacího zařízení , používá kosmická loď Crew Dragon vestavěné raketové motory, které kapsli od sebe oddělují tlačení a které lze použít po zbytek mise na orbitální manévry. Tyto raketové motory měly původně nahradit padáky pro návrat na Zemi, ale tato možnost nakonec nebyla zachována. Od svého konkurenta CST-100 se liší hlavně použitým zdrojem energie ( solární panely místo baterií), integrací věcných břemen (nádrže, baterie, kyslík atd.) Do kapsle posádky (na CST- 100 je toto zařízení obsaženo v samostatném servisním modulu, který se uvolňuje před atmosférickým návratem ), jakož i ve schopnosti nést externí užitečné zatížení několika tun v dutém válcovém modulu zvaném kufr, který rozšiřuje prostorový prostor plavidla. Na rozdíl od nákladní verze Dragon nejsou solární panely rozmístěny po obou stranách těla lodi, ale jsou pevné a lemují polovinu kufru. Posádkový drak skutečně potřebuje méně energie, což umožnilo toto řešení. Dalším důležitým rozdílem je dokovací systém typu NASA Docking System (NDS), který nahrazuje systém CBM používaný vesmírnou nákladní lodí. Dvě kosmické lodě Crew Dragon a CST-100 používají jako první tento mezinárodní androgynní dokovací systém vyvinutý NASA. Vnitřní průměr kruhového poklopu je 80 cm (ve srovnání se čtvercem strany 127 cm pro CBM).
Kosmická loď Crew Dragon o délce 8,23 metru obsahuje dvě podsestavy. Horní část lodi se skládá z kapsle ve tvaru komolého kužele, vysoké 4,88 ma maximálního průměru 3,96 metru. Jeho základ tvoří tepelný štít, který chrání loď při atmosférickém návratu . Část pod tlakem je určena pro posádku (celkový objem 9,3 m 3 ) a obsahuje také motory pro kontrolu a řízení polohy Draco, nádrže na pohonné hmoty atd. V horní části kapsle je malý odnímatelný kryt, který chrání dokovací komoru na Mezinárodní vesmírné stanici, když je kosmická loď umístěna na oběžnou dráhu a vrácena na Zemi. Kapsle má ve srovnání s předchozími nádobami čtyři relativně velká okénka. Poklop na boku umožňuje posádce dostat se do lodi. Nad poklopem a pod poklopem jsou umístěny dva poklopy: horní poklop pokrývá oddělení pilotních padáků, které provádí první brzdění a stabilizaci kapsle během návratu na Zemi, zatímco spodní poklop poskytuje přístup do oddílu čtyř hlavních padáků. Dno válcovité nádoby, nazývané kufr ( kufr v angličtině), je vysoké 3,66 metru a průměr 3,66 metru. Tato část lodi se po misi nezotavila, protože byla spuštěna před atmosférickým návratem a během ní byla zničena. Polovina jeho povrchu je pokryta fotovoltaickými články určenými pro napájení, zatímco druhá polovina je pokryta radiátory určenými pro tepelnou regulaci nádoby. Malá křidélka pomáhají aerodynamicky stabilizovat loď, pokud je vyhozena tryskami po poruše odpalovacího zařízení . Kufr je dutý a v případě potřeby umožňuje přepravu nestlačeného nákladu. Dostupný objem je 37 m 3 . Kosmická loď může přepravit užitečné zatížení 6 tun na oběžnou dráhu (v tlakové části nebo ne) a přivést zpět na Zemi náklad 3 tuny v tlakové části.
SuperDraco jsou sestaveny v párech.
SuperDraco na zkušební stolici McGregor společnosti SpaceX.
Posádka Dragon má dva typy na kapalné palivo a raketové motory , které se vyznačují použitím směsi hypergolique z peroxidu dusíku a UDMH . Osm raketových motorů SuperDraco s tahem 73 kilonewtonů se používá pouze pro možné vysunutí kapsle v případě poruchy odpalovacího zařízení . 16 Draco s jednotkovým tahem 400 newtonů se používá pro orbitální manévry a opravy. Tyto motory jsou rozděleny do čtyř klastrů po třech ve spodní části kapsle a dalších čtyř v přední části plavidla pod odnímatelným kuželem. Motory jsou uspořádány tak, aby byla zajištěna nadbytečnost v případě poruchy některých z nich.
Účelem systému podpory života je udržovat vlastnosti atmosféry kabiny lodi tím, že se tam umožní čtyřem lidem zůstat až pět dní. Obnovuje spotřebu kyslíku, udržuje tlak na hodnotě blízké hladině moře (101,3 kPa), zajišťuje hladinu vlhkosti mezi 25 a 75%, odstraňuje oxid uhličitý (CO 2) produkovaný dýcháním posádky, rozptyluje teplo produkované astronauty a elektronikou při udržování teploty mezi 18,3 a 26,7 ° C. Tento systém byl vyvinut ze systému používaného k udržení živých malých zvířat (myší) v nákladní lodi Dragon .
Většina vybavení systému podpory života je umístěna v přetlakové části plavidla pod sedadly obsazenými astronauty . Existují filtry pro (CO 2) používající hydroxid lithný , dvě skupiny tří nádrží na stlačený vzduch a kyslík (dvě nádrže na kyslík a čtyři nádrže na stlačený vzduch). Tyto tanky vycházejí z tanků vyvinutých pro Mezinárodní vesmírnou stanici X-38 Crew Rescue Vessel vyvinutých NASA (projekt zrušen). Nádrže musí umožňovat udržování minimálního tlaku 55 kilopascalů v případě úniku nebo dobrovolného čištění atmosféry, aby se atmosféra mohla evakuovat, pokud byla kontaminována počátkem požáru nebo znečišťující látkou. Když astronauti nosí oblek, mají na sedadlech zásuvky, ke kterým připojují své pupeční šňůry, aby obnovili a udrželi teplotu uvnitř. Odvlhčovač odstraňuje přebytek vody přítomné v kabině atmosféry vypouštění do prostoru. Regulace teploty se provádí dvěma způsoby. Když je nádoba ve vesmíru, je vzduch ochlazován kontaktem s okruhem, ve kterém cirkuluje chladicí kapalina, která sama odvádí kalorie ve vesmíru prostřednictvím radiátorů instalovaných na povrchu „kufru“ nádoby. Během startu a po přistání se teplota udržuje na dostatečně nízké hodnotě pomocí běžného chladicího okruhu, který využívá venkovní atmosféru.
Původně se plánovalo, že vnitřek kosmické lodi bude vybaven tak, aby pojal až sedm astronautů, zatímco verze používaná NASA pro úlevu od posádek mezinárodní vesmírné stanice měla mít méně, aby se zvýšil počet astronautů. dostupný prostor pro přepravovaný materiál. Po opuštění motorového přistání ve prospěch přistání pod padáky musel být počet přepravených astronautů snížen na čtyři, aby se zohlednily zpomalující síly v době kontaktu s povrchem oceánu (sklon sedadla musela být revidována, což vedlo k reorganizaci vnitřního uspořádání). Plochá dotyková obrazovka otočená k lůžkům pilota a druhého pilota spojuje všechna data a ovládací prvky. Pro nouzové situace má posádka klasická manuální tlačítka a centrální rukojeť pro vysunutí kapsle během startu. Kabina je navržena tak, aby pracovala v případě náhodného odtlakování . Aby se s touto eventualitou vyrovnali, nosí astronauti celotělový nepromokavý a nehořlavý skafandr navržený společností SpaceX během letu . Oblek a plavidlo spojuje pupeční potrubí. Skafandr podporuje komunikaci s exteriérem a uvnitř kabiny i tepelnou regulaci. Přilba je vyrobena 3D tiskem. Rukavice umožňují používání dotykových obrazovek.
SpaceX Crew 1 letové posádky při výcviku (srpen 2020).
Letová posádka SpaceX Crew-1 na oběžné dráze (listopad 2020).
Během atmosférického reentry je kosmická loď chráněna před teplem generovaným transformací kinetické energie na tepelnou energii pomocí tepelného štítu typu PICA-X ( Phenolic Impregnated Carbon Ablator ) v upravené verzi materiálu použitého v prostoru Stardust sonda .
Na rozdíl od starší verze nákladního vozu může posádkový drak samostatně zakotvit s Mezinárodní vesmírnou stanicí . Kromě toho kužel, který chrání poklop, se neuvolňuje do prostoru, ale je odnímatelný a nedílnou součástí vozidla, což umožňuje jeho opětovné použití. Dokovací systém je typu NASA Docking System (NDS) namísto systému CBM používaného vesmírnou nákladní lodí. Obě kosmické lodě Crew Dragon a CST-100 používají jako první tento mezinárodní androgynní dokovací systém vyvinutý NASA. Vnitřní průměr kruhového poklopu je 80 cm (u čtverce o straně 127 cm u CBM) a umožňuje přenos energie, dat, ovládacích prvků, vzduchu, komunikace a potenciálně pohonných látek, vody, kyslíku a tlakového plynu. Dovolit kosmické lodi přistát, Mezinárodní kosmická stanice je vybavena dvěma IDA adaptéry (IDA-2 a IDA-3). Ty jsou instalovány na dokovacích portech samotných PMA připojených k předním a zenitovým portům modulu Harmony . PMA dříve používal americký raketoplán, který měl androgynní periferní dokovací systém typu APAS-95. IDA-2 byl nainstalován dne19. srpna 2016během vesmírné procházky posádkou stanice, zatímco v IDA-3 probíhá instalacesrpna 2019.
Dokovací adaptér IDA nainstalovaný na Mezinárodní vesmírné stanici.
Pozemní ukázka kotvení se systémem NDS.
SpaceX navrhl svou kosmickou loď tak, aby mohla provádět tucet letů. NASA, která se původně zdráhala, konečně v červnu 2020 přijala, že kosmická loď Crew Dragon i odpalovací zařízení budou znovu použity pro rotaci posádek. Některé z těchto lodí budou také znovu použity v nákladní verzi jako součást smlouvy o dodávkách vesmírné stanice CRS-2.
Starty kosmické lodi Crew Dragon se provádějí z odpalovací rampy v Launch Complex 39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě. Tato odpalovací souprava byla použita jako součást programu Apollo a pro mise amerického raketoplánu . Poslední let raketoplánu (mise STS-135 ) vzlétl 8. července 2011 z této odpalovací rampy. Pevná věž použitá k přípravě nosné rakety byla přepracována tak, aby vyhovovala charakteristikám nosné rakety Falcon 9 . Paže umožňující posádce vstoupit na plavidlo byla zvednuta o 21 metrů a bylo také zvednuto sklíčko použité k evakuaci posádky a techniků v případě anomálie. Kosmická loď a odpalovací zařízení jsou kompletně sestaveny vodorovně a poté testovány v budově ( Horizontal Integration Facility ) postavené společností SpaceX nedaleko odpalovací rampy. Sestava je dopravena vztyčovacím transportérem ( Transporter Erector nebo TE) na odpalovací rampu a poté vertikálně narovnána. Všechna tato zařízení umožňují montáž a odpálení raket Falcon 9 v osobní nebo nákladní verzi, stejně jako raketa Falcon Heavy.
Loď a raketa SpaceX Crew-1 Falcon 9 v montážní budově.
Brána umožňující posádce přístup k Crew Dragon.
Jediným odpalovačem, který se kvalifikoval k uvedení Crew Dragon na oběžnou dráhu, je raketa Falcon 9 ve verzi „ block 5 “. Tato dvoustupňová raketa uskutečnila svůj první let v roce 2012 a od té doby prokázala svou spolehlivost provedením téměř stovky letů (od roku 2020). Tato raketa s výškou 70 metrů a vzletovou hmotností 549 tun může umístit více než 22,8 tuny na nízkou oběžnou dráhu (ve výšce pod Mezinárodní vesmírnou stanicí) a 8,3 tuny na geostacionární přenosovou oběžnou dráhu . Jeho první fáze je opakovaně použitelná, ale pokud je tato možnost implementována, užitečné zatížení je 16,8 tuny na nízké oběžné dráze a 5,8 tuny na geostacionární přenosové oběžné dráze. Tyto dva stupně jsou poháněny motory Merlin 1D (9 pro první stupeň, jeden pro druhý) s jednotkovým tahem 903 kiloNewtonů a specifickým impulzem 298 sekund (na zemi). Aby splnil specifikace NASA, jejímž cílem je snížit pravděpodobnost ztráty posádky pod 1/270, vyvinul SpaceX novou verzi, používanou také pro ostatní mise uváděné na trh SpaceX. Mezi požadavky je potřeba, aby struktura spouštěče podporovala zatížení o 40% větší než maximální vypočítané zatížení, zatímco tato hodnota je pouze 25% pro vypouštění satelitů .
Ke startu dojde, pouze pokud je splněn určitý počet meteorologických podmínek : rychlost větru nižší než 55 km / h v horní části odpalovacího zařízení, žádný střih větru ve výšce, žádný blesk během 30 minut před startem. Vzlet, absence bouřka spojená s kovadlinovým mrakem cumulonimbus v okolních dvaceti kilometrech, žádná silná vrstva mraku s vnitřní teplotou pod 0 stupňů. Kromě toho musí meteorologické podmínky na trase plavidla nad severním Atlantským oceánem , kde by plavidlo v případě poruchy odpalovacího zařízení pravděpodobně přistálo, umožňovat jeho obnovení v případě přerušení letu.
Spouštěč a loď opouštějí montážní budovu na svém vztyčovacím transportéru několik dní před datem vypuštění a jsou umístěny ve vzpřímené poloze na odpalovací rampě. Několik hodin před vzletem vstoupila posádka na loď mostem pevné věže sousedící s odpalovací rampou.
Spouštěcí sekvence probíhá téměř vždy ve stejné chronologii. Plnění tanků odpalovacího zařízení začíná 45 minut před plánovaným časem vzletu (t), když je posádka již na palubě plavidla. O 3 minuty později byla ulička, která umožňovala astronautům přístup do kosmické lodi, zatažena. 37 minut před vzletem je záchranný systém plavidla vyzbrojen a začíná plnění tanků první etapy, pak je na řadě t-16 'tanků druhé etapy. V t-5 'loď přijímá energii ze svých baterií. V t-45 sekundách osoba odpovědná za vypuštění dá zelenou pro pokračování operací. Tři sekundy před startem začíná sekvence zapalování raketového motoru.
45 sekund po vzletu (t + 45 s) dosáhne odpalovací zařízení Max Q (bod maximálního dynamického tlaku). Motory prvního stupně se vypnou v čase t + 2 min 33 s: první stupeň se uvolní o tři sekundy později a motory druhého stupně se zapnou v čase t + 2 min 44 s. Druhá fáze se vypne 8 minut a 47 sekund po vzletu. Plavidlo se oddělilo od druhého stupně v čase t + 12 minut a 46 sekund poté, co byla spuštěna otevírací sekvence kuželu chránícího kotevní systém. První stupeň, který se obnoví, zahájí brzdnou sekvenci t + 8 min 47 s, poté přistane na člunu umístěném mimo Floridu v t + 9 min 42 s.
V případě, že odpalovací zařízení selže před vzletem (a zatímco je posádka přítomna na plavidle) nebo během fáze pohonu, plánuje se několik scénářů záchrany plavidla a jeho posádky v různých konfiguracích (nadmořská výška, rychlost atd.) ..):
Kosmická loď Crew Dragon po samostatném oddělení od Mezinárodní vesmírné stanice používá svůj pohon ke snížení své oběžné rychlosti. Po několika hodinách provede závěrečné manévry, aby vstoupil do atmosféry, aby přistání lodi proběhlo v oblasti plánovaného zotavení. V závislosti na povětrnostních podmínkách lze vybrat několik lokalit mimo Floridu a v případě potřeby je také možné provést nouzové přistání v Mexickém zálivu . Kónický poklop chránící kotevní systém (nástroje a poklop ) je uzavřen. Beztlaká část nádoby se uvolní a nádoba se přeorientuje tak, aby její tepelný štít směřoval dopředu, aby chránil nádobu před ohřevem generovaným třením atmosféry. Přední část nádoby se rychle zahřeje na teplotu dosahující 1600 ° C . Během této fáze loď pomocí svých trysek řídí svůj úhel vstupu, aby optimalizovala svou trajektorii a dostala se co nejblíže cílovému bodu. Dosažená přesnost je několik kilometrů. Ve výšce asi 13,7 km spustí kosmická loď rozmístění dvou malých pilotních padáků, které kosmickou loď stabilizují a zpomalí. Tři hlavní padáky jsou rozmístěny ve výšce asi 3 kilometrů a snižují rychlost sestupu na asi 20 km / h . Kosmická loď přistála přibližně 50 minut po zahájení manévrů, které spustily atmosférický opětovný vstup. Plavidlo se rychle vzpamatovalo a vrátilo na plavidlo přítomné v přistávací zóně. Astronauti poté opustili loď.
Let č | Mise | Náplast | Kapsle | Zahájení | Vrátit se | Osádka | Výsledek |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Demo-1 | C201 | 2. března 2019 | 8. března 2019 | Bez posádky | Úspěch | |
Bezpilotní kvalifikační let | |||||||
- | Zkouška vysunutí letu | C205 | 19. ledna 2020 | Bez posádky | Úspěch | ||
Atmosférický let používaný k otestování systému vyhazování kapslí | |||||||
2 | Demo-2 | C206 Snaha | 30. května 2020 | 30. srpna 2020 |
Robert Behnken Douglas Hurley |
Úspěch | |
Kvalifikační let s posádkou | |||||||
3 | Posádka-1 | C207 Odolnost | 16. listopadu 2020 | 2. května 2021 |
Michael Hopkins Victor Glover Soichi Noguchi Shannon Walker |
Úspěch | |
První operační let | |||||||
4 | Posádka-2 | C206 Snaha | 23. dubna 2021 | Listopad 2021 (předpokládané) |
Robert Shane Kimbrough K. Megan McArthur Akihiko Hoshide Thomas Pesquet |
Probíhá | |
5 | 4. inspirace | C207 Odolnost | 15. září 2021 | Září 2021 (předpokládané) |
Jared Isaacman Sian Proctor Hayley Arceneaux Christopher Sembroski |
Předpokládané | |
První soukromý let; první operační let bez přistání na ISS. | |||||||
6 | Posádka-3 | 31. října 2021 |
Raja Chari Tom Marshburn Matthias Maurer Kayla Barron |
Předpokládané | |||
7 | Axiom Space-1 | Leden 2022 |
Michael López-Alegría Larry Connor Mark Pathy Eytan Stibbe |
Předpokládané | |||
První soukromý let na ISS | |||||||
8 | Posádka-4 | 2022 |
Kjell N. Lindgren Robert Hines Samantha Cristoforetti Bude oznámeno |
Předpokládané | |||
9 | Axiom Space-2 | Podzim 2022 |
Peggy Whitson John Shoffner Bude oznámeno Bude oznámeno |
Předpokládané | |||
Druhý soukromý let na ISS |
Let č | Mise | Kapsle | Zahájení | Objektivní | Výsledek |
---|---|---|---|---|---|
1 | CRS-21 | C208 | 6. prosince 2020 | Náklad na ISS | Úspěch |
2 | CRS-22 | C209 | 3. června 2021 | Náklad na ISS | Úspěch |
3 | CRS-23 | C208 | 18. srpna 2021 | Náklad na ISS | Předpokládané |