Organisation | NASA |
---|---|
Bygger | SpaceX |
Launcher | Falcon 9 blok 5 |
Start base | Kennedy Pad Space Center 39-A |
Første fly |
2. marts 2019 uden besætning 30. maj 2020 med besætning |
Sidste flyvning | 23. april 2021 |
Antal flyvninger | 4 |
Status | I drift |
Højde | 8,1 m |
---|---|
Tør masse | 6.350 kg |
Samlet masse | ~ 13 tons |
Ergols | Kvælstofperoxid / UDMH |
Fremdrift |
8 x 73 kN ( SuperDraco ) 16 x 400 N ( Draco ) |
Energikilde | Solpaneler |
Landing | Faldskærme |
Bestemmelsessted |
Lav jordbane ( International rumstation ) |
---|---|
Mandskab | mellem 2 og 4 astronauter |
Samlet fragt | 6 tons |
Lydstyrke under tryk | 9,3 m 3 |
Ikke-trykvolumen | 37 m 3 |
Autonomi |
En uge i fri flyvning 6 måneder fortøjet |
Hatch-type | NASA-docking-system |
Den Crew Drage (eller SpaceX Dragon 2 ) er et rumfartøj udviklet af SpaceX selskab på vegne af den amerikanske rumfartsorganisation , NASA , der siden 2020 har været udskiftning af besætninger på den internationale rumstation . Rumfartøjet er i stand til at bære et besætning på fire astronauter i lav kredsløb . Crew Dragon med CST-100 fra Boeing, et af de to skibe, der blev udviklet som reaktion på udbudsprogrammet CCDeV lanceret i 2010. Sidstnævnte var beregnet til at genoptage de midlertidigt sikrede opgaver fra russiske skibe Soyuz til efter tilbagetrækningen af den amerikanske rumfærge i 2011 .
Rumfartøjet er stort set inspireret af SpaceX Dragon- rumfragtskibet, der siden 2012 har leveret en del af forsyningerne til den internationale rumstation . Med en tom masse på over 6,3 ton kan skibet bære en nyttelast på op til 6 tons fordelt mellem de dele, der er under tryk og ikke under tryk, og det kan bringe tilbage til Jorden op til 3 tons gods i sin del. Rumfartøjet placeres i kredsløb af en delvist genanvendelig Falcon 9- raket udviklet af den samme producent, som har vist sin pålidelighed ved at lancere adskillige satellitter i de seneste år. Ligesom CST-100 og i modsætning til de tidligere generationer af besætningsbærende rumfartøjer ( Soyuz , Apollo og Mercury ) består redningsanordningen, der blev brugt i tilfælde af en anomali under lanceringen, af integrerede raketmotorer, der fjerner affyringsskibet. Crew Dragon rumfartøjet adskiller sig fra CST-100 hovedsageligt ved integration af servitutter i besætningskapslen (på CST-100 er dette udstyr indeholdt i et separat servicemodul, der frigives før atmosfærisk genindtræden ) ved et højere overfladeareal af solceller paneler, der giver den udvidet autonomi i fri flyvning såvel som ved evnen til at bære en ekstern nyttelast på flere tons i det hule cylindriske modul kaldet bagagerummet, der udvider rumfartøjet. I modsætning til CST-100 lander besætningsdragen til søs, når den vender tilbage til jorden. Skibet er designet til at blive genbrugt.
Udviklingen af rumfartøjet er betydeligt forsinket på grund af finansierings- og udviklingsproblemer: den første bemandede flyvning, som oprindeligt var planlagt til 2016, udsættes gradvist til 2020. Den første ubemandede kvalifikationsflyvning udføres den2. marts 2019, og den første flyvning med en besætning finder sted den30. maj 2020. Den operationelle idriftsættelse af rumfartøjet ( flyvning den 16. november 2020 ) sætter en stopper for den dyre situation med NASAs afhængighed af det russiske rumfartsagentur til lindring af dets besætninger. Rumfartøjet Crew Dragon er ikke kun til at transportere besætninger, men også til at erstatte SpaceX Dragon- fragtversionen til transport af gods til den internationale rumstation.
Efter tilbagetrækningen af den amerikanske rumfærge , der er effektiv siden sommeren 2011, har NASA ikke længere transportmidler til at bringe sine astronauter til den internationale rumstation . Hun må ty til russisk sojuz . Da beslutningen om at trække rumfærgen tilbage blev taget i 2004, forudsagde NASA, at rumfartøjet Orion , udviklet som en del af Constellation-programmet , ville erstatte det i 2014 for at transportere astronauter. Udviklingen af Orion-rumfartøjet var kompleks, da det skulle bruges både til at betjene lav bane og til at bære dets besætning til Månen og muligvis videre. Hver mission på dette skib vil også være meget dyr, da det er designet til dybt rum.
Forsinkelserne akkumuleret med dette projekt besluttede NASA at overlade udviklingen af skibe, der udelukkende er ansvarlige for transport af astronauter til lav bane. COTS- programmet , der blev oprettet i 2006, havde til formål at overdrage udvalgte kandidater både godstransport og astronauttransport (mulighed D). De to kandidater, der blev valgt til COTS-programmet, fokuserede på udviklingen af fragtskibet, som er det prioriterede behov. I 2010 lancerede NASA programmet Commercial Crew Development eller CCDev (fransk forretningsudvikling for besætning ) for at udvælge nye virksomheder, der sandsynligvis vil arbejde straks med persontransport. CCDev indvier, ligesom COTS-programmet, en ny måde at arbejde på af NASA med industriister, der er ansvarlige for at udvikle rumfartøjer til det bemandede rumprogram.
For tidligere bemandede flyprogrammer ( Mercury , Gemini , Apollo , LEM , Skylab , American Space Shuttle , International Space Station-programmer ) definerede NASA-ingeniører og teknikere alle karakteristika for det materiale, der skal udvikles, samt support og vilkår for anvendelse inden overlade udviklingen til producenterne. NASA-personale var stærkt involveret i certificerings- og lanceringsprocesserne såvel som i flyveoperationer. Alt det udviklede udstyr såvel som infrastrukturen tilhørte den amerikanske rumfartsorganisation. NASA definerer specifikationer for Commercial Crew-programmet centreret om behovet for at have et transportsystem, der sikrer besætningenes sikkerhed, pålidelig og til en moderat pris. Producenter, der ønsker at imødekomme dette behov, kan frit definere den mest effektive løsning til at nå de mål, der er defineret af NASA, og de ejer det udviklede udstyr. De understøtter lancering og flyvning. NASA-ingeniører og specialister arbejder i tæt samarbejde med disse producenter for at være i stand til at styre udviklingsfasen, samtidig med at de leverer deres ekspertise og ressourcerne fra rumagenturet (testbænke osv.). Producenter kan også markedsføre deres produkt til andre brugere end det amerikanske rumfartsagentur.
For at opfylde programmets specifikationer skal de virksomheder, der deltager i udbuddet, levere både en bærerakett og et rumfartøj, der opfylder følgende betingelser:
NASA opfordrer deltagerne til at være kreative. Ingen teknisk løsning er udelukket (rumfærge, klassisk Apollo-type skib).
Udvælgelsen af virksomheder finder sted i flere faser. CCDev 1-fasen med et budget på 50 millioner USD, der finder sted i 2010, sigter mod at stimulere forskning og udvikling inden for besætningens rumtransport. Fem virksomheder vælges: Sierra Nevada Corporation via dets datterselskab SpaceDev , der tilbyder Dream Chaser , en kandidat til COTS-programmet, der ikke lykkes; Boeing , tilknyttet Bigelow Aerospace , der tilbyder CST-100 ; United Launch Alliance ; Paragon Space Development Corporation ; Blå oprindelse . Til CCDev 2- fasen (2010-2011), der sigter mod at tilbyde nye koncepter og opgraderinger til eksisterende udstyr, afsættes USD 270 millioner til Blue Origin, Sierra Nevada Corporation, SpaceX og Boeing. Den næste fase skulle være den reelle indkaldelse af bud til levering af en komplet tjeneste, men senatet, der ikke har tildelt et tilstrækkeligt budget, foreslås af NASA en mellemfase, kaldet Commercial Crew integreret kapacitet eller CCiCap. Der vælges tre virksomheder:
Endelig NASA beslutter 6. september 2014 at fastholde to kandidater:
Egenskaber | CST-100 | Besætningsdrage | Soyuz TMA M / MS |
---|---|---|---|
Bygger | Boeing | SpaceX | RKK Energia |
Skriv køretøj, der vender tilbage | Kapsel | Kapsel | Kapsel |
Masse | 10 t | 7,5-10 t | 7,15 t |
Ydre diameter | 4,56 m | 3,7 m . | 2,72 m (sænkningsmodul 2,2 m ) |
Længde | 5,03 m | 7,2 m | 7,48 m |
Levende volumen | 11 m 3 | 9,3 m 3 | 9 m 3 |
Energikilde | Solpaneler + batterier | Solpaneler | Solpaneler |
Udstødningssystem | Thrustere integreret i servicemodulet | Thrustere integreret i kapslen | Redningstårn |
Autonomi i fri flyvning | 60 timer | En uge | 4 dage |
Landingsmetode | Faldskærme + oppustelige puder (Land) | Faldskærme (hav) | Faldskærme + fremdrift for resthastighed |
Landingssted | Land eller hav | Hav | jorden |
Launcher | Atlas V. | Falcon 9 | Soyuz |
Genanvendelighed | Ja | Ja | Ingen |
En anden funktion | Ikke-trykbelastningskapacitet | Del under tryk opdelt i to moduler |
I henhold til kontrakten med NASA inkluderer de beløb, der er tildelt de to producenter, en ubemandet kvalifikationsflyvning efterfulgt af en kvalifikationsflyvning med et besætning, der inkluderer mindst en NASA-astronaut for at validere driften af løfteraket, rumfartøjet og systemer under lanceringen, manøvrer i kredsløb og dockingoperationer med den internationale rumstation. Når certificeringsfasen er afsluttet, vil hver af de to producenter derefter udføre to operationelle missioner, hvor dette antal derefter kan øges til seks.
Fra starten af Falcon 9's udvikling var et af dets erklærede mål at sende besætninger til den internationale rumstation . IMarts 2006, SpaceX annoncerer udviklingen af Dragon- rumfartøjet , som skal bruges til at sende fragt og efterfølgende astronauter til ISS. Den bemandede version skal kunne transportere 7 astronauter til ISS eller astronauter og gods samtidigt.
I September 2006, Modtager SpaceX den første kontrakt fra NASA om at transportere gods til ISS med mulighed for at udvide kontrakten til at sende astronauter.
SpaceX modtager $ 75 millioner i april 2011i anden fase af NASA Commercial Crew- programmet (CCDev2). Hovedformålet med denne fase er at udvikle et nyt redningsanlæg til flydende brændstof integreret i kapslen, som adskiller sig radikalt fra de hidtil anvendte redningstårne til fast brændsel. SpaceX er også i gang med designet af den bemandede Dragon, kaldet DragonRider, til en første flyrejse planlagt til 2014.
I oktober 2011, Meddeler Elon Musk, at rumfartøjet har afsluttet den foreløbige designfase, især udstødningssystemet, som er godkendt af NASA, og nogle elementer som thrustere, solpaneler, termisk beskyttelse eller styresystemet er allerede i produktion. SpaceX fremstiller derefter de første prototyper af SuperDraco- motorerne , som skal bruges både til at skubbe skibet ud, når det er nødvendigt, og til at lande på jorden eller andre planeter. Nye testfaciliteter er bygget på McGregor og ijanuar 2012SuperDraco-motoren fyres for første gang i en række jordprøver.
I Juli 2012, er alle målene for CCDev2-fasen afsluttet, hvor SpaceX og NASA har gennemgået de detaljerede planer for hver fase af flyvningen, især ud fra et sikkerhedsmæssigt synspunkt.
CCiCap (august 2012-september 2014)SpaceX modtager yderligere $ 440 millioner i August 2012i tredje fase af Commercial Crew-programmet, Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap). SpaceX skal fortsætte med designet af rumfartøjet, især jordfaciliteterne, strømmen af in-orbit-missionen og sikkerhed. En jordudstødningstest skal også udføres afDecember 2013, efterfulgt af en test med flyudkast i april 2014, men disse tests udsættes henholdsvis til 2015 og 2020. SpaceX præsenterer NASA for de metoder, der anvendes til at designe, bygge og teste de integrerede systemer i oktober 2012derefter en detaljeret analyse af de systemer, der sikrer astronauternes sikkerhed i August 2013.
En første model af Crew Dragon med dens indvendige fittings præsenteres offentligt i Maj 2014.
Men på trods af de fremskridt, der blev gjort, blev udviklingen af rumfartøjet såvel som de andre projekter i Commercial Crew-programmet bremset af USA's kongres budgetmæssige modvilje mod dette program og dets kroniske underfinansiering indtil 2014, da NASA ikke kunne inden denne dato tildele de nødvendige beløb til disse virksomheder. Som et resultat udsættes datoen for den første flyvning, der oprindeligt var planlagt til 2015, til 2017.
Endelig udvælgelse (september 2014)Crew Dragon vælges endeligt af NASA i september 2014at transportere astronauter til ISS. SpaceX modtager 2,6 milliarder dollars til at færdiggøre udviklingen af rumfartøjet og udføre en ubemandet testflyvning, en med et besætning, derefter 2 til 6 operationelle flyvninger.
I Maj 2014, SpaceX annoncerer opførelsen af DragonFly-prototypen, som skal gennemføre en intensiv testkampagne af rumfartøjets drevne landingssystem.
En første test, der simulerer en afbrydelse af lanceringen efter en fejl på løfteraket, udføres den 6. maj 2015ved Cape Canaveral. Crew Dragon-rumfartøjet, der er installeret på affyringsrampen til Launch Complex 40, antænder sine otte SuperDraco- raketmotorer , som giver 54 tons stød i 6 sekunder ved at brænde to tons hydrazin og nitrogenperoxid . I slutningen af den fremdrevne fase når rumskibet en hastighed på 640 km / t og fortsætter sin stigning til en højde på 1.500 meter. Efter at have nået højdepunktet for sin bane er den nederste del af skibet løsrevet, og det vipper og peger varmeskjoldet mod jorden. Tre pilot faldskærme beregnet til at stabilisere kapslens udbredelse, derefter sænker tre hoved faldskærme faldet. Kapslen landede i havet et minut og 39 sekunder efter lanceringen, cirka 2,6 kilometer fra affyringsrampen. På trods af funktionsfejl i en af motorerne betragtes testen som en succes.
Efter test af jordudkast er afsluttet, sendes kapslen til McGregor af oktober 2015for at fortsætte sin testkampagne. det24. november 2015, udføres en anden svagtest. Kapslen, der er fastgjort til jorden ved hjælp af kabler, antænder sine otte SuperDraco-motorer i 5 sekunder, mens den forbliver i en fast højde over jorden. Denne test skulle være den første i en lang serie, men efterfølgende test annulleres, når SpaceX opgiver den drevne landing.
Glider datoen for den første flyvningFra 2013 formaliserede NASAs inspektionstjenester forsinkelsen i programmet. Disse skyldes primært underfinansieringen af programmet mellem 2011 og 2013, SpaceX og Boeings tekniske vanskeligheder i udviklingen af deres rumfartøj samt administrative forsinkelser fra NASA. Crew Dragon skal gennemgå et par ændringer for at sikre dets vandmodstand, når det lander på land, når det vender tilbage til Jorden, da skibet oprindeligt var designet til at lande på jorden. For sin del bidrager NASA, som skal validere de valg, der træffes af producenterne med hensyn til sikkerhed, også til forsinkelsen ved at svare på rapporterne og anmodninger om ændringer sendt af SpaceX og Boeing med en forsinkelse på op til 7 måneder.
Circumlunar mission projektI februar 2017, Annoncerer SpaceX en omgangsmission (en flyvning over månen, inden den vender tilbage til Jorden) ved hjælp af Crew Dragon- rumfartøjet , som ved denne lejlighed ville blive lanceret af den tunge raket Falcon Heavy . Besætningen bestod af to betalende rumturister. Men dette projekt er opgivet ifebruar 2018, fordi ifølge Elon Musk , chef for SpaceX, bliver det usandsynligt, at Falcon Heavy vil blive brugt til dette formål i betragtning af de hurtige fremskridt i udviklingen af den BFR tunge løfteraket, der skal erstatte den. Iseptember 2018, SpaceX afslører, at klienten til dette projekt var Yūsaku Maezawa , som i stedet foretrak at udføre denne mission med BFR ved at udvikle det kunstneriske projekt kaldet DearMoon .
Forladelse af den elektriske landingEt af de mest spektakulære aspekter af projektet SpaceX var brugen af en kraftig landing: rumfartøjet Dragon Crew skulle reducere hastigheden og derefter lande forsigtigt på fast grund ved kun at bruge dens 8 raketmotorer superdraco af en enhedskraft på 71 kN monteret parvis rundt om skibets omkreds uden brug af faldskærme. Dette fremdrivningssystem skal også anvendes i tilfælde af en afbrudt affyring for at sikre, at skibet skubbes væk fra den mislykkede affyringsskytte . Denne enhed erstatter det sædvanlige system i redningstårnet, der er ansvarlig for at bevare astronauternes liv i dette tilfælde. Rumfartøjet måtte også være i stand til at lande med faldskærme til søs. Brugen af en motor landing var en første i rummet, alle andre skibe brugte enten faldskærme til at lande på havet eller på jorden ( Soyuz ) eller til en svæveflyvning landing, sådan som rumfærger . Ijuli 2017, SpaceX beslutter at opgive denne løsning, som pålægger en alt for besværlig certificeringsprocedure for at garantere besætningenes sikkerhed. Desuden er denne landingstilstand ifølge SpaceX-præsident Elon Musk ikke længere den planlagte for Mars-versionen af rumfartøjet ( Red Dragon ), hvilket annullerer synergien mellem de to projekter. Besætningsdragen lander derfor til søs ved hjælp af faldskærme, et nødscenarie planlagt fra starten af skibets design.
Grønt lys til fyldning af tanke med besætningen om bordTil besætningsmissioner har NASA sine astronauter om bord, når kampvogne er fulde. Denne procedure begrænser risikoen for besætningstab under påfyldning af tanke, hvilket udgør ikke-ubetydelige risici, som det fremgår af eksplosionen af Falcon 9- løfteraket på jorden iseptember 2016. SpaceX har anmodet om, at den nuværende procedure ( load and go ), der anvendes på flyvningerne til dens løfteraketter, for hvilken påfyldningen begynder kun 35 minutter før lanceringen, fornyes til flyvninger med et besætning: at fylde tankene med drivmidler ved ekstremt lav temperatur tillader betydeligt øg den lagrede mængde (drivmidlerne er meget tættere ved disse temperaturer), og denne procedure undgår opvarmning af drivmidlet, hvilket ville forringe løfterakettens ydeevne. Dette kræver, at tanke fyldes, efter at man er gået om bord på besætningerne. I betragtning af de arrangementer, der er truffet af SpaceX, er NASA-komitéen, der er ansvarlig for at sikre sikkerheden ved lanceringer, valideret iMaj 2018 brugen af denne procedure til bemandede flyvninger.
Dyre flyvninger udsat til NASAUdviklingen af Crew Dragon viser sig at være mere kompleks end det, der var planlagt af de ansvarlige for SpaceX, og datoen for den første flyvning, der blev annonceret af Elon Musk i 2016, glider til 2020. De vigtigste kilder til denne glidning af projektet er, ud over NASAs budgetmæssige vanskeligheder, flere arkitektoniske ændringer:
Kombinationen af budgetbegrænsninger, der påvirker NASAs kommercielle program, og de vanskeligheder, som de to producenter (SpaceX og Boeing) har haft i udviklingen af Crew Dragon som CST-100 Starliner, fører til en udsættelse af indgangen til den operationelle fase. De første operationelle fly, der oprindeligt var planlagt til 2017, udsættes endelig til anden halvdel af 2019. Iaugust 2015, NASA er tvunget til at købe 6 pladser til aflastning af sine astronauter ombord på Soyuz-rumfartøjer, der kan bruges i 2018. Disse faktureres til det til 490 millioner US $ af det russiske rumfartsbureau Roscosmos (81,7 millioner pr. Sæde, men inkluderer træning). Ifebruar 2017, NASA køber igen 5 ekstra pladser til en enhedsomkostning på 74,7 millioner. Endelig overvejer hun ifebruar 2019at erhverve to andre steder for at garantere kontinuitet mellem den sidste Soyuz-mission med ikke-russiske astronauter ( Soyuz MS-13- mission planlagt til juli 2019) og de første operationelle flyvninger med de to nye amerikanske skibe.
For at kvalificere rumfartøjet beder NASA SpaceX om at udføre to flyvninger, mellem hvilke der skal indsættes en demonstration af udstødningssystemet på det tidspunkt, hvor det aerodynamiske tryk er maksimalt ( maks. Q ), hvilket demonstrerer dette systems evne til at klare den dårligste startfejl .
Første kvalifikationsflyvning (marts 2019)Besætningsdrakens første mission, kaldet SpX-DM1, blev lanceret den2. marts 2019fra affyringsrampen 39A ved Kennedy Space Center . Formålet med denne ubemandede flyvning er at kontrollere driften af skibet i de kritiske faser af flyvningen. Det fortøjede med ISS på3. marts27 timer efter lanceringen og forbliver fortøjet i fire dage, inden den forlader stationen 8. marts. Missionen var en succes, og skibet landede et par timer senere fra Florida, hvor det blev hentet af et skib, der bragte det tilbage til basen ved Cape Canaveral. Der skal det undersøges, rehabiliteres og derefter forberedes til test af det programmerede redningssystem.
Crew Dragon-rumfartøjet under SpX-DM1- missionen kort før docking til den internationale rumstation.
Besætningsdrage kort før docking til Harmony-modulet på den internationale rumstation .
Rumstationens besætning går ind i rumskibet Crew Dragon efter åbning af lugen.
Under en statisk test af SuperDraco-motorerne, der fandt sted den 20. april 2019, ødelagde en voldsom eksplosion Crew Dragon-kapslen fuldstændigt. De efterfølgende undersøgelser viser, at eksplosionen skyldtes en lækage i nitrogenperoxidforsyningskredsløbet i det tryk, der indeholder helium. Lækagen opstod ved en titanventil. For at løse problemet udskiftes ventilen med en brudskive. Ændringerne af fremdrivningssystemet fra Crew Dragon-rumfartøjet er testet med succes13. november 2019.
Test af udstødningssystem (januar 2020)En test af udstødningssystemet til rumfartøjer i høj højde blev udført den 19. januar 2020. Rumfartøjet blev drevet af en Falcon 9- raket i 1 minut og 25 sekunder til en højde på 15 km . Launcherens motorer slukkes derefter, og skibet skubber ud og antænder dets Superdraco-motorer efterfulgt af ødelæggelsen af raketten et par sekunder senere. Besætningsdragen fortsatte sin flyvning på en suborbital sti, inden de åbnede faldskærme 4 minutter 45 sekunder efter lanceringen og landede derefter med succes i Atlanterhavet efter 9 minutters flyvning.
Anden kvalifikationsflyvning (maj 2020)Den anden kvalifikationsflyvning og den første flyvning med et SpX-DM2- besætning blev lanceret den30. maj 2020. Besætningen består af NASA- astronauterne Robert Behnken og Douglas Hurley . Start fandt sted kl. 19:22 UTC uden problemer, og kl. 19:35 blev kredsløbet gennemført. Crew Dragon slutter sig til ISS31. maj 2020efter 19 timers flyvning. Efter et to måneders ophold på ISS forlod astronauterne stationen1 st August og begyndte at manøvrere tilbage til Jorden, og kapslen landede med succes i den Mexicanske Golf 2. august. Efter den vellykkede afslutning af denne flyvning er rumfartøjet kvalificeret til at udføre sine operationelle missioner fraSeptember 2020.
Når kvalifikationsflyvningerne er gennemført, skal de operationelle flyvninger, som vil sikre lindring af besætningerne på den internationale rumstation , starte. En kontrakt for 12 flyvninger blev underskrevet af NASA i 2017, hvoraf 6 udføres af Crew Dragon-kapslen mellem 2020 og 2024 (prognose). Hver flyvning vil bære et besætning på op til 4 personer, hvor Soyuz- skibe fortsætter med at transportere russiske kosmonauter.
Fra 2020 skal Crew Dragon- rumfartøjet ikke kun overtage besætningerne, men også erstatte SpaceX Dragon- fragtversionen til transport af gods til den internationale rumstation.
De vigtigste egenskaber ved Crew Dragon er som følger.
Crew Dragon-skibet er stort set baseret på Dragon- lastversionen . I modsætning til tidligere generationer af rumfartøjer ( Soyuz , Apollo og Shenzhou ), der brugte et høj- luft redningstårn til at flytte skibet væk i tilfælde af en launcher fiasko , bruger Crew Dragon rumfartøjet indbyggede raketmotorer, der flytter kapslen fra hinanden ved skubbe det, og som kan bruges i resten af missionen til orbitale manøvrer. Disse raketmotorer skulle oprindeligt erstatte faldskærme for at vende tilbage til Jorden, men denne mulighed blev i sidste ende ikke bevaret. Den adskiller sig fra sin konkurrent, CST-100, hovedsageligt ved den anvendte energikilde ( solpaneler i stedet for batterier), integrationen af servietter (tanke, batterier, ilt osv.) Til besætningens kapsel (på CST- 100 dette udstyr er indeholdt i et separat servicemodul, der frigøres før atmosfærisk genindtræden ) såvel som af evnen til at bære en ekstern nyttelast på flere tons i det hule cylindriske modul kaldet bagagerummet, der udvider fartøjets rumlige. I modsætning til Dragon- fragtversionen er solpaneler ikke indsat på begge sider af skibets krop, men er faste og ligger halvdelen af bagagerummet. Crew Dragon har faktisk brug for mindre energi, hvilket gjorde denne løsning mulig. Den anden vigtige forskel er dockingsystemet NASA Docking System (NDS) , der erstatter CBM- systemet, der bruges af rumfragten. De to Crew Dragon og CST-100 rumfartøjer er de første til at bruge dette internationale androgyne docking system udviklet af NASA. Den indvendige diameter af den cirkulære luge er 80 cm (sammenlignet med en firkant på 127 cm side for CBM).
Rumfartøjet Crew Dragon på 8,23 meter inkluderer to underenheder. Skibets top består af en kapsel i form af en trunkeret kegle, 4,88 meter høj og en maksimal diameter på 3,96 meter. Dens base er dannet af et varmeskjold, der beskytter skibet under atmosfærisk genindtræden . Den trykdelte del er beregnet til besætningen (samlet volumen 9,3 m 3 ) og indeholder også Draco holdningsstyrings- og styremotorer, drivtanke osv. Toppen af kapslen inkluderer et lille aftageligt dæksel, der beskytter dockingkammeret på den internationale rumstation, når rumfartøjet sættes i kredsløb og returneres til jorden. Kapslen har fire relativt store koøjer i forhold til tidligere fartøjer. En luge på siden giver besætningen mulighed for at komme ind i skibet. To luger er placeret over og under lugen: den øverste luge dækker rummet til pilot faldskærme, der udfører den første bremsning og stabilisering af kapslen under tilbagevenden til jorden, mens den nederste luge giver adgang til rummet af de fire vigtigste faldskærme. Bunden af den cylindriske beholder, kaldet trunk ( trunk på engelsk), er 3,66 meter høj med en diameter på 3,66 meter. Denne del af skibet genvindes ikke efter missionen, fordi det droppes før atmosfærisk genindtræden og ødelægges under det. Halvdelen af overfladen er dækket af solceller beregnet til strømforsyningen, mens den anden halvdel er dækket af radiatorer beregnet til termisk regulering af skibet. Små kranier hjælper med at stabilisere skibet aerodynamisk, hvis det skubbes ud af dets thrustere efter en fejl i løfteraket . Bagagerummet er hul og muliggør transport af tryk uden tryk, hvis det er nødvendigt. Den tilgængelige lydstyrke er 37 m 3 . Rumfartøjet kan transportere en nyttelast på 6 ton i kredsløb (i den del, der er under tryk eller ej) og bringe en last på 3 tons tilbage i jorden med den under tryk.
SuperDraco er samlet parvis.
SuperDraco på SpaceXs McGregor testbænk.
The Crew dragen har to typer væske-drivstof raketmotorer , som er karakteriseret ved anvendelse af en blanding hypergolique af kvælstof peroxid og UDMH . De otte SuperDraco- raketmotorer med et tryk på 73 kilonewton bruges kun til mulig udkastning af kapslen i tilfælde af, at bæreraketten svigter . De 16 Draco , med en enhedskraft på 400 newton, bruges til banemanøvrer og korrektioner. Disse motorer er opdelt i fire klynger af tre ved bunden af kapslen såvel som fire mere foran på skibet under den aftagelige kegle. Motorerne er arrangeret for at sikre redundans i tilfælde af fejl hos nogle af dem.
Formålet med livsstøttesystemet er at opretholde egenskaberne ved atmosfæren i skibets kabine ved at lade fire personer blive der i op til fem dage. Det fornyer ilt, når det forbruges, opretholder trykket ved en værdi tæt på havniveauet (101,3 kPa), sikrer, at fugtighedsniveauet er mellem 25 og 75%, fjerner kuldioxid (CO 2) produceret af besætningens vejrtrækning, spreder varme produceret af astronauter og elektronik, mens temperaturen opretholdes mellem 18,3 og 26,7 ° C. Dette system blev udviklet fra det, der bruges til at holde små dyr (mus) i live i Dragon- fragtskibet.
Størstedelen af udstyret til livsstøttesystemet er anbragt i fartøjets trykrum under sæderne, der er besat af astronauterne . Der er filtre til (CO 2) ved hjælp af lithiumhydroxid , to grupper på tre trykluft- og ilttanke (to ilttanke og fire tryklufttanke). Disse tanke er baseret på dem, der er udviklet til International Space Station X-38 Crew Rescue Fartøj udviklet af NASA (projekt annulleret). Tankene skal gøre det muligt at opretholde et minimumstryk på 55 kilopascal i tilfælde af en lækage eller frivillig rensning af atmosfæren for at evakuere sidstnævnte, hvis den er blevet forurenet ved brandstart eller af et forurenende stof. Når astronauter bærer deres dragt, har de stikkontakter ved deres sæder, som de forbinder navlestrengene til for at forny og opretholde temperaturen inde i den. En affugter fjerner overskydende vand i kabineatmosfæren ved at udlede det i rummet. Temperaturkontrol udføres på to måder. Når fartøjet er i rummet, afkøles luften ved kontakt med et kredsløb, i hvilket et kølevæske cirkulerer, som selv fjerner kalorierne i rummet via radiatorer installeret på overfladen af fartøjets "bagagerum". Under lanceringen og efter landing holdes temperaturen på en tilstrækkelig lav værdi ved anvendelse af et konventionelt kølekredsløb, der bruger den udvendige atmosfære.
Det var oprindeligt planlagt, at rumfartøjets indre ville være udstyret til at rumme op til syv astronauter, mens den version, der blev brugt af NASA til lettelse for besætningerne på den internationale rumstation, skulle have færre for at øge antallet af astronauter. plads til det transporterede materiale. Efter opgivelse af den elektriske landing til fordel for en landing under faldskærme, måtte antallet af transporterede astronauter reduceres til fire for at tage hensyn til decelerationskræfterne på tidspunktet for kontakt med overfladen af L'Ocean (hældningen af sæderne skulle revideres, hvilket førte til en reorganisering af det interne layout). Flade berøringsskærme, der vender mod pilotens og co-pilotens køjer, samler alle data og kontrolelementer. I nødsituationer har besætningen klassiske manuelle knapper og et centralt håndtag til at skubbe kapslen ud under lanceringen. Kabinen er designet til at fungere i tilfælde af utilsigtet trykaflastning . For at klare denne mulighed bærer astronauter en vandtæt og flammebestandig rumdragt i hele kroppen designet af SpaceX under flyvningen . En navleledning forbinder dragten og skibet. Rumdragten understøtter kommunikation med det udvendige og inden i kabinen samt termisk regulering. Hjelmen er lavet ved 3D-udskrivning. Handsker tillader brug af berøringsskærme.
SpaceX Crew-1 flyvebesætning i træning (august 2020).
SpaceX Crew-1 flybesætning i kredsløb (nov 2020).
I sin atmosfæriske genindtræden er rumfartøjet beskyttet mod varmen, der genereres ved omdannelse af kinetisk energi til termisk energi af et varmeskjold af typen Fenolimprægneret Carbon Ablator (PICA-X) i en tilpasset version af det materiale, der anvendes i Stardust- rummet sonde .
I modsætning til den ældre version af fragtskibet kan besætningsdragen dockes autonomt med den internationale rumstation . Desuden frigøres den kegle, der beskytter lugen, ikke i rummet, men er aftagelig og integreret med køretøjet, hvilket gør det muligt at genbruge den. Docking-systemet er af typen NASA Docking System (NDS) i stedet for CBM- systemet, der bruges af rumfragten. De to Crew Dragon og CST-100 rumfartøjer er de første til at bruge dette internationale androgyne docking system udviklet af NASA. Den indvendige diameter af den cirkulære luge er 80 cm (mod en firkant på 127 cm side for CBM), og det muliggør overførsel af energi, data, kontroller, luft, kommunikation og potentielt drivmidler, vand, ilt og trykgas. For at tillade rumfartøjer at dokke er den internationale rumstation udstyret med to IDA- adaptere (IDA-2 og IDA-3). Disse er installeret på PMA'ernes dockingporte, der er fastgjort til front- og zenith-porte på Harmony- modulet . PMA'erne blev tidligere brugt af den amerikanske rumfærge, som havde et androgynt perifert dockingsystem af typen APAS-95. IDA-2 blev installeret den19. august 2016under en rumvandring af stationens besætning, mens IDA-3-opsætningen finder sted iaugust 2019.
IDA-dockingadapter installeret på den internationale rumstation.
Jorddemonstration af fortøjning med NDS-systemet.
SpaceX designet sit rumfartøj, så det kan udføre et dusin flyvninger. NASA, oprindeligt tilbageholdende, accepterede endelig i juni 2020, at Crew Dragon-rumfartøjet såvel som bæreraketten genbruges til rotation af besætningerne. Nogle af disse skibe vil også blive genbrugt i fragtversion som en del af CRS-2-leveringskontrakten for rumstationen.
Lanceringerne af Crew Dragon-rumfartøjet udføres fra affyringsrampen ved Launch Complex 39A i Kennedy Space Center i Florida. Dette lanceringssæt blev brugt som en del af Apollo-programmet og til US Space Shuttle-missioner . Den sidste flyvning med rumfærgen (mission STS-135 ) startede 8. juli 2011 fra denne affyringsrampe. Det faste tårn, der blev brugt til at forberede løfteraket, er blevet redesignet, så det passer til Falcon 9- bærerakternes egenskaber . Den arm, der tillader besætningen at gå ombord på skibet, er blevet hævet med 21 meter, og glideren, der bruges til at evakuere besætningen og teknikere i tilfælde af en uregelmæssighed, er også blevet hævet. Rumfartøjet og løfteraket er samlet samlet vandret og testes derefter i en bygning (den vandrette integrationsfacilitet ) bygget af SpaceX ikke langt fra affyringsrampen. Samlingen transporteres af en erektortransportør ( Transporter Erector eller TE) til affyringsrampen og rettes derefter lodret op. Alle disse installationer tillader samling og lancering af Falcon 9-raketter i passager- eller fragtversion samt Falcon Heavy-raket.
SpaceX Crew-1 mission Falcon 9 skib og raket i forsamlingsbygningen.
Gateway, der giver besætningen adgang til Crew Dragon.
Den eneste løfteraket, der er kvalificeret til at sætte Crew Dragon i kredsløb, er Falcon 9- raketten i sin " blok 5 " -version. Denne to-trins raket lavede sin første flyvning i 2012 og har siden demonstreret sin pålidelighed ved at udføre næsten hundrede flyvninger (fra 2020). 70 meter høj for en startvægt på 549 tons, kan denne raket placere mere end 22,8 ton i lav bane (i en højde under den internationale rumstation) og 8,3 tons i geostationær overførselsbane . Dens første fase kan genanvendes, men hvis denne mulighed implementeres, er nyttelasten 16,8 ton i lav bane og 5,8 ton i geostationær overførselsbane. De to faser drives af Merlin 1D motorer (9 for den første fase, en for den anden) med en enhed stak af 903 kilonewton og en specifik impuls på 298 sekunder (på jorden). For at imødekomme NASA-specifikationerne, der sigter mod at reducere sandsynligheden for tab af besætningen under 1/270, har SpaceX udviklet en ny version, der også bruges til de andre missioner, der markedsføres af SpaceX. Blandt kravene er behovet for launcher-strukturen til at understøtte en belastning, der er 40% større end den maksimale beregnede belastning, mens denne værdi kun er 25% for at starte satellitter .
Lanseringen finder kun sted, hvis et bestemt antal meteorologiske forhold er opfyldt: vindhastighed mindre end 55 km / t øverst på løfteraket, ingen vindskærm i højden, ingen lyn i de 30 minutter forud for lanceringen. Start, fravær af tordenvejr forbundet med en ambolignende cumulonimbus-sky i de omkringliggende tyve kilometer, intet tykt skylag med intern temperatur under 0 grader. Derudover skal de meteorologiske forhold på skibets sti over Nordatlanterhavet , hvor skibet sandsynligvis lander i tilfælde af, at bæreraketten svigter, skal gøre det muligt at genoprette sidstnævnte, hvis flyvningen afbrydes.
Løfteraket og skibet forlader forsamlingsbygningen på sin opførende transportør flere dage før lanceringsdatoen og placeres lodret på affyringsrampen. Flere timer før start gik besætningen ind i skibet via broen til det faste tårn ved siden af affyringsrampen.
Lanceringssekvensen finder sted i en næsten altid identisk kronologi. Påfyldning af løfteraketten starter 45 minutter før den planlagte starttid (t), når besætningen allerede er om bord på skibet. 3 minutter senere blev landgangen, der gjorde det muligt for astronauterne at få adgang til rumfartøjet, trukket tilbage. 37 minutter før start er fartøjets redningssystem bevæbnet, og fyldningen af kampvogne i den første fase begynder, derefter t-16 'er det turen til anden fase. Ved t-5 'modtager skibet sin energi fra sine batterier. På t-45 sekunder giver den ansvarlige for lanceringen grønt lys for fortsættelsen af operationerne. Tre sekunder inden lanceringen begynder raketmotorens tændingssekvens.
45 sekunder efter start (t + 45 s) når løfteraket Max Q (maksimalt dynamisk trykpunkt). Motorerne i det første trin er slukket ved t + 2min33s: det første trin frigives tre sekunder senere, og motorerne i det andet trin tændes ved t + 2 min 44 sek. Den anden etape slukkes 8 minutter og 47 sekunder efter start. Fartøjet adskilt fra det andet trin på t + 12 minutter og 46 sekunder senere blev åbningssekvensen af keglen, der beskytter fortøjningssystemet, udløst. Det første trin, der genvindes, initierer en bremsesekvens t + 8 min. 47 sek. Lander derefter på en pram, der er placeret ved Florida ved t + 9 min. 42 sek.
I tilfælde af at affyringsfejlen mislykkes inden start (og mens besætningen er til stede i skibet) eller under den fremdrevne fase, er der planlagt flere scenarier for at redde skibet og dets besætning i de forskellige konfigurationer, man har fundet (højde, hastighed, ..):
Crew Dragon-rumfartøjet, efter at have adskilt sig autonomt fra den internationale rumstation , bruger sin fremdrift til at reducere sin orbitale hastighed. Efter flere timer udfører han de sidste manøvrer for at komme ind i atmosfæren, så skibets landing sker i det planlagte genopretningsområde. Flere steder uden for Florida kan vælges afhængigt af vejrforholdene, og grøft kan også udføres i Den Mexicanske Golf, hvis det er nødvendigt. Den koniske luge, der beskytter fortøjningssystemet (instrumenter og luge ) er lukket. Den trykløse del af beholderen frigøres, og beholderen omorienteres, så dens varmeskjold vender fremad for at beskytte beholderen mod opvarmning, der genereres af atmosfærens friktion. Forsiden af beholderen opvarmes hurtigt til en temperatur nåede 1600 ° C . I løbet af denne fase bruger skibet sine thrustere til at kontrollere dets indgangsvinkel for at optimere sin bane og komme så tæt som muligt på målpunktet. Den opnåede nøjagtighed er et par kilometer. I cirka 13,7 km højde udløser rumfartøjet indsættelsen af to små pilot faldskærme, der stabiliserer rumfartøjet og bremser det. De tre vigtigste faldskærme placeres i en højde på ca. 3 kilometer og reducerer nedstigningshastigheden til ca. 20 km / t . Rumfartøjet landede ca. 50 minutter efter initiering af de manøvrer, der udløste den atmosfæriske genindrejse. Skibet blev hurtigt genvundet og vendte tilbage til et skib, der var til stede i landingszonen. Astronauterne forlader derefter skibet.
Flynr | Mission | Lappe | Kapsel | Start | Vend tilbage | Mandskab | Resultater |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Demo-1 | C201 | 2. marts 2019 | 8. marts, 2019 | Uden besætning | Succes | |
Ubemandet kvalifikationsflyvning | |||||||
- | Test for udstødning af fly | C205 | 19. januar 2020 | Uden besætning | Succes | ||
Atmosfærisk flyvning brugt til at teste kapseludkastningssystemet | |||||||
2 | Demo-2 |
![]() |
C206 Endeavour | 30. maj 2020 | 30. august 2020 |
Robert Behnken Douglas Hurley |
Succes |
Kvalificerende flyvning med besætning | |||||||
3 | Besætning-1 |
![]() |
C207 Modstandsdygtighed | 16. november 2020 | 2. maj 2021 |
Michael Hopkins Victor Glover Soichi Noguchi Shannon Walker |
Succes |
Første operationelle flyvning | |||||||
4 | Besætning-2 |
![]() |
C206 Endeavour | 23. april 2021 | November 2021 (forudset) |
Robert Shane Kimbrough K. Megan McArthur Akihiko Hoshide Thomas Pesquet |
I gang |
5 | Inspiration4 |
![]() |
C207 Modstandsdygtighed | 15. september 2021 | September 2021 (forudset) |
Jared Isaacman Sian Proctor Hayley Arceneaux Christopher Sembroski |
Forudset |
Første private flyvning; første operationelle flyvning uden docking ved ISS. | |||||||
6 | Besætning-3 |
![]() |
31. oktober 2021 |
Raja Chari Tom Marshburn Matthias Maurer Kayla Barron |
Forudset | ||
7 | Axiom Space-1 | Januar 2022 |
Michael López-Alegría Larry Connor Mark Pathy Eytan Stibbe |
Forudset | |||
Første private flyvning til ISS | |||||||
8 | Besætning-4 | 2022 |
Kjell N. Lindgren Robert Hines Samantha Cristoforetti Meddeles |
Forudset | |||
9 | Axiom Space-2 | Efterår 2022 |
Peggy Whitson John Shoffner Annonceres Annonceres |
Forudset | |||
Anden privat flyvning til ISS |
Flynr | Mission | Kapsel | Start | Objektiv | Resultater |
---|---|---|---|---|---|
1 | CRS-21 | C208 | 6. december 2020 | Fragt til ISS | Succes |
2 | CRS-22 | C209 | 3. juni 2021 | Fragt til ISS | Succes |
3 | CRS-23 | C208 | 18. august 2021 | Fragt til ISS | Forudset |