SpaceX впервые в истории повторно отправила в космос космический грузовик Dragon. Беспилотный грузовой космический корабль «Dragon
В ходе которой к МКС был отправлен космический корабль Dragon c грузом на борту, примечательна многим. Не в последнюю очередь тем, что на МКС на этот раз отправили большое количество научного оборудования, которое позволит провести ряд интересных и нужных для науки экспериментов (их планируется провести около 250). Об этом на Geektimes .
Кроме того, эта миссия отличается от всех других тем, что к МКС был запущен космический грузовик, который уже был в космосе. Речь идет о повторном использовании космического корабля Dragon, который был ранее возвращен на Землю и восстановлен. Таким образом, SpaceX доказывает возможность удешевления полетов в космос и доставки грузов на борт МКС.
Вообще говоря, грузовик Dragon (разные корабли) побывал в космосе уже 13 раз, 11 запусков было осуществлено в рамках программы НАСА, которая носит название . Всего в рамках этой программы к МКС летает два космических грузовика. Dragon - первый, а Cygnus от Orbital ATK - второй. Но лишь Dragon пережил полет в космос, спуск на Землю и повторный полет.
Dragon состоит из герметичной капсулы, которая несет груз на станцию и забирает отходы с МКС, а также негерметичного отсека, в котором помещаются солнечные батареи. К сожалению, восстановить можно лишь саму капсулу, а вот отсек с батареями и прочим оборудованием повторно использовать нельзя - он сгорает в атмосфере при возвращении. Перед возвращением капсула отделяется от этого отсека.
Первый Dragon полетел в космос в декабре 2010 года, два раза облетев Землю и погрузившись после этого в воды Тихого океана. В мае 2012 на орбиту отправился второй грузовик, который уже полетел к МКС. Кстати, Dragon, который понес свой груз к орбитальной станции сейчас, впервые полетел в космос в 2014 году, в рамках миссии CRS-4. Запущен он был с Мыса Канаверал 21 сентября, а с МКС грузовик состыковался 23-го. 25 октября Dragon вернулся на Землю, спустившись на парашютах. Система не приземлилась, а приводнилась в Тихом океане.
После этого грузовик тщательно осмотрели и восстановили, включая замену теплового щита. Как оказалось, большинство систем Dragon сохранились в работоспособном состоянии.
Всего два месяца назад SpaceX успешно запустила в космос Falcon 9, повторно использовав первую посадочную ступень. Тогда компания отправила на орбиту спутник связи SES-10. Кстати, в ходе текущей миссии компании снова удалось вернуть первую стартовую ступень ракеты на Землю.
SpaceX пришлось пройти долгий путь для того, чтобы сделать это возможным. Сейчас возвращение ступеней ракет-носителей этой компании - уже почти что рутинная задача, но за всем этим кроется сложная, кропотливая работа инженеров, ученых, самого Маска и других сотрудников.
Изначально компания пыталась вернуть первую ступень своей ракеты на парашютах. Но ступень не выдержала вход в атмосферу, так что парашюты были бесполезны. После обновления в 2009 году конфигурация ступени была изменена. Так, двигатели Merlin-1C заменили на Merlin-1D, а также расположили двигатели не квадратом, а восьмиугольником, назвав эту конфигурацию OctaWeb.
В 2015 году была представлена финальная разработка, получившая название Falcon 9 Full Thrust. Здесь было сделано много изменений по сравнению с первыми вариантами. Одна из важнейших модификаций - сжатие жидкого кислорода при сверхнизкой температуре, что позволило заливать больший объем окислителя. Кстати, в 2016 году при заправке Falcon 9 случилась , в результате чего ракета взорвалась. SpaceX одновременно лишилась ракеты и груза на сумму в $200 млн. Тогда специалисты выяснили, что проблема была в тонкой переборке резервуара, которая не выдержала повышенного давления. Вообще говоря, тогда случилось сразу несколько технических сбоев одновременно, что считалось практически невозможным, что и привело к взрыву.
Ракета-носитель Falcon 9 впервые совершила плановый полет в июне 2010 года. Ну а сегодня в 00:07 по московскому времени состоялся очередной запуск, в ходе которого на МКС планируется доставить около трех тонн груза. Через 8 минут после старта первая ступень ракеты успешно приземлилась недалеко от места запуска. Космический корабль Dragon был успешно выведен на промежуточную орбиту. Этот запуск должны были выполнить еще в 2 июня, но из-за неблагоприятной погоды его пришлось перенести на 4 июня, причем решение об отмене запуска было принято за считанные минуты до старта.
Что же, осталось лишь поздравить SpaceX с очередным успехом.
В рамках программы Commercial Orbital Transportation Services (COTS), предназначенный для доставки и возвращения полезного груза и, в перспективе, людей на .
Необходимость в новых грузовых кораблях возникла у США по причине прекращения полётов Шаттлов.
“Dragon” - единственный в мире действующий грузовой космический корабль, способный возвращаться на .
История
SpaceX начала разработку космического корабля “Dragon” в конце 2004 года.
В 2006 году был подписан контракт между SpaceX и NASA по программе Commercial Orbital Transportation Services(COTS), согласно которому, планировались 3 тестовые миссии, для сертификации ракеты-носителя и космического корабля на программу Commercial Resupply Services (CRS) по снабжению МКС. Впоследствии, вторая и третья демонстрационные миссии были объединены в одну.
12 августа 2010 года в районе залива Морро на тихоокеанском побережье США были успешно проведены испытания парашютной системы космического корабля “Dragon”. Капсула была поднята на вертолете на высоту 4,2 км и сброшена вниз. Тормозные и основные парашюты сработали штатно, нормально опустив аппарат на поверхность океана. При этом астронавты в корабле будут испытывать при приводнении перегрузки не более 2-3 g.
25 мая 2012 года, в 16:02 UTC, корабль “Dragon” был пристыкован к модулю Гармония, в рамках демонстрационной миссии SpaceX COTS Demo Flight 2/3. Dragon стал первым частным космическим кораблём, пристыкованным к Международной космической станции.
Согласно контракту, заключенному между NASA и «SpaceX» по программе Commercial Resupply Services, последняя должна была осуществить 12 штатных миссий на МКС, но, в марте 2015 года, NASA приняла решение продлить контракт еще на три миссии в 2017 году. Сумма контракта с NASA около 1,6 млрд долларов (увеличилась до около 2 млрд после продления).
8 октября 2012 года, корабль “Dragon” отправился к Международной космической станции, в рамках миссии SpaceX CRS-1. Это первый в истории полёт космического транспорта с коммерческой миссией к МКС.
30 мая 2014 года Илон Маск представил пассажирскую версию космического корабля “Dragon”, названную “Dragon V2”.
В декабре 2015 компания SpaceX получила контракт общей стоимостью около 700 млн $ на еще 5 миссий корабля “Dragon” к Международной космической станции. Дополнительные миссии позволят обеспечить снабжение станции до 2019 года включительно, когда стартует вторая фаза программы Commercial Resupply Services.
14 января 2016 года NASA определила компанию SpaceX как одного из победителей конкурса второй фазы программы снабжения МКС Commercial Resupply Services 2 (CRS2), что обеспечило космическому кораблю Dragon как минимум 6 грузовых миссий с возможностью продления контракта. Предложение компании включает 2 варианта миссий с различными способами стыковки со станцией: стандартным, с использованием манипулятора Канадарм 2 и автоматическим, с использованием стыковочного порта для пилотируемых кораблей. Также предложена возможность посадки корабля на землю с использованием собственных двигателей SuperDraco, что позволит ускорить доступ к возвращаемому грузу.
Описание
Космический корабль “Dragon” состоит из командного-агрегатного отсека конической формы и транка-переходника для стыковки со второй ступенью , который служит как негерметичный контейнер для размещения грузов и одноразового оборудования - и радиаторов системы охлаждения. Энергоснабжение корабля, как и у российского обеспечивается солнечными батареями и аккумуляторами. В отличие от других возвращаемых космических кораблей («Аполлон», «Союз», а также разрабатываемых «Орион», CST-100 и «Перспективная пилотируемая транспортная система»), “Dragon” является практически моноблочным кораблем. Двигательная установка, топливные баки, аккумуляторы и другое оборудование агрегатного отсека возвращается вместе с кораблем, что является уникальным. В грузовой версии корабля стыковка с МКС, в виду отсутствия системы автономной стыковки, осуществляется тем же образом, что и стыковка японского “HTV”, с помощью манипулятора «Канадарм2». Теплоизоляционный щит корабля абляционный, его испарение уносит с собой тепловую энергию.
Космический корабль “Dragon” разрабатывается в нескольких модификациях: грузовой (в этом варианте он используется сейчас), пилотируемой «Dragon v2» (экипаж до 7 человек), грузо-пассажирской (экипаж 4 человека + 2,5 тонны грузов), максимальная масса корабля с грузом на МКС может составлять 7,5 тонн, и модификация для автономных полётов (DragonLab).
Предполагается, что для корабля “Dragon” будет создана уникальная система аварийного спасения (САС), размещающаяся не на мачте над космическим кораблем, а в самом корабле. По заявлению главы и генерального конструктора SpaceX Илона Маска, двигатели САС, возможно, будут использованы при посадке космического корабля на сушу.
Конструкция
При сборке космического корабля “Dragon” широко используются современные композитные материалы, с целью снижения веса и придания дополнительной прочности конструкции.
В грузовой версии корабля используется одноразовый носовой конус . Конус защищает корабль и стыковочный механизм в плотных слоях атмосферы после старта ракеты-носителя и отсоединяется вскоре после начала работы верхней ступени.
Используемый стыковочный механизм называется Common Berthing Mechanism и используется для всех грузовых кораблей, стыкующихся с американской частью Международной космической станции. Кроме того, этот же механизм стыковки используется для всех модулей МКС, за исключением российских. На корабле “Dragon” установлена пассивная часть механизма стыковки, активная часть встроена в узловые модули Юнити, Гармония, Спокойствие.
Для доступа в герметичный отсек имеются 2 люка, верхний (основной) и боковой.
Служебный отсек располагается по периметру нижней части капсулы космического корабля. В нём размещены двигатели Draco, баки с топливом для двигателей, бортовые компьютеры, аккумуляторные батареи. Кроме того, там же находится сенсорный отсек, люк которого выходит наружу корабля и находится под боковым люком. Люк закрыт во время взлета и посадки, открывается в космосе и фиксируется в открытом положении. В отсеке находятся датчики систем управления, навигации и контроля корабля. С внутренней стороны люка находится специальный механизм для захвата и фиксации корабля манипулятором Канадарм2.
Двигатели Draco
Для орбитальных манёвров используются 18 двигателей Draco. Двигательная установка разбита на 4 отдельных блока, 2 блока насчитывают по 4 Draco и 2 блока - по 5. Двигатели продублированы по всем осям направления. Используют для работы самовоспламеняющуюся смесь монометилгидразина и тетраоксида диазота и выдают тягу 400 Н каждый.
Электроснабжение корабля обеспечивается солнечными и аккумуляторными батареями. Солнечные батареи находятся снаружи негерметического грузового отсека. Во время старта и полета в атмосфере скрыты под специальными защитными чехлами. После отстыковки корабля от верхней ступени Falcon 9, чехлы отсоединяются и панели солнечных батарей раскрываются в 2 широких крыла с общим размахом 16,5 м. В среднем продуцируют 1,5-2 кВт электроэнергии, с максимумом до 4 кВт. 4 литий-полимерные аккумуляторные батареи обеспечивают корабль питанием во время взлёта, посадки и отсутствия солнечного света на орбите.
Система поддержания внутренней среды способна поддерживать в герметичном отсеке давление от 13,9 до 14,9 psi (1 атм), температуру от 10 до 46°С и влажность от 25 до 75 %.
В первых полетах грузовой версии корабля “Dragon” использовался теплоизоляционный щит из материала PICA-X первого поколения, позже начали использовать второе поколение. Третье поколение PICA-X планируется для использования на пассажирской версии “Dragon V2”.
Грузовой “Dragon” использует парашютную схему приземления . На высоте 13,7 км выпускаются два тормозных парашюта, которые замедляют и стабилизируют капсулу, после чего, на высоте около 3 километров открываются 3 основных парашюта, которые снижают скорость приземления до 17-20 км/ч и опускают корабль в океан.
Негерметический грузовой контейнер имеет полезный объём 14 м 3 и может быть использован для транспортировки крупногабаритных грузов. С его помощью планируется доставка на МКС новых стыковочных адаптеров IDA-1 и IDA-2 для будущих пассажирских кораблей “Dragon V2” и “CST-100”, а также экспериментальный модуль BEAM. Кроме солнечных батарей в контейнере находятся радиаторы системы терморегуляции корабля. Негерметический контейнер не возвращается на Землю, он отделяется от капсулы незадолго до входа корабля в атмосферу и сгорает.
Впервые частная компания не только запустила аппарат на околоземную орбиту, но и показала, что способна вернуть его на Землю. Впервые за тридцать лет в Америке появился новый космический корабль, умеющий поднимать пассажиров «наверх» и спускать их «вниз». Впервые частная пилотируемая космонавтика показала, что готова выйти за рамки суборбитальных прыжков.
8 декабря 2010 года в 18:43 по московскому времени компания SpaceX запустила ракету-носитель Falcon 9 с космическим кораблём Dragon .
Это был второй полёт Falcon 9. В ходе первого (в июне 2010 года) на орбиту был выведен полноразмерный прототип «Дракона». Но старт 8 декабря — это первый демонстрационный рейс, проведённый в рамках программы NASA по коммерческой орбитальной транспортировке (COTS).
Интересно, что запуск ракеты Falcon 9 был перенесён на сутки против начального плана из-за двух крошечных трещин, найденных на самом конце сопла двигателя второй ступени. Инженеры посчитали, что трещинки (пробовали их заделать или нет – не пояснено) не повлияют на работу двигателя (и были правы), но сутки потребовались, чтобы проверить остальные части агрегата и убедиться, что трещины не являются признаком более серьёзной проблемы.
На фото – двигатели, подготавливаемые к третьему и четвёртому стартам Falcon 9. Кстати, обе ступени ракеты оснащены почти одинаковыми двигателями Merlin, созданными в самой SpaceX и отличающимися лишь в некоторых деталях. Они оптимизированы соответственно для работы вблизи земли и в вакууме (фото SpaceX).
Американское космическое агентство расчитывает , что «Дракон» сначала выступит в роли грузовика на линии Земля-МКС, а позднее и «в качестве такси», ведь проект SpaceX предусматривает как автоматический, так и пилотируемый вариант «Дракона».
Falcon 9 и Dragon во время подготовки к старту. На нижнем снимке у спускаемой капсулы хорошо виден тепловой щит из PICA-X. Этот материал – собственная разработка SpaceX, базирующаяся на композите, созданном в NASA. PICA-X призван защитить аппарат при возвращении в атмосферу на скорости 7 километров в секунду, когда температура днища поднимается до 1850 градусов Цельсия (Brian Attiyeh, Michael Rooks/SpaceX).
«Дракон» состоит из трёх основных частей: обтекателя, конической герметичной капсулы диаметром 3,6 метра и негерметичного цилиндрического отсека. В капсулу имеется доступ через стыковочный узел, и в ней могут находиться как грузы, так и экипаж.
Цилиндрический приборный отсек под капсулой несёт солнечные батареи, радиаторы, а также груз, не нуждающийся в герметичном хранении. Всего беспилотный вариант «Дракона» может доставить на орбиту до 6 тонн припасов и вернуть на Землю до 3 тонн груза (иллюстрация Space.com).
Нынешний рейс призван проверить системы связи и навигации, а также испытать маневрирование на орбите. Через несколько витков вокруг планеты (и три с лишним часа после запуска) спускаемый аппарат должен приводниться в Тихом океане, в 800 километрах к западу от Мексики.
В августе 2010 года «Дракон» прошёл полный тест парашютной системы: капсулу сбросили с вертолёта в океан с высоты более 4 километров. Вначале аппарат раскрыл пару небольших тормозных парашютов, замедливших и стабилизировавших капсулу, а потом и три основных (фото Roger Gilbertson, Chris Thompson/SpaceX).
28 июня 2015 года ракета Falcon 9, которой предстояло вывести на орбиту космический грузовик Dragon с грузом для МКС, на старте с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида).
Частный американский транспортный космический корабль Dragon (Дракон) был разработан компанией SpaceX.
Корабль предназначен как для автономных полетов (в этом случае он будет получать название DragonLab), так и для доставки на МКС астронавтов и различных грузов. Корабль может использоваться либо в пилотируемом варианте — в этом случае на орбиту он сможет доставить семь человек, либо в грузо-пассажирском варианте — в этом случае на орбиту он доставит четырех человек и 2,5 тонны грузов, либо как беспилотный корабль для снабжения МКС.
Общая длина корабля - 7,2 метра; максимальный диаметр - 3,7 метра.
Dragon состоит из двух модулей: командного отсека конической формы и цилиндрического приборно-агрегатного отсека. Энергоснабжение корабля, как и у российского "Союза", обеспечивают солнечные батареи и аккумуляторы. Общая компоновка и облик корабля схожи с космическими кораблями серии Apollo и проектируемыми в настоящее время новыми кораблями Orion.
Особая гордость разработчиков — концепция безопасности корабля. Под капсулой находится сервисный модуль, который в случае аварии Dragon экипаж и груз за счет того, что способен быстро отстыковаться от базовой станции.
Dragon - единственный в мире действующий грузовой космический корабль, способный возвращаться на Землю.
В передней части капсулы под откидным носовым обтекателем может располагаться стыковочный агрегат для причаливания к МКС. Объем возвращаемого аппарата (ВА) позволяет размещать в нем различные грузы. Под капсулой ВА находится объединенный приборно-агрегатный отсек (ПАО). Его двигатели используются как для маневров на орбите, так и в качестве системы аварийного спасения (САС) в случае аварии при запуске.
В качестве средства выведения корабля Dragon используется двухступенчатая ракета-носитель (РН) Falcon 9, также разработанная SpaceX.
В декабре 2010 года корабль Dragon совершил первый полет на орбиту и успешно приводнился в Тихом океане. Таким образом, SpaceX стала первой частной компанией, выведшей в космос корабль и успешно вернувшей его на Землю — то, что раньше удавалось лишь трем государствам: США, России и Китаю.
Второй корабль Dragon был запущен 22 мая 2012 года с космодрома на мысе Канаверал. 25 мая после серии проверок систем навигации, способности маневрировать и слушаться команд он был пристыкован к МКС. В составе станции корабль пробыл до 31 мая. На МКС им было привезено 520 килограммов груза: несколько коробок с оборудованием для экспериментов, одежда, ноутбуки, батареи и еда — 117 стандартных обедов для космонавтов. На Землю корабль около 660 килограммов грузов. Это, в частности, насос системы переработки мочи, компоненты фильтрационной установки для воды и детали скафандров.
После этого корабль совершил свыше десяти вылетов.
28 июня 2015 года ракета Falcon 9, которой предстояло вывести на орбиту космический грузовик Dragon с грузом для МКС, на старте с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида).
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Либо Илону Маску на самом деле не терпится побыстрее попасть на Марс, либо его инженерам удается создавать необходимые технологии намного быстрее, чем ожидалось. В любом случае, компания SpaceX 27 апреля объявила о своих планах запустить беспилотный космический корабль Red Dragon ("Красный дракон")
к Красной планете в 2018 году, на четыре года раньше, чем предполагалось.
На сегодняшний день NASA уже разработало беспилотные марсоходы, которые могут собирать образцы с поверхности Марса для их проверки на наличие признаков жизни. Если эти образцы доставить на Землю, где их смогут изучить в оборудованных на последнему слову техники лабораториях, то этот поиск может стать более плодотворным. NASA готовится отправить еще один марсоход на Марс в ближайшие 5 лет. Он будет собирать образцы горных пород и грунта, но у космического агентства пока нет четких планов, каким образом их можно вернуть на Землю.
Стоит вспомнить компанию SpaceX и ее беспилотный корабль Dragon capsule, который вошел в историю в 2012 году, как первый коммерческий космический корабль для перевозки грузов на МКС, а также со станции на Землю. SpaceX в данный момент разрабатывает модификацию космического корабля Dragon в качестве беспилотного спускаемого аппарата на поверхность Марса. В прошлом году эта идея вызвала интерес у исследователей NASA.
Согласно предложению NASA, спускаемый аппарат Red Dragon будет доставлен к Марсу разрабатываемой сейчас компанией SpaceX ракетой Falcon Heavy. Запуск первоначально намечался на 2022 год. В ходе этой миссии образцы, собранные марсоходом, должны будут быть доставлены обратно на Землю для изучения.
Поскольку Falcon Heavy уже близок к завершению, а в этом году планируется пробный запуск, SpaceX анонсировал планы по отправке Red Dragon в космос в течение нескольких лет. Более подробно о космическом корабле, предназначенном для полетов на Марс, глава компании SpaceX планирует рассказать в конце сентября 2016 года на Международной конференции по астронавтике.
Пока еще не ясно, как это вписывается в график НАСА, которое планирует собрать образцы горных пород, но Илон Маск уже сделал громкое заявление, что Red Dragon заложит основу для возможной колонизации Марса.
Маск также добавил в своем аккаунте Twitter, что его компания SpaceX планирует разработать корабль Dragon 2, который сможет совершать посадки "в любом месте Солнечной системы", а миссия Red Dragon на Марс является только первым испытательным полетом. При этом канадско-американский предприниматель также сообщил, что у текущей версии "Дракона" кабина для пилотов по объему примерно равна внедорожнику, что будет неудобно для длительных пилотируемых полетов.
Заявления Маска не беспочвенны - уже сейчас SpaceX работает над пилотируемой версией Dragon. Первые пилотируемые испытательные полеты должны начаться в течение двух-трех лет, и Маск публично заявил, что примерно в 2025 году будет открыта эра пассажирских полётов на Марс.
Недавно все мировые СМИ сообщили, что . Возможно, и полёты на Марс в недалёком будущем станут реальностью.