A Dragon űrhajók bemutatása

|

A SpaceX amerikai magánűrcég 2020. május 27-én tervezi elindítani a Crew Dragon űrhajót a Nemzetközi Űrállomásra. Ez az Egyesült Államok emberes űrhajózásának egyik mérföldköve lesz, ugyanis 2011 óta nem indult űrhajós amerikai földről, az űrrepülőgép-program befejezése óta. Ebben az időszakban a NASA a Roszkozmosztól vásárolt Szojuz üléseket, hogy fel tudjanak jutni az ISS-re. Ezt a hosszú időszakot fogja most a SpaceX és NASA együttműködése megtörni a május 27-i starttal a legendás 39A indítóállomásról. Mai cikkünkben a Dragon űrhajók történetét mutatjuk be.

Cargo Dragon, a teherűrhajó

A Cargo Dragon (vagy Dragon 1.0) története 2006-ban kezdődik, amikor a NASA a Commercial Orbital Transportation Services (Kereskedelmi Orbitális Szállítási Szolgáltatás) programja keretében megbízta az Orbital ATK-t (ma Northrop Grumman) és a SpaceX-et a Nemzetközi Űrállomásra utánpótlást szállító, automata teherűrhajók kifejlesztésével. Ez a megbízás adta a löketet a SpaceX-nek, ugyanis ezzel együtt egy több milliárd dolláros pénzcsomagot is kaptak a Falcon-9 hordozórakéta és a teherűrhajó kifejlesztésére. A SpaceX ekkor vetette fel először a Cargo Dragon űrhajó terveit.
Négy évvel a bejelentés után, 2010 júniusában a Falcon-9 első tesztrepülésén egy Dragon űrhajó prototípust vitt magával az űrbe. Ezen az űrhajón még nem volt repülési és irányítási szoftver, hőpajzs a visszatéréshez, illetve egyéb kulcsfontosságú elemek se, ugyanis még csak az űrhajó strukturális integritásának és aerodinamikai tesztjét végezték el élesben repülés közben. A teszt sikeresnek bizonyult, így folytatták a fejlesztést az első “rendes” tesztrepülésre. 2010 decemberében indult a Dragon C1 küldetés, ahol már automata repülést hajtott végre a Dragon, tesztelte a Draco hajtóműveit, illetve hőpajzs segítségével visszaereszkedett a Föld légkörébe és leszállt a Csendes-óceánra. Ez volt a második repülése a Falcon-9-nek, ami szintén sikerrel zárult. Ebben a misszióban a Falcon-9 második fokozatát újra beindították, és egy magas, elliptikus pályára állították tesztképpen. A misszión két darab CubeSatot is felvittek az űrbe, illetve Elon Musk poénból elrejtett egy korongnyi francia Bouére sajtot a rakomány közt. Mint ahogy a rakéta, úgy a Dragon is jól vizsgázott, így a NASA-tól zöld utat kapott a SpaceX az első tesztútra az ISS-hez.

A legelső Dragon prototípus

Érdemes megemlíteni, hogy mindkét repülésnél megpróbálták az első fokozatokat ejtőernyővel lelassítani, majd az óceánból elvontatni, de a fokozatok elégtek a légkörben.
2012 májusában indult a Dragon C2+ misszió, ahol már az ISS-hez kapcsolódott a teherűrhajó a Canadarm robotkar segítségével. Ezt a folyamatot nevezzük “berthing”-nek, mely nem egyenlő a dokkolással.

A Dragonról készült képeken jól látszik, hogy a hőpajzs teljesen más mint az űrrepülőgépeken. Itt nem kerámiacsempéket használtak, hanem ún. ablatív borítást. Ezt az anyagot a NASA fejlesztette ki, és PICA-ként ismeretes, a SpaceX pedig továbbfejlesztette a PICA-X verzióra. Ez egy könnyű és olcsó szénszálas borítás, ami tulajdonképpen plazma formájában leválik a kapszula aljáról, így elszállítva a hőt, ami a kinetikus energia átalakításából keletkezett. Ez a borítás többször felhasználható, minden egyes belépéskor csak egy töredéke veszik el.

A híres Dragon C1 a SpaceX Hawthorne-i központjának mennyezetén, élő közvetítések hátterében jól látszódik

A Dragon C2+ misszióval a SpaceX történelmet írt, és az első kereskedelmi vállalat által készített űrhajó, mely csatlakozott az ISS-hez. 2012 októberében a CRS-1 misszió keretében a SpaceX első kereskedelmi útját tette az űrállomásra a Dragonnal. Összesen 905 kg hasznos terhet vittek fel az ISS-re, amiben 66 új kísérleti elem is volt. Szintén 905 kg terhet hoztak vissza, többek közt értékes tudományos kutatások eredményeit. A CRS-programmal a SpaceX-nek egy stabil bevételforrása alakult ki, és ekkor indultak be a kereskedelmi műholdindításaik is. Így kellő mennyiségű pénzt tudtak fordítani a visszatérő-újrafelhasználható fokozatok kifejlesztésére. A CRS-program első felében a SpaceX-től 20 indítást vásárolt a NASA, az utolsó, CRS-20 idén márciusban indult. Összesen egy kudarc volt: a CRS-7-est elvesztették, amikor a rakéta emelkedés közben felrobbant. A CRS-12 misszió volt az utolsó, amikor újonnan épített kapszula ment az ISS-re, onnantól végig újrafelhasználták a korábban repült kapszulákat. A Cargo Dragon pályafutása alatt 43 438 kilogramm utánpótlást szállított az ISS-re, többek közt dokkolómodult, kamerákat, felfújható modult, tudományos kísérleteket, CubeSatokat, felszerelést, illetve alapvető szükségleti cikkeket. Több mint 33 tonna rakományt tudott visszahozni a Földre összesen.

Cargo Dragon adatok:

Újrafelhasználhatóság: a kapszula rész, max. 3x használták újra
Hordozórakéta: Falcon-9
Tömeg (rakomány nékül): 4200 kg
Max. rakomány: 6000 kg az ISS-re (vákuumban/nyomás alatt)
Max. rakomány visszahozatal: 3000 kg (nyomás alatt), 3500 kg (vákuum)
Raktér térfogata: 10 m3 (kapszula), 14 m3 (vákuumban lévő raktér)
Hosszúság: 6,1 m
Szélesség: 3,7 m
Áramforrás: napelemtáblák
Hajtóművek: Draco gázdinamikai fúvókák, ezeket használják randevúkor, manőverezéshez és a visszatérő pályára álló manőverhez is (deorbit burn)
Státusz: nincs használatban
Első repülés: 2010. június 4. – Dragon prototípus, Falcon-9 első misszió
Utolsó repülés: 2020. március 7. – CRS-20 utánpótlási misszió

Dragon CRS-18 indítás, a Falcon-9 Block 5 verziójával

Cargo Dragon XL

A Cargo Dragon holdutazásra képes változata. 2020 márciusában a NASA bejelentette, hogy a SpaceX a Gateway Logistics Services (Gateway Űrállomás Logisztikai Szolgáltatások) megállapodása keretében egy egyszer használatos Dragon űrhajót fejleszt ki, hogy az a Lunar Gateway Platform holdkörüli űrállomásra utánpótlást szállíthasson. Ezt a változatot Falcon Heavy-vel indítanák, és akár egy évig is a Gateway-nél tartózkodhat majd. 5 tonnásra tervezik a szállítóképességét, fontos szerepet fog játszani a Gateway ellátásánál.

A Crew Dragon, az új űrtaxi

A legjobbat hagytuk utoljára, így elérkeztünk a Dragon 2-höz, vagy más néven Crew Dragon-hoz. Ennek a verziónak a fejlesztése 2011-re tehető, amikor a NASA 75 millió dollárt adott a SpaceX-nek a Commercial Crew Development 2 (Kereskedelmi Személyzet-indítás Fejlesztés 2) program keretében egy abort system (küldetésmegszakító-rendszer) kifejlesztésére. A CCDev-2 program követelménye volt, hogy egy űrkapszula prototípust kell építeni. 2011 októberében a NASA elfogadta a SpaceX javaslatát egy beépített küldetésmegszakító-rendszerre. Ez a Mercury/Szojuz/Apollo-féle mentőtorony célját szolgálja, de a torony helyett beépített hajtóművekkel húzzák el az űrhajót, a rakéta meghibásodása esetén. Ehhez a rendszerhez a SpaceX a Draco hajtóművek továbbfejlesztett változatát, a SuperDraco hajtóműveket használja.

2012-ben kezdték tesztelni ezt a hajtóművet a McGregorban lévő telephelyen, sikerekkel. A hajtómű hipergol hajtóanyagot használ a megbízható és gyors gyújtás érdekében, amire egy vészhelyzet esetén is nagy szükség van. Az űrhajót elejétől fogva 7 személyesre tervezték, illetve lehet növelni a rakomány tömegét a legénység csökkentésével, vagy teherűrhajóként lehet használni legénység nélkül. A CRS-program második fázisában már ezt az űrhajót fogják használni teherszállításra a Cargo Dragon helyett.
2012 nyarán 440 millió dollárt kapott a SpaceX a NASA-tól a további fejlesztésekre. 2013-ban kezdődtek az ejtőernyőtesztek, az első teszt alkalmával egy 5400 kilogrammos objektumot 2400 méteres magasságból ledobtak egy helikopterrel, direkt forgást előidézve. A fékezőernyők és főernyők is jól vizsgáztak, a tesztek folytatódtak.

Teltek az évek, és a jármű egyre kifinomultabbá vált, a végsőhöz hasonló formáját 2015-ben vette fel, amikor egy Pad Abort Test-et hajtottak végre. Beindították a küldetésmegszakító-rendszert az indítóálláson, a teszt pedig sikerrel zárult. Időközben kifejlesztették az életfenntartó-rendszereket a Paragon Space Development Corporation segítségével, illetve a PICA-X hőpajzs harmadik verzióját is megalkották a járműhöz, az újrafelhasználhatóság növelése céljából. Ejtőernyők helyett eredetileg a SuperDraco hajtóművekkel szerettek volna leszállni egy betonpályán, de ezt a tervet végül a NASA kérésére elvetették, mert túl kockázatos volt – maradtak a klasszikus ejtőernyőknél. Ilyenkor már az űrruha fejlesztése is javában folyt: 2012-ben kereste meg a SpaceX az Orbital Outfitters céget az űrruhák tervezésével kapcsolatban, a dizájnhoz pedig a Disney jelmeztervezőjét, José Fernandezt kérték fel. A design után a SpaceX mérnökök “használhatóvá” építették a ruhát, hogy megfeleljen a NASA követelményeknek.

2017-ben szerződtettek egy Hold körüli Crew Dragon utat Falcon Heavy-vel, de ezt később törölték a Starship-program javára. Ugyanebben az évben publikálták az űrruha-dizájnjukat. Fontos megjegyezni, ezek az űrruhák csak a kabinon belüli tartózkodásra vannak tervezve, nem űrsétára.
Maga az űrhajó az univerzális NASA Docking Systemet használja. A Crew Dragon a Cargo Dragonnal ellentétben dokkol, saját Draco hajtóművek segítségével, nem használja a Canadarmot. 3300 kg terhet vagy legfeljebb 7 asztronautát tud szállítani (a NASA missziók csak 4 ülést igényelnek majd). A hajó teljesen automatizált az indítástól a dokkolásig, de a legénység bármikor be tud avatkozni. Egyszerű, tiszta belső tere van, és értintőképernyős paneleket használnak, de biztonsági okokból analóg gombok is találhatóak a panelek alatt.
Az űrhajóban fülkés vákuum WC is található. A Cargo Dragonhoz hasonlóan van egy raktér a kapszula alatt, itt találhatóak a napelemek (hozzásimulnak a testhez, nem kihajthatóak, ez növeli a megbízhatóságot), illetve még itt találhatóak a radiátorok, amik elpárologtatják a felesleges hőt. 210 napot tölthet az űrben dokkolva az űrállomáshoz, mely a NASA követelménye volt.

2019. március 2-án először indították a Crew Dragont a Demo-1 misszió keretében az ISS-hez egy személyzet nélküli küldetésre. Sikeren dokkolt az ISS-hez, majd Anne McClain amerikai űrhajósnő és David Saint-Jacques kanadai űrhajós kinyitották a Crew Dragon ajtaját és üdvözölték Ripley-t, az űrhajó “utasát”, aki egy szenzorokkal ellátott tesztbábu volt. Március 8-án ledokkolt az ISS-ről, majd visszatért a Földre. A misszió teljes siker volt.

Crew Dragon közelíti meg az ISS-t – talán a leghíresebb kép a küldetésről

2020. január 19-én az In-Flight Abort Test került végrehajtásra, egy másik Dragonnal (az előző megsemmisült egy hajtóműteszt közben, mely hónapokkal vetette vissza a programot). A Falcon-9 hajtóműveit Max-Q (maximális aerodinamikai nyomás) után leállították (ekkor a jármű már átlépte a hangsebességet). A leállítás után pár pillanattal beindították a küldetésmegszakító rendszert, ami sikeresen elhúzta a kapszulát a felrobbanó rakétától. Várható volt, hogy felrobban a rakéta, ugyanis hatalmas nyomások érték elváláskor, a SpaceX nem tervezte a rakéta bármiféle további használatát.
Mivel az összes eddig teszt sikeres volt, és az első kapszula robbanása miatti problémákat is elhárították, az űrhajó készen állt az emberes repülésre.

In-Flight-Abort teszt – pillanatokkal ezután szedték darabokra az aerodinamikai erők a Falcon 9-et.

Crew Dragon adatok

Újrafelhasználhatóság: A kapszulát igen, de csak teherűrhajóként. Emberes útra kizárólag új Dragont használnak majd.
Hordozórakéta: Falcon-9
Tömeg (rakomány nékül): 9525 kg
Max. rakomány: 6000 kg az ISS-re (vákuumban/nyomás alatt)
Max. rakomány visszahozatal: 3000 kg (nyomás alatt), 3500 kg (vákuum)
Személyzet: 7 fő (4-et igényel a NASA)
Raktér térfogata: 9,3 m3 (kapszula), 12,1 m3 (vákuumban lévő raktér)
Hosszúság: 8,1 m
Szélesség: 4 m
Áramforrás: napelemtáblák a raktér oldalán
Hajtóművek: Draco gázdinamikai fúvókák, ezeket használják dokkoláskor, manőverezéshez és a visszatérő pályára álló manőverhez is (deorbit burn), Superdraco hajtóművek abort esetén
Státusz: aktív
Első repülés: 2019. március 2. – Demo -1 misszió az ISS-re

A Crew Dragon belső tere

2020. május 27-én indul el a Crew Dragon Bob Behnkennel és Doug Hurley-vel, a Demo-2 misszió keretében az ISS-re. A blogon még rengeteg sok infót találhattok majd a misszióról, űrhajósokról, és azokról a dolgokról és emberekről akik mögöttük állnak, klikk ide az összes írásunkért. Kövessetek bennünket Facebookon is, illetve május 27-én, ha minden a terv szerint halad, élőben fogjuk közvetíteni a történelmi indítást Nagy Szabolcs ISS-fotóssal. Tartsatok velünk!

Bob Behnken és Doug Hurley a Crew Dragon szimulátorban gyakorlatozás közben

“A Dragon űrhajók bemutatása” bejegyzéshez 2 hozzászólás

  1. Azért azt sajnálom hogy nem használják leszállásra a SuperDraco hajtóművet.
    Méltó lenne a Falcon9 leszállásaihoz.
    Azt megértem hogy emberrel nem akarják kipróbálni, de teherszállító misszióban egy kiszolgált Dragon Crew-al csak megpróbálnám, hogy nem ejtőernyővel rakom le vízbe, hanem rakéta motorokkal a sivatagba.
    Végül is a Holdra és a Marsra is csak így lehet leszállni, nem ártana gyakorolni.

    Válasz
    • Egyetértek, azt mi is megnéztük volna:/ Szerintem ott is a NASA szólt közbe, mert a visszahozandó hasznos terhet(ami főképp tudományos kutatások mintái, eredményei) féltették egy esetleges balesettől… Na majd a Starship-nél már nem lesz ilyen probléma 🙂

      Válasz

Szólj hozzá!