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.

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 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

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.

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.

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

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!