Dragon (космічний корабель)

Dragon(з англ. - «Дракон»), також відомий якDragon 1- приватний, частково багаторазовий безпілотний транспортний космічний корабель, розроблений компанією SpaceX в рамках програми NASA Commercial Orbital Transportation Services ( COTS) та призначений для доставки корисного вантажу на Міжнародну космічну станцію та повернення його зі станції на Землю.

Необхідність у нових вантажних кораблях виникла США через припинення польотів Шаттлов.

На 2019 рік, і починаючи з 2012 року, Dragon є єдиним у світі вантажним космічним кораблем, що діє, здатним повертати вантажі з МКС на Землю [1] [3] [4] .

Зміст

SpaceX почала розробку космічного корабля Dragon наприкінці 2004 [5] .

У 2006 році компанія SpaceX стала одним із переможців конкурсу, що проводиться NASA за програмою Commercial Orbital Transportation Services (COTS). В рамках угоди компанія отримала близько 396 млн доларів для завершення розробки та демонстрації ракети-носія Falcon 9 та корабля Dragon [6] [7] . Угода включала 3 тестові місії для сертифікації ракети-носія та космічного корабля на програму Commercial Resupply Services (CRS) із постачання МКС. Згодом друга та третя демонстраційні місії були об'єднані в одну [8] .

25 травня 2012 року, о 16:02 UTC, корабель Dragon був пристикований до модуля Гармонія, в рамках демонстраційної місії SpaceX COTS Demo Flight 2/3 [10] . Dragon став першим приватним космічним кораблем, пристикованим до Міжнародної космічної станції.

30 травня 2014 року Ілон Маск представив пілотовану версію космічного корабля Dragon, названу Dragon V2.

Космічний корабель Dragon складається з герметичного (командно-агрегатного) відсіку конічної форми танегерметичного відсіку для розміщення великих вантажів та одноразового обладнання корабля – сонячних батарей та радіаторів системи охолодження. Енергопостачання корабля забезпечується сонячними батареями та акумуляторами. На відміну від інших космічних кораблів, що повертаються («Аполлон», «Союз», а також «Оріон», CST-100 і «Федерація»), Dragon є практично моноблочним кораблем. Двигуна, паливні баки, акумулятори та інше обладнання агрегатного відсіку повертається разом з кораблем, що є унікальним. У вантажній версії корабля стикування з МКС через відсутність системи автономної стикування здійснюється тим же чином, що і стикування японського HTV, за допомогою маніпулятора «Канадарм2». Теплоізоляційний щит герметичного відсіку абляційний, його випаровування забирає з собою теплову енергію [15] . Негерметичний відсік відстиковується перед завершенням місії та згоряє в атмосфері.

У контракті CRS1 укладеного в 2008 році вантажна версія корабля Dragon має максимальну вантажопідйомність до МКС 3310 кг, які можуть бути як повністю в герметичному, так і негерметичному або між ними. Максимальна вантажопідйомність при поверненні до герметичного відсіку становить 2500 кг, що зумовлено парашутною системою. [16]

Космічний корабель Dragon розробляється в кількох модифікаціях: вантажний (у цьому варіанті він використовується зараз), пілотована «Dragon v2» (екіпаж до 7 осіб), вантажно-пасажирська (екіпаж 4 особи + 2,5 тонни вантажів), максимальна маса корабля з вантажем на МКС може становити 7,5 тонн і модифікація для автономних польотів (DragonLab).

Передбачається, що для корабля Dragon буде створено унікальну систему аварійного порятунку (САС), що розміщується не на щоглі над космічним кораблем, а в самомукорабель. За заявою глави та генерального конструктора SpaceX Ілона Маска, двигуни САС, можливо, будуть використані при посадці космічного корабля на сушу [17] .

При складанні космічного корабля Dragon широко використовуються сучасні композитні матеріали, з метою зниження ваги та надання додаткової міцності конструкції.

У вантажній версії корабля використовується одноразовий носовий конус . Конус захищає корабель та стикувальний механізм у щільних шарах атмосфери після старту ракети-носія та від'єднується незабаром після початку роботи верхнього ступеня.

Стикувальний механізмназивається Common Berthing Mechanism і використовується для всіх вантажних кораблів, що стикуються з американською частиною Міжнародної космічної станції. Крім того, цей механізм стикування використовується для всіх модулів МКС, за винятком українських. На кораблі Dragon встановлено пасивну частину механізму стикування, активну частину вбудовано в вузлові модулі Юніті, Гармонія, Спокій.

Для доступу в герметичний відсік є 2 люки, верхній (основний) та бічний.

Службовий відсікрозташовується по периметру нижньої частини капсули космічного корабля. У ньому розміщено двигуни Draco, баки з паливом для двигунів, бортові комп'ютери, акумуляторні батареї. Крім того, там знаходиться сенсорний відсік, люк якого виходить назовні корабля і знаходиться під бічним люком. Кришка люка закрита під час зльоту та посадки, відкривається у космосі та фіксується у відкритому положенні. У відсіку знаходяться датчики систем керування, навігації та контролю корабля [18] . З внутрішньої сторони кришки люка знаходиться спеціальний пристрій для захоплення та фіксації корабля маніпулятором Канадарм2.

Система підтримки внутрішнього середовища здатназабезпечувати в герметичному відсіку тиск близько 1 атм (13,9—14,9 psi), температуру від 10 до 46 °С і вологість від 25 до 75 % [3] .

Електропостачаннякорабля забезпечується сонячними та акумуляторними батареями. Сонячні батареї зовні негерметичного вантажного відсіку. Під час старту та польоту в атмосфері приховані під спеціальними захисними чохлами. Після відстикування корабля від верхнього ступеня Falcon 9 чохли від'єднуються, і панелі сонячних батарей розкриваються в 2 широкі крила із загальним розмахом 16,5 м. У середньому виробляють 1,5-2 кВт електроенергії, з максимумом до 4 кВт. 4 літій-полімерні акумуляторні батареї забезпечують корабель живленням під час зльоту, посадки та відсутності сонячного світла на орбіті [3] .

Для орбітальних маневрів використовуються 18 двигунів Draco.Двигуна установкарозбита на 4 окремі блоки, 2 блоки нараховують по 4 Draco і 2 блоки - по 5. Двигуни продубльовані по всіх осях напрямку. Використовують для роботи самозаймисту суміш монометилгідразину і тетраоксиду діазоту і видають тягу 400 Н кожен [3] .

Негерметичний вантажний контейнермає корисний об'єм 14 м 3 і може бути використаний для транспортування великогабаритних вантажів. Крім сонячних батарей, що знаходяться на його корпусі, в контейнері знаходяться радіатори системи терморегуляції корабля. Негерметичний контейнер не повертається Землю, він відокремлюється від капсули незадовго до входу корабля у повітря і згоряє.

У перших польотах вантажної версії корабля Dragon використовувався теплоізоляційний щит з матеріалу PICA-X першого покоління, пізніше почали використовувати друге покоління. Третє покоління PICA-X планується для використання на пілотованій версії Dragon V2 [19] . Матеріал PICA (від англ. phenolic-impregnated carbon ablator) є композитним матеріалом, що складається з вуглецевого волокна, просоченого фенолформальдегідною смолою і призначений для абляційного захисту корабля при його гальмуванні в атмосфері [20] [21] .

Вантажний Dragon використовуєпарашютну схему приземлення. На висоті 13,7 км випускаються два гальмівні парашути, які уповільнюють і стабілізують капсулу, після чого на висоті близько 3 кілометрів відкриваються 3 основні парашути, які знижують швидкість приземлення до 17—20 км/год перед приводненням в океані [22] .

Перший запуск ракети-носія

Другий ступінь ракети-носія із встановленим на ньому макетом корабля Dragon вийшла на близьку до розрахункової низьку навколоземну орбіту з параметрами:

• спосіб - 34,5 °;
• мінімальна висота (у перигеї) - 245,0 км;
• максимальна висота (в апогеї) - 272,8 км;
• період звернення - 89,52 хв.

Перший запуск Falcon 9 був не настільки успішним. Наприклад, після включення розгінного блоку з'явилося помітне зміщення по крену [24] .

---