Dragón (nave espacial)

Dragon (del  inglés  -  "dragón"), también conocido como Dragon 1  , es una nave espacial de transporte no tripulada parcialmente reutilizable, privada estadounidense , desarrollada por SpaceX como parte del programa de Servicios de Transporte Orbital Comercial (COTS) de la NASA y diseñada para entregar cargas útiles a la International estación espacial (ISS) y devolverlo desde el espacio a la Tierra .

La necesidad de nuevos cargueros surgió desde Estados Unidos debido a la terminación de los vuelos de Shuttle . A partir de 2020 (a partir de 2012), Dragon es la única nave espacial de carga del mundo que devuelve carga de la ISS a la Tierra [4] [5] [3] . El barco ha sido botado 22 veces desde 2010; en total, unas 43 toneladas de carga útil fueron entregadas a la estación por la nave espacial Dragon y unas 33 toneladas fueron devueltas a la Tierra [6] .

Se fabricaron un total de 13 naves Dragón, la nave fue reutilizada en nueve misiones: 3 cápsulas volaron dos veces y 3 cápsulas tres veces. Una de las misiones, SpaceX CRS-7 , terminó en fracaso debido a una falla del vehículo de lanzamiento.

El 7 de marzo de 2020 se lanzó la misión SpaceX CRS-20 , que fue el último vuelo de la nave espacial Dragon de primera generación; comenzando con la segunda fase del contrato CRS (misión SpaceX CRS-21), SpaceX cambió a usar la versión de carga de la nave espacial Dragon 2 .

Historia

SpaceX comenzó el desarrollo de la nave espacial Dragon a fines de 2004 [7] .

En 2006, SpaceX fue uno de los ganadores de la competencia de Servicios de Transporte Orbital Comercial (COTS) de la NASA . Como parte del acuerdo, la empresa recibió unos 396 millones de dólares para completar el desarrollo y la demostración del vehículo de lanzamiento Falcon 9 y la nave espacial Dragon [8] [9] . El acuerdo incluía 3 misiones de prueba para la certificación del vehículo de lanzamiento y la nave espacial del programa Commercial Resupply Services (CRS) para abastecer a la ISS. Posteriormente, las misiones de demostración segunda y tercera se combinaron en una [10] .

El 12 de agosto de 2010, el sistema de paracaídas de la nave espacial Dragon se probó con éxito en el área de Morro Bay, en la costa del Pacífico de los Estados Unidos. La cápsula fue levantada en helicóptero a una altura de 4,2 km y se dejó caer. Los paracaídas de freno y principal funcionaron normalmente, bajando el dispositivo normalmente a la superficie del océano. En este caso, los astronautas de la nave espacial experimentarán no más de 2 a 3 g durante el amerizaje [11] .

El 25 de mayo de 2012, a las 16:02 UTC , Dragon se acopló al módulo Harmony como parte de la misión de demostración SpaceX COTS Demo Flight 2/3 [12] . Dragon se convirtió en la primera nave espacial privada acoplada a la Estación Espacial Internacional.

Según el contrato entre la NASA y SpaceX bajo el programa Commercial Resupply Services , se suponía que esta última realizaría 12 misiones regulares a la ISS , pero en marzo de 2015 la NASA decidió extender el contrato por tres misiones más en 2017 [13] . El monto del contrato con la NASA es de unos 1.600 millones de dólares (aumentado a unos 2.000 millones tras la prórroga).

El 8 de octubre de 2012, la nave espacial Dragon partió hacia la Estación Espacial Internacional como parte de la misión SpaceX CRS-1 . Este es el primer vuelo de transporte espacial con una misión comercial a la ISS.

El 30 de mayo de 2014, Elon Musk presentó una versión tripulada de la nave espacial Dragon llamada Dragon V2 .

En diciembre de 2015, SpaceX recibió un contrato de $700 millones para otras 5 misiones Dragon a la Estación Espacial Internacional. Misiones adicionales asegurarán el suministro de la estación hasta 2019 inclusive, cuando comience la segunda fase del programa de Servicios de Reabastecimiento Comercial [14] .

El 14 de enero de 2016, la NASA nombró a SpaceX como uno de los ganadores del Programa de reabastecimiento de la ISS de la fase 2 de los Servicios de reabastecimiento comercial 2 (CRS2), que proporcionó a la nave espacial Dragon al menos 6 misiones de carga con la opción de extender el contrato. La oferta de la compañía incluye 2 variantes de misiones con diferentes métodos de acoplamiento a la estación: estándar, utilizando el manipulador Kanadarm2 , y automático, utilizando un puerto de acoplamiento para naves espaciales tripuladas. También se propone la posibilidad de aterrizar el barco en tierra utilizando sus propios motores SuperDraco , lo que acelerará el acceso a la carga devuelta [15] [16] .

El 7 de marzo de 2020 se lanzó la misión SpaceX CRS-20, que será el último vuelo de la nave espacial Dragon de primera generación; comenzando con la segunda fase del contrato CRS (misión SpaceX CRS-21), SpaceX se está moviendo para usar la versión de carga de la nave espacial Dragon 2.

Descripción

La nave espacial Dragon consta de un compartimento cónico presurizado (comando agregado) y un compartimento no presurizado para acomodar cargas grandes y equipos desechables de la nave: paneles solares y radiadores del sistema de enfriamiento . La fuente de alimentación de la nave es proporcionada por paneles solares y baterías. A diferencia de otras naves espaciales de reentrada ( Apolo , Soyuz y Orion , CST-100 y Orel en desarrollo ), el Dragón es prácticamente una nave de una sola pieza. El sistema de propulsión, los tanques de combustible, las baterías y otros equipos del compartimiento de potencia se devuelven con el barco, que es único. En la versión de carga de la nave, el acoplamiento con la ISS , debido a la falta de un sistema de acoplamiento autónomo, se realiza de la misma manera que el acoplamiento HTV japonés, utilizando el manipulador Kanadarm2 . El escudo termoaislante del compartimento estanco es ablativo, su evaporación se lleva la energía térmica [17] . El compartimento con fugas se desacopla antes del final de la misión y se quema en la atmósfera.

En el contrato CRS1 concluido en 2008, la versión de carga de la nave espacial Dragon tiene una capacidad de carga máxima a la ISS de 3500 kg, repartidos entre compartimentos presurizados y no presurizados, o 3000 kg - íntegramente en presurizados [2] . La capacidad de carga máxima al regresar en un compartimiento presurizado es de 2500 kg, que se debe al sistema de paracaídas. [Dieciocho]

La nave espacial Dragon se está desarrollando en varias modificaciones: carga (en esta versión se usa actualmente), Dragon v2 tripulado (tripulación de hasta 7 personas), carga-pasajeros (tripulación de 4 personas + 2,5 toneladas de carga), la masa máxima de el barco con carga en la ISS puede ser de 7,5 toneladas y una modificación para vuelos autónomos (DragonLab).

Se supone que se creará un sistema de rescate de emergencia (SAS) único para la nave espacial Dragon, que no está ubicado en el mástil sobre la nave espacial, sino en la nave misma. Según el jefe y diseñador general de SpaceX, Elon Musk, los motores CAC pueden usarse cuando la nave espacial aterrice en tierra [19] .

Construcción

Al ensamblar la nave espacial Dragon, los materiales compuestos modernos se utilizan ampliamente para reducir el peso y brindar una resistencia estructural adicional.

La versión de carga del barco utiliza una nariz cónica desechable . El cono protege la nave y el mecanismo de atraque en las capas densas de la atmósfera después del lanzamiento del vehículo de lanzamiento y se desconecta poco después del inicio de la etapa superior.

El mecanismo de atraque utilizado se llama Mecanismo Común de Atraque y se utiliza para todos los buques de carga que atracan en el lado estadounidense de la Estación Espacial Internacional. Además, se utiliza el mismo mecanismo de acoplamiento para todos los módulos de la ISS, con la excepción de los rusos. La parte pasiva del mecanismo de acoplamiento está instalada en la nave Dragón, la parte activa está integrada en los módulos de nodo Unidad , Armonía , Tranquilidad .

Para acceder al compartimento estanco existen 2 escotillas, la superior (principal) y la lateral.

El compartimiento de servicio está ubicado a lo largo del perímetro de la parte inferior de la cápsula de la nave espacial. Alberga motores Draco , tanques de combustible para motores, computadoras de a bordo, baterías. Además, también hay un compartimento de sensores, cuya escotilla sale del barco y se encuentra debajo de la escotilla lateral. La tapa de la escotilla se cierra durante el despegue y el aterrizaje, se abre en el espacio y se bloquea en la posición abierta. El compartimiento contiene sensores para los sistemas de control, navegación y control de la nave [20] . En el interior de la tapa de la escotilla hay un dispositivo especial para capturar y fijar la nave con el manipulador Kanadarm2 .

El sistema de mantenimiento del ambiente interno es capaz de proporcionar una presión de alrededor de 1 atm (13,9–14,9 psi ), temperatura de 10 a 46 °C y humedad de 25 a 75 % en un compartimiento sellado [3] .

La fuente de alimentación de la nave es proporcionada por baterías solares y de almacenamiento. Los paneles solares están ubicados fuera de la bodega de carga no presurizada. Durante el lanzamiento y el vuelo en la atmósfera, se ocultan bajo cubiertas protectoras especiales. Una vez que la nave se desatraca de la etapa superior del Falcon 9, se separan las cubiertas y los paneles solares se abren en 2 alas anchas con una envergadura total de 16,5 m. En promedio, generan entre 1,5 y 2 kW de electricidad, con una máximo de hasta 4 kW. 4 baterías de polímero de litio proporcionan energía a la nave durante el despegue, el aterrizaje y en ausencia de luz solar en órbita [3] .

Para las maniobras orbitales se utilizan 18 motores Draco . El sistema de propulsión se divide en 4 bloques separados, 2 bloques tienen 4 Draco cada uno y 2 bloques tienen cada uno 5. Los motores están duplicados en todos los ejes de dirección. Para el funcionamiento de los motores se utiliza una mezcla autoinflamable de monometilhidrazina y tetróxido de dinitrógeno , que permite obtener un empuje de 400 N cada uno [3] .

El contenedor de carga no hermético tiene un volumen útil de 14 m 3 y se puede utilizar para el transporte de carga sobredimensionada. Además de los paneles solares ubicados en su casco, el contenedor contiene los radiadores del sistema de termorregulación del barco. El contenedor con fugas no regresa a la Tierra, se separa de la cápsula poco antes de que la nave espacial ingrese a la atmósfera y se queme.

En los primeros vuelos de la versión de carga del Dragón se utilizó un escudo termoaislante de material PICA-X de primera generación, posteriormente se empezó a utilizar la segunda generación. La tercera generación de PICA-X está prevista para su uso en la versión tripulada del Dragon V2 [21] . El material PICA (del inglés  phenic-impregnated carbon ablator ) es un material compuesto que consiste en fibra de carbono impregnada con resina de fenol-formaldehído y está diseñado para la protección ablativa del buque durante su frenado en la atmósfera [22] [23] . El material PICA-X fue desarrollado por SpaceX en colaboración con el Centro de Investigación Ames [24] .

El dragón de carga utiliza un patrón de aterrizaje en paracaídas . A una altitud de 13,7 km, se lanzan dos paracaídas de arrastre, que reducen la velocidad y estabilizan la cápsula, después de lo cual, a una altitud de unos 3 km, se abren 3 paracaídas principales, que reducen la velocidad de aterrizaje a 17–20 km/h antes chapoteando en el océano [25] .

Misiones icónicas

Primer lanzamiento de cohete

El primer lanzamiento del Falcon 9 tuvo lugar el 4 de junio de 2010 desde Cabo Cañaveral a las 18:45 UTC . A las 18:54, la segunda etapa del vehículo de lanzamiento entró en órbita con éxito [26] . El cohete se lanzó en el segundo intento, el primer lanzamiento se canceló unos segundos antes del lanzamiento debido a un problema técnico. Durante el primer vuelo del Falcon 9, se instaló un modelo de masa dimensional de la nave Dragon (Dragon Qualification Spacecraft) en el vehículo de lanzamiento para realizar pruebas aerodinámicas.

La segunda etapa del vehículo de lanzamiento con el modelo Dragon Ship instalado entró en una órbita terrestre baja cercana a la calculada con los siguientes parámetros:

• inclinación - 34,5 °;
• altura mínima (en perigeo) - 245,0 km;
• altura máxima (en el apogeo) - 272,8 km;
• período de circulación - 89,52 min.

Vale la pena señalar que el primer lanzamiento de Falcon 9 no tuvo tanto éxito. Por ejemplo, después de encender la etapa superior, apareció un cambio de balanceo notable [27] .

Primer vuelo orbital

El 8 de diciembre de 2010, a las 15:43 UTC , un vehículo de lanzamiento Falcon 9 con una nave espacial Dragon a bordo despegó con éxito de Cabo Cañaveral . 10 minutos después del lanzamiento, a una altitud de unos 300 km , la nave alcanzó la órbita y se separó del portaaviones [28] [29] .

La nave dio dos vueltas a la Tierra a una velocidad de unos 7,73 km/s (más de 27.300 km/h ), tras lo cual se hundió. La cápsula entró en la atmósfera y, de acuerdo con el plan de vuelo, abrió sus paracaídas y cayó en el Océano Pacífico a las 19:04 UTC [30] [31] .

Durante la misión, se demostraron las capacidades de órbita a órbita de Dragon, así como la transmisión de telemetría , el paso de comandos, la emisión de un pulso de salida de órbita y el aterrizaje mediante un sistema de paracaídas en el Océano Pacífico frente a la costa de California .

A bordo del barco Dragon había un "cargamento de alto secreto", cuya información se reveló solo después de que la cápsula se hundiera. Resultó que era una cabeza de queso, que estaba en un contenedor especial atornillado al piso del módulo de descenso [32] .

Primer vuelo a la ISS

El vehículo de lanzamiento Falcon 9 con la nave espacial Dragon, después de varias transferencias, se lanzó desde el sitio de lanzamiento de Cabo Cañaveral el 22 de mayo de 2012 a las 07:44 UTC , unos minutos después la nave espacial se separó de la segunda etapa del cohete y entró con éxito en un órbita intermedia. El 25 de mayo de 2012, a las 13:56 UTC, la nave se acercó a la ISS a una distancia de 10 metros, fue capturada por el manipulador Kanadarm2 instalado en el módulo Tranquility y se acopló con éxito [33] .

Durante esta misión, se suponía que debía verificar el funcionamiento de los sensores a bordo, las comunicaciones por radio y el control de la ISS. La nave llevó a cabo un encuentro automático con la estación, después de lo cual la tripulación de la estación, usando el manipulador Canadarm2, capturó la nave y la atracó. La nave espacial Dragon se acopló al módulo Harmony en el lado que mira hacia la Tierra. El barco entregó a la ISS 520 kilogramos de carga [34]  , artículos "opcionales", sin los cuales la tripulación podría prescindir fácilmente en caso de una misión fallida. El barco Dragón formó parte de la estación durante 5 días 16 horas y 5 minutos [35] . La fase final de la misión involucró el desacoplamiento de la nave espacial el 31 de mayo [36] , la salida de órbita y el amerizaje en el Océano Pacífico frente a la costa de California, y se completó con éxito a las 15:42 UTC [35] .

En base a los resultados exitosos del segundo vuelo de prueba, se decidió abandonar el tercer vuelo de prueba.

Primer vuelo comercial a la ISS

El primer lanzamiento comercial de la nave espacial a la ISS tuvo lugar el 8 de octubre de 2012. El lanzamiento tuvo lugar desde Cabo Cañaveral, Florida a las 00:35 UTC . La nave espacial Dragon se acopló a la ISS el 10 de octubre [37] [38] .

La nave espacial entregó aproximadamente 450 kilogramos de carga útil a la ISS, incluidos materiales para 166 experimentos científicos. Dragon devolvió con éxito alrededor de 900 kilogramos de carga [38] a la Tierra , incluidas partes desmanteladas de la estación, así como más de 330 kilogramos de resultados de investigaciones científicas.

La nave se desacopló de la ISS el 28 de octubre de 2012 a las 11:19 UTC y regresó a la Tierra, cayendo en el Océano Pacífico a las 19:22 UTC a una distancia de unos 300 km de la costa de California [38] .

Un contrato de Servicios de reabastecimiento comercial (CRS) de $ 1.6 mil millones entre SpaceX y la NASA incluyó 12 vuelos a la ISS, comenzando con el vuelo CRS-1 de SpaceX [38] .

Horario de vuelos

Modificación tripulada "Dragon V2"

El 29 de mayo de 2014, la compañía presentó una versión tripulada del vehículo reutilizable Dragon, que permitirá a la tripulación no solo llegar a la ISS , sino también regresar a la Tierra con el control total del procedimiento de aterrizaje. La cápsula Dragon podrá acomodar a siete astronautas al mismo tiempo [88] . A diferencia de la versión de carga, es capaz de acoplarse a la ISS por sí solo, sin utilizar el manipulador de la estación. Las principales diferencias anunciadas en ese momento fueron las siguientes: aterrizaje controlado en motores SuperDraco (esquema de paracaídas como reserva), soportes de aterrizaje suave y una cabina con asientos para astronautas y un panel de control [89] . También se afirmó que la cápsula de descenso sería reutilizable. En el futuro, se abandonó el aterrizaje de la cápsula en los motores, prefiriendo el descenso en paracaídas. Asimismo, de acuerdo con los requerimientos de la NASA , para vuelos tripulados, cada cápsula será utilizada una sola vez, luego del primer regreso a la Tierra, seguirá siendo operada únicamente como nave de carga.

El primer vuelo no tripulado tuvo lugar en marzo de 2019. El vuelo fue completamente exitoso. El primer lanzamiento tripulado tuvo lugar el 30 de mayo de 2020 [90] .

Misión a Marte "Dragón Rojo"

En julio de 2011, se supo que el Centro de Investigación Ames estaba desarrollando el concepto de la misión de exploración Red Dragon Martian utilizando el vehículo de lanzamiento Falcon Heavy y la cápsula SpaceX Dragon. La cápsula debería ingresar a la atmósfera y convertirse en una plataforma para experimentos de investigación en la superficie. El concepto ha sido propuesto como un programa Discovery de la NASA para lanzarse en 2018 y llegar a Marte unos meses después. Se planeó perforar a una profundidad de 1 metro en busca de hielo debajo de la superficie. El costo de la misión se estimó en 425 millones de dólares , sin incluir el precio de lanzamiento [91] . Los cálculos preliminares mostraron que una cápsula esencialmente sin cambios tiene la capacidad de entregar alrededor de 1000 kg de carga útil a la superficie de Marte. La nave estaba destinada a utilizar el mismo sistema de aterrizaje en órbita de referencia baja que las versiones tripuladas. En 2017, se anunció la terminación del trabajo en el proyecto para concentrar los recursos en el desarrollo del transporte pesado BFR [92] .

Galería de fotos

• Cápsula Dragon en taller de montaje

• Nave del dragón en taller de montaje

• Un barco en el hangar del complejo SLC-40.

• Dragón en proceso de ser montado en un vehículo de lanzamiento

• El barco se acerca a la estación.

• Dragon se acerca a la ISS a una distancia de 30 m

• Dragón capturado por un brazo robótico

• La nave fue capturada por el manipulador " Kandarm2 "

• Nave espacial Dragon atracada en la ISS

• Dragón desciende al océano con paracaídas

• Cápsula de descenso del dragón en el Pacífico después de regresar

Comparación con proyectos similares

Véase también

• Soyuz T
• Cygnus  - carga
• Dream Chaser  - carga reutilizable
• CST-100  - tripulado
• Orion  - tripulado parcialmente reutilizable
• Federación  - tripulada

Notas

1. ↑ 1 2 3 SpaceX.com Dragón . Consultado el 7 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 12 de abril de 2017. (indefinido)
2. ↑ 1 2 3 Compendio anual de transporte espacial comercial: 2018 . Consultado el 26 de enero de 2019. Archivado desde el original el 18 de abril de 2018. (indefinido)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Versión Dragon-Cargo . Consultado el 13 de marzo de 2019. Archivado desde el original el 8 de septiembre de 2017. (indefinido)
4. ↑ García, Mark U.S.  El buque de carga sale de la estación con investigación científica crítica . NASA (1 de agosto de 2018). Consultado el 25 de marzo de 2019. Archivado desde el original el 4 de agosto de 2020.
5. ↑ La nave espacial Dragon aterriza con éxito en el Pacífico . Interfax (14 de enero de 2019). Consultado el 31 de marzo de 2019. Archivado desde el original el 31 de marzo de 2019. (Ruso)
6. ↑ El lanzamiento nocturno del buque de carga SpaceX marca el final de una  era . Vuelo espacial ahora (7 de marzo de 2020). Consultado el 7 de marzo de 2020. Archivado desde el original el 7 de marzo de 2020.
7. ↑ Berger , Brian SpaceX construyendo una cápsula de tripulación reutilizable  . MSNBC (8 de marzo de 2006). Consultado el 9 de diciembre de 2010. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2006.
8. ↑ La NASA selecciona socios de transporte de  tripulación y carga para orbitar . NASA (18 de agosto de 2006). Consultado el 4 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 27 de julio de 2011.
9. ↑ Declaración de William H. Gerstenmaier, Administrador Asociado de Operaciones Espaciales ante el Subcomité de Espacio y Aeronáutica del Comité de Ciencia, Espacio y Tecnología de la Cámara de  Representantes de EE. UU . science.house.gov (26 de mayo de 2011). Consultado el 30 de abril de 2020. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2018.
10. ↑ Los administradores de la NASA anuncian la fecha de lanzamiento del 7 de febrero para la  misión Dragon ISS . NASA (9 de diciembre de 2011). Consultado el 4 de abril de 2015. Archivado desde el original el 10 de diciembre de 2011.
11. ↑ Sistema de paracaídas Dragon probado con éxito . Archivado el 7 de diciembre de 2013 en Wayback Machine .
12. ↑ Amós, Jonathan . La estación agarra la nave Dragon de SpaceX  (inglés) , bbc.com  (25 de mayo de 2012). Archivado desde el original el 3 de mayo de 2015. Consultado el 7 de abril de 2015.
13. ↑ La NASA prepara cuatro misiones CRS adicionales para Dragon y Cygnus . Consultado el 4 de marzo de 2015. Archivado desde el original el 30 de enero de 2017. (indefinido)
14. ↑ SpaceX gana 5 nuevas misiones de carga de la estación espacial en un contrato de la NASA estimado en $ 700 millones  . spacenews.com (24 de febrero de 2016).
15. ↑ Dream Chaser, Dragon y Cygnus recibieron contratos de reabastecimiento de la estación espacial CRS2 de la NASA  . americaspace.com 14 de enero de 2016. Consultado el 15 de enero de 2016. Archivado desde el original el 16 de enero de 2016.
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17. ↑ Los estadounidenses propusieron una nueva forma de lanzar naves espaciales . Archivado el 31 de julio de 2013 en Wayback Machine .
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Literatura

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Enlaces

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• Taxi Espacial. La trama del estudio de televisión Roscosmos . año 2012.
• Ensayo fotográfico: El regreso de la nave espacial Dragon a la Tierra

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