Главная Избранные статьи Категории Текущие события

SpX-DM2

Dragon V2


Dragon V2 unveiling, exterior (KSC-2014-2724).jpg
Dragon V2 на церемонии представления
Общие данные
Разработчик Соединённые Штаты Америки SpaceX
Производитель Соединённые Штаты Америки SpaceX
Страна Соединённые Штаты Америки США
Назначение пассажирский
Задачи доставка астронавтов на/с МКС
Орбита Низкая опорная орбита
Экипаж до 7 человек
Производство и эксплуатация
Статус разрабатывается
Первый запуск ноябрь 2018 (без экипажа)
апрель 2019 (с экипажем)[1]
Ракета-носитель Falcon 9
Стартовая площадка LC-39A, Космический центр Кеннеди
Типичная конфигурация
Сухая масса 6400 кг
Двигатель 8 SuperDraco
Двигатели коррекции орбиты 16 Draco
Топливо ММГ/N2O4
Габариты
Высота 8,1 м
Диаметр 3,66 м
Полезный объём 11 m3 (герметичный)
Commons-logo.svg Dragon V2 на Викискладе
Silk-film.png Внешние видеофайлы
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Официальное представление проекта (2014 год)
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Анимация полёта (2014 год)
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Интерьер капсулы (2015 год)
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Анимация полёта (2015 год)

Dragon V2 (также известный как Dragon 2 и Crew Dragon) — усовершенствованная пилотируемая версия частного многоразового космического корабля Dragon компании SpaceX, разработанная по заказу НАСА в рамках программы Commercial Crew Development (CCDev)[2][3], предназначенная для доставки экипажа из 7 человек на Международную космическую станцию и возвращения их на Землю.

Как и предыдущая версия, Dragon 2 будет выводиться на орбиту ракетой-носителем Falcon 9 со стартового комплекса LC-39A в Космическом центре Кеннеди.

Грузовой вариант корабля Dragon 2 будет использоваться для доставки грузов на МКС, начиная со второй фазы программы снабжения Commercial Resupply Services, заменив используемый в первой фазе программы грузовой корабль Dragon 1. Грузовая и пилотируемая версии Dragon 2 почти идентичны, за исключением специальных технических средств, добавленных в пилотируемую версию: системы аварийного спасения, системы жизнеобеспечения, информационных дисплеев и органов управления, позволяющих пилоту при необходимости использовать ручное управление[4].

Впервые корабль представлен 30 мая 2014 года Илоном Маском[5].

16 сентября 2014 года компания SpaceX с тандемом Dragon V2 и Falcon 9 стала одним из двух победителей конкурса в рамках подпрограммы Commercial Crew Transportation Capability (CCtCap) и получила контракт от NASA на сумму 2,6 миллиарда долларов США для завершения разработки корабля и его сертификации для полётов к МКС[6]. Контракт включает в себя до шести (2 гарантированные) коммерческих полётов по смене экипажа МКС с 4 астронавтами на борту[7].

На данный момент первый демонстрационный беспилотный запуск запланирован на ноябрь 2018 года, пилотируемый — на апрель 2019 года[1].

28 февраля 2017 года компания объявила, что собирается использовать Dragon V2 для туристических полётов с облётом Луны. Первый полёт с двумя туристами на борту планировался на конец 2018 года, ожидалось, что на транслунную орбиту корабль будет выводиться ракетой-носителем Falcon Heavy[8]. В феврале 2018 года SpaceX отказалась от сертификации Falcon Heavy для пилотируемых полётов в пользу многоразовой системы BFR[9].

Описание

Dragon V2 представляет собой усовершенствованную пилотируемую версию многоразового аппарата Dragon, которая позволит экипажу добираться до МКС и возвращаться на Землю с полным управлением приземлением. В капсуле Dragon V2 одновременно смогут находиться до семи астронавтов, в версии, представленной в сентябре 2015 года, было 5 кресел[10]. В отличие от грузовой версии, он будет стыковаться с МКС самостоятельно, без использования манипулятора станции. Стоимость полёта в расчёте на одного космонавта будет составлять 20 млн долларов[5].

Первоначально в мае 2014 года предполагалась управляемая посадка на двигателях (парашютная схема в качестве резерва), опоры для мягкой посадки[11]. По словам разработчиков, благодаря двигателям SuperDraco аппарат способен приземляться практически в любом месте с точностью вертолёта[5], а возможность управляемой посадки сохраняется при отказе 2 из 8 двигателей[12]. В случае отказа двигателей посадка выполняется на парашютах. SuperDraco являются первыми двигателями в космической промышленности, изготовление которых возможно по технологии 3D-печати[12]. В дальнейшем было принято решение, что в первых полётах корабль будет приземляться в океан при помощи парашютов, а посадка на землю при помощи двигателей будет использоваться в будущих полётах после завершения процесса сертификации[13][14].

Конструкция

Несмотря на внешнее визуальное сходство с грузовым кораблём Dragon, пассажирская версия Dragon V2 содержит массу отличий и усовершенствований, связанных, в том числе, и с повышенными техническими требованиями для кораблей с экипажем.

  • Носовой конус, защищающий стыковочный адаптер во время полёта в атмосфере, имеет скошенную форму и будет многоразовым. Перед стыковкой с МКС конус будет открываться и закрываться после отстыковки.
  • Сам стыковочный адаптер также будет другим. Вместо используемого на грузовом варианте универсального механизма CBM будет использован новый механизм NDS[en], который поддерживает как полностью автоматическую стыковку, так и ручную, из кабины корабля. Вторая часть механизма стыковки (IDA) была установлена на МКС 19 августа 2016 года.
  • Диаметр 4 смотровых окон в герметическом отсеке корабля будет увеличен[15].
  • В герметическом отсеке (кабине) для экипажа и груза находятся 2 ряда сидений из углеродного волокна (4+3 места), системы контроля внутренней среды (температуры от 15 до 26 градусов Цельсия) и системы жизнеобеспечения, панель управления с экранами, на которые выводятся все необходимые данные и показатели полёта (телеметрия), и кнопками, дублирующими основные функции космического корабля[15]. Во время полёта астронавты будут одеты в разработанные SpaceX костюмы жизнеобеспечения, которые позволяют выжить в случае разгерметизации кабины[16].
Двигатели SuperDraco
  • Двигательная установка Dragon V2 состоит из 8 двигателей SuperDraco, которые будут использоваться в качестве системы аварийного спасения и для управляемого приземления, и 16 двигателей Draco, используемых для маневрирования в космосе. Система двигателей разбита на 4 отдельных блока, в каждом по 2 спаренных двигателя SuperDraco и по 4 двигателя Draco[16]. Оба типа двигателей работают на одном виде топлива, смеси монометилгидразина и тетраоксида диазота, и могут многократно перезапускаться. Каждый двигатель SuperDraco может создавать тягу до 73 кН с удельным импульсом 235 с на уровне моря. Однако для повышения устойчивости системы максимальная тяга двигателей, устанавливаемых на Dragon V2, будет снижена до 68 кН. Тяга двигателей SuperDraco регулируется в широком диапазоне, суммарная максимальная тяга 8 двигателей на уровне моря может достигать 545 кН[17].
  • Служебный отсек, как и в грузовом исполнении корабля, располагается по периметру нижней части капсулы. Содержит:
  1. Авионику, которая была полностью переработана в сравнении с грузовым Dragon.
  2. Систему жизнеобеспечения экипажа.
  3. Систему балансировки капсулы для большей управляемости углом вхождения в атмосферу при возвращении.
  4. Маневровые двигатели Draco.
  5. Сферические композитные резервуары, изготовленные с использованием титана и углепластика, предназначенные для сжатого гелия и компонентов топлива для двигателей SuperDraco и Draco. Гелий используется для создания высокого рабочего давления в камерах сгорания двигателей.
  6. Посадочные опоры и выдвигающие их механизмы.
  7. Спаренные двигатели SuperDraco вынесены за периметр капсулы в выступающие двигательные отсеки.
  • Возможность приземления корабля с использованием парашютов останется, как и на грузовой версии корабля, будет использоваться в качестве запасной. При достижении определённой высоты снижения системы корабля проанализируют готовность двигателей SuperDraco для управляемого приземления, и, в случае выявления любых неполадок, будет проведено приземление при помощи парашютов. Даже при отказе 2 двигателей сохраняется способность корабля для успешного управляемого приземления.
  • Тепловой щит, необходимый для вхождения в атмосферу, будет использовать новое, третье поколение абляционного материала PICA-X.
  • 4 выдвигающиеся опоры обеспечивают достаточно мягкое и устойчивое приземление на твёрдую поверхность, даже без смягчения коротким включением двигателей в момент касания земли[13].
  • Переработанный негерметический грузовой отсек несколько удлинён в сравнении с грузовой версией, содержит панели солнечных батарей и радиаторы системы терморегуляции корабля. Закрылки помогут стабилизировать корабль при использовании системы аварийного спасения. Разворачивающиеся в широкие крылья панели солнечных батарей будут заменены в целях сокращения количества механизмов и упрощения системы в целом. Вместо этого панели солнечных батарей будут полностью покрывать одну половину внешней поверхности отсека, которая будет повёрнута к солнцу во время полёта в космосе[16].

Система аварийного спасения

В отличие от распространённой, «тянущей» схемы системы аварийного спасения, состоящей из обтекателя с твердотопливным двигателем на верхушке корабля и отделяемой после выхода аппарата за пределы атмосферы (например, Аполлон, Союз, Орион), Dragon V2 будет использовать собственные двигатели SuperDraco («толкающая» схема) при возможных аварийных ситуациях. Все 8 двигателей будут включаться одновременно для максимально быстрого отдаления от аварийной ракеты-носителя. Обновлённый негерметический отсек с системой закрылков будет оставаться соединённым с капсулой для стабилизации полёта. При достижении высоты 1,5 км негерметический отсек будет отсоединён и начнётся процесс приземления космического корабля. Возможны разные варианты приземления: при помощи системы тормозных и основных парашютов или с использованием двигателей SuperDraco для управляемого приземления на посадочную площадку.

В процессе испытания системы, а также в первых испытательных полётах Dragon V2 к МКС будет использоваться вариант с использованием парашютов. Полностью управляемое приземление на двигателях SuperDraco (без использования парашютов) будет проводиться после лицензирования NASA этого процесса[13][14].

Лицензирование корабля Dragon V2 для пилотируемых полётов к МКС в рамках программы NASA Commercial Crew Integrated Capability включает два испытания системы аварийного спасения.

Pad Abort Test

Silk-film.png Внешние видеофайлы
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Pad Abort Test (видео SpaceX)
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Pad Abort Test (видео NASA)
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Видео с корабля

Испытание проведено 6 мая 2015 года на стартовой площадке SLC-40, мыс Канаверал. Испытуемый Dragon V2 взлетел со стенда, имитирующего верхнюю часть ракеты-носителя Falcon 9. Все 8 двигателей SuperDraco работали в течение 5,5 секунд, затем при достижении апогея в 1187 м был отсоединён грузовой отсек, через несколько секунд были выпущены 2 тормозных, а затем и 3 основных парашюта. Корабль приводнился через 99 секунд после запуска на расстоянии в 1202 м от стартовой площадки. Внутри корабля находился испытательный манекен с многочисленными датчиками, во время аварийного полёта максимальные перегрузки составили 6 g[18][19][20][21]. Dragon V2 достиг скорости 160 км/ч за 1,2 секунды, максимальная скорость составила 555 км/ч[22].

  • Корабль на стартовом стенде

  • Схема полёта корабля

  • Взлёт корабля

Тест на прерывание полёта

Испытание планируют провести после первого орбитального беспилотного полёта (SpaceX DM-1), ориентировочно в марте 2019 года[23]. Ранее запланированное на конец 2015 года испытание было отложено, в связи с желанием NASA и компании SpaceX испытать более актуальную версию корабля. При испытаниях системы аварийного спасения будет использован корабль, вернувшийся после испытательного орбитального полёта. Также перенесено место испытания: со стартовой площадки SLC-4-East на базе Ванденберг на стартовую площадку SLC-39A в Космическом центре Кеннеди, с которого и будут запускаться пилотируемые полёты к МКС. Таким образом, условия испытания будут максимально приближены к условиям пилотируемого запуска[24].

Испытуемый Dragon V2 будет размещён непосредственно на модифицированной первой ступени Falcon 9 с тремя двигателями без использования второй ступени. После старта ракеты-носителя и достижения ею уровня максимального аэродинамического сопротивления (приблизительно через 1,5—2 минуты после запуска) будет запущена система аварийного спасения космического корабля. Приземлится корабль также в океан, с использованием парашютов.

Система управляемой посадки

В мае 2014 года компания SpaceX анонсировала планируемую программу испытаний прототипа корабля (кодовое название DragonFly) с целью отработки процесса управляемого приземления с использованием двигателей SuperDraco[25]. В Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) был отправлен подробный план программы для получения соответствующих разрешений[17].

Испытания планировалось проводить на испытательном полигоне SpaceX в МакГрегоре. Программа рассчитана на 2 года, до 30 проводимых испытаний ежегодно[17]:

  • Propulsive Assist — сбрасывание корабля вертолётом с высоты 3 км, раскрытие парашютов, посадка на двигателях (5 секунд работы двигателей) — 2 испытания;
  • Full Propulsive Landing — сбрасывание корабля вертолётом с высоты 3 км, посадка только на двигателях (5 секунд работы двигателей) — 2 испытания;
  • Propulsive Assist Hopping — взлёт с земли, раскрытие парашютов, посадка на двигателях (25 секунд работы двигателей) — 8 испытаний;
  • Full Propulsive Hopping — взлёт с земли, зависание в воздухе, посадка только на двигателях (25 секунд работы двигателей) — 18 испытаний.

В октябре 2015 испытательный образец корабля Dragon V2 был доставлен в МакГрегор. Это тот же корабль, который использовался при испытания системы аварийного спасения (Pad Abort Test). Корабль подвесят с помощью подъёмного крана для серии испытаний с управляемым зависанием в воздухе при помощи кратковременного включения двигателей[26].

Испытания

Silk-film.png Внешние видеофайлы
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Тест с зависанием в воздухе
(24 ноября 2015 года)

24 ноября 2015 года проведено испытание с 5-секундным зависанием корабля в воздухе, в рамках процесса сертификации системы посадки, проводимой NASA по программе Commercial Crew Program. Восемь двигателей SuperDraco работали с суммарной производимой тягой около 145 кН, 1/4 от максимальной тяги корабля[27].

График полётов

№ Название миссии Дата (UTC) Экипаж Логотип
запуска стыковки
с МКС 		время в
состыкованном
состоянии с МКС 		приземления на МКС с МКС/
Планируемые
1 SpaceX DM-1 ноябрь 2018[1] — —
Первый испытательный полёт Dragon V2 к МКС (без экипажа); планируется стыковка, 30-дневное задание, отстыковка и приземление с использованием парашютов
2 SpaceX DM-2 апрель 2019[1] 2 2
Второй испытательный полёт Dragon V2 к МКС (с экипажем); планируется стыковка, 14-дневное задание, отстыковка и приземление с использованием парашютов[1].

Сравнение с аналогичными проектами

Сравнение характеристик разрабатываемых пилотируемых космических кораблей ()
Название Федерация Orion Dragon V2 Starliner (CST-100)
Разработчик Россия РКК «Энергия» Соединённые Штаты Америки Lockheed Martin Соединённые Штаты Америки SpaceX Соединённые Штаты Америки Boeing Китайская Народная Республика
Внешний вид PPTS-01.jpg Orion with ATV SM.jpg SpaceX Dragon v2 (Crew) artist depiction (16787988882) CST-100.jpg
Многозадачность
  • к Луне, DSG
  • к Марсу[31]
  • к МКС
  • к астероиду[32]
  • к ОС на НОО (МКС)
  • грузовая модификация к ОС на НОО
  • к Луне (без посадки) (2018)[33][34]
  • к ОС на НОО (МКС)
Год первого орбитального
беспилотного запуска 		2022 (Союз-5)[37][29]
2024 (Ангара-А5B)[38]
2027[29] или 2028[38] (СТК) 		2014 (Delta IV Heavy)
2020 (SLS)[39] 		планируется 2018 планируется 2018 2019 (LM-5B или LM-7)[40]
Год первого пилотируемого
полёта 		2024 (Союз-5)[37][29]
2027 (СТК)[29] 		2023 (SLS)[39] планируется 2019 планируется 2019
При полёте на НОО
Экипаж, чел. 4[29] или 5[41] или 6[42] — по контракту c НАСА — 4, + 1 турист
максимальная — 7 		по контракту с НАСА — 4
максимальная — 7 		до 6 чел.[35][36]
Стартовая масса, т 14,4[29] 12 14
Масса полезного груза в пилотируемом полете, т 0,5[29]
Масса полезного груза грузовой версии, т 2 3,31
Продолжительность полета в составе станции До 365 дней[29] До 720 дней До 210 дней
Продолжительность автономного полета До 30 дней[29] До 1 недели До 60 часов
Ракета-носитель LM-5B[40] или LM-7
При полёте к к Луне
Экипаж, чел 4[29] 4 2[46] — 3-4[35][36]
Стартовая масса, т 20,0[29] 25,0
Масса полезного груза в пилотируемом полете, т 0,1[29]
Продолжительность полета в составе станции До 180 дней[29]
Продолжительность автономного полета До 30 дней[29] До 21,1 дней
Ракета-носитель

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 NASA’s Commercial Crew Program Target Test Flight Dates (англ.). NASA (2 August 2018).
  2. ↑ Liftoff! SpaceX Dragon Launches 1st Private Space Station Cargo Mission. Space.com (8 October 2012 (UTC)).
  3. ↑ Press Briefed On the Next Mission to the International Space Station. NASA (20 March 2012). Проверено 11 апреля 2012.
  4. ↑ Miriam Kramer, Staff Writer. SpaceX Unveils Dragon V2 Spaceship, a Manned Space Taxi for Astronauts (англ.) (30 May 2014). Проверено 29 июля 2018.
  5. ↑ 1 2 3 В Калифорнии представлен космический корабль Dragon V2 — «такси» для астронавтов на МКС (рус.). itar-tass.com (30 мая 2014).
  6. ↑ American Companies Selected to Return Astronaut Launches to American Soil (англ.). nasa.gov (16 September 2014).
  7. ↑ NASA Commercial Crew Awards Leave Unanswered Questions (англ.). spacenews.com (19 September 2014).
  8. ↑ SPACEX TO SEND PRIVATELY CREWED DRAGON SPACECRAFT BEYOND THE MOON NEXT YEAR
  9. ↑ Основные заявления из пресс-конференции Илона Маска
  10. ↑ SpaceX. Crew Dragon Interior (видео). youtube.com (10 сентября 2015).
  11. ↑ SpaceX. SpaceX Dragon V2 Unveil Event (видео). youtube.com (29 мая 2014).
  12. ↑ 1 2 SpaceX представила новый космический корабль Dragon V2 (рус.). itc.ua (30 мая 2014).
  13. ↑ 1 2 3 Dragon V2 will initially rely on parachute landings (англ.). nasaspaceflight.com (28 August 2014).
  14. ↑ 1 2 Eve of Launch: 2016 Goals Vital to Commercial Crew Success (англ.). nasa.gov (20 January 2016).
  15. ↑ 1 2 SpaceX показала интерьер пилотируемого корабля Dragon V2 (рус.). lenta.ru (11 сентября 2015).
  16. ↑ 1 2 3 Statement of Garrett Reisman before the Subcommittee on Space Committee on Science, Space, and Technology U.S. House Of Representatives (англ.). science.house.gov.
  17. ↑ 1 2 3 Draft Environmental Assessment for Issuing an Experimental Permit to SpaceX for Operation of the Dragon Fly Vehicle at the McGregor Test Site, Texas, May 2014 – Appendices (англ.). faa.gov.
  18. ↑ Musk, Elon. Max acceleration was 6X gravity, altitude 1187m, lateral distance 1202m and velocity 155 m/s. Main chutes deployed 970m. (англ.), twitter.com (6 May 2015).
  19. ↑ SpaceX - Dragon 2 Pad Abort Test Updates (англ.)  (недоступная ссылка — история). spaceflight101.com. Архивировано 7 мая 2015 года.
  20. ↑ SpaceX crew capsule completes dramatic abort test (англ.). spaceflightnow.com (6 May 2015).
  21. ↑ Dragon 2 conducts Pad Abort leap in key SpaceX test (англ.). nasaspaceflight.com (6 May 2015).
  22. ↑ Musk, Elon. Dragon abort test stats: 0 to 100 mph in 1.2 sec, top speed of 345 mph (англ.), twitter.com (6 May 2015).
  23. ↑ NASA signs off on SpaceX’s “load-and-go” procedure for crew launches (англ.) (9 August 2018). Проверено 12 августа 2018.
  24. ↑ NASA and SpaceX Delay Dragon In-Flight Abort Test (англ.). spacenews.com (2 July 2015).
  25. ↑ Elon Musk's SpaceX Plans DragonFly Landing Tests (англ.). nbcnews.com (21 May 2014).
  26. ↑ SpaceX DragonFly arrives at McGregor for testing (англ.). nasaspaceflight.com (21 October 2015).
  27. ↑ Dragon crew capsule’s propulsive landing system tested (англ.). spaceflightnow.com (22 January 2015).
  28. ↑ 1 2 Россия в ближайшие годы не откажется от использования космических кораблей «Союз». ТАСС (12 марта 2015).
  29. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Российский космос: история будущего. Евгений Микрин, Телестудия Роскосмоса (26.01.2018).
  30. ↑ В Роскосмосе рассказали о будущем корабля «Федерация»
  31. ↑ Первый шаг к Марсу. Lenta.ru (5 декабря 2014). Проверено 24 марта 2015. Архивировано 6 декабря 2014 года.
  32. ↑ США испытают новейший космический корабль «Орион» в декабре
  33. ↑ 1 2 3 SpaceX to send privately crewed dragon spacecraft beyond the moon next year (англ.), SpaceX (27.02.2017). Архивировано 28 февраля 2017 года.
  34. ↑ 1 2 3 Jeff, Foust SpaceX no longer planning crewed missions on Falcon Heavy (англ.). spacenews.com (05.02.2018).
  35. ↑ 1 2 3 4 我国新一代载人飞船将实现近地轨道飞行和载人登月双重任务 (кит.). Science and Technology Daily (8 марта 2016).
  36. ↑ 1 2 3 4 China's new spaceship to rival the best in the world (англ.). China daily (8 March 2016).
  37. ↑ 1 2 Дмитрий Рогозин: ни один агрессор не рискнет развязать войну против России. РИА Новости (03 июня 2017). Архивировано 3 июля 2017 года.
  38. ↑ 1 2 3 4 РОСКОСМОС 2.0. ПОСТАВЛЕННЫЕ РУКОВОДСТВОМ СТРАНЫ ЗАДАЧИ БУДУТ ВЫПОЛНЕНЫ. Роскосмос (18 июля 2018). Архивировано 19 июля 2018.
  39. ↑ 1 2 FY 2019 Budget estimates. НАСА. (февраль 2018).
  40. ↑ 1 2 Jones, Andrew China’s Long March 5 heavy-lift rocket to fly again around November in crucial test (англ.). spacenews.com (14 марта 2018).
  41. ↑ Корабль "Федерация" могут создать в двух версиях (21.06.2017).
  42. ↑ Владимир Солнцев: РКК "Энергия" открывает Центр виртуального проектирования (22.02.2017).
  43. ↑ Eve of Launch: 2016 Goals Vital to Commercial Crew Success (англ.). NASA (20 января 2016). Архивировано 21 января 2016 года.
  44. ↑ United Launch Alliance and the Boeing Company Unveil the Atlas V Configuration for the CST-100 Starliner Crew Capsule (англ.), ULA (13.10.2016). Архивировано 13 октября 2016 года.
  45. ↑ ULA sees clean handover of Boeing crew launches to Vulcan rocket (англ.). spaceflightnow.com (18 апреля 2015). Архивировано 18 апреля 2015 года.
  46. ↑ SpaceX plans to send two people around the Moon (англ.), theverge.com (27.02.2017).