Dragon (uzay aracı)

İsim

SpaceX'in CEO'su, Elon Musk, uzay aracının adını ,rivayete göre uzayuçuşu projelerinin imkansız olduğunu söyleyen eleştirilere tepki olarak, 1963 tarihli "Puff, the Magic Dragon" adlı şarkıdan aldığını söylemiştir.

Üretim

2010 Aralık ayında,SpaceX üretim hattının her üç ay sonunda yeni bir Dragon uzayaracı ve Falcon 9 roketi üretebildiği bildirilmişti. Elon Musk 2010'daki bir söyleşide  2012 yılına kadar her 6 haftada yeni bir Dragon üretebilmeyi hedeflediklerini belirtti. Kompozit malzemeler uzayaracının üretiminde, ağırlığı azaltmak ve yapısal kuvveti artırmak amacıyla, yoğun olarak kullanılmaktadır.
2013 Eylül ayına gelindiğinde, SpaceX'in toplam üretim alanı neredeyse 93 bin m² (1 milyon ft2) olmuştu ve fabrikada aynı anda 6 adet Dragon, üretimlerinin çeşitli aşamalarında bulunuyordu. SpaceX bu altı Dragon uzayaracının fotoğrafını paylaştı, fotoğrafta NASA CRS görevlerinde (CRS-3, CRS-4, CRS-5, CRS-6) kullanılacak olan  4 Dragon aracına ek olarak  düşüş-testi için Dragon uzayaracı ve ticari mürettebat için fırlatma-iptal testinde kullanılacak Dragon uzay aracının bazı kısımlarına ait kaynak işleri gösteriliyordu.

Tarihçe

SpaceX Dragon uzayaracını geliştirmeye 2004 yılının sonlarına doğru başladı. 2006 yılında, SpaceX , Amerikan federal uzay ajansı olan NASA'dan,UUİ'ye ticari erzak/kargo ikmal/taşıma hizmetleri kapsamında Dragon uzayaracını kullanacağı bir sözleşmeye hak kazandı.

NASA UUİ kargo ikmal sözleşmesi

2005 yılında, NASA yakında kullanım dışı kalacak olan Uzay Mekiği'nin yerini alabilecek bir ticari UUİ kargo ikmal aracı için, Ticari Yörüngesel Taşımacılık Hizmetleri (COTS) geliştirme programı çerçevesinde, öneri yapılmasını istedi. Dragon uzayaracı SpaceX'in NASA'ya 2006 Mart ayında sunduğu önerisinin bir parçasıydı. SpaceX'in COTS önerisi, UUİ'nin Canadarm2 isimli robotik sistemini de yapmış olan Kanada'da kurulmuş olan MD Robotics şirketini de  içeren takımın parçası olarak işlem gördü.
18 Ağustos 2006 tarihinde, NASA Kistler Aerospace şirketinin yanı sıra SpaceX  şirketinin UUİ için kargo fırlatma hizmetleri geliştirmesi için seçildiğini duyurmuştur. Anlaşmanın ilk halinde SpaceX'in Dragon uzayaracı'nın ispat uçuşlarının 2008 ve 2010 yılları arasında yapılmasını öngörüyordu. SpaceX ve Kistler şirketlerine, NASA'nın tüm kilometre-taşı koşullarını karşılamaları durumunda, sırasıyla 278 milyon  $ miktarına ve 207 milyon $ miktarına kadar ödeme yapılacaktı, ancak Kistler gereksinimleri karşılayamadı ve sözleşmesi 2007 yılında iptal edildi. NASA daha sonra Kistler şirketinin sözleşmesini Orbital Sciences şirketine vermiştir.
23 Aralık 2008 tarihinde, NASA 1,6 milyar $ değerindeki Ticari İkmal Hizmetleri (CRS) anlaşmasını SpaceX şirketine vermiştir; sözleşmenin belirli seçenekleri sayesinde değeri 3,1 milyar $ değerine çıkabilecekti. Sözleşme UUİ'ye 12 adet uçuş içeriyordu ve UUİ'ye taşınacak olan kargonun ağırlığının en az 20 bin kg (44 bin lb) olacağını belirtiyordu.
23 Şubat 2009 tarihinde, SpaceX seçmiş olduğu ısı kalkanı malzemesinin (PICA-X), Dragon'un resmi uçuşu için yapılan hazırlıklar sırasında gerçekleştirilen dayanıklılık testlerini geçtiğini duyurdu.
PICA-X ,bildirildiğine göre, NASA'nın kullandığı PICA ısı kalkanı malzemesine göre 10 kat daha ucuza üretilebiliyordu.
Dragon uzayaracı için öncelikli yakınlık-işlemleri algılayacısı olan DragonEye sistemi 2009 yılının başlarındaki STS-127 görevi sırasında,  DragonEye Uzay Mekiği Endeavour aracının kenetlenme noktası (docking port) yakınına takılı haldeyken, mekik Uluslararası Uzay İstasyonuna yaklaşırken test edilmiştir. DragonEye sisteminin LIDAR ve termal görüntüleme yeteneklerinin her ikisi de başarıyla test edildi. COTS UHF iletişim birimi (CUCU) ve Mürettebat Komuta Paneli (CCP) UUİ'ye 2009 yılının sonuna doğru gerçekleşen STS-129 görevi sırasında iletildi. CUCU UUİ'nin Dragon ile iletişim kurmasına , CCP UUİ çalışanlarının Dragon'a basit komutlar göndermesine olanak sağlamaktadır. 2009 yazında  mürettebatın uzayaracını kullanmasına hazırlık olarak, SpaceX Ken Bowersox isimli eski NASA astronotunu, yeni kurulan Astronot Güvenliği ve Görev Güvencesi Bölümünün başkan yardımcısı olarak işe almıştır.
NASA'nın CRS sözleşmesinin bir koşulu olarak, SpaceX yörüngedeki radyasyon ortamının tüm Dragon sistemleri üzerindeki etkisini, ve uzayaracının suni radyasyon olaylarına nasıl tepki verdiğini çözümledi. Bu çözümleme ve Dragon'un  ,her işlemciyi özel olarak radyasyona dayanıklı hale getirmek yerine hataya-dayanıklı üçlü-yedeklemeli bilgisayar mimarisi kullanan, tasarımı  NASA tarafından kargo uçuşları için onay verilmeden önce bağımsız uzmanlar tarafından incelendi.

Görev Uçuşları

Dragon ilk CRS-sözleşmesi göreviyle birlikte 8 Ekim 2012 tarihinde uçmuştur, ve 28 Ekim tarihinde görevini başarıyla tamamlamıştır.
SpaceX'in ikinci CRS görevi olan SpaceX CRS-2, 1 Mart 2013 tarihinde başarıyla fırlatıldı. SpaceX'in üçüncü CRS görevi SpaceX CRS-3 ise 18 Nisan 2014 tarihinde fırlatıldı ve 20 Nisan - 18 Mayıs 2014 tarihleri arasında UUİ ile başarılı bir şekilde kenetlendi.SpaceX CRS-4 görevi  21 Eylül 2014 Pazar günü başarıyla fırlatıldı,  ve 23 Eylül tarihinde UUİ ile başarılı bir şekilde kenetlendi. Görev sonrasında yaklaşık 1486 Kg ağırlığında kargo ve bilimsel örnek taşıyan araç Pasifik Okyanusuna iniş yaptı.

Mürettebatlı geliştirme programı

2006 yılında, Elon Musk SpaceX'in "tamamen test edilmiş 30-adam-gün'lük yaşam-destek sistemi de içeren, prototip bir uçuş mürettebatı kapsülü" üretmiş olduğunu ilan etmiştir. Bu kaçış sisteminin video simülasyonu 2011 Ocak ayında yayımlanmıştır. 2010 yılında Musk ,  mürettebatlı Dragon ve Falcon 9 geliştirmenin maliyetinin 800  milyon $ ve 1 milyar $ arasında olacağını belirtmiştir. 2009 ve 2010 yıllarında, Musk çeşitli vesilerle Dragon aracının mürettebatlı halinin geliştirilmesine devam edildiğini ve tamamlanana kadar 2 ile 3 yıl arasında bir süre  geçeceğini söylemiştir. SpaceX CCDev programının üçüncü aşaması olan CCiCap için ihaleye katılmıştır.

NASA Ticari Mürettebat Geliştirme programı

SpaceX'e NASA'nın , aşama-tabanlı olan Ticari Mürettebat Geliştirme (CCDev) programının ilk aşaması için mali yardım yapılmadı. Ancak şirket, programın ikinci aşaması sırasında, 18 Nisan 2011 tarihinde mürettebat sistemini geliştirmesine yardımcı olmak amacıyla, 75 milyon $ değerinde ödülü almak üzere seçildi.
Şirketin CCDev2 için kilometre-taşı koşulları arasında Falcon 9/Dragon mürettebat taşıma tasarımının daha da geliştirilmesi, Fırlatma İptal Sistemi itki tasarımının geliştirilmesi, iki mürettebatlık kalacak yer kısmına ait ön-gösteriminin bitirilmesi,fırlatma iptal motorlarının tam-süreli test ateşlemeleri, ve motor çıkış gücünü ayarlama(throttle) yeteneklerinin gösterilmesi bulunmaktadır.
SpaceX'in fırlatma iptal sistemi ,2011 Ekim ayında, NASA'dan ön tasarım onayını almıştır. 2011 Aralık ayında, SpaceX ilk 'mürettebat için kalacak yer' testini gerçekleştirdi; benzer ikinci bir testin Uzay giysisi simülatorleri ve gerçeğe çok yakın bir mürettebatlı Dragon modeli (mock-up) içermesi beklenmektedir.
2012 Ocak ayında SpaceX, kendisine ait olan, SuperDraco iniş/kaçış roket motorunun tam-süreli testlerini şirketin Teksas'ın McGregor şehrindeki Roket Geliştirme Tesisinde başarılı bir şekilde gerçekleştirmiştir.
3 Ağustos 2012 tarihinde NASA SpaceX'in, CCiCap programı çerçevesinde, Dragon aracı üzerindeki çalışmasını devam ettirmesi için 440 milyon $ değerinde ek ödeneğe hak kazandığını duyurmuştur. 20 Aralık 2013 tarihinde, SpaceX  yeni paraşüt tasarımını geçerliliğini kanıtlamak için paraşütlü düşüş testini tamamladı. Bu test sırasında 5400 kg (12000 lb) ağırlığındaki Dragon test aracı helikopterle Pasifik okyanusu üzerinde 2400 metre (8000 ft) yüksekliğe çıkarılmıştır. test edilen araç o yüksekliteyken serbest bırakılmış ve kasten takla açarak düşmesi sağlanmıştır. Düşüş sırasında Dragon aracı önce iki adet çapa paraşütünü (Drogue), ardından da üç adet ana paraşütü açmış ve okyanusa iniş yapmıştır. Test aracı helikopterle kurtarılarak kıyıya taşınmıştır.
6 Mayıs 2015 tarihinde, SpaceX Dragon V2 için rampa iptal testini tamamladı. 40 numaralı fırlatma kompleksinde yapılan bu test sırasında Dragon aracı, iptal motorlarını kendisini test rampasından uzağa fırlatacak şekilde kullanmıştır. 1187 metre (3894 ft) yükseliğe kadar çıkan araç, arka gövdesinden ayrılarak önce çapa paraşütlerini ardından da ana paraşütlerini açmış  ve okyanusa inişyapmıştır,sonrasında kurtarılarak tesise getirilmiştir. Aracın aslında 1500 metre (5000 ft) yüksekliğe çıkması hedeflenmişti ancak motorlardan birisi normal dışı yakıt karışım oranı nedeniyle beklenenin altında verimle çalışmış olduğu belirtildi. Bu test sırasında kullanılmış olan Dragon aracın, 'uçuş sırasında iptal' testlerinde kullanılmak üzere tekrar donatılması/yenilenmesi planlanmaktadır.
2015 Mayıs ayı itibarıyla, 'uçuş sırasında iptal testi' en erken 2015 Güzü olacak şekilde planlanmış durumdadır. Bu testte Dragon aracının  'fırlatma iptal motorları'nı kullanarak, normal haline göre değiştirilmiş olan bir, Falcon 9'dan uçuş sırasında ayrılmaya çalışması beklenmektedir. Fırlatmanın SLC-4E tesisinden yapılması planlanmaktadır. Bu testin en kötü dinamik/devingen yük durumunda gerçekleştirilmesi bekleniyor, bu koşullardayken dolayısıyla ,ayrıca, Dragon aracı fırlatma aracından ayrılırken en küçük verim aralığına sahip olacaktır (en kötü durum senaryosu testi). Kullanılması planlanan Falcon 9 roketinin ilk aşamada sadece üç motoru olması ve ikinci aşamasının olmaması beklenmektedir.
SpX-DM1 isimli, UUİ'ye gönderilecek mürettebatsız test görevinin 2016 Aralık ayında fırlatılması planlanmaktadır. Çoğunluğu uzay istasyonuna kenetli bir vaizyette geçecek olan 30-günlük bir görev olması bekleniyor. Ayrıca görev sonunda ise okyanusa iniş yapması ve oradan kurtarılması bekleniyor. SpX-DM2 isimli, UUİ'ye gönderilecek mürettebatlı test görevinin ise 2017 Nisan ayında fırlatılması ve 14 gün sürmesi bekleniyor.

Mars One Dragon

Özel sektör girişimi olan Mars One isimli Mars'a yerleşim projesi, Dragon aracının 5-metre (16 ft)-çaplı uyarlaması olan bir araç fikri geliştirmiştir, bu araç Mars yüzeyine kargo ve mürettebat taşımak üzere SpaceX'in Falcon Heavy roketi üzerinde fırlatılacaktı.
Mars One projesinin 2014 zaman-çizelgesine göre, 2025 yılında Mars'a insan yerleşimcilerin varabilmesine hazırlık amacıyla ilk fırlatmanın 2022 Temmuzunda gerçekleşmesi gerekiyor. 2013 Mayıs ayı itibarıyla, hala, bu proje ve SpaceX arasında resmi hiçbir bağlantı bulunmamaktadır, ve SpaceX  öncül Mars görevlerinin müşterilere açılmasına dair hiçbir yorumda bulunmamıştır.

Geliştirme finansmanı

2014 yılında, SpaceX Falcon 9 fırlatma aracı ve Dragon kapsülü için birleştirilmiş toplam maliyetleri yayımlamıştır. NASA 396 milyon $  mali kaynak sağlarken SpaceX bu iki proje için  450 milyon $'dan fazla para sağlamıştır.

Dragon CRS

UUİ Dragon kargo uçuşları sırasında UUİ'nin robotik sistemi Canadarm2, Dragon aracının üzerindeki 'yakalama gereci'ni yakalar ve Dragon aracını istasyonun "US Orbital Segment" bölümüne, Genel Kenetlenme Mekanizmasını (Common Berthing Mechanism) kullanarak, kenetler. CRS Dragon aracı solunabilir atmosfer sağlayan bağımsız bir hava sistemine sahip olmadığından kenetlenme süresince araç içindeki havayı istasyonun havasıyla karıştırarak havanın devridaimini gerçekleştirir. görevlerde genel olarak, Dragon aracının UUİ'ye 30 gün süresince kenetli kalması planlanır.
CRS Dragon aracının kapsülü 3310 kg (7300 lb) ağırlığında kargo taşıyabilmektedir, bu kargonun hepsi basınçlı,basıncı alınmış ya da ikisinin değişik oranda karışımı şeklinde olabilir. Dünya'ya geri dönerken 3310 kg (7300 lb) ağırlığında basıncı alınmış atık kargo ya da paraşüt kısıtlamaları sebebiyle 2500 kg ağırlığa kadar basınçlı kargo taşıyabilir. Hacim olarak basıncı alınmış kargo için 14 m³ (490 cu ft)  ya da basınçlı kargo için 11.2 m³ (400 cu ft) değerleri kadar , hedeften bağımsız, kısıtlama bulunmaktadır. Kargo bölmesi ilk kez 2013 Mart ayındaki Dragon'nun CRS-2 görevinde kullanıldı. Solar panellerinin ürettiği en yüksek güç 4 kW değerindedir.
CRS Dragon tasarımı Dragon'nun beşinci uçuşu olan  ve 2014 Mart ayında UUİ'ye giden SpaceX CRS-3 görevinden itibaren değiştirilmiştir. Dragon aracının dış kalıbının şekli aynı kalırken, avionik sistemleri ve kargo rafları,kargo taşımaya yardımcı elektrikli cihazlara (GLACIER ve MERLIN dondurucu cihazları) daha çok elektrik  sağlayabilmek amacıyla yeniden tasarlanmıştır.

DragonLab

NASA için kullanılmadığı zamanlarda, UUİ için olmayan ticari uçuşlarda, Dragon aracının mürettebatsız versiyonuna DragonLab ismi verilmektedir. Tekrar-kullanılabilme, serbest-uçuş, ve hem basınçlı hem de basınçsız görev-yüklerini taşıyabilme özelliklerine sahiptir. Alt sistemleri arasında itki, güç, ısısal ve ortamsal denetim, aviyonik, haberleşme, ısısal koruma, uçuş yazılımı, kılavuz-yolbul sistemleri, ile (atmosfere) giriş, alçalma, iniş, ve kurtarma gereci sistemleri bulunmaktadır. Toplamda fırlatma sırasında  6000 kg (13000 lb) miktarında 'upmass' (uzaya çıkarılan ağırlık) değerine, ve Dünya'ya dönüşte en fazla 3000 kg (6600 lb) miktarında 'downmass' (Dünya'ya indirilen ağırlık) değerine sahiptir. 2014 Kasım ayında, SpaceX'in fırlatma siparişleri arasında  iki adet DragonLab görevi görünüyordu: 2016 ve 2018 yılları içerisinde birer adet. Aynı iki görev şu anda SpaceX'in sipariş listesinde tarih olmadan gösteriliyorlar. Amerikan yapımı 'Biosatellite' isimli biyo-uyduları eskiden benzer bir şekilde mürettebatsız görev-yükü-iletim işlevlerini yerine getirmişti, ve Rus yapımı olan Bion uyduları ise hala benzer işlevleri yerine getirmektedirler.

Radyasyona dayanıklılık

Dragon aracının uçuş bilgisayarlarını oluşturan elektronik donanım ve yazılım için  "radyasyona-dayanıklı" bir tasarım kullanılmaktadır . Sistem, hataya-dayanıklı tasarım oluşturabilmek için,sürekli birbirlerini denetleyen, üç  bilgisayar çifti kullanmaktadır. Radyasyon artışı ya da yazılım hatası durumlarında bilgisayar çiftlerinden birisi kısmi-yeniden-başlatma (soft-reboot) işlemini gerçekleştirir.
Ana uçuş bilgisayarlarını oluşturan altı adet bilgisayar da dahil olmak üzere, Dragon aracı toplamda 18 adet üç-işlemcili bilgisayar kullanmaktadır.