Dragon (kosmoselaev)

Dragon on taaskasutatav kosmoselaev, mida arendab SpaceX. Dragon kasutab orbiidile jõudmiseks kanderaketti Falcon 9 ning arendamisel on ka mehitatud versioon Dragon 2. Algselt projekteeriti Dragon mehitatud lendude jaoks, kuid seni on seda kasutatud ainult Rahvusvahelise Kosmosejaama varustuslendudel.
Dragoni esmalend toimus detsembris 2010 ning sellest sai esimene erafirma ehitatud ja juhitud kosmoselaev, mis naasis edukalt Maale. 25. mail 2012 põkkus Dragon edukalt Rahvusvahelise Kosmosejaamaga ning NASA tellimusel teenindab Dragon alates oktoobrist 2012 kosmosejaama regulaarseid varustuslende.
3. juunil 2017 startis ISS-i Dragoni kapsel CRS-11, mis oli enamjaolt ehitatud missiooni CRS-4 kapslist, mis oli jaama lennanud septembris 2014. Kapsli kere, tõukurid, rakmed, kütusepaagid, torustik ja avioonika olid taaskasutatud, kuid akud, kuumuskilp ja mereveega kokku puutunud detailid olid välja vahetatud.
Ajalugu.
SpaceX alustas Dragoni projekteerimist 2004. aasta lõpus ning teavitas sellest avalikkust 2006. aastal, seades eesmärgiks võtta Dragon kasutusele 2009. aastal. 2006. aastal sõlmisid NASA ja SpaceX lepingu, mille kohaselt pidi Dragon tulevikus hakkama teenindama Rahvusvahelise Kosmosejaama varustusmissioone.
ISS-i varustusmissioonide leping.
Kommertslikud orbitaaltransporditeenused (COTS).
2005. aastal esitas NASA palve ettepanekuteks, et leida COTS programmi kaudu asenduslaev, mis hakkaks teenindama Rahvusvahelise Kosmosejaama varustusmissioone. Sel ajal teenindasid neid missioone kosmosesüstikud, kuid NASA oli otsustanud Space Shuttle'i programmi lõpetada. Märtsis 2006 esitas SpaceX NASA-le ettepaneku kasutada varustusmissioonidel Dragonit. SpaceX esitas oma ettepaneku osana meeskonnast, millesse kuulus ka ISS-i robotkäe, Canadarm2, ehitanud MDA Space Missions.
18. augustil 2006 teatas NASA, et rahastab SpaceX-i ja Kistler Aerospace'i pakutud projekte ning esialgse plaani kohaselt pidi SpaceX-i Dragon tegema ajavahemikus 2008–2010 kolm demonstratsioonlendu. NASA lubas SpaceX-i projekti rahastada 278 miljoni dollariga ja Kistleri oma 207 miljoni dollariga, juhul kui nende projektid täidavad kõik NASA seatud tingimused. Kistleril ei õnnestunud seatud tingimusi täita ning NASA lõpetas firmaga lepingu 2007. aastal. Kistleri leping anti hiljem Orbital Sciencesile.
Kommertslike varustusmissioonide teenuste 1. faas.
23. detsembril 2008 sõlmis NASA SpaceX-iga Kommertslike Varustusmissioonide teenuste (CRS) lepingu, mille maht on 1,6 miljardit dollarit ja seda saab suurendada maksimaalselt 3,1 miljardi dollarini. Lepingu järgi pidi SpaceX korraldama ISS-i 12 lendu ning viima sinna vähemalt 20 tonni varustust.
SpaceX analüüsis NASA soovil, radiatsiooni mõju kõigile Dragoni süsteemidele ning süsteemide käitumist radiatsiooniga seotud eriolukordades. Dragoni arvutisüsteemid kasutavad protsessorite eraldi radiatsioonikindlaks tegemise asemel vajadusel varusüsteeme ning seetõttu analüüsisid süsteemide töökindlust sõltumatud eksperdid, enne kui NASA lubas neid kaubalendudel kasutada.
Märtsis 2015 teatati, et SpaceX sai CRS-i 1. faasi raames veel kolm missiooni ning see katab ISS-i 2017. aasta vajadused. 24. veebruaril 2016 kirjutas Space News, et firma on sõlminud lepingu veel viie missiooni jaoks.
Kommertslike varustusmissioonide teenuste 2. faas.
Kommertslike Varustusmissioonide Teenuste 2. faasi (CRS2) lepingute sõlmimine algas 2014. aastal ning 2. faas algas 14. jaanuaril 2016. CRS2 missioonid peaksid algama 2019. aastal ning kestma vähemalt kuni 2024. aastani. 14. jaanuaril 2016 teatas NASA, et CRS2 lepingud olid saanud kolm firmat: SpaceX, Orbital ATK ja Sierra Nevada Corporation. Lepingute maksimaalne koguväärtus on 148 miljardit dollarit.
Demonstratsioonlennud.
Falcon 9 ja Dragoni esmalend toimus juunis 2010. Orbiidile viidud kapsel oli katseeksemplar, mida oli varem kasutatud süsteemide katsetamisel. Missiooni ajal oli selle ainsaks ülesandeks koguda andmeid stardi aerodünaamiliste jõudude kohta. Kapslil puudus kuumuskilp ning see hävis Maa atmosfääri sisenemisel.
NASA oli SpaceX-ilt algselt tellinud kolm näidislendu, kuid hiljem vähendas tellimust ühe lennu võrra. Novembris 2010 andis FAA Dragoni kapslile Maa atmosfääri sisenemise litsentsi, mis oli esimene taoline erafirma kosmoselaevale väljastatud luba. Esimene Dragon startis 8. detsembril 2010 ning see sisenes edukalt Maa atmosfääri. Missioon oli ühtlasi Falcon 9 teine lend. DragonEye sensor lendas hiljem uuesti NASA süstikumissioonil STS-133, et seda kosmoses edasi katsetada.
Teine Dragoni missioon toimus 22. mail 2012, pärast seda, kui NASA oli nõustunud SpaceX-i ettepanekuga kombineerida ühte missiooni missioonide COTS 2 ja 3 eesmärgid. Orbiidil katsetati Dragoni navigatsioonisüsteeme ja katkestamisprotseduure, enne kui kosmoselaev suundus ISS-i. 25. mail põkkus Dragon Canadarm2 abil edukalt kosmosejaamaga ning seejärel laeti see tühjaks kaasas olnud lastist. Laev sisenes Maa atmosfääri 31. mail ja maandus plaanipäraselt Vaiksesse ookeani, kus see taas üles korjati.
23. augustil 2012 teatas NASA peadirektor Charles Bolden, et SpaceX oli täitnud kõik NASA seatud tingimused ning firma saab alustada regulaarsete varustuslendude teenindamist.
Plaanilised lennud.
Dragon startis oma esimesele plaanipärasele CRS-missioonile 8. oktoobril 2012 ning missioon lõppes edukalt 28. oktoobril. Teine missioon startis 1. märtsil 2013 ja kolmas missioon 18. aprillil 2014. Neljas missioon, CRS-4, startis 21. septembril 2014 ja tõi jaamast Maale 1,4 tonni kaupa ja teadusnäidiseid.
Mehitatud lendude arendusprogramm.
2006. aastal teatas Elon Musk, et firma oli ehitanud mehitatud kapsli prototüübi, millel on 30 päeva toimiv elutagamissüsteem. 2010. aastal ütles Musk, et Falcon 9 ja mehitatud Dragoni arenduskulud jäävad vahemikku 800 miljonit kuni 1 miljard dollarit. Jaanuaris 2011 avaldas SpaceX video simulatsiooni Dragoni päästesüsteemist ning mitmel korral on firma vihjanud, et mehitatud lendude alguseni jääb kaks-kolm aastat. Praeguste plaanide kohaselt peaks mehitatud Dragon startima 2018. aastal.
NASA kommertsliku meeskonnatranspordi arendamise programm.
SpaceX ei osutunud valituks NASA kommertsliku meeskonnatranspordi arendamise (CCDev) programmi 1. faasi. Siiski sai firma 18. aprillil 2011 koha, programmi teise faasi (CCDev2) ajal ning sai NASA-lt 75 miljonit dollarit, et arendada edasi meeskonnasüsteeme.
CCDev 2 eesmärgid sätestasid, et edasi arendada tuli Falcon 9 ja Dragoni projekti ning päästesüsteemide mootoreid, ehitada kaks meeskonnaruumi, sooritada päästerakettide testimised ja demonstreerida päästerakettide võimekust. SpaceX-i stardi katkestamise süsteem sai NASA esialgse heakskiidu oktoobris 2011 ning detsembris katsetas firma esmakordselt meeskonnaruume. Jaanuaris 2012 sooritas Dragon edukalt SuperDraco rakettmootori katsetused, mis toimivad kapsli maandumis- ja päästerakettidena.
3. augustil 2012 teatas NASA, et SpaceX saab agentuurilt 440 miljonit dollarit, et jätkata Dragoni arendamist. 20. detsembril 2013 katsetas firma esmakordselt Dragoni langevarje, kui 5,4 tonni kaaluv moodul visati 2,4 kilomeetri kõrguselt Vaiksesse ookeani. Kapsel visati alla helikopterilt ning see pandi teadlikult kukkerpallitama. Vabalangemisel vabastas Dragon kaks abilangevarju, mis aitasid avaneda kolmel pealangevarjul. Kapsel maandus edukalt ookeani ning see korjati üles ja toodi kaldale.
6. mail 2015 sooritas Dragon 2 edukalt stardikatkestamise. Katse ajal kasutas Dragon oma päästerakette, et paisata end staatilisest katsestendist eemale. Dragon tõusis katse ajal 1,1 kilomeetri kõrgusele, eraldus kerest ja avas oma pealangevarjud. Pärast seda maandus kapsel ookeanis, kust see üles korjati. Dragon pidi esialgu jõudma 1,5 kilomeetri kõrgusele, kuid ebaühtlane kütusesegu põhjustas ühe mootori ootatust nõrgema töö. Katsel kasutatud Dragonit plaanitakse uuesti kasutada lennu ajal toimuva stardikatkestamise katsel.
Plaanitaval lennu ajal toimuva stardikatkestamise katsel kasutab Dragon oma päästerakette, et eralduda modifitseeritud lennus olevast Falcon 9 kanderaketist. Eraldumine toimub hetkel, mil kerele mõjuvad kõige tugevamad aerodünaamilised jõud ja mil Dragoni mootorid on kõige vähem võimekamad kanderaketist eralduma, et olla kindel Dragoni võimekuses eralduda ükskõik millal ohutult kanderaketist. Katses kasutatav kanderakett saab olema ainult kolme rakettmootoriga ning sel puudub teine aste.
Praeguste plaanide kohaselt peaks Dragoni mehitamata katselend toimuma novembris 2017 ja esimene mehitatud lend peaks toimuma mais 2018.
Tootmine.
Detsembris 2010 tootis SpaceX kolme kuu jooksul ühe Dragoni kapsli ja Falcon 9 kanderaketi. Elon Musk teatas 2012. aastal, et ta plaanib tootmist suurendada ning toota ühe Dragoni kuue nädalaga. Kapsli valmistamisel kasutatakse suurtes kogustes komposiitmaterjale, et vähendada kaalu ning suurendada kere tugevust. Septembris 2013 oli tehase pindala suurenenud 93 000 ruutmeetrini.
Variandid.
Dragon CRS.
Dragoni kosmoselaev koosneb pärast starti eemalduvast ninakoonusest, tavalisest kapslist, mis on kujult tömp koonus ja survestamata kerest, mis on varustatud päikesepaneelidega. Kapsli kuumuskilp on projekteeritud vastu pidama ka tavapärasest suuremat kuumust, mis tekib Kuult või Marsilt naasvatel missioonidel. Kapsel on taaskasutatav ja võib lennata mitu missiooni, kuid survestamata kere pole uuesti kasutatav. Kosmoselaev on varustatud 18 Draco tõukuriga ning selle viib orbiidile kanderakett Falcon 9. Esimestel lendudel maandub kapsel Vaiksesse ookeani ning selle toob kaldale laev.
ISS-iga põkkumiseks kasutatakse jaama robotkätt, mis haarab lähenevast Dragonist kinni ning juhib selle põkkumisavani. CRS Dragonil pole eraldi elutagamissüsteeme ning see kasutab ISS-i elutagamissüsteeme, et võimaldada astronautidel kapslis hingata. Tavapäraselt on Dragon jaama küljes 30 päeva.
CRS Dragon suudab jaama viia 3310 kg varustust, mille saab paigutada survestatud, survestamata või osaliselt survestatud kapslisse. Maale suudab survestamata keres tuua 3,3 tonni varustust või survestamise kasutamisel 2,5 tonni ning Maale toodava varustuse kogus sõltub langevarjude kasutamispiirangutest.
CRS Dragonit modifitseeriti märtsis 2014, ning uus Dragon võeti kasutusele viiendal missioonil. Kapsli väliskere jäeti muutmata, kuid ümber ehitati kapsli avioonika- ja lastiriiulid, et suurendada kapslite võimsust ning võimaldada tähtsate teaduslastide transporti.
DragonLab.
Kui Dragon ei teeninda NASA või ISS-i missioone, kutsutakse mehitamata Dragonit DragonLab'iks. See on taaskasutatav kapsel, mis võib viia orbiidile nii survestatud kui ka survestamata laste. DragonLabi maksimaalne stardimass on 6 tonni ning Maale naastes võib see kaaluda kuni kolm tonni. Novembris 2014 oli planeeritud kaks DragonLabi missiooni, millest esimene pidi toimuma 2016 ja teine 2018. Detsembris 2015 olid missioonid endiselt lennuplaanis olemas, kuid täpseid stardiaegu ei avaldatud.
Dragon 2.
SpaceX arendab kosmoselaeva Dragon 2, millest peaks saama Dragoni mantlipärija ning see hakkab teostama mehitatud lende. Kapsel mahutaks kuni seitse astronauti või kombineeritud koguse astronaute ja lasti. Dragon 2 kuumuskilp on projekteeritud nii, et seda saab kasutada Maa atmosfääri sisenemisel ka Kuult ja Marsilt naasvatel missioonidel. Dragon 2 arendustööd on rahastanud ka USA valitsus.
Red Dragon.
SpaceX-is oli väljatöötamisel ka Red Dragon, mida oleks kasutatud Marsi-missioonil. Kapsli oleks viinud orbiidile kanderakett Falcon Heavy ning see oleks olnud võimeline sisenema Marsi atmosfääri. Red Dragoni arendamise üheks eesmärgiks oli ka Marsi pinnaseproovide Maale toomise missioon, mis oleks olnud tunduvalt odavam kui NASA planeeritav missioon, mille planeeritav eelarve on 6 miljardit dollarit. Veebruaris 2017 teatas SpaceX, et Red Dragon stardib Marsile 2020. aastal, kuid juulis 2017 teatas firma, et Red Dragoni arendamine lõpetatakse.
Marsi-missiooni ajal oleks Red Dragon suutnud viia planeedi pinnale lasti kuni 1 tonni, kasutamata langevarju. Esialgne analüüs näitas, et kapsel peaks Marsi atmosfääris suutma end piisavalt aeglustada, et kasutada maandumiseks SuperDraco retrorakette.