Когда американский корабль Dragon SpaceX полетит с астронавтами на МКС?


Dragon 2 (также известный как Crew Dragon и Dragon V2) — пилотируемый частный многоразовый космический корабль компании SpaceX, разработанный по заказу НАСА в рамках программы Commercial Crew Development (CCDev)[2][3], предназначенный для доставки экипажа до 7 человек на Международную космическую станцию и возвращения их на Землю. . Dragon 2 выводится 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]. . Первый демонстрационный беспилотный запуск состоялся 2 марта 2019 года[1], пилотируемый — планируется не ранее ноября 2019 года[5]. . Впервые корабль представлен 30 мая 2014 года Илоном Маском[6]. .
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[7]. Контракт включает в себя до шести (2 гарантированные) коммерческих полётов по смене экипажа МКС с 4 астронавтами на борту[8]. . 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[9]. В феврале 2018 года SpaceX отказалась от сертификации Falcon Heavy для пилотируемых полётов в пользу многоразовой системы BFR[10]. .
В июне 2019 года компания Bigelow сообщила о планах доставки космических туристов на Международную космическую станцию в ходе четырёх запусков космического корабля Crew Dragon. В сентябре 2018 года компания уже выплатила изначальный взнос SpaceX и намерена начать проводить эти полёты после завершения в NASA программы тестирования и сертификации корабля для пилотируемых полётов. Каждый из 4 полётов доставит до 4 туристов на МКС, для пребывания сроком 1-2 месяца[11]. . Dragon 2 представляет собой усовершенствованную пилотируемую версию многоразового аппарата Dragon, которая позволит экипажу добираться до МКС и возвращаться на Землю. В капсуле Dragon 2 одновременно смогут находиться до семи астронавтов, в версии, представленной в сентябре 2015 года, было 5 кресел[12]. В отличие от грузового корабля Dragon он способен стыковаться с МКС самостоятельно, без использования манипулятора станции[6].
. Первоначально в мае 2014 года предполагалась управляемая посадка на двигателях (парашютная схема в качестве резерва) и выдвижные опоры для мягкой посадки[13]. По словам разработчиков, благодаря двигателям SuperDraco аппарат способен приземляться практически в любом месте с точностью вертолёта[6], а возможность управляемой посадки сохраняется при отказе 2 из 8 двигателей[14]. В случае отказа двигателей посадка выполняется на парашютах. SuperDraco являются первыми двигателями в космической промышленности, изготовление которых возможно по технологии 3D-печати[14]. 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[15][16]. В 2017 году компания отказалась от управляемой посадки с использованием двигателей SuperDraco из-за сложности сертификации этой системы для пилотируемых полётов.
Корабль будет приводняться с использованием парашютов[17]. . 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. . 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 в океан при помощи системы тормозных и основных парашютов[15][16]. . Лицензирование корабля Dragon V2 для пилотируемых полётов к МКС в рамках программы NASA Commercial Crew Integrated Capability включает два испытания системы аварийного спасения. . 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[21][22][23][24]. Dragon V2 достиг скорости 160 км/ч за 1,2 секунды, максимальная скорость составила 555 км/ч[25]. . Корабль на стартовом стенде . Схема полёта корабля . Dragon V2 для испытаний .
Подготовка к запуску . Отделение грузового отсека . 21 апреля 2019 года испытания двигателей завершились «аномалией» на испытательной капсуле корабля Crew Dragon[26]. Испытания корабля, который готовился к атмосферным испытаниям САС после возвращения с МКС, предусматривали прожиг маневровых двигателей Draco и двигателей системы аварийного спасения SuperDraco. Испытания проводились на специальном стенде на территории Посадочной зоны 1 на мысе Канаверал. Первоначально были успешно протестированы 12 двигателей Draco, но затем, в начале процесса активации двигателей SuperDraco произошел взрыв, который привел к уничтожению возвращаемого аппарата[27][28]. .
Расследование проведённое компанией SpaceX при участии NASA показало, что аномалия произошла за 100 миллисекунд до зажигания двигателей SuperDraco во время нагнетания давления в топливную систему. Предварительные данные свидетельствуют, что протечка позволила небольшому количеству жидкого окислителя, тетраоксида диазота, попасть в трубопровод, через который в топливную систему под высоким давлением подаётся газообразный гелий. При инициализации системы и нагнетании давления, порция окислителя на высокой скорости прошла через обратный клапан гелия, что привело к поломке внутри клапана. Разрушения титанового структурного компонента в окружении тетраоксида азота под высоким давлением было достаточно для воспламенения клапана, которое привело к взрыву[29]. . По обломкам, найденным на испытательной площадке, были установлены признаки горения внутри обратного клапана. Для выяснения конкретного сценария аномалии и определения воспламеняемости титанового структурного компонента клапана в окружении окислителя была проведена серии испытаний на тестовом полигоне компании в МакГрегоре, штат Техас.
. Компанией был проведен ряд действий в рамках решения проблемы, в частности устранение любых путей для попадания жидких компонентов топлива в систему нагнетания давления, путём замены обратных клапанов, которые позволяют движение среды в одном направлении, на мембранные предохранительные устройства, которые полностью изолированы до открытия под высоким давлением. . Несколько изделий кораблей Crew Dragon находятся на различных стадиях производства и назначение их было изменено. Корабль, который ранее планировался для тестового полёта с двумя членами экипажа (SpaceX DM-2), будет использован для атмосферных испытаний системы аварийного спасения (In-Flight Abort). Корабль который должен был выполнить первую эксплуатационную миссию по смене экипажа МКС, теперь назначен для пилотируемого тестового полёта[29]. .
Испытание планировали провести после первого орбитального беспилотного полёта (SpaceX DM-1), ориентировочно в июне 2019 года[30]. Но после аварии, произошедшей 20 апреля 2019 года на LZ-1 базы ВВС США на мысе Канаверал во время стендовых испытаний системы аварийного спасения корабля и приведшей к полному уничтожению капсулы, сроки проведения теста на прерывание полета были перенесены (конкретной даты пока нет)[31]. 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[32]. .
Испытуемый Dragon V2 будет размещён на ракете Falcon 9. Вторая ступень будет идентична полётному оборудованию, за исключением двигателя, который заменят массо-габаритным макетом. После старта ракеты-носителя и достижению ею уровня максимального аэродинамического сопротивления (приблизительно через 1 минуту после запуска) будет запущена система аварийного спасения космического корабля. Приземлится корабль в океан, с использованием парашютов. . 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[33]. В Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) был отправлен подробный план программы для получения соответствующих разрешений[20].