На главную » Астрономия » Поговорим о корабле Spacex: Crew Dragon. Финишная черта так уже близка.
0

Поговорим о корабле Spacex: Crew Dragon. Финишная черта так уже близка.

0
Поговорим о корабле Spacex: Crew Dragon. Финишная черта так уже близка.Пять с половиной лет назад основатель SpaceX Илон Маск провел презентацию разработанного компанией Crew Dragon – элегантного пилотируемого космического корабля, с двигателями, изготовленными методом 3D-печати, вместительным стилизованным интерьером и сенсорным управлением. На днях первый корабль SpaceX, предназначенный для пилотируемых полетов – с многочисленными изменениями конструкции, внесенными с 2014 года – собирается покинуть завод компании для окончательных испытаний перед запуском в начале 2020 года.

Разработку космического корабля Dragon должны завершить два крупных испытания.

Первые – испытания системы аварийного прекращения полета – позволят убедиться, что возвращаемая капсула с астронавтами может быть безопасно уведена от аварийной ракеты во время запуска. Эти испытания, которые намечены в Космическом центре NASA имени Кеннеди не ранее чем на 4 января 2020 года, будут проведены без астронавтов.


По словам президента и главного операционного директора SpaceX Гвинн Шотвелл, в случае успешного проведения испытаний системы аварийного прекращения полета, а также серии испытаний парашютной системы, астронавты NASA Роберт Бенкен и Даглас Херли уже в феврале 2020 года отправятся в первый испытательный пилотируемый полет Crew Dragon на Международную космическую станцию.

Полет Crew Dragon Demo-2 проложит путь эксплуатационным полетам космического корабля для ротации экипажей на МКС. Crew Dragon вместе с космическим кораблем Starliner компании Boeing положат конец зависимости США от российских космических кораблей «Союз» для доставки астронавтов с момента завершения эксплуатации космической транспортной системы Space Shuttle в 2011 году.

Спустя пять с половиной лет после блестящей презентации Маском 29 мая 2014 года прототипа космического корабля, Crew Dragon всё еще имеет тот же внешне футуристический, аэродинамический вид. Но внутри космического корабля многое изменено.

В то время SpaceX выполняла регулярные полеты по грузовому снабжению космической станции, используя модель космического корабля Dragon первого поколения. Crew Dragon, который также называют Dragon 2, предназначен для доставки экипажей на МКС и ее грузового снабжения по контракту с NASA.

«Мы определенно многому научились, – сказала Шотвелл 6 декабря 2019 года. – NASA предупредило нас: [создать корабль для] экипажа будет вдесятеро труднее, [чем для грузов]. Вдесятеро труднее? Что это значит? На что это похоже? Как это ощущается? Ты просто не поймешь, пока не начнешь разработку».

Президент и главный операционный директор SpaceX Гвинн Шотвелл заявила, что SpaceX планируют запустить около 24 миссий Starlink в 2020 году. До конца 2019 SpaceX запустят до 4 миссий Starlink, ближайший запуск - не ранее 17 октября.
Первоначальный план SpaceX по использованию ракетных двигателей для точного вертикального мягкого приземления возвращаемой капсулы остался позади. Теперь капсула будет осуществлять парашютный спуск под четырьмя куполами и приводняться в океане

SpaceX перепроектировала двигательную систему капсулы для аварийного прекращения полета после взрыва 20 апреля 2019 года, уничтожившего капсулу на испытаниях. Инженеры усилили райзеры (свободные концы) парашютной системы, чтобы решить проблемы с нагрузками на конструкцию во время спуска. NASA также потребовало повышения безопасности баков с гелием системы наддува топливных баков и двигателей Merlin на ракетах Falcon 9, которые будут запускать Crew Dragon.
В 2014 году Маск заявил, что Crew Dragon может совершить первый полет с экипажем в 2016 году. Теперь, согласно SpaceX, это произойдет не раньше начала 2020 года.

Эта задержка в графике не уникальна для SpaceX. Компанию Boeing, разрабатывающую космический корабль Starliner, отсрочки, вызванные техническими проблемами, преследовали годами.

SpaceX уже выполнила первый испытательный беспилотный полет Crew Dragon в марте 2019 года. Boeing планирует сделать то же самое до конца 2019 года. Обе компании намерены начать пилотируемые полеты своих кораблей в 2020 году.

В ходе беседы с журналистами 6 декабря 2019 года в штаб-квартире и на заводе SpaceX в Хоторне (штат Техас, США) Шотвелл назвала четыре основные причины задержек готовности Crew Dragon.

«У нас была [разработана] система, на которой мы хотели летать и приземляться, – сказала она. – Мы думали, что это самый безопасный способ сделать это. Технически это было сложно, и кроме того, когда NASA и SpaceX шли по этому пути, нам стало ясно, что это будет очень трудно сертифицировать».

SpaceX намеревалась использовать на Crew Dragon восемь ракетных двигателей SuperDraco, чтобы обеспечить мягкое приземление. «Будет возможно приземлиться в любой точке Земли с точностью вертолета, я думаю, это и должен делать современный космический корабль», – сказал Маск в 2014 году.

Но разработка такой технологии оказалась сложной.

«В общем, мы сказали: "Ладно, это не только сложно для космического корабля, мы не видим пути сертификации этого в сроки, которые мы хотим", – сказала Шотвелл. – Таким образом, мы отказались от этой технологии. В итоге, мы потратили время впустую. Мы многому научились, но потратили на это некоторое время. В конце концов, если приняться за [разработку], в аппарате найдутся элементы, которые необходимо будет переделать».

По словам Шотвелл, задержки также возникли из-за изменения требований NASA.

После того, как SpaceX уже спроектировала внутреннюю компоновку возвращаемой капсулы Crew Dragon, NASA приняло решение изменить угол наклона сидений экипажа из-за опасений травмирующего воздействия ударных перегрузок при приводнении.

Это изменение означало, что SpaceX должна была отказаться от первоначально разработанного компанией семиместного варианта Crew Dragon.

«С учетом этого изменения угла наклона сидений у нас больше не получалось семь, – сказала Шотвелл. – В общем, теперь у нас всего четыре места. Это было для нас большим изменением».

По словам директора SpaceX, взрыв капсулы Crew Dragon во время статических огневых испытаний на мысе Канаверал 20 апреля 2019 года добавил к графику разработки корабля три-четыре месяца. В результате аварии никто не пострадал, но взрыв уничтожил возвращаемую капсулу Crew Dragon, совершившую первый испытательный беспилотный полет на МКС по программе Commercial Crew Program за месяц до этого.

Ракетный двигатель SuperDraco работает на топливной паре «монометилгидразин + тетраоксид диазота». Оба компонента попадают в камеру сгорания благодаря гелиевой системе наддува топливных баков. В трубках, связывающих резервуары с гелием и топливные баки, установлены обратные клапаны, пропускающие гелий только в одну сторону и препятствующие обратному потоку.

Проведенное совместно специалистами SpaceX и NASA расследование показало, что во время испытаний один из обратных клапанов работал со сбоем, и в результате утечки некоторое количество тетраоксида диазота (окислителя) проникло в трубку подачи гелия. При запуске SuperDraco давление в системе наддува резко повысилось, образовавшаяся смесь гелия и окислителя на большой скорости воздействовала на сбоивший клапан, что привело к его окончательному выходу из строя. При этом тетраоксид диазота вступил с титановым компонентом клапана в реакцию, инициировавшую возгорание и взрыв.

В последующие после аварии месяцы специалисты изучали происходившие физические процессы и получили новую информацию о том, как титановые компоненты, используемые в космических летательных аппаратах, могут при определенных условиях спровоцировать возгорание топлива.

SpaceX заменила все ранее использовавшиеся в двигателях SuperDraco клапаны на одноразовые разрывные мембраны, предназначенные для запуска SuperDraco, что может произойти только при аварийном прекращении полета. В ноябре 2019 года SpaceX провела испытания всех восьми SuperDraco, используемых на Crew Dragon, на испытательном стенде на мысе Канаверал, чтобы проверить новую конструкцию.

«В-четвертых, [задержки вызвали] парашюты», – продолжала Шотвелл.

SpaceX проводит серию испытаний на сброс с использованием последней версии парашютной системы Crew Dragon, называемой Mk3. Разработанная компанией Airborne Systems, система включает изменения, направленные на решение проблемы с нагрузками на парашюты, обнаруженной во время приводнения 3 августа 2018 года возвращаемой капсулы грузового корабля Dragon CRS-15.
По словам Шотвелл, NASA использовало способ определения нагрузок на райзеры времен программы Apollo, и оно предложило его компаниям. «Мы согласились. Boeing согласился. Мы просто следовали их стандарту».

С момента обнаружения проблемы с парашютом в 2018 году SpaceX исследовала поведение райзеров во время полетов Dragon.

     Видео последнего теста парашутной системы SpaceX Crew Dragon опубликованое 19 сент. 2019 г.



«Этот райзер подвергался гораздо большей нагрузке, чем когда-либо предсказывало наше моделирование, – сказала Шотвелл. – И NASA такое: "Ладно, это хороший урок. Итак, наш способ анализа нагрузок оказался не таким надежным, как мы думали"».

«В основном пришлось сделать райзеры более надежными, что сделало парашюты более тяжелыми и большими, – продолжала она. – Но капсула [уже] разработана. Нельзя сделать капсулу больше. Это отбросило нас [еще на 18 месяцев]. Затем нам пришлось использовать более тонкий материал для купола, так что мы шли путем проб и ошибок».
В ответ NASA попросило SpaceX и Boeing провести дополнительные испытания парашютных систем, чтобы собрать больше информации и повысить уверенность в их надежности.

Более легкая возвращаемая капсула грузового корабля Dragon использует три основных парашюта. Капсула Crew Dragon будет использовать четыре. В 2020 году SpaceX перейдет на использование корабля Dragon 2 для грузового снабжения МКС и прекратит полеты Dragon, которые начались в 2010 году.

«Мы решили эту проблему, – сказала Шотвелл. – Думаю, сейчас мы разбираемся в парашютах лучше, чем кто-либо на планете... В общем, мы работали над райзерами, мы работали над сшиванием, мы работали над материалом куполов».

В 2010 году (начало программы Commercial Crew Program) NASA планировало подготовить коммерческие космические корабли для регулярных пилотируемых полетов в 2015 году. Но Конгресс США не удовлетворял полностью бюджетные запросы администрации Обамы по финансированию Commercial Crew Program до 2016 финансового года, результатом чего стало несколько лет задержек.
С тех пор множество технических проблем еще больше отдалило начало пилотируемых полетов для SpaceX и Boeing.

NASA заключило ряд коммерческих контрактов для финансирования львиной доли разработок Crew Dragon на сумму более $3,1 млрд. За тот же период Boeing получил от NASA финансирование на сумму более $4,8 млрд.

Шотвелл охарактеризовала состояние программы Crew Dragon как «довольно хорошее». После завершения всех испытаний Crew Dragon перед первым полетом космического корабля с экипажем, SpaceX представит отчеты по безопасности и рискам в NASA для утверждения правительством.


По словам Шотвелл, SpaceX провела семь комплексных испытаний парашютов Mk3.

«Мы должны закончить с парашютами, – сказала она. – Мы провели семь комплексных испытаний. Мы говорили, что собираемся провести десять, поэтому у нас остались по крайней мере три. Я предполагаю, что мы сделаем [больше]».

«У нас есть возможность выполнить [испытания] на аварийное прекращение полета, – продолжила Шотвелл. – [Мы получим] информацию, проанализируем ее и убедимся, что у нас всё в порядке... Мы нацелены [на испытания] 4 января [2020 года]».

SpaceX изучит данные испытаний системы аварийного прекращения полета, в ходе которого будут применены двигатели увода и парашютная система Crew Dragon в полной конфигурации.

«Затем начнется процесс предполетной проверки NASA», – сказала Шотвелл. По ее словам, в течение четырех недель состоятся три основных обзора готовности к запуску Crew Dragon Demo-2, каждый из которых будет посвящен готовности космической станции, космического корабля и ракеты-носителя Falcon 9.

Космический корабль Crew Dragon, предназначенный для полета астронавтов NASA Роберта Бенкена и Дагласа Херли на Международную космическую станцию, сейчас находится на заводе SpaceX в Хоторне, где в последние недели завершается его сборка. SpaceX надеется к концу декабря 2019 года отправить космический корабль с завода для испытаний в термовакуумной камере, а затем доставить его в Космический центр NASA имени Кеннеди (штат Флорида, США) для окончательных проверок, заправки и установки на ракете-носителе Falcon 9.

Перед началом первого испытательного беспилотного полета Demo-1 космический корабль Crew Dragon провел около восьми месяцев на стартовой площадке во Флориде, прежде чем отправиться на космическую станцию. В SpaceX надеются на намного более короткое ожидание перед началом Demo-2.

«Мы надеемся на первый пилотируемый полет в феврале [2020 года]», – сказала Шотвелл.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Прокомментировать
Ваш комментарий:
Введите два слова, показанных на изображении:*

Пишите письма

Теория — это когда все известно, но ничего не работает. Практика — это когда все работает, но никто не знает почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает и никто не знает почему!

Регистрация