Niezwykła, załogowa kapsuła kosmiczna firmy SpaceX - Technologicznie

Niezwykła, załogowa kapsuła kosmiczna firmy SpaceX

Kolejną firmą biorącą udział w organizowanym przez NASA programie Commercial Crew Program jest SpaceX. Podobnie jak Sierra Nevada Corporation i Boeing, otrzymała ona trzy rundy finansowania na rozwój prywatnej technologii astronautyki załogowej. W...

2 years ago, comments: 5, votes: 15, reward: $8.16

Kolejną firmą biorącą udział w organizowanym przez NASA programie Commercial Crew Program jest SpaceX. Podobnie jak Sierra Nevada Corporation i Boeing, otrzymała ona trzy rundy finansowania na rozwój prywatnej technologii astronautyki załogowej. W przeciwieństwie do SNC nie przedstawiła jednak projektu wahadłowca, lecz kapsuły podobnej do Modułu Dowodzenia znanego z misji Apollo. Dragon 2 jest statkiem kosmicznym pozwalającym zabrać nawet 7 astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną lub dostarczyć na nią 3310 kg ładunku, podczas gdy sama kapsuła waży 6400 kg.

Jak wiele projektów SpaceX, Dragon 2 łączy w sobie funkcjonalność z futurystycznym wyglądem. Jego wnętrze składa się z czarno-białych foteli wykonanych z włókien węglowych i Alcantary, a panel sterowania to cztery wielkie monitory wyświetlające najważniejsze informacje i pozwalające na sterowanie manualne w razie potrzeb (kapsuła przez większość czasu działa automatycznie).

Jako, że kapsuła przewożąca astronautów NASA musi posiadać system ratunkowy, a dokładnie Rakietowy System Ratunkowy, SpaceX zdecydowało się użyć ośmiu silników SuperDraco pogrupowanych po dwie sztuki w redundantnym (nadmiarowym) systemie. Silniki SuperDraco są pierwszymi silnikami rakietowymi wykonanymi w pełni w technologii druku 3D. Do ich budowy używa się techniki bezpośredniego spiekania laserowego metali (DMLS - Direct Metal Laser Sintering), gdzie odpowiednio przygotowane proszki metalowe nakłada się warstwami i spieka wiązką lasera. Do budowy komory spalania SuperDraco, SpaceX używa superstopu o nazwie Inconel, który składa się niklu, chromu oraz żelaza. Wykazuje on niezwykłą wytrzymałość na wysoką temperaturę, ma niski wskaźnik rozszerzalności cieplnej oraz zredukowane zjawisko utleniania i korozji. Wydruk 3D pozwala także wyprodukować nieosiągalne w innych metodach produkcji kszałty, np. skomplikowane, wewnętrzne kanały chłodzące.

SuperDraco zasilane są paliwami hipergolicznymi, czyli cieczami, które dokonują samozapłonu po kontakcie ze sobą. Upraszcza to znacznie ich budowę i zapewnia odpowiednią niezawodność. W końcu w systemie ratunkowym najważniejsze jest to, żeby odpowiednio szybko i pewnie zadziałał.  SpaceX przeprowadziło test ucieczki kapsuły Dragon 2, symulując sytuację awaryjną. Statek wyposażono w sieć czujników monitorujących różne parametry, które mają wpływ na życie i bezpieczeństwo astronautów, np. przeciążenie. Na fotelach astronautów zamontowano odpowiednie obciążenie, aby zasymulować ucieczkę przy pełnym obłożeniu. Osiem silników SuperDraco wyniosło kapsułę na bezpieczną odległość i pozwoliło jej osiągnąć prędkość ponad 550 km/h. Dla zobrazowania przyspieszenia, prędkosć 100 km/h uzyskano w 1,2 sekundy. Po udanym teście dokonano analizy danych przy współpracy z NASA. 
Silniki SuperDraco mają jeszcze jedną ciekawą cechę - pozwalają na regulację swojego ciągu w bardzo szerokim zakresie (od 20% do 100%). Firma wykorzystała ten fakt do rozwoju jednej z najciekawszych technologii w ramach pracy nad kapsułą Dragon 2, a mianowicie systemu lądowania na silnikach, tzw. "propulsive landing". Dotychczas wszystkie kapsuły kosmiczne lądowały za pomocą spadochronów w oceanie lub na lądzie (wyhamowując w ostatnim momencie za pomocą ciągu wstecznego, aby zminimalizować uderzenie). SpaceX chciało jednak opracować nowy system, pozwalający na precyzyjne lądowanie w dowolnym miejscu, bez wykorzystania spadochronów. No i oczywiście, gdybyśmy jako ludzkość mieli odwiedzić inną cywilizację, wstyd byłoby lądować w wodze. Firma dokonała nawet testu zawiśnięcia kapsuły w powietrzu:
Niestety ze względu na trudności w certyfikacji systemu lądowania używającego toksycznych paliw oraz technologicznych przeszkód w wykonaniu osłony termicznej, z której wysuwać się miały nogi, prace nad lądowaniem na silnikach zostały zatrzymane. Powoduje to, że Red Dragon, który miał zostać wysłany na Marsa nie będzie lądował w ten sposób. Nie wiadomo nawet, czy w ogóle poleci. Misje wykonywane dla NASA na rzecz programu CCP będą wykorzystywały tradycyjne lądowanie na spadochronach. Ochrona termiczna kapsuły Dragon to ulepszona przez SpaceX technologia wykorzystywana przez NASA, a mianowicie PICA-X (Phenolic Impregnated Carbon Ablator). Agencja udostępniła swoje laboratoria i hale produkcyjne, gdzie SpaceX w ciągu niecałych czterech lat zaprojektował, wykonał i kwalifikował 3,6 metrową osłonę termiczną za ułamek ceny wydanej przez NASA. PICA-X jest dziesięć razy tańsza w produkcji niż odpowiednik zaprojektowany przez agencję. Jest to prawdopodobnie najnowocześniejsza osłona termiczna na świecie i pozwala teoretycznie nawet na kilkusetkrotne użycie bez znaczącej degradacji. 

Jednym z najśmielszych pomysłów firmy SpaceX na wykorzystanie kapsuły Dragon 2 jest podróż dookoła Księżyca. Całkiem niedawno firma ogłosiła, że dwójka nieznanych z imienia klientów wpłaciła znaczną kwotę, aby odbyć taką podróż. Będzie ona trwała około tygodnia i odbędzie się po trajektorii swobodnego powrotu, wykorzystując grawitację Księżyca w celu zawrócenia pojazdu i skierowania go w stronę Ziemi. Komercyjna podróż dookoła Ksieżyca ma się planowo odbyć już w 2018 roku. 

Przez większość czasu Dragon 2 będzie pracował w trybie autonomicznym, wykonując w razie potrzeb odpowiednie manewry korekcyjne. Klienci będą jednak musieli przejść specjalne szkolenie z kontroli statku, na wypadek jakiegoś uszkodzenia. Zostaną także dobrze przebadani, aby upewnić się, że ich stan zdrowia pozwala na taką podróż. Wtedy też prawdopodobnie poznamy tożsamości tajemniczych klientów. Jeśli chcesz poczytać więcej o kosmicznej technologii, czy firmach i startupach z sektora kosmicznego, zapraszam do obserwowania mojego profilu.


You can login with your Steem account using secure Steemconnect and interact with this blog. You would be able to comment and vote on this article and other comments.

Login with Steemconnect

Reply

Comments

No comments