Dragon 2

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Artistieke rendering van een Dragon 2 in de ruimte.
Een Crew Dragon testartikel met service module staat klaar voor de Pad Abort test op SLC-40

De Dragon 2 (ook bekend als Crew Dragon, Dragon Rider of Dragon V2) is een ruimtevaartuig van SpaceX dat samen met de Boeing Starliner namens NASA bemanningen naar het ISS gaat brengen onder het Commercial Crew-Programma. De Dragon 2 is een doorontwikkeling van de Dragon waarmee SpaceX al enkele jaren vracht naar het ISS brengt.

Ontwerp[bewerken]

De Dragon 2 gebruikt een drukcabine die grotendeels overeenkomt met die van de Dragon 1 en kan tot zeven ruimtevaarders herbergen. Qua formaat komt de Dragon 2 ook overeen met de Dragon 1 en ook is het parachutesysteem identiek. De Dragon 2 heeft twee typen raketmotoren. Net als bij de Dragon 1 worden achttien kleine hypergolische Draco-motoren gebruikt om in de ruimte te kunnen manoeuvreren.

SuperDraco's[bewerken]

Statische test van een SuperDraco

De Dragon 2-crew heeft anders dan de Dragon 1 een achttal raketmotoren van het type SuperDraco aan de zijkanten die als "Launch Escape System" en/of als landingsmotoren kunnen worden gebruikt. Ook deze motoren maken gebruik van een hypercholische reactie. Dit houdt in dat als de chemische brandstoffen samen komen er een spontane ontbranding plaatsvindt en er dus geen ontsteker nodig is. SuperDraco's zijn meer dan honderdmaal zo krachtig als de originele Draco's. SuperDraco's zijn de eerste volledig 3D-geprinte raketmotoren. De SuperDraco's zitten geïntegreerd in een dik metalen omhulsel dat is meegeprint met de motor. Dat omhulsel beschermt bij een explosie de drukcabine.

Hitteschild[bewerken]

Het hitteschild is een SpaceX 3e generatie PICA hitteschild en is geschikt om de temperaturen die gepaard gaan met terugkeersnelheden van Mars aan te kunnen. Dit hitteschild bladdert minder af tijdens re-entry dan dat van de Dragon 1 en is daardoor veel beter geschikt voor hergebruik.

Aanmeren[bewerken]

De Crew Dragon zal in tegenstelling tot de Dragon 1 die met behulp de Canada-robotarm van het ISS wordt aangemeerd, een volautomatisch aanmeersysteem voor het ISS hebben waarmee het aan één van de International Docking Adapers (IDA 2 of IDA 3) kan aankoppelen.

Service Module[bewerken]

Het achterste compartiment van de Dragon 1 is aangepast om lifesupportsystemen te bevatten. Het heeft ook vier staartvinnen zodat de Dragon bij een Launch abort, waarbij de Dragon wegvliegt van de draagraket, niet gaat tuimelen.

Landing[bewerken]

Crew Dragons zullen voor de landing gebruikmaken van parachutes. Het hitteschild doet het eerste afremwerk tijdens de terugkeer in de atmosfeer, twee kleine parachutes doen de volgende fase van afremmen en op enkele kilometers hoogte ontvouwen zich de drie landingsparachutes die de Dragon met een veilige snelheid in zee laten landen. Deze beproefde manier van landen is vrijwel identiek aan die van de Apollo CM, Orion en de Dragon 1

In een later stadium wilde SpaceX voor de landing overstappen op het landen op land. Dan zou niet meer met parachutes geremd worden, maar met behulp van de SuperDraco's. Vlak voor de landing zouden dan vier kleine pootjes uit het hitteschild schuiven waarop de Dragon 2 zal landen. De voordelen van landen op land tegenover landen op zee is dat de Dragon niet door zoutwater wordt aangetast. En maar een kleine opknapbeurt nodig heeft om nogmaals te kunnen vliegen. Bovendien is de repatriëring van zee een veel duurder project. Bij vrachtversies van de Dragon 2 kunnen onderzoeksresultaten veel sneller naar laboratoria op aarde om uitgelezen te worden. Tijdens de landing test de computer op een veilige hoogte of alle SuperDraco's naar behoren werken. Mocht dit niet zo zijn dan wordt alsnog met behulp van parachutes geland. De Dragon 2 is ook wanneer na die test twee van de acht SuperDraco's zouden uitvallen, in staat om veilig op de motoren te landen. Tijdens een interview op de ISS R&D conferentie gaf Musk op 19 juli 2017 echter aan dat de Crew Dragons voorlopig niet met landingspoten uitgerust zullen zijn. Deze voldeden vooralsnog niet aan de kwalificatie-eisen en hij vond het niet nodig koste wat kost dit ontwerp door te zetten. Hij had het landingsgestel voornamelijk ontworpen voor marslandingen maar was tot de conclusie gekomen dat propulsieve marslandingen beter niet met landingsmotoren van opzij en poten eronder maar op een andere manier moesten plaatsvinden[1]. Een Dragon zonder poten zou technisch nog steeds een propulsieve landing kunnen uitvoeren op zacht terrein, maar dit is men niet van plan[2][3].

Launch Abort System[bewerken]

Bij problemen met de draagraket moet een bemanningscapsule zo snel mogelijk bij de al dan niet exploderende raket weg kunnen vliegen. Anders dan bij de meeste andere ruimtecapsules zit het LAS niet als een Launch Escape Tower boven op de capsule, maar worden de SuperDraco's hiervoor gebruikt. De Crew Dragon moet zowel vanaf een stilstaande raket als vanaf een vliegende raket tijdens Max Q kunnen wegvliegen en op veilige afstand van de draagraket komen.

Bij een "launch abort" koppelt de Crew Dragon inclusief servicemodule zich af van de draagraket en branden de SuperDraco's zo'n vijf seconden met maximale kracht. In die tijd geraakt de Crew Dragon ver genoeg van de draagraket om niet mee te exploderen. Daarna vliegt de Dragon met behulp van de reeds behaalde snelheid in een boog weg. Op het hoogste punt wordt de servicemodule, die als contragewicht diende, afgekoppeld en afhankelijk van hoe hoog de Dragon is gaan eerst de drogue-chutes uit en daarna de hoofdparachutes. Landen met behulp van SuperDraco's gaat dan niet meer aangezien alle brandstof voor de escape is gebruikt. De functie van vier vinnen aan de servicemodule is een eventuele ontsnappingsvlucht te stabiliseren. Het gewicht van de servicemodule wordt om diezelfde reden gebruikt, zodat het zwaartepunt achter de SuperDraco's ligt en de Dragon 2 niet als een ongeleid projectiel gaat tollen of slingeren.

Interieur[bewerken]

Crew Dragon interieur. Hier met vijf zitplaatsen en twee vracht-rekken.

Het interieur van de Crew Dragon bevat tot zeven stoelen. Drie beneden en vier daarboven. Een aantal stoelen kan door vracht-rekken vervangen worden. Boven de stoelen van de gezagvoerder en de co-piloot hangt een aantal touchscreens en een bedieningspaneel met een aantal knoppen en een joystick, aan een beweegbare arm waarmee de Dragon kan worden bediend. Dit ziet er allemaal een stuk futuristischer uit dan de veelal analoge meters, knoppen, beeldbuizen en lampjes die in de Spaceshuttle en de Sojoez te vinden waren/zijn. De stoelen zijn bovendien ontworpen voor een zekere mate van comfort.

Ruimtepakken[bewerken]

SpaceX heeft eigen ruimtepakken laten ontwerpen die geheel in stijl van SpaceX directeur Musk "er cool moeten uitzien". Hiervoor werd de hulp ingeroepen van filmkledingontwerper José Fernandez[4]. Op 23 augustus plaatste Elon Musk een foto met enkele details van een volledig werkend ruimtepak op Instagram. Dit pak was reeds getest met twee maal de druk van een ruimtepak in het vacuüm. In tegenstelling tot de logge ruimtepakken van eerdere bemande ruimtevaartprogramma's zijn dit ruimtepakken die nauw om het lichaam sluiten en comfortabel zouden zitten. De stijl van de pakken komt overeen met het eveneens "flitsende" interieur van de Crew Dragon. De pakken zullen voor DM2 gecertificeerd worden en zijn dus getest in een vacuümtestlaboratorium. Musk schreef bij zijn Instagram post als commentaar dat het ontwerpen van een puur functioneel of een puur esthetisch aantrekkelijk ruimtepak niet zo moeilijk is. De balans tussen beide was echter wel "ongelofelijk moeilijk"[5].

Draagraket en grondsystemen[bewerken]

In de meeste gevallen zal SpaceX' eigen Falcon 9 voor de Dragon 2 gebruikt worden. Het gaat hier om de Falcon 9 Block-5 Deze human rated Falcon 9's zullen op een aantal punten zijn aangepast voor extra veiligheid. NASA vereist dat er minstens zeven onbemande vluchten met deze Block-5 uitvoering zijn uitgevoerd alvorens er een bemande Crew Dragon mee gelanceerd wordt. De Falcon 9 Block-5 zal waarschijnlijk eind 2017 zijn eerste vlucht maken. Voor de zogenaamde Red Dragon missies waarbij een aangepaste Dragon 2 op Mars moet landen zal de Falcon Heavy gebruikt worden. Dit geldt ook voor andere missies verder van de Aarde zoals vluchten om de Maan. Bemande Crew Dragon missies worden gelanceerd vanaf Lanceercomplex 39A op het Kennedy Space Center. Vanaf dit platform lanceerde NASA eerder Apollo, Skylab en Spaceshuttle missies en sinds 2013 wordt het gehuurd door SpaceX. De voormalige toegangstoren van de spaceshuttles wordt aangepast voor de Falcon 9/Crew Dragon combinatie.

Geschiedenis[bewerken]

In 2010 heeft SpaceX het Dragon ruimtevrachtschip voor het eerst in de ruimte gebracht. Dit werd ontwikkeld onder NASA's Commercial Orbital Transportation Services-programma (COTS) en won een Commercial Resupply Services-contract voor boeking van minimaal 12 vluchten voor NASA (inmiddels 20 boekingen) Onder het CRS-programma boekt NASA ruimtevluchten bij commerciële partijen. Sinds 2012 vliegt SpaceX een aantal CRS-missies per jaar.
Een soortgelijk programma, genaamd "Commercial Crew Development Program" (afgekort CCdev), werd opgezet voor ontwikkeling van commerciële bemande ruimteschepen die bemanningen naar het ISS moeten gaan brengen. SpaceX was een van de vele bedrijven die een ontwerp aan NASA voorlegde en het kreeg een subsidie voor verdere ontwikkeling van de Dragon Rider, een doorontwikkeling van de Dragon die zeven zitplaatsen heeft. In de loop der tijd is dit plan bijgeschaafd en in mei 2014 werd het ruimteschip, dat toen de naam de Dragon V2 kreeg, met een flitsende show door SpaceX directeur Elon Musk gepresenteerd[6]. In september 2014 werd aan de winnende plannen van SpaceX en Boeing een definitief ontwikkelingsbedrag van 2,1 miljard dollar voor SpaceX en 4,2 miljard voor Boeing. Ook kregen beide bedrijven een garantie van vier vluchten ieder toegekend met onder het Commercial Crew-contract. In 2015 werden de eerste boekingen voor de Dragon v2 en de Boeing Starliner bekendgemaakt. Anno juli 2016 heeft NASA twee Commercial Crew-vluchten bij SpaceX geboekt.

In januari 2017 meldde NASA dat er inmiddels drie vluchtwaardige versies van de Dragon 2 in aanbouw zijn die voor de eerste ruimtevluchten zullen worden ingezet[7]. Op 27 februari liet SpaceX weten dat ze in 2018 twee private ruimtevaarders om de maan en terug zullen vliegen met een Dragon 2 en een Falcon Heavy. De besturing van de hiervoor te gebruiken Crew Dragon zal aangepast zijn om verder van de aarde te kunnen navigeren, aangezien GPS daar niet werkt.

Naam[bewerken]

De Dragon 2 heeft een aantal namen gehad. Allereerst was er de werknaam "Dragon Rider". Vervolgens werd vanaf de presentatie in 2014 de naam Dragon V2 in gebruik genomen, waarbij de "V" voor "version" staat. Daarnaast werd de naam "Crew Dragon" al langere tijd gebruikt. En sinds 2016 gebruikt SpaceX de namen "Crew Dragon" en "Dragon 2". De "V" is komen te vervallen omdat "V2" te veel deed denken aan de V2, een ballistische raket waarmee nazi-Duitsland Groot-Brittannië tijdens de Tweede Wereldoorlog bombardeerde.

Kosten[bewerken]

Op een NASA-persconferentie op 18 mei 2012 bevestigde SpaceX dat het ernaar streeft de lanceerkosten voor bemande Dragon-vluchten 140 miljoen dollar (ca. 115 miljoen euro) te laten bedragen. Oftewel 20 miljoen dollar per stoel, indien alle zeven plekken bezet zijn. Dit is veel lager dan de kosten van de huidige Sojoez-lancering van 63 miljoen dollar per stoel. Bij een Commercial Crew-vlucht wordt ingezet op vier man per vlucht en zullen de kosten per stoel dus zo'n 35 miljoen dollar bedragen.

Testvluchten[bewerken]

Pad Abort[bewerken]

De Crew Dragon Pad Abort Test. Op SLC-40

De eerste Dragon 2 testvlucht was een op 6 mei 2015 succesvol uitgevoerde onbemande "pad abort test"[8]. De Pad Abort-test werd met een test artikel uitgevoerd vanaf SpaceX' lanceerplatform SLC-40 op het Cape Canaveral Air Force Station en verliep vlekkeloos. Na ongeveer één minuut en veertig seconden landde de test-Dragon 2 in zee.

SPX-DM1[bewerken]

Een eerste onbemande demonstratievlucht naar het ISS om het manoeuvreren en aankoppelen te testen. Ook zullen de lifesupportsystemen zich moeten bewijzen. Er zal ook vracht mee aan boord gaan voor de bemanning van het ISS. DM1 staat gepland voor april 2018

In Flight Abort-test[bewerken]

Na SPX-DM1 staat een onbemande "in-flight abort test" op het programma. Bij dit type launch abort-test wordt de Crew Dragon op een raket geplaatst en gelanceerd. Bij het behalen van Max Q (maximale dynamische druk), wanneer de versnelling en de aerodynamische druk het voertuig maximaal belasten, moet de Dragon 2 wegvliegen van de draagraket en een veilige afstand nemen. Deze testvlucht is geen NASA-Commercial Crew-vereiste, desondanks voert SpaceX deze vlucht toch uit.
In eerdere plannen was het de bedoeling dat de F9R-Dev 2[9] als draagraket voor deze vlucht zou worden gebruikt. Deze testraket is echter sinds de invoering van de Falcon 9 FT niet meer compatibel met de lanceerinstallaties. Als draagraket zal nu een enkele Falcon 9 booster zonder tweede trap worden gebruikt. Voor deze vlucht was het plan dezelfde test-Dragon te gebruiken die eerder voor de pad abort-test werd gebruikt. Maar ook het Dragon 2 ontwerp is in tussentijd dusdanig veranderd dat er een nieuw testartikel wordt gebouwd. De In-flight abort test zou volgens de planning van juli 2017 moeten plaatsvinden in april 2018[10].

SPX-DM2[bewerken]

Een eerste bemande demonstratievlucht staat gepland voor augustus 2018 en zal waarschijnlijk de eerste Amerikaanse bemande ruimtevlucht naar het ISS zijn sinds het einde van het Spaceshuttleprogramma. De bemanning die uit twee NASA astronauten bestaat zal zo'n 14 dagen aan boord van het ISS blijven.

Andere tests[bewerken]

In het najaar van 2015 was SpaceX begonnen met zogenaamde hovertests. Hierbij hangt een Dragon 2-testartikel aan een hijskraan en tilt deze zichzelf met behulp van de SuperDraco's gecontroleerd op om zo te leren omgaan met de krachten van deze motoren. Voor het leren landen wordt data van deze tests, gecombineerd met data die SpaceX opdeed bij het landen van Falcon 9 boosters en in de software van de Dragon 2 computers geladen. De hovertests vinden plaats op SpaceX' testterrein bij het Texaanse McGregor[11]. Propulsieve landingen zijn echter in 2017 geannuleerd omdat NASA het landingsgestel met poten die uit het hitteschild moesten schuiven als niet goed genoeg kwalificeerde.

Red Dragon[bewerken]

Red Dragon is een inmiddels geannuleerd programma om Dragon 2's op Mars te landen.

Op 27 april 2016 kondigde SpaceX op social media aan mogelijk vanaf 2018 Red Dragons naar Mars te gaan sturen[12]. Deze zouden op een Falcon Heavy worden gelanceerd en moeten de technologie voor al dan niet bemande Mars-landingen bewijzen. Red Dragons zouden aangepaste Dragon 2's zijn die geen lifesupportsystemen zouden hebben. De Red Dragon moest functioneren als Marslander. Er waren ideeën om Marsrovers mee aan boord te nemen die over een aangepast toegangsluik en een rijplank de Red Dragon konden verlaten. Ook voor andere wetenschappelijke ladingen naar Mars had de Red Dragon een uitkomst kunnen zijn omdat het landen van grotere ladingen aan parachutes in de ijle atmosfeer van Mars erg moeilijk dan wel onmogelijk is. Red Dragons moesten afhankelijk van de gebruikte draagraket 2000 tot 4000 kg aan vracht naar Mars kunnen brengen.

Annulering[bewerken]

Begin 2017 bleek een eerste Red Dragon in 2018 niet meer haalbaar en richtte men zich op de volgende mogelijkheid als de Aarde en Mars weer dicht bij elkaar staan, 26 maanden later in 2020. Doordat het ontworpen landingsgestel in de zomer van 2017 werd afgekeurd en geannuleerd is het onwaarschijnlijk geworden dat er nog Red Dragon-vluchten die een landingsgestel vereisen kunnen plaatsvinden. SpaceX zet nu volop in op de ontwikkeling van de Big Falcon Rocket en het bijbehorende veel grotere ruimteschip om op Mars te landen[13].

CRS-2 Dragon[bewerken]

Op de ISS R&D Conference 2017 vertelde Elon Musk dat de vrachtuitvoering van de Dragon 2 die vanaf 2019 onder het CRS-2 contract zal vliegen net als de Crew Dragon automatisch kan aankoppelen bij het ISS. Deze zal echter niet met SuperDraco's zijn uitgerust aangezien er voor vrachtvluchten geen "launch escape system" vereist is. Het ontbreken van SuperDraco's bespaart eigen massa wat de vrachtcapaciteit ten goede komt.

Externe link[bewerken]