CRS-21: Premiéra nové verze nákladního Dragonu je tady. Čím se liší od ostatních lodí SpaceX?

Letos v březnu proběhla zásobovací mise CRS-20, při které naposledy letěl klasický Dragon. Následně veškerou pozornost poutaly první mise Crew Dragonu s lidskou posádkou, ale SpaceX se souběžně s tím připravovalo také na premiéru nového nákladního Dragonu. Nový typ lodi je hodně podobný pilotovanému Crew Dragonu, z kterého vychází, ale přesto se v mnoha ohledech liší. Zároveň ve srovnání se starým nákladním Dragonem nabízí mnoho výhod a obsahuje řadu vylepšení.

Start mise CRS-21 je momentálně plánován na neděli 6. prosince a půjde o první let nákladní lodi Dragon druhé generace („Cargo Dragon 2“ neboli nákladní Dragon 2). Loď nahrazuje klasický Dragon, který SpaceX využívalo pro účely zásobování Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) v letech 2010–2020. Nový Cargo Dragon 2 je jakousi zjednodušenou verzí moderní lodi Crew Dragon, kterou SpaceX vyvinulo pro přepravu astronautů na ISS. Cargo Dragon 2 se však liší jak od starého Dragonu, tak od sesterského Crew Dragonu.

Srovnání starého nákladního Dragonu s novou verzí:

Kabina nového nákladního Dragonu je o 20 % prostornější než u toho starého a celková nosnost je stále 6000 kg. Jedná se však spíše o teoretickou hodnotu a v praxi to bývá méně, jelikož NASA má požadavek, aby každá tuna nákladu měla k dispozici 3,44 metrů krychlových prostoru. Tento standard byl do mise CRS-20 méně přísný, takže i když je nový Dragon prostornější, pro potřeby NASA má v podstatě stejnou nosnost jako starý Dragon (přibližně 3300 kg). Část této nosnosti pak může být umístěná v nehermetizovaném trunku, což je dutá válcovitá sekce pod kabinou. Oficiální dokument NASA z roku 2018 uvádí, že v trunku může být umístěno maximálně 800 kg nákladu, avšak zrovna na misi CRS-21 v něm bude modul Bishop s hmotností 1090 kg, takže evidentně nejde o tvrdý limit.

Nákladní Dragon C208 před odesláním na Floridu před misí CRS-21 (Foto: SpaceX)

Z ISS zpět na Zemi pak nový Dragon dokáže přivézt v kabině teoreticky až 3000 kg, což je stejná hodnota jako u starého Dragonu, avšak podle výše zmíněného standardu NASA bude loď vozit tam i zpět vždy maximálně 2507 kg. Nákladní Dragon 2 dále nabízí 12 napájených skříněk v kabině, ve kterých mohou být převáženy například živé vzorky, které vyžadují aktivní chlazení. Starý Dragon měl jen 6 takových skříněk. Další výhodou je, že tyto skříňky mohou být v novém Dragonu napájeny po celou dobu, kdy je loď připojena k ISS, což starý Dragon neumožňoval. Dragon 2 také dokáže pobývat na ISS až 75 dnů, což je dvakrát déle než v případě klasického Dragonu.

Vizualizace dokování lodi Crew Dragon k ISS (Zdroj: NASA)

Rozdílný je také způsob připojení lodi k ISS. Při misích starého Dragonu byla loď vždy zachycena staniční robotickou paží, která loď potom připojila k dokovacímu portu CBM (Common Berthing Mechanism). Zachycení zásobovací lodi vždy musela provést posádka ISS, které to samozřejmě bralo čas, který by jinak mohla věnovat výzkumu. Nový Dragon 2 se ale bude připojovat automaticky k modulu Harmony přes adaptéry IDA-2 či IDA-3 (International Docking Adapter) stejně jako Crew Dragon s astronauty. To tedy ušetří čas posádce ISS, ale má to také jednu nevýhodu. Dokování přes IDA způsobí, že bude možno převážet méně rozměrný náklad než dříve. Přičinou je menší průměr dokovacího portu. CBM má průměr 130 cm, zatímco IDA jen 80 cm. Rozměrnější položky tedy bude muset převážet například loď Cygnus společnosti Northrop Grumman, která je stále připojována robotickou paží k portu s větším průměrem.

Starý Dragon po zachycení robotickým ramenem během mise CRS-14 (Foto: NASA)

Velkou výhodou nákladního Dragonu 2 je také zrychlení některých procesů. Před každým startem zásobovací lodi k ISS je potřeba provést pozdní naložení nákladu (tzv. časově citlivého nákladu). Může jít například o živý biologický náklad nebo mražené vzorky. Tento proces u starého Dragonu vyžadoval sklopení celé rakety do vodorovné polohy, aby mohl být naložen časově citlivý náklad. V případě nového Dragonu může raketa zůstat vertikální, protože náklad lze do lodi dostat pomocí otočné lávky, která se normálně používá pro nástup astronautů do Crew Dragonu. Tato lávka je však k dispozici jen na rampě LC-39A. Nákladní Dragon 2 dokáže v případě potřeby startovat i z rampy SLC-40, ale v takovém případě by muselo pozdní naložení nákladu probíhat s Falconem ve vodorovné poloze.

Falcon 9 na rampě před misí CRS-21 s přiklopeným nástupním ramenem (Foto: SpaceX)

Zrychlení se týká také návratu z ISS, odkud nový Dragon dokáže přivézt zpět na Zemi až 2507 kg nákladu. Mnohdy jde o výsledky experimentů, u kterých je důležité dostat je co nejrychleji do rukou vědců. Je tedy velkým přínosem, že Dragon 2 přistává v Atlantiku velmi blízko pobřeží, a tak lze přivezený náklad předat NASA v řádu pár hodin. Starý Dragon přistával v Pacifiku stovky kilometrů od pobřeží a k předání nákladu mohlo dojít až dva dny po přistání.

Loď GO Searcher je vybavena jeřábem pro vylovení Dragonu po přistání (Foto: NASA)

SpaceX se také během první fáze programu CRS hodně naučilo a tyto poznatky pak využilo u nového Dragonu 2. Nový Dragon má například jinak řešené těsnění a o dost lépe vypořádává s ponořením do mořské vody během přistání. Další výhodou je, že loď byla od začátku navrhována tak, aby se u ní dalo snadno dostat do míst, která je potřeba zkontrolovat nebo repasovat mezi starty. Zároveň tyto modernější Dragony nebudou mezi misemi cestovat po celých Spojených státech, jelikož budou na rozdíl od starého typu Dragonu přistávat v Atlantiku a celý proces repasování a předstartovních příprav bude probíhat přímo na Floridě. To prý ušetří spoustu času, a tak bude možné tyto Dragony použít znovu výrazně rychleji, než jak tomu bylo v případě klasických Dragonů, u kterých tento proces zabral zhruba 600 dnů. Každý nový Dragon 2 má být možné použít až na pěti misích, zatímco první generaci lodi bylo možné použít maximálně třikrát.

Crew Dragon na palubě lodi GO Searcher po vylovení z vody během mise DM-1 (Foto: NASA)

Všechna tato vylepšení však znamenají, že nákladní Dragon 2 má vyšší hmotnost než klasický Dragon, který měl suchou hmotnost 4200 kg. Přesná hmotnost Dragonu 2 není známa, ale mohla by se pohybovat kolem 10 tun bez nákladu. To znamená, že i když u misí se starým Dragonem mohl první stupeň Falconu 9 přistávat zpět na pevnině, počínaje misí CRS-21 budou muset přistání probíhat na plovoucí plošině v oceánu. Raketa kvůli vyšší hmotnosti Dragonu jednoduše nebude mít dostatek paliva na návrat na pevninu.

Jak jsem psal v úvodu, nákladní Dragon 2 je hodně podobný Crew Dragonu pro astronauty, ale přeci jen obsahuje řadu rozdílů. Nákladní varianta lodi byla optimalizována pro přepravu zásob, a tak byla odstraněna většina prvků související s přepravou astronautů. Nákladní loď tedy nemá okna, sedadla nebo ovládací displeje. Systém podpory života u nákladního Dragonu zůstal, ale mělo by jít o zjednodušenou a méně výkonnou verzi.

Posádka mise Crew-1 v lodi Crew Dragon během výcviku (Foto: NASA)

Dalším velkým rozdílem je absence únikových motorů SuperDraco. Ty na Crew Dragonu slouží k záchraně lodi s posádkou v případě selhání rakety na rampě nebo během letu. Tyto motory by samozřejmě mohly plnit stejný účel i na nákladních misích a z dřívějších informací vyplývalo, že nákladní Dragon 2 měl únikové motory mít, ale následně nejspíš došlo ke změně plánů. Možná v rozhodnutí hrál roli výbuch Crew Dragonu během testování v dubnu 2019, který souvisel právě s motory SuperDraco. Jejich přítomnost na nákladní lodi tedy možná představovala zbytečné dodatečné riziko. Nebo možná byly motory odstraněny čistě kvůli usnadnění výroby a snížení nákladů. Každopádně to znamená, že v případě selhání rakety je jedinou nadějí na záchranu nákladního Dragonu jeho schopnost vystřelit padáky a přistát v moři, kde může být vyloven. Tato schopnost chyběla během mise CRS-7, při které došlo k selhání Falconu 9 během letu. Takže i když Dragon tehdy nejspíš výbuch přežil, nebyl naprogramován, aby v takové situaci vystřelil padáky, a tak se roztříštil o hladinu oceánu.

Oficiální vizualizace úniku Crew Dragonu za letu (Zdroj: SpaceX)

Dalším rozdílem mezi Crew Dragonem a nákladním Dragonem 2 je počet křidélek na trunku. Crew Dragon má čtyři a slouží pro aerodynamickou stabilizaci lodi v případě nouzového úniku od selhávající rakety během letu. Nákladní Dragon 2 má jen dvě křidélka, ale není jasné, jestli stále plní nějakou aerodynamickou funkci například během fáze letu rakety atmosférou, nebo jestli jsou křidélka přítomna jen kvůli tomu, že jsou na nich umístěny solární články. Starý Dragon měl klasické rozkládací solární panely.

Dragon pro misi CRS-21 s dvěma křidélky na trunku (Foto: SpaceX)

Verze lodi Dragon 2 pro posádku a náklad jsou tedy podobné, ale přesto obsahují spoustu rozdílů. To podle SpaceX znamená, že nebude docházet k jejich překonfigurování z jedné verze na druhou. Jinými slovy, jakmile bude nějaký Dragon 2 vyroben, už navždy bude určen buď pouze pro mise s posádkou (v případě Crew Dragonu), nebo pouze pro nákladní mise (v případě nákladního Dragonu 2).

Tolik tedy k obecným informacím o novém nákladním Dragonu a nyní se přesuneme přímo na aktuální misi CRS-21, což bude první z devíti nasmlouvaných misí pro NASA v rámci druhé fáze programu Commercial Resupply Services (další mise mohou být objednány v budoucnu). Přesná cena za tento kontrakt nebyla zveřejněna, ale SpaceX si podle generálního inspektora NASA účtuje o 50 % více než v případě misí se starým Dragonem (ty stály přibližně 140 milionů dolarů za start). Důvodem zvýšení ceny by mělo být to, že nový Dragon je schopnější (uveze dvakrát více vědeckého nákladu, umožňuje rychlejší předání nákladu NASA a dokáže být na ISS dvojnásobnou dobu), což představuje dodatečné náklady pro SpaceX, a firma si navíc musí nově platit pojištění startů.

Falcon 9 na rampě před misí CRS-21 (Foto: SpaceX)

Start mise CRS-21 je plánován na neděli 6. prosince 17:17 SEČ po odkladu ze soboty kvůli špatnému počasí v přistávací oblasti. Předpověď počasí na neděli je o dost lepší, ale pokud se z nějakého důvodu nepodaří odstartovat, další záložní termín bude v úterý 8. prosince. Pokud se neodstartuje ani v úterý, další příležitost bude až 21. prosince.

Nosnou raketou bude jako vždy osvědčený Falcon 9, avšak tentokrát poletí s již použitým prvním stupněm B1058, pro který to bude už čtvrtý start. V minulosti tento stupeň absolvoval misi DM-2 s astronauty, poté misi ANASIS-II a naposledy vynesl další várku družic Starlink. Ze své první mise má první stupeň na sobě červené logo NASA. Let tohoto stupně představuje určité prvenství, jelikož zatím na žádné misi NASA neletěl stupeň, který by měl za sebou více než jeden start. Raketa s připojeným Dragonem byla 2. prosince  vyvezena na rampu LC-39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě a o den později byl proveden statický zážeh motorů Merlin na prvním stupni.

Vývoz rakety na rampu před misí CRS-21 (Foto: SpaceX)

V případě startu v neděli, bude cesta Dragonu k ISS trvat přibližně 26 hodin a loď poté automaticky zadokuje k adaptéru IDA-3 na modulu Harmory. Loď může technicky vzato dokovat i u IDA-2, ale v době příletu tam bude Crew Dragon Resilience z mise Crew-1. Avšak i kdyby byl port volný, nehodil by se, protože k němu nedosáhne staniční robotická paže, která je potřeba pro vyložení nákladu z trunku.

Dragon na ISS dopraví celkem 2972 kg nákladu – 1882 kg zásob a experimentů bude v hermetizované kabině a v trunku poletí modul Bishop s hmotností 1090 kg. Bishop je komerční přechodová komora, která bude připojena k modulu Tranquility a umožní především snadné vypouštění malých satelitů z ISS. Najde ale uplatnění také při likvidaci odpadu nebo různých experimentech.

V případě startu tento víkend zůstane Dragon na ISS zhruba 35 dnů a vrátil by se kolem 10. ledna 2021. Na budoucích misích by však měly Dragony na ISS zůstávat po dobu dvou měsíců. Mise CRS-21 přinese také několik zajímavých prvenství:

  • První start nákladního Dragonu 2
  • Během této mise budou k ISS poprvé připojeny dvě lodě SpaceX najednou (Resilience z Crew-1 a loď C208.1 z CRS-21)
  • První nákladní Dragon, který přistane v Atlantiku
  • První mise, při které byla použita lávka na rampě LC-39A k umístění pozdní nákladu do kabiny
  • První nákladní mise SpaceX s automatickým dokováním
  • První dokování k portu s IDA-3 na ISS



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
78 Komentáře
nejnovější
nejstarší nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře