Prezidentka SpaceX prozradila, co způsobilo zpoždění Crew Dragonu a kdy loď poprvé poletí s astronauty
V posledních několika článcích jsme vás průběžně seznamovali s řadou novinek, které se týkají dění okolo lodi Crew Dragon. Budeme v tomto duchu pokračovat i dnes, ovšem zaměříme svou pozornost netradičním směrem, a to na zpoždění vývoje této lodi, které má hned několik důvodů. Článek budou doprovázet a doplňovat komentáře prezidentky SpaceX, Gwynneth Shotwell. Na závěr se potom v krátkosti zaměříme na dění, která nás čeká v nejbližší budoucnosti. Známe například plánovaný termín první pilotované mise.
Když bylo v září 2014 SpaceX vybráno do programu komerčního vynášení posádek k ISS jako jeden ze dvou dodavatelů, mělo za sebou tři zásobovací mise k ISS a na rampě SLC-40 se chystala ke startu raketa Falcon 9 s misí CRS-4. SpaceX se celá záležitost zdála jasná, prostě jako základ použijí kabinu lodi Dragon 1 a budou postupovat podle požadavků NASA. Ovšem samotná NASA měla na věc jiný názor, a upozorňovala hned od začátku SpaceX, že vynášení posádek bude desetkrát obtížnější než přeprava nákladu. „A my jsme si říkali, desetkrát? Co to znamená? Jak to bude vypadat? No, nezjistíte to, dokud se tím nezačnete zabývat,“ uvedla Gwynne Shotwell.
Gwynne Shotwell v srpnu 2018 při návštěvě astronautů NASA v Hawthorne (Zdroj: CNBC)
I Elon se v roce 2014 vyjadřoval ve smyslu, že první astronauty loď SpaceX vynese v roce 2016. Dnes už SpaceX ví, že se první pilotovaná mise neuskuteční dříve než v roce 2020. Problémy samozřejmě měla i loď CST-100 Starliner společnosti Boeing. Proč však měl Crew Dragon takové zpoždění, k tomu se počátkem prosince vyslovila sama Gwynne Shotwell. Podle ní existují čtyři příčiny.
Motorické přistávání
Koncept přistání kosmické lodi Zarja (Zdroj: Alchetron.com)
Je to způsob, kdy kosmická loď pro své přistání na povrchu pevného tělesa nepoužívá padáky, ale pro zpomalení a dosednutí je použito raketových motorů. Samozřejmě se nejedná o nápad SpaceX, přišel s ním například už v 80. letech Sovětský svaz, který chtěl nahradit kosmické lodi Sojuz loděmi Zarja, které by motoricky dosedaly na planetě Zemi. Tento projekt však byl v roce 1989 opuštěn. V 21. století ho potom oprášilo SpaceX.
SpaceX od začátku plánovalo využívat 8 motorů SuperDraco pro motorické přistávání. Dle Elonova názoru, který prezentoval v květnu 2014 při představení lodi Crew Dragon, to umožní přistát kosmické lodi kdekoliv na Zemi s přesností helikoptéry. Vývoj tohoto systému se však ukázal velice komplikovaný.
Názor Gwynne Shotwell na motorické přistávání: „Měli jsme architekturu, kterou jsme chtěli použít pro motorické přistání lodi Dragon. Domnívali jsme se, že se jedná o nejbezpečnější způsob, jak to udělat. Technicky je to samozřejmě velice komplexní, a když jsme se touto cestou společně s NASA rozhodli jít, začalo být jasno, že to bude velice obtížné z hlediska certifikaci. Nakonec se ukázalo, že neexistuje cesta, jak to zvládnout v rozumném časovém rámci, takže jsme se rozhodli ji opustit. Dost jsme se přitom naučili, ale taky jsme na tom ztratili čas. A co je důležité, na lodi zůstaly prvky, které po opuštění motorického přistávání bylo nutno přepracovat.“
Padáky
Motorické přistávání se také podepsalo na návrhu a počtu padáků. Od počátku měly totiž padáky sloužit pouze jako záloha, proto bylo rozhodnuto použít pro Crew Dragon padáky lehčí, z méně odolného materiálu. Když bylo posléze motorické přistání opuštěno, musel i padákový systém projít řadou modifikací.
„NASA měla od programu Apollo způsob, jak určovat zatížení volných konců (anglicky risers),“ dodala Gwynne. „Měli konzervativní metodu a my i Boeing jsme ji používali. Prostě jsme postupovali podle jejich standardů.“ Ovšem v roce 2018 se začaly objevovat problémy s padáky, a proto SpaceX umístilo přístroje na nosné šnůry a volné konce padáku nákladní lodi Dragon. Data takto získaná ale nebyla úplně vypovídající, protože díky použití jen tří padáků je nákladní loď Dragon vystavena větším turbulencím na rozdíl od Crew Dragonu, který je určen pro posádku a používá padáky čtyři. I tak se však podařilo při přistávání lodí Dragon zjistit, že volné konce jsou vystaveny daleko vyššímu zatížení, než kterýkoliv model kdy předpokládal. Na tyto informace zareagovala i NASA a navíc poměrně pozitivně, uznala totiž, že to je dobrá lekce.
Dále pokračuje sama Gwynne: „Museli jsme prostě volné konce udělat pevnější, což ovšem způsobilo nárůst velikosti a hmotnosti padáků. Toto se však ukázalo jako velký problém. Velikost lodi Crew Dragon byla již daná a nešlo ji zvětšovat. Vyřešit tento problém nám trvalo 18 měsíců. Museli jsme použít tenčí materiál na vrchlík, v podstatě jsme pracovali metodou pokus-omyl.“
This week SpaceX completed the 7th successful system test of Crew Dragon’s upgraded Mark 3 parachutes, which will provide a safe landing back on Earth for astronauts returning from the @space_station pic.twitter.com/FdBXdvqmf4
— SpaceX (@SpaceX) December 5, 2019
Jako reakci na tyto problémy požádala NASA obě firmy o provedení dodatečných testů padáků, aby tak bylo možné získat více dat a zvýšit tak důvěru v jejich spolehlivost.
V srpnu potom obdrželo SpaceX od svého dodavatele firmy Airborne nové padáky typu Mark 3, se kterými ihned zahájilo testy. Při prvních dvou ovšem SpaceX padáky vystavilo většímu zatížení, než se předpokládá při návratu astronautů z oběžné dráhy a ty selhaly. Následovala jejich úprava a od té doby testy probíhají úspěšně. Počátkem října potom Elon Musk odhadoval, že do deseti týdnů by mohly být provedeny všechny testy. Dnes, po uplynutí osmi týdnů, je možno říct, že SpaceX opravdu nezahálelo. Z původních minimálně deseti plánovaných testů jich proběhlo už sedm. Zbývají tedy ještě tři, ovšem podle prezidentky SpaceX budou nejspíše testy pokračovat i po dosažení této hranice.
Sedadla
Dalším problémem, který způsobil zpoždění vývoje lodi Crew Dragon, byly specifikace NASA. Ta totiž v jedné chvíli například změnila své původní požadavky ohledně toho, pod jakým úhlem mají být v lodi sedadla. Učinila tak kvůli obavě ohledně přetížení, kterému mohou být astronauti vystaveni při dopadu do oceánu. Jinými slovy, NASA dala SpaceX při uzavření kontraktu nějaké zadání a později během vývoje se rozhodla zadání změnit. Pro SpaceX, které v tu chvíli mělo již vytvořený design lodi, to ovšem znamenalo práci navíc.
Důsledkem tohoto požadavku navíc bylo, že došlo k odstranění tří sedadel a loď tak je nakonec jen čtyřmístná.
Znovupoužitelné ventily
Crew Dragon C201 před testováním motorů, které skončilo nehodou (Zdroj: NASA)
Čtvrtým problémem, který podle Gwynne způsobil zpoždění prvního startu, byla dubnová exploze Crew Dragonu určeného pro test záchrany za letu. Tomuto problému i jeho řešení jsme se zde na serveru věnovali dosti podrobně v několika článcích, proto si ho dnes probereme jen ve zkrácené verzi. Pro SpaceX to znamenalo tří- až čtyřměsíční zpoždění celého vývoje lodi.
Během vyšetřování události řada expertů studovala fyziku celé události a zjistila řadu nových informací o tom, jak může dojít ke vznícení titanových součástek používaných v kosmickém průmyslu. V červenci potom SpaceX oznámilo, že nalezlo příčinu celé katastrofické události. Příčinou byly znovupoužitelné pojistné ventily, které byly pozůstatkem z dob, kdy společnost plánovala motorické přistávání Crew Dragonu. SpaceX tyto ventily nakonec nahradilo jednorázově použitelnými průtržnými membránami a jejich funkčnost ověřilo při nedávném statickém zážehu motorů SuperDraco.
Podfinancování programu Commercial Crew
Dalším důvodem zpoždění, které nabraly soukromé lodi Crew Dragon a Starliner, je také nedostatek financí, které NASA obdržela v počáteční fázi celého programu komerčních posádek (Commercial Crew). Gwynne Shotwell tento důvod nezmínila, ale mluvila o něm Lori Garver, bývalá zastupující administrátorka NASA. O tom jsme psali ve starším článku:
[Lori Garver] připomněla, že skluzy termínů můžou mít různé důvody. Jako příklad uvedla, že financování programu komerční dopravy posádek na ISS nedosahovalo ze strany Kongresu v prvních 5 letech ani poloviny žádaných hodnot. Když prý NASA žádala Kongres v roce 2011 o 5,8 miliardy dolarů pro komerční dopravu na dalších pět let, obdržela jen 2,4 miliardy. Toto podfinancování celého programu Commercial Crew je podle Lori Garver jeden z důvodů, proč NASA dnes stále platí za místa v lodích Sojuz.
Další průběh příprav na pilotovaný let
Jak budou dále pokračovat přípravy lodi na první pilotovaný let s posádkou? Samotná loď Crew Dragon číslo C206, určená pro pilotovanou misi DM-2, bude podle Gwynne Shotwell dokončena na konci prosince a poté bude otestována v termální vakuové komoře. Po dokončení testu bude převezena do Kennedyho vesmírného střediska, kde budou provedeny finální kontroly, dojde k natankování nádrží Crew Dragonu a loď bude spojena s nosnou raketou.
„Musíme také jednoznačně dokončit a uzavřít padákové testy,“ uvedla Gwynne Shotwell. „V dalším kroku vezmeme data získaná při těchto testech, analyzujeme je, a rozhodneme se, jestli můžeme přikročit k únikovému testu Crew Dragonu.“ Bude se jednat o komplexní test, který současně prověří funkčnost únikových motorů SuperDraco i padáků. I data z tohoto testu bude nutno analyzovat.
Následně provede NASA v průběhu asi 4 týdnů zhodnocení připravenosti na misi DM-2 s astronauty. Bude se vyhodnocovat připravenost Mezinárodní vesmírné stanice, nosné rakety Falcon 9, lodě Crew Dragon i dalších prvků a týmů, které se budou na misi podílet. „Doufáme, že k prvnímu pilotovanému letu dojde v únoru,“ uvedla Gwynne Shotwell závěrem.
Podpořte projekt ElonX
wpDiscuz
