Spolupráce NASA a SpaceX: Lety na ISS s lidskou posádkou
V první části tohoto dvoudílného článku jsem probral zásobování ISS a programy COTS a CRS. Dnes se však podíváme na zoubek souvisejícímu programu s názvem Commercial Crew Development, který měl několik fází a jeho cílem bylo zajistit americké vládě přepravu jejích astronautů na ISS ve spolupráci s americkými firmami SpaceX a Boeing. K prvnímu takovému startu astronautů z americké půdy tehdy naposledy došlo v roce 2011 při poslední misi raketoplánu Atlantis. To se však změnilo v květnu 2020, když odstartoval Crew Dragon společnosti SpaceX s dvěma astronauty NASA na palubě v rámci testovací mise DM-2.
Program Commercial Crew v podstatě navazuje na program COTS, o kterém si můžete přečíst podrobněji v předchozím díle tohoto článku. Ve zkratce šlo o to, že NASA chtěla mít možnost využívat služeb amerických firem k dopravě zásob a posádky na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS), a tak se rozhodla urychlit vývoj potřebných technologií pomocí dotací a sdílení vlastního know-how. Výsledkem spolupráce NASA s firmami SpaceX a Orbital Sciences v rámci programu COTS byly rakety Falcon 9 a Antares a zásobovací lodě Cargo Dragon a Cygnus. Tyto nové technologie byly následně prověřeny během ostrých misí programu CRS, v rámci kterého společnosti SpaceX a Orbital úspěšně zásobují ISS. Dalším krokem byla přeprava lidské posádky, která je samozřejmě o dost složitější, dražší a obtížnější než přeprava zásob.
Od ukončení provozu raketoplánů v roce 2011 byla NASA (resp. americká vláda) v otázce přepravy vlastních astronautů závislá na Rusku, které pro NASA zajišťovalo jejich dopravu na ISS pomocí Sojuzů a nechávalo si za tuto službu dobře platit. Aby se NASA v budoucnu nemusela spoléhat na Rusko, vyhlásila v září 2011 výběrové řízení zvané Commercial Crew Integrated Capability (CCiCap) na kompletní řešení pro přepravu astronautů na ISS, a to včetně rakety, lodi, pozemních operací apod. Požadavky na lodě v rámci tohoto výběrového řízení byly následující:
Loď CST-100 Starliner společnosti Boeing (Zdroj: Boeing)
- Schopnost dopravit tam a zpět čtyři astronauty a jejich vybavení na ISS
- Zajistit možnost návratu posádky v případě nouzové situace
- Schopnost posloužit jako bezpečné útočiště na dobu 24 hodin v případě nouzové situace
- Loď musí být schopna zůstat připojena ke stanici po dobu 210 dnů (raketoplán mohl být připojen maximálně 12 dnů)
Finalisté tohoto řízení byli vyhlášeni v srpnu 2012:
- Sierra Nevada Corporation – společnost získala 212 milionu dolarů na další vývoj raketoplánu Dream Chaser (vynášen by byl raketou Atlas V)
- Boeing – společnost získala 460 milionů dolarů na další vývoj kombinace lodi CST-100 Starliner a rakety Atlas V
- SpaceX – společnost získala 460 milionů dolarů na další vývoj lodi Crew Dragon a rakety Falcon 9
V červenci 2013 NASA vyhlásila další fázi této spolupráce zvanou Commercial Crew Transportation Capability (CCtCap). Během tohoto řízení se firmy už ucházely o závazné dlouhodobější kontrakty, které by zahrnovaly ostré mise s posádkou. V září 2014 NASA oznámila vítěze: společnosti Boeing a SpaceX, které v rámci těchto kontraktů můžou obdržet až 4,2 miliardy dolarů v případě Boeingu a až 2,6 miliardy dolarů v případě SpaceX. Tyto peníze jsou však získávány postupně na základě včasného plnění rozličných milníků a dalších podmínek. Příkladem milníku je například test únikového systému, certifikace skafandrů nebo dokončení vývoje systému na podporu života apod.
Crew Dragon
SpaceX se o kontrakt ucházelo s lodí Crew Dragon, což je modernizovaná verze zásobovací lodi Cargo Dragon vyvinutá pro přepravu lidské posádky. Má kapacitu až 7 astronautů, ale v rámci Commercial Crew vždy ponese maximálně čtyři. Od svého předchůdce se v mnoha ohledech liší. Například se ke stanici nepřipojuje pomocí robotického ramena, ale loď je schopna automatického dokování. Také už nemá velké rozkládací solární panely a fotovoltaické články jsou umístěny přímo na trunku. Nejvýraznějším rozdílem však je přídavek silných raketových motorů SuperDraco, které měly původně mít dvojí využití. V první řadě slouží jako únikový systém pro záchranu posádky v případě problémů s raketou, a to jak na startovní plošině, tak během všech fází letu. Druhým využitím pak měla být možnost pomocí těchto motorů přistát na pevnině s přesností helikoptéry. Během pilotovaných misí však bude Crew Dragon nakonec přistávat klasicky pomocí padáků na mořské hladině a motory SuperDraco budou sloužit jen pro účely únikového systému.
-
- Crew Dragon (tehdy Dragon V2) při slavnostním představení v roce 2014 (Foto: SpaceX)
-
- Crew Dragon na oběžné dráze Země (Zdroj: SpaceX)
-
- Počítačově vygenerovaný Crew Dragon během dokování k ISS (Zdroj: SpaceX)
-
- Čtyřmístný interiér Crew Dragonu (Foto: SpaceX)
-
- Interiér Crew Dragonu (Foto: SpaceX)
-
- Dotykové obrazovky v Crew Dragonu (Foto: SpaceX)
-
- Elon Musk v Crew Dragonu (Foto: Vogue)
-
- DragonFly při testu únikového systému v květnu 2015 (Zdroj: SpaceX)
Video znázorňující misi na ISS v Crew Dragonu:
Video s detailními záběry na interiér Crew Dragonu:
První mise
Astronauti NASA Bob Behnken a Doug Hurley ve skafandrech SpaceX před misí DM-2 (Foto: NASA)
SpaceX i Boeing sice v průběhu vývoje nabraly zpoždění, ale SpaceX nakonec „závod“ vyhrálo:
- První demonstrační mise DM-1 proběhla v březnu 2019. Při této misi letěl Crew Dragon bez posádky k ISS a zpět.
- V lednu 2020 proběhl test únikového systému Crew Dragonu za letu (test úniku z rampy proběhl už v roce 2015). Tento nový test simuloval situaci, kdy dojde k nějakému problému s raketou během letu. Crew Dragon bez posádky zažehl motory SuperDraco a odletěl pryč od rakety do bezpečí, načež přistál pomocí padáků v moři.
- Druhá demonstrační mise (s dvěma astronauty) se jmenuje DM-2 a proběhla úspěšně na konci května 2020.
- Následně proběhla finální certifikace Crew Dragonu, aby mohly začít první ostré mise s čtyřčlennou posádkou, kterých si NASA prozatím objednala šest od každé společnosti. První ostrá mise Crew-1 proběhla úspěšně v listopadu 2020.
Oproti tomu Boeing se svou lodí Starliner byl zpočátku pouze pár měsíců za SpaceX, ale pak se setkal s dlouhými odklady v důsledku zpackané testovací mise OFT v prosinci 2019. Při ní se kvůli softwarovým problémům nepodařilo doletět k ISS, a tak nebylo možné otestovat velkou část úkonů, které byly cílem tohoto zkušebního letu. Boeing se tedy rozhodl testovací misi zopakovat, ale nápravy nedostatků z první mise a další technické problémy vedly k odkladu startu až na rok 2022. Za předpokladu, že opravná mise OFT-2 proběhne v pořádku, několik měsíců poté by měl následovat testovací let CFT s třemi astronauty, kteří krátce navštíví ISS. Pak po získání certifikace může být Starliner nasazen na pravidelné 6měsíční mise NASA.
Podpořte projekt ElonX
- Mise Starlink 10-25 - 28. 6. 2025
- Mise Starlink 15-7 - 26. 6. 2025
- Mise Starlink 10-16 - 24. 6. 2025
Jak bude přistávat Dragon, když je zrušené to motorické? Do vody či na pevninu?
nie som si istý či sa dá aj na pevnine, ale vrámci prípravy na crew dragon prebiehajú cvičenia vyzdvihnutia posádky na mori pomocou makety dragonu…
Pokud se nepletu, pad abort se delal do vody a planovano je pristavani do vody na 4 padacich. A oni amici vzdy radsi do vody, s vyjimkou shuttlu, viz testy apolla s padem na zem z jedouciho auta. Na pevninu bude pristavat starliner, ten ma na to i airbagy.
Díky za super článek!
Osobně se nejvíc těším na motorické přistávání.
Zdravím, poslední dobou se objevilo pár zmínek o plánované mezinárodní stanici u měsíce nebo v cislunárním prostoru. Chtěl jsem se zeptat jestli si myslíte, že by NASA vypsala další CRS program k zásobování této stanice? Dragon by to teoreticky asi mohl zvládnout ve spojení s FH.
A druhá otázka, proč mohli být raketoplány připojené ke stanici jen 12 dní?
Jinak moc děkuji za další zajímavý článek.
NASA považuje program CRS ze velký úspěch, takže v případě další stanice bude určitě podobně spolupracovat se soukromým sektorem. Bill Gerstenmaier z NASA se například nedávno nechal slyšet, že zvažovaná Deep Space Gateway by kromě SLS vyžadovala také komerční lety.
Tak to by bylo super.
… nový špeciál od NASA, zhrnutie 2017 … a … zrejme odklad SpaceX Demonstration Mission 2 … začiatok januára 2019 …
https://www.nasa.gov/specials/CCP2017/
Při první demonstrační misi poletí prázdný Crew Dragon k ISS. Proc ho nepouziji jako zasobovaci? Opravdu by “privazani ” par krabic se zasobami na sedacky zmenilo testovaci podminky?
Tím “prázdný” jsem myslel “bez posádky”, ale je to matoucí, tak to přeformuluju. Je dost možné, že NASA nějaký nekritický náklad přihodí. U mise COTS-2 takynáklad byl, i když šlo jen o demonstrační let.
To by bylo, aby tu nevyskočil nestor místních diskusí…
Elonx je super čtení. Vždy se těším na nový článek. Moc děkuji autorovi. To rozdělení peněz ve prospěch Boingu se my také moc nelíbí.
Uz od zacatku tohoto webu se mi libi 99% clanku, ale chybi mi tu moznost ten clanek “lajknout” 😀 Podle poctu lajku by se dalo odvodit atraktivita temat 😉
Diky za pekny clanek, tohle bylo moc dobre shrnuti
Zvažoval jsem to už dříve, ale osobně mi to přišlo jako docela zbytečná funkce, ale jelikož nejsi první, kdo se po něčem takovém ptal, tak to asi zkusím nějak implementovat a uvidím, jak se to osvědčí.
Článek ve mě budí několik poznámek.
Ten skafandr je asi jen pro přílet, to není skafandr pro výstup, že? Ale nevypadá vůbec špatně.
Není to trošku nespravedlivé, to rozdávání penízků? Že maj dostat dvojnásobek, to mi přijde skoro až podmazávání Boeingu. Jako nevím, myslím že bych se ozval, ikdyby to bylo obráceně.
PS: vím, že jsme na stránce elonx.cz, ale nestálo by za to juknout i na milníky Boeingu?
1) Skafandr je pouze pro cestu a pobyt uvnitř lodi. Slouží primárně pro případ ztráty tlaku v kabině. Do volného prostoru s ním vystupovat nelze.
2) Co se týče peněz, tak mě ten rozdíl také překvapil (Boeing dostane dvojnásobek za úplně stejnou službu), ale je to zkrátka o tom, že Boeing si za to řekl více a vyšlo to. NASA při výběru totiž neposuzovala jen cenu. Boeing je spolehlivá, zkušená a osvědčená firma, která představuje určitou jistotu. Oproti tomu SpaceX a je mladá a relativně nezkušená firma, která si nemůže dovolit říct o takovou sumu, jelikož by pak riskovala, že NASA kvůli ceně vybere Sierru Nevadu. Je evidentní, že NASA při výběru firem volila jistý kompromis – jeden finalista představuje starou gardu ve formě osvědčeného Boeingu a na druhé straně je SpaceX jako mladá a inovativní firma, která ale nemá tolik zkušeností s podobnou spoluprácí, takže NASA má ve výsledku vyvážený mix. Nikdy by nevybrala jen SpaceX a Sierru, protože by to představovalo moc velké riziko, že obě firmy narazí na problémy nebo zkrachují a NASA zase nebude mít žádné řešení pro své astronauty. Takže ve výsledku tyto dvě mladší firmy soupeřily spíše jen mezi sebou a Boeing měl místo v podstatě jisté. A nejspíš si to Boeing uvědomil, a tak si dovolil říct si o více peněz.
3) Ano, mohl jsem se víc rozepsat o Boeingu, ale jak správně říkáte, jsme na webu o SpaceX, takže se jednalo o záměrné rozhodnutí. To hlavní jsem zmínil a zbytek si člověk holt musí dohledat na jiných, méně specialzovaných místech. Navíc už takhle je článek dlouhý až až.
Já nevím, mě to přijde spíš trošku hloupé od NASA. Mě naopak přišel projekt Boeingu celkem o ničem. Dreamchaser nabizí něco, co tu není. A když to teď na moment doženu do extrému, v případě zlomení kostí by bylo jak vracet astronauty zpět na zem (moc sem koukal na přednášku M. Václavíka). Aspon že vyhral zasobování druhé kolo a není odepsaný úplně, plus to co sem teď četl, ten nápad na možné budoucí servisování HST. SpaceX zkouší motorické přistávání atd. Jednoznačně snažící se o inovace…
Ale je pravda, že s Boeingem má NASA bohaté zkušenosti. Co si pamatuju, tak minimálně od doby postavení lunarního roveru.
NASA vždy analyzuje hlavně rizika.
Takže Sierra Nevada byla oběť. V plánu bylo použití a stejné rakety jako Boing a tím to haslo. Protože Atlas V může být uzemněn jako jakákoliv jiná raketa. A v připadně výběru Boing a Sierra by byla NASA v haji. Takže Boing byl jasně vybraný kvůli zkušenostem a stabilitě. A Space X minimálně kvůli druhé vlastní raketě, takže zajištěna zastupitelnost na boostru. Sierra Nevada neměla šanci projít.
Napadlo mě ještě něco, co se týká těch peněz. Není to taktéž tím, že SpaceX si úctuje za jeden Falcon ja nevim 50M a Boeing za Atlas řekneme víc? To by mohlo tu nerovnost v platbách vysvětlovat..
Jop – prvý dojem bola nespravodlivosť, ale keď sa na to pozriem z pohľadu veľkosti firmy a ceny produktu (množstva zamestnancov), je logické to brať ako rovnaká práca rozdielne veľkých tímov (plus Boeing nemá tak vytunené procesy ako SpaceX a peniaze im tečú preč kade-tade, tak možno sa majú v SpaceX aj s takto nižším obnosom lepšie ako v Boeingu 😀 )