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ⓘ Dragon 2. Crew Dragon o Dragon 2 è la seconda versione della capsula Dragon di SpaceX, certificata per il trasporto di esseri umani. Sviluppata, prodotta e oper ..




Dragon 2
                                     

ⓘ Dragon 2

Crew Dragon o Dragon 2 è la seconda versione della capsula Dragon di SpaceX, certificata per il trasporto di esseri umani.

Sviluppata, prodotta e operata da SpaceX, la capsula è stata commissionata dalla NASA allinterno del programma Commercial Crew Development CCDev, per il trasporto di astronauti da e verso la Stazione Spaziale Internazionale ISS.

Il veicolo spaziale è stato presentato il 29 maggio 2014, durante una conferenza stampa al quartier generale di SpaceX in Hawthorne, California.Essa differisce sostanzialmente dal modello precedente, la versione cargo, operativa dal 2010. Dragon 2 possiede infatti un sistema di supporto vitale ECLSS in grado di sostentare lequipaggio per la durata del volo; è dotata di finestre, di unavionica migliorata, di pannelli solari riprogettati e di una struttura esterna modificata. Presenta inoltre quattro set di motori SuperDraco, utili per portare in salvo lequipaggio in situazioni di emergenza che costringano allabbandono della missione.

Il design annunciato nel 2014 prevedeva che il veicolo utilizzasse come sistema di atterraggio principale i motori SuperDraco, effettuando atterraggi propulsivi sulla terraferma. Tuttavia, questo obbiettivo è stato abbandonato in favore del più classico ammaraggio assistito da paracadute, come annunciato il 19 luglio 2017 da Elon Musk. Inoltre, nelle intenzioni della compagnia, il sistema di atterraggio propulsivo avrebbe permesso di usare la capsula come lander in una serie di missioni su Marte denominate Red Dragon, anchesse cancellate.

Il 6 maggio 2015 è stato completato il primo pad abort test, mentre un altro test dei motori si è svolto il 24 novembre 2015.

Il primo volo di prova senza equipaggio è stato effettuato dal pad 39A presso il Kennedy Space Center in Florida il 2 marzo 2019, mentre il primo test con equipaggio dovrebbe avvenire non prima del primo trimestre del 2020.

                                     

1. Storia dello sviluppo

La variante con equipaggio della Dragon era inizialmente conosciuta come DragonRider. Era previsto fin dallinizio che avrebbe supportato un equipaggio di sette membri o una combinazione di equipaggio e carico. Le procedure di rendez-vous e aggancio saranno automatiche, con la possibilità di override manuale, utilizzando il sistema di aggancio NASA per lattracco alla ISS. Durante una normale missione la capsula potrà rimanere attraccata alla ISS per un periodo di 180 giorni, ma sarà progettata per resistere più di 210 giorni, come per la capsula russa Sojuz. Quattro coppie di razzi SuperDraco posti ai lati della capsula avranno la funzione principale di permettere labbandono della missione in caso di pericolo per lequipaggio. I vantaggi di questa configurazione, al posto della convenzionale torre di salvataggio sono la riusabilità del sistema, la possibilità di utilizzarlo fino al raggiungimento dellorbita, laumento della sicurezza derivante dalleliminazione di un evento di separazione. Era previsto di utilizzare i SuperDraco anche per far atterrare la capsula sulla terraferma con precisione, ma la proposta è stata accantonata da Elon Musk.

La Paragon Space Development corporation sta sviluppando il sistema di supporto vitale ECLSS, mentre la Orbital Outfitters sta sviluppando le tute di lancio e rientro.

A una conferenza della NASA del 18 maggio 2012, SpaceX ha confermato che il loro obbiettivo era far pagare un lancio 160 000 $, o 20 000 $ per membro dellequipaggio, nel caso che tutti i sette sedili siano occupati. Per confronto la NASA paga 76 000 $ per sedile sulle Sojuz russe.

Nellottobre 2014 la NASA ha selezionato ufficialmente la capsula Dragon come una delle candidate per trasportare di nuovo gli astronauti americani nello spazio sotto il contratto Commercial Crew Program. Il razzo vettore usato della capsula sarà il Falcon 9 Block 5.

                                     

2. Specifiche tecniche

La capsula Dragon 2 avrà le seguenti caratteristiche:

  • Scudo termico: un migliorato scudo termico di terza generazione PICA-X
  • Copertura anteriore riutilizzabile: il secondo elemento strutturale del veicolo di lancio che proteggerà il sistema di aggancio durante il rientro e latterraggio. Ruoterà su un perno posto a lato della capsula, al contrario della versione cargo della capsula che lo espelle una volta in orbita.
  • Motori: otto motori SuperDraco montati lateralmente, raggruppati in quattro gruppi da due. Ogni motore è in grado di produrre 71 kN spinta. Ogni gruppo di motori, chiamato quad dalla SpaceX, contiene due motori SuperDraco e quattro motori Draco per il controllo dassetto. Normalmente il carburante di due quad è utilizzato per le manovre in orbita, mentre gli altri due per il rientro. I motori SuperDraco sono i primi completamente stampati in 3D: la camera di combustione è stampata in Inconel, una lega di nichel e ferro.
  • Atterraggio: ammaraggio assistito da quattro paracadute, era programmata la possibilità di un atterraggio assistito dai motori SuperDraco.
  • Stiva: Il terzo elemento strutturale del veicolo spaziale, che contiene i pannelli solari, i radiatori e provvederà al controllo aerodinamico in caso di abbandono della missione.
  • Atmosfera: il veicolo spaziale potrà essere operato anche se depressurizzato, e lequipaggio indosserà le tute spaziali disegnate dalla compagnia per proteggere lequipaggio in caso di problemi. Sarà anche in grado di ritornare a terra in sicurezza in caso di un foro di 0.6 cm di diametro.
  • Riutilizzabilità: parzialmente riutilizzabile, potrà volare più volte in modo da tagliare in modo significativo il costo dellaccesso allo spazio. La SpaceX ha anticipato che potrà compiere dieci missioni prima che sia necessario un ricondizionamento significativo.
  • Controllo attivo del centro di massa: per permettere un controllo dassetto più preciso durante il rientro e un atterraggio più preciso.
  • Controlli: Saranno posti su schermi touch screen mobili per un utilizzo ottimale da parte dellequipaggio.
  • Aggancio: sarà in grado di agganciarsi in modo autonomo alla stazione spaziale. La Dragon 1 si agganciava utilizzando il berthing: un sistema non autonomo in cui laggancio era completato dal braccio robotico Canadarm2. In caso di problemi il pilota sarà in grado di prendere i comandi manuale.
  • Capacità: sette astronauti per sette giorni

Il sistema di atterraggio prevedeva in origine tre scenari diversi:

  • Atterraggio con paracadute, similmente alle altre capsule americane.
  • Atterraggio con paracadute assistito dai motori, similmente alla capsula russa Sojuz.
  • Atterraggio propulsivo, sulla terraferma.

In ogni caso il 19 luglio 2017 Elon Musk ha annunciato che latterraggio propulsivo è stato annullato in favore dellatterraggio con il paracadute. I motori SuperDraco rimarranno parte del progetto per abortire la missione in caso di emergenza, ma non saranno previste le gambe di atterraggio. I paracadute sono stati completamente riprogettati rispetto alla Dragon, in quanto dovranno funzionare in una grande varietà di scenari.

                                     

3.1. Voli di collaudo Pad abort test

Nellagosto 2014 è stato annunciato che il pad abort test si sarebbe svolto in Florida, presso il complesso di lancio 40, affittato da SpaceX. Per il test sono stati usati una capsula e un segmento non pressurizzato simili a quelli reali, ma al posto di un intero Falcon 9 sono stati posti su unintelaiatura di supporto. Nella capsula cera un completo di una vasta gamma di sensori per registrare i carichi le forze a cui sarebbero stati sottoposti gli occupanti del veicolo, gli altri sedili erano stati dotati di zavorra per simulare un equipaggio al completo. Lo scopo del test era di dimostrare che i SuperDraco avrebbero avuto una spinta sufficiente e che erano abbastanza affidabili da eseguire un aborto sulla rampa di lancio in caso di problemi al vettore.

Il test si è svolto con successo il 6 maggio 2015, approssimativamente alle 09:00 EDT. Il veicolo è ammarato in sicurezza nelloceano a est del complesso di lancio, 99 secondi dopo. È stato riscontrato un problema nella miscela di carburante in uno dei motori dopo il volo, ma non ha materialmente influito sui risultati del test. Gli ingegneri NASA e SpaceX stanno quindi analizzando i risultati del volo di collaudo.



                                     

3.2. Voli di collaudo Hovering test

Il 24 novembre 2015, SpaceX ha condotto un test sulle capacità di hovering della capsula la capacità di alzarsi in volo in modo controllato tipica di un elicottero, presso il sito di collaudo della società a McGregor, in Texas. In un video pubblicato dalla compagnia il veicolo spaziale è mostrato appeso a un cavo di sostegno mentre accende i suoi motori SuperDraco. La capsula si libra in aria per circa 5 secondi, bilanciata dalla spinta dei suoi otto motori accesi con una spinta ridotta per bilanciare esattamente la gravità.

Il test rappresenta la seconda parte dei uno degli step previsti dal contratto siglato con la NASA Commercial Crew Development. La prima parte è stata rappresentata da un breve test di accensione per verificare il corretto funzionamento dei sistemi di propulsione, completata due giorni prima questo test, il 22 novembre.

                                     

3.3. Voli di collaudo Volo orbitale senza equipaggio

Il primo test in orbita per la Dragon 2 è stata una missione senza equipaggio designata SpaceX Demo 1. Il lancio è avvenuto il 2 marzo 2019, lattracco alla ISS il 3 marzo 2019. Il veicolo spaziale ha testato le procedure di approccio e aggancio automatico con la Stazione Spaziale Internazionale, e vi è rimasto agganciato per qualche giorno, per poi il successivo giorno 8 compiere il rientro atmosferico, lammaraggio le procedure di recupero al fine di qualificare la capsula al trasporto di esseri umani. Durante tutto il volo di collaudo è stato monitorato il sistema di supporto vitale. La stessa capsula verrà poi riutilizzata per il test successivo, una prova della procedura di abbandono in volo.

                                     

3.4. Voli di collaudo Test di abbandono in volo

La SpaceX non ha eseguito il primo test di abbandono in volo dal complesso di lancio 39 del Kennedy Space Center in Florida dopo il primo test orbitale senza equipaggio. La capsula usata per il volo Demo-1 è esplosa durante un test di accensione dei motori SuperDraco, mandando di fatto in frantumi la navicella e rendendo impossibile un altro test. In precedenza questo test era previsto prima del volo orbitale: SpaceX aveva programmato la missione affinché usasse la stessa capsula impiegata nel pad abort test, e come lanciatore il F9R Dev2. Tutto ciò prima che lentrata in servizio del Falcon 9 Full Thrust soprattutto i propellenti più densi usati da questultimo rendessero il F9R Dev2 incompatibile con entrambe le rampe di lancio gestite dalla compagnia. Di conseguenza, una versione modificata del primo stadio del Falcon 9 con solo tre motori è stata preparata per questo test ed è stata trasportata a Vandenberg nellaprile 2015. I piani del test in questa configurazione furono poi abbandonata da NASA e SpaceX, che ritennero più utile e rappresentativo effettuarlo lanciando su un Falcon 9 Block 5 la versione finale della capsula invece del prototipo, costruito ad-hoc, usato per il pad abort test. Il vettore che si prevedeva di utilizzare era B1048, già utilizzato tre volte in precedenza per le missioni Iridium-7, SAOCOM 1A e per il lander israeliano Beresheet che invece è stato riutilizzato nel suo quarto volo per il primo lancio di Starlink.

Il 19 gennaio 2020 è stato eseguito con successo il test inizialmente previsto per il 18 gennaio 2020 ma rinviato a causa del maltempo. La nuova navicella è stata lanciata in una traiettoria suborbitale per provare lo scenario di separazione e abbandono nella troposfera a velocità transoniche, durante il Max Q, il punto di massima pressione aerodinamica. Gli obbiettivi del test sono di dimostrare la capacità di allontanare in sicurezza dal razzo nel momento in cui è sottoposto alle condizioni atmosferiche più critiche, creando i peggiori stress strutturali a cui il veicolo potrà essere sottoposto durante una missione operativa. La capsula è ammarata nelloceano Atlantico rallentata dai paracadute.

Il test di abbandono in volo, così come il test di aborto sulla rampa, non è richiesto specificatamente dalla NASA, a cui bastano i calcoli senza la dimostrazione pratica, ma è volontario dellazienda. La concorrente Boeing per il suo Starliner prevede infatti solo il test di aborto sulla rampa.



                                     

3.5. Voli di collaudo Volo orbitale con equipaggio

Prima dellesplosione durante il test di abbandono era previsto che Dragon 2 trasportasse il suo primo equipaggio della NASA nel giugno del 2019, in un volo di quattordici giorni verso la ISS.

Il 3 agosto 2018 la NASA ha annunciato gli astronauti che voleranno nel primo test con equipaggio della capsula: Robert Behnken e Douglas Hurley.

La missione SpaceX Demo 2 completerà lultimo traguardo per il Commercial Crew Development, spianando la strada per lavvio del trasporto di astronauti verso la ISS sotto il contratto Crew Transportation Services.

                                     

4. Missioni pianificate

Dragon è stata progettata per completare una serie di missioni che renderanno la capsula utile sia per voli commerciali sia per clienti governativi. SpaceX e Bigelow Aerospace stanno lavorando insieme per trasportare i clienti verso destinazioni in orbita terrestre bassa LEO come lannunciata Bigelow Commercial Space Station. In questi casi è previsto di sfruttare totalmente la capacità di sette astronauti. SpaceX è entrata in competizione per il contratto della NASA Commercial Crew Development per trasportare gli astronauti verso la Stazione Spaziale Internazionale nellagosto 2014.

Nella presentazione del 2014 SpaceX ha rivelato che se la NASA avesse scelto Dragon 2 sotto il contratto Commercial Crew Transportation Capability CCtCap, solo quattro posti saranno destinati ai passeggeri designati dalla NASA, in quanto lagenzia vorrebbe usufruire di spazio addizionale per il trasporto di carico pressurizzato.

Il 16 settembre 2014 la NASA ha annunciato che SpaceX, insieme a Boeing, è stata selezionata per trasportare astronauti sulla Stazione Spaziale. SpaceX riceverà un massimo di 2 600 000 $ con questo contratto, la metà della cifra prevista per Boeing. La NASA considera la Dragon la scelta più economica.

A differenza delle procedure dei primi cinquantanni della corsa allo spazio, durante le quali la NASA comprava dai fornitori le attrezzature necessarie e poi lagenzia stessa operava direttamente i veicoli spaziali, con in contratto CCtCap la NASA compra direttamente i servizi di trasporto spaziale di SpaceX attraverso la Dragon 2.

Secondo Elon Musk, in una conferenza del 29 maggio 2014, per i primi anni la Dragon Cargo verrà usata in parallelo alla nuova Dragon 2.

Dopo il pad abort test nei primi di maggio 2015, Musk ha rivelato il piano di usare Dragon 2, insieme al lanciatore pesante Falcon Heavy, per trasportare attrezzature scientifiche per il sistema solare: verso la Luna e i sistema solare interno. Un esempio sono le missioni Red Dragon, pianificate ma cancellate nel 2017. Se i piani fossero stati portati a termine, Dragon 2 avrebbe potuto portare dai 2000 ai 4000 kg sulla superficie di Marte, battendo ogni record precedente.

                                     

4.1. Missioni pianificate Volo lunare con equipaggio

In una teleconferenza del 27 febbraio 2017 la SpaceX annunciò di aver ricevuto la proposta da parte di due finanziatori di lanciare una Dragon 2 attorno alla Luna utilizzando il Falcon Heavy, in una missione dal profilo simile a quello di Apollo 13. Al contrario della missione Apollo, la Dragon 2 avrebbe però trasportato i due turisti spaziali intorno al satellite e non astronauti NASA. Il volo sarebbe stato quasi completamente automatico, anche se lequipaggio sarebbe stato addestrato ad affrontare le situazioni di emergenza.

I piani per la missione sono stati abbandonati nel febbraio 2018, in modo da dirottare sullo sviluppo del più urgente BFR le ingenti risorse che sarebbero state necessarie per certificare il Falcon Heavy per le missioni con equipaggio.