stringtranslate.com

SpaceX CRS-1

SpaceX CRS-1 , также известный как SpX-1 , [8] был первой оперативной грузовой миссией SpaceX на Международную космическую станцию ​​, в рамках их контракта Commercial Resupply Services (CRS-1) с NASA . Это был третий полет для беспилотного грузового космического корабля Dragon , и четвертый в целом полет для двухступенчатой ​​ракеты-носителя Falcon 9 компании . Запуск состоялся 8 октября 2012 года в 00:34:07  UTC . [1] [2] [9] [10]

История

В мае 2012 года сообщалось, что Falcon 9 был доставлен на мыс Канаверал (CCAFS). [11] Dragon CRS-1 прибыл 14 августа 2012 года. [12] 31 августа 2012 года была завершена генеральная репетиция Falcon 9, а 29 сентября 2012 года было завершено статическое огневое испытание; оба эти испытания были завершены без прикрепления капсулы Dragon к штабелю ракеты-носителя. [13] [14] Миссия прошла проверку готовности к запуску (LRR) 5 октября 2012 года. [10]

Запуск состоялся 8 октября 2012 года в 00:34:07 UTC и успешно вывел космический корабль Dragon на нужную орбиту для прибытия на Международную космическую станцию ​​с пополнением запасов груза несколько дней спустя. Во время запуска один из девяти двигателей внезапно потерял давление на 79 секунде полета, и произошло немедленное раннее отключение этого двигателя; обломки можно было увидеть на телескопическом видео ночного запуска. Остальные восемь двигателей работали в течение более длительного периода времени, и программное обеспечение управления полетом скорректировало траекторию, чтобы вывести Dragon на почти безупречную орбиту . [15]

Хронология миссии

День 1 полета, запуск (8 октября 2012 г.)

Запуск ракеты-носителя SpaceX CRS-1 Falcon 9 состоится 8 октября 2012 года.

План миссии, опубликованный NASA до начала миссии, предусматривал, что Falcon 9 достигнет сверхзвуковой скорости через 70 секунд после старта и пройдет через область максимального аэродинамического давления, « max Q » — точку, в которой механическое напряжение на ракете-носителе достигает пика из-за сочетания скорости и сопротивления, создаваемого атмосферой Земли — 10 секунд спустя. План предусматривал отключение двух двигателей первой ступени для снижения ускорения ракеты-носителя примерно через 2 минуты 30 секунд полета, когда Falcon 9 номинально будет находиться на высоте 90 км (56 миль) и двигаться со скоростью, в 10 раз превышающей скорость звука. Остальные двигатели планировалось отключить вскоре после этого — событие, известное как отключение основного двигателя (MECO). Через пять секунд после MECO первая и вторая ступени разделяются. Семь секунд спустя планировалось включить единственный вакуумный двигатель Merlin второй ступени, чтобы начать 6-минутное 14-секундное горение, чтобы вывести Dragon на низкую околоземную орбиту . Через сорок секунд после зажигания второй ступени планировалось сбросить защитный носовой обтекатель Dragon, закрывающий механизм причаливания Dragon. На отметке 9 минут 14 секунд после запуска планировалось отключить двигатель второй ступени (SECO). Тридцать пять секунд спустя планировалось отделить Dragon от второй ступени Falcon 9 и выйти на предварительную орбиту. Затем Dragon, по плану, должен был развернуть солнечные панели и открыть люк отсека управления навигацией и навигационным контролем (GNC), в котором находятся датчики, необходимые для сближения, и захватное устройство Dragon . [16]

День полета 2 (9 октября)

План миссии предусматривал, что космический корабль Dragon должен будет выполнить коэллиптический запуск, который выведет его на круговую коэллиптическую орбиту . [16]

День полета 3 (10 октября)

Пока Dragon преследовал Международную космическую станцию ​​(МКС), космический корабль установил связь на сверхвысоких частотах (UHF) с помощью своего COTS Ultra-high-frequency Communication Unit (CUCU). Кроме того, используя панель управления экипажем (CCP) на борту станции, экипаж экспедиции отслеживал приближение. Эта способность экипажа отправлять команды Dragon важна во время фаз сближения и отправления миссии. [16]

Во время последнего подхода к станции Центр управления полетами Хьюстон и команда SpaceX в Хоторне выполнили проверку «да/нет», чтобы позволить Dragon выполнить еще один запуск двигателя, который вывел его на расстояние 250 м (820 футов) от станции. На этом расстоянии Dragon начал использовать свои системы наведения ближнего действия, состоящие из лидаров и тепловизоров. Эти системы подтвердили точность положения и скорости Dragon, сравнив изображение лидара, которое получает Dragon, с тепловизорами Dragon. Группа управления полетом Dragon в Хоторне при содействии группы управления полетом NASA в зале управления полетами Международной космической станции Космического центра имени Джонсона дала команду космическому кораблю приблизиться к станции из его позиции ожидания. После того, как команды Хьюстона и Хоторна выполнили еще одну проверку «да/нет», Dragon получил разрешение войти в сферу Keep-Out Sphere (KOS), воображаемую сферу, нарисованную на расстоянии 200 м (660 футов) вокруг станции, что снижает риск столкновения. Dragon проследовал в позицию 30 м (98 футов) от станции и был автоматически задержан. Еще один go/no-go был выполнен. Затем Dragon проследовал в позицию 10 м (33 фута) — точку захвата. Было выполнено последнее go/no-go, и команда управления полетами в Хьюстоне уведомила экипаж, что они готовы к захвату Dragon. [16]

В этот момент член экипажа 33-й экспедиции Акихико Хосидэ из Японского агентства аэрокосмических исследований использовал 17,6-метровую (58 футов) роботизированную руку станции, известную как Canadarm2 , дотянулся до космического корабля Dragon и схватил его в 10:56 UTC. [6] Хосидэ с помощью командира 33-й экспедиции Суниты Уильямс из НАСА направил Dragon к обращенной к Земле стороне модуля Harmony станции. Уильямс и Хосидэ поменялись местами, и Уильямс аккуратно пристыковал Dragon к общему механизму причаливания Harmony в 13:03 UTC. [6] Открытие люка между Dragon и модулем Harmony, которое изначально не было запланировано до 11 октября 2012 года, было перенесено и произошло в 17:40 UTC. [6]

Оставшаяся часть миссии (с 11 по 28 октября)

Дракон, вид с Купола 14 октября 2012 г.
Капсула SpX-1 в порту 30 октября 2012 г.

В течение двух с половиной недель экипаж МКС выгружал полезную нагрузку Dragon и перегружал ее грузом для возвращения на Землю. [16]

После завершения миссии в орбитальной лаборатории, недавно прибывший бортинженер 33-й экспедиции Кевин Форд использовал роботизированную руку Canadarm2, чтобы отделить Dragon от Harmony, вывести его на точку отсоединения на высоте 15 м (49 футов) и отсоединить транспортное средство. Затем Dragon выполнил серию из трех включений, чтобы вывести его на траекторию, уходящую от станции. Примерно через шесть часов после того, как Dragon покинул станцию, он выполнил включение двигателя для схода с орбиты, которое длилось до 10 минут. Dragon требуется около 30 минут, чтобы снова войти в атмосферу Земли, что позволяет ему приводниться в Тихом океане, примерно в 450 км (280 миль) от побережья южной Калифорнии. Затем багажник Dragon, в котором находятся его солнечные батареи, был сброшен. [16]

Посадка контролировалась автоматическим включением двигателей Draco во время входа в атмосферу . В тщательно рассчитанной последовательности событий двойные тормозные парашюты раскрываются на высоте 13 700 м (44 900 футов) для стабилизации и замедления космического корабля. Полное раскрытие тормозных парашютов запускает выпуск трех основных парашютов, каждый диаметром 35 м (115 футов), на высоте около 3000 м (9800 футов). Пока тормозные парашюты отделяются от космического корабля, основные парашюты еще больше замедляют спуск космического корабля примерно до 4,8–5,4 м/с (16–18 футов/с). Даже если Dragon потеряет один из своих основных парашютов, два оставшихся парашюта все равно позволят совершить безопасную посадку. Ожидается, что капсула Dragon приземлится в Тихом океане , примерно в 450 км (280 миль) от побережья южной Калифорнии . SpaceX использует 30-метровую (98 футов) лодку, оборудованную А-образной рамой и шарнирным краном, 27,3-метровую (90 футов) лодку для экипажа для телеметрических операций и две 7,3-метровые (24 фута) надувные лодки с жестким корпусом для выполнения операций по спасению. На борту находятся около дюжины инженеров и техников SpaceX, а также команда водолазов из четырех человек. После приводнения капсулы Dragon команда по спасению закрепила транспортное средство, а затем поместила его на палубу для обратного путешествия на берег. [16]

Технические специалисты SpaceX открыли боковой люк корабля и извлекли критически важные предметы. Критически важные грузы были помещены на быстроходный катер для 450-километрового (280 миль) путешествия обратно в Калифорнию для последующего возвращения в NASA , которое затем позаботилось о драгоценном научном грузе и провело послеполетный анализ образцов. [17] Остальной груз был выгружен, как только капсула Dragon достигла испытательного центра SpaceX в Макгрегоре, штат Техас . [18]

Полезная нагрузка

Интеграция космического корабля Dragon в Falcon 9 30 сентября 2012 года.

Основная полезная нагрузка

При запуске CRS-1 Dragon был заполнен примерно 905 кг (1995 фунтов) груза, 400 кг (880 фунтов) без упаковки. [16] В комплект входило 118 кг (260 фунтов) предметов снабжения для экипажа, 117 кг (258 фунтов) критически важных материалов для поддержки 166 экспериментов на борту станции и 66 новых экспериментов, а также 105,2 кг (232 фунта) оборудования для станции и другие различные предметы. [16]

Dragon вернул 905 кг (1995 фунтов) груза, 759 кг (1673 фунта) без упаковки. [16] В груз входило 74 кг (163 фунта) припасов для экипажа, 393 кг (866 фунтов) научных экспериментов и экспериментального оборудования, 235 кг (518 фунтов) оборудования космической станции, 33 кг (73 фунта) оборудования скафандра и 25 кг (55 фунтов) различных предметов. [16]

Вторичная полезная нагрузка

За несколько месяцев до запуска планировалось запустить 150-килограммовый (330 фунтов) прототип второго поколения спутника Orbcomm-G2 в качестве вторичной полезной нагрузки со второй ступени Falcon 9. [19] [20] Хотя вторичная полезная нагрузка достигла орбиты выведения Dragon, неисправность двигателя на одном из девяти двигателей первой ступени Falcon 9 во время подъема привела к автоматическому отключению двигателя и более длительному горению оставшихся восьми двигателей первой ступени для завершения выведения на орбиту, а также к увеличению использования топлива по сравнению с номинальной миссией.

Основной подрядчик по полезной нагрузке, NASA, требует более чем 99% предполагаемой вероятности того, что ступень любой вторичной полезной нагрузки на орбите с аналогичным наклонением к Международной космической станции достигнет своей цели по высоте орбиты над станцией. Из-за отказа двигателя Falcon 9 использовал больше топлива, чем предполагалось, что снизило оценку вероятности успеха примерно до 95%. Из-за этого вторая ступень не попыталась повторно включиться, и Orbcomm-G2 остался на непригодной для использования орбите [21] [22] и сгорел в атмосфере Земли в течение 4 дней после запуска. [23] [24]

И SpaceX, и Orbcomm знали до начала миссии о высоком риске того, что спутник вторичной полезной нагрузки может остаться на более низкой высоте орбиты выведения Dragon, и это был риск, на который Orbcomm согласилась пойти, учитывая значительно более низкую стоимость запуска вторичной полезной нагрузки. [23]

Попытки запуска

Аномалия двигателя Falcon 9

Видео запуска SpaceX CRS-1 Falcon 9

Во время подъёма, через 79 секунд [28] после запуска, произошла аномалия двигателя с одним из девяти двигателей на первой ступени Falcon 9. SpaceX в течение нескольких лет подчеркивала, что первая ступень Falcon 9 разработана для возможности «выход двигателя», с возможностью отключения одного или нескольких неисправных двигателей и всё равно успешного подъёма. [29] В этом случае первая ступень SpaceX CRS-1 выключила двигатель № 1, и в результате продолжила работу первой ступени на оставшихся восьми двигателях дольше обычного с несколько уменьшенной тягой, чтобы вывести космический корабль Dragon на нужную орбиту. [30] Хотя это и не было преднамеренным, это была первая демонстрация в полёте конструкции Falcon 9 «выход двигателя», [15] [31] и «даёт чёткую демонстрацию возможности выхода двигателя». [32] [28]

В ответ на аномалию NASA и SpaceX совместно сформировали Совет по расследованию послеполетных событий CRS-1. [33] Предварительная информация от Совета по рассмотрению послеполетных событий указывает на то, что топливный купол двигателя № 1 над соплом разорвался, но не взорвался. Горящее топливо, вылившееся до того, как двигатель был выключен, вызвало разрыв обтекателя, как видно на видеозаписях полета. [34] Последующие расследования, выявленные на слушаниях в Конгрессе, выявили проблему как результат необнаруженного дефекта материала в оболочке камеры двигателя, вероятно, возникшего во время производства двигателя. Во время полета данные свидетельствуют о том, что этот дефект материала в конечном итоге перерос в нарушение в основной камере сгорания. Это нарушение выпустило струю горячего газа и топлива в направлении основного топливопровода, вызвав вторичную утечку и в конечном итоге быстрое падение давления в двигателе. В результате бортовой компьютер дал команду на отключение двигателя № 1, и Falcon 9 продолжил свой путь, чтобы обеспечить выход Dragon на орбиту для последующего сближения и стыковки с МКС. [35]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc NASA Education Hour . Телевидение: NASA TV. 8 октября 2012 г.
  2. ^ ab "SpaceX, NASA планируют запуск 7 октября для миссии по доставке грузов на космическую станцию". NASA. 20 сентября 2012 г. Получено 26 сентября 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  3. ^ "SpaceX Launch Manifest". SpaceX . Получено 31 мая 2012 .
  4. ^ "NASA's Consolidated Launch Schedule". NASA . Получено 21 июня 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  5. ^ Кларк, Стивен (28 октября 2012 г.). «Возвращение Дракона: Коммерческий корабль возвращается домой». Spaceflight Now . Получено 30 октября 2012 г.
  6. ^ abcd Кларк, Стивен (10 октября 2012 г.). «Dragon прибывает на станцию ​​с коммерческой доставкой». Spaceflight Now . Получено 18 октября 2012 г.
  7. ^ Карро, Марк (28 октября 2012 г.). «SpaceX Dragon CRS-1 Capsule Departs Space Station». Aviation Week. Архивировано из оригинала 6 октября 2012 г. Получено 30 октября 2012 г.
  8. ^ Хартман, Дэн (23 июля 2012 г.). "Состояние программы Международной космической станции" (PDF) . NASA . Получено 18 октября 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  9. ^ Pasztor, Andy (7 июля 2012 г.). "SpaceX запускает грузовой рейс на космическую станцию". The Wall Street Journal . Получено 8 октября 2012 г.
  10. ^ ab Clark, Stephen (5 октября 2012 г.). "Коммерческое пополнение запасов космической станции стартует в воскресенье". Spaceflight Now . Получено 6 октября 2012 г.
  11. ^ Кларк, Стивен (18 мая 2012 г.). «Историческая коммерческая миссия SpaceX — это «просто испытательный полет». Spaceflight Now . Получено 25 августа 2012 г.
  12. ↑ Кларк, Стивен (24 августа 2012 г.). «NASA готово к оперативным грузовым полетам SpaceX». Spaceflight Now . Получено 25 августа 2012 г.
  13. ↑ Бергин, Крис (31 августа 2012 г.). «SpaceX провела успешный WDR на своем последнем Falcon 9». NASASpaceFlight.com . Получено 1 сентября 2012 г.
  14. ↑ Бергин, Крис (29 сентября 2012 г.). «Falcon 9 запускает двигатели, пока МКС готовится к прибытию Dragon». NASASpaceFlight.com . Получено 29 сентября 2012 г.
  15. ^ ab Foust, Jeff (8 октября 2012 г.). «Коммерческие космические полеты начинаются». The Space Review . Получено 10 октября 2012 г.
  16. ^ abcdefghijk «Пресс-кит миссии SpX CRS-1» (PDF) . НАСА. 4 октября 2012 года . Проверено 6 октября 2012 года . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  17. ^ "Обновления миссии Dragon CRS-1". SPACEFLIGHT101. Архивировано из оригинала 12 февраля 2013 года . Получено 8 октября 2013 года .
  18. ^ "Отчет о миссии Dragon; Возвращение Dragon: Коммерческий корабль вернулся домой". Spaceflight Now . Получено 8 октября 2013 г.
  19. ^ "Orbcomm с нетерпением ждет запуска нового спутника на следующем Falcon 9" (пресс-релиз). SpaceNews. 25 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 4 января 2013 г. Получено 28 мая 2012 г.
  20. ^ Хартман, Дэн (23 июля 2012 г.). "Состояние программы Международной космической станции" (PDF) . NASA . Получено 28 августа 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  21. ↑ Кларк, Стивен (11 октября 2012 г.). «Корабль Orbcomm падает на Землю, компания заявляет о полной потере». Spaceflight Now. Архивировано из оригинала 15 марта 2016 г. Получено 11 октября 2012 г.
  22. ^ Линдси, Кларк (10 октября 2012 г.). "SpaceX CRS-1: заявление SpaceX - обзор отказа двигателя первой ступени". New Space Watch. Архивировано из оригинала 29 января 2013 г.
  23. ^ ab de Selding, Peter B. (11 октября 2012 г.). "Orbcomm Craft Launched by Falcon 9 Falls out of Orbit". SpaceNews . Получено 9 марта 2014 г. Orbcomm запросил, чтобы SpaceX вывела на орбиту один из своих небольших спутников (весом в несколько сотен фунтов, против более 12 000 фунтов у Dragon)... Чем выше орбита, тем больше тестовых данных [Orbcomm] может собрать, поэтому они запросили, чтобы мы попытались перезапустить и поднять высоту. NASA согласилось разрешить это, но только при условии, что будут существенные запасы топлива, поскольку орбита будет близка к Международной космической станции . Важно понимать, что Orbcomm с самого начала понимала, что маневр по подъему орбиты был предварительным. Они признали, что существует высокий риск того, что их спутник останется на орбите выведения Dragon. В противном случае SpaceX не согласилась бы запустить свой спутник, поскольку это не входило в основную миссию, и существовал известный существенный риск отсутствия набора высоты.
  24. ^ "Корабль Orbcomm падает на Землю, компания заявляет о полной потере". Spaceflight Now. 11 октября 2012 г. Получено 29 мая 2021 г.
  25. ^ «Все выглядит действительно хорошо для запуска». NASA. 7 октября 2012 г. Получено 7 октября 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  26. ^ "SPACEX CRS-1 MISSION UPDATE". Архивировано из оригинала 12 апреля 2017 года . Получено 9 октября 2012 года .
  27. ^ "ORBCOMM ЗАПУСКАЕТ ПРОТОТИП СПУТНИКА OG2" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 21 октября 2012 г. . Получено 9 октября 2012 г. .
  28. ^ ab Money, Stewart (9 октября 2012 г.). "Falcon 9 Loses an Engine (and Fairing), Demonstrates Resiliance [sic]". Innerspace . Архивировано из оригинала 21 марта 2014 г. . Получено 10 октября 2012 г. . наглядно демонстрирует возможность отказа двигателя
  29. ^ "Обзор Falcon 9". SpaceX. 8 мая 2010 г.
  30. ^ Линдси, Кларк (8 октября 2012 г.). "SpaceX CRS-1: пресс-конференция после конференции". NewSpace Watch. Архивировано из оригинала 17 декабря 2012 г.
  31. ^ Хенниган, У. Дж. (8 октября 2012 г.). «Двигатель ракеты SpaceX выключается во время запуска на станцию». Los Angeles Times . Получено 8 октября 2012 г.
  32. ↑ Свитак, Эми (26 ноября 2012 г.). "Falcon 9 RUD?". Aviation Week. Архивировано из оригинала 21 марта 2014 г. Получено 21 марта 2014 г.
  33. ↑ Линдси, Кларк (12 октября 2012 г.). «SpaceX CRS-1: сформирована комиссия по расследованию отказа двигателя». NewSpace Watch. Архивировано из оригинала 29 января 2013 г.
  34. ^ Бергин, Крис (19 октября 2012 г.). «Dragon наслаждается пребыванием на МКС, несмотря на незначительные проблемы – начинается расследование Falcon 9». NASASpaceFlight.com . Получено 21 октября 2012 г. Проблема первой ступени связана с двигателем 1, одним из девяти Merlin 1C , после того, как – как известно – топливный купол над соплом разорвался. Двигатель не взорвался, но привел к разрыву обтекателя, защищающего двигатель от аэродинамических нагрузок, и его падению с корабля из-за сброса давления в двигателе.
  35. ^ "SpaceX: Обзор аномалий двигателя". Aviation Week. Архивировано из оригинала 4 декабря 2017 года . Получено 8 октября 2013 года .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме SpaceX CRS-1 .