SpaceX CRS-1 , также известный как SpX-1 , [8] был первой оперативной грузовой миссией SpaceX на Международную космическую станцию в рамках контракта на услуги коммерческого снабжения (CRS-1) с НАСА . Это был третий полет беспилотного грузового космического корабля Dragon и четвертый в целом полет двухступенчатой ракеты-носителя Falcon 9 . Запуск произошел 8 октября 2012 года в 00:34:07 UTC . [1] [2] [9] [10]
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 (WDR) для Falcon 9, а 29 сентября 2012 года были завершены статические огневые испытания; оба этих испытания были завершены без прикрепления капсулы Dragon к блоку ракеты-носителя. [13] [14] Миссия прошла проверку готовности к запуску (LRR) 5 октября 2012 года. [10]
Запуск произошел 8 октября 2012 года в 00:34:07 UTC и успешно вывел космический корабль «Дракон» на нужную орбиту для прибытия на Международную космическую станцию с пополнением запасов груза через несколько дней. Во время запуска у одного из девяти двигателей внезапно упало давление на 79 секунде полета, и этот двигатель немедленно отключился; обломки можно было увидеть на телескопической видеозаписи ночного запуска. Остальные восемь двигателей работали в течение более длительного периода времени, и программное обеспечение управления полетом скорректировало траекторию, чтобы вывести Дракона на почти безупречную орбиту . [15]
План миссии, опубликованный НАСА перед миссией, предусматривал, что Falcon 9 достигнет сверхзвуковой скорости через 70 секунд после старта и пройдет через область максимального аэродинамического давления « max Q » — точку, когда при запуске возникает механическое напряжение. пик транспортного средства из-за сочетания скорости и сопротивления, создаваемого атмосферой Земли — 10 секунд спустя. План предусматривал выключение двух двигателей первой ступени, чтобы уменьшить ускорение ракеты-носителя примерно через 2 минуты 30 секунд после начала полета, когда номинально Falcon 9 должен был иметь высоту 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 главного двигателя (MECO). Через пять секунд после MECO первая и вторая ступени разделяются. Семь секунд спустя должен был загореться единственный вакуумный двигатель «Мерлин» второй ступени, чтобы начать 6-минутное 14-секундное горение, чтобы вывести Дракона на низкую околоземную орбиту . Через сорок секунд после зажигания второй ступени планировалось сбросить защитный носовой обтекатель «Дракона», прикрывающий механизм швартовки «Дракона». На отметке 9 минут 14 секунд после запуска двигатель второй ступени должен был отключиться (SECO). Тридцать пять секунд спустя «Дракон» должен был отделиться от второй ступени Falcon 9 и выйти на предварительную орбиту. Согласно плану, «Дракон» затем развернет свои солнечные панели и откроет дверь отсека управления наведением и навигацией (GNC), в которой находятся датчики, необходимые для встречи, и захватное приспособление «Дракона» . [16]
План миссии предусматривал, что космический корабль «Дракон» выполнит коэллиптический запуск, который выведет его на круговую коэллиптическую орбиту . [16]
Пока Дракон преследовал Международную космическую станцию (МКС), космический корабль установил сверхвысокочастотную связь (УВЧ) с помощью своего блока сверхвысокочастотной связи COTS (CUCU). Также с помощью пульта управления экипажем (ПКТ) на борту станции экипаж экспедиции контролировал подход. Эта способность экипажа отправлять команды Dragon важна на этапах встречи и отбытия миссии. [16]
Во время последнего захода на станцию Центр управления полетами в Хьюстоне и команда SpaceX в Хоторне выполнили команду «годен/не годен», чтобы позволить Dragon выполнить еще один запуск двигателя, в результате чего он оказался на расстоянии 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 LIDAR, которое получает Dragon, с тепловизорами Dragon. Группа управления полетом Dragon в Хоторне при содействии группы управления полетом НАСА в Центре управления полетами Международной космической станции Космического центра имени Джонсона дала команду космическому кораблю приблизиться к станции из своего положения. После того, как команды Хьюстона и Хоторна выполнили еще одно «да/нет» , Дракону разрешили войти в защитную сферу (KOS), воображаемую сферу, нарисованную на расстоянии 200 м (660 футов) вокруг станции, которая снижает риск столкновения. Дракон занял позицию в 30 м (98 футов) от станции и автоматически удержался. Еще один вариант «да/нет» был завершен. Затем Дракон проследовал к позиции 10 м (33 фута) — точке захвата. Было выполнено окончательное решение «да/нет», и команда управления полетами в Хьюстоне уведомила экипаж о том, что они собираются захватить Дракона. [16]
В этот момент член экипажа 33-й экспедиции Акихико Хосиде из Японского агентства аэрокосмических исследований использовал роботизированную руку станции длиной 17,6 м (58 футов), известную как Canadarm2 , дотянулся и схватил космический корабль Dragon в 10:56 UTC. [6] Хошиде с помощью командира 33-й экспедиции Суниты Уильямс из НАСА направил «Дракона» на обращенную к Земле сторону модуля « Гармония» . Уильямс и Хошиде поменялись местами, и Уильямс осторожно пришвартовал Дракона к общему механизму швартовки Harmony в 13:03 UTC. [6] Открытие люка между Драконом и модулем «Гармония», которое изначально планировалось не раньше 11 октября 2012 года, было перенесено и произошло в 17:40 UTC. [6]
В течение двух с половиной недель экипаж МКС выгружал полезную нагрузку «Дракона» и перезагружал 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 отсоединить Dragon от Harmony, вывести его к точке разблокировки на высоте 15 м (49 футов) и освободить корабль. Затем «Дракон» выполнил серию из трех выстрелов, чтобы вывести его на траекторию в сторону от станции. Примерно через шесть часов после того, как «Дракон» покинул станцию, он провел спуск с орбиты, который длился до 10 минут. Дракону 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. Хобот Дракона, в котором находятся солнечные батареи, затем был выброшен за борт. [16]
Посадка контролировалась автоматическим запуском двигателей «Драко» 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 тормозов вызывает выпуск трех основных парашютов диаметром 35 м (115 футов) каждый на высоте около 3000 м (9800 футов). Пока тормоза отделяются от космического корабля, основные парашюты еще больше замедляют спуск космического корабля примерно до 4,8–5,4 м/с (от 16 до 18 футов/с). Даже если бы «Дракон» потерял один из своих основных парашютов, два оставшихся парашюта все равно позволили бы благополучно приземлиться. Ожидается, что капсула Dragon приземлится в Тихом океане , примерно в 450 км (280 миль) от побережья южной Калифорнии . SpaceX использует лодку длиной 30 м (98 футов), оснащенную А-образной рамой и шарнирно-сочлененным краном, лодку для экипажа длиной 27,3 м (90 футов) для телеметрических операций и две надувные лодки с жестким корпусом длиной 7,3 м (24 фута) для подъема. операции. На борту находятся около дюжины инженеров и техников SpaceX, а также команда дайверов из четырех человек. После того, как капсула Dragon приводнилась, спасательная команда закрепила машину, а затем разместила ее на палубе для возвращения на берег. [16]
Технические специалисты SpaceX открыли боковой люк корабля и извлекли критически важные по времени предметы. Важный груз был помещен на быстроходный катер и отправился обратно в Калифорнию длиной 450 км (280 миль) для последующего возвращения в НАСА , которое затем позаботилось о драгоценном научном грузе и провело послеполетный анализ образцов. [17] Остальная часть груза была выгружена, как только капсула Dragon достигла испытательного полигона SpaceX в МакГрегоре, штат Техас . [18]
При запуске CRS-1 Dragon было загружено около 905 кг (1995 фунтов) груза, 400 кг (880 фунтов) без упаковки. [16] В комплект входило 118 кг (260 фунтов) запасов экипажа, 117 кг (258 фунтов) критически важных материалов для проведения 166 экспериментов на борту станции и 66 новых экспериментов, а также 105,2 кг (232 фунта) оборудования для станция, а также другие разные предметы. [16]
Дракон вернул 905 кг (1995 фунтов) груза, 759 кг (1673 фунта) без упаковки. [16] В комплект входило 74 кг (163 фунта) принадлежностей для экипажа, 393 кг (866 фунтов) оборудования для научных экспериментов и экспериментального оборудования, 235 кг (518 фунтов) оборудования космической станции, 33 кг (73 фунта) оборудования скафандров и 25 кг (55 фунтов) разных предметов. [16]
За несколько месяцев до запуска планировалось запустить прототип спутника второго поколения Orbcomm-G2 весом 150 кг (330 фунтов) в качестве вторичной полезной нагрузки второй ступени Falcon 9. [19] [20] Хотя вторичная полезная нагрузка достигла орбиты выведения Дракона, аномалия в двигателе одного из девяти двигателей первой ступени Falcon 9 во время подъема привела к автоматическому отключению двигателя и более длительному горению первой ступени на оставшиеся восемь двигателей для завершения вывода на орбиту с последующим увеличением использования топлива по сравнению с номинальной миссией.
Основной подрядчик по полезной нагрузке, НАСА, требует расчетной вероятности более 99% того, что ступень любой вторичной полезной нагрузки на орбите, аналогичной наклону орбиты Международной космической станции, достигнет целевой высоты над станцией. Из-за отказа двигателя Falcon 9 использовал больше топлива , чем предполагалось, в результате чего оценка вероятности успеха снизилась примерно до 95%. Из-за этого вторая ступень не предприняла попытку повторного сгорания, а 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 еще до миссии знали о высоком риске того, что вторичный спутник с полезной нагрузкой может оставаться на более низкой высоте орбиты выведения Dragon, и это был риск, на который Orbcomm согласилась пойти, учитывая значительно более низкую стоимость запуска. для вторичной полезной нагрузки. [23]
Во время подъема, через 79 секунд [28] после запуска, произошла аномалия в работе одного из девяти двигателей первой ступени Falcon 9. SpaceX в течение нескольких лет подчеркивала, что первая ступень Falcon 9 спроектирована с возможностью «выключения двигателя», то есть с возможностью остановить один или несколько неисправных двигателей и при этом совершить успешный подъем. [29] В случае остановки первой ступени SpaceX CRS-1 Двигатель №. 1, и в результате продолжал работу первой ступени остальных восьми двигателей дольше, чем обычно, с несколько уменьшенной тягой, чтобы вывести космический корабль «Дракон» на правильную орбиту. [30] Хотя это и было непреднамеренно, это была первая демонстрация в полете конструкции Falcon 9 с отключенным двигателем, [15] [31] и «обеспечивающая четкую демонстрацию возможностей двигателя без двигателя». [32] [28]
В ответ на аномалию НАСА и SpaceX совместно сформировали Совет по послеполетному расследованию CRS-1. [33] По предварительной информации послеполетной комиссии, двигатель №. 1 топливный купол над соплом разорвался, но не взорвался. Горящее топливо, вытекшее до остановки двигателя, вызвало разрыв обтекателя, как видно на видеозаписях полета. [34] Последующие расследования, выявленные на слушаниях в Конгрессе, выявили проблему как результат необнаруженного дефекта материала в рубашке отсека двигателя, который, вероятно, появился во время производства двигателя. Данные показывают, что во время полета этот дефект материала в конечном итоге превратился в брешь в основной камере сгорания. В результате этого нарушения возникла струя горячего газа и топлива в направлении основного топливопровода, что привело к вторичной утечке и, в конечном итоге, к быстрому падению давления в двигателе. В результате бортовой компьютер дал команду на остановку двигателя №1. 1 и Falcon 9 продолжили свой путь, чтобы обеспечить выход Dragon на орбиту для последующего сближения и стыковки с МКС. [35]
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .Orbcomm попросила SpaceX вывести на орбиту один из своих небольших спутников (весом несколько сотен фунтов по сравнению с Dragon весом более 12 000 фунтов)... Чем выше орбита, тем больше испытательных данных [Orbcomm] сможет собрать, поэтому они попросили нас попытаться перезапустите и поднимите высоту. НАСА согласилось разрешить это, но только при условии наличия значительных запасов топлива, поскольку орбита будет находиться недалеко от
Международной космической станции
. Важно понимать, что Orbcomm с самого начала понимала, что маневр по поднятию на орбиту был предварительным. Они признали, что существует высокий риск того, что их спутник останется на орбите вывода Дракона. В противном случае SpaceX не согласилась бы запустить свой спутник, поскольку это не было частью основной миссии и существовал известный материальный риск отсутствия повышения высоты.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .обеспечивает наглядную демонстрацию возможностей двигателя
Проблема на первом этапе была связана с двигателем 1, одним из девяти самолетов
Merlin 1C
, после того, как понятно, что топливный купол над соплом лопнул. Двигатель не взорвался, однако из-за сброса давления в двигателе обтекатель, защищающий двигатель от аэродинамических нагрузок, разорвался и упал с автомобиля.
