Crew Dragon nyní může v případě selhání padáků zachránit astronauty pomocí svých motorů SuperDraco
Kosmická loď Crew Dragon vozí astronauty na oběžnou dráhu a zpět už od roku 2020, ale přesto její vývoj nekončí. Nově může v případě nouzové situace využít své silné motory SuperDraco k bezpečnému přistání a záchraně astronautů. NASA tuto schopnost schválila, a tak je Crew Dragon nyní schopný bezpečně přistát na hladině oceánu i v případě, že by došlo k selhání všech padáků. Tento návrat k dříve opuštěné funkci znamená zvýšení bezpečnosti astronautů a představuje návrat směrem k původní vizi Elona Muska o možnosti motorického přistání Crew Dragonu.
Crew Dragon C212.4 Freedom během vývozu na rampu před misí Crew-9 (Foto: SpaceX)
Crew Dragon
Crew Dragon byl navržen jako součást programu Commercial Crew agentury NASA, jehož cílem bylo vyvinout nové kosmické lodě a umožnit USA obnovit schopnost dopravovat astronauty na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) bez závislosti na ruských kosmických lodích Sojuz. SpaceX společně s firmou Boeing získalo v roce 2014 kontrakt NASA na vývoj kosmické lodě pro pilotované mise na ISS.
Elon Musk představil Crew Dragon (tehdy nazýván Dragon V2) veřejnosti v roce 2014 s vizí vytvořit moderní, bezpečnou a opakovaně použitelnou kosmickou loď schopnou přistávat na pevnině s přesností helikoptéry. Tato nová loď měla být zásadně odlišná od svého předchůdce, nákladní lodi Dragon 1, která byla využívána pro přepravu zásob na ISS. Crew Dragon byl od začátku navržen tak, aby dokázal přepravit lidskou posádku, potenciálně až sedm astronautů.
Crew Dragon (tehdy Dragon V2) při slavnostním představení v roce 2014 (Foto: SpaceX)
Oproti původní nákladní variantě byla nová verze Dragonu vybavena pokročilými systémy automatického dokování, což znamená, že se loď dokáže sama připojit k ISS bez nutnosti asistence robotického ramena stanice, jak tomu bylo u předchozí generace. Také byla vybavena pokročilým tepelným štítem PICA-X, který byl navržen tak, aby odolal vysokým teplotám při návratu do atmosféry.
Dalším zásadním vylepšením byly solární články, které byly přesunuty na na trunk (nákladový prostor za kabinou) místo velkých rozkládacích panelů, což zjednodušuje konstrukci a zvyšuje spolehlivost.
Původním plánem bylo, aby Crew Dragon využíval své výkonné motory SuperDraco nejen jako únikový systém při selhání rakety, ale také pro přesné přistání na pevnině. V průběhu vývoje se však SpaceX rozhodlo, že z důvodu urychlení certifikace pro mise NASA se zaměří primárně na přistání do moře pomocí padáků, zatímco možnost přistání pomocí motorů byla odložena na vedlejší kolej.
Crew Dragon poprvé vzlétl s lidskou posádkou v květnu 2020 v rámci mise DM-2, která znamenala historický návrat pilotovaných startů z amerického území. Tímto úspěšným startem a dokováním k ISS se SpaceX stalo první soukromou společností, která dopravila astronauty na oběžnou dráhu.
SuperDraco
Motory SuperDraco jsou klíčovým prvkem konstrukce Crew Dragonu a představují jedny z nejsilnějších raketových motorů svého druhu, které byly vyvinuty speciálně pro použití při pilotovaných misích.
SuperDraco spaluje oxid dusičitý a monomethylhydrazin (MMH), což jsou pohonné látky, které umožňují velmi rychlé zapálení a opakované restartování motoru, což je kritické pro bezpečnostní a únikové systémy. Na rozdíl od menšího motoru Draco, který má tah 400 N, motor SuperDraco dosahuje tahu až 73 kN na hladině moře, což je zhruba 200krát větší síla.
Koláž z testu úniku Crew Dragonu za letu v lednu 2020 (Zdroj: NASA)
Motory SuperDraco jsou také plně regulovatelné a mohou plynule snižovat svůj výkon až na 20 % maxima, což by umožnilo velmi přesné motorické přistání na pevnině – něco, co žádná jiná současná kosmická loď není schopná provést.
Detail dvojice motorů SuperDraco (Foto: SpaceX)
Jedním z nejzajímavějších aspektů těchto motorů je jejich výroba. SuperDraco je jedním z prvních motorů na světě, který je kompletně vyráběn metodou 3D tisku. Například spalovací komora je vyrobena pomocí technologie selektivního laserového spékání kovu, konkrétně superslitiny niklu a chromu zvané Inconel. Díky tomu je výroba nejen rychlejší a levnější, ale také umožňuje vytvořit tvary, kterých by tradiční výrobní metody nebyly schopny dosáhnout.
Loď Crew Dragon je vybavena osmi motory SuperDraco, rozmístěnými ve čtyřech párech po obvodu kabiny. To znamená, že v případě nouze mají motory dostatečný výkon a redundanci k tomu, aby bezpečně odnesly loď s posádkou od nosné rakety Falcon 9. Tato schopnost byla úspěšně demonstrována během testů únikového systému na rampě i během letu, kdy byl Crew Dragon schopen bezpečně simulovat únik od rakety v případě kritického selhání.
3D tisk spalovací komory motoru Super Draco (Zdroj: Elon Musk)
Přechod k padákům
Jak již bylo řečeno, původní záměr byl využít motory SuperDraco nejen pro nouzový únik od selhávající rakety, ale také pro přistání na pevnině s přesností helikoptéry. Tato schopnost však byla odložena kvůli komplikovanému procesu certifikace a nutnosti prioritizovat bezpečnostní schválení od NASA. Elon Musk k tomu v roce 2019 řekl: „Dragon 2 byl navržen k přistání s využitím trysek, přičemž padáky by sloužily jako záloha. Přešli jsme na padáky jako hlavní metodu kvůli obtížnosti prokázání bezpečnosti, ale Dragon to přesto umí“. Celou situaci tehdy dobře popsalo následující video od Everyday Astronauta, které jsme přeložili do češtiny:
V praxi to znamenalo, že motory SuperDraco se doposud používaly pouze jako únikový systém, zatímco samotné přistání Dragonu probíhalo standardním způsobem pomocí padáků na moři. Nicméně SpaceX zřejmě v pozadí nadále pracovalo na možnosti využít motory SuperDraco i při přistání.
Nouzové přistání
Během tiskové konference před startem mise Crew-9 dne 27. září 2024 Steve Stich, manažer programu NASA Commercial Crew, oznámil, že Crew Dragon je nyní oficiálně schopen a má povoleno používat své motory SuperDraco v případě nouzového přistání, pokud by všechny padáky selhaly. Jeho slova zněla: „Loď Dragon má na misích Crew-8 a Crew-9 poprvé jedinečnou schopnost. Je to nouzová možnost pro přistání – kdyby všechny hlavní padáky selhaly, motory SuperDraco se zapálí těsně předtím, než loď narazí na hladinu. A to by v nouzové situaci zachránilo posádku.“
Bill Gerstenmeier ze SpaceX pak během konference doplnil, že tato funkce už byla aktivní na několika dřívějších misích Crew Dragonu, ale tentokrát to bude poprvé při misi pro NASA. Návrat posádky Crew-8 z ISS je v plánu na 7. října a během přistání do oceánu tedy bude Dragon mít k dispozici možnost aktivovat motory SuperDraco v případě selhání všech hlavních padáků. V případě, že se otevře aspoň jeden padák, motory se nezažehnou.
Přistání Crew Dragonu v Atlantiku během testovací mise DM-1 (Foto: SpaceX)
Tato nová schopnost ukazuje, jak vážně je brána bezpečnost astronautů během pilotovaných letů Crew Dragonu. Astronaut Jared Isaacman, který velel posádkám Crew Dragonu během soukromých misí Inspiration4 a Polaris Dawn, to komentoval: „Vždy jsme důvěřovali padákům, ale tato záložní schopnost je opravdu působivá“.
Díky této nové schopnosti je Crew Dragon ještě bezpečnější a spolehlivější než dříve. Padáky zůstávají hlavní metodou přistání, ale motory SuperDraco nyní poskytují důležitou zálohu pro případ, že by se situace vyvinula nepříznivě. Tento krok výrazně zvyšuje bezpečnost celého systému a dodává astronautům větší jistotu.
Ačkoliv je malá šance, že někdy uvidíme Crew Dragon přistávat plně motoricky, tato nová schopnost pro případ nouzové situace nás k tomu dostává o krok blíže.
POZNÁMKA: Článek byl vytvořen s využitím nástroje ChatGPT. Finální text byl výrazně upraven, rozšířen a důkladně překontrolován.
Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!
Podpořte projekt ElonX
- Mise Starlink 12-1 - 20. 11. 2024
- Mise Starlink 9-13 - 19. 11. 2024
- Daily Hopper: Ruské výčitky, klapka v ohrožení a inspirace přírodou - 16. 11. 2024
K diskuzi…
nemyslím si že by někdy v budoucnu Dragon přistával motorický.
Riziko selhání a nasledky jsou až příliš velké, právě proto ta složitost certifikací, motory se zapalují v relativně nízké výšce a ta už by nemusela stačit na otevření a plné rozvinutí padáků.
*Srovnávat nouzové opuštění startovní rampy a následné přistání na padácích v nedalekém oceánu s nouzovým přistáním na padácích pokud selžou motory(jako na videu) je nesmysl, zde loď letí relativně malou rychlostí a nemusí brzdit z vysokých podzvukových rychlostí
Opačná (současná) metoda přistávání, tedy padáky ->motory, je podle mě bezpečnější.
Pokud selžou padáky, může loď ještě chvíli padat a těsně nad zemí zapálit motory a brzdit.
Jinak by mě docela zajímalo v jaké výšce by došlo k aktivaci motorů a jaké by bylo přetížení, no prostě celkové podmínky motorického přistávání
Dá se nahrubo odhadnout – nebo spíše spočítat “nejhorší variantu”
1) horní limit přetížení – máš tam 8 superdraco – každý cca 70 kN tahu = celkem 56t tahu. Vracející se dragon váží něco kolem 10t. Trocha podtáckové matematiky = výsledné maximální zpomalení někde v rozmezí 4,5g – 5,5 g (podle rychlosti – jak moc do toho zasáhne odpor vzduchu).
2) Terminální rychlost bude pod 200 m/s (720 km/h). (10t hmotnost, plocha cca 12,5 m2, asi trochu “lepší” aerodynamika než koule). Pokud máš k dispozici 4,5g zpomalení – tak zpomaluješ o 45 m/s každou s. Z 200 m/s na nulu to máš za cca 4s. To znamená, že by měl stačit zážeh (skoro) naplno nějakých 4-5s před dopadem (což znamená začátek zážehu někde kolem 550m nad zemí).
3) Paliva nebudou mít nazbyt – takže spíše bude potřeba kratší silnější zážeh, než delší mírnější (kvůli gravitačním ztrátám) – přece jen ty superdraco mají žrát něco kolem 30 kg paliva / s = cca 250 kg/s.
Přesnost … nemělo by to být úplně mimo, ale je tam dost zaokrouhlování (z lenosti) – nepočítám se snížením hmotnosti kvůli úbytku paliva, nepočítám s variabilním odporem vzduchu – který hýbe se zpomalením v rozmezí 1g, koeficient odporu sem střelil hodně od oka, výchozí hmotnost taky není úplně spolehlivá… Ale nemělo by se to lišit “o nulu”.
Díky, no je to tak jak jsem si myslel (+-200m/s),
i kdyby zážeh byl v 1km a něco se nepovedlo, tak loď by volným pádem padala cca 5 vteřin do nárazu,
takže i kdyby se podařilo padáky vyhodit okamžitě už v 1km výšky tak ->rozvinutí ->zbrzdění ->dopad,
no v podstatě tam ani žádné rozbalení padáku nebude jedině těch prvních stabilizačních,
…nemluvě o 500m výšky.
Selhání motoru by tedy bylo smrtelné, redundance je tam velká co se týče motorů, ale pokud by byla porucha na nějakém ventilu nebo hadici z nádrže, tak by to odstavilo pravděpodobně všechny motory.
Včera FAA opět uzemnila všechny Falcony 9, neboť druhý stupeň dopadl do moře mimo vymezenou oblast – viz. https://www.reuters.com/technology/space/us-faa-grounds-spacexs-falcon-9-rocket-after-second-stage-malfunction-2024-09-30/
Jsem zvědavý, jak dlouho bude trvat vyšetřování a jak dlouho budou Falcony 9 uzeměny.
Jelikož SpaceX plánuje starty už na tento pátek, nejspíš očekávají, že to opět bude rychle vyřízené.
Já si myslím, že to pozvolna směřuje k motorickému přistání. Pokud vím, hlavním problémem při certifikaci bylo umístění přistávacích nohou a potenciální narušení tepelného štítu. Možná si jen uvědomili, že pokud se Starship obejde bez nohou, může se bez nich obejít i Dragon. NASA to nechce, ale menší soukromé stanice s tím do budoucna možná nebudou mít takový problém. Dragon by mohl najít dobré využití i po ukončení provozu ISS. Ne na všechno se bude lépe hodit velká Starship.
Ještě jedna věc, myslel jsem, že palivo pro Superdraco spotřebují pro zpomalení z oběžné dráhy. Takže to tahají palivo až dolů na Zem?
Motory SuperDraco su na orbitalne manevre moc silne.
Boli navrhnute na 2 ucely:
1. abort pri starte – zachrana posadky v pripade poruchy rakety
2. motoricke pristatie kabiny s posadkou (toto sa nepouziva)
Ano, palivo si lod privezie spat na zem.
Motory Draco i SuperDraco mají společné palivové nádrže. Nicméně při nominální misi se počítá s nějakým rezervním palivem, které zbyde, a to lze nyní využít pro to nouzové zpomalení při dosednutí.
Překvapuje mě, že jen pro případ sehání všech padáků. Jeden padák je jakoby navíc (bezpečnost), když dva selžou, dva by měli stačit, ale pokud budou mít jen jeden, myslel bych že lepší je sednout na motory, než žuchnout jen s jedním padákem.Zveřejnili někdy dopadovou rychlost s jedním padákem?
I přistání s jedním padákem je považováno za bezpečné.
Tiež by som povedal, že to je celkom málo , aspoň na finálne spomalenie, ako to používa sojuz by sa mohli použiť,
keď funkčný padák odhodiť je hlúposť, ako vysvetlite rodine, že síce mohli pristáť dolámany, ale my sme odhodili padák a potom nám nenabehli motory a ostala z nich placka 😀
Promiňte všichni, ale tohle mi hlava nebere! Superdraco mají hlavní funkci rychlý odlet od nějakým způsobem pošpatněné nosné rakety, aby se zachránila posádka lodi. Pokud k žádnému dramatu nedojde, Dragon i s plně natankovanými motory Superdraco doletí do vesmíru, splní misi, a když jde pak na přistání – tak co? To jako kdyby v minulosti vyplivly padáky a loď by se řítila dolů jako kámen, tak by motory Superdraco jako nouzový záchranný prostředek použít nesměli? Na to potřebovali ferman s nejmilostivějším povolením od NASA? No to snad ne!
Vitejte ve svete byrokracie. SpaceX to pouzivalo u svych vlastnich misi, ale u Crew misi pro NASA by to bylo poruseni certifikovane konfigurace.
Doufám, že v současném závodu jako první na Měsíci přistanou Číňani. Byla by to dobrá facka USA a snad, možná, by je trochu probrala z jejich namyšlenosti a bezhraničné byrokracie. Ta poznámka ke SpaceX je víc než na místě a zdaleka nejen kvůli Dragonům. Co se v současné době děje kolem Starship, to nemá obdoby…
Na druhou stranu je vhodné poznamenat, že NASA už vyplatila společnosti SpaceX v rámci kontraktu na HLS pro Artemis III a Artemis IV částku 2,2 miliardy USD, což je přibližně polovina smluvní ceny
https://www.usaspending.gov/award/CONT_AWD_80MSFC20C0034_8000_-NONE-_-NONE-
a v rámci svých možností se snaží pomáhat při vývoji HLS ve svých střediscích (Ames, JSC)
https://www.nasa.gov/humans-in-space/human-landing-system/human-landing-system-news/
Můžu se mýlit, ale řekl bych, že vyplácením dotací se na Měsíc nedoletí. Doletí se tam jedině prostřednictvím systematického testování a na základě toho vychytávání nedostatků a zdokonalování rakety. Za tím účelem se ovšem musí často lítat, a to je přesně to, co “zásluhou” FAA nejde. A proto kupředu, kluci šikmoocí, držím vám palce. Možná byste měli Muskovi udělat nabídku…
Zákazníkem SpaceX je NASA, nikoli FAA. NASA chce mít své další astronauty na Měsíci dřív než CMSA. Proto podporuje svůj záměr shora popsaným způsobem, ale nemá přímý vliv na rozhodování FAA. Byrokratický postup FAA kritizují i členové Kongresu z obou politických stran.
https://spacenews.com/congress-industry-criticize-faa-launch-licensing-regulations/
Nosnou raketu pro pilotovaný let na Měsíc vyvíjí pro agenturu CMSA společnost CALT.
Jen pana Hoška doplním, na kosmonautixu k tomu udělali i vlastní článek.
https://kosmonautix.cz/2024/09/16/kritika-vydavani-licenci-od-faa/
Četl jsem ho, zejména mne zaujala pasáž: “Kelvin Coleman, přidružený administrátor FAA pro komerční vesmírnou dopravu uvedl, že jeho kancelář vyvinula nové nástroje pro pomoc žadatelům o licence a pokračuje ve vývoji poradenských oběžníků, stejně jako pořádá workshopy a úřední hodiny o předpisech“. No páni, zatímco jiní vyvíjejí nové rakety, oni vyvíjejí nové oběžníky a pořádají přednášky o předpisech! To je ale důležitý úřad!
Spíš by mne ale zajímala jiná věc; o Starlineru jsem se dočetl, že jeho testovací lety byly v kompetenci NASA a FAA že do nich neměl co kafrat. Nevím, jestli je to pravda (je to pravda?), a pokud ano, proč není ve stejném režimu i Starship, která je taky spojená se zakázkou NASA?
Předem díky za odpověď.
V USA mohou licenci udělit 3 subjekty – DOD, NASA, FAA. Takže třeba NASA si objedná vývoj nějaké rakety, a do doby než ji certifikuje, tak řeší i její licence = garantuje její bezpečnost pro veřejnost. Třeba Crew Dragon byl do své testovací mise s posádkou v gesci NASA. Ta ho potom schválila ke komerčnímu provozu, a začala si objednávat “komerční mise” tedy službu, a tak od té doby řeší licence FAA, jelikož je to komerční let, byť pro stát. HLS se sice vyvíjí pro NASA, ale Starhip bohužel/bohudík ne. Takže si Starship musí SpaceX vyřešit s FAA samo.
Výzva pro odvážlivce: přistaňte s Dragonem na motory. Asi by to chtělo aspoň jeden test bez posádky…
Konečne. Motoricke pristanie by mohlo kludne nastat pri preprave nakladov z ISS. Ved, preco nie? Dragon tu s nami bude este pekne dlho.
Starship s posadkou je az moc vzdialeny, aj ked sa najdu ludia ktori si to mozno nedokazu uvedomit..
Nákladní Dragony nemají motory SuperDraco.
V tom je prave ta pointa, mozno by mohli mat.
Otazka znie, aky dopad by bol na znizenie uzitocneho zatazenia, financnej vyhodnosti, zlepsenia znovupouzitelnosti,…?
Tohle všechno jistě posoudili už při vývoji Dragonu 2 a tehdy se rozhodli, že nákladní verze motory SuperDraco nepotřebuje.
Samozrejme, posudene je (vratane byrokratickej polozky, bezpecnosti, potrieb pre NASA, atd..), ale povedane nie je. To stejne tu bolo par rokov dozadu ked sa riesilo zalozne motoricke pristavanie vs padaky. Zaver pre verejnost bol ten ze je to tak lepsie, nasa, bezpecnost a certifikacia, blabla a tecka.
A z druhej strany, pokial k tomuto dospeli, preco v prvom rade navrhovat nieco co sa nakoniec nebude pouzivat? Aka je vyhoda pristavat motoricky z ludmi ale z nakladom nie? Planovali Dragon na Mars, mozno Mesiac?, tam sa nakladna verzia nerozlisuje, kedze preba pristavat motoricky. Problem bude skor niekde inde..prichod starshipu by som do toho nezahrnoval, aj ked spolu suvisi, no tak isto moze zakryvat urcite nedostatky.
Tymto sa btw. pidim skor po technickych detailoch, tj. preco ano preco nie.
Uzitocne zatazenie – s tym by problem nemusel byt, povedzme do urcitej hmotnosti. Kg z orbity su nasobne mensie nez na orbitu.
Financna vyhodnost – cena lode/padakov vs palivo a znovupouzitelnych motorov, ish. Tam je toho viac. Na prvy pohlad mi nepride motoricke pristavsanie ako financne nevyhodne.
Znovupouzitelnost – asi len plusy, pokial sa ale pocita so spolahlivostou superdraco, coz asi hej, testovali ich hodne.
Bezpecnost – redunancia za padak je viac padakov a teraz po “novom” motoricke pristavanie. Redunancia za motoricke pristavanie je…nic. Presnost balistickej trajektorie navratu, moze byt rizikova. Nasledna korekcia dopadu, asi len skrz superdraco a za cenu znizenia paliva urceneho na pristatie. Mozne uniky hydrazinu. Atd..
Vyhnut sa niektorym bezpecnostnym rizikam znamena pristavat v oceane, ktorymi ale nasledne zanika vyhodnost.
Takze jak? Ako znie ta nezodpovedana cast ktora koluje leda tak v NASA a SpaceX?
“…dokázal přepravit lidskou posádku, a to až sedmi astronautů, což je největší kapacita u lodí navržených pro pilotované mise.”
Raketoplány nepočítáte proč? Běžně taky létaly se sedmičlennou posádkou…
Osm to ale nebylo, ne? Takže těch sedum je nejvyšší kapacita.
STS-61-A, Challenger, 30. 10. – 6. 11. 1985, 8 členů posádky po celou dobu letu.
STS-71, Atlantis, 27. 6. – 7. 7. 1995, start 7 členů, přistání 8 členů.
Já to myslel v kontextu srovnatelných lodí typu “kapsle”, na raketoplán jsem upřímně nemyslel. Upravím to.