Hirdetés

2018. november 22., csütörtök

Gyorskeresés

Útvonal

Cikkek » Az élet rovat

Az amerikai űrhajók új generációja - II. rész

Két (részben) piaci alapon készülő űrhajó is jön a kanyarban, hogy ellopja a rivaldafényt az Orion elől...

[ ÚJ TESZT ]

SpaceX Dragon v2


Bal oldalt a háttérben egy Dragon v2 dokkol éppen az ISS-hez, előtérben egy már csatlakozott Dragon v1

A sárkányok családfája

Először is egy kis mellékzönge: Sajnos a SpaceX elnevezések terén "picit" következetlen. Megpróbálom kicsit rendbe szedni, hogy milyen eszközök milyen nevekkel, jelöléssekkel fordulhatnak elő. A cikkben próbálom következetesen használni, de az átláthatóság miatt legyen kigyűjtve.

"Magic Dragon" : Az első makett neve, a név a Peter, Paul & Mary: Puff the Magic Dragon c. számból jött (igen, mi a Paff a bűvös sárkányként ismerjük).

Dragon : A teherszállító változat elnevezése, sokszor simán csak Dragonként hivatkoznak rá, de ismert Dragon 1, Cargo Dragon vagy esetleg Dragon v1 néven is.

Crew Dragon : Eredetileg a mindenkori személyszállító Dragon változatok elnevezése volt. A 2014-ben bemutatott változat viszont jelentősen eltér a korábbi tervektől és az első Dragontól, így általánosságban Dragon 2 vagy Dragon v2 néven nevezték. A SpaceX viszont a CRS2 keretében ugyanezen űrhajó teherszállító változatát kívánja használni...

A SpaceX eredetileg még 2004-ben elkezdett dolgozni egy emberes űrutazásra is használható kapszulán – az a verzió csak nagyon nagy vonalakban emlékeztet a Dragon v2-re, hogy egész pontosak legyünk, a makettet sem a SpaceX csinálta, hanem megrendelték egy brit mérnöktől, Andy Elsontól. A fejlesztés ívét nagyszerűen le lehet mérni rajta: az űrhajó még csak nagyon nagy vonalakban emlékeztet a későbbi "sárkányokra", a (végül soha meg nem valósult) Falcon 5 rakétára tervezett apró, maximum 4,2 tonnás űrhajóra, ami 5 embert vihetett volna fel, ha megépül. Az orrán pneumatikusan felhajtható szénszálas kompozit áramvonalazó kúp helyezkedik el, amely mögött a dokkolórendszer foglal helyet.


CAD kép a Falcon-5 rakétáról és az első Dragon elképzelésről


Elon Musk bemutatja a Dragon első makettjét (valamikor 2005 körül feltehetően)


Az első verzió belső tere még elég klausztrofób...

2006 körül a Falcon 5-öt elvetik, és a Falcon 9 lesz a következő hordozórakéta, amely miatt eleve legalább duplájára emelhető az űrhajó tömege. A nagyobb átmérő miatt a kialakítás átmegy lekerekített kúpba, és bármennyire is furcsa, ez már többé-kevésbé megfelel a későbbi Dragonnak:


Dragon anno domini 2007...

Már az eredeti verziónál is 7 fős személyzet (két sorban, egymás felett 4 és 3 fő) vagy 3,5 tonna hasznos teher, illetve ezek kombinációját lehetett a kapszulában elhelyezni. A felhajtható orrkúp alatt foglal helyet a dokkológyűrű és az ejtőernyő, és az egyik képen még az orrkúpban helyezték el a napelemeket is.


...lenyitott orrkúppal, az abban lévő napelemet megmutatva

Űrhajóknál kritikus kérdés a mentőrendszer, amely vész esetén eltávolítja az indítórakétáról a személyzet modulját (ez volt az, ahol a Gemini (katapultülések) és az űrsikló különcködött). A teherhajók esetében erre nincs szükség (innen lehet például megkülönböztetni a Progress teherhajó és a Szojuz űrhajó indításokat is – előbbi esetén nincs a rakéta orrán mentőtorony, utóbbinál ott van), és már mentett életet is, szóval az űrhajósok köszönik szépen, de nem szorulnak Superman segítségére. A mentőtorony alapvetően az űrhajó orrán lévő borítás tetején lévő (rács)szerkezet, néhány szilárd hajtóanyagú rakétával. Ha valami miatt vészhelyzet van, a rakéta és az űrhajó közötti rögzítést oldják, a mentőtorony rakétáit pedig begyújtják, amely az űrhajót eltávolítja a rakéta közeléből, majd leoldódik – az űrhajó pedig biztonságosan földet érhet az ejtőernyőjét kinyitva.

A teherűrhajó Dragon esetén sem volt tervben mentőtorony, de az emberes verziónál igen, hiszen alapvető elvárás a NASA részéről – akik amúgy az űrsikló esetében ezt nem tartották fontosnak (csak az első négy úton volt a kétfős személyzetnek katapultülése). A SpaceX pedig folyamatosan hangsúlyozta, hogy a Dragon tervezésekor a későbbi, embert szállító verziót is szem előtt tartják.


Dragon teher- és személyszállító változat, utóbbi esetén mentőtoronnyal

Igazából már ebben az időben bírt azzal a tervezési érdekességgel a Dragon, hogy nincs hagyományos értelemben vett műszaki modul, csak egy úgynevezett "csomagtartó" (trunk) helyezkedik el az űrhajó alján.


A Dragon felszerelése a Falcon 9 orrára, látható az üreges "trunk"

A trunk (maradjunk inkább az angol névnél) alapvetően eltér a korábbi űrhajó megoldásoktól. Az űrhajó magában foglalja a hajtóműveket és az üzemanyagot – azt is, amit a többi űrhajónál a műszaki modulban szoktak elhelyezni. A trunk pedig a napelemek rögzítésére, illetve a hőháztartás biztosításához szükséges radiátorokat tartalmazza "csak", de természetesen lehet benne a kapszula számára hasznos folyadékokat (oxigén, víz) tárolni, mivel a trunk és a kapszula között van egy csatlakozórendszer. Ezenkívül pedig hasznos terhet lehet elhelyezni a belsejében, például kis méretű műholdakat (cubesat) innen indítani, vagy olyan hasznos terhet lehet itt elhelyezni, aminek nincs szüksége túlnyomásos térre – például egy dokkolómodult vagy külső részegységeket az űrállomáshoz.


A CRS-3 küldetés (Cargo) Dragon űrhajója a világűrben

A CRS keretében megvalósult Dragon verzió alapvetően igen jól szerepel a mai napig. A kapszula 3,6 méter átmérőjű, 2,9 méter magas, a túlnyomásos belső terében 10 m3 térfogat áll rendelkezésre, amely mellett a trunkban további 14 m3 (nem túlnyomásos) tere is kihasználható. A manőverezést 18 db Draco nevezetű manőverező hajtómű teszi lehetővé (2 x 4 és 2 x 5 csoportba elhelyezve körben), a tolóerejük 400 newton, és minden manőverért ők felelnek. A hajtóművek a hajtóanyag-tartályokkal együtt a kapszula alsó felén, körben vannak elhelyezve.


A tengerből kihalászott, világűrből visszatért Dragon kapszula, bal oldalon láthatjuk az ejtőernyő tárolórekeszét és az ernyő kábeleinek vezetőcsatornáját

Szintén a kapszula alsó felén találhatóak az ejtőernyők, amelyeknek a kábelei egy jól látható, ferde csatornában mennek a kapszula tetején lévő rögzítési pontokhoz. A visszatéréskor először két stabilizálóernyő nyílik ki, majd három nagy méretű fékezőernyő. A légkörbe való visszatéréshez viszont először a kapszula alján található hővédő pajzs kap szerepet, amely a PICA-X nevezetű anyagból áll. A PICA eredetileg a NASA saját fejlesztése volt, a rövidítés a Phenolic Impregnated Carbon Ablatort takarja, ami kb. fenollal átitatott szén(alapú) elégő hővédelemnek fordítható. A SpaceX ezt egy olcsóbb gyártástechnológiával alkalmazva fejlesztette tovább, ez lett a PICA-X. Érdekessége a Dragon űrhajóknak az is, hogy a hővédő pajzsot nem oldja le, márpedig ez tetemes plusz tömeg földet (vizet) érésnél – viszont a SpaceX szerint a hővédő pajzs olyan jól szerepelt eddig, hogy (természetesen) átellenőrzés után akár 10 alkalommal is újra felhasználható.


A Teherszállító Dragon felépítése

A teherszállító verzió érdekessége, hogy nem dokkol a hagyományos értelemben, hanem csak megközelíti az űrállomást, majd a kapszulából kifordított rögzítési ponton megragadják a CanadArm 2 robotkarral, és az űrállomás egyik megfelelő dokkolóportjára, a CBM-re csatlakoztatják. A CBM-nek (Common Berthing Mechanism vagyis Közös Kikötési Szerkezet) egy aktív (legyen "apa") és egy passzív (legyen "anya") eleme van, a japán H-II és az amerikai Dragon, illetve Cygnus teherűrhajók passzív rendszerrel rendelkeznek, az űrállomáson pedig jelenleg négy passzív és két aktív rendszer van (az európai ATV és az orosz Szojuz, illetve Progressz űrhajók az orosz SzSzVP dokkolómodult használják). A CBM egyik legfőbb előnye, hogy maximum 1,3 méteres átmérőjű lehet a csatlakozónyílás, míg az SzSzVP csak 0,8 méteres, így nagyobb méretű modulok is és csomagok is szállíthatók vele.


A CRS-8 úton, a Dragon megközelítése, befogása és csatlakoztatása az űrállomáshoz

Ugyan a SpaceX a kezdetektől fogva emberes repülésre szánta a Dragont, csak a CCDev segítségével indultak el a valódi fejlesztések. Látszólag egyszerű lenne a dolog, hiszen "csak" üléseket kell szerelni a Cargo Dragonba, és már mehet is az emberes utazás.

Nos, közel sem.

Mindenekelőtt szükség van a már említett mentőhajtóműre vagy mentőtoronyra. Az összes amerikai emberszállító űrhajón (kivéve a katapultülésekre szavazó Geminit és ugye az űrsiklót), illetve a szovjet/orosz űrhajók esetén a Szojuz űrhajócsalád is rendelkezett mentőtoronnyal, ami veszély esetén leemeli a rakéta orráról az űrhajót, és kimenekíti a személyzet kapszuláját. Bevált, kiforrott rendszerről beszélünk tehát.


Az Apollo mentőtornyának tesztje

Ehhez képest a Starliner és a Dragon esetében is új megoldást kerestek. A fő probléma ugyanis a tömeg, márpedig a mentőtorony nehéz. Az Apollo mentőtornya cirka 3,6 tonna volt összesen. Ennek pedig semmi más haszna nincs, mint megmenteni a kapszulát, ha valami baj üt ki. Érthető, hogy ha egy mód van rá, akkor valami jobb, de legalábbis könnyebb megoldást keres mindenki. Mind a Boeing, mind a SpaceX tehát úgy döntött, hogy az űrhajó fő hajtóműveit használja fel vészhelyzetben. A logika érthető, hiszen amúgy is szükség van egy hajtóműre, ami a deorbitáló (légkörbe visszatérő) manővert végrehajtja; ha ezt elég erősre építjük, akkor fel lehet használni az emelkedés közbeni mentésnél is.


Elon Musk, a SpaceX CEO-ja és Charles Bolden, a NASA akkori vezetője, mögöttük a DragonRider,
jól látható a két SuperDraco hajtóművet befogadó 'orr'

Ahol alapvető a különbség, az az elhelyezés. A Boeing ugye a műszaki modul aljára helyezte el a hajtóműveket, hagyományosnak tekinthető elhelyezéssel – csak a másodlagos felhasználás volt új. A SpaceX továbbra is ragaszkodott viszont ahhoz, hogy a Dragon a kapszulájában helyezze el a hajtóműveket, és visszahozza azt a Földre. A Draco hajtóművek ehhez persze túl gyengék, így egy új, nagy teljesítményű hajtóműre volt szükség, ez lett a SuperDraco, amelynek a kifejlesztését a CCDev-2 keretében részben a NASA pénzelte. A 3D nyomtatással készülő hajtómű igen nagy teljesítményt ígér nagyon kis helyigénnyel, a Dracóval azonos (monometil-hidrazin és nitrogén-tetroxid) üzemanyag / oxidálószer párossal. A gond az elhelyezése volt. A 2012-ben először bemutatott Dragon (akkor éppen DragonRider (~Sárkánylovas) névvel futó) változatnál konkrétan a Dragon kapott négy "orrot", amelyek esztétikusnak éppen nem nevezhetőek, plusz áramlástanilag sem volt optimális megoldás. Az elhelyezés bizonyos szintig kényszer szülte - a hővédő pajzs által a visszatéréskor nyújtott "árnyékba" kell helyezni, így viszont csak átlósan oldalra-lefele nézhetnek, ami némileg rontja a hatásfokot.


A Crew Dragon bemutatkozása

2014-ben egy alaposan áttervezett, áramvonalas, az eredeti Dragonhoz képest nagyon modern hatású változatot mutatott be Musk, noha a "mag", a nyomásálló modul, nagyban megegyezik. Ez a Crew Dragon, ahol a SuperDraco hajtóműveket négy áramvonalas gondolában helyezték el, amelyek szépen beleolvadtak a kapszula külső burkolatába; az immár 'jetpack'-nek titulált elhelyezés lényegében négy gondolában 2-2 SuperDraco főhajtóművet és 4-4 Draco manőverező hajtóművet rejt magában. Táplálásukra a kapszula alsó felén körben elhelyezett tartályok felelnek, az alkalmazott hajtóanyag monometil-hidrazint (üzemanyag) és nitrogén-tetroxid (oxidálószer).

A SuperDraco 74 kN tolóerővel bír egyenként, és a teszteken egy tized másodperc alatt nulláról teljes tolóerőt képesek leadni – ez igencsak fontos, ha éppen ki kell menekíteni a kapszulát egy meleg helyzetben. A hajtóművek továbbá lehetővé teszik, hogy akár ejtőernyő nélkül szálljon le az űrhajó. Ez ismét egy méretes vargabetű a SpaceX tervei és lehetőségei körül.


A Dragon 2 pad abort tesztje –
érdemes megfigyelni, hogy miután leoldotta a trunkot, azonnal átfordul, mivel a súlypontja alul van

Az eredeti javaslat szerint az űrhajó a szárazföldre száll le, két opciót említve: az egyiknél ejtőernyővel fékezve a visszatérést, majd hajtóművel tompítva a becsapódást, míg a másik opció szerint nincs ejtőernyő, a lassításhoz csak a SuperDraco hajtóműveket használják fel, és azokkal a szárazföldre tud leszállni. Az ejtőernyős tengerre szállás maximum vészhelyzetben szükséges, például ha a hajtóművek a visszatérés alatti tesztgyújtáson nem működnek megfelelően (a SpaceX szerint bármelyik két hajtómű elvesztése még tolerálható), ekkor vészhelyzeti eljárásként ejtőernyővel tengerre száll le a kapszula.


2012-es videó a módosított Dragon v1-gyel (DragonRider), amely ejtőernyővel lassul, majd rakétahajtóművekkel tompítja a leszállást

Ez szép is volt, amíg a NASA elő nem hozakodott menet közben egy újabb kéréssel: miután nem bíznak a SpaceX által kiválasztott rakétahajtóműves fékezés és leszállás opcióban, amíg nincs kellő tapasztalat (kellő mennyiségű sikeres landolás személyzet nélkül), a Dragon leszállások tengerre történjenek. Tehát nem vészhelyzeti forgatókönyv, hanem alapértelmezés szerint. A Boeing CST-100 esetében a leszállás felfújható légzsákokra történik, amelyek mind szárazföldön, mint vízen való leszállásnál használhatóak. Paradox módon a Dragon v1 tökéletesen bevált leszállási módszerrel bír tengerre – de pont azért akarta a SpaceX szárazföldre, irányítottan letenni a kapszulát, mert így nincs szükség arra, hogy felkutassák a kapszulát, majd kihalásszák a tengerből. Az űrhajó egy előre jól meghatározott pontra száll le – tiszta, gyors és hatékony.

Ezt felülírta a NASA kérése, így a Dragon v2 alapvetően az új ejtőernyőire fog támaszkodni visszatéréskor; ezek az űrhajó orrán lévő tárolókba kerültek (szemben a Dragon v1-gyel), illetve a főernyők száma háromról négyre nőtt.


A Crew Dragon űrhajó a "trunk" (~csomagtartó) moduljával együtt

Visszatérve a Dragon 2-re, az űrhajó tömege körülbelül 9 és fél tonna lesz várhatóan, amiből ~1588 kg az üzemanyag és az oxidálószer. A SuperDraco hajtóművek adatai alapján az űrhajó összesen így cirka 420 m/s delta-V-vel rendelkezik, ám ebbe a leszállás is beletartozik. Ez az érték alapvetően a Szojuz és feltehetően a Starliner képességeihez hasonló, vagyis valóban komoly űrbéli pályaváltoztatásra nem képes, például ha valahogy eljutna Hold körüli pályára, onnan nem lenne képes visszajutni önerőből (~1,31 km/s delta-V szükséges ehhez a manőverhez). Innen nézve tehát "kizárólag" alacsony Föld körüli pályán belül használható alapkiépítésben, hiába állítja a SpaceX, hogy akár másik bolygóról való visszatérésre is felkészítették.


Az első Crew Dragon makett belső tere – felül négy szék, a középső kettő az irányításért felelős űrhajósoknak,
alattuk három szék, a beltér még borítás nélkül

A bemutatásakor még belső burkolat nélküli kabin elrendezése csak finomodott, de az alaptétel nem változott: a kapszula viszonylag keskeny és magas, alul három, felette némileg eltolva, tartórudakra szerelve négy szék található. Noha elvben lehetséges a hét fős személyzet szállítása, az ISS-hez feltehetően 4 űrhajós fog a fedélzetén utazni, a többi szék helyére pedig ellátmányt lehet majd pakolni. A felső sor középső két székén a hajó irányításáért felelős űrhajósok foglalhatnak helyet (parancsnok és pilóta, ha a hagyományos elrendezésen nem változtatnak), a műszerfalat pedig fel lehet hajtani, ha nincs szükség rá. Maga a műszerfal is átalakult, az eredeti verzióban négy érintőképernyő és egy középső (mindkét űrhajós által kezelhető) joystick helyett három nagyobb érintőképernyő és pár dedikált kapcsoló képezi a kezelőfelületet, utóbbiak a vészhelyzeti feladatokra szolgálnak.


A 2015-ös SpaceX videó modern, de kissé steril hatású Crew Dragon belteret mutatott

A SpaceX ígérete szerint a Crew Dragon magas fokon automatizált lesz, ezt például a fenti videóban úgy hangsúlyozták ki, hogy a Földre való visszatérést pusztán egy gombnyomással el lehet indítani, a többi a számítógépek dolga, a legénységnek nem kell beavatkoznia.

A Dragon v2 másodlagos alkalmazása teherhajóként fog beteljesülni, a CRS-2 keretében ugyanis a SpaceX két opciót kínált: a Dragon v1-et a CRS-1 keretében már bevált módon, illetve a Dragon v2-t, amely hajtóművel, szárazföldre tér vissza. A NASA az utóbbit választotta, legalább 6 ellátó útra – a SpaceX szerint a Dragon v2 alkalmazásának előnye az, hogy gyorsabban lehet az űrállomásról visszahozni hasznos terhet, például a leszállás után rövid idővel az ISS-ről visszahozott mintákat már vizsgálhatják is a tudósok.


Dragon v1 (alul) és Dragon v2 (felül) űrhajók az építés / felkészítés különböző fázisaiban...

Falcon 9 Block V, a hordozórakéta

A Falcon 9-ről már nagy vonalakban írtam, így most csak átvesszük, amit azóta sikerült a témában még összegubáznom. :)

Eredetileg ugyebár a SpaceX úgy képzelte, hogy a Merlin-1 rakétahajtómű köré komplett családokat épít, a Falcon 1/5/9 típusjelzés az első fokozatban használt Merlin-1 hajtóművek számát takarta. A Falcon 1 inkább tanulópénz volt (három sikertelen indítás után két sikeres), és a NASA kereskedelmi teherszállító szolgáltatás (CRS) megnyerése után inkább egyből a Falcon 9 fejlesztésére koncentráltak. Csakhogy az elnevezésnél ismét sikerült a következetességet mellőzni, főleg, mivel a belső elnevezések nem publikusak, vagy legalábbis nincsenek sehol kifejtve, így a következőkben gyakorlatilag találgatásokat olvashattok:


A Falcon család (F9 Block 1, F9 Block 3, Falcon Heavy)

Block elnevezés (a cégen belüli): Nem hivatalos, általánosan használt elnevezés

Block 1 : Eredetileg nem volt, később v1.0 néven hivatkoznak rá
Block 2 : (Feltehetően) sose repült
Block 3 : v1.1
Block 4 : v1.2 vagy Full Thrust
Block 5: (Elon Musk azt állította, hogy ezt a verziót fogják használni az emberes űrrepüléseknél)

A Falcon 9 igencsak felforgatta a hordozórakéták piacát, olcsón nyújtott jó teljesítményt, igaz, a cikk írásakor 30 indításból 1 teljes kudarc (Dragon CRS-7) és egy félsiker (a Dragon CRS-1 útnál volt egy másodlagos műhold, amelynél nem volt lehetőség a második fokozat újragyújtására, miután az első fokozat egyik hajtóműve az emelkedés közben leállt, és a NASA biztosra akart menni a CRS-1 pályáját illetőleg), illetve egy esetben az indítás előtti hajtóműtesztnél felrobbant a rakéta az üzemanyag feltöltése közben – itt csak az volt a roppant kellemetlen, hogy már az orrán ott volt az Amos-6 műhold.

Ahogy a fenti felsorolásból látható, a Falcon 9 rendesen kupálódott az idő folyamán. Röviden ezt vegyük át (a Blockok persze feltételezések, csak a Block 1 (?) és a Block 5 ismert valójában):

Block 1: Az első fokozaton 3x3-as hajtómű elrendezés Merlin-1C hajtóművekkel, a második fokozatban egy Merlin-1C vákuum verziója (hosszabb és nagyobb harang, ami nagyobb teljesítményt és jobb hatásfokot biztosít). Az első két úton ejtőernyős leszállási kísérlet történt az első fokozatnál (ahogy a Falcon 1-esek esetében), de mindkettő sikertelen volt. LEO pályára ~9 900 kg-ot tudott felvinni.

Block 2: Az első User Manual hivatkozik rá, fejlesztett Merlin-1C+ hajtóművekkel, nagyobb teljesítménnyel, de továbbra is 3x3-as hajtómű elrendezéssel. Feltehetően sose repült (aztán nem kizárt, hogy az első Falcon 9-esek között találjuk őket).

Block 3: Az első fokozaton a középső hajtómű körül körben lett a nyolc másik elhelyezve, ezt a SpaceX "octaweb" elrendezésnek hívja. A hajtóműveket Merlin-1D (illetve 1D Vac) változatra cserélték, az első fokozatot megnyújtották (nagyobb hajtóanyagtartályok), illetve opcionálisan leszállólábakkal és a hajtóművek mögött hővédő pajzzsal lehet ellátni a visszatéréshez. Ha nincsenek lábak, illetve visszahozási kísérlet, akkor cirka 13 150 kg-ot tud alacsony Föld körüli pályára feljuttatni.

Block 4: Eddig a legutolsó ismert változat, a második fokozatot némileg megnyújtották, illetve a fokozatokat mélyhűtött hajtóanyaggal töltik fel indulás előtt, így azonos térfogat mellett nagyobb tömegű (mennyiségű) folyadékot lehet beletankolni. E mellett a hajtóművek még nagyobb teljesítményű Merlin-1D+ / 1D+ Vac változatok, így nem újrafelhasználható üzemmódban már 22 800 kg-ot vihet LEO-ra. A cél azonban itt már lehetőleg az újrafelhasználás lehetősége. Ha a szárazföldre (nagyjából a kiindulási pontra) szeretnék az első fokozatot visszahozni, akkor a teherbírás ~30%-kal csökken, mivel a fokozatban üzemanyagot kell hagyni a fékezőmanőverre és a lassításra, majd a leszállásra. Ha a tengerre, az ASDS landolóplatformra szeretnék visszahozni, akkor csak a lassításra és a leszállásra kell tartalékolni, ám ez is ~15%-kal csökkenti a teherbírást.

Block 5: Mikor Musk először említette, majd Shootwell később dettó ezt az elnevezést használta rá, kiderült hogy legalábbis részben a CCtCap (vagyis a Crew Dragon) és a katonai célú indítások miatt szükséges fejlesztések lesznek benne – per pillanat csak találgatni lehet, mire gondoltak, de feltehetően arra, hogy a szárazföldre tudjon leszállni az első fokozat (a korábban említett ~30%-os hasznos teher 'büntetés' mellett) akár emberes Dragon indításkor is. Szintén feltételezés, de az Amerikai Légierő pénzeli részben a Merlinnél jóval nagyobb teljesítményű Raptor hajtómű fejlesztését, eredetileg a második fokozatban való használatra (hogy aztán a Block 5 második fokozatában Raptor vagy Merlin lesz-e, csak találgatjuk még). A Raptor folyékony oxigént és metánt használ a Merlinnél használt folyékony oxigén-kerozin páros helyett.

Megjegyzés: Az én elméletem némileg eltér a máshol olvashatóktól, például a /r/SpaceX Wiki szerzői úgy értelmezték Elon Musk megjegyzését, hogy a Block 4 még nem repült (avagy most azok repülnek), a Block 3 egyenlő Falcon 9 FT, és a Block 2 egyenlő Falcon 9 v1.1. Természetesen meggyőzhető vagyok az elméletem felülvizsgálatában, amennyiben új információk kerülnek ki, avagy valami felett átsiklottam - az ezzel kapcsolatos véleményeket a hozzászólásokban közzé lehet tenni.


Falcon 9, orrán a Crew Dragonnal

Mit tudunk tehát a Block 5-ről?

Alapvetően annyit, hogy a SpaceX továbbra is igyekszik maximalizálni az újrafelhasználhatóságot. A CRS-9 és a CRS-10 út esetében a Dragon indítása után az első fokozat visszatért a floridai leszállóhelyre (és már nem a tengeren váró bárkára). Feltehetően a CCtCap keretében is hasonlóképpen fog zajlani, vagyis a Falcon 9 első fokozatát vissza fogják tudni forgatni – ahogy már régóta tervezik.


Középen a Falcon 9 indítás utáni útja szárazföldre való visszatéréskor, a leválás után egy fékezőmanővert hajt végre, majd ~70 km magasságban egy fékező manővert.
Jobbra a leszállás fázisát látjuk; alaphelyzetben a tengerbe csapódna (ha esetleg meghibásodás lépne fel), egy enyhe "S" manőverrel kerül a leszállóhely fölé.
Balra a Blue Origin New Shepard szuborbitális rakétájának repülése

Csakhogy ezzel kapcsolatosan vita alakult ki a NASA és a SpaceX között. A mélyhűtött üzemanyag és oxigén feltöltése nagyon kényes folyamat; miután a rakétát feltöltötték, rövid úton indítani kell (mivel a rakétának nincs hőszigetelése), különben az üzemanyag és az oxigén elkezd felmelegedni, amit a túlnyomás miatt ki kell engedni – elvesztik tehát az előnyt, amit ez az eljárás nyújt. A SpaceX eredetileg úgy gondolta, hogy a legénység beszáll az űrhajóba, majd feltankolják a rakétát – ha eközben valami baj történne, a Dragon v2 rakétahajtóművei mentik ki a járművet. Ez az eljárás a NASA-nak nem tetszett, ők a feltankolás után akarták a személyzetet a rakétán látni.

A vitát a 2016. szeptember elsején történt baleset (legalábbis látszólag) rövidre zárta. A NASA megkövetelte, hogy a rakétát a személyzet beszállása előtt tankolják fel. Ez egyébként történelmileg így működik az Egyesült Államokban, ám "keleten" fordítva, és bizonyítva lett, hogy nem feltétlen veszélyesebb: 1983-ban az indítóálláson kigyulladt egy Szojuz-U hordozórakéta, tetején a Szojuz T-10 űrhajóval – a mentőtorony azonban végül biztonságban eltávolította az űrhajót, és a legénység túlélte a balesetet. A SpaceX érvelése ugyanerre épül: a legénység egy üzemanyag nélküli "biztonságos" rakétába száll be, innentől kezdve egy mentőkapszulaként működő űrhajóban ülnek, bármiféle veszélyhelyzet esetén biztonságosan kimenekíti őket a rendszer. Ellenben ha a legénységnek és a beszálláskor segédkezőknek egy feltankolt rakéta tetején kell a beszállást végrehajtani, akkor egy esetleges vészhelyzet esetén nincs mód a menekülésre, csak ha a személyzet már bekötötte magát, és az űrhajó ajtaját bezárták. A kisegítőknek (ha lesznek) nincs menekülési útvonala (feltehetően lesz, ha ez a megoldás fog mégis győzedelmeskedni). A kérdéskör még nem tisztázott...

A Falcon Heavy és a 'Dragon v2' egyéb alkalmazási lehetőségei

A Falcon Heavy koncepció szinte a kezdetektől fogva szerepel a SpaceX terveiben. Alapvetően arról van szó, hogy a Falcon (5, majd annak lelövésével a Falcon) 9 első fokozatát ún. Core-nak (mag-nak, itteni értelmezése kb. központi modul) nevezik, és két ilyen modult az 'alap' rakéta első fokozata mellé helyezve gyorsítórakétának használják őket. Ez a megoldás viszonylag egyszerű, hiszen a gyorsító fokozatok (elvben) azonosak az első fokozattal, de legalábbis nem sokban térnek el, így tervezésük, gyártásuk, üzemeltetésük egyszerű(bb), mintha egy dedikált gyorsítórakéta lenne. Plusz felhasználva a Falcon 9 újrahasznosítási eljárásait, az egész rendszer akár mindhárom 'Core' modult visszaszerezheti, így a költségek jelentősen csökkenhetnek (az első Falcon Heavy legalább egyik gyorsítófokozata egy már repült Falcon 9 első fokozatból lett átalakítva).


A Falcon Heavy indításának és az első három fokozatának visszahozatala CGI videón,
itt az Asparagus-kiépítést mutatják be, noha jelenleg úgy tűnik, hogy ezt nem fogják használni

Egy időben a 'Kerbal Space Programból' már ismert ún. Asparagus-kiépítést is bevetették volna. Ennek lényege, hogy a két oldalsó modul látja el az emelkedés első szakaszában üzemanyaggal a középső modult is, ha kiürülnek, akkor leválnak, és a középső modul így teli tartályokkal gyorsul tovább. Ez az eljárás javítja az üzemanyag hatékony felhasználását, ám jelentősen bonyolulttá teszi az üzemanyagrendszert. Nem véletlen, hogy a hírek szerint a SpaceX már letett az alkalmazásáról.

A Falcon Heavy ezzel együtt igen komoly hordozórakéta, hivatalosan mintegy 54 tonnát vihet alacsony Föld körüli pályára (ami több mint kétszerese a Falcon 9 FT-nek). A fő probléma vele az, hogy késik, 2011-ben úgy tervezték, hogy 2013-ban lesz az első indítás, ami azóta is csúszik, e sorok írásakor 2017 nyara a várható első indítás időpontja. A csúszás legalábbis részben a 'kistestvér' roppant sikeres fejlesztésének is köszönhető – anno a Falcon Heavy célja részben a GTO/GEO pályára nehezebb (6-8 tonnás) műholdak juttatása volt. Csakhogy erre már a Falcon 9 FT is képes lett (igaz úgy, hogy az első fokozat nem kerül visszahozásra, ám így is hasonló áron megy, mint az újrafelhasználható Falcon Heavy), tehát egész egyszerűen "elvette" a nagyobb rakéta potenciális indítási lehetőségeit.


A Falcon Heavy – érdemes megfigyelni, hogy a nem sokkal feljebb berakott képhez képest
a kiszolgálórendszerek terén nem sok minden változott,
a rakétának alapvetően csak egy másik indítóasztalra van szüksége

Viszont a Falcon Heavynek nem "csak" a GEO pályára állítandó műholdaknál lenne szerepe, hanem a Dragon v2-vel párosítva messzebb is indulnának. A SpaceX ugyanis 2017. február 27-én bejelentette, hogy két fizető utast visz egy Dragon v2 majd egy Hold körüli útra – 2018 végén várhatóan. A számítások szerint a Falcon Heavy mintegy 17 tonnát indíthat el Hold közeli pályára úgy, hogy mindhárom 'core' fokozatot visszahozhatják közben, vagyis az út annyira nem lehet drága. Főleg, ha a Dragon is újrafelhasznált, amire megvan a lehetőség – a NASA ugyanis a CCtCap keretében mindig új építésű űrhajót kért, így például a most 2017 végére tervezett, ISS-re induló személyzet nélküli útnál felhasznált űrhajó minden további nélkül felhasználható majd például a Hold-megkerülő útra. Így ha újrafelhasznált 'core' fokozatokkal és újrafelhasznált űrhajóval számolunk, akkor az egész út mindenestől akár 100 millió dollárba is beleférhet...

A másik alkalmazás pedig a Red Dragon. A SpaceX régóta játszik a Marsra szállás gondolatával (eleve egy Mars-misszió elképzelés problémái miatt jött létre a SpaceX maga – ahogy a cég történetével foglalkozóan már megírtam). Ahogy már a Dragon is "leszállt" a Marsra a This is SpaceX CGI videóban.

Ezek után nem volt meglepő, hogy a tavaly szeptemberi IAC előadáson Elon Musk jelezte, a 'Red Dragon' program keretében 2018-ban egy Falcon Heavy rakétával a Marsra küldenek egy Dragon 2-est. A programnak alapvetően sokkal mélyebb céljai nem voltak – a cél "csak" annyi, hogy egy kapszula repüljön el a Marsig, teszteljék a Marsig tartó úton a rakétát, a kapszulát, a Mars légkörében való fékezést és a leszállást. Feltehetően kudarcot vallanak, de kiderül, hogy hol számolták el magukat. De még ez az elképzelés is több téren ad plusz feladatot: a Mars légkörébe másfajta ejtőernyő szükséges, mint a Föld légkörébe, például. A Falcon Heavy csúszása és a SpaceX előtt álló feladatok tükrében nem is volt meglepő, amikor 2017 elején szép csendben inkább 2020-ra tolták a Red Dragon várható indítását.


Fantáziarajz arról, hogy a Red Dragon leszáll a Marson

Az első út sikere vagy kudarca alapján pedig később újabb Red Dragon küldetések indulhatnak. Ugyan a SpaceX alapvetően teherszállító / ellátmányszállító utaknak titulálta ezeket, valójában inkább kísérleti utak lehetnek, ahol például automatizált rendszerek a Mars légköréből való metán-előállítást tesztelhetik a későbbi Mars-repülések előtt.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!

Hirdetés

Azóta történt

Előzmények

Hirdetés

Copyright © 2000-2018 PROHARDVER Informatikai Kft.