Deze pagina afdrukken

Dragon: 's werelds eerste commerciële ruimtecapsule

Geschreven door
Beoordeel dit item
(14 stemmen)
Het Dragon ruimtetuig Het Dragon ruimtetuig Foto: NASA / SpaceX

Toen het Amerikaanse Space Shuttle tijdperk in 2011 ten einde kwam, werd het al gauw duidelijk dat commerciële ruimtevaartbedrijven een steeds grotere rol zouden gaan spelen in de bemande ruimtevaart. Eén van de grote spelers op vlak van commerciële ruimtevaart is het Amerikaanse bedrijf Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX) dat in 2002 opgericht werd door ondermeer Elon Musk die eerder ook al één van de mede-oprichters was van PayPal.

In eerste instantie richtte SpaceX zich vooral op de ontwikkeling van een eigen draagraket maar in 2005 liet het jonge ruimtevaartbedrijf ook weten een eigen ruimtecapsule te ontwikkelen dat zowel vracht alsook mensen in de ruimte moet brengen. Het ontwerp van dit ruimtetuig werd door het Amerikaanse ruimtevaartagentschap NASA positief onthaald met als gevolg dat SpaceX een contract ondertekende met NASA voor de bevoorrading van het internationaal ruimtestation ISS. Door dit contract mag SpaceX in opdracht van NASA twaalf onbemande ISS-bevoorradingsvluchten uitvoeren en werd het bedrijf officieel één van de twee commerciële partners in de bevoorrading van het internationaal ruimtestation. De kosten voor de demonstratievluchten worden door NASA in het kader van een ontwikkelstimulatieprogramma (Commercial Orbital Transportation Services - COTS) gefinancierd. In dit artikel leren we meer over dit private ruimtetuig en zijn verschillende historische testvluchten.

Bevoorrader van het ISS

De Dragon ruimtecapsule heeft een maximale diameter van 3,7 meter, is 6,1 meter groot en beschikt over een onder druk gebrachte leef- en opslagruimte van 10 kubieke meter. Het ruimtetuig bestaat uit een klassieke capsule die door middel van een hitteschild kan terugkeren in de atmosfeer van de Aarde. Naast de capsule bestaat het ruimtetuig ook nog uit de zogenaamde 'Extended Trunk' die voorzien werd van zonnepanelen en op het einde van een missie opbrandt in de atmosfeer van de Aarde. De twee zonnepanelen kunnen gemiddeld 1 500 watt energie leveren en worden opengevouwen eenmaal de Dragon zich in een lage baan om de Aarde bevindt. De Extended Trunk heeft een volume van 34 kubieke meter en dient voornamelijk als adapter tussen de Falcon 9 raket en Dragon capsule. Elke Dragon ruimtecapsule wordt in de ruimte gebracht met behulp van een bijhorende Falcon 9 draagraket die eveneens door SpaceX ontwikkeld en gebouwd werd. Niet geladen heeft elke Dragon een gewicht van 4,2 ton. Tijdens ISS-bevoorradingsmissies kan dit commerciële ruimtetuig 6 ton aan vracht naar het ruimtestation brengen. Van deze 6 ton bevindt zich ongeveer 3,3 ton cargo in de onder druk gebracht capsule. De volledige configuratie Dragon en Extended Trunk heeft bij het lanceren uiteindelijk een gewicht van 12 ton. Eenmaal aangekomen bij het internationaal ruimtestation ISS zal de Canadarm2 robotarm van het ruimtestation de Dragon 'vastgrijpen' waarna ruimtevaarders aan boord van het ISS de Dragon zullen vasthechten aan één van de Amerikaanse koppelingsmodules. SpaceX en NASA voorzien dat elke Dragon ongeveer dertig dagen kan gekoppeld blijven aan het ISS waarna de ruimtecapsule terugkeert naar de Aarde. Op het einde van een missie kan de Dragon uiteindelijk ook drie ton vracht terug naar de Aarde brengen. Hierdoor heeft SpaceX een zeer belangrijke troef in handen aangezien de huidige ISS-bevoorraders zoals de Europese ATV of de Russische Progress ruimtetuigen opbranden in de atmosfeer aan het einde van hun missie.

DragonIngenieurs en technici leggen de laatste hand aan een Dragon ruimtecapsule - Foto: SpaceX / NASA

Varianten van de Dragon

Om het succes van het Dragon-concept nog meer te benadrukken, stelde SpaceX de afgelopen jaren ook enkele varianten van de Dragon voor die kunnen gebruikt worden voor verschillende doeleinden. Zo werd de Dragon, naast het lanceren van vracht en experimenten, ook ontworpen om mensen in de ruimte te brengen. SpaceX ontwikkelde een bemande variant van de Dragon, de 'DragonRider', die maximaal zeven ruimtevaarders in de ruimte moet kunnen brengen. Het ruimtetuig kan ook zowel mensen als vracht in de ruimte brengen. De DragonRider moet in staat zijn om geheel automatisch een koppeling uit te voeren met het ISS en dankzij het NASA Docking System kan het ruimtetuig zich vasthechten aan alle niet-Russische modules van het ruimtestation. Om de veiligheid van de ruimtevaarders tijdens de lancering te garanderen ontwikkelt SpaceX ook een eigen 'launch escape system' dat de ruimtecapsule moet losmaken van de draagraket bij eventuele problemen tijdens de eerste minuten van de lancering. Een tweede variant van de klassieke Dragon ruimtecapsule is de 'DragonLab' die ontworpen werd om enkel vrachten en experimenten in de ruimte te brengen tijdens private of wetenschappelijke missies. Tijdens dergelijke missies zouden bedrijven of wetenschappelijke onderzoekscentra de DragonLab kunnen gebruiken voor het uitvoeren van tal van experimenten op vlak van geneeskunde, biologie, materiaalonderzoek en aardobservatie. De meest gewaagde en gedrufde variant van de klassieke Dragon is ongetwijfeld de 'Red Dragon'. In juli 2011 liet NASA's Ames Research Center weten te onderzoeken of men de Dragon zou kunnen gebruiken voor een goedkope onbemande missie naar de planeet Mars. Zo zou men de Red Dragon op weg naar Mars brengen door middel van een door SpaceX ontworpen Falcon Heavy raket waarna het commerciële ruimtetuig een zachte landing zou maken op het Marsoppervlak. Aan boord van de Red Dragon zouden zich tal van experimenten bevinden die ondermeer moeten onderzoeken of er ooit leven op Mars is geweest. De geschatte kostprijs voor een dergelijke missie zou minder dan 425 miljoen dollar bedragen (draagraket niet inclusief) en de missie zou deel uitmaken van NASA's Discovery Program.

DragonComputersimulatie van een Dragon ruimtecapsule die 'vastgegrepen' wordt door de robotarm
van het ISS - Foto: SpaceX

Dragon Spacecraft Qualification Unit

Ondanks het feit dat de plannen van SpaceX, om een eigen ruimtecapsule te ontwikkelen, zeer goed werden onthaald, moest het bedrijf zijn technologie in de praktijk nog steeds bewijzen. SpaceX besliste uiteindelijk om in 2010 de Falcon 9 raket voor een eerste maal te lanceren met aan boord een testversie van het Dragon ruimtetuig. Deze aangepaste testcapsule kreeg de naam 'Dragon Spacecraft Qualification Unit' en werd op 4 juni 2010 in de ruimte gebracht vanop de Cape Canaveral lanceerbasis in Florida. Door een probleem met een parachute stortte de onderste rakettrap van de Falcon 9 te pletter in zee waardoor deze niet meer kon gebruikt worden. De eerste Falcon 9 raket bracht de Dragon Spacecraft Qualification Unit in een lage baan om de Aarde en de tweede trap van de raket bleef gedurende de volledige missie vastgehecht aan de testcapsule. Uiteindelijk brandde de Dragon Spacecraft Qualification Unit en de tweede rakettrap, na meer dan 300 omwentelingen om de Aarde, op 27 juni 2010 op in de atmosfeer van de Aarde.

COTS Demo Flight 1

De COTS Demo Flight 1 missie was de eerste onbemande ruimtevlucht van een Dragon ruimtecapsule in het kader van NASA's Commercial Orbital Transportation Services (COTS). Op 8 december 2010 werd vanop de Cape Canaveral lanceerbasis in Florida de tweede Falcon 9 draagraket gelanceerd die probleemloos de Dragon C1 ruimtecapsule 9 minuten en 30 seconden na liftoff uitzette in een lage baan om de Aarde op een hoogte van 288 kilometer. Tijdens deze eerste COTS demonstratievlucht werd enkel de ruimtecapsule losgekoppeld van de raket en bleef de Extended Trunk zoals voorzien vastzitten aan de tweede rakettrap. Het onbemande ruimtetuig voerde tijdens zijn missie een hele reeks tests uit waarna de Dragon C1 ,na de tweede omwenteling om de Aarde, al terugkeerde naar de Aarde. Uiteindelijk landde de ruimtecapsule na een ruimtevlucht van 3 uur en 19 minuten op 8 december 2010 in de Stille Oceaan nadat de drie parachutes zich probleemloos hadden geopend. SpaceX liet na de landing en de berging van de capsule weten dat de missie geheel succesvol was verlopen en de ruimtecapsule 800 meter van het voorafaangeduide landingspunt in zee was terechtgekomen. Door deze geslaagde missie werd SpaceX het eerste bedrijf in de wereld dat op eigen kracht een eigen ruimtecapsule in de ruimte bracht. Aan boord van de Dragon C1 capsule bevond zich, naast ballast, tijdens deze COTS Demo Flight 1 ook een opmerkelijke vracht. Zo vloog aan boord van het Dragon ruimtetuig een bol Franse kaas mee waarmee men als grap wou verwijzen naar de Cheese Shop sketch uit Monty Python's Flying Circus. Naast het Dragon C1 ruimtetuig bracht SpaceX in opdracht van de U.S. Army en het U.S. National Reconnaissance Office tijdens deze missie ook enkele kleine kunstmaantjes in een baan om de Aarde.

COTS Demo Flight 1De Dragon wordt gelanceerd door een Falcon 9 raket - Foto: SpaceX/NASA

COTS Demo Flight 2

SpaceX besloot, in samenspraak met NASA, om de twee volgende testvluchten naar het ISS aan te passen tot één laatste testmissie. Deze beslissing kwam er doordat de vraag naar nieuwe bevoorradingstuigen voor het ISS steeds groter werd en SpaceX er van overtuigd was dat de technologie achter de Dragon op punt stond. Uiteindelijk ging de COTS Demo Flight 2 op 22 mei 2012 van start doordat op die dag voor het eerst een onbemand Dragon ruimtetuig gelanceerd werd richting internationaal ruimtestation ISS. Oorspronkelijk had deze lancering al enkele maanden eerder moeten plaatsvinden maar deze werd verschillende malen uitgesteld omwille van extra tests. De Falcon 9 draagraket bracht de Dragon probleemloos in de ruimte waarna het private ruimtetuig voor de eerste maal in de ruimte zijn zonnepanelen openvouwde. Tijdens deze eerste ISS-bevoorradingsmissie moest Dragon ongeveer 500 kilogram een voedsel, kledij, computeronderdelen en wetenschappelijke experimenten afkomstig van Amerikaanse studenten naar het ISS brengen. Twee dagen na de lancering, op donderdag 24 mei, begaf de Dragon zich voor het eerst in de nabijheid van het ISS tot op een veilige afstand van ongeveer 2,5 kilometer. Tijdens dit essentiële 'rendez-vous' manoeuvre werden alle communicatie- en navigatiesystemen aan boord van de Dragon gecontroleerd en konden de ISS-ruimtevaarders de Dragon voor het eerst zien terwijl deze zich in een baan om de Aarde bevond. Een dag later, op 25 mei 2012, begaf de Dragon zich opnieuw tot bij het ruimtestation en ditmaal tot op slechts tien meter afstand. Deze korte afstand moest veilig bereikt worden zodat enkele ISS-ruimtevaarders, waaronder de Nederlandse ESA-ruimtevaarder André Kuipers, de Dragon in de ruimte konden 'vastgrijpen' met behulp van een robotarm. Eenmaal de Dragon vasthing aan de ISS-robotarm werd het bevoorradingstuig vervolgens vastgehecht aan de Harmony module van het ruimtestation. Dit was de eerste maal in de geschiedenis van de ruimtevaart dat een privaat ruimtetuig vastgemaakt werd aan een ruimtestation.

DragonHet Dragon ruimtetuig wordt 'vastgegrepen' door de ISS-robotarm - Foto: NASA/ESA

Na de historische koppeling van de Dragon aan het ISS werd de private vrachtmodule voor het eerst betreden door de ISS-ruimtevaarders waarna men begon met het overladen van de vracht. In de dagen die hierop volgden, werd materiaal dat niet meer gebruikt wordt aan boord van het ISS overgebracht naar de Dragon zodat men dit opnieuw naar de Aarde kon brengen. Alles samen werd er voor bijna 600 kilogram aan vracht opnieuw in de Dragon geladen. Uiteindelijk werd de Dragon op donderdag 31 mei 2012 terug losgemaakt van het ruimtestation en maakte de ISS-robotarm het ruimtetuig los zodat deze kon beginnen aan zijn terugkeer naar de Aarde. Enkele uren later voerde de Dragon succesvol een zogenaamde 'deorbit burn' uit waarbij de snelheid van het ruimtetuig minderde. De Extended Trunk werd vervolgens losgemaakt van de terugkeercapsule die op zijn beurt begon aan de terugkeer in de atmosfeer. Met een snelheid gelijk aan 25 maal de snelheid van het geluid keerde de capsule terug door de atmosfeer waarna deze afgeremd werd door drie grote parachutes. Even later kwam uiteindelijk het verlossende bericht dat de Dragon veilig geland was in de Stille Oceaan.

Kris Christiaens

Medebeheerder & hoofdredacteur van Spacepage.
Oprichter & beheerder van Belgium in Space.
Ruimtevaart & sterrenkunde redacteur.

Gerelateerde items (op tag)