Capsule Dragon SpaceX telah terselamat dengan ujian yang paling besar-kembali ke Bumi

Kemas kini, 3/8/19: Ciri ini diterbitkan satu hari sebelum ruang angkasa Naga SpaceX terlepas dari Stesen Angkasa Antarabangsa dan pulang ke Bumi. Tajuknya telah dikemas kini untuk mencerminkan ini, tetapi cerita di bawah ini tetap tidak berubah. Untuk membaca lebih lanjut mengenai kesimpulan yang berjaya misi ini, lihat bahagian tindak lanjut Ars: "SpaceX melengkapkan misi bersejarah, penerbangan kru mungkin nanti pada 2019."

Setakat ini, penerbangan SpaceX's Crew Dragon ke Stesen Angkasa Antarabangsa telah berlaku dan mungkin berharap.

Ia bermula apabila kapal angkasa Falcon 9 melanda jambatan pelancaran segera pada awal pagi Sabtu, melanda ke langit hitam Florida seolah-olah ia merupakan kembang api terbesar di dunia. Setelah berada di angkasa, Naga muncul membuka kerucut hidungnya, dipanggil rumah, dan mula menembak para pencetusnya seperti yang dijangka.

Kemudian, pada hari Ahad, kapal angkasa melepaskan salah satu ujian yang paling penting dengan perlahan-lahan menangkap Stesen Angkasa Antarabangsa, dengan berhati-hati menyelaraskan dengan pelabuhan dermaga mereka, dan latching dengan lancar. Dua jam selepas Dragon berlabuh, angkasawan masuk dan mendapati semua dalamnya.

Sepanjang semua ini, sebahagian daripada misi Dragon yang paling mencabar kekal di hadapannya. Minggu ini selepas undocking dari stesen awal pagi Jumaat, kapal angkasa akan membakar tujahannya untuk melakukan pembakaran deorbit, pada dasarnya melambatkan halaju yang cukup untuk mengarahkan dirinya keluar dari orbit dan memulakan proses jatuh kembali ke Bumi. Ini akan berlaku sekitar 7:50 pagi ET. Splashdown di Lautan Atlantik harus datang pada pukul 8:45 pagi ET.

Apabila kenderaan turun, kelajuannya perlahan dari titik permulaan kira-kira 27,000km / jam (~ 16,777mph) kerana ia terus menemui suasana yang lebih tebal. Suhu di luar kapsul akan melebihi mereka yang berada di permukaan Matahari, menguji perisai haba Dragon. Daripada bernafas api, Naga akan berusaha untuk bertahan hidup.

Kedua-dua momen yang paling kritikal ini akan berlaku semasa masuk ke atmosfera Bumi dan berhampiran penghujung ketika empat Dragon Dragon digerakkan. Di bahagian atas atmosfera, ada kemungkinan kecil kenderaan akan mula berkendara dengan tak terkendali kerana reka bentuk Naga, kerana kapsul itu tidak simetri untuk penempatan tujahan enjin. Dan dengan payung terjun Dragon-langkah kritikal yang terakhir untuk menangkap kejatuhannya-semuanya semestinya berfungsi.

"Ada faktor penumpang yang tinggi dengan kemasukan semula," kata Garrett Reisman, seorang veteran dari dua pendaratan pesawat angkasa lepas. Masih seorang perunding untuk SpaceX, Reisman membantu memimpin reka bentuk Dragon untuk syarikat itu dari 2011 hingga 2018. "Saya tidak mengatakan bahawa saya akan benar-benar, benar-benar gugup pulang ke rumah pada hari Jumaat, tetapi apabila ia akhirnya berlaku saya akan merasa sangat baik mengenainya. "

Kemasukan atmosfera

Untuk menerbangkan misi krew, SpaceX telah mengubah keseluruhan kapal angkasa Naga. Salah satu perbezaan utama ialah untuk Crew Dragon, jurutera telah membina sistem pelancaran pelancaran ke dalam kapal angkasa itu sendiri. Tiada kenderaan kru orbit yang mempunyai ini sebelum ini. Ini mungkin tidak terdengar seperti kemajuan terlalu canggih, tetapi ia menandakan perubahan besar dari kapsul kru lain yang dibina sebelum ini.

Reka bentuk asas sistem melarikan diri, yang dengan cepat menarik kapsul dari roket sekiranya berlaku kecemasan, tarikh kepada pereka kapal terbang legenda Max Faget. Pada mulanya dibina untuk kapsul Mercury yang melancarkan Amerika pertama ke angkasa, reka bentuk asas sistem ini melibatkan meletakkan motor roket padat di dalam sebuah menara di atas kapsul, yang boleh menyalakan sebentar untuk menarik kapal angkasa ke luar dan membolehkannya jatuh ke Bumi di bawah payung terjun. Malah kenderaan moden, seperti NASA Orion kapal angkasa, gunakan reka bentuk konvensional ini.

Secara dramatik, sistem melarikan diri seperti ini bekerja seperti yang dimaksudkan hanya pada bulan September lalu, apabila roket Soyuz FG gagal dan sistem pelepasan kapsul mendorong angkasawan NASA, Nick Hague dan angkasawan Rusia, Aleksey Ovchinin dengan selamat.

Masalah dengan reka bentuk menara ini di atas kapsul adalah, pada suatu ketika semasa pendakian kenderaan, ia mesti dihilangkan, mewujudkan lebih banyak kerumitan semasa pelancaran. Lebih-lebih lagi, ini bermakna fungsi abort tidak tersedia sepanjang perjalanan ke orbit.

Daripada perumahan motor melarikan diri di sebuah menara di atas kapsul, Dragon mempunyai lapan supercar SuperDraco yang dibenamkan dalam empat buah enjin di sekeliling shell belakang-pada asasnya sisi kapsul. Dalam persidangan berita sebelum pelancaran, pengasas SpaceX, Elon Musk, berkata reka bentuk moden sistem pelepasan memberikan angkasawan NASA sebagai kelebihan. "Ia menyediakan keupayaan abort sehingga ke orbit," katanya. "Ia adalah peningkatan keselamatan yang besar."

Kebanyakan setiap keputusan dalam reka bentuk kapal angkasa dipandu oleh "perdagangan." Reka bentuk satu boleh menjimatkan massa tetapi meningkatkan risiko masuk semula. Satu lagi mungkin mencipta jumlah dalaman yang lebih tinggi untuk penyimpanan tetapi menjejaskan sokongan hidup. Sistem abort bersepadu mewakili salah satu daripada perdagangan tersebut. Dengan memasukkan SuperDracos ke dalam kapsul, enjin-enjin ini boleh menggunakan sistem bahan api yang sama seperti tujah penggerak yang lebih kecil pada kenderaan (dinamakan Dracos). SuperDracos juga boleh digunakan semula daripada dibuang, dan tidak ada menara pelarian yang mesti dikeluarkan dalam penerbangan.

Kelemahannya adalah bahawa shell belakang Dragon tidak simetris. Kerana empat jentera enjin keluar dari sisi kapal angkasa, Naga tidak mempunyai keseragaman dalam bentuknya mengenai paksi revolusi. Asimetri ini berpotensi menyebabkan Naga melancarkan semasa masuknya ke atmosfer bumi.

Untuk mengambil kira ini, SpaceX dan NASA telah melakukan lebih daripada 1,000 simulasi komputer yang memodelkan bentuk Dragon dan laluannya melalui atmosfera. Dengan pemanasan, kestabilan aerodinamik, dan pergolakan atmosfera, simulasi dan analisis yang dihasilkan agak rumit, tetapi jurutera SpaceX percaya mereka memahami proses itu-mereka merasakan bahawa Naga akan menghadapi cabaran itu. Tetapi seperti yang pernah berlaku di aeroangkasa, tidak ada yang pasti dapat memastikan kerja mereka sehingga kenderaan mati dan lalat. Itu sebabnya mereka dipanggil ujian penerbangan.

Selepas Dragon melancarkan Sabtu pagi, Musk ditanya semasa sidang berita mengenai kebimbangan terbesarnya untuk penerbangan lain. "Saya akan mengatakan bahawa semangat hipersonik mungkin kebimbangan terbesar saya," katanya. "Hanya kerana kulit belakang asimetrik."

Tonton video itu: SpaceX's Crew Dragon capsule successfully docks with ISS. Al Jazeera English (Februari 2020).