Generaal

Die tegnologie agter SpaceX se rewolusionêre draak-ruimtetuig


'N Maand gelede het SpaceX weer opslae gemaak nadat hulle hul eerste hergebruikte ruimtetuig - die Draak - suksesvol van stapel gestuur het op 'n missie om die ISS vir die tweede keer weer aan te bied.

Die draak is op 2 Junie in 'n lae aarde-baan aan boord van SpaceX se Falcon 9-vuurpyl gelanseer. Dit het die 11de suksesvolle Commercial Resupply Services-missie (CRS-11) na die Internasionale Ruimtestasie (ISS) aangespoor.

Na die lansering het die Falcon 9-vuurpyle veilig op die aarde geland by SpaceX se Landing Zone 1 in die Kaapse Canaveral-lugmagstasie, Florida. Die landing beteken ook dat SpaceX die vyfde agtereenvolgende landlanding is, wat 'n nuwe era van herstelbare voertuigtegnologieë bevorder.

Die ruimtetuig sal ruimtevaarders help om 'n nuwe stel sonpanele te toets, asook om die gevolge van ruimte op die hart te ondersoek. Na 'n paar dae van ruimtevaart het die Dragon-kapsule suksesvol aan die ISS vasgemeer. NASA-ruimtevaarders Jack Fischer en Peggy Whitson het die kapsule met behulp van die robotarm van die ruimtestasie gevang.

SpaceX se Dragon-vragvaartuig word binnegevang deur die Canadarm [Image Source: NASA Johnson / Flickr]

Aan boord van die draak was amper 6000 pond van loonvrag. Dit bevat kritieke voorrade en materiaal wat gebruik sal word om die ISS-bemanning te ondersteun en die tientalle eksperimente wat hulle sal uitvoer.

The Dragon is ook die eerste kommersiële ruimtetuig wat vrag na die ruimtestasie aflewer. Voorheen, in 2014, het die kapsule amper gelewer twee-en-'n-half ton van voorrade en wetenskaplike lading aan die ISS.

Nou het die ruimtetuig nog 'n opleidingsmissie suksesvol voltooi.

Draak keer terug na die aarde

Vroeër hierdie week het SpaceX se Dragon-ruimtetuig 'n triomfantelike terugkeer na die aarde gemaak.

Vroeg Maandagoggend het die Dragon-kapsel van die ISS losgemaak voordat hy die reis terug huis toe onderneem het. In die loop van 'n paar uur het die ruimtetuig sy wentelbaan vertraag om met sy finale afdaling te begin. Toe die kapsel weer in die aarde se atmosfeer was, het die valskerm suksesvol ingespan voordat dit omstreeks 08:14 EDT in die Stille Oseaan neergestort het.

As dit egter nie die ongelooflike tegnologie was wat die ruimtetuig beskerm nie, sou dit nooit sy tweede vlug gemaak het om mee te begin nie.

Die beskerming van die draak met die PICA-X Heat Shield

Die PICA-X-hittebeskerm van die draak beskerm die ruimtetuig teen hoër temperatuur 1500 grade Celsius. Dit is 'n spesiale variant van dieFenoliese geïmpregneerde koolstofdoder(PICA) hitte skild uitgevind deur NASA.

Die PICA-hitte-skild is afgelei van 'n vorige NASA-missie in die negentigerjare. Wetenskaplikes wou 'n nuwe ruimtetuig hê wat monsters van kommentaar vir ondersoek op die aarde sou ondersoek en ophaal.

Die ruimtetuig, wat as Stardust beskou word, sou die relatief onveranderde komete ondersoek om ons wetenskaplike begrip van die vroeë dae van die heelal te bevorder.

Stardust sou die komeet Wild 2 ondersoek en sou na 'n amper terugkeer terugkeer 6 miljard kilometer reis. Alhoewel, om Stardust huis toe te bring, het NASA 'n innoverende tegnologie nodig wat weer in 'n rekordbrekende spoed in die atmosfeer kon weerstaan.

Weerstaan ​​van hertoetrede

Die probleem was dat die ruimtetuig met 'n rekordbrekende spoed na die aarde moes terugkeer. Die meeste materiale was onwaardig, en die materiaal wat die krag kon weerstaan, was eenvoudig te swaar.

"Stardust sou vinniger na die aarde terugkeer as enige voorwerp wat deur die mens gemaak is, met 'n snelheid van 28.600 km / h in die atmosfeer. Hittebeskermings wat in vorige NASA-missies gebruik is, was eenvoudig nie in staat om die hittekrag te weerstaan ​​wat Stardust sou skep met sy terugkeer nie. Ingenieurs van die agentskap gekyk na materiaal wat die Departement van Verdediging ontwikkel het, maar hoewel dit duursaam genoeg was, was dit te swaar, ”verduidelik NASA.

Later, na die ondersoek na kombinasies van verbindings, het Ben Clark van Martin Marietta (nou Lockheed Martin) Fenol-geïmpregneerde koolstofablator (PICA) ontdek. Die materiaal is baie ligter en baie beter as die weerstaanbare temperatuur wat tydens die herinvoering ervaar word.

"Die PICA-hitte-skild, wat ontwikkel is by die Ames-navorsingsentrum in Noord-Kalifornië, weeg 'n vyfde soveel as sy gewone eweknieë en is bestand teen temperature tot 2800 ° C," verduidelik NASA.

Die aandag van SpaceX verkry

Byna 'n dekade na die ontwikkeling van PICA het Elon Musk se ruimtemaatskappy SpaceX in die vroeë 2000's begin ontstaan.

In 2006 het NASA 'n kompetisie vir private maatskappye aangebied om 'n ruimtekapsule te ontwerp wat die ISS weer kan lewer. Natuurlik het die Dragon-ontwerp gewen.

Geïnspireer deur die suksesvolle toetrede van die Stardust, besluit SpaceX-ingenieurs dat die materiaal geskik sal wees vir 'n ruimtetuig: die draak.

Nou met NASA aan hul kant, het SpaceX die PICA-hitte-skild begin vorm tot die Dragon-ruimtetuig. Ongelukkig kon die skild nie in 'n enkelstuk vervaardig word wat groot genoeg was om die veel groter draakkapsel te akkommodeer nie. Dit was die slim ingenieurs van SpaceX en NASA om met 'n alternatiewe oplossing vorendag te kom.

"Stardust's Sample Return Capsule het slegs 'n PICA-skild benodig wat 'n bietjie meer as 1 meter in deursnee was. Om die veel groter Dragon te beskerm, was 'n 4-meter-weergawe nodig. Met die 1-meter-skild het Rasky en sy span met Fibre Materials Incorporated gewerk. om 'n enkele stuk PICA te vervaardig, maar dit sou nie met die groter Dragon-vragvervoerder moontlik wees nie. Om die probleem op te los, het hulle 'n doeltreffende en koste-effektiewe metode ontwerp om kleiner PICA-teëls te vervaardig, wat dan in een hitte-skild vervaardig is. , 'sê NASA op 'n tegnologiese afslagpapier.

Daarom is PICA-X gebore. Nou, met 'n skild wat duursaam is om die kragte van herinvoer te oorleef, was SpaceX naby aan die verwesenliking van hul nuwe missie: die ISS weer te voorsien.

Die PICA-X-skild blyk ongelooflik duursaam te wees en kan die kapsule beskerm teen byna alle skade tydens hertoetrede. As sodanig sal SpaceX hul ruimtetuig in Junie 2017 hergebruik.

Alhoewel die PICA-X-skild 'n merkwaardige ontwerp is, is dit nie die enigste interessante kenmerk van die Dragon-kapsule nie.

Binne die Dragon-ruimtetuig

Die Dragon-ruimtetuig handhaaf die unieke vermoë om in verskillende konfigurasies gerangskik te word, afhangende van die beoogde gebruik. Dit kan omskep word om vrag, mense te vervoer, of omskep in die 'DragonLab'. Die konfigurasies stel die vaartuig in staat om geoptimaliseer te word vir verskillende scenario's. Die dualiteit van die skip maak dit ideaal vir baie ruimtelike missies wat na verwagting in die toekoms sal voortduur.

Vrag

In die vragkonfigurasie is die ruimte binne die kapsule gevoer met koolstof-aluminium heuningkoekrakke. Die rakke kan baie NASA-vragtasse van standaardgrootte akkommodeer. Dit behou ook die vermoë om vrieskaste te dra, wat die vaartuig in staat stel om temperatuurgevoelige materiale, insluitend biologiese monsters, te dra.

Vragkonfigurasie [Beeldbron:SpaceX]

Bemanning

Alhoewel mense nog nie binne die draak moet vlieg nie, is SpaceX tans besig om 'n bemande missie te beplan.

"Ingevolge 'n ooreenkoms met NASA doen SpaceX opgraderings aan Dragon om voorsiening te maak vir die bemanning wat beman kan word," verduidelik SpaceX.

Die ingenieurs agter die Dragon beweer dat dit die veiligste en betroubaarste bemanningsvervoervoertuig ter wêreld sal wees wat ooit gebou is. Die kapsule kan 'n bemanning van sewe ondersteun, tesame met lewensondersteuningstelsels, rugsteunhandleidingbeheerstelsels en 'n indrukwekkende ontsnappingstelsel vir kragopnames.

SpaceX verwag om sy eerste bemande missie al in 2018 te doen.

Draakkapsel aangepas vir 'n bemanning [Image Source:SpaceX]

DragonLab

Om die antwoorde van die heelal na te streef, verseker SpaceX dat die Dragon die wêreld se mees gevorderde tegnologie kan ondersteun. Die DragonLab bied 'n geskikte platform vir eksperimente wat in 'n mikrogravitasie-omgewing uitgevoer kan word. Onafhanklik van die ruimtestasie, sal die DragonLab meer riskante eksperimente kan uitvoer sonder om die ISS vir miljarde dollars in te boet.

"DragonLab kan maklik instrument- en sensortoetse, ruimtefisika en relatiwiteitseksperimente, navorsing oor bestralingseffekte en vele ander mikrogravitasietoetse akkommodeer," sê SpaceX.

DragonLab [Beeldbron:SpaceX]

Binne die drukafdeling

Die draak word in drie afsonderlike afdelings verdeel. Die afdeling onder druk, wat gewoonlik die kapsel genoem word, is ontwerp om mense of vrag die ruimte in te dra. Buiten die kapsel is gevoer met die Dragon se gevorderde PICA-X-hitte-skild wat ontwerp is om toerusting en bemanning te beskerm teen die intense hitte wat tydens herbetreding ervaar word.

SpaceX Dragon Capsule [Beeldbron:SpaceX]

Die kattebak

Die kofferbak van die ruimtetuig bly onder druk. Dit bevat vrag en die draak se sonkragaanlegte wat nie in 'n temperatuur- en drukbeheerde omgewing gehuisves moet word nie. Die kapsule bly aan die draak vas totdat dit weer binnegedring word. Saam met die kapsule het die Dragon-ruimtetuig 'n totale ladingvrag van lansering25 kubieke meter (byna 900 kubieke voet). In net een missie kan dit tot 6 000 kg (13,228 pond) vrag.

Eksperimente aan boord

'N Deel van die materiaal wat binne die drukarea van die Dargon vlieg, bevat 'n eksperiment wat vrugtevlieë bevat. Kort lewensduur van vrugtevlieë, vererger deur hul relatiewe klein grootte, kort lewensduur en bekende genetiese samestelling, maak dit die ideale kandidaat vir hartfunksiestudies. Wetenskaplikes sal die vlieë gebruik om die gevolge van langdurige blootstelling aan mikrogravitasie op die hart te ondersoek.

'Hierdie eksperiment kan die begrip van die invloed op die kardiovaskulêre stelsel aansienlik bevorder en kan help met die ontwikkeling van teenmaatreëls om ruimtevaarders te help.' Eis Nasa.

Ander tegnologieë wat in die Dragon se drukloos gebied geleë is, sluit in 'n nuwe soort sonpaneel, genaamd die ROSA. Die panele vou uit 'n kompakte, gevoude toestand, wat die tegnologie in 'n aansienlik kleiner area kan verpak.

"ROSA het die potensiaal om sonkragaanlegte op toekomstige satelliete te vervang, wat hulle kompakter en ligter gewig maak. Satellietradio en televisie, weervoorspelling, GPS en ander dienste wat op aarde gebruik word, sal alles baat vind by hoëprestasie-sonkragaanlegte," verduidelik NASA hul missieblad.

Toekomstige missies

In Januarie van 2016 het NASA die amptelike aankondiging gemaak dat SpaceX gekies is om missies na die ISS uit te voer met behulp van die Falcon 9-lanseervoertuig saam met die Dragon-ruimtetuig. Die maatskappy is nou onder kontrak tot 2024 uit te voer tot 20 hervoorsendings.

Die ruimtemaatskappy van Elon Musk sal die volgende sewe jaar met die missies na die ISS vlieg. Die maatskappy beoog egter om ver buite die bereik van 'n lae aarde-baan te reis.

SpaceX is tans besig met die ontwerp van 'n bemande vaartuig wat missies in die diep ruimte sal ondersteun. Alhoewel dit onseker is waarheen hulle eers gaan, lyk dit of SpaceX vasbeslote is om Mars te bereik.

Alhoewel die ruimtewedloop al 'n halwe eeu aan die gang is, het dit net begin. Tegnologieë is vinnig besig om te ontwikkel, wat mense in staat stel om verder in die diepte van die ruimte uit te reik. Dit is net 'n kwessie van tyd voordat mense Mars en verder bereik.

Bronne: NTRS, SpaceX, NASA

SIEN OOK: NASA beplan om 'n asteroïde af te buig deur 'n satelliet daarin te verpletter

Geskryf deur Maverick Baker


Kyk die video: Marquee Memories: Starcrawler Reflects On Life-Changing Concert Memories. (Augustus 2021).