Czy SpaceX mogłoby wysłać Dragona na Księżyc?

Dragon bez problemu może zostać wysłany na orbitę okołoksiężycową, jednak nie byłby w stanie wylądować na Księżycu. Falcon Heavy będzie w stanie wystrzelić w kierunku Księżyca ładunek o masie około 16 ton (przy założeniu, że nie byłby odzyskiwany), więc przy wynoszeniu Dragona 2 miałby jeszcze spory zapas. Jednak aby wylądować na powierzchni, należy znacznie zmniejszyć prędkość. Zmiana prędkości (∆V) wymaga jednak znacznej ilości paliwa, a Dragon 2 ma na pokładzie tylko niewielkie jego ilości, co pozwoliłoby uzyskać ∆V na poziomie 500 m/s (a do lądowania potrzeba ~1870 m/s). Lądowanie na Księżycu mogłoby być możliwe przy dwukrotnym starcie Falcona Heavy, ale to z kolei wymagałoby opracowania dodatkowych technologii.

Czym jest Red Dragon?

Red Dragon to anulowana wspólna misja SpaceX i NASA, pierwotnie planowana na rok 2018. Celem misji miało być wysłanie przy pomocy rakiety Falcon Heavy zmodyfikowanej kapsuły Dragon 2 na Marsa, gdzie miałaby ona wylądować używając silników. SpaceX wyląduje na Marsie większym statkiem wystrzelonym za pomocą rakiety BFR.

Czy Dragon będzie używany do załogowych misji na Marsa?

Nie. Dragon jest zbyt ciasny i wymagałby znacznych zmian w systemie podtrzymywania życia, by móc bezpiecznie przetrwać wielomiesięczną podróż. Elon Musk stwierdził, że Dragon 2 może utrzymać przy życiu siedmiu astronautów przez kilka dni.

Czy Dragon 1 mógłby służyć jako szalupa ratunkowa na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?

Byłby to bardzo słaby pomysł. Towarowy Dragon nie dokuje automatycznie do stacji, tylko cumuje. Polega to na tym, że Dragon zbliża się do stacji, a astronauci przebywający na niej powoli, używając robotycznego ramienia Canadarm, chwytają, przyciągają i przyłączają go do stacji. Aby odłączyć Dragona od ISS, cała procedura musi zostać przeprowadzona w odwrotnej kolejności. Jest to powolny proces, zbyt wolny, aby szybko ewakuować astronautów. Cały czas do stacji zadokowane są dwa statki załogowe Sojuz, gotowe do przeprowadzenia natychmiastowej ewakuacji wszystkich osób przebywających na stacji. Ciężko więc wyobrazić sobie sytuację, w której astronauci musieliby uciekać przy użyciu towarowej kapsuły Dragon. Dodatkowo Dragon jest przyłączony do stacji jedynie przez około 30 dni, co kilka miesięcy, nie jest wyposażony w siedzenia i przez cały czas (przynajmniej częściowo) jest wypełniony ładunkiem.

Czy Dragon 1 lub Dragon 2 mógłby przeprowadzić manewr podwyższenia orbity Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?

Najprawdopodobniej nie. Jest kilka powodów, dla których nie byłoby to możliwe: Dragon nie ma odpowiedniej ilości paliwa, aby dokonać tego manewru; silniki SuperDraco są zbyt mocne, przez co porty cumownicze używane przez Dragona nie byłyby w stanie wytrzymać sił działających na nie; Dragon nie pchałby stacji w jej środku masy; nie ma możliwości podłączenia Dragona do systemów nawigacji i sterowania stacji. Użycie Dragona w tej roli wymagałoby sporego wysiłku przy wprowadzaniu zmian na stacji, a skoro obecnie stosowane rozwiązania działają bardzo dobrze, to nie ma potrzeby zmiany.

Tutaj, tutaj i tutaj można przeczytać rozszerzoną dyskusję na ten temat.

Ile wynosi ∆V Dragona 2?

Podczas konferencji po teście systemu ewakuacji na platformie startowej, Hans Koenigsmann mówił, że Dragon 2 waży 9525 kg, z czego 1588 kg to paliwo. Zakładając, że impuls właściwy silników SuperDraco wynosi 235 s, to ∆V=420 m/s.

Co stałoby się, gdyby jeden z silników SuperDraco zawiódł w czasie lądowania?

SpaceX porzuciło plan lądowania Dragonem przy pomocy silników, jednak Elon Musk stwierdził, że Dragon 2 wciąż jest technicznie w stanie to zrobić. W takim wypadku mógłby stracić dwa z ośmiu swoich silników SuperDraco i wciąż bezpiecznie wylądować.

Czy silniki SuperDraco zastąpią Draco?

Nie, są to dwa różne typy silników, przeznaczone do różnych zadań. Draco produkują ciąg na poziomie 400 N i są używane do manewrowania na orbicie. SuperDraco produkują ciąg na poziomie 73 000 N, czyli 182,5x więcej. W rzeczywistości, jeden silnik SuperDraco jest mocniejszy niż silnik Kestrel używany do napędzania drugiego stopnia rakiety Falcon 1. Odpalenie ich w pobliżu ISS mogłoby mocno uszkodzić stację.

Nawet biorąc pod uwagę, że SuperDraco mogą zmniejszyć moc do 20% (czyli być ”tylko” 36,5x mocniejsze od Draco), to aby utrzymać stabilną wysokość, należałoby odpalić jednocześnie przynajmniej jeden silnik po drugiej stronie.

Czym jest PICA-X? Czy PICA-X jest ablacyjna?

PICA – Phenolic Impregnated Carbon Ablator, czyli rodzaj materiału służącego do budowy osłony termicznej. Poddaje się ablacji. PICA zastosowano w sondzie Stardust, która w 2006 roku wróciła na Ziemię. Zastosowanie tego materiału było konieczne, aby sonda mogła bezpiecznie wyhamować z międzyplanetarnych prędkości (70% szybciej niż wracający prom kosmiczny; szybciej niż kapsuła Apollo). Żaden inny materiał, dotychczas stosowany przy produkcji osłon termicznych, nie byłby w stanie wytrzymać ciepła generowanego podczas wejścia w atmosferę przy takich prędkościach. Materiał PICA został opatentowany przez NASA w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku. Ablacyjna osłona termiczna działa w ten sposób, że małe cząstki osłony odparowują w czasie wejścia w atmosferę, kiedy generowane są ogromne ilości ciepła. Wbrew intuicji, pozwala to na ochronę osłony i kapsuły poprzez przekierowanie ciepła do parujących cząsteczek, zamiast do osłony właściwej.

SpaceX ulepszyło konstrukcję osłony termicznej, produkując PICA-X. Ten materiał jest łatwiejszy i tańszy w produkcji, a dodatkowo mniej ablacyjny, przez co można go używać więcej razy. PICA-X w wersji 1 i 2 był używany w statku Dragon podczas misji CRS. Dragon 2 będzie używać PICA-X w wersji 3, która to jeszcze mniej poddaje się ablacji. SpaceX twierdzi, że osłona termiczna wykorzystująca PICA-X może być użyta wielokrotnie podczas powrotu z Marsa lub Księżyca, zanim będzie wymagała wymiany.

Szczegółową pracę o PICA i PICA-X można przeczytać tutaj (PDF), natomiast dyskusję o osłonach cieplnych opartych na PICA w porównaniu do osłon z AVCOAT tutaj.

Czy Dragon 2 mógłby być użyty do serwisowania Kosmicznego Teleskopu Hubble’a?

Technicznie byłoby to możliwe. Jednak ekonomicznie nieuzasadnione. Problem braku śluzy powietrznej może być rozwiązany przez odpowietrzenie całej kabiny. Tak robiono w czasie misji Gemini i Apollo. W rzeczywistości jest to niepraktyczne. Taniej byłoby zbudować i wysłać nowy teleskop Hubble’a, niż zaprojektować i stworzyć dodatkowe narzędzia potrzebne do serwisowania obecnego. Nowy teleskop byłby dobrym pomysłem z tego względu, że sprzęt użyty w teleskopie Hubble’a jest, jak na dzisiejsze czasy, zabytkowy.

Dlaczego bagażnik Dragona jest do niego przyczepiony w czasie ewakuacji?

Ponieważ Dragon (i każdy inny statek kosmiczny w postaci kapsuły) naturalnie odwraca się osłoną termiczną do przodu. Jest to dobre w czasie powrotu na ziemię, ale nie kiedy leci się na szczycie rakiety z prędkością Mach 1,5 i zachodzi konieczność ewakuacji. Bagażnik, z jego płetwami i dużą powierzchnią aerodynamiczną za środkiem masy pojazdu, zapobiega odwróceniu się Dragona. Na filmie z testu systemu ewakuacji można zauważyć, że Dragon odwraca się od razu po odłączeniu bagażnika.

Jak Dragon wchodzi w atmosferę i ląduje na wodzie?

1. Deorbitacja. Dragon powoli oddala się od stacji kosmicznej aby zapobiec jej uszkodzeniu po odpaleniu swoich silników. Kiedy jest w odpowiedniej odległości od stacji, włącza swoje silniki Draco, z których każdy generuje ciąg na poziomie 400 N. Odpalenie silników, trwające 7 minut, musi być wykonane tak, aby Dragon wszedł w atmosferę pod odpowiednim kątem, co zapobiega nadmiernemu zużyciu osłony termicznej PICA.

2. Wejście w atmosferę. Bagażnik Dragona jest odrzucany. Nie jest on zaprojektowany, aby wytrzymać ciepło i siły działające na niego w czasie wejścia w atmosferze, przez co spala się w jej górnych warstwach. Następnie Dragon odwraca się osłoną termiczną do przodu, jednak pod niewielkim kątem. Przez to, że Dragon jest niesymetrycznie załadowany przed odłączeniem od ISS, kapsuła może odwracać się wokół jego osi. To pozwala dostosować trajektorię i dokładne miejsce lądowania.

3. Lądowanie. Na wysokości 13,7 km wypuszczane są dwa spadochrony hamujące. Spowalniają kapsułę i pomagają w poprawnym wypuszczeniu czterech głównych spadochronów. Te z kolei spowalniają kapsułę do około 5 m/s w momencie wodowania. Tak jak w przypadku kapsuł Apollo, Dragon może bezpiecznie wylądować w przypadku awarii jednego z głównych spadochronów.