La capsula Crew Dragon è un veicolo spaziale riutilizzabile sviluppato e prodotto da SpaceX nell'ambito del programma Commercial Crew Program (CCDev). Si tratta della variante della Dragon 2 per il trasporto di un equipaggio umano.
Il veicolo spaziale venne presentato il 29 maggio 2014, durante una conferenza stampa al quartier generale di SpaceX in Hawthorne, California. Essa differisce sostanzialmente dal modello precedente, la versione cargo, operativa dal 2010 al 2020. La Dragon 2 possiede infatti un sistema di supporto vitale (ECLSS) in grado di sostentare l'equipaggio per la durata del volo; è dotata di oblo, di un'avionica migliorata, di pannelli solari riprogettati e di una struttura esterna modificata. Inoltre è dotata di un sistema LES (Launch Escape System) integrato in grado di allontanare il veicolo lontano dal razzo in caso di emergenza con una accelerazione di (), ottenuto utilizzando otto motori SuperDraco montati lateralmente, raggruppati in coppie ridondanti in quattro pod motore, con ogni motore in grado di produrre () di spinta, per portare in salvo l'equipaggio in situazioni di emergenza che costringano all'abbandono della missione. I vantaggi di questa configurazione, al posto della convenzionale torre di salvataggio sono la riusabilità del sistema, la possibilità di utilizzarlo fino al raggiungimento dell'orbita, l'aumento della sicurezza derivante dall'eliminazione di un evento di separazione.
Il 6 maggio 2015 venne completato il primo pad abort test, mentre un altro test dei motori si svolse il 24 novembre 2015.
Il primo volo di prova senza equipaggio venne effettuato dal pad 39A presso il Kennedy Space Center in Florida il 2 marzo 2019, mentre il primo test con equipaggio, inizialmente previsto il 27 maggio 2020 ma posticipato al 30 maggio 2020 per condizioni meteo sfavorevoli, si è svolto con successo e ha agganciato la ISS dopo circa 19 ore per poi fare rientro sulla Terra il 2 agosto 2020, con altrettanto successo, con un ammaraggio nel Golfo del Messico.
Sviluppo della Crew Dragon
Commercial Crew Program SpaceX nella prima fase del programma Commercial Crew Program (CCDev 1) propose la navetta DragonRider, ma tale proposta non fu selezionata.
La navetta era concepita per supportare un equipaggio di sette persone o una combinazione di equipaggio e carico utile, in grado di eseguire rendezvous e attracchi completamente autonomi senza la necessita di utilizzare il braccio Canadam 2, con capacità di override manuale, utilizzando il NASA Docking System (NDS) come dispositivo di attracco. Inoltre la navetta fu concepita con un sistema di fuga denominato LES (Launch Escape System) in grado di accelerare il veicolo lontano dal razzo in caso di emergenza, ottenuto utilizzando un set di quattro propulsori montati lateralmente con due motori SuperDraco ciascuno, per portare in salvo l'equipaggio in situazioni di emergenza che costringano all'abbandono della missione.
Nel aprile 2011 nella seconda fase del Commercial Crew Development, la SpaceX presento la navetta Crew Dragon, esternamente identica a quella in uso oggi ma l'interno era completamente diverso. In questa fase del programma la compagnia si aggiudicò un contratto da 75 milioni di dollari per sviluppare un modulo di lancio per volo umano con relativi sistemi di sicurezza.
Nel settembre 2011 per la fase 3 del Commercial Crew integrated Capability (CCiCap), originariamente chiamata CCDev 3, la NASA pubblicò una richiesta per proposte (request for proposal, da cui RFP) di progetti completi, come navicelle, vettori, servizi di lancio, operazioni a terra e di recupero. In questa fase la compagnia ricevette 440 milioni di dollari per lo sviluppo e il collaudo della capsula Dragon 2 e del Falcon 9.
Nel dicembre 2012 la SpaceX ricevette 9,6 milioni di dollari nella prima fase del Certification Products Contract (CPC), per lo sviluppo di un piano di certificazione con standard ingegneristici, test e analisi.
Il 16 settembre 2014 la SpaceX ricevette fino a 2.6 miliardi di dollari nella seconda fase del CPC denominata Commercial Crew Transportation Capability (CCtCap), per gli ultimi sviluppi, collaudi e verifiche per permettere voli di prova con equipaggio verso la ISS. Nell'ambito di questo programma la società effettuò un volo senza equipaggio (SpaceX Demo 1), poi un volo di prova con equipaggio (SpaceX Demo 2) e, in seguito, fino a sei voli operativi per la ISS. Il razzo vettore usato per lanciare la capsula sarà il Falcon 9 Block 5.
Gli astronauti NASA Robert Behnken e Douglas Hurley sono stati coinvolti in ogni fase di progettazione della capsula e della tuta spaziale progettata per la navetta, inclusa la decisione di rendere "touch" il pannello di comando della navicella - un netto strappo con il passato, che ha obbligato i due a disimparare i movimenti automatici su leve e pulsanti necessari a manovrare la Soyuz.
Design Crew Dragon L'estetica della navicella venne presentata il 29 maggio 2014, durante un evento stampa presso la sede centrale di SpaceX a Hawthorne, California. Il design annunciato prevedeva che il veicolo utilizzasse come sistema di atterraggio principale i motori SuperDraco, effettuando atterraggi propulsivi sulla terraferma. Tuttavia, questo obiettivo venne abbandonato in favore del più classico ammaraggio assistito da paracadute, come annunciato il 19 luglio 2017 da Elon Musk. Inoltre, nelle intenzioni della compagnia, il sistema di atterraggio propulsivo avrebbe permesso di usare la capsula come lander in una serie di missioni su Marte denominate 'Red Dragon', anch'esse cancellate.
La navetta Crew Dragon è parzialmente riutilizzabile, ciò comporta una riduzione dei costi. Dopo i precedenti piani di SpaceX di utilizzare nuove capsule per ogni volo con equipaggio per la NASA, entrambi hanno deciso di riutilizzare le capsule Crew Dragon per i voli della NASA.
La navicella Crew Dragon è dotata delle attrezzature per permettere il volo umano, tra cui il pannello di controllo touch, il sistema di supporto vitale (ECLSS) sviluppato dalla Paragon Space Development Corporation, e la toilette. A una conferenza della NASA del 18 maggio 2012, SpaceX confermò che il loro obbiettivo era far pagare un lancio 160 milioni di dollari, oppure 20 milioni per ogni membro dell'equipaggio, nel caso di un equipaggio di sette al completo. In confronto, nel 2020 un seggiolino a bordo del veicolo spaziale russo Sojuz costò 90 milioni di dollari per ogni astronauta NASA a bordo (erano 76 milioni nel 2014). Questa versione della Dragon 2 volò la prima volta il 2 marzo 2019 durante la missione SpaceX Demo 1.
Crew Dragon ha una capacità massima di sette astronauti, ma per le missioni NASA vengono utilizzati solo quattro posti in quanto insieme all'equipaggio viene imbarcato del carico utile. Sopra i sedili c'è un pannello di controllo composto da tre schermi touchscreen, un WC con tendina per la privacy, e il portello di attracco. Gli atterraggi oceanici vengono effettuati con quattro paracadute principali. Il sistema di paracadute è stato completamente ridisegnato da quello utilizzato nella precedente capsula Dragon, a causa della necessità di dispiegare i paracadute in una varietà di scenari di interruzione del lancio.
La Crew Dragon è in grado di attraccare autonomamente allInternational Docking Adapter della ISS come avviene con le navetta Cargo Dragon di SpaceX, in quanto dotata dellInternational Docking System Standard (IDSS).
Tuta spaziale
L'estetica della tuta fu progettata congiuntamente da Jose Fernandez, un costumista noto per le sue opere per i film di fantascienza e di supereroi prodotti da Walt Disney Pictures, e da Elon Musk, fondatore e CEO di SpaceX, con il coinvolgimento degli astronauti della NASA Robert Behnken e Douglas Hurley; il progetto venne successivamente realizzato dagli ingegneri di SpaceX. Nel 2012 SpaceX iniziò le trattative con la società Orbital Outfitters per lo sviluppo di tute spaziali per gli astronauti da indossare all'interno della capsula (tuta intraveicolare IVA), e la fabbricazione cominciò nel febbraio del 2015. La tuta è realizzata in Nomex un materiale ignifugo simile al kevlar.
La tuta pressurizzata per l'equipaggio della Crew Dragon è più simile a quelle dei piloti da caccia che alle Extravehicular Mobility Unit (EMU) usate per le attività extraveicolari.
Lo scopo della Starman Suit è quello di proteggere gli astronauti da eventuali depressurizzazioni e garantire la sopravvivenza durante le fasi più complesse della missione, può erogare ossigeno per brevi periodi di vuoto, proteggere dalle fiamme e regolare la temperatura al suo interno, ma non è pensata per attività extraveicolari nello Spazio.
La tuta è considerata parte integrante della Crew Dragon, e per questo si collega al sedile della capsula con una semplice "presa", una specie di cordone ombelicale che fornisce all'astronauta aria da respirare, accesso alle comunicazioni con il controllo di Terra ed alimentazione elettrica per regolare la temperatura all'interno della tuta. La stessa presa è presente sia nelle Tesla Model X utilizzate per portare l'equipaggio alla rampa di lancio, sia nella sala di vestizione all'interno dell'Astronaut Crew Quarters.
Il casco stampato in 3D ha radio e microfono integrati, ma la vera rivoluzione sono i guanti, flessibili, anti-strappo e conduttivi: sono stati disegnati apposta per funzionare sullo schermo touch della Crew Dragon, e per farlo a prova di errori.
Un manichino, chiamato "Starman" (dalla canzone omonima di David Bowie), indossò la tuta spaziale SpaceX durante il lancio inaugurale del Falcon Heavy nel febbraio 2018. Per questo lancio dimostrativo, la tuta non venne pressurizzata e non portava addosso sensori. Nel 2018 gli astronauti commerciali della NASA Robert Behnken e Douglas Hurley testarono la tuta spaziale all'interno della navicella Dragon 2 per familiarizzare con essa. Per il volo di prova SpaceX Demo 1, un manichino di prova soprannominato "Ripley" venne dotato della tuta spaziale e dei sensori.
Sia la tuta che il casco sono realizzati su misura per ogni membro dell'equipaggio a differenze delle tute intraveicolari usate sulle navette della NASA ormai in pensione e sulla Sojuz. Specifiche tecniche
La capsula Dragon 2 ha le seguenti caratteristiche: Riutilizzabilità: parzialmente riutilizzabile, può volare più volte in modo da tagliare in modo significativo il costo dell'accesso allo spazio. La SpaceX ha anticipato che potrà compiere dieci missioni prima che sia necessario un ricondizionamento significativo. Capacità: sette astronauti per sette giorni Atterraggio: ammaraggio assistito da quattro paracadute, era programmata la possibilità di un atterraggio assistito dai motori SuperDraco successivamente scartata per motivi di sicurezza. Motori: otto motori SuperDraco montati lateralmente, raggruppati in quattro gruppi da due. Ogni motore è in grado di produrre spinta. Ogni gruppo di motori, chiamato quad dalla SpaceX, contiene due motori SuperDraco e quattro motori Draco per il controllo d'assetto. Normalmente il carburante di due quad è utilizzato per le manovre in orbita, mentre gli altri due per il rientro. I motori SuperDraco sono i primi completamente stampati in 3D: la camera di combustione è stampata in Inconel, una lega di nichel e ferro. Aggancio: è in grado di effettuare il docking in modo autonomo alla stazione spaziale. La Dragon 1 effettuava invece il berthing: un sistema non autonomo in cui l'aggancio era completato dal braccio robotico Canadarm2. In caso di problemi il pilota è in grado di prendere i comandi manuale. Scudo termico: un migliorato scudo termico di terza generazione PICA-X Controlli: sono posti su schermi touch screen mobili per un utilizzo ottimale da parte dell'equipaggio.