SpaceX CRS-1

SpaceX CRS-1 , también conocido como SpX-1 , [8] fue la primera misión de carga operativa de SpaceX a la Estación Espacial Internacional , bajo su contrato de Servicios de Reabastecimiento Comercial con la NASA . Fue el tercer vuelo de la nave espacial de carga Dragon sin tripulación y el cuarto vuelo general del vehículo de lanzamiento Falcon 9 de dos etapas de la compañía .

SpaceX CRS-1
SpaceX CRS-1 se acerca a ISS-cropped.jpg
Se ve al Dragon CRS-1 acercándose a la ISS.
Tipo de misiónReabastecimiento de la ISS
OperadorNASA
ID COSPAR2012-054A
SATCAT no.38846
Duración de la misión20 días, 18 horas, 47 minutos
Propiedades de la nave espacial
AstronaveDragón C103
Tipo de nave espacialDragón CRS
FabricanteSpaceX
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento8 de octubre de 2012 a las
00:34:07 UTC [1] [2]
CoheteFalcon 9 v1.0
Sitio de lanzamientoCabo Cañaveral , SLC-40 [3] [4]
ContratistaSpaceX
Fin de la misión
DisposiciónRecuperado
Fecha de aterrizaje28 de octubre de 2012, 19:22 UTC [5] ( 2012-10-28UTC19: 23Z )
Lugar de aterrizajeocéano Pacífico
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaGeocéntrico
RégimenTierra baja
Inclinación51,6 °
Época8 de octubre de 2012
Atraque en ISS
Puerto de atraqueArmonía
Captura RMS10 de octubre de 2012, 10:56 UTC
Fecha de atraque10 de octubre de 2012, 13:03 UTC [6]
Fecha de desatraque28 de octubre de 2012, 11:19 UTC [7]
Lanzamiento de RMS28 de octubre de 2012, 13:29 UTC
Tiempo atracado17 días 22 horas 16 minutos
Carga
Masa905 kilogramos
Presurizado905 kilogramos
Parche SpaceX CRS-1.png
Parche de la misión NASA SpX-1  

El lanzamiento se produjo el 8 de octubre de 2012 a las 00:34:07 UTC. [1] [2] [9] [10]

En mayo de 2012, se informó que el Falcon 9 había sido transportado a Cabo Cañaveral . [11] El Dragon CRS-1 llegó el 14 de agosto de 2012. [12] El 31 de agosto de 2012, se completó un ensayo general húmedo (WDR) para el Falcon 9, y el 29 de septiembre se completó una prueba de fuego estático; Ambas pruebas se completaron sin la cápsula Dragon unida a la pila del vehículo de lanzamiento. [13] [14] La misión aprobó su Revisión de preparación para el lanzamiento (LRR) el 5 de octubre de 2012. [10]

El lanzamiento se produjo el 8 de octubre de 2012 a las 00:34:07 UTC y colocó con éxito la nave espacial Dragon en la órbita adecuada para llegar a la Estación Espacial Internacional con reabastecimiento de carga varios días después. Durante el lanzamiento, uno de los nueve motores sufrió una pérdida repentina de presión a los 79 segundos de vuelo, y se produjo una parada anticipada inmediata de ese motor; Los escombros se podían ver en el video telescópico del lanzamiento nocturno. Los ocho motores restantes se encendieron durante un período de tiempo más largo y el software de control de vuelo ajustó la trayectoria para insertar a Dragon en una órbita casi perfecta . [15]

Día de vuelo 1, lanzamiento (8 de octubre)

El SpaceX CRS-1 Falcon 9 se lanza el 8 de octubre de 2012.

El plan de la misión, según lo publicado por la NASA antes de la misión, requería que el Falcon 9 alcanzara una velocidad supersónica a los 70 segundos después del despegue y pasara por el área de máxima presión aerodinámica, " max Q ", el punto en el que se produce tensión mecánica en el cohete. picos debido a una combinación de la velocidad del cohete y la resistencia creada por la atmósfera de la Tierra, 10 segundos después. El plan requería que dos de los motores de la primera etapa se apagaran para reducir la aceleración del cohete aproximadamente a los 2 minutos y 30 segundos de vuelo cuando el Falcon 9 tendría nominalmente 90 kilómetros (56 millas) de altura y viajaría a 10 veces la velocidad de sonar. Se planeó que los motores restantes se apagaran poco después, un evento conocido como corte del motor principal (MECO). Cinco segundos después de MECO, la primera y la segunda etapa se separan. Siete segundos más tarde, se proyectó que el único motor de vacío Merlin de la segunda etapa se encendería para comenzar una combustión de 6 minutos y 14 segundos para poner a Dragon en órbita terrestre baja . Cuarenta segundos después del encendido de la segunda etapa, se planeó desechar el cono protector de la nariz del Dragón, que cubre el mecanismo de atraque del Dragón. En la marca de los 9 minutos y 14 segundos después del lanzamiento, el motor de la segunda etapa estaba programado para apagarse (SECO). Treinta y cinco segundos después, se planeó que Dragon se separara de la segunda etapa del Falcon 9 y alcanzara su órbita preliminar. El dragón, según el plan, luego desplegaría sus paneles solares y abriría la puerta de la bahía de control de navegación y guía (GNC) que contiene los sensores necesarios para el encuentro y el accesorio de agarre del Dragón . [dieciséis]

Día de vuelo 2 (9 de octubre)

El plan de la misión requería que la nave espacial Dragon realizara una combustión coelíptica que la colocaría en una órbita coelíptica circular . [dieciséis]

Día de vuelo 3 (10 de octubre)

Mientras Dragon perseguía a la Estación Espacial Internacional , la nave espacial estableció comunicación UHF utilizando su Unidad de Comunicación de Ultra Alta Frecuencia (CUCU) COTS. Además, utilizando el panel de comando de la tripulación (CCP) a bordo de la estación, la tripulación de la expedición supervisó la aproximación. Esta capacidad de la tripulación para enviar comandos a Dragon es importante durante las fases de encuentro y salida de la misión. [dieciséis]

Durante la aproximación final a la estación, Mission Control Houston y el equipo de SpaceX en Hawthorne realizaron un pasa / no pasa para permitir que Dragon realizara otro encendido del motor que lo llevó a 250 metros (820 pies) de la estación. A esta distancia, Dragon comenzó a utilizar sus sistemas de guía de corto alcance, compuestos por LIDAR y cámaras termográficas. Estos sistemas confirmaron que la posición y la velocidad de Dragon son precisas al comparar la imagen LIDAR que recibe Dragon con las cámaras termográficas de Dragon. El equipo de control de vuelo de Dragon en Hawthorne, con la ayuda del equipo de control de vuelo de la NASA en la Sala de Control de Vuelo de la Estación Espacial Internacional del Centro Espacial Johnson, ordenó a la nave espacial que se acercara a la estación desde su posición de espera. Después de que los equipos de Houston y Hawthorne realizaran otro go / no go, a Dragon se le permitió ingresar a Keep-Out Sphere (KOS), una esfera imaginaria dibujada a 200 metros (660 pies) alrededor de la estación que reduce el riesgo de colisión. Dragon procedió a una posición a 30 metros (98 pies) de la estación y fue retenido automáticamente. Se completó otro pasa / no pasa. Luego Dragon procedió a la posición de 10 metros (33 pies), el punto de captura. Se realizó un último paso o no, y el equipo de Mission Control Houston notificó a la tripulación que iban a capturar a Dragon. [dieciséis]

En ese momento, el miembro de la tripulación de la Expedición 33 Akihiko Hoshide de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón usó el brazo robótico de la estación de 17,6 metros (58 pies), conocido como Canadarm2 , alcanzó y agarró la nave espacial Dragon a las 10:56 UTC. [6] Hoshide, con la ayuda de la comandante de la Expedición 33 Sunita Williams de la NASA, guió a Dragon al lado de la Tierra del módulo Harmony de la estación . Williams y Hoshide intercambiaron lugares y Williams atracó suavemente a Dragon en el mecanismo de atraque común de Harmony a las 13:03 UTC. [6]

La apertura de la escotilla entre Dragon y el módulo Harmony, que originalmente no estaba programada hasta el 11 de octubre, se movió hacia arriba y ocurrió a las 17:40 UTC. [6]

Resto de la misión (11 a 28 de octubre)

Un dragón visto desde la cúpula el 14 de octubre de 2012.

Durante un período de dos semanas y media, la tripulación de la ISS descargó la carga útil de Dragon y la recargó con carga para regresar a la Tierra. [dieciséis]

Después de que se completó su misión en el laboratorio orbital, el recién llegado ingeniero de vuelo de la Expedition 33 Kevin Ford usó el brazo robótico Canadarm2 para separar al Dragon de Harmony, maniobrarlo hasta el punto de liberación de 15 metros (49 pies) y soltar el vehículo. Luego, el Dragón realizó una serie de tres quemaduras para colocarlo en una trayectoria alejada de la estación. Aproximadamente seis horas después de que Dragon partió de la estación, realizó una quemadura de desorbitación, que duró hasta 10 minutos. Dragon tarda unos 30 minutos en volver a entrar en la atmósfera de la Tierra, lo que le permite amerizar en el Océano Pacífico, a unos 450 kilómetros (280 millas) de la costa del sur de California. El baúl del Dragón, que contiene sus paneles solares, ha sido desechado. [dieciséis]

La cápsula SpX-1 vista en un puerto el 30 de octubre de 2012.

El aterrizaje fue controlado por el disparo automático de sus propulsores Draco durante la reentrada atmosférica . En una secuencia de eventos cuidadosamente cronometrada, los paracaídas de doble caída se despliegan a una altitud de 13,700 metros (44,900 pies) para estabilizar y desacelerar la nave espacial. El despliegue completo de los drogues desencadena el lanzamiento de los tres paracaídas principales, cada uno de 35 metros (115 pies) de diámetro, a unos 3.000 metros (9.800 pies). Mientras que los drogues se separan de la nave espacial, los paracaídas principales ralentizan aún más el descenso de la nave espacial a aproximadamente 4,8 a 5,4 metros por segundo (16 a 18 pies / s). Incluso si Dragon perdiera uno de sus paracaídas principales, los dos paracaídas restantes aún permitirían un aterrizaje seguro. Se espera que la cápsula Dragon aterrice en el Océano Pacífico, a unos 450 kilómetros (280 millas) de la costa del sur de California. SpaceX utiliza un bote de 30 metros (98 pies) equipado con un bastidor en A y una grúa articulada, un bote de tripulación de 27,3 metros (90 pies) para operaciones de telemetría y dos botes inflables de casco rígido de 7,3 metros (24 pies) para realizar la recuperación. operaciones. A bordo hay aproximadamente una docena de ingenieros y técnicos de SpaceX, así como un equipo de buceo de cuatro personas. Una vez que la cápsula Dragon cayó, el equipo de recuperación aseguró el vehículo y luego lo colocó en la cubierta para el viaje de regreso a la costa. [dieciséis]

Los técnicos de SpaceX abrieron la escotilla lateral del vehículo y recuperaron los elementos de tiempo crítico. Los artículos de carga críticos se colocaron en una lancha rápida para el viaje de 450 kilómetros (280 millas) de regreso a California para un eventual regreso a la NASA, que luego se hizo cargo de la preciosa carga científica y manejó el análisis posterior al vuelo de las muestras. [17] El resto de la carga se descargó una vez que la cápsula Dragon llegó a las instalaciones de prueba de SpaceX en McGregor, Texas. [18]

La nave espacial Dragon se integrará en Falcon 9 el 30 de septiembre de 2012.

Carga útil primaria

Cuando se lanzó, el CRS-1 Dragon estaba lleno con aproximadamente 905 kilogramos (1.995 libras) de carga, 400 kilogramos (880 libras) sin embalaje. [16] Se incluyeron 118 kilogramos (260 libras) de suministros para la tripulación, 117 kilogramos (258 libras) de materiales críticos para apoyar los 166 experimentos a bordo de la estación y 66 nuevos experimentos, así como 105,2 kilogramos (232 libras) de hardware para la estación, así como otros artículos diversos. [dieciséis]

El Dragon devolvió 905 kilogramos (1.995 libras) de carga, 759 kilogramos (1.673 libras) sin embalaje. [16] Se incluyeron 74 kilogramos (163 libras) de suministros para la tripulación, 393 kilogramos (866 libras) de experimentos científicos y hardware para experimentos, 235 kilogramos (518 libras) de equipos de la estación espacial, 33 kilogramos (73 libras) de equipos de trajes espaciales y 25 kilogramos (55 lb) de artículos diversos. [dieciséis]

Carga útil secundaria

Durante algunos meses antes del lanzamiento, se planeó lanzar un prototipo de satélite Orbcomm de segunda generación de 150 kg (330 lb) como carga útil secundaria desde la segunda etapa del Falcon 9. [19] [20]

Aunque la carga útil secundaria llegó a la órbita de inserción del Dragón, una anomalía del motor en uno de los nueve motores de la primera etapa del Falcon 9 durante el ascenso provocó el apagado automático del motor y una combustión más prolongada en la primera etapa de los ocho motores restantes para completar la órbita. inserción mientras que posteriormente aumenta el uso de propulsor sobre la misión nominal.

El contratista de carga útil principal, la NASA, requiere una probabilidad estimada superior al 99% de que la etapa de cualquier carga útil secundaria en una inclinación orbital similar a la Estación Espacial Internacional alcance su objetivo de altitud orbital por encima de la estación. Debido a la falla del motor, el Falcon 9 usó más propulsor del previsto, lo que redujo la probabilidad de éxito estimada a aproximadamente el 95%. Debido a esto, la segunda etapa no intentó una segunda combustión, y Orbcomm-G2 quedó en una órbita inutilizable [21] [22] y se quemó en la atmósfera de la Tierra dentro de los 4 días posteriores al lanzamiento. [23] [24]

Tanto SpaceX como Orbcomm eran conscientes, antes de la misión, del alto riesgo de que el satélite de carga útil secundario pudiera permanecer a la menor altitud de la órbita de inserción del Dragón, y ese era un riesgo que Orbcomm acordó asumir dado el costo de lanzamiento dramáticamente más bajo. para una carga útil secundaria. [23]

IntentoPlanificadoResultadoGiro de vueltaRazónPunto de decisiónEl tiempo va (%)Notas
18 de octubre de 2012, 12:34:07 amÉxito parcial:
Éxito para la carga útil principal.
Fallo de la carga útil secundaria.		-80 [1] [25]A los 79 segundos del lanzamiento, el motor no. Perdí presión y el cohete me ordenó que se apagara. [26] Debido a la falla del motor en la primera etapa, los protocolos de seguridad para el encuentro con la ISS impidieron que el satélite Orbcomm de carga útil secundaria se colocara en la órbita correcta. [27]

"> Reproducir medios
Video del lanzamiento de SpaceX CRS-1 Falcon 9

Durante el ascenso, 79 segundos [28] después del lanzamiento, se produjo una anomalía en el motor de uno de los nueve motores de la primera etapa del Falcon 9. SpaceX ha enfatizado durante varios años que la primera etapa del Falcon 9 está diseñada para la capacidad de "motor apagado", con la capacidad de apagar uno o más motores que funcionan mal y aún así hacer un ascenso exitoso. [29] En el evento, la primera etapa de SpaceX CRS-1 apagó el motor no. 1, y como resultado continuó la combustión de la primera etapa en los ocho motores restantes más de lo habitual con un empuje algo reducido para insertar la nave espacial Dragon en la órbita adecuada. [30] Aunque no fue intencional, esta fue la primera demostración a bordo del diseño de "motor fuera" del Falcon 9, [15] [31] y "proporciona una demostración clara de la capacidad del motor fuera". [32] [28]

En respuesta a la anomalía, la NASA y SpaceX formaron conjuntamente la Junta de Investigación Post-Vuelo CRS-1. [33] La información preliminar de la junta de revisión posterior al vuelo indica que el motor núm. 1 domo de combustible, por encima de la boquilla, se rompió pero no explotó. El combustible en llamas que salió antes de que se apagara el motor provocó la rotura del carenado, como se ve en las grabaciones de video del vuelo. [34] Investigaciones posteriores reveladas en una audiencia del Congreso señalaron el problema como resultado de una falla de material no detectada en la cubierta de la cámara del motor, probablemente introducida durante la producción del motor. Durante el vuelo, los datos sugieren que este defecto material finalmente se convirtió en una brecha en la cámara de combustión principal. Esta brecha liberó un chorro de gas caliente y combustible en la dirección de la línea principal de combustible, lo que provocó una fuga secundaria y, finalmente, una rápida caída de la presión del motor. Como resultado, la computadora de vuelo ordenó el apagado del motor no. 1 y Falcon 9 continuaron su camino para asegurar la entrada de Dragon en órbita para su posterior encuentro y atraque con la ISS. [35]

  • Lista de lanzamientos de Falcon 9

  1. ^ a b c Hora de la educación de la NASA . Televisión: NASA TV. 8 de octubre de 2012.
  2. ^ a b "SpaceX, lanzamiento de objetivo de la NASA el 7 de octubre para la misión de reabastecimiento a la estación espacial" . NASA. 20 de septiembre de 2012 . Consultado el 26 de septiembre de 2012 .
  3. ^ "Manifiesto de lanzamiento de SpaceX" . SpaceX . Consultado el 31 de mayo de 2012 .
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  23. ^ a b de Selding, Peter B. (11 de octubre de 2012). "Orbcomm Craft lanzado por Falcon 9 cae fuera de órbita" . Noticias espaciales . Consultado el 9 de marzo de 2014 . Orbcomm solicitó que SpaceX llevara uno de sus pequeños satélites (que pesa unos cientos de libras, frente a Dragon de más de 12.000 libras) ... Cuanto más alta es la órbita, más datos de prueba puede recopilar [Orbcomm], por lo que solicitaron que intentemos reiniciar y aumentar la altitud. La NASA acordó permitir eso, pero solo con la condición de que haya reservas sustanciales de propulsor ya que la órbita estaría cerca de la Estación Espacial Internacional . Es importante apreciar que Orbcomm comprendió desde el principio que la maniobra de elevación de la órbita era tentativa. Aceptaron que existía un alto riesgo de que su satélite permaneciera en la órbita de inserción del Dragón. SpaceX no habría aceptado volar su satélite de otra manera, ya que esto no era parte de la misión principal y existía un riesgo material conocido de que no aumentara la altitud.
  24. ^ La nave Orbcomm cae a la Tierra, la empresa reclama la pérdida total
  25. ^ "Todo se ve muy bien para el lanzamiento" . NASA. 7 de octubre de 2012 . Consultado el 7 de octubre de 2012 .
  26. ^ "ACTUALIZACIÓN DE LA MISIÓN DE SPACEX CRS-1" . Consultado el 9 de octubre de 2012 .
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  34. ^ Bergin, Chris (19 de octubre de 2012). "Dragon disfruta de la estancia en la ISS, a pesar de problemas menores: comienza la investigación de Falcon 9" . NASAspaceflight.com . Consultado el 21 de octubre de 2012 . El problema de la primera etapa estaba relacionado con el motor 1, uno de los nueve Merlin 1C, después de que, se entiende, se rompió la cúpula de combustible sobre la boquilla. El motor no explotó, pero hizo que el carenado que protege el motor de las cargas aerodinámicas se rompa y se caiga del vehículo debido a la liberación de presión del motor .
  35. ^ "SpaceX: descripción general de anomalías del motor" . Aviationweek.com. Archivado desde el original el 4 de diciembre de 2017 . Consultado el 8 de octubre de 2013 .

  • Página de la NASA SpaceX CRS-1
  • Kit de prensa de la misión SpaceX CRS-1 (4 de octubre de 2012)
  • Video de prueba de fuego estático - YouTube (spacexchannel)
  • Video de lanzamiento - YouTube (spacexchannel)
  • Video de acercamiento, agarre y atraque del dragón - YouTube (ReelNASA)
  • Video de la apertura de la escotilla - YouTube (NASATelevision)
  • Video de Dragon Splashdown - YouTube (spacexchannel)