Le prime missioni operative di questa capsula, che era lanciata su un razzo vettoreFalcon 9,[4] erano di trasporto merci alla Stazione spaziale internazionale nell'ambito del programma della NASA Commercial Resupply Services. Dopo l'ultimo volo dimostrativo, avvenuto il 22 maggio 2012 (in cui Dragon ha effettuato il berthing per la prima volta alla stazione spaziale), il veicolo spaziale ha iniziato il suo programma regolare di rifornimenti, decollando da Cape Canaveral alle 00:35 UTC dell'8 ottobre, con la missione SpX-1.[5][6][7][8]
A partire da questa capsula la SpaceX ha sviluppato la versione per il trasporto di equipaggio Dragon 2.
L'ultimo lancio della Dragon-1 è avvenuto il 7 marzo 2020 e ha segnato la conclusione dell'estensione contrattuale del primo programma Commercial Resupply Services stipulato tra NASA e SpaceX. I successivi lanci di rifornimento commerciale sono effettuati con la Dragon 2 nell'ambito del secondo programma Commercial Resupply Services (CRS-2).[9]
Dragon è una capsula balistica tradizionale con ogiva a cerniera che si apre per rivelare un Common Berthing Mechanism (in italiano letteralmente sistema di aggancio comune, è il sistema utilizzato sulla ISS per connettere tra loro tutti i moduli del segmento statunitense) per il berthing alla Stazione Spaziale Internazionale. Questo permette al Dragon di essere agganciato dal braccio robotico della Stazione e ancorato ai segmenti americani della ISS. La successiva navetta Dragon 2 (nelle due varianti Cargo Dragon e Crew Dragon) effettua invece il docking alla stazione spaziale tramite l'International Docking System Standard.
Il 18 agosto 2006 la NASA annunciò la selezione di SpaceX e Kistler Aerospace per lo sviluppo di un mezzo per portare rifornimenti alla stazione spaziale[14].
La selezione prevedeva tre voli dimostrativi della navetta Dragon tra il 2008 e il 2010[15][16], finanziati per 278 milioni di dollari per SpaceX e 207 milioni di dollari a Kistler[16]. Quest'ultima non riuscì a rispettare gli impegni contrattuali e il suo contratto terminò nel 2007[17]. In seguito NASA riaggiudicò il contratto con Kistler alla Orbital Sciences Corporation[17][18].
Commercial Resupply Services Phase 1
Il 23 dicembre 2008, NASA aggiudicò a SpaceX un contratto da 1,6 miliardi di dollari nell'ambito del programma Commercial Resupply Services (CSR-1), con opzioni che potevano incrmenetare il valore di contratto a 3,1 miliardi di dollari[19]. Tale contratto prevedeva 12 voli, che garantissero il trasporto di almeno 20000kg di rifornimenti ed equipaggiamento per la stazione spaziale[19].
Nel giugno 2009, l'amministratore delegato e CTO della SpaceX Elon Musk ha dichiarato che l'azienda prevedeva di eseguire il volo inaugurale della nave spaziale Dragon nel 2009, e di far entrare in servizio la capsula nel 2010, prima dell'ultimo volo dello Space Shuttle.[20]
Il 23 febbraio 2009, SpaceX ha annunciato che il materiale scelto per lo scudo termico, il PICA-X, una variante di proprietà della NASA del phenolic impregnated carbon ablator, aveva superato le prove di stress da calore, in preparazione per il primo lancio del Dragon.[21]
Nell'estate del 2009, la SpaceX ha assunto l'ex astronauta della NASA Kenneth Bowersox come vicepresidente del suo nuovo Astronaut Safety and Mission Assurance Department (in italiano Dipartimento per la sicurezza degli astronauti e delle missioni), in preparazione ai voli del Dragon con equipaggio umano.[22]
Nel 2010 Elon Musk ha dichiarato che il "Dragon è in grado di rientrare da una velocità da orbita lunare, o anche da una velocità da orbita marziana, con il suo scudo termico".[23]
Il primo volo di una versione ridotta della capsula Dragon ha avuto luogo nel mese di giugno 2010 sul volo inaugurale di Falcon 9. Questa unità di veicoli spaziali di qualificazione Dragon è stata originariamente utilizzata come un banco di prova non-volante per convalidare diversi sistemi della capsula. Al primo volo, la sua missione primaria era quella di inoltrare dati aerodinamici registrati durante il lancio.[24][25]
La vera e propria capsula Dragon ha volato per la prima volta l'8 dicembre 2010, durante il secondo volo del Falcon 9.
Il sistema di attracco del modulo Dragon, chiamato DragonEye, è stato testato durante la missione STS-127: è stato montato sulla porta nadir del modulo Harmony ed è stato usato durante l'avvicinamento alla Stazione spaziale internazionale. Sono quindi stati controllati sia il Lidar che li sistema di visione termica.[26] Il DragonEye è stato mandato nuovamente in orbita con la missione STS-133, in febbraio e marzo del 2011, per ulteriori test.[27]
Il 22 novembre 2010 la NASA ha annunciato che la Federal Aviation Administration (l'agenzia del Dipartimento dei Trasporti statunitense incaricata di regolare e sovrintendere a ogni aspetto riguardante l'aviazione civile) ha rilasciato una licenza per il Dragon. Questa è stata la prima volta che una licenza di questo tipo venne assegnata a un velivolo commerciale.[28]
Il programma Commercial Resupply Services-2 (CRS-2) venne attivato nel 2014, contenente una seconda fase di missioni per il rifornimento della stazione spaziale. Nel gennaio 2016 venne annunciato la selezione di SpaceX, Orbital ATK e Sierra Nevada Corporation. Il contratto, del valore complessivo di 14 miliardi di dollari prevede un minimo di sei lanci per ciascuna azienda fino al 2024[29].
I lanci della seconda fase sono iniziati nel 2019.
Voli di test
Il lancio inaugurale di Dragon sul Falcon 9.
La NASA assegnò a SpaceX tre voli di prova. Il primo volo della capsula Dragon avvenne l'8 dicembre 2010, con la missione COTS Demo Flight 1, dove un Falcon 9 con a bordo un Dragon senza equipaggio decollò da Cape Canaveral, in Florida. Il lancio fu un successo, e il Dragon si separò correttamente dal Falcon circa 10 minuti dopo il lancio. Vennero condotte tre ore di test di manovra orbitale ad una altitudine di 300 chilometri prima di far rientrare il veicolo, rientro che si concluse con successo ammarando nell'Oceano Pacifico, a circa 800 chilometri dalla costa ovest del Messico. Con questo volo furono testate l'integrità della struttura pressurizzata, la telemetria, il controllo dell'assetto (ottenuto con i motori Draco), della direzionalità, della navigazione, lo scudo termico in PICA-X e i paracadute di frenata.[30]
Recupero della capsula Dragon dopo il volo inaugurale
Questo fu il primo di due test di volo nell'ambito del contratto NASA Commercial Orbital Transportation Services per la convalidazione di veicoli per il rifornimento della Stazione spaziale internazionale. L'amministratore della NASA Charles Bolden si congratulò con la SpaceX per il riuscito lancio del Falcon 9 e per il successivo rientro della capsula Dragon dall'orbita terrestre.[31]
Anche se la capsula Dragon non trasportò né passeggeri né carico pratico, la squadra della Space X l'ha lanciata con un piccolo carico segreto. Più di un giorno dopo il volo venne rivelato che il carico segreto era una ruota di formaggio Le Brouère, un omaggio al famoso sketch Il negozio di formaggi dei Monty Python's Flying Circus. Il direttore generale della SpaceX non rivelò l'identità del carico nella conferenza stampa successiva all'ammaraggio per il timore che lo scherzo mettesse in ombra il risultato della compagnia nelle notizie del giorno successivo.[32]
La seconda missione di prova, chiamata COTS Demo Flight 2, venne lanciata il 22 maggio 2012, dopo che la NASA approvò la proposta di SpaceX di combinare gli obiettivi di missione della seconda e della terza missione di prova in un singolo volo, rinominato COTS 2+[33]. In questa missione, la navetta condusse test in orbita dei propri sistemi di navigazione e delle procedure di annullamento del lancio, prima di essere agganciata alla stazione spaziale tramite il braccio robotico il 25 maggio 2012[34][35][36][37]. La navetta rientrò il 31 maggio 2012, ammarando nell'oceano Pacifico e fu recuperata con successo[38][39].
Il 23 agosto 2012, l'amministratore della NASA Charles Bolden annunciò che SpaceX aveva completato tutti gli obiettivi del contratto COTS, e fu autorizzata ad iniziare le missioni di rifornimento della stazione spaziale del programma Commercial Resupply Services[40].
Illustrazione dell'attracco del DragonInterno della capsula Dragon attraccata alla ISS durante il COTS Demo Flight 2+.
Riutilizzo delle navette
La missione SpaceX CRS-11, lanciata con successo il 3 giugno 2017 dal Kennedy Space Center, è stata la prima missione a riutilizzare una navetta Dragon che aveva già volato a settembre 2014 nella missione CRS-4. In questa missione la navetta ha trasportato 2708kg di rifornimenti[41] alla stazione spaziale, tra cui il Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER)[42]
Il primo stadio del lanciatore Falcon 9 atterrò con successo nella Landing Zone 1.
La missione SpaceX CRS-13, lanciata il 15 dicembre 2017 dal Complesso di lancio 40, è stata la seconda missione ad impiegare una navetta che aveva già svolto una precedente missione, ed è stata la prima volta in cui è stato impiegato un lanciatore il cui primo stadio aveva già volato. La missione ha trasportato sulla stazione spaziale 1560kg di cargo pressurizzato e 645 kg di rifornimenti non pressurizzati[43].
Sviluppo della navetta con equipaggio
Interno della navetta Dragon 2
Nel 2006, Elon Musk affermò che SpaceX aveva sviluppato "il prototipo di una navetta con equipaggio, che comprende un sistema di supporto vitale accuratamente testato per 30 giorni-uomo"[44]. Tra il 2009 e il 2010, Musk dichiarò in diverse occasioni che il progetto di una variante della navetta Dragon con equipaggio stava procedendo e che era prevista la conclusione in due o tre anni. Nel 2010 Musk aggiunse che i costi di sviluppo sarebbero ammontati tra 800 milioni e 1 miliardo di dollari[45].
Prima missione Dragon, secondo lancio del Falcon 9. La missione ha collaudato le capacità di manovra orbitale e rientro della navetta. Dopo essere stata recuperata, la navetta è esposta alla sede centrale di SpaceX[47]
Prima missione Dragon con una navetta di produzione, prima missione ad effettuare un rendezvous e il berthing con la stazione spaziale. Dopo essere stata recuperata, la navetta è stata esposta al centro visitatori del Kennedy Space Center[50]
Prima missione del programma Commercial Resupply Services (CRS), prima missione operativa. Il vettore di lancio Falcon 9 ha avuto una parziale avaria al motore ma è stato in grado di portale la navetta in orbita. Tuttavia un carico secondario, un satellite, non ha raggiunto l'orbita corretta.[52][53]
Riuscito, anomalia ai propulsori della navetta[55]
Primo lancio della navetta Dragon con l'utilizzo della sezione cargo. Il lancio ha avuto successo, ma si sono verificate anomalie con i propulsori della navetta poco dopo il decollo. I propulsori sono stati successivamente riattivati e la navetta ha effettuato le correzioni orbitali. Il rendezvous con la stazione spaziale è stato rimandato al 2 marzo al giorno successivo[55][57]. La navetta è rientrata con successo il 26 marzo 2013.
Primo lancio di una versione riprogettata nell'avionica e nello scomparto cargo. Prima missione CRS effettuata con un Falcon 9 provvisto di cavalletti di atterraggio
Primo lancio di una navetta Dragon con un carico di rifornimenti per la stazione spaziale che comprendeva anche degli esseri viventi, 20 topi appartenenti ad un esperimento NASA per lo studio degli effetti fisiologici che si verificano durante la permanenza nello spazio[63].
Il carico della missione è stato modificato a seguito del fallimento del lancio della missione Cygnus CRS Orb-3.[64]. Ha trasportato l'esperimento Cloud Aerosol Transport System.
La missione avrebbe dovuto portare sulla stazione due International Docking Adapter (IDA) per aggiornare i moduli russi che impiegano gli adattatori APAS-95. Il carico è stato perso a causa di una esplosione in volo del vettore di lancio. La navetta Dragon è sopravvissuta all'esplosione, e avrebbe potuto dispiegare i paracadute per l'ammaraggio, ma il software non aveva previsto questa particolare situazione.[66]
La missione ha portato sulla stazione spaziale il modulo Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) di Bigelow Aerospace.[67]. Il primo stadio del vettore di lancio è atterratto con successo sulla piattaforma. Un mese dopo la navetta Dragon è rientrata con successo, trasportando campioni biologici[68]
La missione ha riutilizzato una navetta Dragon. L'atterraggio del primo stadio del vettore di lancio è fallito a causa del blocco di una pompa idraulica di una pinna a griglia.[77]
La missione ha impiegato una navetta Dragon riutilizzata due volte. Ultima missione della navetta Dragon
Specifiche
Schema che mostra la sezione pressurizzata (rossa) e non pressurizzata (arancione) di Dragon; si noti anche la versione con segmento non pressurizzato esteso.
La capsula Dragon può trasportare in orbita terrestre bassa fino a sette passeggeri in configurazione equipaggio,[86] oppure 6000 kg e 24 m³ di carico utile, eventualmente estensibili a 44 m³, in configurazione cargo.[86]
Specifiche generali della navicella in entrambe le modalità:
18 propulsori a razzoDraco, dual-ridondanti su tutti gli assi (il veicolo può sopportarne la perdita di due qualsiasi senza conseguenze per il controllo dell'assetto di volo), e in grado di generare 400 N di spinta;[87]
scudo termico PICA-X (versione migliorata degli scudi PICA della NASA, sviluppato dalla SpaceX appositamente per Dragon).[87]
Versione senza equipaggio
Le seguenti specifiche tecniche sono state pubblicate dalla SpaceX relativamente a DragonLab, cioè alla versione senza equipaggio della capsula Dragon, quando usata per voli commerciali (quindi non per conto della NASA o comunque non riguardanti l'ISS).[88]
Anche questa versione è in grado di trasportare carichi pressurizzati e non, ed è riutilizzabile. I suoi sottosistemi includono la propulsione, l'energia, il controllo ambientale, i sistemi di comunicazione, la protezione termica, l'avionica e i software di volo e di guida.[10]
Vano interno pressurizzato
10 m³ interni pressurizzati di carico utile, con controllo ambientale;[10]
Il portellone del vano sensori si apre dopo l'inserimento in orbita per consentire l'esposizione completa dei sensori all'ambiente spaziale, e si chiude prima del rientro nell'atmosfera terrestre.[10]
Segmento non pressurizzato (non recuperabile)
14 m³ di volume di carico nel segmento di 2,3 m, a poppa del vano pressurizzato. Possibilità di estendere il segmento di altri 2 m, per arrivare a 4,3 m di lunghezza totale; il volume di carico aumenta a 34 m³.[10]
Supporta sensori e l'apertura misura 3,5 m di diametro.[10]
Energia, telemetria e comandi
Energia: due pannelli solari gemelli, che si dispiegano una volta in orbita, forniscono 1500W di carico (con 4 000 W di picco), a 28 e 120 VCC;[10]
comunicazioni della capsula: standard commerciale RS-422 e standard militare MIL-STD-1553 seriale I/O, più connessione Ethernet per servizi di carico che utilizzano l'Internet Protocol;
^SpaceX Brochure – 2008 (PDF), su aerospaceblog.files.wordpress.com. URL consultato l'11 giugno 2011.
^ Ken Bowersox, SpaceX Today (PDF), su nal-jsc.org, SpaceX, 25 gennaio 2011. URL consultato il 13 ottobre 2011 (archiviato dall'url originale il 25 aprile 2012).
^ Valin Thorn, Commercial Crew & Cargo Program Overview (PDF), su nasa.gov, NASA, 11 gennaio 2007. URL consultato il 23 maggio 2021 (archiviato dall'url originale il 20 ottobre 2012).
^ Justin Ray, SpaceX demo flights merged as launch date targeted, su spaceflightnow.com, Spaceflight Now, 9 dicembre 2011. URL consultato il 9 dicembre 2011 (archiviato dall'url originale il 9 dicembre 2011).
^NASA ISS On-Orbit Status 22 May 2012, su spaceref.com, NASA via SpaceRef.com, 22 maggio 2012. URL consultato il 23 maggio 2012 (archiviato dall'url originale il 1º ottobre 2021).
^SpaceX CRS-16 Dragon Resupply Mission (PDF), su spacex.com, SpaceX, dicembre 2018. URL consultato il 27 maggio 2021 (archiviato dall'url originale il 5 dicembre 2018).
^Launch Schedule, su spaceflightnow.com, Spaceflight Now. URL consultato l'11 gennaio 2020.
^abDragon Overview, su spacex.com, SpaceX. URL consultato il 30 maggio 2011 (archiviato dall'url originale il 5 aprile 2013).
^abSpaceX Updates — December 10, 2007, su spacex.com, SpaceX, 10 dicembre 2007. URL consultato il 30 maggio 2011 (archiviato dall'url originale il 4 gennaio 2011).
^Dragon OverviewArchiviato il 5 aprile 2013 in Internet Archive., SpaceX, 2010, accessed 2010-11-11. "SpaceX is currently manifesting fully commercial, non-ISS Dragon flights under the name “DragonLab”. DragonLab represents an emergent capability for in-space experimentation."
«now have Falcon 9 and Dragon in steady production at approximately one F9/Dragon every three months. The F9 production rate doubles to one every six weeks in 2012.»
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