Tien jaar ontwikkeling voor ruimtevrachtschepen en veel nieuwe functies

De Dragon CRS-18-capsule toen hij aanmeerde
Een decennium eerder vlogen de shuttles nog steeds. De Amerikaanse vrachtcapsules, in voorbereiding, waren bleek in vergelijking met Europese, Japanse en Russische voertuigen. Maar alles is veranderd.
Nog maar negen jaar geleden maakte een Dragon-vrachtschip zijn eerste demonstratiemissie in een baan om de aarde. Het was een noviteit voor een publiek-private samenwerking van NASA … En het echoot sinds minder dan een decennium later, een Dragon-vrachtschip is aangemeerd bij het internationale ruimtestation, voor de SpaceX CRS-19-missie.

Een recyclebare draak

De door Hawthorne gemaakte capsule vliegt drie tot vier keer per jaar en levert doorgaans 2,5 tot 3,2 ton vracht aan het ISS. Dit is minder dan wat de Amerikaanse spaceshuttle in het afgelopen decennium aan boord kon nemen, maar de twintig bestelde vluchten binnen het CRS-programma (voor Commercial Ressuply Services) kosten het equivalent van twee shuttle-vluchten …
Zeker sinds 2017 is de productielijn van Dragon gestopt. Dragon is inderdaad de enige capsule die vandaag in operaties wordt gebruikt om terug te keren naar het land, of liever landt in de Stille Oceaan om experimenten terug te brengen naar wetenschappelijke laboratoria (tussen 550 kg en 2 ton, afhankelijk van de vlucht) en apparatuur voor reparatie op aarde. Dus SpaceX hergebruikt Dragon. Na terugkeer in de haven van Los Angeles, demonteren teams het hitteschild, controleren alle systemen, vervangen enkele componenten en kunnen ze de capsule voorbereiden voor een tweede of zelfs een derde vlucht. Wat te besparen voor het bedrijf in Hawthorne en tegelijkertijd belangrijke informatie te verzamelen over het hergebruik en de terugkeer door de atmosfeer van de aarde tegen lage kosten … De evolutie van het voertuig is dus die van het bedrijf:niet veel meer capaciteit maar besparingsmogelijkheden met hergebruikte lanceerinrichtingen en gerecyclede capsules.
De CRS-20-missie, die gepland staat voor het eerste kwartaal van 2020, zal het laatste zijn van het oorspronkelijke contract met NASA. Het bureau is echter verheugd met deze samenwerking en heeft al minstens zes vluchten gegarandeerd van de volgende versie van het vrachtschip, dat veel deelt met de bemande capsule die ook in ontwikkeling is, Crew Dragon.
Het Cygnus-vrachtschip en zijn ronde zonnepanelen

Cygnus, verder, hoger, sterker

Ze werd geselecteerd als "vervanger" toen NASA merkte dat Rocketplane Kistler, die bij SpaceX in zee ging om een ​​vrachtschip te ontwerpen en het ISS af te leveren, financieel en technisch niet kon bijbenen. Maar sindsdien heeft de Cygnus-capsule consensus bereikt, met een progressieve aanpak. Tijdens zijn eerste missies leverde het nauwelijks meer dan een ton materiaal aan het station … Terwijl de NG-12-capsule die een paar weken geleden werd geïnstalleerd, meer dan 3,7 ton in zijn ruim bracht! Een evolutie die we te danken hebben aan zowel het voertuig met een groter onderdeel onder druk (en nog steeds gemaakt in Italië), ronde zonnepanelen en efficiëntere voortstuwing… Maar ook aan de verandering van zijn draagraket, Antares.
Vanaf het ongeval van oktober 2014 heeft het bedrijf dat vandaag is overgenomen door Northrop Grumman twee dingen bewezen. De eerste is dat de Cygnus-capsule niet afhankelijk is van een draagraket; Dankzij Atlas-V van Cape Canaveral is hij driemaal opgestegen, waardoor indien nodig nog zwaardere ladingen kunnen worden vervoerd. En de tweede is dat Antares ook zou kunnen evolueren, met een betere motor, een versterkte structuur en enkele aanpassingen aan het vluchtprofiel.
Maar Cygnus is ook verbeterd tot een echte kleine uitbreiding van het ruimtestation. Met name in 2018 had het genoeg om te installeren in verschillende wetenschappelijke "rekken" die identiek zijn aan die in de laboratoriummodules van het ISS. Dat is goed, aangezien het vrachtschip heeft bewezen dat het meerdere maanden achter elkaar in een baan om de aarde kan blijven zonder problemen te veroorzaken. Genoeg om van een simpele "vrachtwagen" een tijdelijk laboratorium te maken… toch in staat om het station te helpen verplaatsen dankzij de motor indien nodig (getest in 2018). Cygnus kan, net als Dragon, de dag voor de start nog een last-minute lading ontvangen, maar kan ook langer dan zes maanden operationeel blijven, zelfs na zijn passage op het ISS. Dit is de capaciteit die Cygnus NG-11 testte tot 6 december 2019:het voertuig was opgestegen in april, voordat het werd losgekoppeld met de “vuilnisbakken” van het station en enkele maanden later zijn vermogen om te manoeuvreren en van baan te veranderen testte.
Een Progress-vrachtschip, van voren gezien

Bliksem vooruitgang

Door vrachtschepen te exploiteren, verbeteren ze met kleine details. En Rusland, dat sinds eind jaren zeventig Progress-capsules onder druk gebruikt, vormt daarop geen uitzondering. Nu al wordt ze geüpgraded om dezelfde vliegeigenschappen te behouden als de bemande Sojoez-capsules: ze zijn daarom in 2016 overgeschakeld naar een betrouwbaardere "MS" -versie, met betere elektronica en aardverbinding. Maar hun grote voordeel is is de juistheid van afspraken. Met kleine correcties aan het traject van het ISS en een Sojoez-lanceerinrichting die het heel precies naar de gewenste locatie stuurt, kan de Progress-capsule in slechts twee banen een rendez-vous met het station regelen. Het record voor een ligplaats werd in 2019 verbroken: slechts 3:18!
De geautomatiseerde vrachtschepen van Progress, waarvan er drie per jaar zijn (vier wanneer Rusland een snelheid van drie kosmonauten per jaar heeft hervat), zijn absoluut essentieel voor het ISS. In feite vervoeren ze op elke vlucht honderden liters water omdat het niet volledig wordt gerecycled, maar vooral meerdere tonnen brandstof die bedoeld zijn om de baan van het ISS te wijzigen, hetzij door de motoren te starten, hetzij door over te brengen zijn brandstof op de Russische Zvezda-module die hiervoor is uitgerust. Deze manoeuvres vinden om de twee of drie maanden plaats om de baan van het ISS te beheersen (anders zou het te lang worden vertraagd door atmosferische deeltjes) en ook in geval van dichtbij gevaar met gecatalogiseerd puin.Een langetermijnproject zou bestaan ​​uit het transformeren van een paar Progress-vrachtschepen om atmosferische terugkeer mogelijk te maken en ervaringen terug aan land te brengen. Een beetje … zoals een Sojoez-capsule.
Een HTV-vrachtschip en zijn externe ruim

Kounotori, capsule en batterijen

Japanse HTV-vrachtschepen, ook wel Kounotori genoemd, namen het over van Europese ATV's om de grootste voertuigen te worden die het internationale ruimtestation bevoorraden en laadden bijna elk jaar meer dan 5 ton materiaal in zijn twee bunkers, onder druk en extern. Sinds HTV-6 brengen de Japanse vrachtschepen (die opstijgen op een speciaal voor hen ontworpen lanceerplatform, H2-B) een pallet van zes lithium-ionbatterijen terug, in een naar buiten open compartiment. Deze vervangen de oude nikkel-waterstofbatterijen van het ISS die niet ontworpen waren om zo lang in een baan om de aarde te overleven … Maar daarvoor moet je uitstappen en de elementen op deze pallet van 1,9 ton manipuleren, de eenheden vervangen batterijen, vervang de oude en gebruik adapterplaten.Aangezien de Canadarm2-robotarm van het ISS beperkte mogelijkheden heeft, moeten sommige van deze taken worden uitgevoerd bij het verlaten in een ruimtepak.
Op 10 november 2018 testte het Japanse bureau JAXA een nieuwigheid met zijn HTV-7-vrachtschip: een capsule die aan het luik is bevestigd en waarmee ze tot 20 kg kunnen dragen om ze terug naar de aarde te brengen. Een origineel initiatief dat in feite volgt op een lang programma om ervaringen terug te brengen dankzij het HTV-vrachtschip zonder deze diepgaand te hoeven aanpassen. En een succes, aangezien de capsule intact werd teruggevonden nabij het eiland Minamitori. Japan rekent op deze nieuwe expertise om nieuwe missies aan te bieden met herstel in de toekomst …
Een Europees ATV-vrachtschip, herkenbaar dankzij zijn X-panelen

En de Europeanen?

Sinds februari 2015 heeft de European Space Agency zijn bijdrage aan het ISS voltooid in de vorm van een vrachtschip, met de terugkeer en vernietiging in de atmosfeer van de 5e ATV (Automated Transfer Vehicle). Ze automatiseerden ook en waren in staat om het station omhoog te brengen, ze hadden een ongeëvenaarde grootte en massa, met meer dan 20 ton op de schaal (inclusief meer dan 6,5 ton vracht). Een geslaagde ervaring die ESA heeft weten over te hevelen naar een ander project: de servicemodule van de Orion capsule! Als die laatste op een dag de maan weet te bereiken, zal dat te danken zijn aan Europese apparatuur … Zeer verbonden met onze ervaring met het ISS. Ondanks alles blijven er voor de toekomst veel vrachtschipprojecten ontstaan, met name dankzij de toekomstige kleine Europese vrachtshuttle, Space Rider. Op dit moment,er zijn geen plannen om het aan te meren aan het internationale station, maar wie weet… Ondertussen verbeteren dankzij hun frequente vluchten de voertuigen van de andere agentschappen.
De kleine DreamChaser-shuttle die in de VS wordt voorbereid

Een toekomstige "à la carte"

Met steeds meer capabele voertuigen blijven toekomstige opties om materieel naar het ISS te sturen (en in het algemeen in een baan om de aarde) evolueren. Voor de komende decennia, onmogelijk te zeggen … Maar voor het begin van het volgende decennium weten we al wat we kunnen verwachten. Cygnus zal beter in staat blijven om langer te vliegen en zal worden aangeboden om het toekomstige Gateway Lunar Station bij te tanken. Dragon zal in 2020 evolueren om dezelfde vorm aan te nemen als de Crew Dragon-capsule: ruimer (30% volume), met meer opties voor de lading, waaronder automatisch naar het station komen, zoals voertuigen. Russisch (wat een andere aanmeerhaven impliceert). En natuurlijk zal de langverwachte kleine shuttle van DreamChaser in 2021 zijn eerste reizen voor NASA maken.Net als in de gouden eeuw van de STS-shuttles, zal het het enorme voordeel hebben dat het direct op de landingsbaan van het Kennedy Space Center kan landen … Omdat het geen giftige brandstof aan boord heeft, kunnen de teams het ruim direct openen en zorgen voor de experimenten, minder dan 3 uur na hun vertrek uit het ISS.
En dat is niet alles. Er kunnen andere voertuigen verschijnen. Er zijn natuurlijk de ambities van China, dat zijn eigen Tianzhou-vrachtschepen heeft voor zijn toekomstige ruimtestation, maar het is niet verboden te denken dat zijn capaciteiten ook in het komende decennium zullen evolueren, of dat de ambitieuze actoren van de De Chinese privéruimte zal het niet willen proberen. Er zijn ook andere toekomstige mogelijkheden om vrachtvoertuigen om te vormen tot servicevoertuigen of uitwerpplatforms voor nanosatellieten … Om nog maar te zwijgen van de beloften van SpaceX en zijn ruimteschip, die, als het het daglicht ziet, zouden kunnen transformeren in een echt ruimtecontainerschip. En jij, wat zou je willen zien op de vrachtauto's van morgen?