Rozwój załogi komercyjnej

Handlowy Załoga Rozwoju , w skrócie CCDev (Dévelopment handlowy wlać załogi), znany również jako program załogi handlowych , jest programem NASA , której celem jest dostawa środków transportu ( statek kosmiczny i wyrzutni ) do dostosowania swoich astronautów na pokładzie Międzynarodowej Przestrzeni Stacja i zapewnić ich powrót na Ziemię. Podobnie jak w przypadku rozwoju statków dostawczych Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w ramach programu COTS , wybory projektowe statku są całkowicie delegowane na dostawcę, a NASA zajmuje się jedynie opracowywaniem specyfikacji i weryfikacją zgodności z specyfikacje w miarę postępu prac rozwojowych. W 2014 roku Space X i Boeing zostały wybrane do opracowania swoich statków, Crew Dragon i CST-100 Starliner . Zastępują amerykański prom kosmiczny i pozwalają Stanom Zjednoczonym na wyjście z zależności od rosyjskiego Sojuza . Statki te wykonały swój pierwszy lot w 2020 roku z kilkuletnim opóźnieniem.

Kontekst

Wycofanie amerykańskiego promu kosmicznego i trudności w rozwoju statku kosmicznego Orion

Po wycofaniu skutecznego amerykańskiego wahadłowca od lipca 2011 r., NASA nie ma już środków transportu, aby sprowadzić swoich astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną . Musi uciekać się do Sojuzów . Kiedy w 2004 roku podjęto decyzję o wycofaniu promu kosmicznego, NASA przewidziała, że ​​statek kosmiczny Orion , opracowany w ramach programu Constellation , zastąpi go, by zapewnić transport astronautom. Rozwój statku kosmicznego Orion jest złożony, ponieważ musi być używany zarówno do obsługi niskiej orbity, jak i do przenoszenia załogi na Księżyc i być może dalej. Każda misja tego statku jest również bardzo kosztowna, ponieważ jest przeznaczony do dalekiego kosmosu.

Zaproszenie dla przemysłu prywatnego: zaproszenie do składania ofert CCDev

Opóźnienia nagromadzone przez ten projekt skłoniły NASA do rozpoczęcia opracowywania przez prywatny przemysł maszyny odpowiedzialnej wyłącznie za transport astronautów na niską orbitę. Program COTS , powołany w 2006 roku, ma na celu powierzenie wybranych kandydatów zarówno do transportu towarowego, jak i transportu kosmonautów (wariant D). Dwaj kandydaci wybrani do programu COTS koncentrują się na rozwoju statku towarowego, który stanowi potrzebę priorytetową. NASA uruchamia program CCDev, aby wyselekcjonować nowe firmy, które mogą od razu pracować w transporcie pasażerskim. CCDev inauguruje, podobnie jak program COTS, nowy sposób współpracy NASA z przemysłowcami odpowiedzialnymi za rozwój pojazdów kosmicznych. Rzeczywiście, NASA pozostawia do pewnego stopnia swobodę firmom w zakresie rozwoju ich technologii. Ponadto, mogą również korzystać z ich statku kosmicznego do celów prywatnych, jak Boeing chce zrobić, na przykład służyć hipotetyczne nadmuchiwany stacji kosmicznej z Bigelow Aerospace .

Specyfikacje zaproszenia do składania ofert CCDev

Aby spełnić specyfikacje programu rozwiązania, firmy biorące udział w przetargu muszą dostarczyć zarówno wyrzutnię, jak i statek kosmiczny spełniające następujące warunki:

NASA zachęca uczestników do kreatywności. Żadne rozwiązanie techniczne nie jest wykluczone ( wahadłowiec kosmiczny , statek kosmiczny typu Apollo). Podział zadań między agencję kosmiczną i dostawców bardzo różni się od dotychczasowego trybu działania programu załogowego kosmosu: w przeciwieństwie do tego, producenci pozostają właścicielami statków i sami przeprowadzają operacje wodowania i ich realizacji. Producenci mogą również sprzedawać swoją ofertę użytkownikom innym niż amerykańska agencja kosmiczna.

Faza I - CCDev 1 (2010)

Program składa się z kilku etapów. Pierwsza faza CCDev 1 ma ograniczone cele. Ma to stymulować badania i rozwój w dziedzinie załogowego transportu kosmicznego. 1 st lutego 2010, NASA ogłasza nominacje do I fazy programu:

Na tym etapie wybrane firmy szczegółowo opisują swoją propozycję, finansowanie projektu (NASA pokrywa tylko część kosztów rozwoju) i wykazują zdolność do zarządzania projektem.

Faza II - CCDev 2 (2010-2011)

Drugie zaproszenie do składania wniosków ogłoszono w październiku 2010 r., zawsze w celu zaproponowania nowych koncepcji i ulepszeń istniejącego sprzętu, takiego jak wyrzutnie czy statki kosmiczne. Podczas gdy poprzednia faza miała budżet 50 mln USD, ta faza jest obdarzona hojniej (270 mln USD). W kwietniu 2011 r. NASA wybiera propozycje czterech firm, które mogą otrzymać obiecane środki, jeśli osiągną określone kamienie milowe:

Wybrano kilka innych firm, które nie otrzymały żadnych funduszy, takich jak Alliant Techsystems, który oferuje wyrzutnię Liberty, która łączy pierwszy stopień Aresa I z głównym stopniem wyrzutni Ariane 5, która jednak nie jest kontynuowana. W dniu 13 września 2011 roku firma ta podpisała umowę o kosmosie z NASA .

Jednocześnie agencja kosmiczna zdecydowała się na stworzenie dedykowanego programu o nazwie CCP ( Commercial Crew Program ), który odpowiada za pilotowanie i monitorowanie rozwoju statków. KPCh znajduje się w Centrum Kosmicznym im . Kennedy'ego .

Faza III: CCiCap (dawniej CCDev 3) - (2012-2014)

Początkowo NASA chce, aby trzecia faza ogłaszała przetargi na dostawę kompletnej usługi obejmującej wyrzutnię, statek przewożący załogę oraz wdrożenie na ziemi i podczas misji. W tym sensie jest sporządzony wniosek konkursowy z września 2011 roku. Jednak w grudniu 2011 r. NASA zdecydowała się zrezygnować z zaproszenia do składania ofert, ponieważ przyznany jej budżet na rok podatkowy (406 mln USD za 850 mln USD wnioskowanych) nie pozwala posunąć się naprzód. Wreszcie trzecia faza, nazwana Commercial Crew Integrated Capability lub CCiCap, rozpoczyna się wraz z zaproszeniem do składania ofert ogłoszonym na początku lutego 2012 r. Celem jest bardziej szczegółowe zbadanie różnych propozycji producentów. Propozycje finalistów, które zostaną ogłoszone 3 sierpnia 2012 r., są następujące:

Pod koniec grudnia 2012 r. NASA ogłosiła, że ​​Boeing przekroczył 3 z 19 kamieni milowych związanych z jego propozycją, SpaceX 3 z 14 kamieni milowych i Sierra Nevada 2 z 9 kamieni milowych.

NASA nie zdołała zapewnić wszystkich niezbędnych środków finansowych w kontekście ówczesnego kryzysu fiskalnego. W efekcie pierwsze loty są przesunięte o dwa lata, od 2015 do 2017 roku, a SNC otrzymuje tylko połowę planowanej sumy.

Porównanie głównych cech trzech kandydatów programu CCDev przedstawionych w 2012 roku w porównaniu z cechami statku kosmicznego Sojuz
Funkcja CST-100 Starliner Smok Załogi Marzyciel Sojuz TMA m / MMS
Budowniczy Boeing SpaceX Korporacja Sierra Nevada (SNC) RKK Energia
Wpisz pojazd do ponownego wjazdu klasyczna kapsuła Łożysko ciała Klasyczna kapsuła
Masa 10  T Onnes 7,5-10  t Onnes 11,3  t Onnes 7,15  tony on
Średnica zewnętrzna 4,56  m² 3,6  m² 7  mln 2,72  m (moduł opuszczania 2,2  m )
Długość 5,03  m . 7,2  m . 9  mln 7,48  m .
Objętość pod ciśnieniem 12,5  m 3 11  m 3 16  m 3 4 + 6,5  m 3
Źródło energii Baterie Panele słoneczne Baterie Panele słoneczne
System wyrzucania zintegrowane stery strumieniowe ? Wieża ratunkowa
Autonomia w swobodnym locie 60 godzin 7 dni na orbicie

6 miesięcy zadokowany na ISS

? 4 dni
Metoda lądowania Spadochrony + nadmuchiwane poduszki (lądowe) Spadochrony Poślizg Spadochrony + napęd dla prędkości szczątkowej
Lądowisko Ląd lub morze Morze Pas do lądowania Ziemia
Wyrzutnia Atlas V Sokół 9 Blok 5 Atlas V Sojuz
Wielokrotnego użytku
(do użytku przez NASA)		 Nie Tak, ale w wersji cargo tak Nie
Kolejna funkcja Przy lądowaniu możliwy offset do 1500  km . Część ciśnieniowa podzielona na dwa moduły.

Ostateczna selekcja (wrzesień 2014)

16 września 2014 r. NASA ogłosiła zwycięzcę programu Commercial Crew Transportation Capability (CCtCap). Ku zaskoczeniu wszystkich, agencja kosmiczna postanawia finansować rozwój dwóch statków kosmicznych na równych zasadach, wybierając zarówno Crew Dragona SpaceX, jak i CST-100 Starlinera Boeinga. Planowany jest globalny budżet w wysokości 6,8 mld USD. Boeing otrzyma 4,2 miliarda dolarów, a SpaceX 2,6 miliarda dolarów. Każdy z producentów musi z tej koperty sfinansować rozwój i testy, wykonać co najmniej jeden lot kwalifikacyjny z załogą i co najmniej sześć lotów operacyjnych. Koszt transportu każdego astronauty wyceniany jest na 70,7 mln USD, co jest ceną naliczoną w 2016 r. przez NASA za transport swoich astronautów przez rosyjską agencję kosmiczną . Pierwsze loty muszą zatem odbyć się w 2017 roku.

SNC, pozostawiony na uboczu, składa oficjalny protest w Biurze Odpowiedzialności Rządu , który pozostaje bez odpowiedzi.

Rozwój (2014-2018)

W 2015 roku do testów i oceny obu statków wybrano 4 doświadczonych astronautów. Są to Douglas G. Hurley , Eric Boe , Robert Behnken i Sunita Williams .

W kwietniu 2018 r . minął okres przejściowy między dwoma załogowymi systemami startowymi między misją Apollo-Sojuz a pierwszym lotem wahadłowca . Obie firmy nie są gotowe na termin 2017. Pierwsze misje są regularnie przekładane na kilka miesięcy.

Smok Załogi

Prezentacja pierwszego modelu Crew Dragon opracowanego przez SpaceX odbyła się pod koniec maja 2014 roku. Pierwszy test symulujący przerwę w starcie po uszkodzeniu wyrzutni przeprowadzono 6 maja 2015 roku na przylądku Canaveral . Statek kosmiczny Crew Dragon zainstalowany na platformie startowej Launch Complex 40 uruchamia osiem silników rakietowych SuperDraco, które zapewniają 54 tony ciągu przez 6 sekund, spalając dwie tony hydrazyny i nadtlenku azotu . Kapsuła wylądowała w oceanie minutę i 39 sekund po wystrzeleniu około 2,6 kilometra od wyrzutni.

Po eksplozji wyrzutni Falcon 9 na wyrzutni we wrześniu 2016 r. NASA poprosiła SpaceX o wymianę zbiorników z helem w drugim stopniu wyrzutni. Nowa wersja Falcona 9 jest opracowywana z jednej strony do lotów załogowych, az drugiej dla większej użyteczności przez SpaceX. NASA prosi o 7 udanych lotów tej tak zwanej wersji Block 5 przed zatwierdzeniem jej do lotów załogowych

SpaceX rezygnuje z lądowania Załogowego Smoka na Ziemi za pomocą rakiet w stylu retro i przyjmuje klasyczne wodowanie pod spadochronami, które NASA uważa za bardziej niezawodne. W 2017 roku firma ujawniła kombinezon w futurystycznym stylu, który astronauci będą nosić w kapsule.

SpaceX prosi, aby aktualna procedura („załaduj i odejdź”) stosowana do lotów wyrzutni, która wymaga, aby napełnianie rozpoczynała się dopiero 35 minut przed startem, została odnowiona w przypadku lotów z załogą. Procedura ta umożliwia napełnianie zbiorników paliwami w ekstremalnie niskiej temperaturze, co pozwala znacznie zwiększyć składowaną ilość (w tych temperaturach paliwo jest znacznie gęstsze), ale wymaga, aby napełnianie odbywało się z załogą na pokładzie. , co może być niebezpieczne. W związku z ustaleniami SpaceX, komisja NASA odpowiedzialna za zapewnienie bezpieczeństwa strzelania zatwierdza w maju 2018 roku stosowanie tej procedury w lotach załogowych.

Wieża wykorzystywane do przygotowania wyrzutni jest uporządkowane na historycznym SLC-39A launch pad z Kennedy Space Center w celu dostosowania do charakterystyki Falcon 9 wyrzutni. Ramię pozwala załogi na pokładzie statku kosmicznego jest uniesiona 21 metrów i stosowane slajd podniesiono również konieczność ewakuacji załogi i techników w przypadku anomalii.

Misja Demo-1, składająca się z pierwszego bezzałogowego lotu, ma miejsce 2 marca 2019 roku i kończy się sukcesem.

CST-100 Starliner

Kapsuła Boeinga jest przygotowywana w Kennedy Space Center, w byłym hangarze OPF (Orbiter Processing Facilty) nr 3. Prace rozwojowe zakończono w 2016 roku, aby zbudować wieżę dostępową na wyrzutni SLC-40, z której będzie latać kapsuła kosmiczna CST-100 Starliner. W styczniu 2017 roku Boeing zaprezentował skafander kosmiczny, który będą nosić pasażerowie Starlinera. Ten bardzo lekki i nazywany „Boeing Blue” został zaprojektowany przez firmę David Clark Co.

Boeing zwerbował w 2011 roku astronautę Christophera Fergusona , ostatniego dowódcę promu; ten uczestniczy w projektowaniu pojazdu i będzie dowodził pierwszą misją.

.

Obiekty Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Aby przygotować się do przyszłych misji CCDeV na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej , astronauci Andrew Feustel i Richard Arnold, członkowie załogi wyprawy 56 , instalują 14 czerwca 2018 r. podczas spaceru kosmicznego nową kamerę o wysokiej rozdzielczości na zewnątrz Stacji Kosmicznej. Musi to zapewniać wysokiej jakości obrazy podczas fazy zbliżania się okrętów Crew Dragon i CST-100 Starliner.

Pierwsze misje

NASA zleca dwanaście misji handlowych, aby sprowadzić astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną: sześć u każdego dostawcy. Załogi dla pierwszych czterech misji zostaną ogłoszone 2 sierpnia 2018 roku.

Kalendarz pierwszych misji
Naczynie Misja Opis Załoga Start Referencje i uwagi
Smok Załogi SpX-DM1 Pierwszy bezzałogowy lot Crew Dragon Nie 17 stycznia 2019 r.
CST-100 Starliner Boe-OFT Pierwszy bezzałogowy lot CST-100 Starliner Nie 20 grudnia 2019 r. Częściowa awaria, zbyt duży ciąg na orbitę uniemożliwiający dotarcie do ISS.
Smok Załogi Test systemu ratownictwa lotniczego Nie 2019
Smok Załogi SpX-DM2 Pierwszy lot z załogą Crew Dragon Robert Behnken , Douglas Hurley 30 maja 2020 r. Pomyślne zadokowanie do ISS 31 maja 2020 r.
Smok Załogi USCV-1 Pierwsza misja Załogowego Smoka na Stację Kosmiczną Michael Hopkins , Victor Glover , Soichi Noguchi , Shannon Walker wrzesień 2020
CST-100 Starliner Boe-OFT 2 Drugi lot bezzałogowy CST-100 Starliner Nie Listopad 2020
CST-100 Starliner Boe-CFT Pierwszy lot załogowy CST-100 Starliner Michael Fincke , Christopher Ferguson , Nicole Mann 2021
Smok Załogi USCV-2 Druga misja Załogowego Smoka na Stację Kosmiczną Shane Kimbrough , Megan McArthur , Akihiko Hoshide , Thomas Pesquet 2021
CST-100 Starliner Boeing Starliner-1 Pierwsza misja CST-100 Starliner na Stację Kosmiczną Sunita Williams , Josh Cassada

 ?

2021

Opinie

Wybrani w wyborach amerykańscy urzędnicy krytykują ten program, uważając, że loty w kosmos muszą pozostać prerogatywą państwa. Krytykowane są również opóźnienia. Obrońcy programu przekonują jednak, że zaoszczędzono sporo pieniędzy w porównaniu z systemem rozwijanym w sposób konwencjonalny, jakim jest duet SLS - Orion . Rzeczywiście, cena miejsca, około 70 milionów dolarów, jest nieco niższa niż ta, którą zapłaciła NASA za wysłanie swoich astronautów do rosyjskiego Sojuza . Ponadto często wysuwanym argumentem jest to, że lepiej jest, aby Amerykanie inwestowali te pieniądze w amerykańskie firmy, a tym samym w miejsca pracy, niż w innych krajach, takich jak Rosja. Takie podejście uczy również sektor prywatny odpowiedniego lotu załogowego, biorąc pod uwagę, że firmy będą mogły wykorzystywać swoje statki do innych działań, takich jak turystyka kosmiczna.

Bibliografia

  1. Killian Temporel i Marie-Ange Sanguy, „  Starliner: taksówka dla Boeing ISS  ”, Espace & Exploration nr 38 ,marzec-kwiecień 2017, s.  28 do 37
  2. Stefan Barensky, „Ludzki  transport kosmiczny: oferta prywatna  ”, Space & Exploration nr 4 ,lipiec-sierpień 2011, s.  54 do 61
  3. (w) „  Commercial Crew Program: facts sheet  ” , NASA (dostęp 7 grudnia 2018 r. )
  4. (w) „  CCDev  ” na EO Portal , Europejska Agencja Kosmiczna (dostęp 7 grudnia 2018 r. )
  5. (w) "  NASA ujawnia umowy na komercyjne loty w kosmos i ogłasza 50 milionów dolarów na finansowanie nasion dla załogi komercyjnej  " na SpaceRef.com ,3 lutego 2010
  6. Christian Lardier "  Kontynuacja pracy na Liberty wyrzutni  " powietrza i Kosmos , n O  2280,23 września 2011, s.  37 ( ISSN  1240-3113 )
  7. „  Cele (Milestones) of the Dream Chaser  ” , na stronie www.dream-space.fr (dostęp 24 grudnia 2018 )
  8. (w) Frank Morring, „  NASA Shifts Back to CCDev Space Act  ” , Tydzień Lotnictwa ,15 grudnia 2011
  9. (w) Dan Leone , „  Powołując się na niepewność budżetową, zmienia podejście NASA do zamówień komercyjnych załogi  ” w Space News ,15 grudnia 2011
  10. (w) "  NASA ogłasza kolejne kroki w celu wypuszczenia Amerykanów z gleby USA  " na nasa.gov ,3 sierpnia 2012
  11. (w) Lindsey Clark , "  zakupy NASA Crew & Cargo aktualizacja - grudzień 2012  " , NewSpace Watch ,14 grudnia 2012 r.(dostęp 18 grudnia 2012 )
  12. Stefan Barensky , "  Dwie kapsułki do $ +6,8 mld  ", Air & Cosmos , n o  2421,19 września 2014, s.  36-37
  13. Killian Temporel, „  Les miliards du CCtCap  ”, Espace & Exploration nr 16 ,listopad-grudzień 2014, s.  34 do 37
  14. (w) "  NASA przyznaje kontrakty w następnym kroku w kierunku bezpiecznego wystrzelenia amerykańskich astronautów z amerykańskiej gleby  " , NASA,10 grudnia 2012
  15. (w) Jeff Foust, „  Nagrody NASA Commercial Crew pozostawiają pytania bez odpowiedzi  ” na spacenews.com ,19 września 2014
  16. Killian Temporel, „  Prywatne kapsuły pod presją  ”, Espace & Exploration nr 41 ,wrzesień-październik 2017, s.  32 33 ( ISSN  2114-1320 )
  17. Killian Temporal, „  Opóźnienie dla prywatnych statków amerykańskich  ”, Kosmos i eksploracja # 48 ,listopad-grudzień 2018, s.  10 ( ISSN  2114-1320 )
  18. (en-US) Stephen Clark , „  Kapsuła załogi SpaceX zakończyła dramatyczny test przerwania — lot kosmiczny teraz  ” (dostęp 24 grudnia 2018 r. )
  19. (en-US) Stephen Clark , „  NASA podpisuje się z procedurą „load-and-go” SpaceX dla wystrzeliwania załóg – Spaceflight Now  ” (dostęp 24 grudnia 2018 r. )
  20. (en-US) „  SpaceX's Pad 39A przechodzący modernizację dla startów załogi Dragon 2 – NASASpaceFlight.com  ” (dostęp 24 grudnia 2018 r. )
  21. Olivier Sanguy, „  Pierwsi astronauci programu załogi komercyjnej  ”, Espace & Exploration nr 47 ,wrzesień-październik 2018, s.  38 do 41 ( ISSN  2114-1320 )
  22. „  Wywiad z Christopherem Fergusonem  ”, Space & Exploration nr 38 ,marzec-kwiecień 2017, s.  34 do 35 ( ISSN  2114-1320 )
  23. (w) Mary Lewis '  spacewalkers Kompletna HD Camera Montaż  " , NASA,14 czerwca 2018 r.
  24. (en-US) "  NASA wybiera SpaceX i pierwszą załogę Boeinga  " , na News Ledge ,9 lipca 2015(dostęp 24 grudnia 2018 )
  25. Nelly Lesage, „  kapsuła Starliner nie dołączy do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, awaria Boeinga  ” , na numerama.com , Numerama ,20 grudnia 2019 r.(dostęp 20 grudnia 2019 r . ) .
  26. Marie-ange i Olivier Sanguy, „  Lot załogowy: nowy impuls  ”, Espace & Exploration nr 46 ,lipiec-sierpień 2018, s.  42 do 48 ( ISSN  2114-1320 )
  27. ”  Wywiad z Williamem Gerstenmaierem , administratorem NASA odpowiedzialnym za badania i operacje człowieka.  », Kosmos i Eksploracja nr 46 ,lipiec-sierpień 2018, s.  49 ( ISSN  2114-1320 )

Zobacz również

Linki wewnętrzne

Linki zewnętrzne