Commercial Resupply Services

Technology

12 hours ago

Author

Albert Flores

Řízení komerčního zásobování je program americké kosmické agentury NASA, který je zaměřen na zajištění dodávek potřebného materiálu a vybavení na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). Program byl zaveden jako součást plánu posílit rolí soukromého sektoru v kosmických letech a rozvíjet spolupráci mezi NASA a komerčními společnostmi. Cílem programu je zajistit levnější a efektivnější přístup k vesmíru prostřednictvím využití soukromého sektoru. Komerční společnosti, jako například SpaceX a Orbital Sciences Corporation, mají za úkol vyvíjet a provozovat kosmické vozíky pro přepravu nákladu na ISS. Tyto společnosti jsou pověřeny také zajištěním bezpečného odpadu nebo návratu materiálu z ISS na Zemi. Program komerčního zásobování byl úspěšně zaveden a výrazně přispěl k rozvoji kosmických technologií a leteckých systémů v soukromém sektoru.

Dragon na misi CRS-2 během připojování k ISS, 3. března 2013 Předváděcí Cygnus Orb-D1 při příletu k ISS, 29. září 2013. Vylepšená verze lodi Cygnus na misi OA-5 při příletu k ISS, 9. prosince 2015 Dragon 2 na misi CRS-21, připojený k modulu Harmony, s modulem Kibo (vpravo), 9. ledna 2021 Commercial Resupply Services (CRS, česky lze přeložit jako Komerční zásobovací služby), je označení série letů nákladních kosmických lodí k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), které pro americkou vesmírnou agenturu NASA zajišťují na komerčním principu soukromé společnosti. První smlouvy byly podepsány v roce 2008, první let proběhl v roce 2012 a poslední v roce 2020. Druhá fáze CRS-2 byla smluvně upravena v roce 2016 a první let se uskutečnil v roce 2019.

+more images (1)

Vývoj programu

Kosmická loď Dragon zachycena na ISS s pomocí ramena Canadarm2. 25. května 2011 se stala první komerční lodí na ISS.

Smlouvy CRS-1

Nosiče, kosmické lodě a startovní rampy byly pro program CRS připraveny v rámci dohod programu Commercial Orbital Transportation Services (COTS), které NASA podepsala v roce 2008 se společnostmi SpaceX (rakety Falcon 9 a lodi Dragon) a Orbital Sciences (rakety Antares a lodi Cygnus).

NASA oznámila udělení zakázek programu CRS oběma společnostem na tiskové konferenci 23. +more prosince 2008. Šlo o kontrakty zahrnující minimálně 20 misí do roku 2016, z toho 12 misí pro SpaceX (za 1,6 miliardy dolarů) a 8 misí pro Orbital Sciences (za 1,9 miliardy dolarů).

SpaceX úspěšně vypustila svou první raketu Falcon 9 s maketou lodi Dragon 4. +more června 2010. První let pro NASA, COTS Demo 1, se uskutečnil 8. prosince 2010 a demonstroval schopnosti lodi Dragon dostat se na oběžnou dráhu a udržet se na ní, přijímat a reagovat na pozemní příkazy a schopnost komunikovat prostřednictvím satelitního systému TDRS, který vybudovala NASA a tvoří ho pozemní stanice a satelity na geostacionární dráze. SpaceX 15. srpna 2011 oznámila, že NASA spojila cíle misí COTS Demo 2 a Demo 3 do jedné mise, přičemž nejdříve muselo dojít ke splnění cílů mise Demo 2.

Mise COTS Demo 2+ úspěšně odstartovala 22. +more května 2012, dopravila náklad na ISS a po necelých 6 dnech přistála v Tichém oceánu. NASA 23. srpna 2012 oznámila, že společnost SpaceX úspěšně splnila závazky v rámci kontraktu COTS a byla certifikována pro lety v rámci CRS. První let v rámci CRS SpaceX provedla v říjnu 2012.

Orbital Sciences dokončila svou certifikaci COTS jediným letem ve dnech 18. +more září až 23. října 2013 pod označením Cygnus Orb-D1. První CRS mise odstartovala 9. ledna 2014.

Rozšíření první fáze

V březnu 2015 NASA přiobjednala v rámci první fáze ještě tři mise u SpaceX a jednu u Orbital Sciences a v květnu téhož roku přidala další dva lety pro Orbital Sciences. V únoru 2016 bylo do smlouvy CRS přidáno pět dodatečných misí pro SpaceX.

Podle auditu programu z roku 2018 zadala NASA 31 misí a smluvních úprav v hodnotě 5,93 miliardy dolarů, což představuje průměrné náklady 191,3 milionu dolarů na jednu misi. Z toho měla společnost SpaceX dokončit 20 misí s celkovou platbou 3,04 miliardy dolarů, v průměru 152,1 milionu dolarů na jednu misi. +more Společnost Orbital ATK měla podle zadaných zakázek dokončit 11 misí s celkovou platbou 2,89 miliardy dolarů, v průměru 262,6 milionu dolarů na misi. Audit dále konstatoval, že do prosince 2017 NASA na aktivity CRS-1 vynaložila 5,12 miliardy dolarů a do dokončení poslední mise v roce 2020 zaplatí zbylých 810 milionů dolarů.

Zadání druhé fáze CRS

NASA zahájila proces výběru pro druhé období komerčních zásobovacích služeb v únoru 2014 a 10. dubna téhož roku zveřejnila detailní požadavky, především dodat ročně 14 250 až 16 750 kilogramů nákladu s typickým objemem 55 až 70 metrů krychlových v hermetizovaných sekcích kosmických lodí a přibližně 1 500 až 4 000 kg beztlakového nákladu. +more Stejné množství odpadu mělo být také vráceno na Zemi nebo zlikvidováno.

Do výběru se přihlásili oba dodavatelé z první etapy CRS, Orbital Sciences se svou ověřenou lodí Cygnus a SpaceX s inovovanou verzí dosud používané lodi Dragon, označované jako Dragon 2. Kromě nich předložily ve stanovené lhůtě své návrhy pro etapu CRS-2 společnosti Sierra Nevada Corporation, Boeing a Lockheed Martin.

Společnost Sierra Nevada navrhla využívat nákladní verzi svého raketoplánu Dream Chaser připravovaného pro lety s posádkou. Navrhovaný nákladní Dream Chaser Cargo System zahrnoval dodatečný vyměnitelný nákladní modul pro vyzdvižení a likvidaci odpadu. +more Také společnost Boeing ve svém návrhu počítala s úpravou své lodi CST-100 vyvíjené pro pilotované lety.

Lockheed Martin pro CRS-2 navrhl nový kosmický tahač s názvem Jupiter, který by na první let startoval společně s cargo modulem Exoliner, dopravil ho k ISS, ale po skončení mise by zůstal na oběžné dráze, zatímco Exoliner by zanikl v atmosféře. V dalších misích by byly vypuštěny pouze moduly Exoliner s nákladem, s nimiž by se Jupiter setkal na oběžné dráze a dovezl je k ISS. +more Lockheed naznačil, že toto řešení je vhodné i pro destinace za nízkou oběžnou drahou Země, např. pro zásobovací cesty k Měsíci nebo Marsu.

Smlouvy CRS-2

Výsledek výběru dodavatelů pro druhou etapu programu CRS oznámila NASA 14. +more ledna 2016, kdy byly uzavřeny smlouvy se třemi dodavateli - Orbital ATK (dříve Orbital Sciences) s lodí Cygnus, Sierra Nevada Corporation s raketoplánem Dream Chaser a SpaceX s lodí Dragon 2. Každý z nich získal nejméně 6 startů od roku 2019 do roku 2024. Celkové náklady na poskytnuté dopravní služby by měly dosáhnout nejméně 6,31 miliardy dolarů. Lety podle smluv CRS-2 byly zahájeny v listopadu 2019 startem mise Cygnus NG-12, SpaceX první let podle nové smlouvy (CRS-21) uskutečnila v prosinci 2020. S prvním letem raketoplánu Dream Chaser společnosti Sierra Nevada se podle plánů počítá v roce 2022.

V listopadu 2020 bylo oznámeno, že společnost Northop Grumman, nástupce společnosti Orbital ATK a nový provozovatel lodí Cygnus, získala z programu CRS-2 další dva lety. A o měsíc později byly oznámeny také tři další mise SpaceX.

V březnu 2022 si NASA objednala dalších 12 zásobovacích misí, z toho 6 u Northop Grumman a 6 u SpaceX. Mise mají zajistit zásobování ISS až do roku 2026.

Lodi a lety programu CRS

Do obou etap programů CRS se zapojily celkem 4 verze 2 typů lodí - Dragon, Cygnus, Cygnus Enhanced a Dragon 2.

SpaceX absolvovala 20 letů první etapy CRS s 11 kabinami Dragon (výrobní čísla C103 - C113), protože tři kabiny letěly na dvě mise a další (C106, C108 a C112) byly použity dokonce třikrát. Rakety Falcon 9 s Dragony startovaly dvakrát až čtyřikrát ročně z rampy SLC-40 na letecké základně na mysu Canaveral (CCAFS) na Floridě. +more Orbital Sciences na první 3 lety vyslala základní verzi lodi své Cygnus, ale po havárii letu OA Orb-3 v roce 2014 urychlila přípravu vylepšené, tedy především prodloužené verze (označované Enhanced) s větším objemem hermetizovaného prostoru a od letu OA-4 v roce 2015 ji rutinně používá, a to i v režimu smlouvy CRS-2. Cygnusy startují v rytmu dvakrát ročně z rampy LP-0A na Středoatlantickém regionálním kosmodromu (MARS) ve Virginii. SpaceX pro etapu CRS-2 používá druhou generaci lodí Dragon - Dragon 2, a to ve verzi Cargo Dragon. Startují z rampy LC-39A Kennedyho vesmírného střediska na Floridě. Lodi Cygnus se k ISS připojují pomocí robotické ruky Canadarm2, kterou ovládá některý z členů posádky stanice a pozemní personál. Podobně se k ISS připojovaly lodi japonské nákladní lodi HTV a také první generace lodi Dragon v první etapě programu CRS. Od etapy CRS-2 již Dragony 2 nepotřebují žádnou vnější pomoc a ke stanici se přibližují a připojují v automatizovaném (ve verzi Crew i v ručním) režimu, podobně jako ruské kosmické lodi Sojuz a Progress, nebo dříve evropské nákladní lodi ATV.

Ani jeden z obou typů lodí se v programu CRS nevyhnul vážné havárii. Výbuchem skončil jak let Cygnus Orb-3 (23 sekund po startu 28. +more října 2014), tak let SpaceX CRS-7 (139 sekund po startu 28. června 2015). Za poznámku stojí, že mezi oběma těmito selháními postihla nehoda také let ruské zásobovací lodi Progress M-27M. Při startu 28. května 2015 došlo při oddělení od třetího stupně nosné rakety k poškození lodi a ztrátě kontroly nad ní, což po několika dnech vedlo k jejímu zániku v atmosféře Země.

Lodě obou typů se u ISS poprvé setkaly 10. dubna 2016. +more K lodi Cygnus na misi OA-6, která se připojila o 14 dní dříve k modulu Unity, přibyl Dragon na misi CRS-8, který zakotvil u modulu Harmony. Od té doby se podobné situace opakují jednou až dvakrát ročně s výjimkou roku 2017, kdy se v červnu lety Cygnus OA-7 a SpaceX CRS-11 minuly o jediný den.