Основная миссия – Dragon CRS-19

SpaceX отправят на орбиту 19-ю грузовую миссию в рамках программы коммерческого снабжения Международной космической станции. На борту корабля — 2617 кг различных грузов, из которых:

• 256 кг — запасы для экипажа;
• 977 кг — материалы для проведения научных исследований;
• 65 кг — оборудование для выхода в открытый космос;
• 321 кг — оборудование и детали станции, компьютеры и комплектующие;
• 924 кг — инструменты в негерметичном отсеке (внешнем «багажнике» корабля) – они будут извлечены с помощью манипулятора Canadarm2 и установлены снаружи МКС.

Капсула Dragon, которая запускается в этот раз, посетит МКС уже в третий раз. На орбите она уже побывала в рамках миссий CRS-4 в 2014 году и CRS-11 в 2017 году. Эта капсула также была первой отправленной в космос повторно. Из нового у корабля только негерметичный отсек, солнечные панели (которые сбрасываются каждый раз при возвращении в атмосферу) и теплозащитное покрытие.

Как всегда, для экипажа отправляются новые запасы еды, личные вещи и посылки от близких. Учитывая, что запуск декабрьский, на борту есть и рождественские подарки. Но основным грузом миссии, конечно, являются научные эксперименты и исследования.

Большая часть исследований на МКС посвящена биологии: эксперименты изучают влияние условий космического полёта на живые организмы или же пользуются преимуществами невесомости для более эффективного сбора данных.

Традиционно, Dragon доставит на станцию новую партию живых мышей в рамках Rodent Research-19. На примере сорока “Могучих Мышей” группа исследователей из лаборатории Джексона изучит возможность предотвращения потери костной и мышечной массы. Миостатин – белок, который регулирует и подавляет рост мышечной ткани. Блокирование сигналов от этого белка стимулирует рост мышечной и костной ткани, на чём и основано это исследование. Мышам будет вводиться ингибитор миостатина (он же ингибирует и белок активин, который регулирует рост костной ткани). Дальнейшее наблюдение покажет, справится ли такой подход с влиянием невесомости на опорно-двигательный аппарат или нет. Исследование даст ценные данные для клинических испытаний терапии с ингибитором миостатина, что может пригодиться в лечении заболеваний, которые сопровождаются потерей мышечной массы. Да и сами космические полёты могут приводить к потере до 20% мышечной массы у астронавтов.

Одно из исследований отправляется на станцию по заказу пивоваренного концерна Anheuser-Busch (американский Budweiser – это вот они как раз). Их исследование посвящено автоматизированному солодоращению зерен ячменя в условиях невесомости. Полученный солод затем сравнят с произведённым на Земле. Возможно, в будущем появится профессия космического пивовара?

Также Dragon доставит несколько кубсатов, которые будут запущены с самой станции. Это:

• AztechSat-1 – демонстрация межспутниковой связи на низкой околоземной орбите с помощью группировки спутников Globalstar.
• CIRiS (Compact Infrared Radiometer in Space) – кубсат с радиометром для съёмки в инфракрасном диапазоне.
• CryoCube 1 – миссия NASA, которая проведёт эксперименты по работе со сверхохлаждённой жидкостью (в данном случае, жидким кислородом). Эксперименты включают определение местонахождения жидкости в баке и перекачивание криогенной жидкости. Развёртываемые солнечные панели на одном конце кубсата интегрированы с солнцезащитной плёнкой, которая не даст нагреваться баку с криогенным кислородом. С другой стороны также будет развернут тепловой щит, но уже для защиты от инфракрасного излучения Земли.

• EdgeCube – кубсат калифорнийского университета Сонома для измерений красного края, отражения зелёной растительности в ближнем инфракрасном диапазоне, который может меняться от стресса растений или же сезонных изменений. Наблюдения помогут определить, как экосистемы меняются со временем.
• MakerSat-1 – кубсат, корпус для которого будет распечатан на 3D-принтере на МКС. Затем кубсат будет собран астронавтом.
• SORTIE (Scintillation Observations and Response of The Ionosphere to Electrodynamics) – кубсат для изучения ионосферы Земли.
• QARMAN (QubeSat for Aerothermodynamic Research and Measurements on Ablation) – бельгийский кубсат, который испытает несколько технологий для возвращения в атмосферу: новый теплозащитный материал, систему стабилизации и пассивного аэродинамического торможения, а также передачу данных с помощью ретрансляционных спутников во время вхождения в атмосферу. Последнее особенно интересно: необходимые для этой задачи составляющие изолированы аэрогелем; и в отрезок времени между потерей сигнала из-за плазмы и крушением о землю QARMAN должен будет успеть сбросить собранные данные спутнику Iridium. По сути, это кубсат, который одновременно выполняет функцию крошечного возвращаемого аппарата.

В негерметичном отсеке Dragon доставит на станцию несколько грузов. Во-первых, японский инструмент HISUI (Hyper-Spectral Imager SUite) для мультиспектральных и гиперспектральных наблюдений Земли. Данные, собранные этой миссией, найдут применение в таких областях как разведка полезных ископаемых, сельское хозяйство и лесоводство. Вторым грузом в “багажнике” корабля является литий-ионная аккумуляторная батарея вместе с адаптером. Такие батареи размещаются снаружи МКС и используются для накапливания энергии, генерируемой солнечными панелями станции, которая затем пускается в ход, когда станция уходит в тень. Новая батарея заменит вышедшую из строя из-за отказавшего блока зарядки-разрядки.

Через примерно 10 минут после запуска, Dragon выйдет на орбиту, затем развернёт солнечные батареи и начнёт двухдневный путь до станции. Когда корабль достигнет МКС, манипулятор Canadarm2 под управлением астронавтов Луки Пармитано и Эндрю Моргана произведёт захват Dragon. Затем управление перейдёт наземным специалистам, которые удалённо пристыкуют корабль к модулю Гармония. На станции корабль пробудет около 4 недель, затем в него переместят груз, предназначенный для возвращения на Землю, и Dragon отправится домой — уже в третий раз.

Ракета-носитель Falcon 9

Falcon 9 — двухступенчатая ракета, полностью разработанная SpaceX. Запуск миссии CRS-19 станет 76-м полётом Falcon 9 и 12-м запуском SpaceX за год.

В качестве горючего используется ракетное топливо-1 (RP-1, керосин) и жидкий кислород в качестве окислителя. Эти компоненты закачиваются сверхохлаждёнными, поскольку тогда они имеют большую плотность, и позволяют вместить в один и тот же объем большую массу топлива. На низкую околоземную орбиту Falcon 9 может выводить до 22800 кг полезной нагрузки, а на геопереходную — до 8300 кг.

Первая ступень оснащена 9 двигателями Merlin, разработанными SpaceX (по количеству двигателей и название ракеты — Falcon 9). Каждый из них обеспечивает до 854 кН на уровне моря. Двигатели расположены так называемой октасеткой — 8 по кругу и 1 в центре. В таком расположении они позволяют поддержать миссию даже при отказе одного или двух двигателей. Такая способность из всех ракет есть только у Falcon 9. К тому же, двигатели Merlin способны регулировать тягу, что играет важную роль при посадке первой ступени.

В этой миссии используется первая ступень версии Block 5, финальной модификации Falcon 9. Ступень имеет номер B1059.1 и запускается в первый раз. В отличие от предыдущих версий первой ступени, Block 5 планируется повторно использовать до 10 раз с промежуточными техническими осмотрами и до 100 раз — с частичной заменой деталей первой ступени. Возвращение ступени планируется на плавучую платформу Of Course I Still Love You, что нетипично для миссий CRS – обычно ступень садится на площадку LZ-1 недалеко от стартового стола. В этот раз первая ступень отработает чуть дольше, чтобы сообщить больше скорости второй ступени. Из-за этого топлива для возврата на наземную площадку не останется. Об этом чуть ниже.

Со второй ступенью первую соединяет композитная структура, которая содержит механизм разделения ступеней. После отделения на высоте около 80 км, первая ступень начинает свой путь назад, а вторая — продолжает основную миссию. Вторая ступень имеет один двигатель Merlin. Оптимизированный для работы в вакууме, он обеспечивает до 934 кН и отрабатывает около 6 минут полёта, после чего полезная нагрузка  отделяется и выводится на нужную орбиту.

В этом полёте работа второй ступени не закончится на выведении корабля Dragon: её ждёт шестичасовая “температурная демонстрация”. Это покажет возможность ступени выполнять запуски, которые требуют длительного пребывания на орбите с многократным включением двигателя. Такой профиль миссии бывает, например, при выведении полезной нагрузки на геостационарную орбиту. Хотя SpaceX не назвали, для кого будут проводить эту демонстрацию, несложно догадаться, что интерес к такому есть в первую очередь у ВВС. Аналогичным SpaceX занимались для них на запусках Falcon Heavy.