สเปซเอ็กซ์เรดดรากอน
| ภาพรวมของโปรแกรม | |
|---|---|
| ประเทศ | สหรัฐอเมริกา |
| องค์กร | สเปซเอ็กซ์ |
| สถานะ | ยกเลิก |
| ข้อมูลยานพาหนะ | |
| ยานพาหนะที่มีลูกเรือ | ยานอวกาศดราก้อน 2 ของ SpaceX |
| ยานปล่อย | ฟอลคอนเฮฟวี่ |
ยานอวกาศSpaceX Red Dragonเป็นแนวคิดระหว่างปี 2011-2017 สำหรับการใช้ ยานอวกาศ SpaceX Dragon 2 ที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อภารกิจลงจอด บนดาวอังคารแบบไร้คนขับในราคาประหยัด โดยใช้ จรวดFalcon Heavyในการปล่อย
วัตถุประสงค์หลักของ ภารกิจ Red Dragon ครั้งแรก คือการทดสอบเทคนิคและเทคโนโลยีในการเข้าสู่ ชั้น บรรยากาศของดาวอังคารด้วยอุปกรณ์ที่ลูกเรือมนุษย์สามารถใช้งานได้[ 1 ] [ 2 ] ภารกิจสำรวจดาวอังคารชุดนี้มีเป้าหมายเพื่อเป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีสำหรับ สถาปัตยกรรม การตั้งอาณานิคมบนดาวอังคารของ SpaceX ที่ใหญ่กว่ามาก ซึ่งประกาศในเดือนกันยายน 2016 [ 3 ]ข้อเสนอแนะเพิ่มเติมสำหรับภารกิจนี้คือการส่งยานสำรวจดาวอังคาร เพื่อนำ ตัวอย่างกลับ สู่พื้นผิวดาวอังคาร
โปรแกรมนี้ได้รับการวางแผนไว้ในปี 2011 ในฐานะภารกิจ NASA Discovery ที่มีศักยภาพ ในการปล่อยเร็วที่สุดในปี 2022 และได้รับการพัฒนามาเรื่อยๆ ตลอดหลายปีที่ผ่านมา เนื่องจากไม่ได้รับการสนับสนุนทางการเงินจาก NASA ในรอบโปรแกรมภารกิจ Discovery ปี 2013–2015 ในเดือนเมษายน 2016 SpaceX ประกาศว่าได้ลงนามใน ข้อตกลง Space Act Agreement ที่ไม่มีเงิน ทุนสนับสนุนกับ NASA ซึ่งให้การสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับการปล่อยที่ไม่เร็วกว่าปี 2018 ในเดือนกุมภาพันธ์ 2017 SpaceX ระบุว่าวันปล่อยนี้ถูกเลื่อนออกไปไม่เร็วกว่าปี 2020 ในเดือนกรกฎาคม 2017 อีลอน มัสก์ประกาศว่าการพัฒนาจะถูกระงับและทรัพยากรจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังStarship [ 4 ]
ประวัติการพัฒนา
SpaceXร่วมมือกับศูนย์วิจัยเอมส์ ของ NASA ในปี 2554 เพื่อจัดทำการศึกษาความเป็นไปได้สำหรับภารกิจที่จะค้นหาหลักฐานของสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร ( ไบโอซิกเนเจอร์ ) ทั้งในอดีตและปัจจุบัน[ 2 ] [ 1 ] [ 5 ]แคปซูล Dragon รุ่นที่ 1 ของ SpaceX ใช้สำหรับขนส่งสินค้าเท่านั้น ในขณะที่SpaceX Dragon 2ใช้ขนส่งนักบินอวกาศไปและกลับจากสถานีอวกาศนานาชาติ ข้อเสนอ Red Dragon เรียกร้องให้มีการปรับเปลี่ยนเพื่อให้สามารถใช้ขนส่ง payload ไปยังดาวอังคาร[ 2 ]ลงจอดโดยใช้retrorocketsและเพื่อเป็นต้นแบบสำหรับภารกิจส่งมนุษย์ไปดาวอังคาร[ 6 ] [ 7 ]
แนวคิดปี 2011
SpaceX เดิมทีวางแผนที่จะเสนอRed Dragonเพื่อขอรับเงินทุนในปี 2013 และ 2015 ในฐานะภารกิจ NASA Discovery ครั้งที่ 13 ของสหรัฐอเมริกา สำหรับการปล่อยในปี 2022 [ 8 ] [ 6 ] [ 7 ]แต่ไม่ได้ยื่นเสนอ
แนวคิด Red Dragonในปี 2011 ได้รับการคิดค้นขึ้นเพื่อใช้โมดูล Dragon ที่ได้รับการดัดแปลง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.6 เมตร (12 ฟุต)มีมวล6.5 ตัน (14,000 ปอนด์)และปริมาตรภายใน7 ลูกบาศก์เมตร (250 ลูกบาศก์ฟุต) สำหรับ บรรทุกสัมภาระลงจอดบนดาวอังคารได้สูงสุด1 ตัน (2,200 ปอนด์; 1,000 กิโลกรัม) [ 5 ]มีการเสนอให้ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อเจาะ ลงไปใต้ดิน ประมาณ 1.0 เมตร (3.3 ฟุต) เพื่อเก็บตัวอย่างแหล่งกัก เก็บน้ำแข็งที่ทราบกันว่ามีอยู่ในชั้นใต้พื้นดินตื้นๆ ค่าใช้จ่ายของภารกิจในปี 2011 คาดการณ์ไว้ว่าจะน้อยกว่า 400 ล้านดอลลาร์สหรัฐ[ 6 ]บวกกับค่าใช้จ่ายอีก 150 ล้านถึง 190 ล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับยานปล่อยและยานลงจอด[ 1 ] [ 7 ]
เป้าหมายของภารกิจที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก NASA ซึ่งเสนอโดยศูนย์วิจัย NASA Ames ในตอนแรก มีดังนี้:
- เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์[ 1 ]
- ค้นหาหลักฐานการดำรงชีวิต ( ร่องรอยทางชีวภาพ ) ทั้งในอดีตและปัจจุบัน
- ประเมินความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิตใต้ผิวดินต่อการอยู่อาศัย
- ศึกษาที่มา การกระจายตัว และองค์ประกอบของน้ำแข็งใต้ดิน
- ทำความเข้าใจสภาพภูมิอากาศในอดีตโดยใช้บันทึกน้ำแข็งใต้ดิน
- เป้าหมายเบื้องต้นของมนุษย์[ 1 ]
- ดำเนินการสาธิตการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ การลงจอด และการลงสู่พื้น (EDL) ที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์
- ประเมินอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากฝุ่นละออง ดินชั้นบน และน้ำแข็งใต้ดิน
- ระบุลักษณะของทรัพยากรธรรมชาติ
- แสดงให้เห็นถึงการเข้าถึงทรัพยากรใต้ดิน
- ดำเนินการ สาธิต การใช้ทรัพยากรในพื้นที่ (ISRU): การสกัดน้ำและการผลิตเชื้อเพลิงขับดัน
แนวคิดปี 2014
การศึกษาในปี 2014 เกี่ยวกับ ภารกิจ Red Dragon ที่อาจได้รับทุนสนับสนุนจาก NASA ในปี 2021 ชี้ให้เห็นว่าภารกิจนี้อาจเป็นวิธีที่มีต้นทุนต่ำสำหรับ NASA ในการนำตัวอย่างจากดาวอังคารกลับมายังโลกในแนวคิดนี้แคปซูลRed Dragonจะติดตั้งระบบที่จำเป็นในการนำตัวอย่างที่เก็บรวบรวมจากดาวอังคารกลับมา ซึ่งรวมถึงยานขึ้นสู่ดาวอังคาร (MAV) ยานกลับสู่โลก (ERV) และฮาร์ดแวร์สำหรับถ่ายโอนตัวอย่างที่เก็บรวบรวมโดยภารกิจยานสำรวจที่ลงจอดก่อนหน้านี้ เช่น ยานสำรวจ Mars 2020 ที่ NASA วางแผนไว้ ไปยัง ERV [ 2 ] [ 9 ] ERV จะถ่ายโอนตัวอย่างไปยังวงโคจรสูงของโลก ซึ่งภารกิจในอนาคตอีกภารกิจหนึ่งจะรับตัวอย่างและลดระดับวงโคจรกลับสู่โลก[ 2 ] NASA ไม่ได้ให้ทุนสนับสนุนแนวคิดทั้งสองนี้
แนวคิดปี 2016
เมื่อเวลาผ่านไป แนวคิด Red Dragonก็เปลี่ยนแปลงไป แต่แนวคิดพื้นฐานคือ การใช้แคปซูล Dragon ที่ดัดแปลงเพื่อทดสอบเทคโนโลยีการพัฒนาด้วย ภารกิจ ไร้คนขับไปยังดาวอังคาร ยานปล่อยจะเป็นFalcon Heavyและแคปซูลจะเป็นSpaceX Dragon 2ในเดือนเมษายน 2016 SpaceX ประกาศว่าพวกเขากำลังดำเนินการภารกิจหุ่นยนต์สำหรับการปล่อยในปี 2018 [ 10 ]และ NASA จะให้การสนับสนุนทางเทคนิค[ 11 ]ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงจากภารกิจเดิมที่ได้รับทุนจาก NASA
SpaceX วางแผน การปล่อยจรวด Falcon Heavy ครั้งแรก ในช่วงปลายปี 2017 และ Dragon 2 มีกำหนดการทดสอบการบินในช่วงกลางถึงปลายปี 2017 [ 12 ] ในเดือนเมษายน 2016 SpaceX ย้ำแผนการปล่อยจรวดในปี 2018 อีกครั้ง[ 13 ] [ 14 ]
ภารกิจ Red Dragonครั้งแรกมีจุดประสงค์เพื่อเป็นการสาธิตเทคโนโลยี และยังไม่มีการประกาศน้ำหนักบรรทุก[ 15 ] [ 16 ] NASA จะมีส่วนร่วมในภารกิจในระดับการแลกเปลี่ยนทางเทคนิค[ 13 ]เพื่อแลกกับ ข้อมูล การเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ การลงจอด และการลงสู่พื้นผิว ของดาวอังคาร จาก SpaceX ทาง NASA ได้เสนอการสนับสนุนทางเทคนิคและระบบส่งข้อมูลทางไกลสำหรับภารกิจRed Dragon [ 11 ] [ 14 ]ในปี 2016 NASA คาดว่าจะใช้เงินงบประมาณสาธารณะประมาณ 30 ล้านดอลลาร์สหรัฐ สำหรับพนักงานและอุปกรณ์ที่จะใช้ในการตรวจสอบภารกิจ[ 17 ]ในเดือนพฤษภาคม 2017 NASA เปิดเผยว่า SpaceX จะปล่อยยานRed Dragon สองลำ เพื่อรับประกันความสำเร็จของภารกิจด้วยยานอวกาศสำรองเป็นประกันภัย โดยลำหนึ่งจะปล่อยในช่วงต้นของช่วงเวลาการปล่อยในปี 2020 และอีกหนึ่งลำจะปล่อยในช่วงปลาย เพื่อให้ยานลำที่สองสามารถเรียนรู้จากยานลำแรกได้[ 18 ]อย่างไรก็ตาม ภารกิจดังกล่าวถูกยกเลิกในอีกหนึ่งปีต่อมา[ 4 ]
การยกเลิกในปี 2017
SpaceX ประกาศในปี 2017 ว่าจะยุติการพัฒนาระบบลงจอดด้วยแรงขับสำหรับ Dragon 2 และจะไม่มีการเพิ่มขาลงจอดให้กับแคปซูล Dragon 2 การยุติการพัฒนาระบบลงจอดด้วยแรงขับหมายความว่า Dragon จะไม่สามารถลงจอดบนดาวอังคารได้[ 1 ]และ โครงการ Red Dragonก็ถูกระงับไว้[ 19 ]มัสก์กล่าวในทวิตเตอร์ว่าจะใช้ "เรือขนาดใหญ่กว่ามาก" เพื่อทดสอบวิธีการลงจอดแบบใหม่ ซึ่งปัจจุบันคิดว่าดีกว่าแนวคิดเรื่องแผ่นกันความร้อนที่ด้านล่างและเครื่องยนต์ขับดันที่ด้านข้าง[ 4 ] ในช่วงกลางปี 2017 SpaceX ได้เปลี่ยนเส้นทางทรัพยากรการพัฒนาด้านวิศวกรรมเพื่อพัฒนา เทคโนโลยีลงจอดด้วยแรงขับสำหรับ การออกแบบStarshipที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก[ 20 ]
ระบบลงจอด
เนื่องจากการออกแบบที่รวมเอาแผ่นกันความร้อนที่แข็งแรงและเครื่องยนต์ขับดันที่ทรงพลัง แคปซูล SpaceX Dragon 2 ที่ได้ รับการดัดแปลงอาจสามารถดำเนินการฟังก์ชันการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ การลงจอด และการลงจอด (EDL) ที่จำเป็นทั้งหมดได้ เพื่อส่งมอบน้ำหนักบรรทุก1 ตัน (2,200 ปอนด์)หรือมากกว่านั้นไปยังพื้นผิวดาวอังคารโดยไม่ต้องใช้ร่มชูชีพการใช้ร่มชูชีพนั้นไม่สามารถทำได้หากไม่มีการดัดแปลงยานอย่างมีนัยสำคัญ[ 1 ]
หลังจาก เข้า สู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง ที่ความเร็ว 6 กม./วินาที (13,000 ไมล์ต่อชั่วโมง) [ 21 ] ได้มีการคำนวณว่า แรงต้านอากาศของแคปซูลเองอาจทำให้ความเร็วลดลงมากพอที่จะทำให้การลงจอดที่เหลืออยู่ในขีดความสามารถของเครื่องยนต์ขับดันย้อนกลับ SuperDraco [ 2 ] สามารถออกแบบให้มีจุดศูนย์ถ่วง (CG)ที่เบี่ยงเบนไปเพื่อให้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วยอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้านที่ 0.24 (เช่นเดียวกับMars Science Laboratory ) สามารถกำจัดจุดศูนย์ถ่วงที่เบี่ยงเบนไปได้โดยการดีดมวลถ่วง 120 กก. ออก [ 21 ]มันจะเปลี่ยนจากการบินในชั้นบรรยากาศไปสู่การลงจอดด้วยกำลังขับเคลื่อนโดยตรงที่ Mach 2.24 [ 21 ]จรวดย้อนกลับจะทำให้ยานช้าลงขณะที่ลงจอดในชั้นบรรยากาศตอนบนของดาวอังคารด้วย ความเร็ว เหนือเสียง เชื้อเพลิง 1900 กก. จะให้Δvที่จำเป็นสำหรับการลงจอดอย่างนุ่มนวลที่ความเร็ว 2.4 ม./วินาที[ 21 ]
คาดว่าวิธีการนี้จะช่วยให้แคปซูลลงจอดในระดับความสูงบนดาวอังคารที่สูงกว่าการใช้ร่มชูชีพได้มาก และมีความแม่นยำในการลงจอด ภายในระยะ 10 กิโลเมตร (6.2 ไมล์) [ 5 ]ณ ปี 2011 ทีมวิศวกรรมของ SpaceX กำลังพัฒนาตัวเลือกสำหรับการบูรณาการน้ำหนักบรรทุกกับแคปซูล Dragon [ 7 ]สถานที่ลงจอดที่เป็นไปได้จะเป็นพื้นที่ขั้วโลกหรือละติจูดกลางที่มีน้ำแข็งใกล้พื้นผิวที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว[ 1 ]
ในเดือนกรกฎาคม 2017 มัสก์ประกาศว่าการพัฒนาการลงจอดด้วยแรงขับได้ยุติลงแล้ว โดยหันไปใช้เทคนิคการลงจอดที่ดีกว่ามากสำหรับยานสตาร์ชิปแทน
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
สื่อที่เกี่ยวข้องกับยานอวกาศเรดดรากอนในวิกิมีเดียคอมมอนส์- Red Dragon: การเข้าถึงพื้นผิวของดาวอังคารด้วยต้นทุนต่ำโดยใช้ศักยภาพเชิงพาณิชย์แนวคิดและวิธีการสำหรับการสำรวจดาวอังคาร จัดขึ้นระหว่างวันที่ 12-14 มิถุนายน 2555 ณ เมืองฮิวสตัน รัฐเท็กซัส เอกสารสนับสนุนของ LPI หมายเลข 1679, id.4315
- สถาปัตยกรรมการลงจอดแบบไฮบริด Red Dragon-MSL สำหรับแนวคิดและวิธีการสำรวจดาวอังคารปี 2018 จัดขึ้นระหว่างวันที่ 12-14 มิถุนายน 2012 ที่เมืองฮิวสตัน รัฐเท็กซัส เอกสารสนับสนุนของ LPI หมายเลข 1679, id.4216