SpaceX Dragon 2 est une famille de véhicule spatiaux développés et opérés par la société SpaceX, incluant le véhicule habité Crew Dragon et le véhicule cargo Cargo Dragon, principalement utilisés pour la relève de l'équipage et le ravitaillement de la Station spatiale internationale (ISS) pour le compte de la NASA. Lancé depuis le centre spatial Kennedy ou la base de lancement de Cap Canaveral par une fusée Falcon 9, il permet dans sa version Crew d'emmener un équipage de 4 astronautes et dans sa version Cargo jusqu'à 6 tonnes de fret à destination de l'orbite basse terrestre, puis de les ramener sur Terre.
En 2010 l'administration Obama décide d'annuler le programme Constellation dont le véhicule Orion et la fusée Ares 1 devaient assurer la relève de l'équipage de l'ISS après la fin de la navette spatiale américaine. Sur le modèle du Commercial Orbital Transportation Services (COTS) débuté en 2006, la NASA lance à la place le Commercial Crew Development (CCDev) pour confier le transport d'astronautes à des entreprises privées. En 2014 elle sélectionne le Crew Dragon de SpaceX et le CST-100 Starliner de Boeing, puis en 2016 attribue un contrat du Commercial Resupply Services (CRS) à SpaceX pour son dérivé Cargo Dragon.
Sous l'impulsion de son fondateur Elon Musk, SpaceX conçoit d'abord le Crew Dragon comme un véhicule devant permettre ses projets martiens, et il est donc imaginé pour atterrir avec des rétrofusées qui jouent aussi le rôle d'une tour de sauvetage, mais les parachutes sont finalement préférés en 2017 lorsqu'il décide de s'orienter plutôt vers le Starship. Le développement connaît d'importants retards en raison des difficultés rencontrées et du manque de financement, mais à compter de son premier vol habité en 2020 (Demo-2), Crew Dragon devient le principal véhicule spatial habité américain avec 2 à 4 vols par an.
Dragon 2 est basé sur SpaceX Dragon, avec un port d'amarrage NDS au lieu du port d'arrimage CBM, et les moteurs SuperDraco pour l'éjection d'urgence. Long de 8 mètres pour une masse de 13 tonnes, il comprend deux éléments : une capsule pressurisée réutilisable avec la propulsion, l'avionique, et le système de support vie ; et le (« coffre ») jetable avec les panneaux solaires et les radiateurs, capable d'emporter du fret externe. Le véhicule est automatisé, utilise un bouclier thermique ablatif lors de la rentrée atmosphérique, et amerrit dans l'océan ; son autonomie est de quelques jours en vol libre et d'au moins 8 mois amarré à une station. Cargo Dragon se distingue par le retrait de tout ce qui touche à l'équipage, dont les moteurs d'éjection.
Crew Dragon met fin pour la NASA à 9 années d'une coûteuse dépendance au véhicule russe Soyouz pour la relève de l'équipage de l'ISS, et accomplit notamment la première sortie extravéhiculaire privée (Polaris Dawn) et la première mission habitée en orbite polaire (Fram2). SpaceX prévoit de retirer du service le véhicule à l'horizon 2030 en même temps que le lanceur Falcon 9 afin de se focaliser sur Starship qui doit à terme les supplanter. Une flotte de cinq capsules Crew Dragon a été construite, baptisées Endeavour, Resilience, Endurance, Freedom et Grace, ainsi que trois capsules Cargo Dragon numérotées C208, C209 et C211.
Contexte
Retrait de la navette spatiale américaine et difficultés de développement du vaisseau Orion
Après le retrait de la navette spatiale américaine, effectif depuis l'été 2011, la NASA ne dispose plus de moyens de transport pour amener ses astronautes à la station spatiale internationale. Elle doit recourir aux Soyouz russes. Lorsque la décision de retirer la navette spatiale avait été prise en 2004, la NASA prévoyait que le vaisseau Orion, développé dans le cadre du programme Constellation, la remplace dès 2014 pour assurer le transport des astronautes. Le développement du vaisseau Orion était complexe car celui-ci devait être utilisé à la fois pour desservir l'orbite basse et pour emporter son équipage jusqu'à la Lune et éventuellement au-delà. Chaque mission de ce vaisseau sera également très coûteuse car il est conçu pour l'espace lointain..
Appel à l'industrie privée : appel d'offres CCDeV
vignette|Maquette du vaisseau Crew Dragon présentée en aout 2014.
Les retards accumulés par ce projet décidèrent la NASA à confier le développement de vaisseaux chargés exclusivement du transport en orbite basse des astronautes. Le programme COTS, mis sur pied en 2006, visait à confier à des candidats choisis à la fois le transport de fret et celui des astronautes (option D). Les deux candidats sélectionnés pour le programme COTS se sont concentrés sur le développement du vaisseau cargo qui constitue le besoin prioritaire. En 2010, la NASA lance donc le programme Commercial Crew Development ou CCDev (en français Développement commercial pour équipage) pour sélectionner de nouvelles entreprises susceptibles de travailler immédiatement sur le transport de passagers. CCDev inaugure comme le programme COTS une nouvelle façon de travailler de la NASA avec les industriels chargés de développer les véhicules spatiaux du programme spatial habité..
Pour les programmes de vol habité précédents (programmes Mercury, Gemini, Apollo, LEM, Skylab, navette spatiale américaine, Station spatiale internationale), les ingénieurs et techniciens de la NASA définissaient toutes les caractéristiques du matériel à développer ainsi que les fonctions de support et les modalités d'utilisation avant de confier le développement à des industriels. Le personnel de la NASA était fortement impliqué dans les processus de certification et de lancement ainsi que dans les opérations en vol. Tout le matériel développé ainsi que les infrastructures étaient la propriété de l'agence spatiale américaine. La NASA définit pour le programme Commercial Crew un cahier des charges centré sur le besoin de disposer d'un système de transport assurant la sécurité des équipages, fiable et d'un coût modéré. Les industriels qui veulent répondre à ce besoin sont libres de définir la solution la plus efficace pour atteindre les objectifs définis par la NASA, et ils sont propriétaires du matériel développé. Ils prennent en charge le lancement et les opérations en vol. Les ingénieurs et spécialistes de la NASA travaillent en étroite collaboration avec ces industriels de manière à pouvoir contrôler la phase de développement tout en mettant à disposition leur expertise et les ressources de l'agence spatiale (bancs de tests, etc.). Les constructeurs peuvent également commercialiser leur produit auprès d'autres utilisateurs que l'agence spatiale américaine...
Cahier des charges de l'appel d'offres CCDev
Pour répondre au cahier des charges du programme, les sociétés participant à l'appel d'offres doivent fournir à la fois un lanceur et un vaisseau spatial remplissant les conditions suivantes. : l'ensemble doit transporter deux fois par an un équipage de quatre personnes et leurs équipements jusqu'à la station spatiale internationale et ramener sur Terre un effectif équivalent ; le vaisseau développé doit permettre de sauvegarder l'équipage dans le cas d'une anomalie se produisant sur le pas de tir ou durant la phase de vol propulsée ; le vaisseau doit pouvoir servir de refuge dans l'espace durant s'il se produit un événement grave (l'agence spatiale évoque le cas d'une fuite de la station spatiale internationale qui ne peut être réparée immédiatement) ; le vaisseau doit pouvoir rester amarré à la station spatiale durant au moins (correspond au temps de séjour normal d'un équipage avec une marge de quelques dizaines de jours).
La NASA encourage les participants à faire preuve de créativité. Aucune solution technique n'est écartée (navette spatiale, vaisseau classique de type Apollo).
Sélection du vaisseau Crew Dragon
La sélection des sociétés se déroule en plusieurs étapes. La phase CCDev 1, dotée d'une enveloppe de USD, qui se déroule en 2010, a pour objectif de stimuler la recherche et le développement dans le domaine du transport spatial d'équipage. Cinq sociétés sont retenues : Sierra Nevada Corporation, via sa filiale SpaceDev, qui propose le Dream Chaser, candidat malheureux du programme COTS ; Boeing, associé à Bigelow Aerospace, qui propose le CST-100 ; United Launch Alliance ; Paragon Space Development Corporation ; Blue Origin. Pour la phase (2010-2011), qui a pour objectif de proposer des nouveaux concepts et des évolutions de matériels existants, USD sont attribués à Blue Origin, Sierra Nevada Corporation, SpaceX et Boeing. La phase suivante devait être celle du véritable appel d'offres pour la fourniture d'une prestation complète, mais le Sénat n'ayant pas alloué un budget suffisant., une phase intermédiaire, baptisée Commercial Crew integrated Capability ou CCiCap, est proposée par la NASA. Trois sociétés sont retenues. : Sierra Nevada Corporation (SNC), qui reçoit 212,5 millions USD pour développer le tandem Dream Chaser/Atlas 5 ; SpaceX, qui reçoit 440 millions de dollars pour développer une version de son ensemble Dragon/Falcon 9 apte au lancement d'astronautes ; Boeing, qui reçoit 460 millions de dollars pour développer l'ensemble CST-100/Atlas 5. Finalement la NASA décide le de retenir deux candidats. : Boeing, qui reçoit 4,2 milliards de dollars pour développer un véhicule spatial classique baptisé CST-100 Starliner lancé par la fusée Atlas 5 ; SpaceX, qui reçoit 2,6 milliards de dollars pour développer une version de son vaisseau cargo SpaceX Dragon adaptée au transport d'équipage et placée en orbite par son lanceur .
+Comparaison des principales caractéristiques des deux candidatsdu programme CCDeV comparées à celles du vaisseau Soyouz . Caractéristiques CST-100 Crew Dragon Soyouz TMA M/MS Constructeur Boeing SpaceX RKK Energia Type véhicule de rentrée Capsule Capsule Capsule Masse 7,5- Diamètre externe . (module descente ) Longueur Volume habitable Source énergie Panneaux solaires + batteries Panneaux solaires Panneaux solaires Système d'éjection Propulseurs intégrés au module de service Propulseurs intégrés à la capsule Tour de sauvetage Autonomie en vol libre 60 h Une semaine Méthode d'atterrissage Parachutes + coussins gonflables (Terre) Parachutes (mer) Parachutes + propulsion pour la vitesse résiduelle Site d'atterrissage Terre ou mer Mer Terre Lanceur Atlas V Falcon 9 Soyouz Réutilisabilité Oui Oui Non Autre caractéristique Capacité d'emport de cargaison non pressurisée Partie pressurisée subdivisée en deux modules
Selon les termes du contrat passé avec la NASA, les montants alloués aux deux constructeurs incluent un vol de qualification sans équipage suivi d'un vol de qualification avec un équipage comprenant au moins un astronaute de la NASA pour valider le fonctionnement du lanceur, du vaisseau et des systèmes au cours du lancement, des manœuvres en orbite et des opérations d'amarrage avec la Station spatiale internationale. Une fois la phase de certification achevée avec succès, chacun des deux constructeurs réalisera ensuite deux missions opérationnelles, ce nombre pouvant ensuite être porté jusqu'à six..
Historique
Genèse (2005-2011)
Dès le début du développement de la Falcon 9, un de ses objectifs annoncés est l'envoi d'équipages sur la Station Spatiale Internationale. En , SpaceX annonce le développement du vaisseau Dragon, qui doit être utilisé pour envoyer du cargo et par la suite des astronautes vers l'ISS. La version habitée doit être capable de transporter 7 astronautes vers l'ISS, ou bien des astronautes et du cargo simultanément..
En , SpaceX reçoit le premier contrat de la NASA pour le transport de cargo vers l'ISS, avec la possibilité d'étendre le contrat à l'envoi d'astronautes..
Sélection pour le programme Commercial Crew (2011-2014)
CCDev2 (avril 2011-juillet 2012)