LE VAISSEAU CREW DRAGON/DRAGON 2

Le Crew Dragon ou Dragon 2 est la version habité du Dragon de Space X destiné à faire les relèves d'équipages d'ISS. Le Crew Dragon a été développe en réponse à l'appel d'offres du programme CCDev de la NASA lancé en 2010, reprendre les missions assurées provisoirement par les Soyouz Russes suite à la fin du programme Shuttle en 2011. Le contrat CCDev a été initié suite aux retards du programme national de vols habités Constellation et Orion. Le CCDev est la suite du COTS, mis sur pied en 2006 pour assurer la desserte d'ISS en fret et équipages.

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 suivantes¹ :

• Pouvoir 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 24 heures 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 210 jours (correspond au temps de séjour normal d'un équipage avec une marge de quelques dizaines de jours).

En 2010, 4 candidats sont retenus par la NASA. Ils sont ramenés à 3 le 3 août 2012 puis 2 le 6 septembre 2014. Boeing reçoit 4,2 milliards $ pour développer le CST 100 et Space X 2,6 milliards pour le Crew Dragon, dénommé DragonRider puis Dragon V2, une version habité du CRS que lance son lanceur Falcon 9 depuis 2012 vers ISS. Des problèmes de budget et techniques ont repoussé le développement du Crew Dragon de 2015 à 2017.

Initialement dénommé DragonRider, la cabine pilotée de Space X devait être capable de s'amarrer toute seule à ISS grâce à une pièce de jonction NDS et pourvoir rester amarré à ISS durant 180 jour nominaux, 210 jours comme le Soyouz. Dans les concepts initiaux, la cabine devait utiliser un système d'éjection en cas d'urgence comparable aux vaisseaux US des années 60, Mercury et Apollo. De puissants moteurs devaient être capable de propulser la cabine hors du brasier de l'explosion de l'étage de base. Ces moteurs devaient aussi assurer le rétro freinage eu retour sur terre de la cabine. Space X a aussi étudier 2 systèmes parallèle pour assurer le retour du dragon, les rétro-fusées pour un retour au sol et les parachutes pour un retour en mer. Space X voulait valider le retour sur terre pour la certification des premiers vols, tandis que la NASA voulait certifier pour les vols habités un retour en mer. Pour Space X, le système de parachutes devait être utilisé en secours, mais suite à l'annulation de l'atterrissage freiné, les parachutes seront finalement utilisés pour tous les atterrissages. En 2011, Paragon Space Dev Corp se voit attribuer l'étude du système de support vie et en 2012 Orbital Outfillers celui des tenues des astronautes.

Févier 2012, Space X annonce le développement du moteur SuperDraco pour le Dragon V2. D'une poussée de 73 tonnes, il brûle de l'UDMH et du peroxyde d'azote mis en pression par de l'hélium. Ces moteurs assurent l'éjection de la cabine en cas de vol avorté et éventuellement un atterrissage en douceur sur la terre ferme. Sa poussée est modulable entre 20 et 100%.

Le 8 mai 2012, après le succès du Dragon cargo vers ISS, Space X annonce un vol habité Dragon pour 160 millions $, soit 20 millions par sièges si la NASA achète 4 vols par an. A cette époque, la NASA achéte 76 millions $ le siège du Soyouz à Roskosmos.

La maquette du DragonRider à Hawthorne, siège de Space X avec l'administrateur de la NASA, Charles Bolden après le succès du vol CRS 1 en mai 2012.

29 mai 2014, Space X présente à Hawthorne une maquette du du Dragon habité. En octobre suivant, Space X est sélectionné pour le contrat CCP, Commercial Crew Program.

Une maquette, désignée Dragon 2 est présentée en mai 2014 par les équipes de Space X

Spécifications du Dragon V2 en 2014

16 septembre 2014, Space X est sélectionné avec Boeng pour désservir la station ISS avec des astronautes. La société reçoit 2,6 milliards $.

4 séries de tests sont planifiés par Space X, dont un "pad abort", un "in flight Abort", un vol automatique avec amarrage à ISS et un vol piloté vers ISS. Le premier test se déroule à Cap Canaveral sur le SLC 40 annonce Space X en aout. Ce premier test simulant un vol avorté au lancement suite à une avarie sur le lanceur a lieu le 6 mai 2015 à Cape Canaveral. Le Dragon 2 installé sur le pad SLC 40 décolle par la seule poussée de ses moteurs SuperDraco (56 tonnes) durant 6 secondes et se propulse à une altitude de 1500 mètres avec une vitesse de 640 km/h. A l'apogée de sa trajectoire, le "trunk" est détaché et la cabine retombe soutenue par 3 parachutes. le vol a duré 1mn 39s.

Test des moteurs SuperDraco à Mc Gregor en novembre 2015. Sous la seule poussée de ces moteur, la cabine baptisée "DragonFly" qui a volé en mai reste suspendue en l'air durant 5 secondes.

Séquence d'essais des SuperDraco à Mc Gregor en 2015. Space X a mis à feu son module de 2 moteurs 27 fois en plus des 300 mises à feu individuelles.

Juillet 2016, Space X réalisera son second test du Crew Dragon, le "inflight abort" depuis le LC 39 du KSC après le premier vol non habité. La cabine DM1 sera réutilisé et placé sur un falcon 9 érpouvé. La cabine sera lancé comme lors d'un vol normal puis séparé à Max Q du lanceur. Elle amerrira dans l'Atlantique comme lors d'un retour de mission. Le test était initialement prévu avec le F9R Dev2, dont un exemplaire avait été amené sur le pad SLC 4 de Vandenberg en avril 2015 pour des essais de remplissage en ergols. Les plans ont ensuite changer avec l'introduction du Falcon 9 "Full thrust" qui utilise des propergols hyper froids.

En février 2017, Space X annonce que le Crew Dragon sera lancé par le Falcon Heavy vers la lune avec des passagers. Un an après, le projet est abandonné. En septembre 2018, Elon Musk révèle que le milliardaire Japonais Yusaku Maezawa réalisera une mission lunaire avec le nouveau vaisseau de Space X, le BFR.

Eté 2017, les équipes de Space X et celle de l'USAF s'entrainent à la récupération du Crew dragon près du KSC sur l'Indian River.

19 juillet 2017, Space X annonce que le Crew Dragon atterrira en mer soutenu par 4 parachutes. Les études sur le rétro freinage sont arrêtées. Les moteurs SuperDraco ne serviront que pour l'éjection en cas de vol avorté. Space X redessine son système de parachutes utilisé sur les Cargo dragon afin qu'ils puissent se déployer selon plusieurs types de scénarios en cas de vol avorté.

23 août 2017, Elon Musk, dévoile le scaphandre qu'utiliseront les astronautes à bord de la cabine habitée Dragon 2 (Dragon Crew) dès 2018. Cette combinaison est destinée à être utilisé à l'intérieur du vaisseau pour palier à un éventuel problème de décompression, elle ne peut donc en aucun cas servir lors d'une EVA à l'extérieur du vaisseau car elle ne possède aucun moyen de réguler les températures extrêmes du vide spatial variant de -150°c à l'ombre à +100°c au soleil. Elon Musk avait déclaré en octobre 2015 qu’il accordait beaucoup d’importance à l’apparence de ce scaphandre, "la tenue spatiale SpaceX devra ressembler à une combinaison du XXIème siècle et fonctionner correctement” expliquait-il à l’époque. Cette combinaison blanche, qui semble tout droit sortie d’un film de science-fiction tant son design apparaît épuré, a été conçue en interne afin de réduire les coûts de production et de s’assurer de sa fiabilité. Elle a d'ores et déjà été testée à très basse pression et Elon Musk a également révélé qu’il a été particulièrement difficile de trouver l’équilibre entre l’esthétique et l’aspect fonctionnel des combinaisons.

La tenue des astronautes Space X a été conçu en interne par SpaceX. Chaque combinaison sur mesure est conçue pour fournir un environnement sous pression à tous les membres de l’équipage à bord du Dragon dans des situations atypiques telles que la dépressurisation de la cabine. Cette combinaison achemine également les systèmes de communication et de refroidissement pour les astronautes pendant la durée du vol. Les fonctionnalités supplémentaires sont les suivantes: ▪ casque de combinaison spatiale imprimé en 3D ▪ Gants compatibles avec les écrans tactiles ▪ Couche externe ignifugée ▪ Protection auditive lors de l'ascension et de la rentrée ▪ Point de connexion unique entre la combinaison et le véhicule ▪ Curseurs fixant les pieds au repose-pieds

Mai 2018, la NASA valide le remplissage des réservoirs du lanceur Falcon avec l'équipage à bord, contrairement au vols habités précédents. cette procédure, "load and go" nécessite un remplissage du Falcon 9 35 mn avant le décollage avec des ergols cryogéniques à très basses température comme Space X le fait pour ces vols commerciaux.

Aout 2018, une maquette du Crew dragon est présenté devant le siège de Space X en CA.

3 août 2018, les équipages des premiers vols du Crew dragon sont désignés. De gauche à droite: Doug Hurley, Bob Behnken, Mike Hopkins et Victor Glover. Behnken (STS 123 et 130) et Hurley (STS 127) et 135) piloteront le vol DM2

A Capsule équipage : partie pressurisée- B Capsule équipage : module de service non pressurisé - C "Tronc" - 1 Bouclier thermique - 2 Tuyère moteur SuperDraco (4 x 2) - 3 Panneaux solaires - 4 Tuyères moteurs Draco (4 x 4) - 5 Cône articulé protégeant le système d'amarrage à la station spatiale - 6 Trappe des parachutes pilotes - 7 Écoutille équipage - 8Trappe des 4 parachutes principaux - 9 Gaine des câbles et tuyaux reliant le tronc et la capsule de l'équipage (énergie, circuit régulation thermique,...) - 10 Radiateurs - 11 Prise ombilicale utilisée sur le pas de tir - 12 Ailerons de stabilisation en cas d'éjection au lancement - 13 Hublots.

Basé sur le Dragon cargo, le Crew dragon mesure 8,23 m de hauteur. 2 parties le composent: la cabine en tronc de cône et le "trunk" cylindrique.

	La cabine, de type Apollo mesure 4,88 m de hauteur pour 3,95 m de diamètre de base. Une base protégée par un bouclier thermique recouvert de Pica de 3e génération. La cabine pressurisée offre 9 m3 de volume habitable pour 4 astronautes et du fret. La partie haute abrite la pièce de jonction NDS (80 cm de diamètre) recouverte au lancement d'un couvercle. La cabine est équipé de 4 hublots, d'une écoutille et de moteurs de manœuvre (UDMH et N2O4), . De part et d'autre de l'écoutille, 2 trappes logent les parachutes pilotes et les 4 principaux.
La pièce de jonction NDS, NASA Docking System de 80 cm de diamètre	L'intérieur du Dragon, révélé en septembre 2015 est grand et extrêmement dépouillé avec une série  d'écrans plat de contrôle. La cabine a aussi 4 sièges et le volume atteint 9,3 m3, contre 10,5 pour le Soyouz. Le dragon peut rester 7 jours en orbite de façon autonome et 210 jours docké à ISS, le Soyouz peut rester 30 jours en orbite et 180 à ISS. Dragon est juste un taxi entre la terre et ISS.
	Le moteur SuperDraco qui équipe le Crew Dragon. la chambre de combustion est fabriqué en 3D dans un alliage de nickel et fer (Inconel). Chaque moteur est placé dans une coque de protection qui évite la propagation du défaut en cas de panne.  4 pods de 2 moteurs SuperDraco pour l'éjection en cas de vol avorté (7 tonnes de poussée), 4 pods de 3 Draco sur les cotés et 3 Draco sous le couvercle de la pièce de jonction pour le contrôle RCS (40 kg de poussée)
	Le "trunk" fait office de module de service et mesure 3,65 m de haut et de diamètre. Sur les parois sont collés d'un coté  les panneaux solaires et de l'autre les radiateurs thermique. L'intérieur est "vide" non pressuriser pouvant accueillir des petites charges utiles (37 m3). 4 petits stabilisateurs assurent la stabilité du vaisseaux en cas de vol avorté.
Contrairement au "core" du Falcon 9 et au CRS cargo, Space X n'a pas prévu de réutiliser ces Crew Dragon après leur vol essentiellement parce que le Crew Dragon amerrit dans l'océan contrairement au CST 100 qui atterrit.. L'eau salé rendrait la recertification du vaisseaux pour couteuse qu'un modèle neuf.

	Caractéristique	CST-100 Starliner	Crew Dragon	Soyouz TMA m/MMS
	Constructeur	Boeing	SpaceX	RKK Energia
	Type de véhicule de rentrée	Capsule classique	Capsule classique	Capsule classique
	Masse	10 t.	9,5 t.	7,15 t.
	Diamètre externe	4,56 m	3,6 m.	2,72 m (module de descente 2,2 m.)
	Longueur	5,03 m.	7,2 m.	7,48 m.
	Volume pressurisé	11 m3	9,3 m3	9 m3
	Source d'énergie	Panneaux solaires + batteries	Panneaux solaires	Panneaux solaires
	Système d'éjection	Propulseurs externes	Propulseurs intégrés	Tour de sauvetage
	Autonomie en vol libre	60 h	Une semaine à deux ans	4 jours
	Méthode d'atterrissage	Parachutes + airbags (Terre)	Parachutes	Parachutes + propulsion pour la vitesse résiduelle
	Site d'atterrissage	Terre ou mer	Mer	Terre
	Lanceur	Atlas V	Falcon 9	Soyouz
	Réutilisabilité	Oui	Oui	Non
	Autres caractéristiques			Partie pressurisée subdivisée en deux modules

La première cabine est lancé dans l'espace le 2 mars 2019. Pour ce vol DM1, la cabine est équipé comme un vol habité avec les sièges, un système de traitement de l'air. Dragon rejoint la station en utilisant ses moteurs de manoeuvre "Draco", grâce à 3 poussées. L'amarrage se fera sur le PMA 2, Pour sa première mission, Crew Dragon est le plus lourd vaisseau lancé par Space X vers ISS, 12 tonnes au moment de l'amarrage, dont 204 kg d'équipements pour les astronautes. La mission dure 6 jours, 5 heures et 55 minutes et se termine par un amerrissage souys parachutes dans l'Atlantique. Les équipes d'intervention devront intervenir 45 minutes après comme pour un vol habité.

Prévu pour juin, le vol test du système d'éjection du Crew dragon à haute altitude est repoussé a janvier 2020, suite à l'explosion de la cabine dragon lors de tests statique des moteurs Super draco en avril. L'enquête menées par la suite démontre que l'explosion découle d'une fuite du circuit d'alimentation du peroxyde d'azote dans le circuit de pressurisation contenant de l'hélium. La fuite s'est produite au niveau d'une vanne en titane. Pour corriger le problème, la vanne est remplacée par un disque de rupture. Les modifications apportées au système de propulsion du vaisseau Crew Dragon sont testés avec succès le 13 novembre 2019.

Le 19 janvier 2020, la cabine  C201 du vol DM1 est lancé par un Falcon 9 déja utilisé 3 fois, étage B1046,  pendant 1 minute 25 secondes jusqu'à une altitude de 15 km. Les moteurs du lanceur sont alors éteints et le vaisseau s'éjecte en allumant ses moteurs Superdraco, suivi de la destruction de la fusée quelques secondes plus tard. Le Crew Dragon poursuit son vol sur une trajectoire suborbitale, avant d'ouvrir des parachutes 4 minutes 45 secondes après le lancement, puis amerrit avec succès dans l'Océan Atlantique après 9 minutes de vol.

Le second vol de qualification et premier vol avec un équipage, baptisé DM2 est lancé le 30 mai 2020 avec à bord 2 astronautes NASA Robert Behnken et Douglas Hurley. Crew Dragon rejoint l'ISS le 31 mai 2020 après 19 heures de vol. Après un séjour de deux mois sur l'ISS, les astronautes quittent la station le 1^er août et entament les manœuvres de retour sur Terre, et la cabine amerrit avec succès dans le Golfe du Mexique le 2 août. À la suite de la réussite de ce vol, le vaisseau est qualifié pour effectuer ses missions opérationnelles à partir de septembre 2020 dans le cadre de la phase 3 des appels d'offres pour la fourniture d'une prestation complète vers ISS, le contrat CCiCAP (Commercial Crew integrated Capability), anciennement CCDEV 3 de 2012, repoussé à 2017.

Le contrat passé avec la NASA pour la relève des équipages d'ISS datant de 2012 prévoit 12 vols, dont 6 sur le Crew dragon entre 2020 et 2024 avec un équipage de 4 personnes. Voleront les cabines C206 "Endeavour" (5 vols), C207 "Resilience" (4 vols), C210 "Endurance" (4 vols), C212 "Freedom" (4 vols) et C213 '1 vol) "Grace" jusqu'en 2025. La cabine "Resilience" sera modifié pour le vol inspiration 4 avec l'ajout d'une coupole à la place du système de docking et vole sur la mission Fram 2 survolant les pôles en mars 2025. Il est prévu un vol en 2026 avec le C206 "Endeavour" et l'équipage Crew 12 vers ISS.

Les cabines C208, 209 et 211 sont les versions cargo du Crew dragon qui réalisent 12 vols entre décembre 2020 et avril 2025 (3 sont planifiés en 2026) dans le cadre du contrat CRS2, Commercial Resupply Services de2016. En novembre 2024, la NASA prolonge le contrat CRS2 jusqu'en 2030.