مهمة سبيس إكس CRS-1

نصّت خطة المهمة، كما نشرتها ناسا قبل انطلاقها، على أن  يصل صاروخ فالكون 9 إلى سرعة تفوق سرعة الصوت بعد 70  ثانية من الإطلاق، وأن يمرّ بمنطقة أقصى ضغط ديناميكي هوائي، " max Q " - وهي النقطة التي يبلغ فيها الإجهاد الميكانيكي على مركبة الإطلاق ذروته نتيجةً لمزيج من السرعة والمقاومة الناتجة عن الغلاف الجوي للأرض - بعد 10  ثوانٍ. ونصّت الخطة على إيقاف تشغيل اثنين من محركات المرحلة الأولى لتقليل تسارع مركبة الإطلاق بعد حوالي دقيقتين و  30  ثانية من بدء الرحلة، عندما  يكون فالكون 9 على ارتفاع 90 كيلومترًا (56 ميلًا) ويتحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت بعشرة أضعاف. وكان من المخطط إيقاف تشغيل المحركات المتبقية بعد ذلك بوقت قصير - وهو حدث يُعرف باسم إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي (MECO). بعد خمس ثوانٍ من إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي، تنفصل المرحلتان الأولى والثانية. وبعد سبع ثوانٍ، كان من المتوقع أن يشتعل محرك ميرلين الفراغي الوحيد في المرحلة الثانية ليبدأ عملية احتراق لمدة 6 دقائق و14 ثانية لوضع مركبة دراغون في مدار أرضي منخفض . بعد أربعين ثانية من إشعال المرحلة الثانية، كان من المقرر فصل غطاء مقدمة مركبة دراغون الواقي، الذي يغطي آلية الالتحام. وعند مرور تسع دقائق وأربع عشرة ثانية من الإطلاق، كان من المقرر إيقاف محرك المرحلة الثانية (SECO). وبعد خمس وثلاثين ثانية، كان من المقرر أن تنفصل دراغون عن المرحلة الثانية من صاروخ فالكون 9 وتصل إلى مدارها التمهيدي. ووفقًا للخطة، ستقوم دراغون بعد ذلك بنشر ألواحها الشمسية وفتح باب حجرة التحكم في التوجيه والملاحة (GNC) التي تحتوي على أجهزة الاستشعار اللازمة للالتقاء وجهاز التثبيت الخاص بدراغون . ^{[ 16 ]}   

تضمنت خطة المهمة قيام مركبة دراغون الفضائية بإجراء احتراق إهليلجي يضعها في مدار إهليلجي دائري . ^{[ 16 ]}

أثناء مطاردة مركبة دراغون لمحطة الفضاء الدولية ، أنشأت المركبة اتصالات فائقة التردد (UHF) باستخدام وحدة الاتصالات فائقة التردد الجاهزة للاستخدام (CUCU). كما راقب طاقم البعثة عملية الاقتراب باستخدام لوحة تحكم الطاقم (CCP) الموجودة على متن المحطة. وتُعدّ هذه القدرة للطاقم على إرسال الأوامر إلى دراغون بالغة الأهمية خلال مرحلتي الالتقاء والمغادرة من المهمة. ^{[ 16 ]}

خلال المرحلة الأخيرة من الاقتراب من المحطة، أجرى مركز التحكم في هيوستن وفريق سبيس إكس في هاوثورن اختبارًا لتحديد ما إذا كان بإمكان دراغون إجراء عملية احتراق أخرى للمحرك أو التوقف، مما أوصلها إلى مسافة 250 مترًا (820 قدمًا) من المحطة. عند هذه المسافة، بدأت دراغون باستخدام أنظمة التوجيه قصيرة المدى، المكونة من تقنية الليدار وكاميرات التصوير الحراري. أكدت هذه الأنظمة دقة موقع دراغون وسرعتها من خلال مقارنة صورة الليدار التي تتلقاها دراغون مع صور كاميرات التصوير الحراري. أصدر فريق التحكم في رحلة دراغون في هاوثورن، بمساعدة فريق التحكم في رحلة ناسا في غرفة التحكم برحلة محطة الفضاء الدولية بمركز جونسون للفضاء، أوامره للمركبة بالاقتراب من المحطة من موقعها المحدد. بعد إجراء اختبار آخر لتحديد ما إذا كان بإمكان دراغون الدخول أم لا، سُمح لها بالدخول إلى منطقة الحماية (KOS)، وهي منطقة افتراضية نصف قطرها 200 متر (660 قدمًا) حول المحطة لتقليل خطر الاصطدام. تقدمت مركبة دراغون إلى موقع يبعد 30 مترًا (98 قدمًا) عن المحطة، وتم تثبيتها تلقائيًا. ثم أُجري اختبار آخر للموافقة أو الرفض. بعد ذلك، تقدمت دراغون إلى موقع يبعد 10 أمتار (33 قدمًا) - نقطة الالتقاط. أُجري اختبار نهائي للموافقة أو الرفض، وأبلغ فريق مركز التحكم في هيوستن الطاقم بأنهم جاهزون لالتقاط دراغون. ^{[ 16 ]}        

في تلك اللحظة، استخدم أكيهيكو هوشيدي، أحد أفراد طاقم البعثة 33 من وكالة استكشاف الفضاء اليابانية، الذراع الروبوتية للمحطة ، كندا آرم 2 ، التي يبلغ طولها 17.6 مترًا (58 قدمًا) ، والتقط مركبة دراغون الفضائية في تمام الساعة 10:56 بالتوقيت العالمي المنسق. ^{[ 6 ]} وبمساعدة قائدة البعثة 33، سونيتا ويليامز من وكالة ناسا، وجّه هوشيدي مركبة دراغون إلى الجانب المواجه للأرض من وحدة هارموني التابعة للمحطة . تبادلت ويليامز وهوشيدي الأدوار، وقامت ويليامز بربط دراغون برفق بآلية الربط المشتركة لوحدة هارموني في تمام الساعة 13:03 بالتوقيت العالمي المنسق. ^{[ 6 ]} تم تقديم موعد فتح الفتحة بين دراغون ووحدة هارموني، الذي كان مقررًا في الأصل في 11 أكتوبر 2012، ليصبح في تمام الساعة 17:40 بالتوقيت العالمي المنسق. ^{[ 6 ]}       

على مدى أسبوعين ونصف، قام طاقم محطة الفضاء الدولية بتفريغ حمولة مركبة دراغون وإعادة تحميلها بالبضائع للعودة إلى الأرض. ^{[ 16 ]}

بعد إتمام مهمتها في المختبر المداري، استخدم كيفن فورد،  مهندس رحلة البعثة 33 الذي وصل حديثًا ، الذراع الروبوتية Canadarm2 لفصل مركبة دراغون عن هارموني، وتوجيهها إلى نقطة الإطلاق على ارتفاع 15 مترًا (49 قدمًا) ، ثم إطلاق المركبة. بعد ذلك، أجرت دراغون سلسلة من ثلاث عمليات احتراق لوضعها على مسار بعيدًا عن المحطة. وبعد حوالي ست ساعات من مغادرة دراغون للمحطة، أجرت عملية احتراق لخفض المدار، استمرت لمدة تصل إلى 10 دقائق. يستغرق الأمر حوالي 30 دقيقة لكي تعود دراغون إلى الغلاف الجوي للأرض، مما يسمح لها بالهبوط في المحيط الهادئ، على بعد حوالي 450 كيلومترًا (280 ميلًا) قبالة سواحل جنوب كاليفورنيا. ثم يتم التخلص من جذع دراغون، الذي يحتوي على ألواحها الشمسية. ^{[ 16 ]}     

تم التحكم في الهبوط عن طريق التشغيل التلقائي لمحركات دراكو أثناء دخول الغلاف الجوي . وفي تسلسل دقيق التوقيت، تُفتح مظلتان جانبيتان على ارتفاع 13,700 متر (44,900 قدم) لتثبيت المركبة الفضائية وإبطاء سرعتها. ويؤدي فتح المظلتين الجانبيتين بالكامل إلى إطلاق المظلات الرئيسية الثلاث، التي يبلغ قطر كل منها 35 مترًا (115 قدمًا) ، على ارتفاع حوالي 3,000 متر (9,800 قدم) . وبينما تنفصل المظلتان الجانبيتان عن المركبة، تعمل المظلات الرئيسية على إبطاء هبوطها إلى ما يقارب 4.8 إلى 5.4 متر/ثانية (16 إلى 18 قدمًا/ثانية) . وحتى في حال فقدت دراغون إحدى مظلاتها الرئيسية، فإن المظلتين المتبقيتين ستسمحان بهبوط آمن. من المتوقع أن تهبط كبسولة دراغون في المحيط الهادئ ، على بُعد حوالي 450 كيلومترًا (280 ميلًا) قبالة سواحل جنوب كاليفورنيا . تستخدم شركة سبيس إكس قاربًا بطول 30 مترًا (98 قدمًا) مُجهزًا بإطار على شكل حرف A ورافعة مفصلية، وقاربًا آخر بطول 27.3 مترًا (90 قدمًا) مخصصًا للطاقم لإجراء عمليات القياس عن بُعد، وقاربين مطاطيين صلبين بطول 7.3 مترًا (24 قدمًا) لتنفيذ عمليات الاستعادة. يوجد على متن القارب حوالي اثني عشر مهندسًا وفنيًا من شركة سبيس إكس، بالإضافة إلى فريق غوص مكون من أربعة أفراد. بمجرد هبوط كبسولة دراغون في الماء، قام فريق الاستعادة بتأمينها ثم وضعها على سطح القارب للعودة إلى الشاطئ. ^{[ 16 ]}                

فتح فنيو شركة سبيس إكس الباب الجانبي للمركبة واستخرجوا العناصر ذات الأهمية الزمنية. وُضعت هذه الشحنة الحيوية على متن زورق سريع لنقلها في رحلة طولها 450 كيلومترًا (280 ميلًا) إلى كاليفورنيا، تمهيدًا لإعادتها إلى وكالة ناسا التي تولت بدورها مسؤولية هذه الشحنة العلمية الثمينة وإجراء التحليلات اللازمة للعينات بعد الرحلة. ^{[ 17 ]} أُفرغت بقية الشحنة فور وصول كبسولة دراغون إلى منشأة اختبار سبيس إكس في ماكغريغور، تكساس . ^{[ 18 ]}  

عند إطلاقها، كانت مركبة دراغون CRS-1 محملة بحوالي 905 كيلوغرامات (1995 رطلاً) من البضائع، منها 400 كيلوغرام (880 رطلاً) بدون تغليف. ^{[ 16 ]} وشملت هذه البضائع 118 كيلوغراماً (260 رطلاً ) من لوازم الطاقم، و 117 كيلوغراماً (258 رطلاً) من المواد الحيوية لدعم 166 تجربة على متن المحطة و66 تجربة جديدة، بالإضافة إلى 105.2 كيلوغرامات (232 رطلاً) من المعدات الخاصة بالمحطة، فضلاً عن مواد أخرى متنوعة. ^{[ 16 ]}          

أعادت مركبة دراغون 905 كيلوغرامات (1995 رطلاً) من البضائع، منها 759 كيلوغراماً (1673 رطلاً) بدون تغليف. ^{[ 16 ]} وشملت هذه البضائع 74 كيلوغراماً (163 رطلاً) من لوازم الطاقم، و 393 كيلوغراماً (866 رطلاً) من التجارب العلمية ومعدات التجارب، و 235 كيلوغراماً (518 رطلاً) من معدات محطة الفضاء، و 33 كيلوغراماً (73 رطلاً) من معدات بدلات الفضاء ، و 25 كيلوغراماً (55 رطلاً) من مواد متنوعة. ^{[ 16 ]}              

قبل الإطلاق بعدة أشهر، كان من المخطط إطلاق نموذج أولي لقمر صناعي من الجيل الثاني من طراز Orbcomm-G2، يزن 150 كيلوغرامًا (330 رطلًا)، كحمولة ثانوية من المرحلة الثانية لصاروخ فالكون 9. ^{[ 19 ] [ 20 ]} ورغم وصول الحمولة الثانوية إلى مدار دراغون، إلا أن عطلًا في أحد محركات المرحلة الأولى التسعة لصاروخ فالكون 9 أثناء الصعود أدى إلى إيقاف تشغيل المحرك تلقائيًا، ما استدعى تشغيل المحركات الثمانية المتبقية لفترة أطول في المرحلة الأولى لإتمام عملية الدخول إلى المدار، وبالتالي زيادة استهلاك الوقود مقارنةً بالمدة المقررة للمهمة.   

تشترط وكالة ناسا، المتعاقد الرئيسي على الحمولة، احتمالًا تقديريًا يزيد عن 99% لوصول المرحلة الثانية من أي حمولة ثانوية، ذات ميل مداري مماثل لميل مدار محطة الفضاء الدولية، إلى الارتفاع المداري المستهدف فوق المحطة. ونظرًا لعطل في المحرك،  استهلك صاروخ فالكون 9 كمية وقود أكبر من اللازم، مما خفض احتمال النجاح التقديري إلى حوالي 95%. ونتيجة لذلك، لم تُجرِ المرحلة الثانية عملية احتراق ثانية، وبقيت مركبة أوربكوم-جي 2 في مدار غير صالح للاستخدام ^{[ 21 ] [ 22 ]} ، واحترقت في الغلاف الجوي للأرض في غضون أربعة  أيام من الإطلاق. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

كانت كل من شركتي سبيس إكس وأوربكوم على دراية، قبل المهمة، بالمخاطر العالية المتمثلة في احتمال بقاء قمر الحمولة الثانوي على ارتفاع منخفض في مدار دخول مركبة دراغون، وقد وافقت أوربكوم على تحمل هذه المخاطرة نظراً للتكلفة المنخفضة للغاية لإطلاق الحمولة الثانوية. ^{[ 23 ]}