SpaceX CRS-1

El plan de misión, publicado por la NASA antes del lanzamiento, preveía que el Falcon  9 alcanzara la velocidad supersónica 70  segundos después del despegue y pasara por la zona de máxima presión aerodinámica, " max Q " —el punto donde la tensión mecánica sobre el vehículo de lanzamiento alcanza su máximo debido a la combinación de la velocidad y la resistencia creadas por la atmósfera terrestre— 10  segundos después. El plan contemplaba que dos de los motores de la primera etapa se apagaran para reducir la aceleración del vehículo de lanzamiento aproximadamente a los 2  minutos y 30  segundos de vuelo, cuando el Falcon  9 estaría nominalmente a 90 km (56 millas) de altura y viajando a 10 veces la velocidad del sonido. Los motores restantes se apagarían poco después —un evento conocido como apagado del motor principal (MECO)—. Cinco segundos después del MECO, la primera y la segunda etapa se separarían. Siete segundos después, se proyectaba que el único motor de vacío Merlin de la segunda etapa se encendiera para iniciar una combustión de 6 minutos y 14 segundos para colocar a Dragon en órbita terrestre baja . Cuarenta segundos después del encendido de la segunda etapa, estaba previsto que se desprendiera el cono protector de la nariz de Dragon, que cubre su mecanismo de acoplamiento. A los 9 minutos y 14 segundos después del lanzamiento, estaba previsto que se apagara el motor de la segunda etapa (SECO). Treinta y cinco segundos después, estaba previsto que Dragon se separara de la segunda etapa del Falcon 9 y alcanzara su órbita preliminar. Según lo previsto, Dragon desplegaría entonces sus paneles solares y abriría la compuerta de su compartimento de control de guiado y navegación (GNC), que contiene los sensores necesarios para el encuentro y el dispositivo de agarre de Dragon . ^{[ 16 ]}   

El plan de la misión preveía que la nave espacial Dragon realizara una maniobra coelíptica que la colocaría en una órbita coelíptica circular . ^{[ 16 ]}

Mientras Dragon perseguía la Estación Espacial Internacional (ISS), la nave espacial estableció comunicaciones de ultra alta frecuencia (UHF) mediante su Unidad de Comunicación de Ultra Alta Frecuencia (CUCU) comercial. Asimismo, utilizando el panel de mando de la tripulación (CCP) a bordo de la estación, la tripulación de la expedición monitorizó la aproximación. Esta capacidad de la tripulación para enviar comandos a Dragon es importante durante las fases de encuentro y separación de la misión. ^{[ 16 ]}

Durante la aproximación final a la estación, el Centro de Control de Misión de Houston y el equipo de SpaceX en Hawthorne realizaron una evaluación de despegue/desaceleración para permitir que Dragon realizara otra ignición de motor que la acercó a 250 m (820 pies) de la estación. A esta distancia, Dragon comenzó a utilizar sus sistemas de guiado de corto alcance, compuestos por LIDAR e imágenes térmicas. Estos sistemas confirmaron la precisión de la posición y la velocidad de Dragon comparando la imagen LIDAR recibida con las imágenes térmicas de Dragon. El equipo de control de vuelo de Dragon en Hawthorne, con la asistencia del equipo de control de vuelo de la NASA en la Sala de Control de Vuelo de la Estación Espacial Internacional del Centro Espacial Johnson, ordenó a la nave espacial que se acercara a la estación desde su posición de espera. Tras otra evaluación de despegue/desaceleración realizada por los equipos de Houston y Hawthorne, se permitió a Dragon entrar en la Esfera de Exclusión (KOS), una esfera imaginaria dibujada a 200 m (660 pies) alrededor de la estación que reduce el riesgo de colisión. Dragon se dirigió a una posición a 30 m (98 pies) de la estación y se mantuvo automáticamente en espera. Se realizó otra evaluación de viabilidad. Luego, Dragon se dirigió a la posición de 10 m (33 pies) , el punto de captura. Se llevó a cabo una última evaluación de viabilidad y el equipo de Control de Misión de Houston notificó a la tripulación que tenían vía libre para la captura de Dragon. ^{[ 16 ]}        

En ese momento, el miembro de la tripulación de la Expedición 33, Akihiko Hoshide, de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial, utilizó el brazo robótico de 17,6 m (58 pies) de la estación , conocido como Canadarm2 , para alcanzar y sujetar la nave espacial Dragon a las 10:56 UTC. ^{[ 6 ]} Hoshide, con la ayuda de la comandante de la Expedición 33, Sunita Williams, de la NASA, guió a Dragon hacia el lado de la estación que mira hacia la Tierra, junto al módulo Harmony . Williams y Hoshide intercambiaron posiciones y Williams acopló suavemente Dragon al Mecanismo de Acoplamiento Común de Harmony a las 13:03 UTC. ^{[ 6 ]} La apertura de la escotilla entre Dragon y el módulo Harmony, que originalmente no estaba programada para ocurrir hasta el 11 de octubre de 2012, se adelantó y tuvo lugar a las 17:40 UTC. ^{[ 6 ]}       

Durante un período de dos semanas y media, la tripulación de la ISS descargó la carga útil de Dragon y la volvió a cargar con mercancía para su regreso a la Tierra. ^{[ 16 ]}

Tras completar su misión en el laboratorio orbital, el recién llegado  ingeniero de vuelo de la Expedición 33, Kevin Ford, utilizó el brazo robótico Canadarm2 para separar la Dragon de Harmony, maniobrarla hasta el punto de liberación de 15 m (49 pies) y liberarla. La Dragon realizó entonces una serie de tres encendidos para colocarse en una trayectoria que la alejara de la estación. Aproximadamente seis horas después de que la Dragon abandonara la estación, realizó un encendido de desorbitación, que duró hasta 10 minutos. La Dragon tarda unos 30 minutos en reingresar en la atmósfera terrestre, lo que le permite amerizar en el océano Pacífico, a unos 450 km (280 millas ) de la costa del sur de California. El módulo de servicio de la Dragon, que contiene sus paneles solares, se ha desechado. ^{[ 16 ]}     

El aterrizaje fue controlado por el encendido automático de sus propulsores Draco durante la reentrada atmosférica . En una secuencia de eventos cuidadosamente sincronizada, los paracaídas de frenado dobles se desplegaron a una altitud de 13.700 m (44.900 pies) para estabilizar y desacelerar la nave espacial. El despliegue completo de los paracaídas de frenado activa la liberación de los tres paracaídas principales, cada uno de 35 m (115 pies) de diámetro, a unos 3.000 m (9.800 pies) . Mientras los paracaídas de frenado se desprenden de la nave espacial, los paracaídas principales desaceleran aún más el descenso de la nave espacial a aproximadamente 4,8 a 5,4 m/s (16 a 18 pies/s) . Incluso si Dragon perdiera uno de sus paracaídas principales, los dos paracaídas restantes aún permitirían un aterrizaje seguro. Se espera que la cápsula Dragon aterrice en el Océano Pacífico , a unos 450 km (280 millas) de la costa del sur de California . SpaceX utiliza una embarcación de 30 m (98 pies) equipada con un pórtico en forma de A y una grúa articulada, una embarcación de 27,3 m (90 pies) para operaciones de telemetría y dos embarcaciones neumáticas de casco rígido de 7,3 m (24 pies) para realizar operaciones de recuperación. A bordo se encuentran aproximadamente una docena de ingenieros y técnicos de SpaceX, así como un equipo de buceo de cuatro personas. Una vez que la cápsula Dragon amerizó, el equipo de recuperación aseguró el vehículo y lo colocó en cubierta para el viaje de regreso a la costa. ^{[ 16 ]}                

Los técnicos de SpaceX abrieron la escotilla lateral del vehículo y recuperaron los artículos críticos. La carga crítica se colocó en una lancha rápida para el viaje de 450 km (280 millas) de regreso a California para su eventual devolución a la NASA , que luego se encargó de la valiosa carga científica y realizó el análisis posterior al vuelo de las muestras. ^{[ 17 ]} El resto de la carga se descargó una vez que la cápsula Dragon llegó a las instalaciones de prueba de SpaceX en McGregor, Texas . ^{[ 18 ]}  

Cuando se lanzó, la CRS-1 Dragon estaba llena con aproximadamente 905 kg (1995 lb) de carga, 400 kg (880 lb) sin embalaje. ^{[ 16 ]} Incluía 118 kg (260 lb) de suministros para la tripulación, 117 kg (258 lb) de materiales críticos para apoyar los 166 experimentos a bordo de la estación y 66 nuevos experimentos, así como 105,2 kg (232 lb) de hardware para la estación y otros artículos diversos. ^{[ 16 ]}          

La Dragon regresó con 905 kg (1995 lb) de carga, 759 kg (1673 lb) sin embalaje. ^{[ 16 ]} Incluía 74 kg (163 lb) de suministros para la tripulación, 393 kg (866 lb) de experimentos científicos y equipos para experimentos, 235 kg (518 lb) de equipos para la estación espacial, 33 kg (73 lb) de equipo para trajes espaciales y 25 kg (55 lb) de artículos diversos. ^{[ 16 ]}              

Durante algunos meses antes del lanzamiento, se planeó lanzar un prototipo de satélite Orbcomm-G2 de segunda generación de 150 kg (330 lb) como carga útil secundaria desde la segunda etapa del Falcon 9. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Aunque la carga útil secundaria llegó a la órbita de inserción de Dragon, una anomalía en uno de los nueve motores de la primera etapa del Falcon 9 durante el ascenso provocó el apagado automático del motor y una combustión más prolongada de la primera etapa en los ocho motores restantes para completar la inserción orbital, lo que aumentó posteriormente el uso de propulsor con respecto a la misión nominal.   

El contratista principal de la carga útil, la NASA, requiere una probabilidad estimada superior al 99 % de que la etapa de cualquier carga útil secundaria con una inclinación orbital similar a la de la Estación Espacial Internacional alcance su altitud orbital objetivo sobre la estación. Debido a la falla del motor, el Falcon  9 utilizó más propelente del previsto, lo que redujo la estimación de probabilidad de éxito a aproximadamente el 95 %. Por ello, la segunda etapa no intentó un segundo encendido, y Orbcomm-G2 quedó en una órbita inutilizable ^{[ 21 ] [ 22 ]} y se desintegró en la atmósfera terrestre a los 4  días del lanzamiento. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

Tanto SpaceX como Orbcomm eran conscientes, antes de la misión, del alto riesgo de que el satélite de carga útil secundaria pudiera permanecer a la altitud más baja de la órbita de inserción de Dragon, y ese fue un riesgo que Orbcomm aceptó asumir dado el costo de lanzamiento considerablemente menor para una carga útil secundaria. ^{[ 23 ]}