Commercial Resupply Services
Het Commercial Resupply Services-programma (CRS) is het programma waarmee NASA commerciële ruimtevrachtschepen boekt voor de bevoorrading van het internationale ruimtestation ISS. Het is de missionaire opvolger van het Commercial Orbital Transportation Services (COTS)-programma, waaronder NASA vanaf 2006 ruimtevaartbedrijven subsidieerde om nieuwe ruimtevaartuigen te ontwikkelen die een van de functies van het in 2011 te beëindigen spaceshuttleprogramma moesten overnemen.

Geschiedenis 
Amerikaanse wetgeving schrijft sinds 1987 voor dat NASA commerciële (transport)mogelijkheden moet gebruiken wanneer die beschikbaar zijn. Op dat moment bestonden er nog geen commerciële ruimteschepen en gebruikte NASA dus hun eigen spaceshuttle. Toen besloten was het spaceshuttleprogramma te beëindigen, ontstond het plan om de ontwikkeling van commerciële ruimtevrachtschepen en draagraketten te stimuleren en subsidiëren, zodat deze de bevoorrading van het ISS van de spaceshuttle konden overnemen.

In 2004 kreeg Rocketplane Kistler een exclusief contract van NASA om met 227 miljoen dollar subsidie hun K1, een raket met bevoorradingscapsule te ontwikkelen. Het twee jaar daarvoor opgerichte bedrijf SpaceX was het niet eens met de manier waarop deze gunning tot stand was gekomen. Er zou vriendjespolitiek in het spel zijn geweest. Kistlers CEO George Mueller was eerder in zijn carrière directeur van NASA’s Apolloprogramma geweest. Het Government Accountability Office (GAO) steunde het protest van SpaceX en NASA moest het contract intrekken en een openbare aanbesteding uitschrijven die aan de basis van het COTS-programma zou staan.

COTS 
Het Commercial Orbital Transportation Services-programma begon in 2006 met een intekening waarbij commerciële ruimtevaartbedrijven hun ontwerp voor een ruimtevrachtschip bij NASA konden indienen. NASA selecteerde eerst zes ontwerpen die voor een subsidie ten behoeve van verdere ontwikkeling in aanmerking kwamen. Van die zes werden SpaceX met hun Dragon-ruimtevrachtschip en hun Falcon 9-draagraket en de Rocketplane Kistler met de K-1 geselecteerd als winnaars. Rocketplane Kistler kon echter niet aan de verplichting om voldoende eigen financiële middelen in te brengen voldoen waarna NASA het contract ontbond en een tweede inschrijvings-en-selectieronde opende. Deze werd gewonnen door Orbital Sciences Corporation die hun ontwerpen voor het Cygnus-ruimtevrachtschip en hun Antares-draagraket hadden ingediend.

In 2008 werden SpaceX en Orbital Sciences (na bedrijfsfusie in 2015 Orbital ATK en na overname in 2018 Northrop Grumman Innovation Systems geheten) definitief geselecteerd voor het CRS fase 1 contract (CRS1). Ze kregen een subsidie om hun Dragon en Cygnus daadwerkelijk te bouwen evenals hun draagraketten Falcon 9 en Antares met de garantie voor twaalf bevooradingsmissies voor SpaceX en zeven voor Orbital Sciences.

Tussen 2010 en 2012 vonden proefvluchten plaats waarmee het COTS programma werd afgerond en beide bedrijven overgingen tot het uitvoeren van missionaire bevoorradingsvluchten in opdracht van NASA onder het CRS1 contract.

Functies van de ruimteschepen 
De Cygnus brengt vracht (o.a. voedsel, water, zuurstof, onderzoeken, kleding, gereedschappen) in zijn drukcabine naar het ISS. Een Cygnus blijft normaliter enkele maanden aangekoppeld. De maximale duur van een Cygnus missie is twee jaar. Na afloop van een missie wordt de Cygnus met afval gevuld en verbrand deze bij terugkeer in de atmosfeer. De Cygnus kan echter ook na afkoppeling een post ISS-missie uitvoeren. Die kunnen bestaan uit het afzetten van kleine satellieten in hun gewenste baan, of uit experimenten die te gevaarlijk zijn om tijdens de aankoppeling uit te voeren. Voor het CRS2 contract heeft Northrop Grumman de Cygnus zo aangepast dat deze ook na zo’n gevaarlijk experiment kan terugkeren naar het ISS voor een tweede aankoppeling. Dat laatste is echter anno mei 2020 nog nooit gedaan. Ook kan de Cygnus met zijn raketmotoren de snelheid van het ISS corrigeren om het ruimtestation in de juiste baan te houden.

De Dragon brengt eveneens vracht in zijn drukcabine naar het ISS. Daarbij is het ook mogelijk om kleine proefdieren te vervoeren aangezien de Dragon een licht lifesupport-systeem heeft. Naast een drukcabine heeft de Dragon ook een "none-pressurized" achterbak waarin grotere onderdelen voor het ISS vervoerd kunnen worden. Verder heeft de Dragon een hitteschild en is het daarmee het enige vrachtschip dat vracht (o.a. onderzoeksresultaten, defecte ruimtepakken, post) mee terug naar beneden brengt. Sinds 2017 worden reeds gevlogen Dragons opgeknapt en hergebruikt. Eerder werden al wel onderdelen uit reeds gevlogen Dragons hergebruikt. Dragons blijven ongeveer een maand aangekoppeld bij het ISS

Vluchtnummers 
SpaceX en Orbital Sciences hielden beiden de namen CRS-1, CRS-2, CRS-3... aan. Om duidelijk te hebben over welke vlucht het gaat houdt NASA voor SpaceX SPX-1, SPX-2 SPX-3 aan en voor Orbital Sciences ORB-1, ORB-2, ORB-3. Begin 2015 zo'n twee maanden na vlucht ORB-3 fuseerde Orbital Sciences met Alliant Techsystems tot Orbital ATK. Volgende vluchten worden sindsdien OA-4, OA-5, OA-6... genummerd. Vlucht OA-5 en vlucht OA-6 zijn na het ORB-3 ongeluk echter in omgekeerde volgorde op het manifest gekomen. De vluchtnamen van de Cygnus zijn sinds bevoorradingsvlucht 10 weer veranderen omdat Orbital ATK door Northrop Grumman is overgenomen en sinds 6 juni 2018 Northrop Grumman Innovation Systems heet. Volgende missies heten NG-10E, NG-11E, NG-12 etc... de "E" die aan sommige vluchtnummers is toegevoegd staat voor extended oftewel het verlengde CRS1-contract.

Kosten 
Het spaceshuttleprogramma was erg duur. Volgens berekeningen van Edgar Zapata uit 2017 kost het CRS-programma een derde tot de helft van wat het had gekost om het iss te bevoorraden met de ruimteveren en de Multi-Purpose Logistics Module.
Bevoorrading door SpaceX zou 89.000 dollar per kilogram vracht kosten. Bij Orbital ATK is dat 135.000 dollar per kilogram vracht zijn. Onder een doorgezet Spaceshuttleprogramma zou dat 275.000 dollar per kilogram vracht zijn geweest.

Problemen 
Bij beide bedrijven mislukte één CRS-missie. Daarnaast heeft SpaceX een flinke vertraging opgelopen nadat ze hun Falcon 9 aan de grond moesten houden als gevolg een explosie tijdens een voorbereidings test voor een andere klant.

ORB-3 
Missie Orb-3 (ook bekend als Orbital Sciences CRS-3) ging op 29 oktober 2014 mis toen na 13 seconden de er een explosie in de AJ26 hoofdmotor van de Antares plaatsvond waarna de raket terug op de lanceerplaats viel en volledig explodeerde. Dit had ook grote schade aan de lanceerinstallatie op Wallops Island tot gevolg. De Antares werd aan de grond gehouden tot de oorzaak duidelijk en verholpen was. Tevens moest de lanceerplaats grotendeels herbouwd worden. Daarom werd voor de vluchten AO-4 en AO-6 een Atlas V geboekt. Orbital ATK had geen vertrouwen meer in de AJ26 motoren (dit waren gemodificeerde Russische NK-33's uit de jaren 1960 die van het Sovjet maanprogramma over waren) en besloot een reeds geplande upgrade van de Antares versneld door te voeren. Op 17 oktober 2016 vloog de Antares 200 met missie AO-5 voor het eerst. Deze heeft een RD-181 als hoofdmotor.

SPX-7 

Op 28 juni 2015 viel de tweede trap van de Falcon 9-raket, die een Dragon voor vlucht SPX-7 (ook bekend als SpaceX CRS-7) naar het ISS moest brengen, uitelkaar. De oorzaak werd snel gevonden in een ondeugdelijke stang die helium flessen op hun plaats houden. SpaceX hield zijn raketten een half jaar aan de grond. En pas in april 2016 vloog er weer een Dragon naar het ISS.

Het verlies van twee CRS-missies binnen acht maanden was extra lastig omdat in diezelfde periode ook een Russische Progress (Progress M-27M) verloren ging. Daardoor liep de voedselvoorraad in het ISS terug van meer dan zes maanden naar zo'n drie maanden.

Inzet Atlas V 
Na het ongeluk met vlucht Orb-3 dat het gevolg van een defect in de Antares 130-draagraket was, werden de Cygnus-vluchten AO-4 en AO-6 met een Atlas V van United Launch Alliance gelanceerd. Hoewel Orbital ATK de verbeterde Antares-230 in oktober 2016 weer lanceerde (missie AO-5) besloot NASA missie AO-7 (april 2017) weer door de krachtiger Atlas-V te laten lanceren. Daardoor kon er meer vracht mee aanboord van de Cygnus. Iets wat nodig was omdat SpaceX de Falcon 9 en daarmee tevens de Dragon als gevolg van de Amos-6 explosie enkele maanden aan de grond hield en het ISS een bevoorradingsachterstand dreigde op te lopen, terwijl de achterstand na het mislukken van een Cygnus-, een Dragon- en een Progress-bevoorrading in nog niet geheel was ingelopen.

CRS fase 2 
Het was de bedoeling om CRS fase 1 tot 2017 te laten duren, en dan nieuwe contracten in te laten gaan. Om bedrijven die nieuwe ontwerpen voor ruimtevrachtschepen indienden meer tijd te geven werd CRS1 met twee jaar verlengd en werden extra CRS1 vluchten geboekt. 
Voor CRS2 werden SpaceX en Orbital ATK (inmiddels na overname Northrop Grumman Innovation Systems alias NGIS geworden en na reorganisatie va. 2020 Northrop Grumman Space Systems) wederom gecontracteerd.

SpaceX zal een vrachtuitvoering van de Dragon 2 gebruiken. Het belangrijkste verschil is dat die volautomatisch kan aanmeren bij het ISS zonder gebruik te maken van een robot-arm. Nadeel is wel dat de daarvoor gebruikte International Docking Adapter een kleinere toegang biedt en sommige vrachten daar niet door passen. NASA behoudt daarom de mogelijkheid om een Dragon 1 te boeken. De Cargo Dragon biedt ruimte aan 20 procent meer vrachtvollume dan de Dragon 1 en de capsule is tot 5 maal te gebruiken. Cargo Dragon’s landen normaliter in de Atlantische oceaan niet ver van het Kennedy Space Center. Bergingsschepen brengen de Cargo Dragon naar Port Canaveral. Bij slecht weer kan worden uitgeweken naar de Golf van Mexico waar een reserve bergingsvloot ligt. De Cargo Dragon wordt dan in Pensacola uitgeladen alvorens deze naar Port Canaveral wordt overgebracht.

Northrop Grumman zette vooral in op een verbeterde Antares-raket die een zwaarder beladen Cygnus in de ruimte kan brengen en middels een late loader en een verbeterde neuskegel kort voor de lancering nog toegang tot de capsule biedt zodat er nog vracht aan boord is te brengen.

Daarnaast werd Sierra Nevada Corporation met een vrachtuitvoering van de Dream Chaser geselecteerd. Boeing's CST-100-cargo werd niet geselecteerd.

Iedere contractant kreeg minimaal zes bevoorradingsmissie toegewezen.
De eerste bevoorradingsvlucht onder het CRS2-contract was Cygnus missie NG-12 die op 2 november 2019 werd gelanceerd. Na de lancering van eerste CRS2 missie van SpaceX werd bekend dat NASA nog eens drie Cargo Dragon-vluchten heeft bijgeboekt.

Functie van de Dream Chaser 
De Dream Chaser is een klein ruimtevliegtuig dat op verschillende draagraketten kan worden gelanceerd en op de spaceshuttle-landingsbaan van het Kennedy Space Center. Voor de eerste zes missionaire vluchten zal de Vulcan als draagraket worden gebruikt.

De toevoeging van de Dream Chaser-cargo heeft als voordeel dat sommige onderzoeksresultaten vrijwel direct na de landing van boord kunnen worden gehaald en uitgelezen. Dat betekent dat ze in een gunstig geval zes uur na afkoppeling van het ISS in een laboratorium op aarde zijn. Dit kan met de Dragon niet zo snel omdat Dragons in zee landen en eerst aan boord van een schip en daarna aan land gebracht moeten worden. Ook wordt de vracht tijdens de terugkeer in de dampkring en de landing aan hoogstens 1,5 g blootgesteld. Dat is veel minder dan bij verticaal landende ruimtecapsules het geval is. SNC’s eerste CRS-missie wordt in 2021 verwacht.

CRS2 zal in elk geval van 2019 tot 2024 lopen.

Lijst met COTS en CRS missies

Trivia  
Voor het ontwikkelen en vervoeren van bemanningen van en naar het ISS met commerciële ruimteschepen, heeft NASA een soortgelijk ontwikkelingsprogramma opgezet. Het Commercial Crew Development-programma. Dit wordt opgevolgd door het Commercial Crew-programma waaronder in 2019 de eerste missionaire vluchten plaatsvinden. Ook laat NASA op eenzelfde wijze bevoorradingsmaanlanders ontwikkelen onder het Commercial Lunar Payload Services-programma.

Externe link 
 De Commercial Crew en Commercial Resupply Services-programma's op NASA's website.

NASA
Commerciële ruimtevaart
Internationaal ruimtestation ISS