stringtranslate.com

Европейский сервисный модуль

Европейский сервисный модуль ( ESM ) — это компонент служебного модуля космического корабля «Орион» , служащий его основным силовым и двигательным компонентом, пока он не будет выброшен в конце каждой миссии. В январе 2013 года НАСА объявило, что Европейское космическое агентство (ЕКА) предоставит сервисный модуль для «Артемиды-1» , основанный на автоматизированном транспортном средстве (ATV) ЕКА . Он был доставлен компанией Airbus Defence and Space в Бремене , на севере Германии, НАСА в конце 2018 года. После одобрения первого модуля ЕКА предоставит ESM от Artemis 2 до Artemis 6 .

Первым полетом модуля стал «Артемида-1» , первая важная веха в программе НАСА «Артемида» по возвращению людей на Луну, 16 ноября 2022 года. Система космического запуска запустила «Орион» к Луне, где ESM вывел космический корабль на далекую ретроградную орбиту вокруг Луны. Луну, а затем извлек ее с этой орбиты и отправил обратно на Землю.

Сервисный модуль поддерживает модуль экипажа от запуска до отделения до входа в атмосферу. Он обеспечивает возможность движения в космосе для перехода на орбиту, управления ориентацией и прерывания подъема на большую высоту. Он обеспечивает воду и кислород, необходимые для обитаемой среды, генерирует и хранит электроэнергию, а также поддерживает температуру систем и компонентов автомобиля. Этот модуль также может транспортировать негерметичные грузы и научную нагрузку. [4]

История

Первоначальный дизайн

Конструкция сервисного модуля перед ATV
Художественная концепция космического корабля «Орион» на лунной орбите с десятиугольными солнечными панелями.

Имея примерно цилиндрическую форму, оригинальный служебный модуль «Орион», разработанный в Америке, как и модуль экипажа, должен был быть изготовлен из сплава Al-Li (для снижения веса) и иметь пару развертываемых десятиугольных солнечных панелей , аналогичных по конструкции. к панелям, используемым на посадочном модуле Mars Phoenix . Панели, впервые использованные на пилотируемом космическом корабле США (за исключением 10-летнего периода, советско-российский космический корабль «Союз» использовал их с момента первой миссии в 1967 году), позволили бы НАСА исключить необходимость устранения неисправностей. топливные элементы и связанное с ними оборудование (в основном баки LH 2 ) в служебном модуле, в результате чего космический корабль становится короче, но более маневренным. Об успешных первоначальных испытаниях конструкции солнечной батареи Orion с использованием полномасштабного оборудования «UltraFlex wing» сообщалось в октябре 2008 года. [5]

Главный двигатель «Орион» (OME) представлял собой двухкомпонентный ракетный двигатель с тягой 33 килоньютона (7500 фунтов силы) с нагнетательным питанием и регенеративным охлаждением, который должен был производиться компанией Aerojet. OME представлял собой усовершенствованную версию ракетного двигателя с тягой 27 килоньютон (6000 фунтов силы), используемого космическим шаттлом для его системы орбитального маневрирования (OMS). Система управления реакцией SM (RCS), маневровые двигатели космического корабля (первоначально основанные на «четверённой» системе Apollo, но напоминающие ту, которая использовалась на Gemini), также будут питаться под давлением и будут использовать то же топливо. НАСА полагало, что SM RCS сможет выступать в качестве резервной копии для трансземной инъекции (TEI) в случае отказа основного двигателя SM.

Пара баков LOX (аналогичных тем, что используются в служебном модуле «Аполлон» ) обеспечивала бы, наряду с небольшими баками с азотом, экипаж воздухом для дыхания на уровне моря или давлением «крейсерской высоты» (1 или 0,7 атм), с небольшой «расширительный резервуар», обеспечивающий необходимое жизнеобеспечение во время входа в атмосферу и приземления. Картриджи с гидроксидом лития (LiOH) будут перерабатывать экологическую систему космического корабля, «очищая» углекислый газ (CO 2 ), выдыхаемый астронавтами из воздуха корабля, и добавляя свежий кислород и азот, которые затем возвращаются в контур системы. Из-за перехода с топливных элементов на солнечные панели служебный модуль будет иметь бортовой резервуар для воды для обеспечения экипажа питьевой водой и (при смешивании с гликолем ) охлаждающей водой для электроники космического корабля. В отличие от практики во время полета «Аполлона», когда вода и моча сбрасывались за борт во время полета, «Орион» будет иметь бортовую систему рециркуляции, идентичную той, которая использовалась на Международной космической станции , для преобразования сточных вод и мочи как в питьевую, так и в охлаждающую воду.

В сервисном модуле также смонтирована система управления отходами тепла космического корабля (ее радиаторы) и вышеупомянутые солнечные панели . Эти панели вместе с резервными батареями, расположенными в Orion CM, будут обеспечивать питание систем корабля в полете. Напряжение, 28 вольт постоянного тока , было аналогично тому, которое использовалось на космическом корабле «Аполлон» во время полета.

Служебный модуль «Орион» будет заключен в кожухи из стекловолокна, сбрасываемые одновременно с защитной крышкой LES/Boost, что произойдет примерно через 2,5 минуты после запуска ( 30 секунд после сброса первой ступени твердотопливной ракеты). До редизайна «Ориона 606» «Орион SM» напоминал приземистую увеличенную версию служебного модуля «Аполлон» . Конструкция SM «Орион 606» сохранила ширину 5 метров (16 футов) для навесного оборудования Орион М с Орион СМ, но использовала конструкцию сервисного модуля, подобную «Союзу», что позволило Lockheed Martin сделать машину легче по весу и позволяя прикреплять десятиугольные солнечные панели в средних точках модуля, а не у основания рядом с переходником космического корабля/ракеты, что могло бы привести к повреждению панелей.

Служебный модуль (SM) «Орион» был спроектирован цилиндрической формы диаметром 5 м (16 футов) и общей длиной (включая подруливающее устройство) 4,78 м (15 футов 8 дюймов). Проектная масса пустого составляла 3600 кг (8000 фунтов), запас топлива - 8200 кг (18000 фунтов). [6] [7]

Модуль на базе квадроцикла

Квадроцикл Эдоардо Амальди приближается к Международной космической станции в 2012 году.
Европейский сервисный модуль для «Артемиды-1» проходит акустические испытания в мае 2019 года.

Обзор программы «Созвездие», проведенный в 2009 году новой комиссией Августина по инициативе новой администрации Обамы, показал, что спустя пять лет программа разработки служебных модулей уже на четыре года отставала от своей цели по лунному запуску в 2020 году и была крайне недофинансирована. Единственным элементом, заслуживающим продолжения, был Crew Exploration Vehicle в роли спасательной капсулы космической станции. [8] Это привело в 2010 году к тому, что администрация отменила программу, отозвав финансирование из предлагаемого бюджета на 2011 год. Общественный резонанс привел к тому, что программа была заморожена, а не полностью отменена, и был начат анализ того, как можно сократить расходы, в результате которого выяснилось, что можно продолжать, если делать упор на поиск альтернативного финансирования, что снижает сложность за счет сужения объема. сосредоточить внимание на Луне и глубоком космосе, а не на Марсе, а также за счет повторного использования существующего оборудования сократить спектр оборудования, требующего разработки. Пусковая установка Ares I, предназначенная для полетов экипажа, имела серьезные конструктивные проблемы, такие как большой вес и склонность к опасной вибрации, а в случае катастрофического отказа ее радиус взрыва превышал дальность катапультирования системы спасения. [ нужна цитация ] Его роль в качестве ракеты-носителя «Орион» была заменена системой космического запуска , а три различных конструкции корабля для исследования экипажа были объединены в одну многоцелевую машину для исследования экипажа.

В мае 2011 года генеральный директор Европейского космического агентства (ЕКА) объявил о возможном сотрудничестве с НАСА для работы над преемником автоматического транспортного средства (ATV) ЕКА . [9] Предоставление ЕКА этого преемника может быть засчитано в счет его 8% доли эксплуатационных расходов Международной космической станции (МКС); миссии ATV, обеспечивающие пополнение запасов станции, покрывали это обязательство только до 2017 года. 21 июня 2012 года Astrium объявила, что получила два отдельных исследования для оценки возможных будущих миссий, основанных на технологиях и опыте, полученном в результате разработки ATV и лаборатории Колумбуса . . Первое исследование касалось создания служебного модуля, который будет использоваться в тандеме с капсулой «Орион». [10] На втором рассматривалось производство универсального многоцелевого орбитального корабля. Каждое исследование стоило 6,5 миллионов евро. [11]

В ноябре 2012 года ЕКА получило от своих государств-членов обязательство построить служебный модуль на базе ATV для «Ориона» для первого полета системы космического запуска , тем самым выполнив бюджетные обязательства ЕКА перед НАСА в отношении МКС на 2017 год. 20. [12] Решение о поставке модуля для последующих полетов «Ориона» принято не было. [13]

Космический корабль «Орион», включая служебный модуль на базе ATV

В январе 2013 года НАСА объявило о своем соглашении, заключенном в декабре прошлого года, о том, что ЕКА построит служебный модуль для исследовательской миссии-1 (переименованной в « Артемида-1» ), запуск которой запланирован на 2017 год. Этот служебный модуль не требовался для исследовательских летных испытаний. -1 в 2014 году, поскольку при этом использовался испытательный сервисный модуль, поставленный Lockheed Martin. [14] 17 ноября 2014 года ЕКА подписало контракт с фиксированной ценой на сумму 390 миллионов евро с Airbus Defence and Space на разработку и строительство первого сервисного модуля на базе квадроцикла. [15] В декабре 2016 года государства-члены ЕКА согласились продлить свои обязательства по МКС до 2024 года и поставить второй сервисный модуль в рамках возникших бюджетных обязательств. [16]

Новая конструкция [17] имеет диаметр около 5,0 метров (16,5 футов) и длину 4,0 метра (13 футов) и изготовлена ​​из алюминиево-литиевого сплава . [18]

Новая конструкция солнечных батарей, пришедшая на смену десятиугольной (с надписью «круговой») конструкции UltraFlex от ATK , [19] разработана компанией Airbus Defense and Space , [18] чьей дочерней компанией Airbus Defense and Space Нидерланды (тогда известной как Dutch Space) , построил X-образную конструкцию квадроцикла из четырех панелей. Батарея квадроцикла выдавала 4,6 киловатт. Модернизированная версия сервисного модуля будет генерировать около 11 киловатт [19] и иметь длину около 19 м (62 фута) в развернутом состоянии. [18]

В сентябре 2015 года Thales Alenia Space подписала контракт с Airbus Defence and Space на разработку и производство термомеханических систем для служебного модуля, включая защиту конструкции и микрометеороидов, термоконтроль, а также хранение и распределение расходных материалов. [20]

Показан сервисный модуль с модулем экипажа, адаптерами и панелями обтекателя.

Lockheed Martin строит два адаптера , соединяющих служебный модуль с модулем экипажа и верхней ступенью системы космического запуска, а также три панели обтекателя , которые сбрасываются после защиты служебного модуля во время запуска и подъема. [18]

16 февраля 2017 года между Airbus и Европейским космическим агентством был подписан контракт на сумму 200 миллионов евро на производство второго европейского сервисного модуля для использования в первом пилотируемом полете «Орион». [21]

С 2018 года

26 октября 2018 года первый агрегат для Artemis 1 был полностью собран на заводе Airbus Defence and Space в Бремене . [22]

Основным двигателем служебного модуля для «Артемиды-1» станет двигатель орбитальной системы маневрирования космического корабля «Шаттл » (OMS) AJ10-190, оставшийся от программы «Спейс шаттл», [17] в рамках которой он совершил 19 полетов и совершил 89 срабатываний. [18] Предполагается, что OMS будет использоваться для первых трех (или пяти [23] ) служебных модулей, а для последующих полетов рассматриваются четыре альтернативные конструкции двигателей, которые, как предполагается, будут включать AJ10-118k; используемый для второй ступени Delta II, это более легкая и мощная версия того же семейства двигателей AJ10, родословная которого началась с Vanguard . [24]

По сравнению с командно-служебным модулем «Аполлон» , который ранее доставлял астронавтов на Луну, Европейский сервисный модуль вырабатывает примерно в два раза больше электроэнергии (11,2 кВт против 6,3 кВт), весит почти на 40% меньше при полной заправке (15 461 кг, [25] ] против 24 520 кг) и примерно того же размера (4 м в длину без учета двигателя [26] и 4,1 м против 3,9 м в диаметре), поддерживая окружающую среду для несколько (45%) большего обитаемого объема модуля экипажа (8,95 м). 3 против 6,17 м 3 ), хотя он будет нести на 50% меньше топлива для орбитальных маневров (8600 кг полезного топлива против 18 584 кг).

ESM сможет поддерживать экипаж из четырех человек в течение 21 дня против 14-дневного срока службы Apollo из трех человек.

В ноябре 2019 года государства-члены ЕКА одобрили финансирование ESM для Artemis 3 и 4. [27] В мае 2020 года был подписан контракт между Airbus и Европейским космическим агентством на производство третьего европейского сервисного модуля. [28]

В октябре 2020 года ЕКА и НАСА подписывают Меморандум о взаимопонимании , который включает предоставление ЕКА ESM-4 и ESM-5 в качестве участия в Gateway, что позволит европейским астронавтам совершить три полета на лунную орбиту в период с 2025 по 2030 год. [29]

В феврале 2021 года был подписан контракт между Airbus и Европейским космическим агентством на поставку ESM-4 в ESM-6. [30]

Технические характеристики

Европейские модели сервисного модуля

Рекомендации

  1. ^ Статья об испытаниях европейского сервисного модуля abc, 2015 г.
  2. ^ abcdefgh Orion / EM-1 (Исследовательская миссия-1), август 2019 г.
  3. ^ abc "Артемида 1".
  4. ^ «Исследуйте исследовательскую машину» . НАСА. 6 июня 2013 года . Проверено 6 февраля 2021 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  5. ^ «НАСА и АТК успешно развернули солнечную батарею диаметром 18 футов для программы ST8» . АТК. 9 октября 2008 г.
  6. ^ "Служебный модуль Орион" . НАСА. 4 августа 2008 г. Архивировано из оригинала 13 августа 2009 г. Проверено 19 августа 2008 г.
  7. ^ "Орион". Энциклопедия астронавтики . Архивировано из оригинала 28 декабря 2016 года . Проверено 11 мая 2013 г.
  8. ^ Обзор Комитета США по планам пилотируемых космических полетов; Августин; Остин; Чыба; Питомник; Беймук; Кроули; Лайлс; Цзяо; Гризон; Поездка. «В поисках программы пилотируемых космических полетов, достойной великой нации» (PDF) . Заключительный отчет . НАСА . Проверено 26 августа 2022 г.
  9. ^ «США и Европа планируют новый космический корабль» . Новости BBC . 5 мая 2011 года. Архивировано из оригинала 6 мая 2011 года . Проверено 14 мая 2011 г.
  10. ^ «Исследования эволюции квадроциклов направлены на разведку и удаление мусора» . Космический полет сейчас. 21 июня 2012 года . Проверено 23 июня 2012 г.
  11. ^ «Astrium наградила ESA двумя исследованиями эволюции квадроциклов» . Астриум. 21 июня 2012 года. Архивировано из оригинала 3 апреля 2013 года . Проверено 23 июня 2012 г.
  12. ↑ Бергин, Крис (21 ноября 2012 г.). «Великобритания делает шаг вперед, поскольку ЕКА взяло на себя обязательство создать сервисный модуль ATV на корабле НАСА Орион» . NASASpaceFlight.com . НАСА . Проверено 6 мая 2013 г.
  13. ↑ Кларк, Стивен (21 ноября 2012 г.). «Государства-члены ЕКА финансируют сервисный модуль Орион» . Космический полет сейчас . Проверено 6 мая 2013 г.
  14. ^ НАСА подписывает соглашение на предоставленный Европой сервисный модуль Орион
  15. ^ «ЕКА поручило Airbus Defense and Space в качестве генерального подрядчика для американского сервисного модуля космической капсулы Орион» . космический бизнес . 17 ноября 2014 г. Архивировано из оригинала 12 мая 2021 г. . Проверено 18 ноября 2014 г.
  16. ^ де Сельдинг, Питер Б. (2 декабря 2016 г.). «Европа берет на себя обязательства по созданию космической станции и ЭкзоМарса в рамках обязательств перед ЕКА на сумму 11 миллиардов долларов». Космические новости . Проверено 7 декабря 2016 г.
  17. ↑ Аб Бергин, Крис (20 июня 2015 г.). «Плам-Брук готовится к испытаниям служебного модуля EM-1 Orion» . NASASpaceFlight.com . Проверено 28 июля 2015 г.
  18. ^ abcde Гарсия, Марк (17 июня 2015 г.). «НАСА готовится к испытанию электростанции Ориона». НАСА . Проверено 28 июля 2015 г.
  19. ^ Аб Леоне, Дэн (1 августа 2013 г.). «Вытесненные из первого полета Ориона, круговые солнечные батареи ATK все еще настроены на питание Лебедя» . Космические новости . Проверено 28 июля 2015 г.
  20. ^ «Thales Alenia Space поставит термомеханические системы для Orion ESM» .
  21. ^ «» Airbus Defense and Space выигрывает контракт ЕКА на 100 миллионов евро на второй сервисный модуль для пилотируемой космической капсулы НАСА «Орион» февраль 2017 г.» . Архивировано из оригинала 19 апреля 2017 г. Проверено 18 апреля 2017 г.
  22. ^ «Призыв к СМИ: модуль европейского обслуживания встречает Орион» . Европейское космическое агентство . 26 октября 2018 г.
  23. ↑ Двигатель Атлантиды, март 2021 г.
  24. ^ «Сделка ЕКА зависит от того, что Трамп сделает с планами НАСА по пилотируемым космическим полетам» февраль 2017 г.
  25. ^ "Орион (MPCV)" .
  26. ^ Справочник операторов космического корабля «Аполлон» Блок II (PDF) . Том. 1. НАСА. 15 апреля 1969 г. с. 60.
  27. ^ Наблюдение Земли и исследование дальнего космоса стали главными победителями в новом бюджете ЕКА.
  28. ^ «Подписан европейский контракт на оборудование для миссии на Луну» . Новости BBC . Архивировано из оригинала 16 декабря 2022 г.
  29. ^ НАСА и Европейское космическое агентство официально оформляют партнерство Artemis Gateway
  30. ^ Еще три сервисных модуля для «Артемиды» построят в Европе.
  31. ^ «Aerojet Rocketdyne заключила контракт с НАСА на поставку главного двигателя космического корабля Орион | Aerojet Rocketdyne» . www.rocket.com . 21 сентября 2021 г. Проверено 10 февраля 2023 г.
  32. ^ "Поставлены танки для летной модели № 2 Ориона" .

Внешние ссылки