Автоматизированный транспортный корабль , первоначально транспортный корабль Ariane или ATV , был одноразовым грузовым космическим кораблем, разработанным Европейским космическим агентством (ESA), [7] использовавшимся для транспортировки грузов в космосе в 2008–2015 годах. Конструкция ATV была запущена на орбиту пять раз, исключительно с помощью тяжелой ракеты-носителя Ariane 5. Фактически это был более крупный европейский аналог российского грузового космического корабля «Прогресс» для перевозки грузов в один пункт назначения — на Международную космическую станцию (МКС), — но с в три раза большей грузоподъемностью.
Пять ATV были названы в честь важных европейских деятелей в области науки и техники: Жюль Верн , Иоганн Кеплер , Эдоардо Амальди , Альберт Эйнштейн и Жорж Леметр . После нескольких задержек программы первый из них был запущен в марте 2008 года. Эти ATV выполняли миссии по доставке на МКС различных грузов, таких как топливо, вода, воздух, еда и научно-исследовательское оборудование; ATV также выводили станцию на более высокую орбиту во время стыковки. ATV был беспилотной платформой, которая работала с высоким уровнем автоматизации, например, последовательность стыковки; ни в какой момент он не использовался для перевозки пассажиров.
Дальнейшее использование ATV было предложено в 2008 году. Различные дальнейшие разработки, включая пилотируемые версии ATV, а также возможности повторного использования секций или элементов его технологии, изучались как ESA, так и Airbus Defence and Space , основным производителем транспортного средства. [8] [9] [10] Однако 2 апреля 2012 года ESA объявило, что программа ATV будет прекращена после запуска пятого ATV в 2014 году. [11]
В 2012 году государства -члены ЕКА решили, что конструкция ATV может быть адаптирована для использования в качестве сервисного модуля космического корабля NASA Orion . В январе 2013 года ЕКА и НАСА объявили, что они приступят к созданию объединенного сервисного модуля на основе Orion и ATV , позже переименованного в Европейский сервисный модуль (ESM), который будет служить основным компонентом пилотируемого космического корабля Orion . [12] Ракета Artemis I НАСА, запущенная 16 ноября 2022 года, доставила космический корабль Orion с Европейским сервисным модулем (ESM), изготовленным Airbus Defence and Space, для двух запланированных низких пролетных орбит к Луне. ЕКА предоставит ESM для программы Artemis вплоть до Artemis VI, а Artemis III обеспечит первых людей, ступивших на Луну с 1972 года.
В 1990-х годах, когда реализовывалась программа Международной космической станции , 15 стран-участниц коллективно признали, что после завершения строительства Международной космической станции (МКС), пилотируемой космической станции на низкой околоземной орбите (НОО), потребуются регулярные миссии по снабжению для удовлетворения потребностей экипажа на борту, а также для доставки аппаратуры для поддержки различных научных испытаний, которые будут проводиться на борту. В октябре 1995 года было решено, что среди различных вкладов в программу МКС, за которые Европа возьмет на себя ответственность под эгидой Европейского космического агентства (ЕКА), одним из них станет автоматизированный транспортный корабль , или ATV; этот логистически-ориентированный космический корабль будет выполнять определенные миссии по снабжению МКС. [13] [14]
9 декабря 1998 года ЕКА заключило контракт на 470 миллионов долларов на продолжение опытно-конструкторских работ по ATV с французской аэрокосмической компанией Aérospatiale . [15] В то время как Aérospatiale выступала в качестве основного подрядчика по ATV, к ней присоединились несколько крупных субподрядчиков, включая итальянского производителя Alenia Spazio , франко-британскую фирму Matra Marconi Space и немецкую аэрокосмическую компанию DaimlerChrysler Aerospace (DASA); некоторые компоненты также были предоставлены российской фирмой Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева . [15] [14] До 2000 года DASA должна была выступать в качестве основного подрядчика по производству, после чего эта роль постепенно передавалась Aérospatiale. На момент заключения контракта предполагалось, что первый полет ATV состоится в сентябре 2003 года. [15] [14] [16]
Запуск первого ATV, который был назван Jules Verne , был подвержен многочисленным задержкам, которые были частично вызваны проблемами, возникшими с тяжелой ракетой-носителем Ariane 5 , а также существенной переработкой программного обеспечения. [17] [18] [19] К маю 2003 года его запуск был запланирован на конец 2004 года. [20] [21] К середине 2004 года было объявлено, что запуск первого ATV, который к тому времени проходил электрические испытания после завершения интеграционных работ, был отложен из-за технических проблем и, как сообщается, был запланирован на конец 2005 года после выпуска пересмотренного контракта на 1,1 миллиарда долларов между ЕКА и генеральным подрядчиком. [16] [22] В марте 2005 года была объявлена еще одна задержка запуска из-за необходимости более глубокой разработки программного обеспечения для режимов сбоев, а также изменения сроков запуска, что перенесло запланированный запуск ATV с конца 2005 года на неопределенную дату в течение 2006 года. [23] [24] В октябре 2005 года было уточнено, что новая дата запуска первого ATV будет в течение 2007 года. [19]
В сентябре 2006 года было объявлено, что завершающий этап испытаний модифицированной ступени ATV ракеты Ariane 5 находится на завершающей стадии. [25] В декабре 2006 года было объявлено, что первый ATV завершил вакуумные испытания, что ознаменовало успешное завершение ключевых испытаний и позволило установить окончательную дату запуска. [26] В апреле 2007 года ATV прошел четырехмесячный процесс квалификации в ответ на эксплуатационные проблемы, включая запросы по безопасности, поступившие из США, а также для изучения потенциальной коммерциализации транспортного средства. [27] [28]
После многочисленных реструктуризаций и смен владельцев [29] [20] генеральным подрядчиком по ATV стала компания Airbus Defence and Space , которая возглавила консорциум из множества субподрядчиков. В то время как разработка была начата в Ле-Мюро , Франция, большая часть деятельности была перенесена в Бремен , Германия, поскольку проект перешел от стадии разработки к стадии производства, на которой началась работа над четырьмя начальными блоками. Для того чтобы облегчить отношения между подрядчиком и ESA, была создана и поддерживалась на протяжении всей разработки интегрированная команда ESA на площадке в Ле-Мюро. [ необходима цитата ]
Airbus Defence and Space строит ATV на своем заводе в Бремене. В 2004 году были подписаны контракты и соглашения на четыре дополнительных ATV, которые должны были запускаться примерно по одному каждые два года, в результате чего общий заказ, включая первый, Jules-Verne , составил пять транспортных средств. По данным Немецкого аэрокосмического центра (DLR), стоимость разработки ATV составила приблизительно 1,35 млрд евро. [30] Как сообщается, каждый космический аппарат ATV стоил примерно 300 млн долларов США, что не включало расходы на запуск. [31] В марте 2005 года РКК «Энергия» подписала контракт на 40 млн евро с одним из основных субподрядчиков Airbus Defence and Space, итальянской компанией Alenia Spazio (ныне Thales Alenia Space ), на поставку российской стыковочной системы, системы дозаправки и российской системы управления оборудованием. [32] В рамках проекта, возглавляемого Airbus Defence and Space, компания Thales Alenia Space отвечает за герметичную грузовую секцию ATV и производит ее на заводе фирмы в Турине , Италия. [ необходима цитата ]
31 июля 2007 года первый ATV, Jules Verne , прибыл на космодром ЕКА в Куру , Французская Гвиана, после почти двухнедельного путешествия из порта Роттердама . [33] 9 марта 2008 года Jules Verne был запущен на вершине ракеты Ariane 5 с Куру. [34] [35] 3 апреля 2008 года Jules Verne успешно совершил автоматическую стыковку с МКС, доказав возможности первого полностью автоматизированного одноразового грузового космического корабля ЕКА. [36] [37] Прибытие ATV произошло в то время, когда общественность была обеспокоена логистической целесообразностью снабжения МКС. [38]
В дополнение к использованию ESA и Россией, ATV в какой-то момент рассматривался для выполнения услуг для NASA в рамках программы Commercial Orbital Transportation Services , чтобы заменить снимающийся с вооружения Space Shuttle в его орбитальной грузоподъемности. [28] Согласно предложению, которое было выпущено совместным предприятием EADS и Boeing , ATV должен был быть запущен с мыса Канаверал , Флорида, с помощью ракеты Delta IV . [39] [40] Одним из предполагаемых вариантов использования ATV NASA было достижение схода с орбиты МКС после того, как космическая станция достигнет конца своего срока службы, будучи единственным транспортным средством, способным сделать это на тот момент после списания Shuttle. [41] В конечном итоге предложение не было награждено соответствующим контрактом. [ необходима цитата ]
Автоматизированный транспортный корабль (ATV) был разработанным в 1990-х годах одноразовым грузовым космическим кораблем . Каждый корабль состоял из двух отдельных секций: системной шины и интегрированного грузового носителя. [14] Системная шина содержала двигательную систему ATV, отсеки авионики и солнечные батареи ; она в основном использовалась после отсоединения корабля от ракеты-носителя Ariane 5 для автоматического преодоления оставшегося расстояния и стыковки с МКС, системная шина была бы недоступна для астронавтов на борту. [14] Интегрированный грузовой корабль состоял из герметичного модуля, внешних отсеков для жидких и газовых грузов, дополнительной авионики и датчиков сближения, а также стыковочного механизма. Основная структура ATV ( Al-2219 [4] ) защищена системой защиты от метеоритов и мусора . [14] Первый вездеход был построен в 2000-х годах, а первый полет в космос состоялся в 2008 году. [42]
Система стыковки ATV состоит из пары видеометров и пары телегониометров , произведенных Sodern, дочерней компанией Airbus . [43] Обработка данных для маневра стыковки и аварийного прерывания была разработана и произведена CRISA . Дополнительные данные мониторинга и избыточность были предоставлены автоматической системой стыковки «Курс» [44] [45] , которая также использовалась космическими кораблями «Союз» и «Прогресс». Визуальное изображение обеспечивается камерой на модуле МКС «Звезда» . [ требуется ссылка ]
С точки зрения своей роли, ATV был разработан, чтобы дополнить меньший российский космический корабль Прогресс , обладая в три раза большей полезной грузоподъемностью. Подобно Прогрессу, он будет перевозить как наливные жидкости , так и относительно хрупкие грузы, которые будут храниться в грузовом отсеке, поддерживаемом в герметичной среде с рукавами рубашки , чтобы астронавты могли получить доступ к полезным грузам без необходимости надевать скафандры. [ необходима цитата ]
Герметичная грузовая секция ATV была основана на итальянском многоцелевом логистическом модуле (MPLM), который представлял собой шаттловую «космическую баржу/контейнер», которая ранее использовалась для транспортировки оборудования на станцию и обратно. В отличие от MPLM, который должен был пришвартовываться к МКС, ATV использовал тот же стыковочный механизм, что и на Progress. [14] ATV, как и Progress, также служит контейнером для отходов станции. Каждый ATV весит 20,7 тонны при запуске и имеет грузоподъемность 8 тонн: [4]
В системной шине ATV имелись солнечные панели (3800 Вт), аккумуляторы емкостью 40 Ач, топливные баки, четыре двигателя Р-4Д (490 Н) и 28 двигателей ориентации и торможения (220 Н). [4]
ATV должны были запускаться каждые 17 месяцев для выполнения миссий по снабжению Международной космической станции. [42] Транспортное средство было запущено на орбитальную плоскость, совместимую с МКС, с помощью одноразовой пусковой системы Ariane 5 ; вскоре после отсоединения от пусковой установки ATV разворачивал свои солнечные панели. [14] В течение среднего времени миссии в 100 часов он выполнял фазовые маневры из своей начальной орбитальной высшей точки под прямым управлением из наземного Европейского центра космических операций в Дармштадте , Германия , с использованием спутниковой системы слежения и ретрансляции данных НАСА . Вторая серия маневров вывела бы ATV на точную высоту МКС перед началом комплексных операций для окончательного сближения с космической станцией, во время которого полномочия по миссии перешли бы в Центр управления полетами имени Кристофера К. Крафта-младшего НАСА в Хьюстоне , штат Техас . [14]
ATV будет использовать комбинацию GPS и астронавигационных методов для автоматического сближения с космической станцией. [14] Телеметрическая связь была установлена между МКС и ATV во время подготовки к последнему сближению. На расстоянии 249 м бортовые компьютеры ATV использовали данные как видеометра, так и телегониометра для выполнения последнего сближения и стыковочных маневров; сама стыковка с модулем «Звезда» была полностью автоматизирована. В случае возникновения каких-либо технических проблем или неполадок в последнюю минуту бортинженеры на борту станции могут активировать заранее запрограммированную последовательность противостолкновительных маневров, полностью независимую от основной навигационной системы. При контакте с модулем будет активирована автоматическая последовательность захвата. [14]
После успешной стыковки ATV экипаж станции сможет войти в грузовой отсек транспортного средства и напрямую получить доступ к полезной нагрузке на борту. [14] Жидкостные баки ATV будут подключены экипажем к водопроводу станции для контролируемого слива их содержимого, в то время как экипаж станции будет вручную выпускать воздушные компоненты непосредственно в атмосферу МКС. В течение шести месяцев ATV, который будет оставаться в основном в спящем режиме, может оставаться прикрепленным к МКС с люком, остающимся открытым на протяжении всего времени. [14] Затем экипаж будет постепенно заполнять грузовой отсек отходами станции для утилизации. С интервалом от 10 до 45 дней ATV будет повторно активироваться, и его двигатели, как правило, будут использоваться для увеличения высоты станции. [14]
После выполнения своей миссии ATV, который часто был заполнен до 6,5 тонн отходов, отделялся от МКС. Его двигатели намеренно уводили космический корабль с орбиты (с орбиты) и устанавливали его на крутую траекторию полета для выполнения контролируемого разрушительного входа в атмосферу высоко над Тихим океаном . [16]
2 апреля 2012 года ЕКА объявило, что программа ATV, которая оплачивала их долю эксплуатационных расходов МКС до 2017 года, завершится после запуска пятого ATV в 2014 году; на тот момент у них были необходимые компоненты для сборки следующих двух, но после этого компоненты авионики, используемые в конструкции, больше не производились. Обсуждалась аналогичная сделка по предоставлению их доли эксплуатационных расходов МКС через аппаратный вклад в программу Orion. [11]
Первый полет ATV несколько раз откладывался до его запуска 9 марта 2008 года. Он был назван «Жюль Верн » в память о первом писателе-фантасте современности. « Жюль Верн» перевозил два оригинальных рукописных произведения автора, которые экипаж МКС должен был получить в качестве символических знаков успеха первого полета. [56]
Корабль был запущен на 300-километровую (190 миль) орбиту на ракете Ariane 5 с экваториальной стартовой площадки ELA-3 в Гвианском космическом центре . ATV отделился от ракеты и после недель испытаний и корректировки орбиты успешно пристыковался к Международной космической станции в 14:45 UTC 3 апреля 2008 года. [ необходима цитата ]
Ранним утром 29 сентября 2008 года «Жюль Верн» сгорел при входе в атмосферу над необитаемым участком Тихого океана, к юго-западу от Таити. [ необходима цитата ]
Запущенный 17 февраля 2011 года [57] , «Иоганн Кеплер» был на тот момент самым тяжелым грузом, когда-либо запущенным Европейским космическим агентством [58] и доставил на МКС 7000 кг груза. [59] Первая попытка запуска 15 февраля 2011 года была остановлена во время последнего обратного отсчета за четыре минуты до старта из-за ошибочного сигнала от одного из топливных баков ракеты. [60]
29 апреля 2011 года двигатели ATV были использованы для вращения МКС, чтобы российский корабль снабжения «Прогресс» мог состыковаться со станцией. [61]
Из-за задержки запуска STS-134 миссия «Иоганна Кеплера» была продлена, и он отстыковался от МКС 20 июня 2011 года. Он сошел с орбиты на день позже, 21 июня 2011 года. [62]
Третий корабль ATV прибыл во Французскую Гвиану в конце августа 2011 года и был запущен 23 марта 2012 года. [63] Он состыковался с Международной космической станцией в 22:31 по Гринвичу 28 марта 2012 года. [ необходима цитата ]
Albert Einstein ATV был самым тяжёлым космическим аппаратом, запущенным Ariane на тот момент, и стартовал в 21:52:11 по Гринвичу 5 июня 2013 года. [64] Он состыковался с МКС 15 июня 2013 года в 14:07 по Гринвичу. [65]
Назван в честь бельгийского астронома Жоржа Леметра . Космический корабль был запущен ночью 29 июля (23:44 по Гринвичу, 20:44 по местному времени, 30 июля 01:44 по центральноевропейскому летнему времени) 2014 года с целью снабжения Международной космической станции (МКС) топливом, водой, воздухом и сухим грузом, а также произведением искусства художницы Кэти Патерсон . Он состыковался с МКС 12 августа в 13:30 по Гринвичу. [66] Общая масса Жоржа Леметра составляла почти 20,3 тонны (20,0 длинных тонн; 22,4 коротких тонны), что превышало массу всех ранее запущенных ATV. Это также сделало его самым тяжелым космическим кораблем, когда-либо запущенным ракетой Ariane. [67]
Миссии ATV контролировались и управлялись из Центра управления ATV (ATV-CC), расположенного в Тулузском космическом центре (CST) в Тулузе , Франция. ATV-CC отвечал за планирование и выдачу команд для орбитальных маневров и задач миссии каждого ATV с момента отделения от ракеты-носителя до момента его сгорания в атмосфере Земли. ATV-CC имеет прямую линию связи с Центром управления Columbus (Col-CC) в Оберпфаффенхофене , Германия. Col-CC предоставляет ATV-CC доступ как к спутниковой системе слежения и ретрансляции данных NASA, так и к европейским сетям связи Artemis для связи как с ATV, так и с МКС. ATV-CC координировал свои действия с Центром управления полетами имени Кристофера К. Крафта-младшего (MCC-H) NASA в Хьюстоне и Центром управления полетами ФКА России (ЦУП или MCC-M) в Москве , а также с пусковой площадкой ATV в Гвианском космическом центре в Куру , Французская Гвиана. [68]
В мае 2011 года генеральный директор ЕКА объявил о возможном сотрудничестве с НАСА для работы над преемником ATV. [69] Позже в том же году было обнародовано предложение об использовании сервисного модуля, полученного от ATV, для капсулы НАСА Orion . [70] Этот сервисный модуль будет предоставлен в качестве бартера за 8%-ную долю ЕКА в эксплуатационных расходах МКС, которая была выполнена до 2017 года пятью ATV. Разработка сервисного модуля для Orion покроет долю ЕКА в эксплуатации МКС до 2020 года. [71]
«Вклад ЕКА будет иметь решающее значение для успеха миссии Orion в 2017 году»
—Руководитель программы NASA Orion [12]
В июне 2012 года ESA выделило Airbus два отдельных исследования, каждое стоимостью €6,5 млн, для оценки вариантов использования технологий и опыта, полученных в ходе работ, связанных с ATV и Columbus , для покрытия доли ESA в эксплуатации МКС после 2017 года. [72] Одно исследование рассматривало разработку сервисного модуля для Orion, в то время как другое изучало разработку многоцелевого транспортного средства, которое могло бы пополнять запасы космических станций, удалять мусор и обслуживать спутники на орбите. Исследования должны были быть завершены до конца 2012 года. [73]
На заседании Совета министров ЕКА в ноябре 2012 года ЕКА взяло на себя обязательство по разработке сервисного модуля, [74] а в середине декабря подписало соглашение с НАСА о предоставлении сервисного модуля Orion на базе ATV для первого запуска Orion на космической пусковой системе . [12] Модуль называется Европейским сервисным модулем (ESM). [ необходима цитата ]
В ноябре 2014 года Европейское космическое агентство заключило с Airbus Defence and Space контракт на сумму 390 миллионов евро (488 миллионов долларов США) на разработку и создание ESM. [75]
В дополнение к своей основной роли в качестве беспилотного грузового транспортного средства с самого начала работы над проектом ЕКА рассматривало ATV как потенциально отправную точку для целого семейства автоматизированных космических аппаратов. [14] Среди задуманных миссий для аппаратов на основе ATV были программы орбитального автоматизированного строительства и независимые базы для экспериментов, а также потенциальная модернизированная версия ATV, которая могла бы пережить возвращение в атмосферу неповрежденной, что позволило бы использовать ее в качестве двустороннего грузового транспортного средства. [14] [16] Потенциальная коммерциализация ATV также была предметом официального исследования, проведенного ЕКА, в ходе которого были рассмотрены перспективы использования космического аппарата в качестве специализированного буксира для спутников, а также использование альтернативных систем запуска. [76]
После решения NASA прекратить эксплуатацию Space Shuttle в 2011 году, ESA решила начать дальнейшую серию исследований для определения потенциала эволюции и адаптации ATV. В результате этих исследований версия с возвратом груза (CARV) была определена как особенно перспективный кандидат для дальнейшей разработки. Цель этого варианта — предоставить ESA возможность транспортировки научных данных и грузов с МКС на Землю. Помимо этого, CARV может быть усовершенствован, чтобы стать транспортным средством для экипажа, которое будет запускаться с помощью адаптированной Ariane 5 .
Возможности запуска ATV на других пусковых установках, отличных от Ariane 5, также были исследованы, в частности, в рамках Commercial Orbital Transportation Services . ESA и его государства-члены рассмотрят вопрос об одобрении дальнейшей разработки ATV в ближайшие годы. [77]
И Европейское космическое агентство, и производственная группа рассматривали различные программы, в рамках которых ATV или части технологий, входящих в его состав, могли бы быть доработаны до конфигурации с экипажем. [79]
14 мая 2008 года аэрокосмическая компания EADS Astrium и Немецкий аэрокосмический центр (DLR) объявили, что они активно занимаются разработкой проекта с целью адаптации ATV в систему транспортировки экипажа. [80] В предполагаемой конфигурации корабль сможет выводить экипаж из 3 человек за пределы LEO с помощью модифицированной версии ракеты Ariane 5 и будет более просторным, чем российский «Союз». Макет предлагаемого корабля был публично представлен на Международной аэрокосмической выставке 2008 года в Берлине. [81] Если бы проект получил одобрение ЕКА, разработка проходила бы в два этапа: [82]
В ноябре 2008 года министры ЕКА выделили средства на технико-экономическое обоснование разработки возвращаемой капсулы для ATV, что является обязательным условием для разработки либо грузовой, либо пилотируемой версии ATV. [90] 7 июля 2009 года ЕКА подписало контракт на исследование на сумму 21 миллион евро с EADS Astrium. [91] [92] Работа над ARV была в конечном итоге прекращена после завершения этапа B1 из-за финансовых ограничений, возникших в результате финансового кризиса 2007–2008 годов . [93]
В 2010-х годах компания Lockheed Martin подготовила предложение для Commercial Resupply Services 2 , которое включало новый грузовой транспортный модуль диаметром 4,4 метра (14 футов) под названием Exoliner , который был основан на ATV и должен был разрабатываться совместно с Thales Alenia Space . [94] [95] [96]
Медиа, связанные с автоматизированным транспортным средством на Wikimedia Commons
