Automated Transfer Vehicle , первоначально Ariane Transfer Vehicle или ATV , представлял собой одноразовый грузовой космический корабль, разработанный Европейским космическим агентством (ЕКА) [7] и использовавшийся для перевозки космических грузов в 2008–2015 годах. Конструкция ATV выводилась на орбиту пять раз исключительно с помощью тяжелой ракеты-носителя Ariane 5 . По сути, это был более крупный европейский аналог российского грузового космического корабля «Прогресс» , предназначенный для доставки массы в один пункт назначения — Международную космическую станцию (МКС), — но с втрое большей грузоподъемностью.
Пять квадроциклов были названы в честь важных европейских деятелей науки и техники: Жюля Верна , Иоганна Кеплера , Эдоардо Амальди , Альберта Эйнштейна и Жоржа Леметра . После нескольких задержек в программе первый из них был запущен в марте 2008 года. Эти квадроциклы выполняли миссии по снабжению МКС, перевозя различные полезные нагрузки, такие как топливо, вода, воздух, еда и научно-исследовательское оборудование; Квадроциклы также перевели станцию на более высокую орбиту во время стыковки. ATV представлял собой беспилотную платформу, работавшую с высоким уровнем автоматизации, например, при стыковке; он ни разу не использовался для перевозки пассажиров.
Дальнейшее использование квадроцикла было предложено в 2008 году. Различные дальнейшие разработки, включая пилотируемые версии квадроцикла, а также возможности повторного использования секций или элементов его технологий, изучались как Европейским космическим агентством, так и Airbus Defence and Space , основным производителем квадроцикла. транспортное средство. [8] [9] [10] Однако 2 апреля 2012 года ЕКА 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 служебного модуля космического корабля НАСА «Орион» . В январе 2013 года ЕКА и НАСА объявили, что они приступят к созданию объединенного сервисного модуля «Орион» и ATV , позже переименованного в Европейский сервисный модуль (ESM), который будет служить основным компонентом пилотируемого космического корабля «Орион ». [12] «Артемида-1» НАСА , запущенная 16 ноября 2022 года, доставила космический корабль «Орион» с европейским сервисным модулем (ESM), произведенным Airbus Defence and Space, для двух запланированных низких орбит облета Луны. ЕКА предоставит ESM для программы Артемида вплоть до Артемиды-6 и Артемиды-3 , чтобы обеспечить первых людей, ступивших на Луну с 1972 года.
В 1990-е годы, когда осуществлялась программа Международной космической станции , 15 стран-участниц коллективно признали, что после завершения Международной космической станции (МКС), пилотируемой космической станции на низкой околоземной орбите (НОО), потребуется регулярные миссии по пополнению запасов для удовлетворения потребностей бортового экипажа, а также для доставки оборудования 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), будет автоматический транспортный корабль , или ATV; этот космический корабль, ориентированный на логистику, будет выполнять намеченные миссии по пополнению запасов на МКС. [13] [14]
9 декабря 1998 года ЕКА заключило контракт на сумму 470 миллионов долларов на продолжение работ по разработке вездехода с французской аэрокосмической компанией Aérospatiale . [15] Хотя компания Aérospatiale выступала в качестве основного подрядчика по производству квадроцикла, к ней присоединились несколько крупных субподрядчиков, в том числе итальянский производитель Alenia Spazio , франко-британская фирма Matra Marconi Space и немецкая аэрокосмическая компания DaimlerChrysler Aerospace (DASA); часть комплектующих также предоставила российская фирма Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева . [15] [14] До 2000 года DASA должна была выступать в качестве генерального подрядчика по производству, после чего эта роль будет постепенно передана Aérospatiale. На момент заключения контракта предполагалось, что первый полет квадроцикла состоится в сентябре 2003 года. [15] [14] [16]
Запуск первого квадроцикла, получившего название «Жюль Верн» , сопровождался многочисленными задержками, частично вызванными проблемами, возникшими с тяжелой ракетой-носителем «Ариан-5» , а также существенной переработкой программного обеспечения. [17] [18] [19] К маю 2003 года его запуск должен был состояться где-то в конце 2004 года. [20] [21] К середине 2004 года было объявлено о выпуске первого квадроцикла, который к тому времени находился в стадии разработки. электрические испытания после завершения работ по интеграции были отложены из-за технических проблем, и, как сообщается, их планировалось начать в конце 2005 года после заключения пересмотренного контракта на сумму 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 режима отказа, а также изменения сроков окна запуска, что отложило запланированный запуск квадроцикла с конца 2005 года на неопределенный срок. дата в 2006 году. [23] [24] В октябре 2005 года было уточнено, что новая дата запуска первого квадроцикла будет в 2007 году. [19]
В сентябре 2006 года было объявлено, что завершающий этап испытаний модифицированного квадроцикла Ariane 5 находится на завершающей стадии. [25] В декабре 2006 года было объявлено, что первый квадроцикл завершил вакуумные испытания, что ознаменовало успешное завершение ключевых испытаний и позволило установить окончательную дату запуска. [26] В апреле 2007 года квадроцикл прошел четырехмесячный процесс квалификации в ответ на эксплуатационные проблемы, включая вопросы безопасности, исходящие из США, а также для изучения потенциальной коммерциализации автомобиля. [27] [28]
После многочисленных реструктуризаций и смен владельцев [29] [20] генеральным подрядчиком по производству квадроцикла стала компания Airbus Defense and Space , которая возглавила консорциум многих субподрядчиков. В то время как опытно-конструкторские работы были начаты в Ле Мюро , Франция, большая часть деятельности была перенесена в Бремен , Германия, поскольку проект перешел от стадии разработки к стадии производства, на которой начались работы над четырьмя первоначальными агрегатами. Чтобы облегчить отношения между подрядчиком и ESA, на объекте Les Mureaux была создана интегрированная команда ESA, которая работала на протяжении всего периода строительства. [ нужна цитата ]
Airbus Defence and Space производит квадроциклы на своем заводе в Бремене. В 2004 году были подписаны контракты и соглашения на четыре дополнительных квадроцикла, которые предполагалось выпускать примерно по одному каждые два года, в результате чего общий заказ, включая первый, « Жюль-Верн» , достиг пяти машин. По данным Немецкого аэрокосмического центра (DLR), стоимость разработки квадроцикла составила примерно 1,35 миллиарда евро. [30] Сообщается, что стоимость каждого космического корабля ATV составила примерно 300 миллионов долларов США, не считая затрат на запуск. [31] В марте 2005 года РКК «Энергия» подписала контракт на сумму 40 миллионов евро с одним из основных субподрядчиков Airbus Defense and Space, итальянской компанией Alenia Spazio (ныне Thales Alenia Space ), на поставку российской стыковочной системы, системы дозаправки и Российская система управления оборудованием. [32] В рамках проекта Airbus Defense and Space компания Thales Alenia Space отвечает за герметичную грузовую часть квадроцикла и производит ее на заводе фирмы в Турине , Италия. [ нужна цитата ]
31 июля 2007 года первый квадроцикл «Жюль Верн » прибыл в космодром ЕКА в Куру , Французская Гвиана, после почти двухнедельного путешествия из гавани Роттердама . [33] 9 марта 2008 года Жюль Верн был запущен на вершине ракеты «Ариан-5» с Куру. [34] [35] 3 апреля 2008 года Жюлю Верну удалось автоматически состыковаться с МКС, доказав возможности первого полностью автоматизированного космического корабля ЕКА одноразового использования для пополнения запасов грузов. [36] [37] Прибытие квадроцикла произошло в то время, когда общественность высказывала опасения по поводу логистической целесообразности поставок на МКС. [38]
Помимо использования ЕКА и Россией, ATV в какой-то момент рассматривался для оказания услуг НАСА в рамках программы коммерческих орбитальных транспортных услуг по замене выходящего из эксплуатации космического корабля "Шаттл" по его орбитальной грузоподъемности. [28] Согласно предложению, выдвинутому совместным предприятием EADS и Boeing , квадроцикл будет запускаться с мыса Канаверал , штат Флорида, с использованием ракеты Delta IV . [39] [40] Одним из предполагаемых вариантов использования квадроцикла НАСА было сведение с орбиты МКС после того, как космическая станция подошла к концу своего срока службы, будучи единственным транспортным средством, способным сделать это на тот момент после вывода шаттла из эксплуатации. . [41] В конечном итоге предложение не было заключено с соответствующим контрактом. [ нужна цитата ]
Automated Transfer Vehicle (ATV) — грузовой космический корабль одноразового использования, разработанный в 1990-х годах . Каждое транспортное средство состояло из двух отдельных секций: системного автобуса и интегрированного грузового автомобиля. [14] Системная шина содержала силовую установку квадроцикла, отсеки авионики и солнечные батареи ; в основном он использовался после отсоединения корабля от ракеты-носителя «Ариан-5» для автоматического прохождения 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 конструкция вездехода ( Ал-2219 [4] ) защищена системой защиты от метеоритов и обломков . [14] Первый квадроцикл был построен в 2000-х годах, а первый полет в космос состоялся в 2008 году. [42]
Стыковочная система квадроцикла состоит из пары видеометров и пары телегониометров производства компании Sodern, дочерней компании Airbus . [43] Системы обработки данных для маневра сближения и аварийного прерывания были разработаны и изготовлены CRISA . Дополнительные данные мониторинга и резервирования обеспечивала система автоматической стыковки «Курс» [44] [45] , которая также использовалась на кораблях «Союз» и «Прогресс». Визуальное изображение обеспечивается камерой модуля МКС « Звезда » . [ нужна цитата ]
По своей роли вездеход был разработан в дополнение к меньшему по размеру российскому космическому кораблю «Прогресс» , обладая втрое большей полезной грузоподъемностью. Подобно «Прогрессу», он будет перевозить как сыпучие жидкости , так и относительно хрупкие грузы, которые будут храниться в грузовом отсеке с герметичной средой , чтобы астронавты могли получить доступ к полезной нагрузке без необходимости надевать скафандры. [ нужна цитата ]
Герметичная грузовая часть ATV была основана на построенном в Италии Многоцелевом логистическом модуле (MPLM), который представлял собой «космическую баржу / контейнер», перевозимый шаттлами , который ранее использовался для транспортировки оборудования на станцию и обратно. В отличие от MPLM, который нужно было пристыковать к МКС, на квадроцикле использовался тот же механизм стыковки, что и на «Прогрессе». [14] Квадроцикл, как и «Прогресс», также служит контейнером для отходов станции. Каждый квадроцикл на старте весит 20,7 тонны и имеет грузоподъемность 8 тонн: [4]
Секция системной шины квадроцикла имела солнечные батареи (3800 Вт), аккумуляторы емкостью 40 Ач, баки с топливом, четыре подруливающих устройства Р-4Д (490 Н), а также 28 двигателей ориентации и торможения (220 Н). [4]
Предполагалось, что квадроциклы будут регулярно запускаться каждые 17 месяцев для выполнения миссий по пополнению запасов на Международную космическую станцию. [42] Корабль выведен на орбитальную плоскость, совместимую с МКС, через одноразовую пусковую систему «Ариан-5» ; вскоре после отделения от пусковой установки квадроцикл развернет свои солнечные панели. [14] В течение средней продолжительности миссии в 100 часов он будет выполнять маневры по фазированию со своей начальной высшей точки орбиты под прямым контролем из наземного Европейского центра космических операций в Дармштадте , Германия , с использованием спутниковой системы слежения и ретрансляции данных НАСА . Вторая серия маневров должна была вывести квадроцикл на точную высоту МКС перед началом комплексных операций по конечному заходу на посадку с Космической станцией, во время которых полномочия миссии перешли в Центр управления полетами НАСА имени Кристофера К. Крафта-младшего 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 финальному заходу на посадку. На расстоянии 249 м бортовые компьютеры квадроцикла использовали данные видеометра и телегониометра для выполнения маневров финального захода на посадку и стыковки; Сама стыковка с модулем «Звезда» была полностью автоматизирована. В случае возникновения каких-либо технических проблем или проблем в последнюю минуту бортинженеры на борту станции могут активировать заранее запрограммированную последовательность маневров для предотвращения столкновений, полностью независимую от основной навигационной системы . При контакте с модулем активируется автоматическая последовательность захвата. [14]
Как только квадроцикл успешно пристыкуется, экипаж станции сможет войти в грузовой отсек автомобиля и получить прямой доступ к полезной нагрузке на борту. [14] Резервуары с жидкостью квадроцикла будут подсоединены экипажем к водопроводу станции для контролируемого сброса их содержимого, в то время как экипаж станции будет вручную выпускать компоненты воздуха непосредственно в атмосферу МКС. В течение шести месяцев квадроцикл, который будет оставаться в основном в спящем режиме, может оставаться прикрепленным к МКС с открытым люком. [14] Затем экипаж постепенно заполнял грузовой отсек отходами станции для утилизации. С интервалом от 10 до 45 дней квадроцикл будет повторно активироваться, и его двигатели обычно будут использоваться для повышения высоты станции. [14]
После завершения миссии квадроцикл, который зачастую был наполнен до 6,5 тонн мусора, отделился от МКС. Его двигатели намеренно сместят космический корабль с орбиты (сведут с орбиты) и поместят его на крутую траекторию полета, чтобы выполнить контролируемый разрушительный вход в атмосферу высоко над Тихим океаном . [16]
2 апреля 2012 года ЕКА объявило, что программа ATV, которая оплачивала свою 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 кроме того, компоненты авионики, использованные в конструкции, больше не производились. Обсуждалась аналогичная сделка по покрытию их доли в эксплуатационных расходах МКС за счет вклада в оборудование в программу «Орион». [11]
Первый полет квадроцикла несколько раз откладывался до его запуска 9 марта 2008 года. Он был назван Жюлем Верном в память о первом писателе-фантасте современности. На корабле «Жюль Верн» находились две оригинальные рукописные рукописи автора, которые должны были быть получены экипажем МКС в качестве символических знаков успеха первого полета. [56]
Корабль был выведен на орбиту высотой 300 километров (190 миль) на ракете Ariane 5 с экваториальной стартовой площадки ELA-3 в Гвианском космическом центре . Квадроцикл отделился от ракеты и после нескольких недель испытаний и корректировок орбиты успешно пристыковался к Международной космической станции в 14:45 по всемирному координированному времени 3 апреля 2008 года .
Рано утром 29 сентября 2008 года «Жюль Верн» сгорел при входе в атмосферу над необитаемой частью Тихого океана, к юго-западу от Таити. [ нужна цитата ]
Запущенный 17 февраля 2011 года [57] «Иоганн Кеплер» был на тот момент самой тяжелой полезной нагрузкой, когда-либо запускавшейся 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 из одного из топливных баков ракеты. [60]
29 апреля 2011 года двигатели квадроцикла были использованы для разворота МКС для стыковки со станцией российского корабля снабжения «Прогресс» . [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 .
Третий вездеход 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 .
ATV Альберта Эйнштейна был самым тяжелым космическим кораблем, запущенным на тот момент «Арианой», 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 в ночь на 29 июля (23:44 по Гринвичу, 20:44 по местному времени, 30 июля, 01:44 по центральноевропейскому летнему времени) 2014 года с миссией по снабжению Международной космической станции (МКС) топливом, водой, воздухом, и сухой груз, а также произведение искусства художницы Кэти Патерсон . Он пристыковался к МКС 12 августа в 13:30 по Гринвичу. [66] Жорж Леметр имел общую массу почти 20,3 тонны (20,0 длинных тонн; 22,4 коротких тонны), что превышало массу всех ранее выпущенных квадроциклов. Это также сделало его самым тяжелым космическим кораблем, когда-либо запущенным ракетой «Ариан». [67]
За полетами ATV наблюдали и управляли из Центра управления ATV (ATV-CC), расположенного в Тулузском космическом центре (CST) в Тулузе , Франция. ATV-CC отвечал за планирование и выдачу команд на орбитальные маневры и задачи полета каждого ATV с момента отделения от ракеты-носителя до 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 НАСА, 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 НАСА (MCC-H) в Хьюстоне и российским Центром управления полетами FKA (ЦУП или ЦУП-М) в Москве , а также с космодромом ATV в Гвианский космический центр 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 использовать служебный модуль на базе ATV для капсулы НАСА « Орион» . [70] Этот сервисный модуль будет предоставлен в обмен на 8% доли ЕКА в эксплуатационных расходах МКС, которые до 2017 года покрывались пятью квадроциклами. Разработка сервисного модуля для «Ориона» покроет долю ЕКА в эксплуатации МКС до 2020 года. [71]
«Вклад ЕКА будет иметь решающее значение для успеха миссии Ориона в 2017 году»
—Менеджер программы НАСА «Орион» [12]
В июне 2012 года ЕКА предоставило компании Airbus два отдельных исследования, каждое на сумму 6,5 миллионов евро, для оценки вариантов использования технологий и опыта, полученного в ходе работ, связанных с ATV и Columbus , для покрытия доли ЕКА в эксплуатации МКС после 2017 года. [72] Одно исследование рассматривал возможность разработки служебного модуля для «Ориона», а другой изучал разработку многоцелевого корабля, который мог бы пополнять запасы космических станций, удалять мусор и обслуживать спутники на орбите. Исследования должны были завершиться до конца 2012 года. [73]
На заседании Совета министров ЕКА в ноябре 2012 года ЕКА взяло на себя обязательство разработать сервисный модуль [74] и в середине декабря подписало соглашение с НАСА о предоставлении сервисного модуля «Орион» на базе ATV для первого запуска «Ориона» на орбите. Система космического запуска . [12] Этот модуль называется Европейским сервисным модулем (ESM). [ нужна цитата ]
В ноябре 2014 года ЕКА заключило с Airbus Defence and Space контракт на сумму 390 миллионов евро (488 миллионов долларов США) на разработку и создание ESM. [75]
Помимо своей основной роли в качестве одностороннего беспилотного транспортного средства для перевозки грузов, с самого начала работы над проектом ЕКА рассматривало ATV как потенциально способный стать отправной точкой для целого семейства автоматизированных космических аппаратов. [14] Среди задуманных миссий для транспортных средств на базе ATV были программы орбитального автоматизированного строительства и независимые базы для экспериментов, а также потенциальная модернизированная версия ATV, которая выдержит вход в атмосферу в целости и сохранности, что позволит использовать его в качестве двусторонней перевозки грузов. транспортное средство. [14] [16] Потенциальная коммерциализация ATV также была предметом официального исследования, проведенного ЕКА, в ходе которого рассматривались перспективы использования космического корабля в качестве специального буксира для спутников, а также использования альтернативных систем запуска. были осмотрены. [76]
После решения НАСА о снятии с эксплуатации космического корабля "Шаттл" в 2011 году ЕКА решило начать дальнейшую серию исследований, чтобы определить потенциал эволюции и адаптации квадроцикла. В результате этих исследований версия с возвратным грузом (CARV) была определена как особенно многообещающий кандидат для дальнейшего развития. Цель этого варианта — предоставить ЕКА возможность транспортировать научные данные и грузы с МКС на Землю. Помимо этого, CARV может быть усовершенствован и превращен в транспортное средство для экипажа, которое будет запускаться с помощью адаптированного Ariane 5 .
Также изучаются возможности запуска ATV на других носителях, кроме Ariane 5, в частности в рамках коммерческих орбитальных транспортных услуг . ЕКА и его государства-члены рассмотрят вопрос об одобрении дальнейшей разработки квадроциклов в ближайшие годы. [77]
И ЕКА, и производственная группа рассматривали различные программы, в рамках которых квадроцикл или части составляющих его технологий могли быть преобразованы в конфигурацию с экипажем. [79]
14 мая 2008 года аэрокосмическая компания EADS Astrium и Немецкий аэрокосмический центр (DLR) объявили, что активно реализуют проект разработки с целью адаптации квадроцикла в систему перевозки экипажа. [80] В предполагаемой конфигурации корабль сможет вывести экипаж из трех человек за пределы НОО с помощью модифицированной версии ракеты «Ариан-5» и будет более просторным, чем российский «Союз». Макет предлагаемого корабля был публично показан на Международной аэрокосмической выставке 2008 года в Берлине. [81] Если бы проект получил одобрение ESA, разработка продолжалась бы в два этапа: [82]
В ноябре 2008 года министры ЕКА заложили в бюджет технико-экономическое обоснование разработки возвращаемой капсулы для квадроцикла, что является требованием для разработки либо возможности возврата груза, либо версии квадроцикла для экипажа. [90] 7 июля 2009 года ЕКА подписало контракт на исследование на сумму 21 миллион евро с EADS Astrium. [91] [92] Разработка АРВ-препаратов была в конечном итоге прекращена после завершения этапа B1 из-за финансовых ограничений, возникших в результате финансового кризиса конца 2000-х годов . [93]
В 2010-х годах компания Lockheed Martin подготовила предложение по Commercial Resupply Services 2 , которое включало новый грузовой транспортный модуль диаметром 4,4 метра (14 футов) под названием Exoliner , который был основан на квадроцикле и должен был разрабатываться совместно с Thales Alenia Space . [94] [95] [96]
СМИ, связанные с автоматизированным транспортным средством, на Викискладе?
