Купол (модуль МКС)

Купол — это обсерватория Международной космической станции (МКС), построенная ЕКА . Его название происходит от итальянского слова cupola , что означает « купол ». Его семь окон используются для проведения экспериментов, стыковок и наблюдений за Землей. Он был запущен на борту космического корабля " Индевор " миссии STS-130 8 февраля 2010 года и прикреплен к модулю "Спокойствие" (узел 3) . После установки купола сборка МКС достигла 85 процентов. Центральное окно купола имеет диаметр 80 см (31 дюйм). ^[2]

Обзор

Купол представляет собой зону наблюдения и работы экипажа МКС , обеспечивающую обзорность для обеспечения управления системой дистанционного манипулятора космической станции и общего внешнего наблюдения за Землей , небесными объектами и кораблями посещения. Проект «Купола» был начат NASA и Boeing , но отменен из-за сокращения бюджета. Бартерное соглашение между НАСА и ЕКА привело к тому, что в 1998 году ЕКА возобновило разработку купола . ^[3]

Купол важен для астронавтов на борту МКС, ^{[3] которым нравится использовать модуль}для просмотра и фотографирования Земли. Купол заменил для таких фотографий российскую Звезду^{. [4]} Раньше они выглядывали из небольших иллюминаторов или, в лучшем случае, из 20-дюймового (50 см) окна в американской лаборатории Destiny . Купол пришвартован к обращенному к Земле порту модуля «Спокойствие » . Из-за своей формы и многооконной конфигурации купол сравнивают с окном кабины « Тысячелетнего сокола» . ^[5]^[6]

Проектирование и строительство

Купол Международной космической станции был впервые задуман в 1987 году менеджером по архитектурному управлению человеческими системами космической станции Гэри Китмахером как рабочая станция для управления роботизированным манипулятором станции Canadarm2 , маневрирования транспортных средств за пределами станции, а также наблюдения и поддержки выходов в открытый космос . Он сравнил это использование с использованием кормовой кабины орбитального корабля шаттла. Куполов должно было быть два, по одному на каждом конце гоночной трассы, образованной модулями и узлами станции. Первоначально она называлась «оконной рабочей станцией», чтобы отличать ее от других компьютерных рабочих станций внутри станции, с которых экипаж мог управлять системами станции.

Как только идея была первоначально принята, несколько человек приступили к работе. Специалист по человеческому фактору Фрэнсис Маунт начала разрабатывать обоснование и сценарии эксплуатации купола и получила значительную поддержку от главного астронавта Джона Янга и командира шаттла Гордона Фуллертона . Чарльз Уилрайт, который определял характеристики каждого окна на всех предыдущих пилотируемых космических кораблях США, начал определять характеристики конструкции окон купола . Лори Уивер, которая только начала работать в НАСА в качестве студента-стажера, начала работать над серией различных конфигураций Купола . Она начала с идеи Китмахера, основанной на кормовой полетной палубе шаттла, в данном случае двух кормовых полетных палуб, установленных спиной к спине и размещенных на коротком цилиндре. Недорогой макет из труб ПВХ был построен и испытан под водой, где можно было измерить критические размеры, чтобы гарантировать, что два члена экипажа в невесомости будут иметь достаточный доступ. Затем она построила серию небольших картонных моделей, рассматривая множество различных альтернативных форм. Различные конфигурации, а также их положительные и отрицательные характеристики были представлены в серии обзоров станций экипажа в течение следующего года, в ходе которых участники оценивали каждую из них. Появившийся купол имел восьмиугольную форму с восемью одинаковыми окнами по периферии и четырьмя квадрантными окнами наверху и был установлен на цилиндре . Модуль был спроектирован так, чтобы вместить как минимум двух членов экипажа, «плавающих» бок о бок в нейтральном положении тела в условиях невесомости . Примерно в это же время Китмахер и дизайнер Джей Кори впервые применили термин «купол» . Китмахер вписал требования и название в Документ управления архитектурой Man-Systems, а также в запросы предложений для Пакета работ 1 в MSFC и Пакета работ 2 в АО . Позже Китмахер возглавил группу Man-Systems, возглавив исследования первой лунной заставы и лунной базы, а Купол вновь появился на нескольких проектах его марсоходов и модулей. ^[7]

Из-за путаницы между обязанностями по двум контрактам, как Boeing , выигравший Пакет работ 1, так и McDonnell Douglas , выигравший Пакет работ 2, подали заявки на строительство Купола . Конструкция McDonnell Douglas была в основном такой же, как у НАСА, но конструкция Boeing была меньше — шестиугольник с одним большим круглым верхним окном и гораздо более коротким цилиндром. Проект Boeing рассматривался, но ранее был отвергнут, поскольку он не мог полностью вместить двух членов экипажа и вместо этого требовал от экипажа свешивать ноги и тела в узле, к которому будет прикреплен купол . Именно эта конструкция и была в конечном итоге построена.

Производство

Компоненты купола первоначально были изготовлены в Калифорнии, а окна — в Нью-Йорке в конце 1980-х годов, но поскольку бюджеты были урезаны, купол стал излюбленной целью. Несколько раз его возвращали в программу, но снова вырезали, поскольку это не требовалось технически. Не раз обязанности по изготовлению передавались одному международному партнеру, а затем другому в обмен на услуги и ресурсы по запуску шаттлов, которые Соединенные Штаты предоставят на борту станции на орбите. « Купол» совершил обход в Бразилию, а затем, наконец, оказался у ЕКА и итальянцев в 1998 году, которые завершили его в 2003 году. Даже тогда запуск «Купола» неоднократно откладывался, пока он, наконец, не вышел на орбиту в феврале 2010 года. Метод также изменился: с установки купола на поддоне SpaceLab, сопровождающем внешний объект Кибо, на установку на модуль Tranquility европейского производства в момент его доставки.

Первоначальное бартерное соглашение предусматривало, что ЕКА построит два купольных модуля для МКС. Позже это было изменено до одного. ^{[8] Модуль}«Спокойствие» , построенный ЕКА, и купол «Купола» вместе стоят почти 409 миллионов долларов. ^[9]

После окончательного проектирования и сборки итальянским подрядчиком Alenia Spazio (теперь объединенная с Thales Alenia Space ), его диаметр составляет почти 3 метра, а высота — 1,5 метра. Он имеет шесть боковых окон и верхнее окно, все из которых оснащены ставнями для защиты от повреждений микрометеороидами и орбитальным мусором . Он оснащен системой терморегулирования, аудио-, видео- и шинными интерфейсами MIL-STD-1553 , а также соединениями, необходимыми для установки одной из двух идентичных рабочих станций, управляющих роботом-манипулятором Canadarm2 . ^[10]

Внешний каркас купола изготовлен из кованого алюминия , внутренний каркас состоит из сваренных вместе стальных пластин и прутков; которые добавляют прочности против давления. На производство были заключены контракты с несколькими компаниями, включая Alcoa и Tata Steel Europe. ^[11]

Каждое окно состоит из 4 отдельных слоев («панелей»): внешней панели для мусора, двух нажимных панелей толщиной 25 мм и внутренней панели для царапин. Каждая панель давления и панель для сбора мусора изготовлены из плавленого кварцевого стекла. ^[12] Стекла можно заменить на орбите после установки внешней герметичной крышки. ^[12]

Ставни на окнах управляются вручную. Каждое окно имеет ручку с прямой механической связью с внешними ставнями. Уплотнительные кольца используются для предотвращения утечки воздуха. ^[13]

Монтаж

Купол был запущен на борту космического корабля "Индевор" в ходе миссии STS-130 8 февраля 2010 года. Он был пришвартован к переднему порту модуля "Спокойствие" для запуска, а позже был перенесен в надирный порт "Спокойствия" кораблем Canadarm2, когда "Спокойствие" был пришвартован к модулю «Единство» МКС. Установка «Купола» вместе с «Спокойствием» стала одним из последних основных компонентов, добавленных к Международной космической станции.