Canadarm или Canadarm1 (официальное название Shuttle Remote Manipulator System или SRMS , также SSRMS ) — это серия роботизированных манипуляторов , которые использовались на орбитальных кораблях космического корабля «Шаттл» для развертывания, маневрирования и захвата полезной нагрузки . После катастрофы космического корабля «Колумбия» Canadarm всегда работал в паре с системой датчиков стрелы орбитального корабля (OBSS), которая использовалась для проверки внешней части шаттла на предмет повреждений системы тепловой защиты .
В 1969 году Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) пригласило Канаду принять участие в программе «Спейс шаттл» . [1] В то время еще не было решено, что повлечет за собой это участие, но система манипулятора была определена как важный компонент. [1] Канадская компания DSMA ATCON разработала робота для загрузки топлива в ядерные реакторы CANDU ; этот робот привлек внимание НАСА. [1] В 1975 году НАСА и Канадский национальный исследовательский совет (NRC) подписали меморандум о взаимопонимании, согласно которому Канада будет разрабатывать и строить Canadarm. [2]
NRC заключила контракт на поставку манипулятора с компанией Spar Aerospace (ныне MDA ). [3] В рамках этого контракта на проектирование, разработку, испытания и оценку были построены три системы: инженерная модель для помощи в проектировании и тестировании Canadarm, квалификационная модель, которая была подвергнута экологическим испытаниям для квалификации конструкции для использования в космосе. и летный отряд.
Энтони «Тони» Зубжицки, инженер-конструктор из DSMA ATCON, [4] будучи прикомандированным к SPAR, разработал концепцию концевого эффектора Canadarm, вдохновленную эластичной лентой вокруг его пальцев. [4] Зубжицки официально представил эту концепцию представителям НАСА. [4] Фрэнк Ми, глава лаборатории механических разработок SPAR, построил прототип концевого эффектора на основе концепции Тони, и SPAR [4] считает его изобретателем концевого эффектора Canadarm. Трехпроводная конструкция кроссовера выиграла у когтеобразных механизмов и других, таких как модель диафрагмы камеры [4] , которые рассматривались.
Основные алгоритмы управления были разработаны SPAR и субподрядчиком Dynacon Inc. из Торонто . Компания CAE Electronics Ltd. в Монреале предоставила панель дисплея и управления, а также ручные контроллеры, расположенные в кормовой части кабины экипажа шаттла. Другие электронные интерфейсы, сервоусилители и стабилизаторы питания, расположенные на Canadarm, были спроектированы и изготовлены SPAR на заводе в Монреале. Графитовая композитная стрела, обеспечивающая структурное соединение плечевого и локтевого суставов, и аналогичная стрела, соединяющая локоть с запястьем, были произведены компанией General Dynamics в США . Компания Dilworth, Secord, Meagher and Associates, Ltd. в Торонто получила контракт на производство конечного эффектора инженерной модели, после чего SPAR разработал конструкцию и произвел квалификационные и летные блоки. Программное обеспечение для полета космического корабля "Шаттл", которое контролирует и управляет Canadarm, было разработано в Хьюстоне , штат Техас , подразделением Federal Systems компании IBM . Подразделение космических транспортных систем Rockwell International спроектировало, разработало, испытало и построило системы, используемые для крепления Canadarm к отсеку полезной нагрузки орбитального корабля.
Церемония принятия НАСА прошла в отделении RMS компании Spar в Торонто 11 февраля 1981 года. [1] Здесь Ларкин Кервин , тогдашний глава NRC, дал SRMS неофициальное название Canadarm. Первоначально этот термин был придуман доктором Уолли Червински для использования Ларкином Кервином во время его выступления на пресс-конференции. [1] Руководитель проекта NRC Canadarm д-р Арт Хантер вместе с коллегами из НАСА и Spar работал над добавлением канадского флага и словесного знака на руку, чтобы цвета Канады сочетались с цветами США.
Первый Canadarm был доставлен НАСА в апреле 1981 года. [5] Астронавт Джудит Резник разработала программное обеспечение НАСА и бортовые рабочие процедуры для системы. [6] Всего было построено и доставлено в НАСА пять рукавов – №№ 201, 202, 301, 302 и 303. Рука 302 погибла в результате аварии «Челленджера» . [7]
Оригинальный Canadarm был способен развертывать в космосе полезную нагрузку весом до 65 000 фунтов (29 000 кг). [8] В середине 1990-х годов система управления вооружением была модернизирована, чтобы увеличить полезную нагрузку до 586 000 фунтов (266 000 кг) для поддержки операций по сборке космической станции. [9] Несмотря на то, что двигатели манипуляторов способны маневрировать в космосе полезной нагрузкой массой загруженного автобуса, они не могут поднять собственный вес манипулятора, когда он находится на земле. [3] Поэтому НАСА разработало модель руки для использования в своем учебном центре в Космическом центре Джонсона, расположенном в Хьюстоне , штат Техас . Canadarm также может извлекать, ремонтировать и развертывать спутники, предоставлять мобильную выдвижную лестницу для членов экипажа , работающего в открытом космосе, для рабочих мест или ограничителей для ног, а также использоваться в качестве средства проверки, позволяющего членам летного экипажа просматривать поверхности орбитального аппарата или полезной нагрузки через телекамера на Canadarm.
Базовая конфигурация Canadarm состоит из манипулятора, дисплея Canadarm и панели управления, включая ручные контроллеры вращения и поступательного движения на станции экипажа в кормовой части кабины орбитального корабля, а также интерфейсного блока контроллера манипулятора, который взаимодействует с компьютером орбитального корабля. Один член экипажа управляет Canadarm с поста управления в кормовой кабине экипажа, а второй член экипажа обычно помогает с работой телекамеры. Это позволяет оператору Canadarm наблюдать за работой Canadarm через полезную нагрузку в кормовой части кабины экипажа и потолочные окна, а также через мониторы замкнутого телевидения на станции в кормовой части кабины экипажа.
Canadarm оснащен взрывным механизмом, позволяющим выбросить руку за борт. Эта система безопасности позволила бы закрыть двери отсека полезной нагрузки Орбитального аппарата в случае, если рычаг вышел из строя в выдвинутом положении и его нельзя было втянуть. [3]
Canadarm имеет длину 15,2 метра (50 футов), диаметр 38 сантиметров (15 дюймов) и шесть степеней свободы . Он весит 410 кг (900 фунтов) сам по себе и 450 кг (990 фунтов) как часть всей системы. У Canadarm есть шесть суставов, которые примерно соответствуют суставам человеческой руки: плечевые суставы рыскания и тангажа, локтевой сустав тангажа, а также суставы тангажа запястья, рыскания и крена. [10] Концевой эффектор — это устройство на конце запястья, которое захватывает захват полезной нагрузки . Два легких сегмента стрелы называются верхним и нижним рычагами. Верхняя стрела соединяет плечевой и локтевой суставы, а нижняя — локтевой и лучезапястный суставы. [11] [10]
Имитация Canadarm, установленная на космическом шаттле « Энтерпрайз» , была замечена, когда двери отсека полезной нагрузки прототипа орбитального корабля были открыты для испытаний ангара в начале программы «Спейс шаттл». [12] Впервые Canadarm был испытан на орбите в 1981 году во время миссии STS-2 космического корабля «Колумбия » . Его первое оперативное использование было на STS-3 для развертывания и маневрирования пакета плазменной диагностики. [7] Впоследствии Canadarm совершила более 90 миссий со всеми пятью орбитальными аппаратами.
С момента установки Canadarm2 на Международной космической станции (МКС) эти два рычага использовались для передачи сегментов станции для сборки с Canadarm орбитального аппарата на Canadarm2; Использование обоих элементов в тандеме заслужило в средствах массовой информации прозвище «канадское рукопожатие». [13]
90-я и последняя миссия шаттла Canadarm состоялась в июле 2011 года на STS-135 , доставив MPLM Raffaello на МКС и обратно. Он выставлен вместе с Атлантисом в комплексе для посетителей Космического центра Кеннеди . Canadarm компании Discovery выставлен рядом с ним в Центре Удвар-Хази Национального музея авиации и космонавтики . [14] Endeavour оставил свой OBSS на Международной космической станции в рамках своей последней миссии , в то время как его Canadarm изначально собирался выставить в штаб-квартире Канадского космического агентства (CSA). [14] Однако Canadarm компании Endeavor сейчас находится в постоянной экспозиции в Канадском музее авиации и космонавтики в Оттаве . [15] [16] [17] Последний из Canadarms, летавший в космос, SRMS, доставленный на борт Атлантиды на STS-135 в июле 2011 года, был отправлен в Космический центр НАСА имени Джонсона в Хьюстоне для инженерных исследований и возможного повторного использования в будущем. миссия. [18]
Основанный на Canadarm1, более крупный Canadarm2 используется для швартовки ферм, коммерческого транспорта и проверки всей Международной космической станции .
Меньший Canadarm3 будет использоваться для швартовки модулей и проверки Лунных ворот . [19]
[Фрэнк] Ми — изобретатель руки Canadarm, технически известной как «конечный эффектор».