Европейский сервисный модуль
 Логотип ESM, изображающий космический корабль «Орион», исследующий Солнечную систему, при этом вид сзади показывает служебный модуль. | |
| Производитель | Европейское космическое агентство |
|---|---|
| Используется на | Орион |
| Общие характеристики | |
| Высота | 4 м (13 футов) [ 1 ] |
| Диаметр | 4,1 м (13 футов) (без солнечных панелей) |
| Полная масса | 13 500 кг (29 800 фунтов) [ 2 ] |
| Пороховая масса | 8600 кг (19000 фунтов) [ 2 ] [ 3 ] |
| Получено из | Автоматизированное транспортное средство |
| История запуска | |
| Статус | Оперативный |
| Первый полет | 16 ноября 2022 г. |
| Движение | |
| Питаться от | 1 х AJ10 |
| Максимальная тяга | 26,6 кН (6000 фунтов силы ) |
| Порох | МОН3 / ММХ |
Европейский сервисный модуль ( ESM ) — это служебного модуля компонент 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» (ATV) ЕКА , основанный на автоматизированном транспортном средстве . 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 (SM) поддерживает модуль экипажа (CM) 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
[ редактировать ]Первоначальный дизайн
[ редактировать ]
Имея примерно цилиндрическую форму, оригинальный Orion SM, разработанный в Америке, как и CM, должен был быть изготовлен из сплава Al-Li (для снижения веса) и иметь пару развертываемых десятиугольных солнечных панелей , аналогичных по конструкции панели, используемые 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 резервуары с жидким H 2 ) в SM, что приводит к созданию более короткого и маневренного космического корабля. В октябре 2008 года было сообщено об успешных первоначальных испытаниях конструкции солнечной батареи Orion с использованием полномасштабного оборудования «UltraFlex wing». [ 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 орбитальной системы маневрирования. Система управления реакцией SM (RCS), маневровые двигатели космического корабля (первоначально основанные на «четверенной» системе Apollo, но напоминающие ту, которая использовалась на его предшественнике, Gemini), также будут работать под давлением и использовать то же топливо. НАСА полагало, что SM RCS сможет действовать в качестве резервной копии для межземного закачки в случае отказа основного двигателя SM.
Пара баллонов с жидким кислородом (аналогичных тем, что используются в служебном модуле «Аполлон ») обеспечивала бы, наряду с небольшими баллонами с азотом, экипаж воздухом для дыхания на уровне моря или «крейсерским» давлением (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 системный контур. Из-за перехода с топливных элементов на солнечные панели служебный модуль будет иметь встроенный 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, что используется 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.
Orion SM будет заключен в кожухи из стекловолокна, которые будут сброшены одновременно с защитной крышкой LES/Boost, что произойдет примерно через 2 года. Через 1 ⁄ минуты после запуска (30 секунд после сброса первой ступени твердотопливной ракеты). До редизайна «Ориона 606» «Орион SM» напоминал приземистую увеличенную версию служебного модуля «Аполлон» . В конструкции SM «Орион 606» сохранилась ширина 5 метров (16 футов) для крепления Orion SM к Orion CM, но использовалась конструкция сервисного модуля, подобная «Союзу», что позволило Lockheed Martin сделать автомобиль 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 ]
Пересмотр затрат и изменение объема
[ редактировать ]
Обзор программы Constellation, проведенный в 2009 году новой комиссией Августина по инициативе тогдашней новой администрации Обамы, показал, что через пять лет программа разработки служебных модулей уже на четыре года отстает от своей цели по лунному запуску в 2020 году и испытывает прискорбно недостаточное финансирование. 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 акцент на поиске 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 ссылка ] 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.
Европейский модуль на базе квадроцикла
[ редактировать ]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 можно было бы засчитать в 8% долю 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 ей было предоставлено два отдельных исследования для оценки возможных будущих миссий, основанных на технологиях и опыте, полученном в результате разработки ATV и Колумбуса лаборатории . . 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», который будет совершать первый полет системы космического запуска , тем самым выполнив бюджетные обязательства ЕКА перед НАСА в отношении МКС на 2017 год. 2020. [ 12 ] Решение о поставке модуля для последующих полетов «Ориона» принято не было. [ 13 ]
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 ]
Дизайн
[ редактировать ]
Новый дизайн [ 17 ] составляет примерно 5,0 метров (16,5 футов) в диаметре и 4,0 метра (13 футов) в длину и изготовлен из алюминиево-литиевого сплава . [ 18 ]
Основным двигателем служебного модуля «Артемиды-1» был двигатель системы орбитального маневрирования (OMS) космического корабля «Шаттл» AJ10-190, оставшийся от программы «Спейс шаттл». [ 17 ] в ходе которых он совершил 19 вылетов и произвел 89 ожогов. [ 18 ] Предполагается, что СУО будет использоваться в течение первых трех (или пяти) [ 19 ] ) служебные модули и четыре альтернативные конструкции двигателей рассматриваются для последующих полетов, предположительно включая AJ10-118k; используемый для второй ступени Delta II, это более легкая и мощная версия того же семейства двигателей AJ10, родословная которого началась с Vanguard . [ 20 ]
По сравнению с командно-служебным модулем «Аполлон» , который ранее доставлял астронавтов на Луну, Европейский сервисный модуль (ESM) вырабатывает примерно вдвое больше электроэнергии (11,2 кВт против 6,3 кВт), весит почти на 40% меньше при полной заправке (15 461 кг). , [ 21 ] против 24 520 кг) и примерно такого же размера (длина 4 м без учета двигателя). [ 22 ] и 4,1 м против 3,9 м в диаметре), поддерживая окружающую среду для несколько (45%) большего обитаемого объема модуля экипажа (8,95 м2). 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, что превышает 14-дневный срок службы Apollo из трех человек.
Новый дизайн солнечных батарей, заменяющий ATK . от десятиугольную (с надписью «круглая») конструкцию UltraFlex [ 23 ] принадлежит Airbus Defence and Space , [ 18 ] чья дочерняя компания Airbus Defense and Space Nederlands (тогда известная как Dutch Space) построила X-образную решетку квадроцикла из четырех панелей. Ожидалось, что массив квадроцикла будет генерировать 4,6 кВт. Модернизированная версия сервисного модуля будет генерировать около 11 киловатт. [ 23 ] и будет 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. [ 24 ]
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 ]
С 2017 года
[ редактировать ]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». [ 25 ]
26 октября 2018 года первый агрегат для Artemis 1 был полностью собран на заводе Airbus Defence and Space в Бремене . [ 26 ]
В ноябре 2019 года государства-члены ЕКА одобрили финансирование ESM для «Артемиды 3» и «Артемиды 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 космической станции 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
[ редактировать ]| Размеры | 4 м в длину диаметры: 4,1 м без учета солнечных панелей, 5,2 м в сложенном виде, 19 м с развернутыми солнечными панелями [ 2 ] |
| Основной двигатель | 1 двигатель системы орбитального маневрирования космического корабля "Шаттл", обеспечивающий тягу 26,6 кН для моделей от ESM-1 до ESM-6. [ 2 ] 1 новый главный двигатель Aerojet Orion (OME) от ESM-7 [ 31 ] |
| Вторичный двигатель | 8 × 490 Н вспомогательных двигателей Aerojet R-4D -11 с тягой 3,92 кН [ 2 ] |
| Маневрирующие подруливающие устройства | Система управления реакцией Airbus с тягой 24 × 220 Н. Двигатели в шести блоках по четыре штуки. [ 2 ] |
| Запас топлива | 9000 кг [ 1 ] порох в четырех топливных баках емкостью 2000 л, 2 смешанных оксида азота (МОН) и 2 монометилгидразина (ММГ). Полезная пороховая загрузка — 8600 кг. [ 2 ] [ 3 ] |
| Производство электроэнергии | 11,2 кВт от 4 крыльев по 7,375 м, каждое из которых содержит 3 солнечные панели. [ 1 ] |
| Общая стартовая масса | 13500 кг для лунной миссии, в том числе 240 кг воды в четырех баках, 90 кг кислорода в трех баках, 30 кг азота в одном баке, 8600 кг годного топлива [ 2 ] |
| Полезная нагрузка | Масса полезной нагрузки до 380 кг и объем полезной нагрузки до 0,57 куб.м. [ 3 ] |
| Материалы | Алюминиевый сплав (конструкция), нержавеющая сталь , титан (материал бака), каптон (изоляция) и медь (электрические и механические компоненты). [ 32 ] |
Европейские модели сервисного модуля
[ редактировать ]| Модель | Миссия | Статус | Рамки |
|---|---|---|---|
| СТА | Статья о структурных испытаниях | Используется для структурных испытаний на станции Плам-Брук, штат Огайо. | |
| ПКМ | Квалификационная модель двигательной установки | Используется для испытаний силовой установки в Уайт-Сэндс, Нью-Мексико. | |
| ЕСМ-1 Бремен | Артемида 1 | Миссия завершена , запущен 16 ноября 2022 г. | МКС бартер |
| ЕСМ-2 | Артемида 2 | Доставлено в НАСА в ожидании полета. | МКС бартер |
| ЕСМ-3 | Артемида 3 | На борту Canopée доставка в НАСА запланирована на сентябрь 2024 года. [ 33 ] | МКС бартер |
| ЕСМ-4 | Артемида 4 | Проходит интеграцию в Бремене, доставка НАСА запланирована на 2025 год. | шлюз |
| ЕСМ-5 | Артемида 5 | Проходит интеграцию в Бремене | шлюз |
| ЕСМ-6 | Артемида 6 | Проходит интеграцию в Бремене | МКС бартер |
| ЕСМ-7–9 | Артемида с 7 по 9 | Производство находится в стадии переговоров между ESA и Airbus | МКС бартер |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с европейского сервисного модуля 2015 г. Тестовая статья
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Орион / ЭМ-1 (Исследовательская миссия-1) август 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с «Артемида 1» .
- ^ «Исследуйте исследовательскую машину» . НАСА. 6 июня 2013 года. Архивировано из оригинала 6 мая 2021 года . Проверено 6 февраля 2021 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «НАСА и АТК успешно развернули солнечную батарею диаметром 18 футов для программы ST8» . АТК. 9 октября 2008 г.
- ^ «Служебный модуль Орион» . НАСА. 4 августа 2008 г. Архивировано из оригинала 13 августа 2009 г. . Проверено 19 августа 2008 г.
- ^ «Орион» . Энциклопедия астронавтики . Архивировано из оригинала 28 декабря 2016 года . Проверено 11 мая 2013 г.
- ^ 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) . Итоговый отчет . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2019 года . Проверено 26 августа 2022 г.
- ^ «США и Европа планируют новый космический корабль» . Новости Би-би-си . 5 мая 2011 года. Архивировано из оригинала 6 мая 2011 года . Проверено 14 мая 2011 г.
- ^ «Исследования эволюции квадроциклов направлены на разведку и удаление мусора» . Космический полет сейчас. 21 июня 2012 года . Проверено 23 июня 2012 г.
- ^ «Astrium заключила контракт с Европейским космическим агентством на два исследования по развитию квадроциклов» . Астриум. 21 июня 2012 года. Архивировано из оригинала 3 апреля 2013 года . Проверено 23 июня 2012 г.
- ^ Бергин, Крис (21 ноября 2012 г.). «Великобритания делает шаг вперед, поскольку ЕКА взяло на себя обязательство по созданию сервисного модуля ATV на корабле НАСА «Орион» . NASASpaceFlight.com . НАСА . Проверено 6 мая 2013 г.
- ^ Кларк, Стивен (21 ноября 2012 г.). «Государства-члены ЕКА финансируют сервисный модуль Орион» . Космический полет сейчас . Проверено 6 мая 2013 г.
- ^ «НАСА подписывает соглашение о предоставлении европейским сервисным модулем Орион - НАСА» . 16 января 2013 г. Проверено 15 мая 2024 г.
- ^ «ЕКА поручило компании Airbus Defence and Space стать генеральным подрядчиком 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.
- ^ 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.
- ^ Jump up to: а б Бергин, Крис (20 июня 2015 г.). «Плам-Брук готовится к испытаниям служебного модуля EM-1 «Орион»» . NASASpaceFlight.com . Проверено 28 июля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Гарсия, Марк (17 июня 2015 г.). «НАСА готовится к испытанию электростанции Ориона» . НАСА . Проверено 28 июля 2015 г.
- ^ «Двигатель Атлантиды» . Лунный ежедневник . Проверено 15 мая 2024 г.
- ^ Коппингер, Роб (23 февраля 2017 г.). «Сделка с ЕКА зависит от того, что сделает Трамп с планами НАСА по пилотируемым космическим полетам» . Космические новости . Проверено 15 мая 2024 г.
- ^ «Орион (MPCV)» .
- ^ Справочник операторов космического корабля «Аполлон» Блок II (PDF) . Том. 1. НАСА. 15 апреля 1969 г. с. 60.
- ^ Jump up to: а б Леоне, Дэн (1 августа 2013 г.). «Отстраненные от первого полета Ориона, круговые солнечные батареи ATK все еще настроены на питание Лебедя» . Космические новости . Проверено 28 июля 2015 г.
- ^ «Thales Alenia Space поставит термомеханические системы для Orion ESM» . 17 сентября 2015 г.
- ^ « 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.
- ^ «Призыв к СМИ: Европейский сервисный модуль встречает Орион» . Европейское космическое агентство . 26 октября 2018 г.
- ^ «Наблюдение Земли и исследование дальнего космоса — главные победители в новом бюджете ЕКА – Космические полеты сейчас» . Проверено 15 мая 2024 г.
- ^ «Подписан европейский контракт на оборудование для миссии на Луну» . Новости Би-би-си . 26 мая 2020 г. Архивировано из оригинала 16 декабря 2022 г.
- ^ «НАСА и Европейское космическое агентство официально оформляют партнерство по шлюзу Артемиды – НАСА» . Проверено 15 мая 2024 г.
- ^ «Еще три сервисных модуля для «Артемиды» построят в Европе» . www.esa.int . Проверено 15 мая 2024 г.
- ^ «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.
- ^ «Поставлены танки для летной модели № 2 «Ориона»» .
- ^ «На шаг ближе к Луне» . Airbus Defense & Space — страница LinkedIn . Airbus Defense & Space. 07.05.2024 . Проверено 7 мая 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Космический корабль Орион в НАСА. Архивировано 12 ноября 2020 г. в Wayback Machine.
- Орион в ЕКА
- Европейский сервисный модуль в Airbus Defence and Space. Архивировано 18 октября 2016 г. в Wayback Machine.
