Jump to content

Стыковка и швартовка космических кораблей

Свободно летающий корабль "Прогресс" в процессе стыковки с Международной космической станцией.
Космический корабль SpaceX Dragon прикреплен к Canadarm2 в рамках подготовки к причаливанию к МКС.

Стыковка и стыковка космических кораблей — это стыковка двух космических кораблей . Это соединение может быть временным или частично постоянным , например, для модулей космической станции.

В частности, под стыковкой понимается соединение двух отдельных свободно летающих космических аппаратов. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Причаливание относится к операциям стыковки, при которых пассивный модуль/транспортное средство помещается в стыковочный интерфейс другого космического корабля с помощью роботизированной руки . [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] Поскольку современный процесс отчаливания требует больше труда экипажа и отнимает много времени, операции по швартовке не подходят для быстрой эвакуации экипажа в случае чрезвычайной ситуации. [ 5 ]

Стыковка

[ редактировать ]
Первая стыковка космического корабля была произведена между Джемини-8 и беспилотным кораблем Agena Target 16 марта 1966 года.

Возможность стыковки космических кораблей зависит от сближения в космосе , способности двух космических кораблей найти друг друга и удерживаться на одной орбите . Впервые он был разработан Соединенными Штатами для проекта «Джемини» . планировалось Экипаж Gemini 6 встретиться и вручную состыковаться под командованием Уолли Ширры с беспилотным транспортным средством Agena Target в октябре 1965 года, но корабль Agena взорвался во время запуска. В обновленной миссии «Джемини 6А» Ширра успешно выполнил сближение в декабре 1965 года с пилотируемым «Джемини 7» , приблизившись на расстояние 0,3 метра (1 фут), но между двумя космическими кораблями «Джемини» не было возможности стыковаться. Первая стыковка с «Адженой» была успешно выполнена под командованием Нила Армстронга на корабле «Джемини-8» 16 марта 1966 года. Ручные стыковки были выполнены в трех последующих миссиях «Джемини» в 1966 году.

Программа «Аполлон» зависела от встречи на лунной орбите для достижения своей цели по высадке людей на Луну. Для этого сначала потребовались маневры перемещения, стыковки и извлечения между материнским космическим кораблем командно-служебного модуля (CSM) «Аполлон» и посадочным космическим кораблем лунного модуля (LM), вскоре после того, как оба корабля были отправлены с околоземной орбиты на пути к Луне. Затем, после завершения миссии по высадке на Луну, двум астронавтам LM пришлось встретиться и состыковаться с CSM на лунной орбите, чтобы иметь возможность вернуться на Землю. Космический корабль был спроектирован так, чтобы обеспечить возможность перемещения экипажа внутри корабля через туннель между носовой частью командного модуля и крышей лунного модуля. Эти маневры были впервые продемонстрированы на околоземной орбите 7 марта 1969 года на корабле «Аполлон-9» , затем на лунной орбите в мае 1969 года на корабле «Аполлон-10» , затем в шести лунных миссиях по высадке, а также на корабле «Аполлон-13» , где LM использовался в качестве спасательный аппарат вместо совершения посадки на Луну.

В отличие от Соединенных Штатов, которые использовали ручную пилотируемую стыковку в программах «Аполлон», «Скайлэб» и «Спейс Шаттл» , Советский Союз использовал автоматизированные системы стыковки с самого начала своих попыток стыковки. Первая такая система, «Игла» , была успешно испытана 30 октября 1967 года, когда два беспилотных «Союз» испытательных корабля «Космос-186» и «Космос-188» автоматически состыковались на орбите. [ 6 ] [ 7 ] Это была первая успешная советская стыковка. Переходя к попыткам стыковки с экипажем, Советский Союз впервые добился сближения «Союза-3» с беспилотным кораблем «Союз-2» 25 октября 1968 года; попытка стыковки не увенчалась успехом. Первая стыковка экипажа состоялась 16 января 1969 года между кораблями «Союз-4» и «Союз-5» . [ 8 ] Эта ранняя версия космического корабля «Союз» не имела внутреннего переходного туннеля, но два космонавта совершили переход в открытом космосе с «Союза-5» на «Союз-4», приземлившись на другом космическом корабле, чем тот, на котором они стартовали. [ 9 ]

В 1970-х годах Советский Союз модернизировал космический корабль «Союз», добавив внутренний переходной туннель, и использовал его для перевозки космонавтов во время программы космической станции «Салют» . Первый успешный визит на космическую станцию ​​начался 7 июня 1971 года, когда «Союз-11» пристыковался к «Салюту-1» . Соединенные Штаты последовали этому примеру, пристыковав свой космический корабль «Аполлон» к космической станции «Скайлэб» в мае 1973 года. В июле 1975 года две страны сотрудничали в испытательном проекте «Аполлон-Союз» , состыковав космический корабль «Аполлон» с «Союзом» с помощью специально разработанного стыковочного модуля для размещения различные стыковочные системы и атмосфера космического корабля.

Начиная с «Салюта-6» в 1978 году, Советский Союз начал использовать беспилотный грузовой корабль «Прогресс» для пополнения запасов своих космических станций на низкой околоземной орбите, что значительно увеличило продолжительность пребывания экипажа. Будучи беспилотным космическим кораблем, «Прогресс» полностью автоматически сближался и состыковывался с космическими станциями. стыковочная система «Игла» была заменена обновленной системой «Курс» В 1986 году на корабле «Союз» . Космический корабль «Прогресс» получил такую ​​же модернизацию несколько лет спустя. [ 6 ] : 7  Система "Курс" до сих пор используется для стыковки с российским орбитальным сегментом Международной космической станции .

Причаливание

[ редактировать ]
Конструкция обеспечения полета в под отсеке полезной нагрузки Колумбии отметкой 180 градусов в плоскости -V3 космического телескопа Хаббл во время STS-109 .

Причаливание космических кораблей можно проследить, по крайней мере, еще до швартовки полезной нагрузки в отсек полезной нагрузки космического корабля "Шаттл". [ 10 ] Такими полезными нагрузками могут быть либо свободно летающие космические корабли, захваченные для обслуживания/возврата, либо полезные нагрузки, временно подвергающиеся воздействию космической среды в конце системы дистанционного манипулятора . В эпоху космических шаттлов использовалось несколько различных механизмов причаливания. Некоторые из них представляли собой элементы отсека полезной нагрузки (например, узел защелки удержания полезной нагрузки), тогда как другие представляли собой бортовое вспомогательное оборудование (например, структуру поддержки полета, используемую для миссий по обслуживанию HST ).

Аппаратное обеспечение

[ редактировать ]

Андрогинность

[ редактировать ]

Системы стыковки/причаливания могут быть андрогинными ( негендерными ) или неандрогинными ( гендерными ), что указывает на то, какие части системы могут соединяться друг с другом.

Все ранние системы стыковки космических кораблей представляли собой неандрогинные конструкции стыковочных систем. Неандрогинные конструкции - это форма спаривания полов. [ 2 ] где каждый соединяемый космический корабль имеет уникальную конструкцию (мужской или женский) и играет определенную роль в процессе стыковки. Роли нельзя поменять местами. Более того, два космических корабля одного пола вообще не могут быть соединены.

Андрогинная стыковка (а позже и андрогинная швартовка), напротив, имеет идентичный интерфейс на обоих космических кораблях. В андрогинном интерфейсе есть единый дизайн, который может подключаться к самому себе. на уровне системы Это обеспечивает резервирование (переключение ролей), а также спасение и сотрудничество между любыми двумя космическими кораблями. Это также обеспечивает более гибкую структуру миссий и сокращает количество уникального анализа и обучения миссий. [ 2 ]

Список механизмов/систем

[ редактировать ]
Изображение Имя Метод Внутренний трансфер экипажа Примечания Тип
Стыковочный механизм Gemini Стыковка Нет Разрешено космическому кораблю «Близнецы» (активное) состыковаться с целевым кораблем «Агена» (пассивное). Неандрогинный
Стыковочный механизм Аполлона Стыковка Да Разрешено командно-сервисному модулю (активному) стыковаться с лунным модулем Аполлона. [ 11 ] (пассивный) и космическая станция Скайлэб (пассивный). Использовался для стыковки с адаптером стыковочного модуля (пассивного) во время испытательного проекта «Аполлон-Союз» (АСТП), что позволило экипажу состыковаться с советским космическим кораблем «Союз 7К-ТМ» . Он имел круглый проход диаметром 810 мм (32 дюйма). [ 12 ] [ 13 ] Неандрогинный
Оригинальная российская система стыковки зонда и тормоза Стыковка Нет Оригинальная система стыковки корабля «Союз» использовалась с космическим кораблем «Союз 7К-ОК» первого поколения с 1966 по 1970 год для сбора инженерных данных в рамках подготовки к программе советской космической станции. Собранные данные впоследствии были использованы для переоборудования космического корабля «Союз», который изначально был разработан для советской пилотируемой лунной программы , в транспортный корабль космической станции. [ 1 ]

Первая стыковка с двумя беспилотными кораблями «Союз» — первая полностью автоматизированная стыковка в космосе в истории космических полетов — была произведена в рамках миссий «Космос-186» и «Космос-188» 30 октября 1967 года.

Неандрогинный
Контактная стыковочная система Стыковка Нет Предназначен для использования в советской пилотируемой лунной программе, позволяющей кораблю «Союз 7К-ЛОК» («Лунный орбитальный корабль», активный) состыковаться с лунным кораблем ЛК (пассивный). [ 14 ] Неандрогинный
ССВП-G4000 Стыковка Да SSVP-G4000 также более неопределенно известен как российский зонд и тормоз или просто российская стыковочная система (РДС). [ 1 ] [ 15 ] In Russian, SSVP stands for Sistema Stykovki i Vnutrennego Perekhoda , literally "System for docking and internal transfer". [ 16 ]

Он использовался для первой в истории космических полетов стыковки с космической станцией: корабли «Союз-10» и «Союз-11» состыковались с советской космической станцией «Салют-1» в 1971 году. [ 1 ] [ 15 ] Система стыковки была модернизирована в середине 1980-х годов, чтобы обеспечить возможность стыковки 20-тонных модулей с орбитальной станцией "Мир" . [ 16 ] Он имеет круглый передаточный канал диаметром 800 мм (31 дюйм) и производится РКК «Энергия». [ 3 ] [ 4 ] [ 16 ]

Система «зонд-тормоз» позволяет посещать космические корабли с использованием интерфейса стыковки зондов, такие как «Союз» , «Прогресс» и космические корабли ЕКА ATV , для стыковки с космическими станциями, имеющими порт с тормозным интерфейсом, такими как бывшие «Салют» и « Мир» или нынешняя МКС. космическая станция. имеется четыре таких стыковочных узла Всего на российском орбитальном сегменте МКС для посещения космических кораблей; Они расположены на модулях «Звезда», «Рассвет», «Пирс» и «Поиск». [ 16 ] Кроме того, система зонда-тормоза использовалась на МКС для полупостоянной стыковки «Рассвета» с «Зарей». [ 1 ]

Неандрогинный
АПАС-75 Стыковка Да Используется на стыковочном модуле испытательного проекта «Аполлон-Союз» и корабле «Союз 7К-ТМ» . Между американской и советской версиями были различия в конструкции, но они по-прежнему были механически совместимы. андрогинный
АПАС-89 Стыковка Да Используется на Мире ( Кристалл , [ 14 ] [ 17 ] Mir Docking Module ), Soyuz TM-16 , [ 14 ] [ 17 ] Буран (планировался). [ 17 ] Он имел круглый передаточный канал диаметром 800 мм (31 дюйм). [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] Андрогинный («Союз ТМ-16»), Неандрогинный («Кристалл», [ 18 ] Док-модуль Мир [ 19 ] )
АПАС-95 Стыковка Да Он использовался для стыковок космических кораблей с "Миром" и МКС. [ 17 ] На МКС он также использовался на модуле «Заря» российского орбитального сегмента для взаимодействия с ПМА-1 на модуле «Юнити» орбитального сегмента США . [ 20 ] Его диаметр составляет 800 мм (31 дюйм). [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] Описан как «по сути такой же, как» APAS-89. [ 17 ] Androgynous (Shuttle, Zarya [ нужна ссылка ] и ПМА-1 [ 1 ] ), Неандрогины (ПМА-2 и ПМА-3) [ 1 ]
SSVP-M8000 ( гибридная стыковочная система ) Стыковка Да SSVP-M8000 или более известный как «гибрид», представляет собой комбинацию механизма мягкой стыковки «зонд и тормоз» с жесткой стыковочной муфтой APAS-95. [ 16 ] Его начали производить в 1996 году. [ 16 ] Его производит РКК «Энергия». [ 16 ]

Used on ISS (connects Zvezda to Zarya , Pirs , Poisk [ 1 ] Nauka [ 21 ] and Nauka to Prichal )

Неандрогинный
Общий причальный механизм Причаливание Да Используется на МКС ( USOS ), MPLM , HTV , SpaceX Dragon 1 , [ 22 ] Лебедь . Стандартный CBM имеет проход в форме квадрата с закругленными краями и шириной 1300 мм (50 дюймов). [ 4 ] Люк меньшего размера, который использует Cygnus, обеспечивает переходной проход той же формы, но имеет ширину 940 мм (37 дюймов). [ 23 ] Неандрогинный
Китайский стыковочный механизм Стыковка Да Используется космическими кораблями «Шэньчжоу» , начиная с «Шэньчжоу-8», для стыковки с китайскими космическими станциями. Китайский стыковочный механизм создан на базе российской системы АПАС-89/АПАС-95; некоторые назвали это «клоном». [ 1 ] Китайцы поступали противоречивые сообщения о его совместимости с APAS-89/95. [ 24 ] Он имеет круглый передаточный канал диаметром 800 мм (31 дюйм). [ 25 ] [ 26 ] Андрогинный вариант имеет массу 310 кг, а неандрогинный вариант — 200 кг. [ 27 ]

Впервые используется на космической станции «Тяньгун-1» и будет использоваться на будущих китайских космических станциях, а также с будущими китайскими транспортными средствами снабжения грузов.

Андрогинный (Шэньчжоу)
Неандрогинный (Тяньгун-1)
Китайский стыковочный механизм Грэпплингового типа Нет Используется в китайских без экипажа миссиях по возврату образцов для возвращения на Землю, например, в Чанъэ 5/6 . , когда восходящий аппарат передает образцы на орбитальный аппарат Неандрогинный
Международный стандарт стыковочных систем (IDSS) Стыковка или стоянка Да МКС Используется на международном стыковочном адаптере , SpaceX Dragon 2 , Boeing Starliner и будущих транспортных средствах. Диаметр круглого передаточного канала составляет 800 мм (31 дюйм). [ 28 ] Международный механизм причаливания и стыковки (IBDM) представляет собой реализацию IDSS, которая будет использоваться на космических кораблях Европейского космического агентства . [ 29 ] IBMDM также будет использоваться в Dream Chaser . [ 30 ] Активный, пассивный или андрогинный (т. е. оба). Активный ( Коммерческий экипаж , Орион);
Пассивный ( ИДА )
АСА-Г/АСП-Г Причаливание Да Используется шлюзом Наука Наука (или Эксперимент) для швартовки в передовой порт Наука . Причальный механизм представляет собой уникальную гибридную модификацию российской системы АПАС-89/АПАС-95, поскольку он имеет 4 лепестка вместо 3, а также 12 структурных крюков и представляет собой комбинацию активного механизма мягкого стыковки «зонд и тормоз» на левом и пассивная цель в шлюзовой камере. Неандрогинный
SSPA-GB 1/2 ( гибридная стыковочная система ) Стыковка Да Это модифицированная пассивная гибридная версия SSVP-M8000.

Используется на МКС ( причал боковые порты для будущих дополнительных модулей)

Неандрогинный

Адаптеры

[ редактировать ]

Стыковочный или причальный адаптер — это механическое или электромеханическое устройство, облегчающее подключение одного типа стыковочного или причального интерфейса к другому интерфейсу. Хотя теоретически такие интерфейсы могут быть стыковочными, стыковочными, стыковочными или стыковочными, на сегодняшний день в космосе развернуты только первые два типа. Ниже перечислены ранее выпущенные и планируемые к выпуску адаптеры:

  • Стыковочный модуль ASTP: модуль шлюзовой камеры, который превратил американский зонд и тормоз в APAS-75 . Построен компанией Rockwell International для испытательного проекта «Аполлон-Союз» 1975 года . [ 31 ]
  • Сопряженный адаптер под давлением (PMA) : преобразует активный общий причальный механизм в APAS-95 . прикреплены три ПМА К МКС : ПМА-1 и ПМА-2 были запущены в 1998 году на STS-88 , ПМА-3 в конце 2000 года на STS-92 . ПМА-1 используется для соединения модуля управления «Заря» с узлом «Единство-1», «Спейс Шаттлы» использовали для стыковки ПМА-2 и ПМА-3.
  • Международный стыковочный адаптер (IDA) : [ 32 ] Преобразует APAS-95 в международный стандарт стыковочной системы. IDA-1 планировалось запустить на SpaceX CRS-7 до неудачного запуска и прикрепить к переднему PMA узла-2. [ 32 ] [ 33 ] IDA-2 был запущен на SpaceX CRS-9 и прикреплен к переднему PMA узла-2. [ 32 ] [ 33 ] IDA-3, замена IDA-1, запущенная на SpaceX CRS-18 и прикрепленная к зенитному PMA узла-2. [ 34 ] Адаптер совместим с Международным стандартом стыковочной системы (IDSS), который является попыткой Многостороннего координационного совета МКС создать стандарт стыковки. [ 35 ]
  • APAS в SSVP: преобразует пассивную гибридную стыковочную систему в пассивную SSVP-G4000. [ 36 ] Стыковочное кольцо первоначально использовалось для стыковки кораблей «Союз МС-18» и «Прогресс МС-17» на «Науке», пока не было отсоединено «Прогрессом МС-17» для модуля «Причал» на МКС. [ 37 ] Этот адаптер называется SSPA-GM . Он был изготовлен для портов надира «Наука» и надира «Причал» Международной космической станции, где корабли «Союз» и «Прогресс» должны были пристыковаться к порту, предназначенному для модулей. До снятия SSPA-GM диаметр стыковочного кольца составляет 80 см (31 дюйм); после удаления оно становится 120 см (47 дюймов).

Стыковка беспилотных космических кораблей

[ редактировать ]
Механизм мягкого захвата (SCM), добавленный в 2009 году к космическому телескопу Хаббл . SCM позволяет как пилотируемым, так и беспилотным космическим кораблям, использующим стыковочную систему НАСА (NDS), стыковаться с Хабблом.

В течение первых пятидесяти лет космических полетов основной целью большинства миссий по стыковке и швартовке была переброска экипажа, строительство или пополнение запасов космической станции или проверка такой миссии (например, стыковка между «Космосом-186» и «Космосом-188» ). Таким образом, обычно по крайней мере один из участвующих космических кораблей был укомплектован экипажем, а целью был герметизированный обитаемый объем (например, космическая станция или лунный посадочный модуль) - исключениями были несколько полностью беспилотных советских стыковочных миссий (например, стыковки «Космоса-1443» «Прогресс 23» на беспилотный «Салют» 7 или «Прогресс М1-5» на беспилотный «Мир» ). Другим исключением были несколько миссий американских космических челноков с экипажем , например, причаливание космического телескопа Хаббл (HST) во время пяти миссий обслуживания HST. Японская миссия ETS-VII (по прозвищу «Хикобоси» и «Орихиме» ) в 1997 году была разработана для проверки беспилотных сближений и стыковок, но запущена как один космический корабль, который отделился, чтобы снова соединиться.

Изменения в пилотируемом аспекте начались в 2015 году, когда было запланировано несколько экономически обоснованных коммерческих стыковок беспилотных космических кораблей. В 2011 году два поставщика коммерческих космических аппаратов [ который? ] объявила о планах предоставить автономные / телеуправляемые беспилотные космические корабли снабжения для обслуживания других беспилотных космических кораблей. Примечательно, что оба этих обслуживающих космических корабля намеревались состыковаться со спутниками, которые не были предназначены ни для стыковки, ни для обслуживания в космосе.

Ранняя бизнес-модель этих услуг была в основном на окологеостационной орбите , хотя на дельта- орбитальной орбите. по маневрированию также предусматривались крупные услуги [ 38 ]

Опираясь на миссию «Орбитальный экспресс» 2007 года — спонсируемую правительством США миссию по тестированию обслуживания спутников в космосе с использованием двух аппаратов, спроектированных с нуля для дозаправки на орбите и замены подсистем, — две компании объявили о планах коммерческих миссий по обслуживанию спутников, которые потребуется стыковка двух беспилотных аппаратов.

Транспортные средства SIS и MEV планировали использовать разные методы стыковки. SIS планировала использовать кольцевое крепление вокруг кик-мотора. [ 42 ] в то время как в машине расширения миссии будет использоваться несколько более стандартный подход «вставьте зонд в сопло ударного двигателя». [ 38 ]

Известным космическим кораблем, получившим механизм беспилотной стыковки, является космический телескоп «Хаббл» (HST). В 2009 году шаттл STS-125 добавил механизм мягкого захвата (SCM) в кормовую переборку космического телескопа. SCM предназначен для стыковок без давления и будет использоваться в конце срока службы Хаббла для стыковки беспилотного космического корабля для вывода Хаббла с орбиты. Используемый SCM был разработан с учетом совместимости с интерфейсом стыковочной системы НАСА (NDS), чтобы зарезервировать возможность выполнения миссии по обслуживанию. [ 43 ] SCM, по сравнению с системой, использовавшейся во время пяти миссий по обслуживанию HST для захвата и причаливания HST к космическому шаттлу, [ нужна ссылка ] значительно сократить сложности проектирования сближения и захвата, связанные с такими миссиями. NDS имеет некоторое сходство с механизмом APAS-95, но несовместимо с ним. [ 44 ]

Некооперативная стыковка

[ редактировать ]

Иногда может оказаться желательной стыковка с космическим кораблем (или другим искусственным космическим объектом), не имеющим работоспособной системы ориентации, либо для его спасения, либо для инициирования управляемого схода с орбиты . На данный момент предложены некоторые теоретические методы стыковки с невзаимодействующими космическими кораблями. [ 45 ] Тем не менее, за единственным исключением миссии «Союз Т-13» по спасению поврежденной космической станции «Салют-7» по состоянию на 2006 г. Все стыковки космических кораблей за первые пятьдесят лет космических полетов осуществлялись с использованием аппаратов, в которых оба задействованных космических корабля находились под пилотируемым, автономным или телероботизированным управлением ориентацией . [ 45 ] Однако в 2007 году была совершена демонстрационная миссия, которая включала первоначальное испытание захваченного невзаимодействующего космического корабля, управляемым космическим кораблем с использованием роботизированной руки. [ 46 ] Работа по исследованию и моделированию продолжится для поддержки дополнительных автономных миссий по захвату без сотрудничества . в ближайшие годы [ 47 ] [ 48 ]

Salyut 7 space station salvage mission

[ редактировать ]
Commander Vladimir Dzhanibekov (left) with Oleg Grigoryevich Makarov (right) on a 1978 Soviet postage stamp
Doctor of technical sciences Viktor Savinykh with Vladimir Kovalyonok pictured on a Soviet postage stamp commemorating a Salyut 6 mission

«Салют-7» , десятая запущенная космическая станция, и «Союз Т-13» были состыкованы, что автор Дэвид С.Ф. Портри называет «одним из самых впечатляющих достижений космического ремонта в истории». [ 14 ] Слежение за Солнцем не удалось, и из-за неисправности телеметрии станция не сообщила об отказе в управление полетом во время автономного полета. Когда в феврале 1985 года на станции исчерпались запасы электроэнергии, связь внезапно прекратилась. График работы экипажа был прерван, чтобы позволить советскому военачальнику Владимиру Джанибекову [ 49 ] и бортинженер по техническим наукам Виктор Савиных [ 50 ] произвести срочный ремонт.

Автоматическими системами сближения и стыковки были оснащены все советские и российские космические станции: от первой космической станции «Салют-1» с использованием системы «Игла» до российского орбитального сегмента Международной космической станции с использованием системы «Курс» . Экипаж «Союза» обнаружил, что станция не передает радар или телеметрию для встречи, и после прибытия и внешнего осмотра падающей станции экипаж оценил близость с помощью портативных лазерных дальномеров.

Джанибеков пилотировал свой корабль на перехват переднего порта «Салюта-7», совпал с вращением станции и осуществил мягкую стыковку со станцией. Достигнув жесткого причала, они подтвердили, что электрическая система станции отключена. Прежде чем открыть люк, Джанибеков и Савиных проверили состояние атмосферы станции и сочли его удовлетворительным. Одетые в зимнюю одежду на меху, они вошли в холодильную станцию ​​для проведения ремонта. В течение недели было восстановлено достаточное количество систем, чтобы позволить грузовым кораблям-роботам пристыковаться к станции. Прошло почти два месяца, прежде чем атмосферные условия на космической станции нормализовались. [ 14 ]

Беспилотные стыковки некооперативных космических объектов

[ редактировать ]
Орбитальный экспресс: ASTRO (слева) и NEXTSat (справа), 2007 г.

Были теоретически выработаны методы некооперативного сближения и захвата, и одна миссия была успешно выполнена с использованием беспилотного космического корабля на орбите. [ 46 ]

Типичный подход к решению этой проблемы включает два этапа. Сначала в положении и орбите к космическому кораблю-«преследователю» вносятся изменения до тех пор, пока он не достигнет нулевого относительного движения с «целевым» космическим кораблем. Во-вторых, начинаются стыковочные маневры, аналогичные традиционной совместной стыковке космических кораблей. Предполагается стандартизированный стыковочный интерфейс на каждом космическом корабле. [ 51 ]

НАСА определило автоматизированное и автономное сближение и стыковку — способность двух космических кораблей сближаться и стыковаться, «работая независимо от человеческих диспетчеров и без другой поддержки, [и для этого требуются технологии] достижения в области датчиков, программного обеспечения и в реальном времени» позиционирования на орбите . и управление полетом , среди других задач» — как критически важную технологию для «окончательного успеха таких возможностей, как хранение и дозаправка топлива на орбите », а также для сложных операций по сборке компонентов миссии. для межпланетных рейсов. [ 52 ]

Автоматизированная/автономная машина рандеву и стыковки (ARDV) — это предлагаемая миссия НАСА по демонстрации флагманских технологий (FTD), полет которой запланирован на 2014/2015 год. Важной целью НАСА в предлагаемой миссии является развитие технологии и демонстрация автоматизированного сближения и стыковки. Одним из элементов миссии, определенных в анализе 2010 года, была разработка лазерного бесконтактного датчика операций, который можно было бы использовать для несотрудничающих транспортных средств на расстояниях от 1 метра (3 фута 3 дюйма) до 3 километров (2 мили). Некооперативные механизмы стыковки были определены как критически важные элементы успеха таких автономных миссий. [ 52 ]

Захват и соединение с невзаимодействующими космическими объектами был определен как главная техническая задача в дорожной карте НАСА по робототехнике, телеробототехнике и автономным системам 2010 года. [ 53 ]

Состояния стыковки

[ редактировать ]

Соединение стыковки/причала называется «мягким» или «жестким». Обычно космический корабль сначала инициирует мягкую стыковку , вступая в контакт и фиксируя свой стыковочный разъем с разъемом целевого корабля. После закрепления мягкого соединения, если оба космических корабля находятся под давлением, они могут перейти к жесткому доку , где стыковочные механизмы образуют герметичное уплотнение, позволяющее безопасно открыть внутренние люки для перевозки экипажа и груза.

Причаливание космических кораблей и модулей

[ редактировать ]

Стыковка и расстыковка описывают космический корабль с использованием стыковочного узла, без посторонней помощи и своим ходом. Причаливание происходит, когда космический корабль или модуль без двигателя не могут использовать стыковочный порт или требуется помощь для его использования. Эта помощь может исходить от космического корабля, например, когда « Спейс шаттл» использовал свою роботизированную руку, чтобы доставить модули МКС на их постоянные места. Аналогичным образом модуль «Поиск» был постоянно пристыкован к стыковочному узлу после того, как его поставил на место модифицированный космический корабль «Прогресс», который затем был выброшен. Космический корабль снабжения Cygnus, прибывающий на МКС, не подключается к стыковочному порту , вместо этого он втягивается в причальный механизм роботизированной рукой станции, после чего станция закрывает соединение. Причальный механизм используется только на американском сегменте МКС, российский сегмент МКС использует стыковочные пункты для постоянных причалов.

Стыковка с поверхностью Марса

[ редактировать ]
Компоненты СЭВ
SEV components

Стыковка обсуждалась НАСА в отношении марсохода с экипажем , например, с марсианской средой обитания или этапом подъема. [ 54 ] Марсианский надводный корабль (и наземные обиталища) будет иметь большой прямоугольный стыковочный люк размером примерно 2 на 1 метр (6,6 на 3,3 фута). [ 54 ] [ не удалось пройти проверку ]

  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Джон Кук; Валерий Аксаментов; Томас Хоффман; Уэс Брунер (1 января 2011 г.). «Механизмы интерфейса МКС и их наследие» (PDF) . Хьюстон, Техас: Боинг . Проверено 31 марта 2015 г. Стыковка — это когда один приближающийся космический корабль встречается с другим космическим кораблем и летит по контролируемой траектории столкновения таким образом, чтобы выровнять и связать механизмы интерфейса. Механизмы стыковки космического корабля обычно входят в так называемый «мягкий захват», за которым следует фаза ослабления нагрузки, а затем в положение жесткой стыковки, которое устанавливает герметичное структурное соединение между космическими кораблями. Причаливание, напротив, происходит, когда приближающийся космический корабль захватывается роботизированной рукой, а его интерфейсный механизм размещается в непосредственной близости от стационарного интерфейсного механизма. Затем обычно следует процесс захвата, грубое выравнивание и точное выравнивание, а затем структурное прикрепление.
  2. ^ Jump up to: а б с «Международная стандартизация стыковок» (PDF) . НАСА. 17 марта 2009 г. с. 15 . Проверено 4 марта 2011 г. Стыковка: соединение или сближение двух отдельных свободно летающих космических аппаратов.
  3. ^ Jump up to: а б с д и Фезе, Вигберт (2003). Автоматизированное сближение и стыковка космических кораблей . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0521824927 .
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж «Усовершенствованная система стыковки/причаливания – Мастерская по уплотнениям НАСА» (PDF) . НАСА. 4 ноября 2004 г. с. 15. Архивировано из оригинала (PDF) 22 сентября 2011 года . Проверено 4 марта 2011 г. Причаливание относится к операциям стыковки, при которых неактивный модуль/транспортное средство помещается в стыковочный интерфейс с помощью системы удаленного манипулятора-RMS. Стыковка относится к операциям стыковки, при которых активное транспортное средство влетает в стыковочный интерфейс своим ходом.
  5. ^ Пит Хардинг (25 февраля 2015 г.). «EVA-30 завершает очередную подготовку коммерческого экипажа МКС» . NASASpaceFlight.com . Проверено 9 апреля 2023 г.
  6. ^ Jump up to: а б «Аппаратное наследие Мира. Часть 1: Союз» (PDF) . НАСА. п. 10. Архивировано из оригинала (PDF) 26 декабря 2017 года . Проверено 3 октября 2018 г.
  7. ^ «История» . Архивировано из оригинала 24 апреля 2008 года . Проверено 23 июня 2010 г.
  8. ^ «Модель космического корабля Союз-4-5» . Коллекция МААС . Проверено 22 октября 2021 г.
  9. ^ «NSSDCA – Космический корабль – Подробности» . НАСА (на норвежском языке) . Проверено 22 октября 2021 г.
  10. ^ «Руководство пользователя отсека полезной нагрузки программы космического челнока NSTS 21492 (базовое)» . (Космический центр Линдона Б. Джонсона, Хьюстон, Техас, 2000 г.)
  11. История стыковочных систем в США (05.10.2010). Архивировано 24 мая 2011 года в Wayback Machine .
  12. ^ «Пресс-кит Аполлона-9» (PDF) . НАСА. 23 февраля 1969 г. с. 43 . Проверено 17 марта 2015 г. Туннель имеет диаметр 32 дюйма (0,81 см) и используется для перемещения экипажа между CSM и LM членами экипажа как в герметичных, так и в негерметичных транспортных средствах внекорабельного транспорта (EMU).
  13. ^ Харланд, Дэвид (2011). Аполлон-12 – В океане бурь: В океане бурь . Нью-Йорк: Спрингер. п. 138.
  14. ^ Jump up to: а б с д и Портри, Дэвид (март 1995 г.). «Мирское аппаратное наследие» (PDF) . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 7 сентября 2009 года . Проверено 11 декабря 2011 г.
  15. ^ Jump up to: а б М.Числаги; К.Сантини (октябрь 2008 г.). «Российская стыковочная система и автоматизированный транспортный корабль: безопасная интегрированная концепция» (PDF) . ЕКА. Архивировано из оригинала (PDF) 3 февраля 2013 года . Проверено 14 мая 2016 г.
  16. ^ Jump up to: а б с д и ж г «Док-системы» . RussianSpaceWeb.com . Проверено 2 сентября 2012 г.
  17. ^ Jump up to: а б с д и Барт Хендрикс; Берт Вис (2007). Энергия-Буран: советский космический корабль . Чичестер, Великобритания: Praxis Publishing Ltd. стр. 379–381. ISBN  978-0-387-69848-9 . Для полетов на космическую станцию ​​«Буран» должен был иметь стыковочный модуль (СМ) в передней части отсека полезной нагрузки. Он представлял собой сферическую часть (диаметром 2,55 м), увенчанную цилиндрическим тоннелем (диаметром 2,2 м) с андрогинным стыковочным узлом АПАС-89 — модифицированной версией системы АПАС-75, разработанной НПО «Энергия» для корабля «Аполлон-1975». Испытательный проект «Союз» (стр. 141). Планировалось, что орбитальный корабль будет запущен без экипажа и долетит до орбитальной станции «Мир», где он состыкуется с осевым стыковочным узлом АПАС-89 модуля «Кристалл» (стр. 246). В конце 1980-х годов НПО «Энергия» было поручено построить три корабля «Союз» (заводские номера 101, 102, 103) со стыковочными узлами АПАС-89 (стр. 246). Корабль Союз №. В конечном итоге «Союз ТМ-16» был запущен в январе 1993 года как «Союз ТМ-16», доставив еще один постоянный экипаж (Геннадия Манакова и Александра Полещука) на космическую станцию ​​«Мир». Оснащенный стыковочным узлом АПАС-89, это был единственный корабль «Союз», когда-либо стыковавшийся с модулем «Кристалл». "Спасательный" корабль "Союз" №. 102 и 103, которые были лишь частично собраны, были модифицированы как обычные космические корабли «Союз ТМ» со стандартными механизмами стыковки зондов и получили новые серийные номера (стр. 249). В июле 1992 года НАСА инициировало разработку системы стыковки орбитального корабля (ODS) для поддержки полетов шаттлов на Мир. Установленный в носовой части отсека полезной нагрузки ODS состоит из внешнего шлюза, несущей ферменной конструкции и стыковочного порта APAS. Если первые два элемента были построены компанией Rockwell, то АПАС был изготовлен РКК «Энергия». Хотя внутреннее обозначение АПАС "Шаттла" в компании "Энергия" - АПАС-95, по сути оно такое же, как АПАС-89 у "Бурана". Хотя ODS была немного модифицирована для полетов шаттла на МКС, APAS осталась неизменной (стр. 380).
  18. ^ «Модуль Кристалл (77КСТ)» . www.russianspaceweb.com .
  19. ^ «Пресс-кит миссии космического челнока STS-74» (PDF) . НАСА . Проверено 28 декабря 2011 г. «Атлантис» будет нести стыковочный модуль российского производства, который имеет многоцелевые андрогинные стыковочные механизмы сверху и снизу.
  20. ^ NASA.gov
  21. ^ Хардинг, Пит (29 июля 2021 г.). «МЛМ Наука пристыковалась к МКС, вскоре после этого произошел сбой» . НАСАКосмический полет . Проверено 30 июля 2021 г.
  22. ^ Стивен Кларк (25 февраля 2015 г.). «Испытания новых систем Dragon начнутся через несколько минут после запуска» . Космический полет сейчас . Проверено 9 апреля 2023 г.
  23. ^ «Грузовой модуль Cygnus под давлением завершил испытания на герметичность» . Орбитальные науки. Август 2010. Архивировано из оригинала 17 апреля 2013 года . Проверено 16 марта 2015 г. Люк ПКМ очень похож на нынешние люки, используемые на американском сегменте МКС. Однако при 37 дюймах с каждой стороны он несколько меньше 50-дюймового люка МКС.
  24. ^ «Первый модуль китайской космической станции готов к старту» . Космические новости. 1 августа 2012. Архивировано из оригинала 17 сентября 2012 года . Проверено 3 сентября 2012 г.
  25. ^ «Различия между Шэньчжоу-8 и Шэньчжоу-7» . Видеонаблюдение. 31 октября 2011. Архивировано из оригинала 28 марта 2016 года . Проверено 17 марта 2015 г. будет 800-миллиметровый цилиндрический переход, соединяющий Шэньчжоу-8 и Тяньгун-1.
  26. ^ Кларк, Стивен (18 июня 2012 г.). «Китайские астронавты открывают двери в орбитальную исследовательскую лабораторию» . Космический полет сейчас . Проверено 17 марта 2015 г. Цзин проплыл через узкий 31-дюймовый проход, ведущий в Тяньгун-1.
  27. ^ китайской системы стыковки». Цю Хуайон; Ши Цзюньвэй ; август 2015 г. « Рождение
  28. ^ Международный стандарт стыковочной системы (PDF) (ред. C изд.). 20 ноября 2013 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 декабря 2013 г.
  29. ^ «Состояние Управления человеческих исследований и операций (HEO)» (PDF) . НАСА. 29 июля 2013 г. Архивировано из оригинала (PDF) 5 августа 2021 г. . Проверено 19 марта 2014 г.
  30. ^ «QinetiQ Space выигрывает контракт ЕКА на международный стыковочный механизм» . Космический реф-бизнес . Архивировано из оригинала 6 сентября 2020 года . Проверено 9 января 2015 г.
  31. ^ «Стыковочный модуль Аполлона ASTP» . Астронавтикс. Архивировано из оригинала 27 декабря 2016 года . Проверено 7 апреля 2018 г.
  32. ^ Jump up to: а б с Хартман, Дэн (23 июля 2012 г.). «Состояние программы Международной космической станции» (PDF) . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 7 апреля 2013 года . Проверено 10 августа 2012 г.
  33. ^ Jump up to: а б Хартман, Дэниел (июль 2014 г.). «Состояние МКС USOS» (PDF) . Комитет HEOMD Консультативного совета НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 18 февраля 2017 года . Проверено 26 октября 2014 г.
  34. ^ Пьетробон, Стивен (20 августа 2018 г.). «Манифест коммерческого запуска ELV в США» . Проверено 21 августа 2018 г.
  35. ^ Байт, Роб (26 июля 2011 г.). «Программа для коммерческих экипажей: пошаговое руководство по основным требованиям к вождению» . НАСА. Архивировано из оригинала 28 марта 2012 года . Проверено 27 июля 2011 г.
  36. ^ "Новости. "Прогресс МС-17" освободил место для нового модуля" . www.roscosmos.ru . Retrieved November 27, 2021 .
  37. ^ "Новости. Новый модуль вошел в состав российского сегмента МКС" . www.roscosmos.ru . Retrieved November 27, 2021 .
  38. ^ Jump up to: а б с д Морринг, Фрэнк младший (22 марта 2011 г.). «Конец космическому мусору?» . Авиационная неделя . Проверено 21 марта 2011 г. ViviSat, новое совместное предприятие US Space и ATK (50 на 50), продает космический корабль-заправщик, который соединяется с целевым космическим кораблем, используя тот же подход «зонд в двигателе», что и MDA, но не передает топливо. . Вместо этого машина становится новым топливным баком, использующим собственные двигатели для управления ориентацией цели. ... Концепция [ViviSat] не так далеко продвинулась, как MDA. ... Помимо продления срока службы спутника, у которого закончилось топливо, компания могла бы также спасти заправленный топливом космический корабль, такой как AEHF-1, состыковавшись с ним на его низкой орбите, используя собственный двигатель и топливо для размещения его в нужном положении. орбите, а затем перейдет к другой цели.
  39. ^ «Intelsat выбирает MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. для спутникового обслуживания» . пресс-релиз . Группа компаний CNW. Архивировано из оригинала 12 мая 2011 года . Проверено 15 марта 2011 г. MDA планировала вывести свой аппарат обслуживания космической инфраструктуры («SIS») на ближнюю геостационарную орбиту, где он будет обслуживать коммерческие и государственные спутники, нуждающиеся в дополнительном топливе, перемещении или другом обслуживании. Первая дозаправочная станция должна была быть доступна через 3,5 года после начала этапа строительства. ... Услуги, предоставляемые MDA компании Intelsat в рамках этого соглашения, оцениваются более чем в 280 миллионов долларов США.
  40. ^ де Сельдинг, Питер Б. (14 марта 2011 г.). «Intelsat подписался на услугу дозаправки спутников» . Космические новости . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 года . Проверено 15 марта 2011 г. Если космический корабль MDA будет работать так, как запланировано, Intelsat заплатит MDA в общей сложности около 200 миллионов долларов. При этом предполагалось, что на четыре-пять спутников будет выделено около 200 килограммов топлива каждый.
  41. ^ «Корпоративный обзор ViviSat» . сайт компании . ВивиСат. Архивировано из оригинала 24 января 2018 года . Проверено 28 марта 2011 г.
  42. ^ де Сельдинг, Питер Б. (18 марта 2011 г.). «Intelsat подписывается на услугу спутниковой дозаправки MDA» . Космические новости . Архивировано из оригинала 21 марта 2012 года . Проверено 20 марта 2011 г. более 40 различных типов систем заправки... SIS будет иметь на борту достаточно инструментов, чтобы открыть 75 процентов систем заправки на борту спутников, находящихся сейчас на геостационарной орбите. ... MDA запустит сервис SIS, который встретится и состыкуется со спутником Intelsat, прикрепившись к кольцу вокруг разгонного двигателя спутника. Под руководством наземных команд роботизированная рука SIS пройдет через сопло апогейного двигателя, чтобы найти и открутить крышку топливного бака спутника. Транспортное средство SIS повторно закроет крышку топливного бака после подачи согласованного количества топлива, а затем отправится на следующую миссию. ... Ключом к бизнес-модели является способность MDA запускать запасные канистры с топливом, которые будут захватываться SIS и использоваться для дозаправки десятков спутников в течение нескольких лет. Эти контейнеры будут намного легче, чем машина SIS, и, следовательно, их запуск будет намного дешевле.
  43. ^ НАСА (2008). «Система мягкого захвата и рандеву» . НАСА. Архивировано из оригинала 11 сентября 2008 года . Проверено 22 мая 2009 г.
  44. ^ Парма, Джордж (20 мая 2011 г.). «Обзор стыковочной системы НАСА и международного стандарта стыковочной системы» (PDF) . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 15 октября 2011 года . Проверено 11 апреля 2012 г.
  45. ^ Jump up to: а б Ма, Чжаньхуа; Ма, Оу и Шашикант, Банавара (октябрь 2006 г.). «Оптимальное управление космическим кораблем для сближения с падающим спутником на близком расстоянии» (PDF) . 2006 Международная конференция IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам . стр. 4109–4114. дои : 10.1109/IROS.2006.281877 . ISBN  1-4244-0258-1 . S2CID   12165186 . Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2013 года . Проверено 9 августа 2011 г. Одной из наиболее сложных задач обслуживания спутников на орбите является сближение и захват несотрудничающего спутника, такого как падающий спутник.
  46. ^ Jump up to: а б Кларк, Стивен (4 июля 2007 г.). «Испытания по обслуживанию спутников в космосе завершаются» . Космический полет сейчас . Проверено 20 марта 2014 г.
  47. ^ Сюй, Вэньфу (сентябрь 2010 г.). «Автономное сближение и роботизированный захват несотрудничающей цели в космосе» . Роботика . 28 (5): 705–718. дои : 10.1017/S0263574709990397 . S2CID   43527059 . Проверено 16 ноября 2014 г.
  48. ^ Ёсида, Казуя (2004). «Динамика, управление и согласование импеданса для роботизированного захвата несотрудничающего спутника». Продвинутая робототехника . 18 (2): 175–198. дои : 10.1163/156855304322758015 . S2CID   33288798 .
  49. ^ «Джанибеков» . Astronautix.com. Архивировано из оригинала 11 декабря 2016 года . Проверено 5 августа 2013 г.
  50. ^ «Савиных» . Astronautix.com. Архивировано из оригинала 11 декабря 2016 года . Проверено 5 августа 2013 г.
  51. ^ «Оптимальное управление сближением и стыковкой с несотрудничающим спутником» (PDF) . Государственный университет Нью-Мексико. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2013 года . Проверено 9 июля 2011 г. Большинство текущих исследований и все прошлые миссии направлены на захват только очень сотрудничающих спутников. В будущем нам также может понадобиться захватывать несотрудничающие спутники, например те, которые падают в космосе или не предназначены для захвата.
  52. ^ Jump up to: а б Тули, Крейг (25 мая 2010 г.). «Новое космическое исследовательское предприятие» (PDF) . НАСА . Проверено 25 июня 2012 г.
  53. ^ Эмброуз, Роб (ноябрь 2010 г.). «Дорожная карта робототехники, телеробототехники и автономных систем (проект)» (PDF) . НАСА . Проверено 25 июня 2012 г. Также необходима общая стыковочная система меньшего размера для автоматических космических кораблей, чтобы обеспечить возможность AR&D роботизированных космических кораблей в пределах границ захвата этих систем. Сборка больших транспортных средств и ступеней, используемых для исследовательских миссий за пределами НОО, потребует новых механизмов с новыми оболочками захвата, помимо любой стыковочной системы, используемой в настоящее время или разрабатываемой. Разработка и тестирование автономного роботизированного захвата не взаимодействующих транспортных средств-мишеней, в которых цель не имеет вспомогательных средств захвата, таких как грейферные приспособления или стыковочные механизмы, необходимы для поддержки обслуживания / спасения спутников.
  54. ^ Jump up to: а б « Концепция космического корабля 2010» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 сентября 2020 г. Проверено 17 августа 2018 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: adc4ef1a4f9a42beaf2cdde5b46b1e30__1719504360
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ad/30/adc4ef1a4f9a42beaf2cdde5b46b1e30.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Docking and berthing of spacecraft - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)