Załadunek Dragona, przygotowania na Stacji ISS

0

Trwają przygotowania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej do pierwszej w historii operacji cumowania prywatnego statku kosmicznego. Firma SpaceX planuje wystrzelić swój statek Dragon pod koniec tego miesiąca.

Firma SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) otworzy nowy rozdział historii w momencie wysłania w kierunku Stacji ISS swojego transportowego statku Dragon. Najbliższa misja będzie ostatnim demonstracyjnym lotem statku Dragon po udanym pokazie możliwości w czasie testowego lotu C1 (COTS 1). Będzie to jednocześnie połączona misja demonstracyjna C2/C3, na której przeprowadzenie w takiej formie zgodę udzieliły amerykańska i rosyjska agencja kosmiczna.

Wizja statku transportowego Dragon przechwytywanego przez manipulator SSRMS / Credits: NASA

Pomimo demonstracyjnego charakteru misji na pokładzie Dragona znajdzie się już użyteczny (ale nie krytyczny) ładunek. Pierwszy lot o właściwym charakterze zaopatrzeniowym, realizowanym w ramach programu CRS (Commercial Resupply Services), powinien odbyć się jeszcze w drugiej połowie tego roku. SpaceX w ramach CRS przeprowadzi 12 misji zaopatrzeniowych do Stacji ISS, dostarczając około 20 ton ładunków.

W czasie najbliższej misji C2/C3 firma SpaceX będzie musiała ponownie zademonstrować sprawność zbudowanego systemu transportu kosmicznego. Pokaz możliwości firmy rozpocznie się od startu dwustopniowej rakiety Falcon 9, która dostarczy Dragona na orbitę. Oczywiście przez kilka ostatnich dni przed startem zweryfikowane dokładnie zostaną wszystkie systemy, m.in. te wchodzące w skład infrastruktury naziemnej.

W czasie pierwszego i drugiego dnia lotu Dragon zademonstruje poprawność wykonania manewrów i operacji zawartych w wymaganiach dla misji C2, tj. przerwania podejścia do Stacji ISS, lotu w trybie „free drift” (przy odłączonej kontroli orientacji) czy wykorzystania systemu GPS. W czasie trzeciego dnia lotu Dragon znajdzie się 2,5 km pod Stacją ISS.

Na tym etapie misji zespół menadżerów z Centrum Kosmicznego Johnsona (Mission Management Team z Johnson Space Center) wraz z kontrolerami z siedziby SpaceX przeprowadzi głosowanie Go/No Go dla zakończenia fazy misji C2 oraz wejścia w elementy misji C3. Dragon znajdzie się wtedy 1,2 km pod Stacją ISS.

Procedura przyłączenia Dragona

Seria głosowań Go/No Go doprowadzi statek do miejsca przejęcia przez ramię manipulatora Stacji – SSRMS (Space Station Remote Manipulator System). Wcześniej odłączone zostaną silniki Dragona, wprowadzając statek w tryb „free drift”. Cumowanie do Stacji ISS odbędzie się właśnie dzięki wykorzystaniu ramienia SSRMS, umożliwiając przyłączenie statku transportowego, który nie jest wyposażony w zaawansowany system automatycznego cumowania (tak jak w przypadku rosyjskich statków Progress czy europejskich ATV). Dotychczas w ten sposób odbywały się cumowania japońskich statków transportowych HTV.

W ramach działań przygotowawczych do przybycia statku firmy SpaceX, ramię manipulatora zostało przemieszczone ze swojej dotychczasowej pozycji na MBS (Mobile Base System), przemieszczającej się za pomocą wózka transportowego MT (Mobile Transporter) po strukturze kratowniczej Stacji, na port położony na module Harmony. Z tej pozycji możliwe będzie sięgnięcie ramieniem po oczekującego w bezpiecznej odległości statku Dragon w dniu jego przybycia.

Ramieniem SSRMS będą sterować astronauci z wewnątrz stacji kontroli manipulatora w 7-okiennym module Cupola (Cupola Robotic Work Station). W razie problemów możliwe będzie skorzystanie z zapasowego systemu kontroli w module Destiny. W ramach przygotowań przed przybyciem Dragona załoga poprawnie skonfiguruje wszystkie podglądy na monitorach oraz systemy sterowania. Przed fazą maksymalnego zbliżenia statku załoga będzie także świadoma wszelkich możliwych scenariuszy sytuacyjnych.


Astronauci w trakcie pracy z manipulatorem SSRMS w module Cupola / Credits: NASA

W czasie fazy przechwycenia Dragona kontrola orientacji Stacji ISS zostanie wyłączona. Po uzyskaniu potwierdzenia przejścia statku w tryb „free drift” astronauci nakierują końcówkę LEE (Latching End Effector) manipulatora na przyłącze zaczepowe GF (Grapple Fixture). Operacja będzie dokładnie monitorowana za pomocą wielu kamer.

Dragon, przechwycony przez manipulator SSRMS, zostanie następnie przemieszczony na odległość 3,5 metra od Stacji, umożliwiając załodze wykonanie zdjęć statku z okien modułu Harmony. Uzyskany materiał zostanie szybko przesłany na Ziemię. Inżynierowie na tej podstawie ocenią kondycję Dragona po pierwszych kilku dniach pobytu w przestrzeni kosmicznej.

W kolejnym kroku statek zostanie przemieszczony na odległość 1,5 metra od węzła cumowniczego na module Harmony. Załoga kontrolująca ramię SSRMS będzie na bieżąco sprawdzać odczyty z odpowiednich urządzeń, przechodząc przez dwie fazy przyłączenia Dragona do węzła CBM (Common Berthing Module). Po oficjalnym zakończeniu operacji cumowania ramię SSRMS zwolni zaczep na Dragonie i zostanie wycofane na swoją powrotną pozycję.

Następne działania będą już zorientowane wokół sprawdzenia szczelności połączenia, od powodzenia którego zależy możliwość wejścia astronautów do wnętrza Dragona i rozpoczęcia jego rozładunku. W tym samym czasie ramię SSRMS podejmie robota Dextre (stanowiącego „zręczne” przedłużenie manipulatora), który dzięki swoim kamerom umożliwi kontrolerom zbadanie stanu modułu serwisowego Dragona.

Załadunek Dragona

W chwili obecnej trwa załadunek statku transportowego Dragon, który w swoim przedziale ciśnieniowym ma dostarczyć na Międzynarodową Stację Kosmiczną około 530 kilogramów ładunków. W skład dostarczonych towarów wchodzić będą głównie ładunki niskiej wartości, których utrata (na wypadek niepowodzenia misji C2/C3) nie odbije się negatywnie na działalności Stacji ISS.

W Dragonie umieszczane są między innymi woda, żywność oraz ubrania. W mniejszości także eksperymenty, wliczając w to sprzęt naukowy dla znajdującej się na Stacji ISS platformy NanoRacks, należącej do prywatnej firmy. W każdej następnej misji Dragona będzie zabierane ponad trzy razy więcej ładunków.

Przy procesie załadunku uczestniczy także Megan McArthur, Specjalistka Misji z ramienia NASA. Wspólna praca odbywa się w ramach testu CEIT (Crew Equipment Interface Test), celem którego jest danie astronautom, integratorom ładunku oraz inżynierom SpaceX możliwości zaznajomienia się z niemal finalną konfiguracją statku Dragon.


Megan McArthur podczas testu CEIT w statku Dragon / Credits: SpaceX

Na chwilę obecną przybycie statku SpaceX na Stację ISS planowane jest na 3 maja, jednak nie należy wykluczyć kolejnych opóźnień. Po rozładowaniu Dragona astronauci umieszczą w jego wnętrzu 660 kilogramów ładunków. Poza rosyjskim załogowym statkiem Sojuz to właśnie Dragon w zamyśle umożliwi ściągnięcie różnego sprzętu na Ziemię. Ma to spore znaczenie wobec utraty takiej możliwości wraz z wycofaniem z serwisowania amerykańskich wahadłowców. Ze Stacji ISS na Ziemię wracają między innymi eksperymenty naukowe czy wartościowy sprzęt, który uległ awarii.

Misja Dragona na Stacji ISS potrwa około trzech tygodni. Potem nastąpi odcumowanie (ponownie przy pomocy ramienia SSRMS) oraz powrót na Ziemię. Lądowanie oraz podjęcie przez odpowiedni zespół powinno mieć miejsce na zachód od Półwyspu Kalifornijskiego, na Oceanie Spokojnym.

Dostarczone na Stację ISS w tej misji demonstracyjnej ładunki nie zaliczają się do zobowiązań firmy SpaceX, które wynikają z umowy w ramach programu CRS. W czasie dwunastu zakontraktowanych misji statków Dragon ma zostać dostarczone około 20 ton ładunków. Pierwsza misja w ramach CRS ma się odbyć w drugiej połowie tego roku.

Obecna misja demonstracyjna, będąca połączeniem drugiej i trzeciej, odbędzie się w ramach programu COTS (Commercial Orbital Transportation Services). Na przeprowadzenie trzech misji w ramach tego programu amerykańska agencja przyznała firmie SpaceX 396 mln dolarów. Zgodnie z odrębną umową z NASA (w ramach programu CCDev) firma rozwija wersję załogową Dragona oraz awaryjny system ratunkowy.

Przygotowania na Stacji ISS

W związku z przybyciem nowego transportowego statku na Stację ISS od dłuższego już czasu trwają różne przygotowania, angażujące wiele czasu astronautów oraz kontrolerów. W styczniu tego roku dokonano istotnych modernizacji sprzętu oraz oprogramowania komputerów Stacji.

Modernizacji poddano między innymi jednostkę komunikacyjną CUCU (COTS UHF Communication Unit) oraz równie istotny panel obsługowy CCP (Crew Command Panel). Pierwszy z tych elementów dostarczony został na Stację ISS w listopadzie 2009 roku wraz z misją STS-129. CUCU umożliwia komunikację pomiędzy Stacją ISS a statkiem Dragon.

Z kolei CCP zapewnia wybranym, przeszkolonym członkom załogi Stacji ISS możliwość kontroli Dragona przy wykorzystaniu jednostki CUCU. Załoga może wystosować pewną ilość komend, między innymi zastopować procedurę podejścia Dragona czy wyłączyć/włączyć jego światła.

W związku z tym, że sprzęt ten został dostarczony na Stację ponad dwa lata temu, to konieczne stało się wgranie nowszego oprogramowania. Po wykonaniu tych czynności moduły zostały na początku stycznia pomyślnie przetestowane.


Jednostka komunikacyjna CUCU oraz panel obsługowy CCP / Credits: SpaceX

Kolejna modernizacja wspierająca operację cumowania nowego statku do Stacji ISS tyczyła się komputerów MDM (Multiplexer/Demultiplexer), będących częścią systemu CDH (Command & Data Handling). Komputery MDM wykonują multipleksowanie i demultipleksowanie kanałów komunikacji, co w skrócie oznacza, iż wysyłają oraz odbierają wiele sygnałów oraz strumieni danych pomiędzy Ziemią a Stacją ISS czy pomiędzy innymi komputerami ISS oraz jej systemami.

Wykorzystanie tej technologii umożliwia komunikację pomiędzy różnymi systemami Stacji ISS oraz wydawanie komend przez zarówno kontrolę na Ziemi, jak i samą załogę. W zwyczaju mawia się, że załoga używa komputerów do kontrolowania Stacji, jednak w rzeczywistości to komputery te kontrolują jednostki MDM, które z kolei właściwie kontrolują różne systemy ISS.

MDM składają się z kart procesorowych, które to były przedmiotem wymiany. Nowe karty, nazywane kartami EPIC (Enhanced Processor & Integrated Communications), wyposażone są w szybsze procesy, zwiększoną pamięć oraz port wyjścia danych dla sieci Ethernet.


Miejsce instalacji kart EPIC / Credits: NASA

Zamontowanie kart EPIC, prócz wsparcia obsługi nowego komercyjnego statku transportowego, dodatkowo umożliwiło kontrolę w czasie rzeczywistym większej ilości prowadzonych na Stacji ISS eksperymentów. Wcześniej możliwa była jednoczesna obsługa 12 eksperymentów, teraz ta liczba wynosi ponad 25.

Polecamy również:

(NASA, NSF)

{jathumbnail off}

Share.

Comments are closed.