PŘEHLED NÁKLADU. Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 1 PRAVOBOČNÍ SEGMENT ITS-S5

Transkript

1 PŘEHLED NÁKLADU Krátký distanční segment ITS-S5 v budově pro přípravu zařízení pro Mezinárodní vesmírnou stanici v Kennedy Space Center na Floridě. PRAVOBOČNÍ SEGMENT ITS-S5 Během mise STS-118 dopraví raketoplán Endeavour k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS - International Space Station) další segment příčného příhradového nosníku. Tento segment ITS-S5 vyrobený firmou Boeing má obdélníkový tvar a bude připojen na pravou stranu příčného nosníku. Náklad raketoplánu pro Mezinárodní vesmírnou stanici dále tvoří více než 740 kusů součástek vyrobených nebo vyprojektovaných opět firmou Boeing. Segment ITS-S5 je jedním z 11-ti segmentů příčného příhradového nosníku (ITS - Integrated Truss Structure) a v pořadí třetí část připojovaná na pravou stranu tohoto Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 1

2 nosníku. Bez segmentu IST-S5 by nebylo možné připojit ke stanici poslední segment ITS-S6 s panely fotovoltaických baterií a stanice by tak byla bez čtvrtiny plánované výroby energie. Příčný příhradový nosník (ITS) tvoří páteřní rám stanice ke kterému jsou připojeny přepravní plošiny, radiátory chladícího systému, panely fotovoltaických baterií a další rozličné součásti. Segment ITS-S5 bude připojen k segmentu ITS-S4 pomocí upraveného spojovacího systému (MRTAS - Modified Rocketdyne Truss Attachment System). Smyslem segmentu ITS-S5 je zejména vytvoření dostatečné mezery mezi segmenty ITS-S4 a ITS-S6 čímž dojde k zabezpečení volného otáčení jejich panelů fotovoltaických baterií (PVM - Photovoltaic module). Dále pak tento segment slouží jako propojovací část pro kabely energetických systémů a potrubí chladícího média mezi segmenty ITS-S4 a ITS-S6. Segment ITS-S6 bude k segmentu IST-S5 připojen během příští montážní mise. Konstrukce segmentu ITS-S5 je velice podobá konstrukci dlouhého dílu na kterém je v současné době umístěn právě segment ITS-S6. Příhradová konstrukce segmentu ITS-S5 je vyrobena převážně z hliníkového materiálu. Je na ní vytvořeno několik podpěr pro výstupy do kosmu, místa pro robotická propojení a umožňuje uložení potrubí amoniaku (část chladícího systému stanice kterou proudí amoniak k segmentu ITS-S6). Dále je konstrukce segmentu ITS-S5 provedena tak, že k ní lze připojit pomocí univerzálního připojovacího systému (EUTAS - Enhanced Universal Trunnion Attachment Systém), vnější skladovací plošinu (ESP - External Storage Platform). Vnější skladovací plošina se používá pro uskladnění dílů pro provádění experimentů nebo pro uložení náhradních zařízení (ORU - Orbital Replacement Units). Celý segment ITS-S5 je chráněn bílou tepelnou pokrývkou která zakrývá i část zařízení segmentu ITS-S4. Parametry segmentu ITS-S5 Rozměry Délka: 3,373 m Šířka: 4,547 m Výška: 4,243 Hmotnost 1 618,3 kg? Cena $ Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 2

3 Segment ITS-S5 bude vyzvednut z nákladového prostoru raketoplánu a z nákladového prostoru raketoplánu při jeho připojování ke stanici. Poté co pomocí jeho dálkového manipulátoru (Shuttle Remote Manipulator Systém) a poté předán staničnímu dálkovému manipulátoru (SSRMS - Space Station Robotic Manipulator Systém), který ho umístí do dočasné polohy. Staniční dálkový manipulátor bude přemisťovat segment ITS-S5 ve vzdálenosti přibližně 50 mm od paralelní jednotky (SSU - bude segment ITS-S5 ke stanici připojen, bude držák (PVRGF) v rámci prvního výstupu do kosmu přemístěno na bok segmentu a tam upevněno pomocí čtyř příchytek. Držák (PVRGF) se používá pro připojení radiátorů chladícího systému (PVR - Photovoltaic Radiators) umístěných na segmentech ITS-P3/P4, ITS-S3/S4, ITS-P6 a ITS-S6. V případě Sequential Shunt Unit) segmentu poruchy některého z těchto radiátorů ITS-S4. Instalace segmentu ITS-S5 chladícího systému (PVR) nebo v případě bude provedena automatizovaně jeho zničení meteoritem nebo za pomoci astronautů během jejich výstupu kosmickým odpadem může být při jeho do kosmu. Astronauti spojí seg- nahrazování využito právě držáku menty ITS-S4 a ITS-S5 pomocí spojovacího systému (MRTAS). Při spojování (PVRGF) umístěného na segmentu ITS-S5. použijí ruční nástroje, kterými utáh- nou čtyři primární šroubové spoje Segment ITS-S5 navrhlo oddělení o průměru 20 mm umístěné v každém ze čtyř rohů segmentu ITS-S5. Pokud Rocketdyne Power and Propulsion (nyní Pratt and Whitney), firmy Boeing. astronauti nebudou moci utáhnout tyto Segment byl vyroben v Tulse primární šroubové spoje, mohou přitáhnout dva rezervní šrouby v každém rohu a tím segment ITS-S5 zajistit. v Oklahomě v roce Do Kennedy Space Center byl dopraven 19. července Dále na něm byly provedeny závěrečné práce a kontroly. Firma Boeing Další částí segmentu ITS-S4 je držák (PVRGF - Photovoltaic Radiator Grapple Feature ) Při startu je toto madlo uloženo na horní části segmentu ITS-S5 a bude i nadále zajišťovat jeho údržbu stejně tak jako i dalších celkem 94,5 m dlouhých částí příčného příhradového nosníku. segment je za něj uchopen dálkovými manipulátory při jeho vyzvedávání Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 3

4 Nákres ukazuje držák (PVRGF), který se připojuje ke složenému radiátoru chladícího systému (PVR) VNĚJŠÍ SKLADOVACÍ PLOŠINA ESP-3 Vůbec poprvé astronauti nemusí vystupovat do kosmu a asistovat při instalaci velmi důležité části na Mezinárodní kosmickou stanici. Instalace vnější skladovací plošiny s důležitými náhradními díly bude kompletně provedena automatizovaně pomocí dálkových manipulátorů, kamerového systému (BCS Berthing Camera Systém) a držáku (PVRGF Photovoltaic Radiator Grapple Fixture). Astronauti provedou automatizovanou instalaci vnější skladovací plošiny na konstrukci segmentu ITS-P3 během sedmého dne mise STS-118. Na vnější skladovací plošině ESP-3 může být spolehlivě umístěno sedm důležitých náhradních zařízení (ORU - Orbital Replecement Units) pro stanici. Plošina ESP-3 je třetí v pořadí, která bude dopravena ke stanici a k ní připojena. Plošina ESP-1 byla nainstalována k Laboratornímu modulu Destiny během mise STS-102/5A.1 v březnu 2001 Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 4

5 a plošina ESP-2 byla nainstalována k přechodové komoře Airlock během mise STS-114//LF1 v říjnu však na rozdíl od něj přizpůsobeny pro rozmístění na stanici tím, že došlo k úpravě jejich připojovací tak, aby je bylo možné připojit na konstrukci ISS. Na vnější skladovací plošině ESP-3 budou ke stanici dopraveny součásti vyrobené firmou Boeing. Jedná se o silový setrvačník (CMG Control Moment Gyroscope) pro stabilizaci a řízení stanice, zásobník dusíku (NTA Nitrogen Tank Assembly) pro udržování tlaku v systému chlazení a sada baterií (BCDU Battery Charge/Discharge Unit). Dokud je skladovací plošina umístěná v nákladovém prostoru raketoplánu je dodávka elektrická energie pro ní a pro zařízení na ní uložené zajišťována z rozvodu energie raketoplánu. Po instalaci plošiny ke stanici je připojena k elektrickému rozvodu stanice. Mnoho náhradních zařízeních (ORU) má topná tělesa pro udržování vyšší teploty jejich vnitřních součástek v době jejich Plošina ESP-3 má k dispozici šest míst s upevňovacími mechanismy (FRAM Flight Releasable Attachment Mechanismus), které umožňují upevňování nebo uvolňování náhradních zařízení (ORU), případně jiných zařízení. Kromě těchto šesti míst je na skladovací plošině uskladnění na plošině. Ačkoli nyní pouze silový setrvačník (CMG) je navržen tak aby jeho teplota byla přesně 1,6 C (35 F). Tento silový setrvačník (CMG) proto bude uvolněn z plošiny astronauty při jejich druhém výstupu do kosmu šestý den mise a za pomoci dálkových ještě sedmé místo sloužící pro pro- manipulátorů transportován k vnější vádění montáží (FSE Flight Suport Equipment, ATA Ammonia Tank Assembly). Stejně jako konstrukce skladovací plošiny ESP-2 je i konstrukce plošiny ESP-3 vytvořena úpravou Integrovaného přepravníku materiálu (ICC Integrated Cargo Carrier). Tento přepravník skladovací plošině (ESP-2) umístěné u výstupní komory Airlock a odtud pak nainstalován místo porouchaného silového setrvačníku CMG-3. Elektrická energie přestane být do plošiny ESP-3 dodávána z raketoplánu až po uvolnění tohoto silového setrvačníku. byl navržen pro přepravu mate- riálu v nákladovém prostoru raketoplánu. Vnější skladovací plošiny ESP jsou Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 5

6 Za pomoci kamerového systému (BCS) a pevného uchycení za držák (PVRGF) bude instalace plošiny ESP-3 provedena sedmý den mise. Astronauti jí nejdříve vyjmou z nákladového prostoru raketoplánu pomocí jeho dálkového manipulátoru a následně ji přenesou ke staničnímu dálkovému manipulátoru. Staniční dálkový manipulátor ji přenese přesně na určené místo na segmentu ITS-P3. Elektrická energie bude poté do plošiny dodávaná ze stanice připojením k rozvodům na segmentu ITS-P3. Vnější skladovací plošina (ESP-3) je první částí mezinárodní vesmírné stanice která bude instalována kompletně automatizovaně. Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 6

7 Náhradní díly umístěné na vnější skladovací plošině ESP. Baterie (BCDU Battery Charge/Discharge Unit) poskytují energii stanici v době kdy na její panely fotovoltaických baterií nedopadá sluneční záření. Silový setrvačník (CMG) - udržuje stanici ve požadované poloze. Systém silových setrvačníků musí zamezit nebo vyrovnat nechtěné pohyby způsobené vznikem točivých momentů na stanici. Nádrž dusíku (NTA) - jedná se o náhradní součást (ORU) za jednu nebo druhou nádrž z dusíkem, které jsou instalovány na segmentech ITS-S1 a ITS-P1. Tyto nádrže vyrovnávají tlak v rozvodu amoniaku systému chlazení stanice. Univerzální kloubový spoj (P/R-J) jedná se opět o náhradní součást (ORU) určenou pro staniční dálkový manipulátor (SSRMS). Statistika plošiny ESP-3 Projekt: Lockheed Martin Hlavní dodavatelé: ICC SPACEHAB Inc. Power Cables Boeing ORUs Boeing, Honeywell, Lockheed Sunnyvale, a Loral ORU FSE Lockheed Použití: ESP-3 je beztlaková vnější skladovací plošina se sedmi úchytnými místy ve kterých může být umístěno šest náhradních dílů pro stanici. Zbylé sedmé místo se používá pro montáž. Plošina má také opěrky a přípojné body pro uvázání astronautů při jejich práci s náhradními díly na plošině ESP-3. Váha: Prázdná konstrukce plošiny ESP-3 váží okolo 2 901,7 kg. Při startu ze všemi náhradními díly a dalším zařízením bude vážit okolo 3 399,7 kg. Rozměry: 4 x 2,2 m. Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 7

8 Uspořádání: Základní konstrukce plošiny ESP-3 LOGISTICKÝ JEDNODUCHÝ MODUL SPACEHAB byla převzata od univerzálního přepravníku materiálu (ICC). Má šest Logistický jednoduchý modul (LSM míst s upevňovacími mechanismy Logistics Single Module) je tlakový (FRAM) pro náhradní součásti, jedno obytný modul vyrobený z hliníku rovné montážní místo (ATA FSE). a upravený pro přepravu v nákladovém Konstrukce pasivního upevňovací prostoru raketoplánu. Jeho přítomnost systému (PCAS) byla vyvinuta v Goddard Space Flight Center, NASA. Pomocí tohoto upevňovacího systému se EPS připojí k ITS-P3. Každý náhradní díl má aktivní upevňovací mechanismus (FRAM) k připojení k pasivnímu upevňovacímu mechanismu na ESP-3. přináší posádce raketoplánu lepší pracovní a životní podmínky. Spojení s obytnou částí raketoplánu je zajištěno průchodným tunelem. Logistický modul je dlouhý 3,048 m široký 4,267 m a 3,353 m vysoký. Tato kombinace tlakového modulu pro přepravu materiálu a zároveň výzkumné laboratoře poskytuje 31,149 m 3 obytného prostoru. Sestavení: Připojení náhradních součástí k jejich V logistickém modulu (LSM) může být uloženo až 118 skříněk, které jsou místům na ESP-3 prováděla firma umístěny v tomu určené sektorové SPACEHAB, Inc. na misu Canaveral. skříni dále pak dvojitá skřínka a skřínka Jakmile byly náhradní díly připojeny, systému maximálního uskladnění tak bylo kompletní zařízení převezeno do budovy příprav zařízení pro Mezinárodní vesmírnou stanici k provedení (MESS Maximum Envelope Stowage Systém). Skříňka systému maximálního uskladnění (MESS) se používá pro uložení závěrečných činností. velkých předmětu. Při misi STS-118 bude v přepravním modulu LSM o kapacitě kg (6 000 lb) dopraveno na stanici velké množství nákladu a výzkumného materiálu. Náklad který firma SPACEHAB naloží do modulu LSM předměty jako zásoby pro posádku zahrnující potraviny, osobní Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 8

9 věci a oblečení, dále pak přístroje potřebné pro provoz stanice a výzkumný materiál. Při návratu modulu LSM zpět na Zem bude naplněn okolo kg (3 000 lb) nákladu zahrnujícího prioritní náklad patřící do oblasti obrany, který je známý jako MISSE PEC. Tato věc o velikosti kufru a obsahující zkušební vzorky byla připojena na vnější povrch stanice v červenci Obsahuje okolo 875 vzorků různého materiálu, reprezentujících 40 různých zkoušek zahrnující státní výzkumy, výzkumy dodavatelů a výrobců. Vzorky jsou vystaveny stovkám možných kosmických materiálů a slunečnímu záření v nevlídném kosmickém prostředí. Když se Endeavour vrátí na Zem, vzorky budou vyloženy a podrobeny analýze, poskytující výzkumná data pro navržení více odolné kosmické lodi. Náklad biologického výzkumu SPACEHAB SPACEHAB během mise STS-118 bude provádět předběžné testy (PPT Pre-Processing Tests) na dvou úložných plošinách ve standardizovaných skříňkách raketoplánu. Předběžné testy (PPT) budou ověřovat mikro-gravitační biologické technologie, což je základní předpoklad pro budoucí výzkum společností s činností v oblasti lékařství a vývoje progresivních materiálů v mikrogravitaci. V budově pro přípravu zařízení pro ISS pracovníci připravují jednoduchý modul Spacehab pro jeho naložení do kontejneru určeného pro přepravu nákladu raketoplánu. Tento modul je částí nákladu na misi STS-118 a bude naložen do nákladového prostoru raketoplánu Endeavour na startovací rampě. Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 9

10 SILOVÝ SETRVAČNÍK Řídící systém mezinárodní kosmické stanice (ISS) je složen z Ruských a Amerických dílů, které udržují stabilitu a požadovanou polohu stanice. Zatímco Ruský segment pracuje na principu zapalování pomocných raket spalujících pohonné hmoty, tak americký segment pracuje na principu silových setrvačníků (CMG Control Movement Gyroscope). Čtyři silové setrvačníky jsou namontovány na vnější konstrukci segmentu ITS-Z1 na které je dále umístěno také komunikační zařízení. K segmentu ITS-Z1 jsou také prozatím připojeny panely fotovoltaických baterií segmentu ITS-P6. Tyto panely se používaly do doby než byly trvale nainstalovány na příčný příhradový nosník panely fotovoltaických baterií segmentů ITS-S4 a ITS-P4. Posádka raketoplánu instalovala segment ITS-Z1 se čtyřmi silovými setrvačníky v říjnu roku Každý silový setrvačník váží přibližně 272 kg a obsahuje velký plochý setrvačník vyrobený s austenitické (korozivzdorné) oceli a vážící 100 kg, který rotuje konstantní rychlostí (6 600 ot./min). Tím vyvíjí úhlový moment N.m.s -1 ve směru osy jeho otáčení. Toto rotující kolo je upevněno v otočném systému ložisek. Vhodným natočením tohoto systému pomocí elektrických motorů lze tedy směřovat osu otáčení (momentový vektor) setrvačníku do určitém směru. Tím dochází k vytvoření točivého momentu působícího na stanici který kompenzuje silový účinek gravitace a aerodynamických sil. Silové setrvačníky tedy nepotřebují ke své funkci pohonné hmoty. Pro řízení stanice a její stabilitu během jejího obíhání kolem Země za každých 90 minut rychlostí více než 8 km.s -1 jsou potřeba nejméně dva silové setrvačníky. Pro udržování stanice v požadované poloze musejí silové setrvačníky zamezit nebo absorbovat silové momenty vznikající nesprávným točivým momentem na stanici. Silové setrvačníky jsou napájeny elektrickou energii z elektrického rozvodu stanice. Mezinárodní vesmírná stanice má v současné době tři normálně pracující silové setrvačníky (CMG). Poslední se porouchal v důsledku vysokých vibrací. V rámci mise STS-118 je naplánována výměna tohoto silového setrvačníku. Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 10

11 Statistická data silových setrvačníků Hlavní dodavatel: Boeing Výrobce: L3 Communications, Space and Navigation Division, Budd Lake, N.J. Váha: 272 kg Použití: Řízení stability a požadované polohy Mezinárodní vesmírné stanice bez použití pohonných hmot. Konstrukce: Každý silový setrvačník je tvořen setrvačníkem s austenitické oceli o váze 100 kg, který se otáčí rychlostí ot.min -1. Demontáž a instalace: Při demontáži silového setrvačníku je potřeba uvolnit šest šroubů a rozpojit čtyři konektory s připojenými kabely Silový setrvačník (CMG) SYSTÉM TRANSPORTU ENERGIE MEZI STANICÍ A RAKETOPLÁNEM (SSPTS) Po sérii třech výstupů do kosmu provedených v únoru tohoto roku, je dokončen systém transportu energie ze stanice do raketoplánu (SSPTS Station-to- Shuttle Power Transfer System). Tento systém umožňuje raketoplánu v době jeho připojení ke stanici odebírat elektrickou energii přímo z panelů fotovaltaických baterií stanice. To umožní raketoplánu delší pobyt u stanice a tím i jeho posádka bude mít více času pro provádění výzkumů, výstupů do kosmu (EVA - Extra Vehicular Activities) a pro vykládání a nakládání většího množství materiálu. Všechny tři raketoplány musely být upraveny aby mohly systém transportu energie ze stanice (SSPTS) využívat. Tyto úpravy byly dokončeny v květnu Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 11

12 Prvním upraveným raketoplánem pro systém transportu energie ze stanice do raketoplánu byl Endeavour a posledním byl Discovery. Poprvé bude nový systém transportu energie využit během této mise raketoplánu Endeavour. Projekt SSPTS je unikátní protože se jedná o první významnější vývojový projekt na kterém pracují společně firma Boeing ISS a NASA program STS. Finanční zajištění poskytuje firma Boeing ISS na základě realizace její zakázky. Vylepšení prováděná pro zavedení systému transportu energie ze stanice do raketoplánu, musela být provedena tak aby se elektrický systém raketoplánu mohl připojit elektrickému systému stanice napájenému z jejích panelů fotovoltaických baterií a transportovat z něho energii. Pokud se tento transport bude provádět, tak se dosáhne nižší spotřeby kapalného vodíku a kyslíku používaného pro výrobu elektrické energie v bateriových článcích raketoplánu. Systém transportu energie (SSPTS) prodlouží dobu po kterou může být raketoplán ukotven u stanice ze současných 6 až 8 dnů na 9 až 12 dnů. Toto prodloužení poskytne astronautům více času pro transport zásob, provádění experimentů a detailních kontrol raketoplánu. Před provedením zmíněných úprav měl raketoplán pouze zařízení schopné přepravovat energii z jeho stejnosměrnému systému o napětí 28 V do stejnosměrného systému stanice o napětí 120 V. Tento transport umožňovala transformační jednotka (APCU Assembly Power Converter Unit). Tato jednotka však nebyla schopná přenášet energii ze stanice do raketoplánu. Zavedení systému transportu energie ze stanice do raketoplánu (SSPTS) byla nahrazena transformační jednotka (APCU) jednotkou pro přenos energie (PTU Power Transfer Unit). Toto zařízení umožňuje stejně jako APCU transport energie z raketoplánu do stanice ale navíc i transport energie ze stanice do raketoplánu a tedy i transformaci napětí ze staničního 120 V stejnosměrného systému na 28 V stejnosměrný systém raketoplánu. S těmito úpravami je stanice nyní schopná transportovat osm kilowat energie do raketoplánu stejně jako to bylo v případě transformační jednotky (APCU). Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 12

13 Přidáním jednotky pro přenos energie (PTU), byly do raketoplánu Endeavour a Discovery přidány nové kabely a zobrazovací display. Další kabely byly nataženy na vnějším povrchu laboratoře Destiny Mezinárodní vesmírné stanice. Energie prochází přes přechodový tunel (PMA-2 Pressurized Meting Adapter) ke kterému je raketoplán připojen skrz existující elektrické konektory, které byly dříve používány pro systém transportu energie z raketoplánu do stanice. Dodávka a instalace první jednotky pro přenos energie (PTU) proběhla dne v rámci příprav na start montážního letu 13A.1 plánovaného pro let STS-118 raketoplánu Endeavour. Zbývající kabely byly na stanici nainstalovány dne během výstupu do kosmu (ISS EVA-8). Instalace kabelů pro raketoplán Discovery (OV-103) byla dokončena v květnu Časový průběh úprav souvisejících se systémem transportu (SSPTS) Raketoplán je nadále schopný dodávat elektrickou energii o napětí 120 V skrz transformační jednotku (APCU) Testování modelu jednotky pro přenos energie (PTU) bylo kompletně dokončeno během léta v jednotce pro přenos energie (PTU) do elektrických systémů Logistických modulů (MLPM Multi-Purpose Logistics Instalace kabelů na raketoplánu Endeavour (OV-105) byla dokončena v Kennedy Space Center v létě Module) pokud budou dopravovány jako náklad. Dále může poskytnout energii radiátorům tlakových modulů dopravovaných ke stanici. Staniční kabely byly dopraveny na ISS v rámci mise STS-116 Boeing začal pracovat na projektu systému v prosinci transportu (SSPTS) v září roku Jednotka pro přenos energie (PTU) byla schválena pro používání do ale již před tím získal nepatrné zkušenosti na základě vývojových prací, které prováděl pro Huntington Beach Část kabelů byla na stanici nainstalována během výstupu do kosmu and Canoga Park, Calif., facilities. Výrobu jednotky pro přenos energie (PTU) (EVA ISS-6) dne provedla firma Pratt and Whiney Rocketdyne Propulsion and Power Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 13

14 (Canoga Park), zatímco kabely a zařízení pro stanici vyráběla firma Boeing Houston Product Support Center. Zbývající vylepšení raketoplánu, jako například nové kabely, řídící skříň se spínači a displayem dodala firma Boeing Huntington Beach. Jednotka pro přenos energie (PTU) Červenec 2007 PŘEHLED NÁKLADU 14