Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Внешний вид солнечных батарей и стальной фермы МКС. Белая облицовка - это кевларовые панели для защиты от микрометеороидов.
Элементы МКС по состоянию на август 2019 года .

Структура Интегрированной Трасс ( ИТС ) на Международной космической станции (МКС) состоит из линейной последовательности расположена соединенных ферм , на которых различные безнапорных компоненты смонтированы такие как логистические носители, радиаторы , солнечные батареи и другое оборудование. Он снабжает МКС шинной архитектурой. Его длина составляет около 110 метров, он сделан из алюминия и нержавеющей стали .

Компоненты фермы [ править ]

Все компоненты фермы были названы в соответствии с их запланированными конечными положениями: Z для зенита, S для правого борта и P для левого борта, с номером, указывающим последовательное положение. Ферму S0 можно назвать неправильной, поскольку она установлена ​​по центру в зените Destiny и не находится ни по правому, ни по левому борту.

Производство [ править ]

Астронавт НАСА Рид Вайзман осматривает стальной каркас ферменной конструкции

Сегменты фермы ISS были изготовлены компанией Boeing на ее предприятиях в Хантингтон-Бич, Калифорния, Мишуд, Новый Орлеан, Лос-Анджелес, Хантсвилле, Алабама, и Талсе, штат Оклахома. [ необходима цитата ] Фермы были затем перевезены или отправлены в Производственный комплекс космической станции Космического центра Кеннеди для окончательной сборки и проверки.

Каркас конструкции был изготовлен с использованием нескольких производственных процессов, включая процессы литья по выплавляемым моделям , горячей прокатки стали , перемешивания трением и сварки TIG . [ необходима цитата ]

Ферма Z1 [ править ]

Ферма Z1
Z1 Ферма над модулем

Первая ферма, ферма Z1, была запущена на борту STS-92 в октябре 2000 года. Она содержит узлы гироскопа управления моментом (CMG), электропроводку, оборудование связи и два плазменных контактора, предназначенных для нейтрализации статического электрического заряда космической станции. .

Другая цель фермы Z1 заключалась в том, чтобы служить в качестве временной монтажной позиции для «фермы P6 и солнечной батареи» до ее перемещения в конец фермы P5 во время STS-120. Ферма Z1, хотя и не являлась частью основной фермы, была первой постоянной решетчатой ​​структурой для МКС, очень похожей на ферму, создавая основу для будущего добавления основных ферм или магистралей станции. Он изготовлен из нержавеющей стали, титана и алюминиевых сплавов.

Хотя основная часть фермы Z1 не находится под давлением, она имеет порт общего механизма причаливания (CBM), который соединяет ее надир с зенитным портом Unity и содержит небольшой герметичный купол, который позволял астронавтам подключать электрические заземляющие ленты между Unity и фермой без выход в открытый космос. [1] [2] Кроме того, купол внутри CBM Z1 может использоваться как место для хранения. [3]

Ферма Z1 также оснащена обращенным вперед кольцом ручного швартовного механизма (MBM). [4] Этот MBM не является портом и не работает под давлением или с электрическим приводом, но им можно управлять с помощью ручного инструмента, чтобы прикрепить к нему любой пассивный CBM . [5] MBM фермы Z1 использовался только один раз, чтобы временно удерживать PMA-2 , в то время как лаборатория Destiny была пришвартована к узлу Unity во время STS-98 . После установки ближайшей фермы S0 в апреле 2002 года доступ к MBM был заблокирован.

В октябре 2007 г. элемент фермы P6 был отсоединен от Z1 и перенесен на P5; P6 теперь будет постоянно связан с P5. Ферма Z1 теперь используется исключительно для размещения модулей CMG, оборудования связи и плазменных контакторов; кроме того, Z1 теперь подключается исключительно к Unity (узел 1) и больше не содержит других элементов космической станции.

В декабре 2008 года компания Ad Astra Rocket Company объявила о соглашении с НАСА разместить на станции испытательную версию своего ионного двигателя VASIMR, чтобы взять на себя обязанности по перезагрузке. В 2013 году модуль подруливающее был предназначен для размещения на верхней части фермы Z1 в 2015. [6] NASA и Ad Astra подписала контракт на разработку двигателя VASIMR на срок до трех лет , в 2015 году [7] Тем не менее, в 2015 НАСА отказалось от планов по запуску VF-200 на МКС. Представитель НАСА заявил, что МКС «не была идеальной демонстрационной платформой для желаемого уровня производительности двигателей». [8] (Примером космического корабля, в котором для поддержания орбиты использовался ионный двигатель, былИсследователь гравитационного поля и стационарной циркуляции океана , двигатель которого позволял ему поддерживать очень низкую орбиту.)

Воспроизвести медиа
Анимация, показывающая различные виды фермы Z1, которая была установлена ​​на Международной космической станции экипажем STS-92.
На этой фотографии 2001 года показана альтернативная конфигурация фермы, в которой ферма Z1 была критическим элементом между солнечными батареями и модулями.
Командир 11-й экспедиции Сергей Константинович Крикалев в ферменном куполе Z1.

Ферма S0 [ править ]

Ферма S0
Стальная опорная конструкция фермы S0, подключенная к лаборатории США

Ферма S0 (также называемая центральной интегрированной ферменной сборкой правого борта 0 ) образует центральную основу космической станции. Он был прикреплен к верхней части лабораторного модуля Destiny во время STS-110 в апреле 2002 года. S0 используется для направления питания на модули станции под давлением и отвода тепла от модулей к фермам S1 и P1. Ферма S0 не стыкована с МКС, а соединена с четырьмя стойками из нержавеющей стали «Модуль к ферменной конструкции» (MTS).

Фермы P1, S1 [ править ]

Ферма S1
Ферма P1

Фермы P1 и S1 (также называемые фермами теплового радиатора левого и правого борта ) прикреплены к ферме S0 и содержат тележки для транспортировки Canadarm2 и астронавтов на рабочие места вместе с космической станцией. Каждый из них пропускает 290 кг (637 фунтов) безводного аммиака через три теплоотводящих радиатора. Ферма S1 была запущена на STS-112 в октябре 2002 года, а ферма P1 была запущена на STS-113 в ноябре 2002 года. Детальное проектирование, испытания и строительство конструкций S1 и P1 были выполнены McDonnell Douglas (ныне Boeing) в Хантингтоне. Пляж, Калифорния. Первые части конструкции были вырезаны в 1996 году, а поставка первой фермы произошла в 1999 году.

Фермы P2, S2 [ править ]

Фермы P2 и S2 планировались как места для ракетных двигателей в первоначальном проекте космической станции «Свобода» . Поскольку российские части МКС также обеспечивали эту возможность, возможность перезапуска космической станции Freedom в этом месте больше не требовалась. Итак, P2 и S2 были отменены. [9]

Фермы P3 / P4, S3 / S4 в сборе [ править ]

Воспроизвести медиа
Детали и раскладывание фермы P3 / P4 в деталях (анимация)
Ферма P3 / P4
Ферма S3 / S4

Узел фермы P3 / P4 был установлен космическим челноком Atlantis STS-115 , запущенным 9 сентября 2006 г., и прикреплен к сегменту P1. Сегменты P3 и P4 вместе содержат пару солнечных батарей , радиатор и поворотный шарнир , который направляет солнечные батареи и соединяет P3 с P4. После его установки через поворотный шарнир не протекала энергия, поэтому электричество, генерируемое крыльями солнечной батареи P4, использовалось только на сегменте P4, а не на остальной части станции. Затем, в декабре 2006 года, в результате капитального переноса электропроводки станции с помощью STS-116 эта энергия была направлена ​​на всю сеть. Ферма S3 / S4 в сборе - зеркальное отображение P3 / P4 - была установлена ​​11 июня 2007 г. такжеКосмический шаттл " Атлантис" во время полета STS-117 , миссия 13А, установлен на сегменте фермы S1.

Основные подсистемы P3 и S3 включают систему межсегментного присоединения (SSAS), вращающееся соединение Solar Alpha (SARJ) и систему крепления негерметичных грузовых автомобилей (UCCAS). Основные функции сегмента фермы P3 заключаются в обеспечении механических интерфейсов, интерфейсов питания и данных для полезных нагрузок, прикрепленных к двум платформам UCCAS; осевая индексация для слежения за солнцем или поворот массивов для следования за солнцем через SARJ; перемещение и размещение на рабочей площадке мобильного транспортера . Первичная конструкция P3 / S3 состоит из алюминиевой конструкции шестиугольной формы и включает четыре переборки и шесть лонжеронов . [10] Ферма S3 также поддерживает EXPRESS Logistics Carrier. локации, которые будут запущены и установлены первыми в 2009 году.

Основные подсистемы фотоэлектрических модулей (PVM) P4 и S4 включают два крыла солнечной батареи (SAW), фотоэлектрический излучатель (PVR), структуру интерфейса Alpha Joint (AJIS) и модифицированную систему крепления фермы Rocketdyne (MRTAS) и Beta Подвес в сборе (BGA).

Фермы P5, S5 [ править ]

Ферма P5
Ферма S5

Фермы P5 и S5 - это соединители, которые поддерживают фермы P6 и S6 соответственно. Длина ферм P3 / P4 и S3 / S4 была ограничена вместимостью грузового отсека космического челнока , поэтому эти небольшие (3,37 м в длину) соединители необходимы для удлинения фермы. Ферма P5 была установлена ​​12 декабря 2006 года во время первого выхода в открытый космос миссии STS-116 . Ферма S5 была выведена на орбиту миссией STS-118 и установлена ​​11 августа 2007 года.

Фермы P6, S6 [ править ]

Ферма P6
Ферма П6 после переезда
Ферма S6

Ферма P6 была вторым сегментом фермы, который должен был быть добавлен, потому что он содержит большое крыло солнечной решетки (SAW), которое вырабатывает необходимую электроэнергию для станции до активации SAW на ферме P4. Первоначально он был установлен на ферму Z1 , и ее флюс расширен во время STS-97 , но флюс был сложен, одна половины за один раз, чтобы освободить место для пил на стропилах P4 и S4, во время STS-116 и STS - 117 соответственно. Шаттл миссионерский СТС-120 (сборочный полет 10А) отсоединил ферму P6 от Z1, повторно установил ее на ферме P5, повторно развернул панели радиатора и попытался повторно развернуть свои SAW. Одна SAW (2B) была развернута успешно, но вторая SAW (4B) образовала значительный разрыв, который временно остановил развертывание примерно на 80%. Впоследствии это было исправлено, и теперь массив полностью развернут. Более поздняя миссия по сборке (нестандартная STS-119 ) смонтировала ферму S6 на ферме S5, которая обеспечила четвертый и последний набор солнечных батарей и радиаторов.

Галерея ферм [ править ]

  • Ферма Z1 (вверху) и модуль Unity (внизу) от STS-92 в октябре 2000 г.

  • S0 ферменной (выше) от STS-110 17 апреля 2002

  • Установка элемента фермы МКС S1 на СТС-112 10 октября 2002 г.

  • Монтаж стропильного элемента МКС П1 на СТС-113 28 ноября 2002 г.

  • Р3 / Р4 ферменной сборки устанавливается во STS-115 13 сентября 2006 г. Астронавты дают масштаб изображения.

  • Недавно установленная ферма S3 / S4 во время первого выхода в открытый космос миссии STS-117 11 июня 2007 года.

  • Space Shuttle Discovery «s Canadarm-1 роботизированные руки руки прочь от Р5 TRUSS секции к Международной космической станции Canadarm-2 во время миссии шаттла STS-116 в декабре 2006 года.

  • Space Shuttle Endeavour приближается к Международной космической станции во время миссии STS-118 с секцией фермы S5, готовой к установке.

  • EVA вид каркаса из конструкционной стали

  • Производство наконечников фермы S3 в НАСА Мишуд

Подсистемы фермы [ править ]

  • Международная космическая станция 5 ноября 2007 г. после перемещения стропильного узла P6 (крайний справа) на STS-120.

  • Космическая станция, демонстрирующая завершенную сборку фермы (по состоянию на март 2009 г.)

Солнечные батареи [ править ]

Смотрите также: Электрическая система Международной космической станции
Крупным планом - солнечная батарея, сложенная гармошкой.

Международная космическая станция Главный источник «s энергии от трех из четырех крупных американского производства фотоэлектрических массивов в настоящее время на станции, которую иногда называют как солнечная батарея Wings (SAW). Первая пара массивов прикреплена к сегменту фермы P6, который был запущен и установлен поверх Z1 в конце 2000 года во время STS-97 . Сегмент P6 был перемещен в свое окончательное положение, прикрепленный болтами к сегменту фермы P5, в ноябре 2007 года во время STS-120 . Вторая пара массивов была запущена и установлена ​​в сентябре 2006 года во время STS-115 , но они не обеспечивали электричеством до STS-116.в декабре 2006 г., когда на станции была проведена электрическая переустановка. Третья пара массивов была установлена ​​во время STS-117 в июне 2007 года. Последняя пара прибыла в середине марта 2009 года на STS-119 . Больше солнечной энергии должно было быть доступно через российскую платформу Science Power , но она была отменена. [10]

Каждый из солнечных батарей крыльев 34 м (112 футов) в длину на 12 м (39 футов) в ширину, и способны генерировать почти 32,8 кВт от постоянного тока мощностью. [11] Они разделены на два фотоэлектрических одеяла с мачтой развертывания между ними. Каждое одеяло имеет 16 400 кремниевых фотоэлектрических ячеек , каждая ячейка размером 8 см х 8 см, сгруппированных в 82 активных панели, каждая из которых состоит из 200 ячеек, с 4 100 диодами . [10]

Каждая пара одеял складывалась гармошкой для компактной доставки в космос. После выхода на орбиту мачта для развертывания между каждой парой одеял разворачивает массив на всю длину. Подвесы , известные как Beta Gimbal Assembly (BGA), используются для вращения массивов так, чтобы они были обращены к Солнцу, чтобы обеспечить максимальную мощность Международной космической станции.

Вращающийся шарнир Solar Alpha [ править ]

Альфа совместное является основным вращающееся соединение позволяет солнечные батареи , чтобы следить за солнцем; в номинальном режиме альфа-шарнир вращается на 360 ° по каждой орбите (однако, см. также режим Night Glider ). Одно вращающееся соединение Solar Alpha (SARJ) расположено между сегментами фермы P3 и P4, а другое - между сегментами фермы S3 и S4. Во время работы эти соединения непрерывно вращаются, чтобы крылья солнечных батарей на внешних сегментах фермы были ориентированы на Солнце. Каждый SARJ имеет диаметр 10 футов, весит примерно 2500 фунтов и может непрерывно вращаться с помощью подшипниковых узлов и системы сервоуправления. Как по левому, так и по правому борту вся мощность проходит через узел передачи электроэнергии (UTA) в SARJ. Ролл кольцосборки позволяют передавать данные и мощность через вращающийся интерфейс, поэтому ему никогда не придется раскручиваться. SARJ был разработан, построен и испытан компанией Lockheed Martin и ее субподрядчиками. [10]

Вращающиеся шарниры Solar Alpha содержат узлы блокировки привода, которые позволяют внешним сегментам ITS вращаться и отслеживать Солнце . Компонент DLA - это шестерня, которая входит в зацепление с кольцом качения, которое служит ходовой шестерней . В каждом SARJ есть два гоночных кольца и два DLA, обеспечивающих резервирование на орбите, однако потребовалась бы серия выходов в открытый космос для изменения положения DLA и подшипниковых узлов поворотного механизма (TBA) для использования альтернативного гоночного кольца. Запасной DLA доставлен на МКС на STS-122 . [12]

В 2007 году проблема была обнаружена в SARJ правого борта и в одном из двух бета карданных узлов (BGA). [13] Повреждение произошло из-за чрезмерного и преждевременного износа гусеницы в шарнирном механизме. SARJ был заморожен во время диагностики проблемы, и в 2008 году гусеница была смазана для решения этой проблемы. [14]

Кондиционирование и хранение энергии [ править ]

Смотрите также: Электрическая система Международной космической станции

Блок последовательного шунтирования (SSU) предназначен для грубой регулировки солнечной энергии, собираемой в периоды инсоляции - когда массивы собирают энергию в периоды наведения на солнце. Последовательность из 82 отдельных цепочек или линий электропередач ведет от солнечной батареи к SSU. Маневрирование или управление выходом каждой струны регулирует количество передаваемой мощности. Заданное значение регулируемого напряжения контролируется компьютером, расположенным на IEA, и обычно устанавливается на уровне около 140 вольт. SSU имеет функцию защиты от перенапряжения для поддержания выходного напряжения ниже 200 В постоянного тока максимум во всех рабочих условиях. Затем эта мощность передается через BMRRM в DCSU, расположенный в IEA. Размеры SSU - 32 на 20 на 12 дюймов (81 на 51 на 30 см) и вес 185 фунтов (84 кг). [ необходима цитата ]

Каждая аккумуляторная батарея состоит из 38 легких никель-водородных элементов и соответствующего электрического и механического оборудования. Каждая батарея в сборе имеет паспортную емкость 81  Ач (291600  C ) и 4 кВтч (14 МДж). [15] Эта мощность подается на ISS через BCDU и DCSU соответственно. Батареи имеют расчетный срок службы 6,5 лет и могут превышать 38 000 циклов заряда / разряда при глубине разряда 35%. Каждая батарея имеет размеры 40 на 36 на 18 дюймов (102 на 91 на 46 см) и весит 375 фунтов (170 кг). [16]

Мобильная базовая система [ править ]

Основная статья: Мобильная система обслуживания § Мобильная базовая система

Мобильная базовая система (MBS) представляет собой платформу (установленную на мобильном транспортере ) для роботизированных манипуляторов Canadarm2 и Dextre, несущих их по рельсам на 108 метров между фермами S3 и P3. [17] Помимо рельсов Canadarm2 может перешагнуть через альфа-поворотный шарнир и переместиться к зажимным приспособлениям на ферме S6 и P6. Во время STS-120 астронавт Скотт Паразински использовал датчик стрелы орбитального аппарата, чтобы восстановить разрыв в солнечной батарее 4B.

Последовательность сборки фермы и солнечной батареи [18] [ править ]

Основная статья: Сборка Международной космической станции
ЭлементПолетДата запускаДлина
(м)		Диаметр
(м)		Масса
(кг)
Ферма Z13А - СТС-9211 октября 2000 г.4.64.28,755
Ферма P6 - солнечная батарея4А - СТС-9730 ноября 2000 г.18,310,715 824
Ферма S08А - СТС-1108 апреля 2002 г.13,44.613 971
Ферма S19А - СТС-1127 октября 2002 г.13,74.614 124
Ферма P111А - СТС-11323 ноября 2002 г.13,74.614 003
Ферма P3 / P4 - солнечная батарея12А - СТС-1159 сентября 2006 г.13,74.815 824
Ферма Р5 - распорка12А.1 - СТС-1169 декабря 2006 г.3,374,551864
Ферма S3 / S4 - солнечная батарея13А - СТС-1178 июня 2007 г.13,710,715 824
Ферма S5 - распорка13А.1 - СТС-1188 августа 2007 г.3,374,551818
Ферма P6 - солнечная батарея (перемещение)10А - СТС-12023 октября 2007 г.18,310,715 824
Ферма S6 - солнечная батарея15А - СТС-11915 марта 2009 г.13,710,715 824
Компоненты фермы ISS

Технические чертежи [ править ]

  • Z1 Ферменная конструкция

  • S0 Ферменная конструкция

  • P1 / S1 Конструкция фермы

  • P3 / 4 / S3 / 4 Ферменная конструкция

  • P5 / S5 Конструкция фермы

  • P6 / S6 Конструкция фермы

См. Также [ править ]

  • Платформа Science Power  - Отмененный модуль МКС
  • Изготовление Международной космической станции  - Изготовление элементов МКС
  • Сборка Международной космической станции
  • Список полетов к Международной космической станции  - статья со списком Википедии

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Уильям Харвуд (14 октября 2000 г.). «Сегодня к космической станции добавят ферменную конструкцию» . Космический полет сейчас . Проверено 21 сентября 2009 года .
  2. ↑ «Брифинг о статусе Международной космической станции, 13 июня 2005 г.» .
  3. ↑ «Брифинг о состоянии международной космической станции, 13 июня 2005 г. - командир с упакованным Z1» .
  4. ^ "НАСА STS-92 Press Kit" (PDF) (Пресс-релиз). 2002-06-02.
  5. ^ «Активный и пассивный с защелками и болтами». Механизмы интерфейса МКС и их наследие . 2011-01-01. 20110010964.
  6. ^ "Высокотехнологичный двигатель VASIMR может обеспечить сверхбыстрые путешествия на Марс" .
  7. ^ "Компания Ad Astra Rocket и НАСА переходят к этапу реализации партнерства NextSTEP VASIMR" . spaceref.com .
  8. ^ NASA nixes Ad Astra тест ракеты на космической станции . SEN News , Ирен Клотц. 17 марта 2015.
  9. ^ «Задайте вопрос команде миссии - вопросы и ответы» . НАСА . Проверено 12 сентября 2006 года .
  10. ^ a b c d "Пресс-кит СТС-115" (PDF) . Проверено 20 сентября 2006 года .
  11. ^ "Расправьте крылья, пора летать" . НАСА. 26 июля 2006 . Проверено 21 сентября 2006 года .
  12. ↑ Крис Бергин (28 ноября 2007 г.). «Выходящие в открытый космос STS-122 получают дополнительную защиту» . НАСА SpaceFlight.com . Проверено 1 декабря 2007 .
  13. ^ УИЛЬЯМ ХАРВУД, " Новый приводной двигатель солнечной батареи успешно испытан , 30 января 2008 г., Spaceflight Now (доступ 9 июля 2012 г.)
  14. ^ Харик, Эллиотт П .; и другие. (2010). "Исследование аномалии вращения сустава альфа Солнца на Международной космической станции" (PDF) . Труды 40 - й аэрокосмический Механизмы Symposium, NASA Kennedy Space Center, 7-9 мая 2010 . НАСА . Проверено 8 октября 2018 года .
  15. ^ "Никель-водородные батареи Международной космической станции приблизились к отметке трехлетнего пребывания на орбите" . НАСА . Проверено 14 сентября 2007 года .
  16. ^ "Полезная нагрузка STS-97: Сборка фотоэлектрической матрицы (PVAA)" . НАСА. Архивировано из оригинала 23 января 2001 года . Проверено 14 сентября 2007 года .
  17. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2015-06-29 . Проверено 26 июня 2015 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  18. ^ https://www.nasa.gov/pdf/179225main_ISS_Poster_Back.pdf

Внешние ссылки [ править ]

  • НАСА Flash ITS Interactive