Nowy zautomatyzowany pojazd transferowy ESA, Jules Verne, spędził ostatnio 21 dni w komorze, która symulowała zimno, promieniowanie i próżnię kosmiczną. 20-tonowy statek kosmiczny zostanie ostatecznie przymocowany do szczytu rakiety Ariane 5 latem 2007 roku i odlany na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Ostatecznie cała flota tych statków kosmicznych zostanie zbudowana, przenosząc ładunek zastępczy na stację, a następnie służąc jako jednorazowe pojemniki na śmieci, spalając się w ziemskiej atmosferze.
Przez 21 dni z rzędu Jules Verne, pierwszy zautomatyzowany pojazd transportowy (ATV), nie tylko przetrwał najsurowsze warunki środowiska kosmicznego, ale z powodzeniem przetestował na ziemi swoje oprogramowanie i sprzęt do lotu w najtrudniejszych symulowanych warunkach próżni kosmicznej, ujemnych temperatur i płonącego promieniowania słonecznego.
ATV Julesa Verne'a, najbardziej złożonego statku kosmicznego, jaki kiedykolwiek opracowano w Europie, ma odbyć swój inauguracyjny lot na szczycie Ariane 5 latem 2007 roku, aby ponownie zaopatrzyć Międzynarodową Stację Kosmiczną. Właśnie zakończył swoją najbardziej wyczerpującą kampanię testową w obiektach testowych ESA w ESTEC w Noordwijk w Holandii.
„Rozpoczęta 22 listopada kampania testowa z różnymi cyklami faz zimnych i gorących została przeprowadzona zgodnie z harmonogramem, a„ zachowanie ”tego złożonego statku kosmicznego było zasadniczo zgodne z oczekiwanym w reakcji na zimno i gorąco środowisko ”, powiedział Bachisio Dore, kierownik ESA ATV ds. integracji i weryfikacji montażu (AIV). „Pomyślne zakończenie tej kampanii testowej stanowi kamień milowy dla programu ATV.”
Wyzwanie termiczne
Najtrudniejszym aspektem testu było utrzymanie przez ATV firmy Jules Verne temperatur w ściśle określonych granicach, zgodnych ze wszystkimi tysiącami części sprzętu, które składają się na jego wyrafinowane podsystemy. Specjalne oprogramowanie i nowa technologia pozwalają ATV zrównoważyć temperatury na statku kosmicznym i pozwolić mu płynnie latać w mroźnej ciemności, płonącym promieniowaniu słonecznym oraz w próżni środowiska orbitalnego.
„To tak, jakby włożyć komputerowy laptop do zamrażarki, a następnie wystawić go na słońce w letnim upale i wrócić do zamrażarki, gdy ciągle go używasz”, wyjaśnił jeden z 35 inżynierów Astrium i podwykonawców, którzy monitorują statek kosmiczny przez całą dobę, siedem dni w tygodniu.
Jules Verne nie jest laptopem - to 20-tonowy statek kosmiczny wielkości autobusu piętrowego z dziesiątkami potężnych komputerów i dużą ilością elektroniki. Jego oprogramowanie składające się z miliona wierszy kodu czyni go największym i najbardziej rozbudowanym, jaki kiedykolwiek opracowano w Europie.
Wbudowane 625 czujników termicznych i kolejne 250 dodatkowych czujników, specjalnie dodanych do testu wewnątrz i wokół Julesa Verne'a, dokładnie monitorują, czy temperatura utrzymuje się w dopuszczalnych granicach przez całą dobę.
Jednocześnie w ogromnej komorze 2 300 m³ Large Space Simulator (LSS) odtworzono warunki otoczenia na orbicie i cykle termiczne. Osiągnięto typowy poziom próżni wynoszący jedną milionową milibara, temperaturę zewnętrznej komory obniżono do minus 30 ° C lub minus 80 ° C zgodnie z cyklem testowym; i na krótki czas uruchomiono symulator Słońca, zapewniający poziomą wiązkę słoneczną o średnicy 6 metrów, aby emitować silny strumień 1400 W na metr kwadratowy na olśniewającej białej warstwie chroniącej Julesa Verne'a.
Najnowocześniejsze rury cieplne
ATV składa się z dwóch głównych modułów o własnych wymaganiach temperaturowych. Zintegrowany przewoźnik ładunku pod ciśnieniem, z 48-metrowym przedziałem przeznaczonym do przewozu całego ładunku do stacji (o maksymalnej masie 7 667 kg). Moduł ten, który dokuje do ISS, musi pozostawać między 20 ° C a 30 ° C między startem a dokowaniem oraz podczas dołączonej fazy z ISS, zwłaszcza gdy paliwo jest przenoszone na stację.
Moduł awioniki / napędu bezciśnieniowego, który obejmuje silniki rakietowe, energię elektryczną, elektronikę, komputery, komunikację i awionikę, musi pozostać w zakresie od 0 ° C do 40 ° C.
Zatoka awioniki, która jest mózgiem ATV, wytwarza własne ciepło z dużej liczby urządzeń elektronicznych, a jednocześnie zarządza bardzo wyrafinowanym systemem kontroli przegrzania. „Dzięki 40 najnowocześniejszym rurkom cieplnym o zmiennym przewodnictwie umieszczonym w komorze awioniki ATV jest w stanie odprowadzać ciepło i uwalniać energię bezpośrednio w kosmos lub, w przeciwnym razie, ogrzewać inne części w bardzo ekonomiczny sposób moda. Ta nowa technologia oznacza, że możemy pozbyć się o 50% więcej energii dla całego statku kosmicznego i nadal utrzymywać odpowiednie wewnętrzne środowisko temperaturowe ”, wyjaśnia Patrick Oger, inżynier termiczny Astrium.
Kolejnym celem testu było monitorowanie odgazowania ATV, spowodowanego przez niektóre materiały statku kosmicznego, które w warunkach próżni uwalniają niektóre gazy wewnętrzne, które zwykle są w nich uwięzione. Próbki gazu ATV zebrano podczas testów w komorze próżniowej i zostaną one później przeanalizowane. Inżynierowie kosmiczni chcą mieć pewność, że gazy ATV nie zanieczyszczają kluczowych mechanizmów statku kosmicznego, takich jak te, które obracają panele słoneczne w kierunku Słońca. Ich obrót w różnych temperaturach przebiegał prawidłowo, mimo że cztery panele słoneczne nie zostały zamontowane na ATV na potrzeby testu.
Tysiąc sekwencji testowych
Głównym celem testu było sprawdzenie, czy w środowisku próżni termicznej wszystkie elementy sprzętu działają prawidłowo. Aby osiągnąć ten cel dla złożonego statku kosmicznego, takiego jak ATV, konieczne było opracowanie, dostrojenie i zatwierdzenie przez inżynierów Astrium około tysiąca procedur testowych i automatycznych sekwencji testowych.
Na przykład podczas testu inżynierowie ATV aktywowali również niektóre ruchome części statku kosmicznego. Gdy tylko wydano polecenie przedłużenia lub wycofania sondy systemu dokowania, byli w stanie zobaczyć, jak porusza się powoli, patrząc przez małe okna LSS w górnej części statku kosmicznego.
W ostatnich dniach testów przeprowadzono kilka symulowanych odpaleń 32 silników strumieniowych za pomocą helu w celu zweryfikowania prawidłowej interakcji między podsystemem napędowym a awioniką. Dodatkowo cały sprzęt potrzebny ATV do wykonywania manewrów awaryjnych w celu uniknięcia kolizji z ISS został przetestowany podczas testów termicznych, symulując wykonanie czterech takich manewrów.
„Dzięki tym szeroko zakrojonym testom udało się zweryfikować cały ATV, czyli cały sprzęt, który reagował na trudne warunki orbitalne. Jednocześnie mogliśmy sprawdzić pełną wydajność sprzętu i oprogramowania potrzebnego do sterowania mocą i temperaturą w warunkach zbliżonych do przestrzeni kosmicznej ”- mówi Marc Chevalier, kierownik Astrium ATV w teście montażu integracji (AIT). „Ten udany test pokaże nam również drobne usprawnienia procedur oprogramowania, które warto wdrożyć”.
W nadchodzących tygodniach około 50 gigabajtów danych testowych przechowywanych podczas 270 godzin testów funkcjonalnych przeprowadzonych podczas testu termicznego, które zostały zarchiwizowane, zostanie dokładnie przeanalizowane, aby upewnić się, że wszelkie drobne anomalie lub błędy są w pełni zrozumiałe.
Oryginalne źródło: ESA News Release
