Халықаралық ғарыш станциясының «Купола» модульі

Кіріспе

Халықаралық ғарыш станциясының бақылау модулі – Халықаралық ғарыш станциясының модулі. Купола – Халықаралық ғарыш станциясының (ХҒС) ESA құрастырған обсерваториялық модулі. Оның аты итальян тіліндегі "купола" сөзінен шыққан, яғни "дөңгелек шатыр". Оның жеті терезесі Жерді бақылау, эксперименттер жүргізу және түйісу операциялары үшін қолданылады. 2010 жылдың 8 ақпанында Space Shuttle Endeavour ғарыш кемесінің STS-130 миссиясымен ұшырылып, Tranquility (Node 3) модуліне қосылды. Купола орнатылғаннан кейін, ХҒС құрастыруы 85 пайызға толыққанды. Куполаның орталық терезесінің диаметрі...

Шолу

Купол АЭС экипажы үшін бақылау және жұмыс аймағын қамтамасыз етеді, ғарыш станциясының қашықтан басқару жүйесін басқаруға көмектеседі, сондай-ақ Жерді, аспан денелерін және келіп-қонымдағы ғарыш көліктерін қарауға мүмкіндік береді. Купол жобасын NASA және Boeing бастаған, бірақ бюджет қысқартуларға байланысты тоқтатылды. NASA мен ESA арасындағы бартерлік келісім нәтижесінде Куполды әзірлеу жұмысы 1998 жылы ESA тарапынан қайта жаңартылды. Купол АЭС-тегі ғарышкерлер үшін маңызды, олар модульді Жерді көру және суретке түсіру үшін пайдалануды жақсы көреді. Купол бұрынғыдай фотосуреттер үшін ресейлік "Звезда" модулін алмастырды. Бұрын олар кішкентай иллюминаторлардан немесе, ең жақсы жағдайда, АҚШ-тың "Destiny" зертханасының терезесінен қарап тұратын. Купол "Tranquility" модулінің Жерге қараған портына қосылған. Оның пішіні мен көп терезелі конфигурациясының арқасында Купол "Мыңжылдық бүркіт" ғарыш кемесінің пилот кабинасының терезесімен салыстырылады.

Дизайн және құрылыс

Халықаралық ғарыш станциясының Куполасы алғаш рет 1987 жылы ғарыш станциясының адам-жүйелер архитектуралық бақылау менеджері Гэри Китмахердің ойынша, станцияның Canadarm2 робот манипуляторын басқару, станция сыртындағы көлік құралдарын маневрлеу, сондай-ақ ғарышқа шығуларды бақылау және қолдау үшін жұмыс станциясы ретінде жобаланды. Ол оның мақсатын Шатл орбиталық аппаратының артқы палубасымен салыстырды. Бастапқы жоспар бойынша екі Купола болуы керек еді, біреуі станция модульдері мен түйіндері құратын жарыс жолының екі шетінде орналасатын еді. Оны бастапқыда станция ішіндегі басқа компьютерлік жұмыс орындарынан ажырату үшін «терезелі жұмыс орны» деп атады. Бұл идея қабылданғаннан кейін көптеген адамдар жұмысты бастады. Адам факторлары маманы Фрэнсис Маунт Куполаның негіздемесі мен операциялық сценарийлерін әзірледі және бас астронавт Джон Янг пен Шатл командирі Гордон Фуллертоннан маңызды қолдау алды. Америка Құрама Штаттарының барлық бұрынғы экипаждық ғарыш кемелеріндегі терезелердің техникалық талаптарын анықтаған Чарльз Уилрайт Купола терезелерінің дизайн спецификацияларын анықтауға кірісті. NASA-да студент-стажер ретінде жаңадан жұмыс істей бастаған Лори Уивер Куполаның әртүрлі конфигурацияларын жасауға кірісті. Ол Китмахердің Шатлдың артқы ұшу палубасына негіделген идеясынан бастады, яғни екі артқы ұшу палубасын тізе беріп, қысқа цилиндрдің үстіне орналастырды. ПВХ құбырларынан жасалған арзан макет су астында сынақтан өтті, онда екі экипаж мүшесінің нөлдік гравитацияда жеткілікті кеңістікке ие болуын қамтамасыз ету үшін маңызды өлшемдер өлшенді. Содан кейін ол әртүрлі пішіндерді қарастырып, түрлі шағын картон модельдер жасады. Әртүрлі конфигурациялар мен олардың артықшылықтары мен кемшіліктері келесі жылы өткен Экипаж станциясының шолу сериясында ұсынылды, онда қатысушылар оларды бағады. Нәтижесінде Купола сегізбұрышты пішінде болды, периферіясында сегіз ұқсас терезе, үстінде төрт квадрант терезе және цилиндрге орнатылған. Модуль кем дегенде екі экипаж мүшесінің нөлдік гравитацияда денелерін тікелей ұстамай, қатар «қалқып» жүруіне мүмкіндік беру үшін жобаланды. Осы шарада Китмахер мен дизайнер Джей Кори алғаш рет «Купола» терминін қолданды. Китмахер талаптарды және атауды Man Systems архитектуралық бақылау құжатына, сондай-ақ MSFC-дегі Жұмыс топтамасы 1 және JSC-дегі Жұмыс топтамасы 2 үшін ұсыныс сұрауларына енгізді. Кейін Китмахер Man Systems тобын басқарды, алғашқы Ай бекеті мен ай базасын зерттеуге жетекшілік етті, ал Купола оның бірнеше марсоходтары мен модульдерінің жобаларында қайта пайда болды. Екі келісімшарттың жауапкершілігі арасындағы шатасу салдарынан, 1-ші жұмыс топтамасын ұтқан Boeing және 2-ші жұмыс топтамасын ұтқан McDonnell Douglas екеуі де Куполаны салуға ұсыныс білдірді. McDonnell Douglas дизайны негізінен NASA дизайнымен бірдей болды, бірақ Boeing дизайны кішірек болды – алтыбұрышты, бір үлкен дөңгелек терезесі және әлдеқайда қысқа цилиндр. Boeing дизайны қарастырылған, бірақ бұрын қабылданбаған, өйткені ол екі экипаж мүшесін толыққанды қабылдай алмады, олардың орнына Куполаға тіркелген түйінде аяқтары мен денелерін ілуге мәжбүр болар еді. Ақырында осы дизайн құрылысқа алынды.

The International Space Station Cupola was first conceived in 1987 by Space Station Man Systems Architectural Control Manager Gary Kitmacher as a workstation for operating the station's Canadarm2 robotic arm, maneuvering vehicles outside the station, and observing and supporting spacewalks. He likened the use as similar to that of the Shuttle Orbiter Aft Flight Deck. There were to have been two Cupolas, one on either end of the racetrack shape formed by the station modules and nodes. It was initially named the "windowed workstation", to distinguish it from other computer based workstations inside of the station and from which the crew could operate the station's systems. Once the idea was initially accepted, a number of people went to work. Human factors specialist Frances Mount began to develop the rationale and operational scenarios for the Cupola, and got considerable support from Chief Astronaut John Young and Shuttle Commander Gordon Fullerton. Charles Wheelwright, who had defined the specifications for every window on every prior United States crewed spacecraft, began to define the design specifications of the Cupola windows. Laurie Weaver, who had just started with NASA as a student intern, began to work on a series of different configurations for the Cupola. She started with Kitmacher's idea, based on the Shuttle Aft Flight Deck, in this case two Aft Flight Decks mounted back to back, placed atop a short cylinder. An inexpensive mock up made of PVC tubes was built and tested underwater, where critical dimensions could be measured to ensure that two crew members in zero g would have adequate access. Then she built a series of small cardboard models, looking at a variety of different alternative shapes. The different configurations and their positive and negative attributes were presented at a series of Crew Station Reviews over the next year in which participants rated each. The Cupola that evolved was octagonal in shape, with eight similar windows around the periphery, four quadrant windows overhead, and mounted on a cylinder. The module was designed to fully contain at least two crewmembers "floating" side by side in zero g neutral body posture. About this time, Kitmacher and designer Jay Cory applied the term Cupola for the first time. Kitmacher wrote the requirements and the name into the Man Systems Architectural Control Document and into the requests for proposals for Work Package 1 at MSFC and Work Package 2 at JSC. Later, Kitmacher went on to lead the Man Systems group, leading the first lunar outpost and moonbase studies and the Cupola reappeared on several of his rover and module designs. Because of confusion between the responsibilities of the two contracts, both Boeing, which won Work Package 1, and McDonnell Douglas, which won Work Package 2, bid to build the Cupola. The McDonnell Douglas design was basically the same as NASA's, but Boeing's was smaller — a hexagon, with a single large circular overhead window, and a much shorter cylinder. The Boeing design had been considered but previously discarded, because it was unable to accommodate two crew members completely, and would instead require the crew to dangle their legs and bodies in the Node to which the Cupola would be attached. This design was the one ultimately built.

Өңдеу

Куполаның құрамдас бөліктері бастапқыда Калифорнияда, ал терезелері 1980 жылдардың соңында Нью-Йоркте дайындалды, бірақ бюджет қысқарғандықтан Купол басым нысанаға айналды. Ол бірнеше рет бағдарламаға қайта енгізілді, бірақ техникалық тұрғыдан қажет емес деп танылып, қайтадан қысқартылды. Өндіріс жауапкершілігі бірнеше рет халықаралық серіктестер арасында Шатл ұшыру қызметтері мен орбитадағы станцияда АҚШ ұсынатын ресурстарға айырбасталып отырды. Купол Бразилияға дейін жетіп, 1998 жылы ESA мен италиялықтарға берілді, олар оны 2003 жылы аяқтады. Одан кейін де Куполдың ұшырылуы бірнеше рет кешіктіріліп, 2010 жылдың ақпан айында ғана орбитаға шыға алды. Жеткізу әдісі де өзгерді: бастапқыда Kibo сыртқы құрылғысымен бірге SpaceLab платформасына орнатылып, жеткізілген кезде Еуропалық Tranquility модуліне бекітілді. Бастапқы айырбас келісімі бойынша ESA ХҒС үшін екі Купол модулін салуға міндеттенді. Кейін бұл келісім бір модульге дейін қысқартылды. ESA салған Tranquility модулі мен Куполдің құны шамамен 409 миллион долларды құрады.

Итальяндық Alenia Spazio (қазір Thales Alenia Space құрамында) компаниясы жобалау мен құрастыруды аяқтады. Оның диаметрі шамамен 3 метр, ал биіктігі 1,5 метр. Онда алты бүйірлік және бір жоғарғы терезе бар, олардың барлығы микрометеориттер мен орбиталық қоқыстардан қорғау үшін жапқыштармен жабдықталған. Куполда жылуды басқару жүйесі, аудио, бейне және MIL STD 1553 шинасы интерфейстері, сондай-ақ роботты манипулятор Canadarm2 басқаратын екі бірдей жұмыс стансасын орнатуға қажетті қосылымдар бар. Куполдың сыртқы қаңқасы соғылған алюминийден, ал ішкі қаңқасы дәнекерленген болат пластиналар мен таяқшалардан жасалған, бұл оған қысымға төзуге мүмкіндік береді. Alcoa және Tata Steel Europe сияқты бірнеше компания өндіріс үшін келісімшартқа тартылды. Әрбір терезе 4 бөлек қабаттан тұрады: сыртқы қоқысқа қарсы қабат, екі 25 мм қалыңдықпен қысымға төзуге арналған қабат және ішкі сызықтардан қорғауға арналған қабат. Қысымға төзуге арналған және қоқысқа қарсы қабаттар балқытылған кварцтан жасалған. Сыртқы қысымды жабатын қақпа орнатылғаннан кейін терезелерді орбитада ауыстыруға болады. Купол 2010 жылдың 8 ақпанында STS-130 миссиясымен Space Shuttle Endeavour ғарыш кемесімен орбитаға ұшырылды. Ұшыру үшін ол Tranquility модулінің алдыңғы портына бекітілді, ал Tranquility ХҒС-тің Unity модуліне бекітілгеннен кейін Canadarm2 көмегімен Tranquility модулінің төменгі портына ауыстырылды. Куполдың орнатылуы, Tranquility модулімен бірге, Халықаралық ғарыш станциясына қосылған соңғы негізгі компоненттердің бірі болды.