Кіріспе

АҚШ-тың орбитадағы спутниктерге автономды қызмет көрсету жобасы ~2007 Orbital Express - АҚШ қорғаныс ғылыми-зерттеу жобалары агенттігі (DARPA) және NASA Маршалл ғарыш ұшу орталығының (MSFC) инженерлері басқаратын команда басқаратын ғарыш миссиясы. "Орбиталь экспресс" бағдарламасы "орбитадағы спутниктерді автономды қызмет көрсету үшін қауіпсіз және тиімді тәсіл" әзірлеуге бағытталған. Жүйе екі ғарыш кемесінен тұрды: ASTRO қызмет көрсету спутнигі және келесі буынның модульді қызмет көрсету спутнигінің прототипі; NEXTSat. Миссия 2007 жылы 8 наурызда Кеп-Канаверал әуе күштері станциясынан Atlas V бір реттік ұшыру аппаратына ұшырылды. Бұл ұшыру АҚШ Әуе күштері ғарыш сынақ бағдарламасының STP 1 миссиясының бөлігі болды.

Бағдарламаны басқару және мердігерлер

Orbital Express бағдарламасын DARPA-ның алты техникалық кеңсесінің бірі - тактикалық технология кеңсесі (TTO) басқаратын. TTO бағдарламаларына "Аэроғарыш жүйелері" (Orbital Express) және "Магнитті гидродинамикалық жарылғыш оқ-дәрілер (MAHEM) бағдарламасы" сияқты "Тактикалық көбейтушілер" кірді. ASTRO-ны Boeing Integrated Defense Systems компаниясы әзірледі, оған MacDonald, Dettwiler and Associates компаниясы әзірлеген Orbital Express Demonstration Manipulator System (OEDMS) кірді, ал NEXTSat-ты Ball Aerospace & Technologies Corp. компаниясы әзірледі. NASA-ның қатысуы MSFC-дегі Инженерлік дирекциясының Автоматтандырылған жүйелері және Автоматтандырылған кездесу және доктау бөлімі арқылы болды. MSFC Инженерлік дирекциясы орбитальдық экспресс жобасының алдыңғы қатарлы бейнебағдарлау жүйесін (AVGS) басқарады. Жанармай құю механизмін VACCO Industries компаниясы жобалап, жасап шығарған. Қосылу механизмі, сондай-ақ ұшыру адаптері Sierra Nevada Corporation (SNC) Space Systems компаниясы жобалаған, әзірлеген және шығарған.

Мақсаттар

Жоба бірнеше спутниктік қызмет көрсету операциялары мен технологияларын, соның ішінде кездесу, жақындық операциялары мен станцияны ұстау, тұтқындау, сүйрелу, сұйықтықтарды (айрықша, осы миссияда гидразин) және ORU (орбиталық ауыстыру бірлігі) беруді көрсетуге үміттенді. Әскери қызметтің басты міндеті - барлау спутниктеріне отын құю, сонда олар қашықтықты кеңейтіп, таңғалдыруды арттырып, аман қалу мүмкіндігі артады. Сұйықтық (отын) және ORU (аккумулятор) тасымалдары ғарыш кемесінің ең төменгі автономиялық деңгейінде сәтті аяқталды. Үш айлық мерзімде жүргізілген келесі трансферттер өз бетімен жұмыс істеудің үлкен мүмкіндіктерін көрсетуге бағытталған.

Робототехника: демонстрациялық манипулятор жүйесі (OEDMS)

MDA корпорациясы ұсынған Orbital Express Demonstration Manipulator System (OEDMS) миссияның интеграцияланған роботтық шешімі болды. Ол негізінен 6 DOF айналымдық буыны робот қолын, оның ұшу авиациясын (манипуляторды басқару блогы немесе MCU) және қолды көру жүйесін, екі орбиталық ауыстырылатын бірлікті (ORU) және олардың ғарыш кемесі бекіту интерфейстерін, NEXTSat-ке орнатылған визуалды нысана мен тұтқаны және манипулятордың жер сегментін қамтиды. OEDMS ASTRO-ға орнатылған. Ол Ball Aerospace компаниясы ұсынған NEXTSat спутнигін түсіріп, қызмет көрсетуге пайдаланылды. Орбитада роботпен жұмыс істеу арқылы Orbital Express миссиясы толықтай еркін ұшуға қабілетті клиенттік спутникті автономды түрде түсіріп алуды, екі ғарыш кемесі арасында функционалдық батарея ORU автономды түрде беруді және функционалдық компьютер ORU автономды түрде беруді көрсетті. Бұл операциялар автономды кездесу, тұтқындау, кемеге қондыру және ORU ауыстырудың толық реттілігін көрсеткен миссия сценарийлерінің бөлігі ретінде орындалды. Барлық роботтық операциялар орындаудан бұрын сценариймен жазылып, күрделі тапсырма сценарийлерінің бір бөлігі ретінде автономды түрде орындалды. Аэропорттың қолына операцияларды жер бетінен тікелей басқару арқылы немесе ASTRO Mission Manager бағдарламалық жасақтамасы арқылы өздігінен орындау тапсырылды. Ұшу операцияларының алғашқы кезеңдеріндегі сценарийлер бірнеше АТП үзіліс нүктелерін қамтиды, бұл жерде АСТРО миссиясының менеджеріне реттілікті жалғастыруға рұқсат беру үшін сигнал жіберуді талап етті. Бұл жердегі операциялар тобы келесі қадамға өту алдында сценарийдің жоспарланғандай жүріп жатқанын тексеруге мүмкіндік берді. Кейінгі сценарийлер аз АТТ-ны қамтиды. Соңғы сценарийлер - кез келген АТФ-сыз кездесу, тұтқындау, ОРУ-ны беру және сұйықтықтарды беруді орындайтын автономды тізбектер.

Миссияның аяқталуы

Екі ғарыш кемесі арасындағы соңғы кездесу және жанасу 2007 жылдың 29 маусымында болды. Осыдан кейін АСТРО-да ұшу компьютерін ауыстыру соңғы демонстрациясы өтті. NASA-ның ұзартылған миссияға қатысты жоспарлары тоқтатылды. Екі кеме соңғы рет демитациядан өтті, ASTRO сенсорлық өнімділікті тексеруден артық нәтижеге қол жеткізді. Осыдан кейін кеме тоқтап қалуға дейін ұшып барып, оны тоқтатуды жүзеге асырды. NEXTSat ғарыш кемесі 21 шілдеде компьютерлері сөндіріліп, күн панельдері Күннен алыстатылған кезде өшірілді. Кейіннен ASTRO гидразинді ұшқыш затын шығарып, 2007 жылдың 22 шілдесінде өшірілді. Жер серіктері табиғи түрде ыдырап кетті. NextSat спутнигінің ыдырауына 3-5 жыл кетеді деп күтілді, ал ASTRO спутнигінің ыдырауына 15 жыл кетеді деп күтілді. тек 6,5 жылдан кейін ғана.