Кіріспе

Еуропалық ғарыш агенттігі әзірлеген ұшқышсыз жүк ғарыш кемесі.

Автоматтандырылған тасымалдау көлігі, бастапқыда Ariane Transfer Vehicle немесе ATV деп аталған, 2008–2015 жылдары ғарыш жүктерін тасымалдау үшін Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) әзірлеген, бір рет қолданылатын жүк ғарыш кемесі болды. ATV жобасы орбитаға бес рет, тек Ariane 5 ауыр салмақты ұшыру құралымен ұшырылды. Ол, тиімді түрде, Халықаралық ғарыш станциясына (ХҒС) жүк жеткізуге арналған ресейлік Progress жүк кемесінің үлкен еуропалық баламасы болды, бірақ оның сыйымдылығы үш есе жоғары.

Тарих

Бес ATV ғылым және инженерия саласындағы еуропалық маңызды тұлғалардың құрметіне аталды: Жюль Верн, Йоханнес Кеплер, Эдоардо Амальди, Альберт Эйнштейн және Жорж Лематр. Бағдарлама бірнеше рет кешіктірілгеннен кейін, алғашқысы 2008 жылдың наурыз айында ұшырылды. Бұл ATV-лер ISS-ке жабдықтау миссияларын орындады, жанар май, су, ауа, азық-түлік және ғылыми зерттеу жабдықтары сияқты әртүрлі жүктерді тасымалдады; доктанған кезде ATV-лер станцияны жоғары орбитаға қайта бағыттады. ATV – жоғары деңгейде автоматтандырылған, мысалы, доктау тізбегі бар, пилотсыз платформа болды; ол ешқашан жолаушыларды тасымалдау үшін қолданылмады. 2008 жылы ATV-ді тағы пайдалану туралы ұсыныс жасалды. ЕКА және көліктің негізгі өндірушісі Airbus Defence and Space компаниясы ATV-нің экипаждық нұсқалары, сондай-ақ оның технологиясының бөлімдерін және элементтерін қайта пайдалану мүмкіндіктері сияқты әртүрлі қосымша әзірлемелерді зерттеді. Алайда, 2012 жылдың 2 сәуірінде ESA 2014 жылы бесінші ATV ұшырылғаннан кейін ATV бағдарламасы тоқтатылатынын мәлімдеді. 2012 жылы ЕКА мүше мемлекеттері ATV дизайнын NASA Orion ғарыш кемесінің қызметтік модулі ретінде бейімдеуге шешім қабылдады. 2013 жылдың қаңтар айында ЕКА және NASA Orion және ATV негізіндегі біріктірілген қызметтік модульмен жұмыс істейтінін, кейіннен European Service Module (ESM) деп аталғанын, ол Orion экипаждық ғарыш кемесі үшін маңызды компонент болары хабарланды. 2022 жылдың 16 қарашасында ұшырылған NASA-ның Artemis 1 ғарыш кемесі, Айға екі жоспарланған төмен қарайғы ұшу үшін Airbus Defence and Space компаниясы жасаған Еуропалық қызметтік модульмен (ESM) жабдықталған Orion ғарыш кемесін алып жүрді. ЕКА Артемида бағдарламасы бойынша Артемида 6-ға дейін ESM-ді жеткізеді, ал Артемида 3 1972 жылдан бері Айға аяқ басқан алғашқы адамдарды қамтамасыз етеді.

Шығу тегі

1990 жылдары Халықаралық ғарыш станциясы (ХҒС) бағдарламасы іске асырылып жатқанда, 15 қатысушы ел бірлесіп, ХҒС аяқталғаннан кейін, Жердің төменгі орбитасында (ЖЖО) орналасқан, экипаж бар ғарыш станциясының борттағы экипаждың қажеттіліктерін қамтамасыз ету үшін, сондай-ақ бортта жүргізілетін ғылыми тәжірибелерді қолдауға арналған құрал-жабдықтарды жеткізу үшін үнемі жабдықтау миссияларына мұқтаж болатынын мойындады. 1995 жылдың қазан айында Еуропалық ғарыш агенттігінің (ЕКА) басшылығымен Еуропа ХҒС бағдарламасына қосатын үлестердің ішінде Автоматтандырылған тасымалдау көлігі (ATV) жауапкершілігін алатыны туралы келісімге келді; бұл логистикалық мақсаттағы ғарыш кемесі ХҒС-қа қажетті жабдықтау миссияларын орындауға тиіс болды. 2004 жылдың ортасында интеграциялық жұмыстар аяқталғаннан кейін электрлік сынақтан өтіп жатқан алғашқы ATV-нің ұшырылуы техникалық мәселелерге байланысты кейінге шегерілді және ЕКА мен бас мердігер арасында жаңадан келісілген 1,1 миллиард долларлық келісімшартқа қол қойылғаннан кейін 2005 жылдың соңында ұшыру жоспарланды. 2005 жылдың наурыз айында тағы бір ұшыру кешіктірілді, себебі ақаулықтарды анықтау бағдарламалық құралын одан әрі жетілдіру қажеттігі және ұшыру уақытын өзгерту, жоспарланған ATV ұшыруын 2005 жылдың соңынан 2006 жылдың белгісіз мерзіміне ауыстырды. 2005 жылдың қазан айында алғашқы ATV-нің жаңа ұшыру күні 2007 жылға белгіленгені хабарланды. 2006 жылдың қыркүйегінде Ariane 5 үшін арнайы жасалған ATV сатысының сынақтарының соңғы кезеңі аяқталып қалғаны мәлім болды. 2006 жылдың желтоқсанында алғашқы ATV вакуумдық сынақтан сәтті өтті, бұл маңызды сынақтардың аяқталғанын және соңғы ұшыру күнін белгілеуге мүмкіндік берді. 2007 жылдың сәуір айында АҚШ тарапынан туындаған қауіпсіздік сұрақтарына жауап ретінде және көліктің коммерциялық әлеуетін зерттеу үшін ATV төрт айлық сынақтан өтті.

Өндіріс

Бірнеше реструктуризациялар мен меншік иесінің ауысуынан кейін, әрбір ATV ғарыш кемесінің құны шамамен 300 миллион АҚШ долларына бағаланды, бұл құнға ұшыру шығындары кірмейді. 2005 жылдың наурыз айында RSC Energia компаниясы Airbus Defence and Space компаниясының ірі субподрядшыларының бірі, итальяндық Alenia Spazio компаниясымен (қазір Thales Alenia Space) Ресейлік доктандыру жүйесін, отынды құю жүйесін және Ресейлік жабдықтарды басқару жүйесін жеткізу үшін 40 миллион еуролық келісімшартқа қол қойды. Airbus Defence and Space басқаратын жоба аясында Thales Alenia Space компаниясы ATV-нің қысымды жүк тасымалдау бөліміне жауапты және оларды Италияның Турин қаласындағы өндіріс орнында шығарады. 2007 жылдың 31 шілдесінде алғашқы ATV, «Жюль Верн», Роттердам портынан шамамен екі апталық сапардан кейін Француз Гвианасының Куру қаласындағы ЕКА ғарыш айлағына жетті. 2008 жылдың 9 наурызында «Жюль Верн» Курудан «Ариан-5» зымыранымен ұшырылды. 2008 жылдың 3 сәуірінде «Жюль Верн» МКС-ке автоматты түрде доктанды, бұл ESA-ның толық автоматтандырылған, бір реттік жүк тиейтін ғарыш кемесінің қабілетін көрсетті. ATV-нің келуі МКС-ті жабдықтаудың логистикалық тұрғыдан қамтамасыз етілуіне байланысты қоғамдық алаңдаушылықтар болған кезде орын алды. ЕКА мен Ресейдің пайдалануынан басқа, ATV бір кезде NASA үшін ғарыш шаттлының қызметтен шығуына байланысты орбиталық жүк тасымалдау мүмкіндігін алмастыру мақсатында Коммерциялық орбиталық тасымалдау қызметтері бағдарламасы аясында қызметтер көрсетуге қарастырылды. NASA-ның ATV-нің бір болжамды қолданылуы – ғарыш станциясының қызмет мерзімі аяқталғаннан кейін, Шаттл зейнеткерлікке шыққаннан кейін оны орбитадан түсіруді жүзеге асыру болды, себебі ол кезде бұл мүмкіндікке ие жалғыз құрал еді. Алайда, бұл ұсынысқа тиісті келісімшарт берілмеді.

Дизайн

Автоматтандырылған тасымалдау көлігі (ATV) – 1990 жылдардағы бір рет пайдаланылатын жүк ғарыш кемесі. Әрбір көлік құралы екі ерекше бөлімнен тұрады: жүйелік шина және интеграцияланған жүк тасымалдаушы. Кездесу және тұғырға қосылу маневрі үшін деректерді өңдеу және авариялық тоқтату жүйелерін CRISA компаниясы жобалап, өндірді. "Союз" және "Прогресс" ғарыш кемелері де қолданған "Курс" автоматты тұғырға қосылу жүйесі қосымша бақылау деректері мен сенімділікті қамтамасыз етті. Бейнелеу Звезда МКС модулінде орналасқан камера арқылы жүзеге асырылады. Өз міндеті бойынша, ATV кішігірім ресейлік "Прогресс" ғарыш кемесін толықтыру үшін жасалған, оның пайдалы жүк сыйымдылығы үш есеге артық. "Прогресс" сияқты, ол ірі көлемді сұйықтықтарды және салыстырмалы түрде нәзік жүктерді тасымалдайтын, астронавттар ғарыш костюмі киюдің қажеті болмай, қол жеткізе алатын, қысымды сақтайтын жүк бөлімінде сақталатын болатын. ATV-ның қысымды жүк бөлімі итальяндық көп мақсатты логистикалық модульге (MPLM) негізделген, ол бұрын станцияға жабдық тасымалдау үшін қолданылған "ғарыш баржасы/контейнері" болған. МКС-ке қосылуы қажет болған MPLM-нен айырмашылығы, ATV "Прогресс" кемесінде қолданылған тұғырға қосылу механизмін пайдаланды. Көлік құралы Ariane 5 бір рет пайдаланылатын ұшыру жүйесі арқылы МКС орбитасына сәйкес орбитаға ұшырылды; ұшыру құрылғысынан ажыралыстан кейін, ATV дер кезінде күн панельдерін жайды. Ғарыш кемесі "Ариан-5" зымыратының үстінде, Гвиана ғарыш орталығындағы ЭЛА-3 ұшыру алаңынан ұшырылды. ATV зымыраттан бөлініп, бірнеше апталық сынақтар мен орбиталық түзетулерден кейін, 2008 жылдың 3 сәуірінде сағат 14:45 UTC-де Халықаралық ғарыш станциясына сәтті тұғырға қосылды. 2008 жылдың 29 қыркүйегінде таңертеңгі сағаттарда "Жюль Верн" Таитиден оңтүстік-батысқа қарай, Тынық мұхитының адам қоныстанбаған аймағының үстінен атмосфераға кірген кезде жанып кетті.

Иоганн Кеплер

2011 жылғы 17 ақпанда ұшырылған Иоганн Кеплер сол кезде Еуропалық ғарыш агенттігі ұшырған ең ауыр жүк болып, 7000 кг жүкпен Халықаралық ғарыш станциясына (ISS) жеткізілді. 2011 жылғы 15 ақпандағы алғашқы ұшыру әрекеті зымыранның жанармай багінің бірінен келген қате сигналға байланысты ұшыруға төрт минут қалғанда тоқтатылды. 2011 жылғы 29 сәуірде АТВ қозғалтқыштары қолданылып, ресейлік "Прогресс" жүк кемесінің станциямен қосылуы үшін Халықаралық ғарыш станциясы (ISS) айналдырылды. STS-134 ұшырылымының кешігуіне байланысты Иоганн Кеплер миссиясы ұзартылып, 2011 жылғы 20 маусымда ISS-тен ажыратылды. Ол бір күннен кейін, 2011 жылғы 21 маусымда орбитадан шығарылды.

Эдуардо Амальди

Үшінші ATV көлігі 2011 жылдың тамыз айының соңында Француз Гвианасына жетіп, 2012 жылдың 23 наурызында ұшырылды. Ол 2012 жылдың 28 наурызында 2231 GMT бойынша Халықаралық ғарыш станциясына жалғасты.

Альберт Эйнштейн

Альберт Эйнштейн ATV сол кезде Ariane ұшырған ең ауыр ғарыш кемесі болды және 2013 жылдың 5 маусымында 21:52:11 GMT бойынша ұшырылды. Ол 2013 жылдың 15 маусымында 14:07 GMT бойынша ХҒС-ке (ISS-ке) қосылды.

Жорж Лематр

Бельгиялық астроном Жорж Лематрдың есімімен аталған. 2014 жылғы 29 шілдеде түнде (23:44 GMT, 20:44 жергілікті уақыт, 30 шілде 01:44 CEST) ұшырылған ғарыш кемесі Халықаралық ғарыш станциясын (ХҒС) отынмен, сумен, ауамен, құрғақ жүкпен және суретші Кэти Патерсонның туындысымен жабдықтау миссиясын орындады. Ол 12 тамызда 13:30 GMT-де ХҒС-ке қосылды. Жорж Лематрдің жалпы массасы шамамен [масса санын қосу керек] килограммды құрады, бұл бұрынғы барлық ATV ғарыш кемелерінен асып түседі. Бұл сонымен қатар "Ариан" зымыранымен ұшырылған ең ауыр ғарыш кемесі болды.

ATV басқару орталығы

ATV миссиялары Франциядағы Тулуза ғарыш орталығында (CST) орналасқан ATV бақылау орталығынан (ATV CC) бақыланып, басқарылды. ATV CC әр ATV-нің орбиталық маневрлері мен миссиялық тапсырмаларын жоспарлауға және командалар беруге жауапты болды – ұшыру құралынан бөлінген сәттен бастап, Жер атмосферасында күйіп кеткенге дейін. ATV CC Германияның Оберпфаффенхофен қаласындағы Колумб бақылау орталығымен (Col CC) тікелей байланысқа ие болды. Col CC, ATV және ХҒС-мен байланысу үшін NASA-ның Tracking and Data Relay Satellite System және Еуропалық Artemis байланыс желілеріне ATV CC-ге қол жеткізуді қамтамасыз етті. ATV CC өз әрекеттерін Хьюстон қаласындағы NASA-ның Кристофер К. Крафт-младший атындағы миссияны басқару орталығымен (MCC H) және Мәскеудегі Ресей ҒКА миссияны басқару орталығымен (TsUP немесе MCC M), сондай-ақ Француз Гвианасының Куру қаласындағы Гвиана ғарыш орталығындағы ATV ұшыру алаңымен үйлестірді.

Еуропалық қызмет модулі үшін негіз

2011 жылдың мамыр айында ЕКА бас директоры НАСА-мен ATV-нің ізбасары бойынша жұмыс істеу үшін мүмкін ынтымақтастық туралы хабарлады. Сол жылы НАСА-ның Orion капсуласы үшін ATV-дан туындаған қызметтік модульді пайдалану туралы ұсыныс жарияланды. Бұл қызметтік модуль ЕКА-ның ХҒС-ның (Халықаралық Ғарыш Станциясының) 2017 жылға дейін бес ATV арқылы төленген операциялық шығындарының 8% үлесіне балама ретінде берілуі тиіс еді. NASA Orion бағдарламасының менеджері: «ЕКА-ның үлесі 2017 жылғы Orion миссиясының сәтті болуы үшін өте маңызды болады». Бір зерттеу Orion үшін қызметтік модульді жасауды қарастырды, ал екіншісі ғарыш станцияларын жабдықтауға, ғарыш қиындыларын жоюға және орбитадағы спутниктерге қызмет көрсетуге арналған көп мақсатты көлік құралын жасауды қарастырды. Зерттеулер 2012 жылдың соңына дейін аяқталуға тиіс болды. 2012 жылдың қараша айында өткен ЕКА Министрлер Кеңесінде ЕКА қызметтік модульді жасауға міндеттенді және желтоқсанның ортасында NASA-мен ATV-дан алынған Orion қызметтік модулін беру туралы келісімге қол қойды, ол Orion-ның Space Launch System жүйесіндегі алғашқы ұшырылымында пайдаланылатын еді.

Эволюциялық ұсыныстар

Қосымша рөлі бір бағытты ұшқышсыз жүк тасымалдау құралы болғанмен, жоба жұмысы басталған сәттен бастап ЕКА ATV-ні автоматтандырылған ғарыш кемелерінің толық отбасы үшін бастапқы нүкте ретінде қарастырды. ATV-нің әлеуетті коммерциялық қолданылуы ЕКА жүргізген ресми зерттеудің тақырыбы болды, оның барысында ғарыш кемесін спутниктерді сүйреуге арналған арнайы құрал ретінде пайдалану мүмкіндіктері, сондай-ақ баламалы ұшыру жүйелері қарастырылды. 2011 жылы НАСА ғарыш шаттлын қызметтен шығарғаннан кейін, ЕКА ATV-нің дамуы мен бейімделу мүмкіндіктерін анықтау үшін қосымша зерттеулер сериясын бастауды шешті. Осы зерттеулердің нәтижесінде жүк қайтару нұсқасы (CARV) одан әрі дамыту үшін ең перспективалы кандидат ретінде танылды. Бұл нұсқаның мақсаты – ЕКА-ға ғылыми деректер мен жүкті ХҒС-тан Жерге тасымалдау қабілетін беру. Бұдан өзге, CARV экипаж тасымалдауға бейімделуі мүмкін. Микроғарыш станциясы (MSS) тұжырымдамасы – екі доктандыру порты бар бірнеше ATV құруға бағытталған ATV-нің даму жобасы. Қазіргі ATV нұсқасы арт жағында доктандыру портына дайын, ал негізгі қозғалтқыш жүйесі цилиндр тәрізді орналасқан, ортасында туннельге орын қалдырылған. Бұл тұжырымдама «Союз», «Прогресс» және басқа ATV-лердің ATV-нің арт жағына доктандыруына мүмкіндік береді, бұл ATV доктандырылғанда орташа есеппен 6 айға дейін қол жетімді доктандыру порттарын пайдалана отырып, ресейлік көліктердің үздіксіз ағынын қамтамасыз етеді. Жүк тасымалдау және қайтару машинасы (CARV) орбитадан жүк әкеле алатын жаңа капсуламен жабдықталады. Оны жүк тасымалданатын қысымды бөлімнің орнына орнатуға болады. Сонымен қатар, оны станцияның АҚШ жағындағы доктандыру портынан гөрі теңізге ілу портын пайдалануға бейімдеуге болады. Ондағы үлкен теңізге ілу порттарын ескере отырып, ATV-ден станцияға толық Халықаралық Стандартты Жүк Ракеттерін (ISPR) көшіруге болады, бұл H-II тасымалдау құралымен ғана мүмкін. Ариан-5-тен басқа ұшыру құралдарында ATV-ні ұшыру мүмкіндіктері де, әсіресе Коммерциялық Орбиталық Тасымалдау Қызметтері аясында зерттелді. ЕКА және оның мүше мемлекеттері алдағы жылдары ATV-нің одан әрі дамуын мақұлдау мәселесін қарастырады. 2008 жылдың 14 мамырында EADS Astrium және Германия Ғарыш Орталығы (DLR) ATV-ні экипаж тасымалдау жүйесіне бейімдеу мақсатында даму жобасын белсенді түрде жүргізіп жатқанын хабарлады. Қалыптасқан конфигурация бойынша, аппарат модификацияланған Ариан-5 зымырасын пайдаланып, экипажды 3 адамнан тұратын LEO-дан тысқары шығара алады және ресейлік «Союз» зымыранынан кеңірек болады. Ұсынылған аппараттың макеті 2008 жылғы Берлиндегі Халықаралық Ғарыш Көрмесінде көпшілікке қойылды. Егер жобаға ЕКА мақұлдауы берілсе, даму екі кезеңде жүреді: Бірінші кезең 2015 жылға дейін ғарыштан Жерге 1500 кг дейін жүк тасымалдауға қабілетті Advanced Reentry Vehicle (ARV) құрамын әзірлеуді қамтиды (CARV туралы жоғарыда қараңыз). Бұл мүмкіндік одан әрі даму тоқтатылса да ЕКА-ға қол жетімді болады. Бұл ХҒС бағдарламасында, сондай-ақ НАСА-мен бірлескен Марс үлгілерін қайтару миссиясында пайдалы болады. ARV-ны әзірлеуде атмосфераға қайта кірудің демонстрациялық үлгісі, экипажты қайтару құралы және осыған байланысты жобалар бойынша атқарылған жұмыстар пайдаланылады. ATV-ні күрделі жөндеудің осы кезеңіне арналған бюджет 300 миллион еуроны құрайды. Екінші кезең сол кездегі капсуланы адамдарды қауіпсіз тасымалдауға бейімдеуді, сондай-ақ қозғалтқыш пен қызмет көрсету модуліндегі басқа да жүйелерді жаңартуды қамтиды және Astrium өкілінің мәлімдемесіне сәйкес, «бірнеше миллиард [евро]» құнымен 4-5 жылға созылады. 2008 жылдың қарашасында ЕКА министрлері ATV үшін қайта кіру капсуласын жасаудың тиімділігін зерттеуге бюджет бөлді, бұл жүк қайтару немесе экипаж тасымалдау нұсқасын жасау үшін қажетті талап. 2009 жылдың 7 шілдесінде ЕКА EADS Astrium компаниясымен 21 миллион еуролық зерттеу келісімшартына қол қойды. 2000 жылдардың соңындағы қаржы дағдарысынан туындаған қаржылық шектеулерге байланысты ARV жобасы B1 кезеңін аяқтағаннан кейін тоқтатылды.

Экзолинер

2010 жылдары Lockheed Martin компаниясы Commercial Resupply Services 2 бағдарламасы бойынша ұсыныс жасады, онда ATV негізінде жасалған және Thales Alenia Space компаниясымен бірлесіп әзірленетін, жаңа диаметрлі жүк тасымалдау модулі Exoliner енгізілді.