Введение
Проект США по автономному обслуживанию спутников на орбите ~ 2007 Орбитальный экспресс был космической миссией, управляемой Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) и командой, возглавляемой инженерами из Центра космических полетов Маршалла (MSFC) НАСА. Программа Orbital Express была направлена на разработку "безопасного и экономически эффективного подхода к автономному обслуживанию спутников на орбите". Система состояла из двух космических аппаратов: обслуживающего спутника ASTRO и прототипа модульного спутника следующего поколения NEXTSat. Миссия стартовала с военно-воздушной базы Кейп-Канаверал 8 марта 2007 года на борту ракет-носителей Atlas V. Запуск был частью космической программы испытаний ВВС США STP 1 .
Orbital Express was a space mission managed by the United States Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) and a team led by engineers at NASA's Marshall Space Flight Center (MSFC). The Orbital Express program was aimed at developing "a safe and cost effective approach to autonomously service satellites in orbit". The system consisted of two spacecraft: the ASTRO servicing satellite, and a prototype modular next generation serviceable satellite; NEXTSat. The mission launched from Cape Canaveral Air Force Station on 8 March 2007, aboard an Atlas V expendable launch vehicle. The launch was part of the United States Air Force Space Test Program STP 1 mission.
Управление программами и подрядчики
Программа Orbital Express управлялась Офисом тактических технологий (TTO), одним из шести технических офисов в DARPA. Программы TTO включали как "Аэрокосмические системы", такие как Orbital Express, так и "Тактические мультипликаторы", такие как "Программа магнитогидродинамических взрывчатых боеприпасов (MAHEM) ". ASTRO был разработан Boeing Integrated Defense Systems, который включал в себя Orbital Express Demonstration Manipulator System (OEDMS), разработанную MacDonald, Dettwiler and Associates, а NEXTSat был разработан Ball Aerospace & Technologies Corp. Участие NASA было через Отдел автоматизированных систем и автоматизированных встреч и стыковки Инженерного управления MSFC. Инженерное управление MSFC также управляло системой продвинутого видео-направления (AVGS) для проекта Orbital Express. Механизм дозаправки был разработан и произведен компанией VACCO Industries. Механизм стыковки, а также адаптер запуска были разработаны и произведены компанией Sierra Nevada Corporation (SNC) Space Systems.
NASA's involvement was through the Automated Systems and Automated Rendezvous and Docking Division of the Engineering Directorate at MSFC. The MSFC Engineering Directorate also managed the Advanced Video Guidance System (AVGS) for Orbital Express project. The refueling mechanism was designed, developed and produced by VACCO Industries. The docking mechanism, as well as the launch adapter, were designed, developed and produced by Sierra Nevada Corporation (SNC) Space Systems.
Голы
Проект надеялся продемонстрировать несколько операций и технологий обслуживания спутников, включая встречу, операции по близости и поддержание станции, захват, стыковку, передачу жидкости (в частности, гидразина в этой миссии) и передачу ORU (орбитальный заменяемый блок). Главная военная миссия - заправка разведывательных спутников, чтобы они могли улучшить охват, увеличить неожиданность и быть более выживаемыми. Передача жидкости (топлива) и батареи была успешно завершена на самом низком уровне автономии космического аппарата. Последующие переводы в течение трех месяцев были предназначены для демонстрации большей автономии.
Робототехника: демонстрационная манипуляторная система (OEDMS)
Система манипуляции демонстрацией орбитального экспресса (OEDMS), предоставленная MDA Corp., была интегрированным робототехническим решением миссии. Он состоял в основном из 6 DOF роторного совместного роботизированного рукава, его авиатехники полета (Управляющий блок управления манипулятором или MCU) и системы зрения рук, двух орбитальных заменяемых блоков (ORU) и их интерфейсов крепления космического аппарата, визуальной цели и крепления, установленного на NEXTSat, и наземного сегмента манипулятора. OEDMS была установлена на ASTRO. Он использовался для захвата и обслуживания NEXTSat, клиентского спутника, предоставленного Ball Aerospace. Используя роботизированную руку на орбите, миссия Orbital Express продемонстрировала автономное захват полностью неограниченного свободно летающего спутника-клиента, автономную передачу функционального батареи ORU между двумя космическими аппаратами и автономную передачу функционального компьютера ORU. Эти операции были выполнены в рамках сценариев миссии, которые демонстрировали полные последовательности автономной встречи, захвата, причала и передачи ORU. Все роботизированные операции были написаны до выполнения и выполнены автономно в рамках все более сложных сценариев миссий. Рука выполняла свои операции либо по прямой команде с земли, либо автономно с помощью программного обеспечения ASTRO Mission Manager. Сценарии на ранних этапах полетов включали ряд пунктов остановки Authority to Proceed (ATP), которые требовали отправки сигнала с земли, чтобы санкционировать менеджеру миссии ASTRO продолжение последовательности. Это позволило команде наземных операций проверить, что сценарий идет по плану, прежде чем перейти к следующему шагу. В более поздних сценариях было меньше АТФ. Окончательными сценариями были сложные автономные последовательности, выполняющие встречу, захват, передачу ORU и передачу жидкости без каких-либо АТП.
Конец миссии
Окончательная встреча и стыковка между двумя космическими аппаратами произошла 29 июня 2007 года. Затем последовала заключительная демонстрация, замена компьютера на борту АСТРО. Планы НАСА по расширенной миссии были отменены. Два корабля в последний раз отступили, а АСТРО отступил на более высокие показатели, чем в тесте производительности датчиков. После этого корабль совершил встречу с противостоянием, где и произошло вывода из эксплуатации. Космический аппарат NEXTSat был деактивирован 21 июля, когда его компьютеры были выключены, а солнечные панели были направлены в сторону от Солнца. Впоследствии ASTRO выпустила свой гидразиновый двигатель и была деактивирована 22 июля 2007 года. Спутники были оставлены на естественный разложение. Ожидалось, что NextSat будет разлагаться от трех до пяти лет, в то время как более тяжелый спутник ASTRO, как ожидалось, займет пятнадцать лет. только через 6,5 лет.