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 .

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.

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.