Statek towarowy w domenie kosmicznej to rodzaj bezzałogowego pojazdu kosmicznego, który umożliwia transport ładunku na przykład do stacji kosmicznej na orbicie. Dotychczas opracowane statki towarowe były wykorzystywane do transportu materiałów eksploatacyjnych, części zamiennych na stację kosmiczną, ulepszania orbity stacji kosmicznej i przywożenia ładunku z powrotem na Ziemię.
Pojawienie się statków towarowych wynika z umieszczenia na orbicie stacji kosmicznych zajmowanych przez załogi przez długi czas. Specjalizacja, która doprowadziła do powstania tego typu pojazdu, umożliwia oddzielenie dostaw i odciążenie załóg oraz transport większej ilości towarów poprzez usunięcie niektórych urządzeń związanych z obecnością ludzi. Pierwszy statek towarowy Progress , który po raz pierwszy poleciał w 1978 roku, był przeznaczony do dostarczania materiałów eksploatacyjnych, części zamiennych i paliwa napędowego do stacji kosmicznej Radziecki Salut . Aby zaopatrywać Międzynarodową Stację Kosmiczną , w latach 2000-tych opracowano cztery typy statków towarowych, trzy działają, a jeden został wycofany z eksploatacji.
Główne cechy statku towarowego to:
Istniejące i rozwijające się statki towarowe mają szeroką gamę pojemności. W zależności od rodzaju ładunku przechowywany jest:
W przypadku międzynarodowej stacji kosmicznej przenoszenie obiektów z wnętrza stacji na zewnątrz przez małe śluzy powietrzne ogranicza się do małych części: konieczne jest zatem, aby części zamienne do zainstalowania na zewnątrz stacji dotarły w dostępny z zewnątrz.
Przechowalnia HTV: możesz zobaczyć przestrzeń magazynową przeznaczoną dla ładunków bezciśnieniowych.
Rosyjski frachtowiec Progress właśnie przybył z ładunkiem w przestrzeni pod ciśnieniem.
Ciśnieniowy schowek na ładunek w ATV, widzimy zmniejszony format włazu na dole
Statek towarowy może mieć zdolność do wzmacniania orbity międzynarodowej stacji kosmicznej regularnie degradowanej przez opór generowany przez resztkową atmosferę. Taka pojemność zależy od mocy silników i ilości paliwa dostępnego do napędu. W 2017 roku tylko rosyjski statek towarowy Progress ma taką zdolność, która jest niezbędna do przetrwania stacji.
Proces cumowania może być całkowicie automatyczny lub wymagać interwencji operatora w końcowej fazie spotkania. Jeśli jest to wykonywane ręcznie, operacja może na przykład przejąć kontrolę nad statkiem towarowym lub manipulować nim w celu zacumowania go za pomocą zdalnego ramienia sterującego. Współistnieją różne automatyczne urządzenia cumownicze: Kurs …
Podejście do HTV widziane z kabiny załogi ramienia Canadarm na stacji kosmicznej
HTV odłącza się od stacji za pomocą ramienia Canadarm 2 (symetryczny manewr sztauowania).
Automatyczne dokowanie statku Progress
Automatyczne schowki ATV
Zespół utworzony przez rodzaj włazu i system cumowania może na przykład być okrągły ze stożkiem sondy lub typu APAS o powierzchni 0,5 m 2 używany na statkach towarowych ATV i Progress lub własnego formatu CBM w w portach stacja 1,61 m 2 (część nierosyjska) zrealizowana przez japoński statek towarowy. Tylko port CBM może pomieścić wewnętrzne wyposażenie nierosyjskiej części międzynarodowej stacji kosmicznej.
Statek Dragon ma właz w formacie CBM
Statek towarowy może, ale nie musi, mieć możliwości sprowadzenia na Ziemię ładunku znajdującego się na orbicie: wyniki eksperymentów naukowych, sprzęt wymagający naprawy (skafander kosmiczny), sprzęt naukowy wielokrotnego użytku. Ta możliwość wymaga, aby statek towarowy był wyposażony w osłonę termiczną , która wytrzyma ciepło wytwarzane podczas ponownego wejścia do atmosfery, zdolności manewrowe w tej fazie oraz urządzenie pozwalające na praktycznie zerową prędkość resztkową przed przemieszczeniem się, dotarciem do ziemi (spadochrony…).
Wszystkie statki towarowe, które były lub były używane do uzupełniania paliwa na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej .
| Naczynie | Całkowity fracht | Transport pod ciśnieniem (m 3 ) | Woda, tlen i paliwo | Transport bezciśnieniowy |
Wróć na Ziemię |
Króćce do podwyższania ISS |
Typ włazu |
Planowane uruchomienia | Koszt (ładunek + wyrzutnia) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| W działaniu | |||||||||
| Postęp | Od 2,2 t do 2,3 t | 1,8 T (7,6 m 3 ) | -300 l wody -47 kg powietrza lub tlenu -870 kg paliwa |
Nie | Nie | 250 kg | Rosyjski | 4 rocznie | 25 mln EUR + 25 mln EUR = 50 mln EUR |
| HTV | 6,2 t | 5,2 t (14 m 3 ) 8 × regały ISPR |
-300 l wody | 1,9 T (16 m 3 ) | Nie | Nie | CBM | 9 uruchomień (1 rocznie) |
92 mln EUR + 90 mln EUR = 182 mln EUR |
| Gwiazdozbiór Łabędzia | 3,2 t do 3,5 t | 3,2 t do 3,5 T (27 m 3 ) | Nie | Nie | Nie | CBM | 10 uruchomień (od 2013 do 2019) |
190 milionów dolarów | |
| Wycofany ze służby | |||||||||
| ATV | 7,7 t | 5,5 T (46,5 m 3 ) | -840 l wody -100 kg powietrza lub tlenu -860 kg paliwa |
Nie | Nie | 4700 kg | Rosyjski | 5 uruchomień (1 na 18 miesięcy) Wycofano w 2014 r |
150 mln EUR + 180 mln EUR = 330 mln EUR |
| Statek kosmiczny | 16,4 t | 9,4 t (31 m 3 ) 16 × regały ISPR |
16 ton (300 m 3 ) | tak | Nie | APAS i CBM |
4 do 6 lotów rocznie Wycofany w 2011 r |
1,2 miliarda dolarów | |
| SpaceX Dragon | 6 t (teoretycznie) |
3,3 T (11 m 3 ) | 3,3 T (14 m 3 ) | tak | Nie | CBM | 20 uruchomień (3 do 4 rocznie) |
133 mln $ | |
Rosyjski frachtowiec Progress może przewieźć 3,2 tony dostaw, w tym 1,8 tony paliwa dla międzynarodowej stacji kosmicznej. Posiada znaczną zdolność holowania stacji. Frachtowiec dokuje automatycznie na stacji dzięki systemowi Kurs , który wykorzystuje impulsy radarowe do obliczania korekt kursu i cumowania.
ATV jest automatyczny statek towarowy opracowany przez Europejską Agencję Kosmiczną do zasilania stacji kosmicznej w latach 2008 i 2014. Został on uruchomiony przez Ariane 5 ES ATV i był w formie cylindra. 4,85 metr średnicy ponad 10 metrów długości. Mógł przewieźć do 7,7 ton ładunku, w tym 4700 kg paliwa holowniczego, 860 kg paliwa wtłoczonego do zbiorników stacji kosmicznej, 4500 kg ładunku w ładowni ciśnieniowej, 100 kg powietrza lub tlenu i 800 kg wody. ATV miał cztery duże silniki napędowe, które umożliwiały mu na żądanie podnoszenie wysokości stacji w czasie jej dokowania (6 miesięcy). Został zaprojektowany do automatycznego dokowania z modułem Zvezda. Jego właz w modelu rosyjskim nie pozwalał na przewożenie dużych ładunków. Nie miał pojemności ładunkowej bez ciśnienia. Pięć lotów zaplanowanych co piętnaście miesięcy zakończyło się sukcesem.
Japoński statek towarowy HTV , opracowany przez Japonię w ramach udziału w stacji kosmicznej, może przewozić 4,5 tony ładunku w ładowni ciśnieniowej i 1,5 tony w przestrzeni bezciśnieniowej. Mając właz o dużej średnicy, który umożliwia bezpośrednie połączenie z portami nierosyjskiej części stacji kosmicznej, może, w przeciwieństwie do ATV, przenosić większe części, które wyposażają wnętrze Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (format stelażowy). Aby obsługiwać połączenie ze stacją kosmiczną, statek towarowy HTV, który został wystrzelony przez japońską wyrzutnię H-IIB , zbliża się do stacji kosmicznej w trybie automatycznym za pomocą różnicowego GPS, a następnie dociera do lasera na 500 metrów, którego wiązka światła odbija się od tablica testowa zainstalowana na stacji. Przybywszy na 10 metrów od stacji, zdalnie sterowane ramię Canadarm chwyta statek i wykonuje skrzyżowanie. HTV został po raz pierwszy uruchomiony wwrzesień 2009. Obecnie planowanych jest sześć innych misji .
Aby zaopatrzyć stację kosmiczną po wycofaniu w 2011 roku amerykańskich promów kosmicznych, NASA uruchomiła programy COTS i CRS, które powierzają podmiotom prywatnym opracowanie i uruchomienie statków towarowych. W 2008 roku wybrano dwa statki, które weszły do służby odpowiednio w 2012 i 2013 roku:
Chiński frachtowiec Tianzhou wykonał swój pierwszy lot w 2017 roku, aby przetestować tankowanie stacji za pomocą Tiangong-2 . Jego konstrukcja wywodzi się z pierwszych chińskich stacji typu Tiangong.