Kosmická loď Cygnus
Program Cygnus začal jako součást programu NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) a po dokončení prvního demonstračního letu vstupuje do programu Commercial Resupply Services.
Cygnus dopravuje přetlakový náklad na Mezinárodní vesmírnou stanici.
Kosmická loď startuje na vrcholu rakety Antares společnosti Orbital, která odstartuje ze středoatlantického regionálního kosmodromu ve Virginii. Cygnus není schopen vrátit náklad na Zemi a při návratu do atmosféry shoří, aby zlikvidoval sebe i již nepotřebné předměty z ISS.
| Standardní | Zvýšená | |
| Délka | 5.14m | 6,39m |
| Průměr | 3,07m | 3.07m |
| Hmotnost za sucha | 1 500 kg | 1 800 kg |
| Tlakový objem | 18.9m³ | 27m³ |
| Hmotnost nákladu | 2 000kg | 3 500kg |
| Užitečné zatížení | 1 200kg | 3,500kg |
| Výdrž | 2 měsíce | 66 dní |
| Sluneční soustavy | Holandský prostor | ATK Ultra Flex |
| RNDZ Nav | TriDAR | TriDAR |
Cygnus se skládá z přetlakového nákladního modulu, který staví italská společnost Thales Alenia Space, a servisního modulu, který staví Orbital, na základě družicové sběrnice GEOStar společnosti Orbital a prvků kosmické lodi Dawn, aby se snížily náklady a rizika.
Cygnus je rezervován pro jednu demonstrační misi COTS k ISS a celkem osm letů CRS. Při prvních čtyřech letech poletí Cygnus ve své standardní konfiguraci. Až bude Antares modernizován druhým stupněm Castor 30 XL, přejde Cygnus na jeho vylepšenou verzi, aby mohl na ISS dopravit více nákladu. Cygnus ve standardní verzi dopraví na ISS 2 000 kg nákladu, zatímco vylepšená verze má kapacitu 3 500 kg nákladu, která je omezena výkonem nosné rakety.
Cygnus může být pro svůj ohnivý návrat na Zemi naložen více než třemi metrickými tunami odpadu a již nepotřebných věcí.
Tlakový nákladní modul
Cygnus standard a Cygnus enhanced používají přetlakové nákladní moduly vyrobené italskou společností Thales Alenia Space. Modul vychází z víceúčelového logistického modulu, který létal na několika misích raketoplánů Space Shuttle a dodával přetlakový náklad na ISS.
Modul má průměr 3,07 metru a délku 3,66 metru ve standardní konfiguraci a 5,05 metru s přidaným jedním segmentem v rozšířené konfiguraci. Standardní PCM má suchou hmotnost 1 500 kg a vylepšená verze váží 1 800 kg. Do standardního PCM lze naložit 2 700 kg nákladu, zatímco vylepšená verze umožňuje naložit o 800 kg více. Nákladní modul má natlakovaný objem 18,9 metrů krychlových ve standardní konfiguraci a 27 metrů krychlových ve vylepšené konfiguraci. Spotřeba energie modulu PCM je nižší než 850 wattů.
Modul PCM je vybaven poklopem o rozměrech 94 × 94 cm, který je integrován do 127centimetrového prstence společného kotevního mechanismu. Stejně jako všechny ostatní návštěvnické lodě je i Cygnus vybaven pasivní stranou CBM, zatímco ISS je vybavena aktivním Common Berthing Mechanism.
PCM je schopen pojmout 3 500 kg nákladu, který je možné zlikvidovat destruktivním návratem.
Servisní modul
Servisní modul Cygnus, umístěný v zadní části kosmické lodi, zajišťuje výrobu energie &skladování, řízení vozidla, pohon, navádění a úchyt pro robotické rameno stanice. Modul SM je založen na družicové sběrnici GEOStar společnosti Orbital a využívá prvky kosmické lodi Dawn NASA, kterou vyrobila společnost Orbital. jeho průměr činí 3,23 m a výška 1,29 m.
SM je vybaven rozmístitelnými solárními panely, bateriemi a avionikou pro výrobu, skladování a distribuci energie. Solární panely budou generovat až 4 kilowatty elektrické energie.
Standardní Cygnus má dva třípanelové solární panely, které dodala společnost Dutch Space. Vylepšený Cygnus je vybaven solárními panely Ultra Flex, které vyrobila společnost Alliant Techsystems, ATK. Kruhová pole se rozmisťují pomocí hnacích motorů a mají lehkou konstrukci o 25 % hmotnosti typických solárních polí složených z panelů. Kromě toho jsou pole společnosti ATK při uložení kompaktnější. Když Cygnus letí v poloze namířené na Slunce, dodávají pole výkon 3 500 W.
V SM je také hlavní pohonný systém a systém řízení polohy kosmické lodi. Cygnus je vybaven tryskami IHI BT-4 pro manévry na úpravu oběžné dráhy. BT-4 vyvinula japonská společnost IHI Aerospace a má suchou hmotnost 4 kilogramy a délku 0,65 metru. Motor poskytuje tah 450 newtonů a používá palivo monometylhydrazin a oxidant tetraoxid dusíku. Pohonné látky jsou uloženy v kulových nádržích, které jsou natlakované heliem. Systém řízení polohy Cygnusu slouží k reorientaci a malým setkávacím zážehům pomocí 32 monopropelentních trysek, z nichž každá má jmenovitý tah nastavený na 31 newtonů.
Servisní modul je rovněž vybaven naváděcím, navigačním a řídicím systémem vozidla a komunikačním zařízením pro komunikaci s pozemními stanicemi, ISS a družicovým systémem pro sledování a přenos dat.
Cygnus je vybaven hvězdicovými sledovači a absolutním systémem GPS pro určení polohy na oběžné dráze během volného letu. Během rendez-vous s Mezinárodní vesmírnou stanicí se Cygnus přepne na relativní systém GPS, který určuje jeho polohu vzhledem k ISS. Při zahájení proximity operací začne Cygnus používat svůj proximity navigační systém.
Cygnus používá systém TriDAR vyvinutý společností Neptec. TriDAR, neboli Triangulation and LIDAR Automated Rendezvous and Docking, je navigační systém pro setkávání, který se nespoléhá na žádné referenční značky umístěné na cíli. Místo toho TriDAR využívá 3D senzor založený na laseru a termokamery ke sběru 3D dat svého cíle, která jsou softwarově porovnávána se známým tvarem cílové kosmické lodi. To umožňuje systému TriDAR vypočítat relativní polohu, vzdálenost a relativní rychlost. Počítačový algoritmus je schopen vypočítat relativní polohu v 6 stupních volnosti (6DOF) v reálném čase pomocí přístupu MILD (More Information Less Data). „Systém TriDAR pracuje ve vzdálenostech od 0,5 metru do více než 2000 metrů, aniž by na obou koncích rozsahu byla obětována rychlost nebo přesnost,“ uvádí společnost Neptec na svých webových stránkách.
ISS viděno systémem Tridar
Laserový triangulační systém je založen na laserovém kamerovém systému (LCS) používaném v senzorovém systému raketoplánu Orbiter, který byl používán k provádění kontrol tepelného štítu vozidla na oběžné dráze.
TriDAR poskytuje funkce dvou 3D skenerů multiplexováním optických drah obou aktivních subsystémů. Termokamera se používá k rozšíření dosahu systému mimo operační rozsah LIDARu.
TriDAR byl testován ve vesmíru při misích raketoplánů STS-128, STS-131 a při posledním letu raketoplánu STS-135.
Během letu STS-135 začal systém TriDAR sledovat ISS ze vzdálenosti 34 kilometrů po celou dobu dokování a během dokování poskytl systém působivé snímky ISS a v rámci posledního obletu ISS na bázi raketoplánu poskytl 3D a termální snímky stanice.
Profil letu
Cygnus je vynášen na vrcholu rakety Antares společnosti Orbital, která jej 630 sekund po startu dopraví na oběžnou dráhu o rozměrech 250 x 275 kilometrů se sklonem 51,66 stupně. Odtud Cygnus zahájí úpravy dráhy a fázovací manévry, aby se spojil s ISS, která obíhá kolem Země ve výšce 410 kilometrů. V průběhu počáteční části letu Cygnus aktivuje své vysílače a rozmístí solární panely.
Také projde řadou kontrolních testů, aby se ujistil, že všechny systémy fungují tak, jak mají. Pomocí hvězdných sledovačů a GPS provede Cygnus několik zážehů motorů, aby zvýšil svou výšku a přiblížil se k ISS.
Jakmile se dostane do 28kilometrové komunikační zóny kolem ISS, přepne vozidlo na relativní GPS a komunikuje se systémy GPS ISS, aby vypočítalo svou relativní polohu vůči stanici. Cygnus se přiblíží k ISS na R-baru, přičemž se přiblíží přímo pod ISS. Jakmile se vozidlo přiblíží k ISS, přepne na svůj bezdotykový navigační systém TriDAR a pokračuje v závěrečném přiblížení.
Členové posádky na palubě ISS mohou komunikovat s Cygnusem prostřednictvím velitelského panelu posádky, pokud by se během rendez-vous vyskytlo něco nestandardního. Jakmile Cygnus dosáhne bodu vzdáleného 10 metrů od ISS, zastaví své přibližování a vstoupí do volného driftu, aby mohl být zachycen ramenem Canadarm2. Robotické rameno vesmírné stanice je ovládáno členy posádky ISS, aby loď uchopilo.
Po uchopení je Cygnus připojen k nadiru CBM modulu Harmony na ISS. Po upevnění na místě se dokončí kontrola těsnosti a otevřou se průlezy mezi ISS a Cygnusem, aby členové posádky mohli vstoupit do nákladového modulu. V průběhu dokovací mise, která trvá obvykle 30 dní, členové posádky přemístí náklad z modulu Cygnus na ISS a naloží vozidlo odpadky a již nepotřebnými věcmi.
Po opětovném uzavření průlezů rameno Canadarm2 přemístí modul Cygnus zpět do vzdálenosti 10 metrů a uvolní vozidlo, které poté provede několik zážehů motorů, aby opustilo blízkost ISS. Jakmile se Cygnus dostane do bezpečné vzdálenosti, provede deorbitální zážeh a znovu vstoupí do atmosféry nad Tichým oceánem. Během návratu do atmosféry se vozidlo rozpadne a do jisté míry shoří, než přeživší úlomky dopadnou do Tichého oceánu, daleko od obydlených pevninských mas.
