A nave espacial Cygnus é uma nave espacial de reabastecimento de carga não tripulada projetada e operada pela Orbital Sciences Corporation.
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O programa Cygnus começou como parte do Programa de Serviços de Transporte Orbital Comercial da NASA (COTS) e entra no Programa de Serviços de Abastecimento Comercial uma vez completado seu primeiro vôo de demonstração.
Cygnus transporta carga pressurizada para a Estação Espacial Internacional.
A nave espacial é lançada no topo do foguetão Antares da Orbital, levantando do Porto Espacial Regional do Meio Atlântico, Virgínia. Cygnus não é capaz de devolver a carga à Terra e queima na reentrada para se desfazer de si mesmo e não precisa de mais itens da ISS.
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| Padrão | Aumentado | |
| Comprimento | 5.14m | 6.39m |
| Diametro | 3.07m | 3.07m |
| Massa Seca | 1.500kg | 1.800kg |
| Volume Pressurizado | 18.9m³ | 27m³ |
| Massa de carga | 2,000kg | 3,500kg |
| Carga útil de eliminação | 1,200kg | 3,500kg |
| Endurance | 2 Meses | 66 Dias |
| Arrays Solares | Espaço Holandês | ATK Ultra Flex |
| RNDZ Nav | TriDAR | TriDAR |
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Cygnus consiste num Módulo de Carga Pressurizada que é construído por Thales Alenia Space da Itália e um Módulo de Serviço construído pela Orbital, com base nos elementos GEOStar Satellite Bus e nave espacial Dawn da Orbital para reduzir custos e riscos.
Cygnus está reservado para uma única missão COTS Demo à ISS e um total de oito voos CRS. Para seus primeiros quatro vôos, o Cygnus voa em sua configuração padrão. Quando o Antares for atualizado com o segundo estágio do Castor 30 XL, o Cygnus fará a transição para sua versão aprimorada para transportar mais carga para a ISS. O padrão Cygnus transporta 2.000kg de carga para o ISS enquanto a versão melhorada tem uma capacidade de carga de 3.500kg, limitada pelo desempenho do veículo de lançamento.
Cygnus pode ser carregado com mais de três toneladas métricas de lixo e não precisa mais de itens para seu retorno à Terra.
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Módulo de Carga Pressurizada
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>Cygnus standard e Cygnus enhanced use Módulos de Carga Pressurizada construídos pela Thales Alenia Space, Itália. O módulo é baseado no Multi Purpose Logistics Module que foi pilotado em várias missões de ônibus espacial para entregar carga pressurizada para ISS.
É 3,07 metros de diâmetro e tem um comprimento de 3,66 metros em sua configuração padrão e 5,05 metros com um segmento adicionado na configuração melhorada. O PCM padrão tem uma massa seca de 1.500 Kilogramas e a versão melhorada pesa 1.800kg. 2.700 Kilogramas de carga podem ser embalados no PCM padrão, enquanto a versão aprimorada permite que mais 800 kg sejam carregados. O módulo de carga tem um volume pressurizado de 18,9 metros cúbicos na configuração padrão e 27 metros cúbicos na configuração aprimorada. O consumo de energia do PCM é inferior a 850 watts.
O PCM possui uma escotilha de 94 por 94 centímetros que está integrada no Anel do Mecanismo de Atracação Comum de 127 centímetros. Como todos os outros veículos visitantes, o Cygnus apresenta o lado passivo do CBM enquanto o ISS é equipado com um Mecanismo de Aterramento Comum ativo.
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O PCM é capaz de armazenar 3.500kg de carga para descarte via reentrada destrutiva.
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Módulo de Serviço
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Localizado na seção de popa da nave espacial, o Módulo de Serviço Cygnus fornece geração de energia & armazenamento, controle de veículos, propulsão, orientação e o Dispositivo de Grapple para o braço robótico da Estação. O SM é baseado no ônibus satélite GEOStar da Orbital e utiliza elementos da nave espacial Dawn da NASA que foi fabricada pela Orbital. mede 3,23 metros de diâmetro e 1,29 metros de altura.
SM é equipado com matrizes solares destacáveis, baterias e aviônica para geração, armazenamento e distribuição de energia. As matrizes solares irão gerar até 4 Kilowatts de energia elétrica.
O Cygnus padrão esportiva duas matrizes solares de três painéis fornecidas pelo Espaço Holandês. O Cygnus aprimorado apresenta matrizes solares Ultra Flex, construídas pela Alliant Techsystems, ATK. As matrizes circulares são implantadas por motores de acionamento e são de um projeto de luz-luz de 25% da massa das típicas matrizes solares compostas por painéis. Além disso, as matrizes da ATK são mais compactas quando estivadas. As matrizes fornecem 3.500 Watts de potência quando o Cygnus está voando em uma atitude de ponta de sol.
O SM também contém o Sistema de Propulsão Principal e Controle de Atitude da Nave Espacial. O Cygnus possui propulsores IHI BT-4 para manobras de ajuste de órbita. O BT-4 foi desenvolvido pela IHI Aerospace, Japão e tem uma massa seca de 4 quilos e um comprimento de 0,65 metros. O motor fornece 450 Newtons de Thrust usando combustível Monomethylhydrazine e Oxidador de Tetróxido de Azoto. Os propulsores são armazenados em tanques esféricos que são pressurizados com Hélio. O Sistema de Controle de Atitude do Cygnus é usado para reorientação e pequenas queimaduras de rendezvous usando 32 propulsores monopropulsores cada um com um ajuste nominal de impulso de 31 Newtons.
O Módulo de Serviço também é equipado com o sistema de Orientação, Navegação e Controle do veículo, bem como equipamentos de comunicação para se comunicar com estações terrestres, ISS e o Sistema de Rastreamento e Relé de Dados via Satélite.
Cygnus está equipado com Star Trackers e sistema GPS absoluto para determinar a sua posição em órbita durante o voo livre. Durante o Rendezvous com a Estação Espacial Internacional, o Cygnus muda para GPS relativo para determinar a sua posição em órbita em relação ao ISS. Ao iniciar as operações de proximidade, o Cygnus começa a usar seu sistema de navegação de proximidade.
Cygnus usa um sistema TriDAR desenvolvido pela Neptec. TriDAR, ou Triangulação e LIDAR Automated Rendezvous e Docking, é um sistema de navegação de rendezvous que não depende de nenhum marcador de referência posicionado no seu alvo. Em vez disso, TriDAR usa um sensor 3D baseado em laser e imagens térmicas para coletar dados 3D de seu alvo que são comparados por software com a forma conhecida da espaçonave alvo. Isto permite à TriDAR calcular a posição relativa, o alcance e a velocidade relativa. O algoritmo do computador é capaz de calcular a posição relativa de 6 graus de liberdade (6DOF) em tempo real usando uma abordagem de Mais Informações Menos Dados (MILD). “TriDAR opera em distâncias que variam de 0,5 metros a mais de 2000 metros sem sacrificar velocidade ou precisão em nenhum dos extremos do alcance”, diz Neptec no site da empresa.
ISS visto por Tridar
>TriDAR’s 3D combina tecnologia de triangulação laser auto-síncrona com radar laser (LIDAR) em um único pacote para fornecer dados de rastreamento a curto e longo alcance.
O sistema de triangulação laser é baseado no Sistema de Câmera Laser (LCS) usado no Sistema de Sensor de Barra Órbita do Vaivém Espacial que foi usado para realizar inspeções do escudo térmico do veículo em órbita.
TriDAR fornece a funcionalidade de dois scanners 3D através da multiplexação dos dois caminhos ópticos ativos do subsistema. O termovisor é utilizado para estender o alcance do sistema para além do alcance operacional do LIDAR.
TriDAR foi testado no espaço no Space Shuttle Missions STS-128, STS-131 e no Shuttle Flight final, STS-135.
Durante a STS-135, TriDAR começou a rastrear ISS a partir de 34 Kilômetros até a doca, e durante o destravamento, o sistema forneceu imagens impressionantes de ISS, fornecendo imagens 3D e térmicas da Estação como parte do último Vaivém baseado no flyaround da ISS.
Perfil de luz
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Cygnus é lançado no topo do Orbital Antares Rocket que o leva a uma órbita de 250 por 275 km inclinada 51,66 graus 630 segundos após o lançamento. A partir daí, o Cygnus inicia ajustes de órbita e manobras de fase para se ligar ao ISS que orbita a Terra a uma altitude de 410 Kilômetros. Ao longo da parte inicial do voo, o Cygnus activa os seus transmissores e implementa as suas matrizes solares.
Além disso, o veículo é submetido a um número de checkouts para garantir que todos os sistemas estão a funcionar como projectado. Usando rastreadores estelares e GPS, o Cygnus executa várias queimaduras de motor para aumentar sua altitude para se aproximar da ISS.
Após na zona de comunicação de 28 km em torno da ISS, o veículo muda para GPS relativo, comunicando-se com os sistemas GPS da ISS para calcular sua posição relativa para a estação. O Cygnus aproxima-se do ISS no R-Bar, vindo directamente de baixo do ISS. À medida que o veículo se aproxima da ISS, muda para o seu sistema de navegação de proximidade TriDAR para continuar através da aproximação final.
Os membros da tripulação a bordo da ISS podem interagir com o Cygnus através do Painel de Comando da Tripulação caso ocorra algo fora do nominal durante o Rendezvous. Uma vez atingido um ponto a 10 metros do ISS, o Cygnus pára a aproximação e entra em Free Drift para ser capturado pelo Canadarm2. O braço robótico da estação espacial é controlado pelos membros da tripulação da ISS para agarrar a nave espacial.
Once grappled, o Cygnus é encostado ao nadir CBM do módulo Harmony da ISS. Uma vez fixado no local, as verificações de vazamento são concluídas e as escotilhas entre o ISS e o Cygnus são abertas para permitir que os tripulantes tenham acesso ao módulo de carga. Ao longo da sua missão de acostagem, normalmente 30 dias, os membros da tripulação deslocam a carga do Cygnus para o ISS e carregam o veículo com o lixo e os artigos não mais necessários.
As escotilhas são novamente fechadas, o Canadarm2 desloca o Cygnus de volta para 10 metros e liberta o veículo que, em seguida, efectua uma série de queimaduras do motor para sair das proximidades do ISS. Uma vez a uma distância segura, o Cygnus executa a sua queimadura deorbit para reentrar na atmosfera sobre o Oceano Pacífico. Durante a reentrada, o veículo se rompe e queima até certo ponto antes que os fragmentos sobreviventes caiam no Pacífico, longe das massas de terra povoadas.
