.
Spațiu spațial Cygnus este o navă spațială de reaprovizionare a încărcăturii fără echipaj proiectat și operat de Orbital Sciences Corporation.
Programul Cygnus a început ca parte a Programului comercial de servicii de transport orbital al NASA (COTS) și intră în Programul comercial de servicii de reaprovizionare odată ce și-a finalizat primul zbor demonstrativ.
Cygnus transportă încărcături presurizate către Stația Spațială Internațională.
Vehiculul spațial este lansat în vârful rachetei Antares a Orbital care decolează de la Mid-Atlantic Regional Spaceport, Virginia. Cygnus nu este capabilă să returneze încărcătura pe Pământ și arde la reintrarea în atmosferă pentru a se elimina pe sine și obiectele care nu mai sunt necesare de pe ISS.
| Standard | Îmbunătățit | ||
| Lungime | 5.14m | 6.39m | |
| Diametru | 3.07m | 3.07m | |
| Masă uscată | 1.500kg | 1.800kg | |
| Volumetrie presurizată | 18.9m³ | 27m³ | |
| Masa încărcăturii | 2.000kg | 3.500kg | |
| Carga utilă de depozitare | 1.200kg | 3,500kg | |
| Enduranță | 2 luni | 66 de zile | |
| Rețele solare | Spațiu olandez | ATK Ultra Flex | |
| RNDZ Nav | TriDAR | TriDAR |
Cygnus este format dintr-un modul de marfă presurizat care este construit de Thales Alenia Space din Italia și un modul de servicii construit de Orbital, bazat pe autobuzul de satelit GEOStar al Orbital și pe elemente ale navei spațiale Dawn pentru a reduce costurile și riscurile.
Cygnus este rezervat pentru o singură misiune demonstrativă COTS către ISS și pentru un total de opt zboruri CRS. Pentru primele patru zboruri, Cygnus zboară în configurația sa standard. Când Antares va fi modernizat cu a doua etapă Castor 30 XL, Cygnus va trece la versiunea sa îmbunătățită pentru a transporta mai multe încărcături către ISS. Cygnus standard transportă 2.000 kg de marfă către ISS, în timp ce versiunea îmbunătățită are o capacitate de încărcare de 3.500 kg, limitată de performanțele vehiculului de lansare.
Cygnus poate fi încărcat cu peste trei tone de gunoaie și obiecte care nu mai sunt necesare pentru întoarcerea sa incendiară pe Pământ.
Modulul de încărcătură presurizat
Cygnus standard și Cygnus enhanced utilizează module de marfă presurizate construite de Thales Alenia Space, Italia. Modulul se bazează pe modulul logistic multifuncțional care a zburat în mai multe misiuni ale navetei spațiale pentru a livra încărcături presurizate către ISS.
Aceasta are un diametru de 3,07 metri și o lungime de 3,66 metri în configurația standard și de 5,05 metri cu un segment adăugat în configurația îmbunătățită. PCM-ul standard are o masă uscată de 1.500 de kilograme, iar versiunea îmbunătățită cântărește 1.800 de kilograme. În PCM-ul standard pot fi ambalate 2.700 de kilograme de marfă, în timp ce versiunea îmbunătățită permite încărcarea a încă 800 de kilograme. Modulul cargo are un volum presurizat de 18,9 metri cubi în configurația standard și de 27 de metri cubi în configurația îmbunătățită. Consumul de energie al PCM este mai mic de 850 de wați.
PCM dispune de o trapă de 94 de centimetri pe 94 de centimetri care este integrată în inelul mecanismului comun de acostare de 127 de centimetri. La fel ca toate celelalte vehicule vizitatoare, Cygnus dispune de partea pasivă a CBM, în timp ce ISS este echipată cu un mecanism comun de acostare activ.
PCM este capabil să rețină 3.500 kg de încărcătură pentru a fi eliminată prin reintrare distructivă.
Modulul de serviciu
Localizat în secțiunea posterioară a navei spațiale, modulul de servicii Cygnus asigură generarea de energie & stocare, controlul vehiculului, propulsie, ghidare și dispozitivul de prindere pentru brațul robotic al stației. SM se bazează pe magistrala de sateliți GEOStar a Orbital și folosește elemente ale navei spațiale Dawn a NASA, care a fost fabricată de Orbital. acesta măsoară 3,23 metri în diametru și 1,29 metri în înălțime.
SM este echipat cu panouri solare detașabile, baterii și avionică pentru generarea, stocarea și distribuirea energiei. Rețelele solare vor genera până la 4 kilowați de energie electrică.
Cygnus standard dispune de două panouri solare cu trei panouri furnizate de Dutch Space. Cygnus îmbunătățit dispune de panouri solare Ultra Flex construite de Alliant Techsystems, ATK. Rețelele circulare sunt desfășurate prin motoare de acționare și au un design ușor de 25% din masa rețelelor solare tipice formate din panouri. În plus, matricele de la ATK sunt mai compacte atunci când sunt depozitate. Rețelele furnizează 3.500 de wați de energie atunci când Cygnus zboară în atitudine orientată spre Soare.
SM-ul conține, de asemenea, sistemul principal de propulsie și control al atitudinii navei spațiale. Cygnus dispune de propulsoare IHI BT-4 pentru manevrele de reglare a orbitei. BT-4 a fost dezvoltat de IHI Aerospace, Japonia și are o masă uscată de 4 kilograme și o lungime de 0,65 metri. Motorul asigură o forță de împingere de 450 de newtoni folosind combustibilul monometilhidrazină și oxidantul de tetraoxid de azot. Propulsoarele sunt depozitate în rezervoare sferice care sunt presurizate cu heliu. Sistemul de control al atitudinii lui Cygnus este utilizat pentru reorientare și pentru mici arderi de rendezvous, folosind 32 de propulsoare monopropelente, fiecare cu o putere nominală de 31 de newtoni.
Modulul de servicii este, de asemenea, echipat cu sistemul de ghidare, navigație și control al vehiculului, precum și cu echipamente de comunicații pentru a comunica cu stațiile de la sol, cu ISS și cu sistemul de sateliți de urmărire și retransmisie a datelor.
Cygnus este echipat cu Star Trackers și cu un sistem GPS absolut pentru a-și determina poziția pe orbită în timpul zborului liber. În timpul întâlnirii cu Stația Spațială Internațională, Cygnus trece la GPS relativ pentru a determina poziția sa în raport cu ISS. La începerea operațiunilor de proximitate, Cygnus începe să utilizeze sistemul său de navigație de proximitate.
Cygnus utilizează un sistem TriDAR dezvoltat de Neptec. TriDAR, sau Triangulation and LIDAR Automated Rendezvous and Docking, sau Triangulation and LIDAR Automated Rendezvous and Docking, este un sistem de navigație de întâlnire care nu se bazează pe niciun marker de referință poziționat pe ținta sa. În schimb, TriDAR utilizează un senzor 3D bazat pe laser și camere de termoviziune pentru a colecta date 3D ale țintei sale, care sunt comparate de un software cu forma cunoscută a navei spațiale țintă. Acest lucru permite TriDAR să calculeze poziția relativă, distanța și viteza relativă. Algoritmul computerizat este capabil să calculeze poziția relativă cu 6 grade de libertate (6DOF) în timp real, folosind o abordare MILD (More Information Less Data). „TriDAR funcționează la distanțe cuprinse între 0,5 metri și peste 2000 de metri, fără a sacrifica viteza sau precizia la ambele capete ale intervalului”, precizează Neptec pe site-ul companiei.
ISS văzut de Tridar
Senzorul 3D al TriDAR combină tehnologia de triangulație laser auto-sincronă cu radarul laser (LIDAR) într-un singur pachet pentru a furniza date de urmărire pe distanțe scurte și lungi.
Sistemul de triangulație laser se bazează pe Laser Camera System (LCS) utilizat pe sistemul de senzori Orbiter Boom Sensor System al navetei spațiale, care a fost folosit pentru a efectua inspecții ale scutului termic al vehiculului pe orbită.
TriDAR oferă funcționalitatea a două scanere 3D prin multiplexarea căilor optice ale celor două subsisteme active. Imagerul termic este utilizat pentru a extinde raza de acțiune a sistemului dincolo de raza de acțiune operațională a LIDAR.
TriDAR a fost testat în spațiu în cadrul misiunilor navetei spațiale STS-128, STS-131 și al ultimului zbor al navetei, STS-135.
În timpul STS-135, TriDAR a început să urmărească ISS de la 34 de kilometri până la andocare, iar în timpul andocării, sistemul a oferit imagini impresionante ale ISS, furnizând imagini 3D și termice ale stației ca parte a ultimului zbor cu naveta în jurul ISS.
Profilul zborului
Cygnus este lansat în vârful rachetei Antares de la Orbital, care îl duce pe o orbită de 250 pe 275 de kilometri, înclinată la 51,66 grade, la 630 de secunde după lansare. De acolo, Cygnus începe ajustarea orbitei și manevrele de sincronizare a fazelor pentru a se conecta cu ISS care orbitează în jurul Pământului la o altitudine de 410 Kilometri. Pe parcursul primei părți a zborului, Cygnus își activează emițătoarele și își desfășoară panourile solare.
De asemenea, vehiculul este supus unui număr de verificări pentru a se asigura că toate sistemele funcționează așa cum au fost proiectate. Folosind dispozitive de urmărire stelară și GPS, Cygnus efectuează mai multe arderi ale motoarelor pentru a-și crește altitudinea și a se apropia de ISS.
După ce se află în zona de comunicare de 28 de kilometri din jurul ISS, vehiculul trece la GPS relativ, comunicând cu sistemele GPS ale ISS pentru a-și calcula poziția relativă față de stație. Cygnus se apropie de ISS pe bara R, venind direct de sub ISS. Pe măsură ce vehiculul se apropie de ISS, acesta trece la sistemul său de navigație de proximitate TriDAR pentru a continua prin apropierea finală.
Membrii echipajului de la bordul ISS pot interacționa cu Cygnus prin intermediul panoului de comandă al echipajului în cazul în care se întâmplă ceva anormal în timpul întâlnirii. Odată ajuns la un punct situat la 10 metri de ISS, Cygnus își oprește apropierea și intră în derivă liberă pentru a fi capturat de Canadarm2. Brațul robotic al stației spațiale este controlat de membrii echipajului ISS pentru a prinde nava spațială.
După ce a fost prins, Cygnus este ancorat la CBM-ul nadir al modulului Harmony al ISS. Odată fixată pe loc, se finalizează verificările de etanșeitate și se deschid trapele dintre ISS și Cygnus pentru a permite membrilor echipajului să aibă acces la modulul cargo. Pe parcursul misiunii sale andocate, de obicei 30 de zile, membrii echipajului mută încărcătura de pe Cygnus pe ISS și încarcă vehiculul cu gunoaie și obiecte care nu mai sunt necesare.
După ce trapele sunt închise din nou, Canadarm2 deplasează Cygnus înapoi la 10 metri și eliberează vehiculul care apoi efectuează o serie de arderi ale motorului pentru a părăsi vecinătatea ISS. Odată ajuns la o distanță sigură, Cygnus efectuează arderea de orbită pentru a reintra în atmosferă deasupra Oceanului Pacific. În timpul reintrării, vehiculul se sparge și arde într-o oarecare măsură înainte ca fragmentele supraviețuitoare să cadă în Pacific, departe de masele terestre populate.
