过去和未来的卫星服务

太空过去对我们来说一直是一个侵略性的环境,在这个环境中,一个人可以在短短的几分钟内依靠意识来度过一分半的时间。 但是,我们完全用航天器和太空服设计师的工程天才来弥补我们的生理缺陷。


STS-135任务的开始-2011年7月8日-最后一次航天飞机任务

航天飞机计划就是这种体现之一。该计划建造了6艘船(其中一艘代替事故中的一艘),在135次飞行中可以搭载355名宇航员(目前有551人飞入太空)总共在轨道上停留了1322天,并成为NASA历史上最昂贵的计划,2010年的价格为2100亿美元(当时在ISS上花费了1500亿 美元 ,在阿波罗计划上花费了1930亿美元以2010年价格计算)。

但是,航天飞机计划不仅因其具有野性的价值而引人注目,而且还运送了2/3的所有前往太空的人:在该计划期间对外层空间进行了 8次维修(其中5次是在哈勃望远镜上进行的 ),在4个任务中从5颗卫星的轨道下降。

STS-41C任务(1984年4月6日至13日)

那只是第11次航天飞机飞行,并且它的黄金时代即将开始(这将在挑战者灾难之后很快结束)。 在这次飞行中,几乎所有科幻小说都期望航天飞机飞行:将一颗新卫星送入轨道并修复旧卫星,使用操纵器捕捉卫星,并穿着宇航服飞行宇航员而不会“束缚”于飞船。



航天飞机以533公里的高度进入轨道,发射后第二天,挑战者号机组使用Kanadarm机械手卸下了用于长期暴露于太空样品( LDEF )的装置-它是一个12面的圆柱体,重9重量为7吨,其中包含来自8个国家/地区的200位科学家提供的57个材料样品。

第二天,机组人员将轨道升至560公里,以应对发生故障的卫星SMM (最大太阳任务)。 早在1980年11月,定向系统SMM中的一根保险丝就发生了故障,结果只有“依靠”地球磁场的电磁定向系统仍在运行。 但是,该系统的指向精度不足,其结果是7个卫星仪器中只有3个可以跟随太阳。

首先,必须将维修用的卫星放置在航天飞机的货舱中,但是James van HoftenGeorge Nelson在三次尝试中都没有借助特殊的捕获工具来做到这一点(由于套管,这不在设备的图纸上)。 结果,宇航员不得不即兴发挥,纳尔逊用手抓住太阳能电池板,开始使用其载人分流模块( MMU )的引擎降低卫星速度。



由于所施加的力远离设备的旋转轴,因此旋转根本不会减慢,而是同时沿多个轴变得不可控制。 SMM控制中心必须紧急断开所有非关键设备的连接(因为完全失去了对太阳的定向并且该设备开始迅速失去电池电量),但结果是,使用电磁定向系统可以淬灭旋转,然后由加拿大捕获并装入货舱。 之后,将定位系统,电子冠状动脉造影仪控制单元替换为SMM,并将气体套管安装在X射线多色色谱仪上方。 结果,经过两次宇航员的太空行走,飞船得以恢复,经过一个月的测试,它又重新投入运行。



主要任务条和替代任务条:赶上宇航员的宇航员SolarMax上方的主要条带示意性地描绘了他研究过的太阳; 另一块补丁描绘了一只黑猫,双眼燃烧,一只梭子在其下飞翔,象征着任务于13日星期五降落,其中最初还标有STS-13。

STS-51A号任务(1984年11月8日至16日)

这已经是成熟航天飞机的任务:必须将两颗加拿大卫星Anik D2Syncom IV-1送入轨道,以及两颗卫星,即STS-41B发射的Palapa B2和Westar 6。由于发动机故障,它们无法到达计算出的轨道。 甚至在“发现”号发射之前,卫星就从970公里的轨道转移到了340公里(因为航天飞机无法到达如此高的轨道)。 任务第二天发射了Anik D2卫星,第三天发射了Syncom IV-1。

随后进行了为期两天的轨道演习,最终将航天飞机带入了与Palapa B2卫星的会面。 约瑟夫·艾伦(Joseph Allen)在MMU的帮助下飞向他,并在卫星推进发动机的喷嘴中插入了一个名为“推进捕获装置”的工具,或者简单地将其称为 ”” (因为该发动机位于卫星质量线的中心,这是最方便捕获的地方)。



使用该工具,他设法将卫星的旋转速度降低到1 rpm,但是Dale Gardner (一直到Canadarm机械手的末端)首次尝试捕获卫星没有成功。 但是,第二次在安娜·费舍尔Anna Fisher) (加拿大管理人)的支持下,他们仍然成功。 整个过程耗时约2个小时。



第二天,他们会收到第二颗卫星(Westar 6)的期望,该卫星已经由戴尔·加德纳(Dale Gardner)轻松地用同一仪器捕获 ,并在约瑟夫·艾伦Joseph Allen)的支持下运输到发现货舱。


加德纳开玩笑地拍了张标有“待售”字样的照片(指这些卫星的状态)。 Westar 6最终被出售给AsiaSat ,并在6年后(1990年4月7日)像该公司的1号卫星一样飞行。

这两个任务(STS-41C和STS-51A)的镜头,以及许多其他航天飞机的镜头,都包含在电影《梦想中的生命》中 ,该电影的名字真是预言性的-航天飞机的飞行次数不是几年,而是几个月,而且梦想着廉价的航天飞机一直活到下一个事件。

Challenger Crash 1986年1月28日

相信第二次坠毁( 哥伦比亚号航天飞机)导致了航天飞机计划的关闭。 但是,我认为该程序在第一个程序之后没有机会。 国防部打算将航天飞机用于自己的目的,对运输能力设定了30吨的要求,这就是为什么该计划几乎没有机会达到每年估计50次飞行的水平的原因(这本应为该系统提供约1.5的成本每公斤$ 1000 )。

此外,军方已经在范登堡基地上建立了SLC-6 基地,以便用其货物发射航天飞机(原定于同年10月15日进行首飞)洗手并抛弃航天飞机,转而使用Titan IV助推器。 因此,航天飞机失去了许多订单,极地轨道永远对它们关闭。 NASA发现MMU太危险了,因此再也没有使用过。 两种飞入太空的MMU都存储在一个干净的NASA室中,直到1998年,然后将它们发送到国家航空和航空博物馆以及位于汉斯维尔导弹和​​太空中心

STS-32任务(1990年1月9日至20日)



在任务的第二天发射了12吨重的Syncom IV-F5卫星之后,机组人员开始带着LDEF展览品退还该装置,由于许多延误,它们在轨道上的悬挂时间比计划的11个月长4.5年,并且已经接近在大气中燃烧,下降得太低。 机组人员在LDEF的表面上进行了约4.5小时的采样,此后加拿大将其拾起并装入了货舱。 为了长期在太空中进行医学研究,机组人员在轨道上徘徊,从而创造了航天飞机在太空停留11天的新记录。



STS-49任务(1992年5月7日至16日)

该任务的任务是修复Intelsat 603卫星,由于Titan-3 CT-3火箭的第三级没有与上级分开所以它无法到达地理转换轨道。 机组需要将卫星连接到新的上级,但是首先,他们必须与卫星对接。 皮埃尔·图阿特Pierre Tuot)理查德 ·希布Richard Hib)两次进入太空(分别在3.7和5.5小时)试图将卫星固定在酒吧上,但他们没有成功。 结果,他们不得不即兴表演: 托马斯·艾克斯(Thomas Akers)加入了之前离开的两名宇航员,而他们三人仍设法赶上了这枚4.2吨重的卫星(尽管又花了8.5个小时)。



尽管存在此类延误,但Tuot和Akers进行了另一次(已经是第四次)7.7小时的太空飞行,以进行测试,确认有可能在轨道上组装Freedom站(尽管必须减少出口,但是该站结果,它没有飞到任何地方,但最终变成了ISS 。 结果,执行此任务的宇航员在外太空花费了25小时27分钟。

STS-57任务(1993年6月21日至7月1日)

在此任务中,机组人员需要归还存放有样品的欧洲返回介质( EURECA ),以便在零重力和真空下进行曝光。 错误的一面是在奋进号航天飞机上安装了一个连接器,应该通过该连接器为卫星供电,这导致在将近6小时的太空行走中,卫星的双天线被手动折叠。 但是,其他一切都按原样进行,在任务的其余部分,宇航员在Spacehab进行了实验。



STS-61任务(1993年12月2日至13日)

哈勃望远镜于1990年4月24日由发现号航天飞机(Shuttle Discovery)送入轨道后几乎立即发现,望远镜的主镜存在缺陷:镜的边缘弯曲得比预期的要小,尽管偏差仅为2.2微米-他产生的球差非常严重地破坏了照片:


在安装校正系统之前和之后的M100星系图片

主镜重828公斤 ,直径2.4米,几乎不可能制造和更换。 因此,决定在哈勃上安装光学校正系统( COSTAR ),以补偿像差。 由于10月30日到达卡纳维拉尔角的飓风,航天飞机将要飞行的机库被污染,奋进号组件不得不从39A发射台移到39B位置。 11月18日,一架航天飞机检测到4个elevon放大器传感器之一的故障,但由于只有通过后部底盘的支撑才可以访问该传感器(这需要将航天飞机放回装配车间并拆开部分结构),并且调试使4个放大器中的3个能够工作-传感器已断开连接,未在飞行中使用。 由于天气原因,12月1日的首次发射尝试被取消,因此航天飞机于12月2日从发射台39B开始。

为即将进行的维修做准备,整个飞行的第二天都分配给机组人员休息。 在飞行的第三天,哈勃行动控制中心指示望远镜折叠其两个定向天线,机组人员进行了几次轨道操作以接近望远镜。 经过目视检查后,哈伯被航天飞机的操纵器捕获,机组人员休息了。

在此任务中,航天飞机机组人员记录了当时所有航天飞机任务中太空行走的持续时间(飞行11天中35小时28分钟),以免最后用尽两名宇航员(这可能会失去他们的注意力并导致随后的故障)望远镜,甚至对机组人员本身构成重大风险),在太空行走期间,旋转了合成物:1、3和5,出口由Franklin MusgraveJeff Hoffman进行 ,而2和4- Thomas AkersKatherine Thornton (他们也参加了第二次按项目 任务持续时间STS-49 )。


哈勃望远镜带有全新的滚动式太阳能电池板(侧面有两个红色圆柱体),带有欧洲ESA机构徽标的旧电池-折叠在前景中

在第四天,计划进行第一次太空行走,这花费了将近8个小时(当时是NASA宇航员第二次最长的太空行走)。 由于航天飞机的乘员不再拥有MMU,因此在操作过程中与航天飞机或望远镜的机械通信对于宇航员至关重要。 因此, 杰弗里·霍夫曼Jeffrey Hoffman)离开气闸后,立即安装了一个平台,用于将支腿连接到航天飞机操纵器上。 富兰克林·马斯格雷夫(Franklin Musgrave)站在上面,并在全向天线及其轴承(已通电)上安装了防护罩,打开了望远镜设备室的门,并在其中已经安装了第二个支腿架。

然后直接开始维修:更换了两对陀螺仪和两个陀螺仪控制单元,然后更换了8个哈勃电路保险丝,之后其陀螺仪完全恢复了性能。 要用陀螺仪关闭舱室门的4个锁中的2个,必须由两名宇航员共同努力(工程师建议这是由于门打开时发生的温差)。

第二天,在6.6小时的出口时间内,更换了太阳能电池板。 最初,桑顿在航天服出现压力问题时遇到了这个问题,此后又出现了通讯问题,因此MCC通过艾克斯将所有信息传输给了桑顿。 在撒哈拉沙漠上空夜间航行期间,从望远镜上取下了受损的太阳能电池板机翼(以减少不存在时的负面影响),然后安装了新机翼。 有缺陷的机翼掉落在索马里上空的一侧,此后,航天飞机以1.5 m / s的速度进行了小机动,以远离它。 第二个机翼被装入货舱,并返回欧洲ESA进行分析。

第二天的第三个6.8小时出口期间,安装了行星照相机和广角照相机,并且替换了两个用作粗略哈勃定向指南针的望远镜磁力计。 行星相机具有改进的紫外线光谱特性,以及其自己的像差校正系统(从现在开始,所有望远镜相机都配备了类似的系统)。 持续6.8小时的第四个出口被高速光度计所取代,并安装COSTAR光学校正系统,这使望远镜获得了从一开始就应该获得的惊人的分辨率特性。 完成出口后,飞行员肯尼斯·鲍沃索克(Kenneth Bowersox)进行了一次轨道机动,将“奋进号”和“哈勃”韧带从587公里提升至594公里,升至594.3公里至595.8公里( 近地点/远地点 )。



12月8日的7.4小时试运行被太阳能控制电子设备所取代,此后机组向其发出了披露信息的命令,但没有任何效果。 之后,发出命令使用两个引擎打开太阳能电池板的一个翼,但这也没有成功。 仅在宇航员手动折叠显示装置后,太阳能电池板才开始打开,并再次发出打开电池的命令。 之后,重新连接了戈达德高分辨率光谱仪,并安装了直接在Endeavor上制成的磁力计盖。 此后,EVA完成,哈勃望远镜将其定向天线拉直,然后释放到自由飞行中。

STS-72任务(1996年1月11日至20日)

该任务是返回日本卫星“太空飞行器”,该卫星研究微重力并携带样本在太空中显示。 此任务中的航天飞机操纵器由日本航天局JAXA的 4名宇航员Wakata Koichi控制,这是他的4次飞行中的第一次。 在地球的指挥下,卫星的太阳能电池被堆叠起来,但是传感器显示它们没有完全包装在容器中,因此必须与容器一起射击。 但是,这仅将奋进号航天飞机与卫星的会面延迟了1.5个小时,并且操纵器捕获卫星并将其装载到货舱中通常是正常的。



任务的第四天,从货舱中卸下了OAST-Flyer,进行了几次实验:使用计算机模型,GPS技术演示器和马里兰大学进行的业余无线电实验比较航天器污染的实际影响。 在自由飞行中,该装置距离航天飞机72公里,但是按照计划,经过50个小时后,该装置被操纵器送回了货舱。 同样在任务期间,两次太空行走分别进行了大约6和7个小时,以进行国际空间站建设所需的技术测试。

STS-82任务(1997年2月11日至21日)


中性浮力模拟器上对哈勃望远镜模型进行的宇航员培训

这是第二次哈勃维修任务,本来应该简单得多,只需要进行4次太空行走即可。 «» 6,7- , , ( NICMOS ).

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN406745/


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