Cygnus NG-11 

Грузовой корабль Cygnus NG-11 отправляется в космос с очередной миссией снабжения Международной космической станции. Всего он доставит на МКС около 3436 кг различных запасов, оборудования и научных экспериментов.

Эмблема миссии Cygnus NG-11 (Credit: NASA)

Корабль Cygnus был разработан Northrop Grumman Innovation Systems (NGIS, ранее – Orbital ATK) для доставки грузов на МКС. Cygnus состоит из двух модулей цилиндрической формы: оборудованного солнечными батареями служебного модуля и герметичного грузового модуля.

Служебный модуль содержит двигательную установку и топливные баки, аккумуляторные и солнечные батареи, системы навигации, управления и контроля корабля. Здесь же находится специальная структура для захвата корабля манипулятором Canadarm2. Двигательная установка использует японские двигатели BT-4, произведённые компанией IHI Aerospace, каждый из которых развивает тягу в 450 Н. В качестве компонентов топлива используется пара несимметричный диметилгидразин и тетраоксид диазота. Герметичный отсек производится итальянской Thales Alenia Space и может вмещать больше трёх тонн груза в зависимости от модификации модуля.

Это будет уже восьмой полёт корабля в версии повышенной вместимости (Enhanced). В такой конфигурации модуль может нести 3500 кг груза, что на 800 кг больше, чем в стандартной версии. С орбиты Cygnus может забрать столько же — но не для возвращения на Землю, а для сгорания в атмосфере планеты вместе с кораблём.

Для этой миссии Cygnus впервые покажет возможность late load – упаковки грузов, у которых на счету каждый лишний день до прибытия на станцию. Обычно это биологические эксперименты, например, мыши, которые транспортируются в специальных контейнерах с системой жизнеобеспечения, рассчитанной на ограниченный срок работы. Для этого на ракете Antares установлена новая версия обтекателя с отделяемым носом. После вывоза на старт ракету поднимают, проводятся проверки всех систем, а затем ракету снова переводят в горизонтальное положение. К открывающемуся носу обтекателя подводят передвижной пункт, который выступает в качестве чистой комнаты, и специалисты укладывают последние грузы.

Вот так это выглядит. Слева – снятый носовой отсек обтекателя (Credit: NASA/Bill Ingalls)

Cygnus NG-11 доставит на станцию стандартный набор грузов: запасы для экипажа, новое оборудование, а также ряд научных экспериментов. Расскажем о некоторых из них.

Как мы упомянули выше, в этой миссии Cygnus впервые сможет взять на борт грузы срочного характера. Среди них – мыши в рамках Rodent Research 12. Это очередной виток исследований, которые изучают влияние условий космоса на живые организмы – на примере мышей. В Rodent Research 12 часть мышей получит прививку от столбняка на Земле, а затем в космосе, а часть – только в космосе. Учёные будут изучать реакцию иммунной системы на вакцину в условиях невесомости. Если вам когда-нибудь хотелось посмотреть на мышей в таких условиях, то вот видео 2014 года:

На МКС отправляется новый прибор для анализа биологических образцов астронавтов – крови, слюны, урины. Разработанный канадским космическим агентством, Bio-Analyzer позволит исследователям на Земле сразу же получать результаты анализов. По крайней мере для некоторых экспериментов теперь не нужно будет возиться с замораживанием образцов и их возвращением на Землю.

Также на МКС отправится новая серия контейнеров PONDS, которые используются для выращивания растений на МКС.

Астронавты получат ещё парочку летающих компаньонов. Кубик со сторонами длиной 32 см зовётся Astrobee и весит около 10 кг. Он передвигается с помощью системы вентиляторов и полагается на визуальную навигацию. У него даже есть небольшая “клешня” – Astrobee сможет хвататься за поручни на МКС, оставаясь возле них на долгие периоды времени и экономя энергию.

Astrobee сможет работать автономно или под управлением наземных операторов. Он поможет освободить астронавтов от рутинной работы вроде видеосъёмки экспериментов. Ещё Astrobee поможет с инвентаризацией, для чего у него есть RFID-сканер, а также с отслеживанием условий в модуле – уровня шума, состава воздуха, уровня радиации. В комплекте с Astrobee идёт док-станция, к которой робот будет самостоятельно возвращаться на подзарядку. В проекте предполагается три робота (им даже дали имена – Honey, Queen, Bumblebee – Медок, Королева, Шмель), но в этой миссии отправят только два. Док-станция была доставлена на МКС в одном из предыдущих полётов.

Астронавт Шейн Кимброу с инструметом RELL (Credit: NASA)

Также на МКС отправится инструмент для обнаружения утечек аммиака из системы охлаждения станции. Прибор RELL (Robotic External Leak Locator) будет использоваться снаружи МКС. Если подозревается утечка, то роботизированный манипулятор Dextre берёт RELL и он начинает “вынюхивать” аммиак. Что значительно облегчает работу астронавтов, которым обычно приходится выходить в открытый космос и искать утечку вручную. RELL уже хорошо зарекомендовал себя в деле – первый инструмент находится на станции с 2015 года. Cygnus же доставит второй, запасной экземпляр.

Всё больше компаний проявляют интерес к идее производства оптоволокна в космосе. MadeInSpace исследуют это дело уже давно и неоднократно отправляли на МКС свой эксперимент по производству оптоволокна из фторидного стекла ZBLAN. Оно превосходит кремниевое стекло по оптическим параметрам, но в процессе производства легко формируются кристаллиты. В условиях невесомости, однако, количество дефектов сильно снижается. Cygnus доставит на орбиту эксперименты по получению ZBLAN-оптоволокна сразу для двух компаний – FOMS INC. и Physical Optics Corporation.

Кроме этого, Cygnus доставит на орбиту ряд кубсатов. Кубсат – это стандарт микроспутников, измеряются базовыми юнитами “U”. 1U предполагает спутник с габаритами 10 х 10 х 10 см и массой около 1 кг. По своему размеру кубсаты могут состоять из нескольких таких “кубиков”, и быть соответственно 2U, 3U и так далее. Часть из них будет запущена с самого корабля, а часть – с МКС. Некоторые из них:

• EntrySat – 3U-кубсат, разработанный французским университетом ISA-SUPAERO. Задача спутника – собрать подробные данные о том, как происходит вхождение космического мусора в атмосферу. Кубсат будет запущен с МКС на траекторию, отвечающую неконтролируемому сведению с орбиты. В процессе возвращения в атмосферу он будет собирать данные о внешних условиях (температуре, тепловых потоках, давлении и т.д), а также состоянии себя самого (ориентация, скорость вращения). Эти данные будут сразу же передаваться на Землю через спутниковую систему связи Iridium. В перспективе, EntrySat поможет более точно прогнозировать, как уже известный нам космический мусор будет сходить с орбиты.
• Virginia Cubesat Constellation (VCC) – миссия из трёх 1U-кубсатов, также посвящённая изучению того, как малые спутники сходят с орбиты. Эти спутники будут запущены с самого Cygnus, когда он покинет МКС.
• SASSI² – студенческий 3U-кубсат, который тоже будет собирать данные о тепловом потоке и давлении при вхождении в атмосферу.
• Первый спутник Непала NepaliSat 1, первый спутник Шри-Ланки Raavana 1 и японский Uguisu – все три 1U-кубсата построены Технологическим институтом Кюсю в Японии.
• Światowid – польский 2U-кубсат для дистанционного зондирования Земли.
• KRAKSat – польский 1U-кубсат, который испытает маховик на базе ферромагнитной жидкости для ориентации спутников.
• IOD-1 GEMS (Global Environmental Monitoring Satellite) – 3U-кубсат компании Satellite Applications Catapult для метеорологических наблюдений.
• Seeker – 3U-кубсат, разработанный JPL для автономного внешнего осмотра кораблей. Он будет запущен с Cygnus, после чего на расстоянии 50 м от корабля сделает ряд манёвров.

Cygnus CRS OA-7 прибывает на МКС в апреле 2017 (Credit: NASA)

Cygnus прибудет на станцию 19 апреля. С помощью роботизированного манипулятора Canadarm2 астронавты Энн МакКлейн и Давид Сен-Жак захватят корабль, после чего передадут управление наземным операторам. Они удалённо пристыкуют Cygnus к модулю Unity, где тот будет оставаться до 23 июля. Покинув МКС, Cygnus сначала поднимется выше станции для запуска кубсатов. После этого его ждёт ещё несколько месяцев на орбите. Во-первых, NGIS хотят продемонстрировать возможности корабля по длительному пребыванию в космосе. Это позволило бы проводить дополнительные научные эксперименты после завершения пребывания на МКС. Во-вторых, компания хочет потренироваться в ведении сразу двух миссий – осенью планируется запуск Cygnus NG-12, так что некоторое время на орбите будет находиться сразу два “лебедя”. Когда миссия закончится, Cygnus будет сведён с орбиты и вместе с тоннами мусора сгорит в земной атмосфере.

Стоит отметить, что по традиции корабли Cygnus называют в честь астронавтов и других людей, сделавших вклад в космическую программу США. Поскольку в этом году состоится 50-летний юбилей высадки на Луну, NGIS хотели отдать дань людям, без которых это достижение не получилось бы. Говоря о жертвах на пути к Луне, нельзя не вспомнить пожар “Аполлона 1”, в котором погибли Эдвард Уайт, Вирджил Гриссом и Роджер Чаффи. Поскольку из троих погибших астронавтов только Чаффи не успел побывать в космосе, NGIS решили назвать корабль в его честь.

Ракета-носитель Antares

Antares — двухступенчатая ракета с возможностью добавления третьей ступени для полётов за пределы низкой околоземной орбиты. В этот раз запускается в конфигурации 230. Код обозначает основные параметры РН: первая цифра определяет двигатели, используемые на первой ступени, 1 — AJ26, 2 — РД-181. Вторая цифра — аналогично версию двигателя Castor 30 на второй ступени (1 — А, 2 — B, 3 — XL). Третья цифра обозначает версию третьей ступени (0 — отсутствует, 1 — двухтопливная третья ступень, 2 — версия, используемая для более высоких орбит). Antares в модификации 230 способна выводить на низкую околоземную орбиту до 7000 кг полезной нагрузки.

Запуск Cygnus NG-10 (Credit: NASA)

Ракета была разработана компанией Orbital Sciences Corporation (позднее Orbital ATK, а теперь NGIS) специально для запусков корабля Cygnus в рамках программы NASA коммерческой доставки грузов на станцию. На счету Antares 9 пусков. Первые четыре миссии были успешными, однако пуск в октябре 2014-го года оказался аварийным. Причиной потери ракеты и груза оказались двигатели AJ-26 — модифицированные компанией Aerojet Rocketdyne двигатели НК-33. Было принято решение использовать другие двигатели, и в октябре 2016-го Antares вернулся к полётам, успешно запустив миссию Cygnus CRS OA-5.

Основная конструкция первой ступени — разработка КБ «Южное», во многом основанная на аналогичной первой ступени РН Зенит, и произведённая предприятием «Южмаш». Первая ступень использует топливную пару керосин/жидкий кислород. В качестве маршевых двигателей используется пара однокамерных РД-181. Эти двигатели производства НПО «Энергомаш» способны развивать до 2085 кН в вакууме и повысили производительность РН на 20% по сравнению с предыдущей версией ракеты, которая использовала двигатели AJ-26.

Вторая ступень Antares работает на твёрдом топливе и оснащена двигателем Castor 30, который является разработкой Orbital ATK (теперь NGIS). Также на второй ступени размещены бортовые компьютеры и система навигации РН. Вместе с адаптером полезной нагрузки всё завершает головной обтекатель диаметром в 3.95 м. Он защищает полезную нагрузку во время полёта сквозь атмосферу и отделяется, когда РН выходит за пределы атмосферы.