Europeisk servicemodul - European Service Module

Europeisk servicemodul

ESM -logo som viser Orion -romfartøyet som utforsker vårt solsystem, med baksiden uthevet servicemodulen
Produsent	European Space Agency
Brukt på	Orion
Generelle egenskaper
Høyde	4 m (13 fot)
Diameter	4,1 m (unntatt solcellepaneler)
Brutto masse	13.500 kg (29.800 lb)
Drivmasse	8600 kg (19000 lb)
Avledet fra	Automatisert transportkjøretøy
Lanseringshistorikk
Status	Under utvikling
Første fly	2022 ( Artemis 1 )
Europeisk SM
Motorer	1 AJ10
Fremstøt	26,6 kN (6000 lb f )
Drivmiddel	MON3 / Aerozine 50

Den europeiske Service Module ( ESM ) er den modulen komponenten av Orion romfartøy, som tjener som sin primære strøm og fremdriftskomponenten inntil den tømmes ut ved slutten av hvert oppdrag. I januar 2013 kunngjorde NASA at European Space Agency (ESA) vil bidra med servicemodulen for Artemis 1 , basert på ESAs Automated Transfer Vehicle (ATV). Den ble levert av Airbus Defense and Space i Bremen , i Nord -Tyskland til NASA i slutten av 2018. Etter godkjenning av den første modulen, vil ESA levere ESM fra Artemis 2 til Artemis 6 .

Servicemodulen støtter mannskapsmodulen fra lansering til separasjon før reentry. Den gir fremdriftsevne i rommet for orbitaloverføring, holdningskontroll og høy oppstigning. Den gir vannet og oksygenet som trengs for et beboelig miljø, genererer og lagrer elektrisk kraft, og holder temperaturen på kjøretøyets systemer og komponenter. Denne modulen kan også transportere last uten trykk og vitenskapelig nyttelast.

Historie

Innledende design

Pre-ATV servicemodul design

Kunstnerens oppfatning av Orion -romfartøyet i månens bane med sirkulære solcellepaneler

Omtrent sylindrisk i form, ville den originale amerikanskdesignede Orion-servicemodulen, som besetningsmodulen, ha blitt konstruert av Al-Li- legering (for å holde vekten nede), og ville ha inneholdt et par utplasserbare sirkulære solcellepaneler , lignende design til panelene som ble brukt på Mars Phoenix -landeren. Panelene, de første som ble brukt på et amerikansk romskip (med unntak av en 10-års periode, det sovjetiske/russiske Soyuz-romfartøyet har brukt dem siden det første oppdraget i 1967), ville tillate NASA å eliminere behovet for å bære funksjonsfeil- utsatte brenselceller og tilhørende maskinvare (hovedsakelig LH ₂ -tanker) i servicemodulen, noe som resulterer i et kortere, men mer manøvrerbart romskip. Vellykket innledende testing av et Orion solcelle-design med fullskala "UltraFlex wing" -maskinvare ble rapportert i oktober 2008.

Orion hovedmotor (OME) var en 33 kilonewton (7.500 lbf) skyvekraft, trykkmatet, regenerativt avkjølt, lagringsbar rakettmotor med dobbelt drivstoff som skulle lages av Aerojet. OME var en versjon med økt ytelse av 27-kilonewton (6 000 lbf) rakettmotor som ble brukt av romfergen for sitt orbitalmanøvreringssystem (OMS). SM Reaction Control System (RCS), romfartøyets manøvreringspropeller (opprinnelig basert på Apollo "quad" -system, men som ligner det som ble brukt på Gemini), ville også være trykkmatet og ville bruke de samme drivstoffene. NASA trodde SM RCS ville være i stand til å fungere som en backup for en trans-Earth injeksjon (TEI) brenning i tilfelle SM-hovedmotoren sviktet.

Et par LOX-tanker (som ligner på de som ble brukt i Apollo-servicemodulen ) ville, sammen med små tanker med nitrogen, gi mannskapet pusteluft på havnivå eller "cruising altitude" -trykk (1 eller 0,7 atm), med liten "overspenningstank" som gir nødvendig livsstøtte under reentry og touchdown. Litiumhydroksid (LiOH) patroner ville resirkulere romfartøyets miljøsystem ved å "skrubbe" karbondioksid (CO ₂ ) utåndet av astronautene fra skipets luft og tilsette nytt oksygen og nitrogen, som deretter ble syklet tilbake ut i systemløkken. På grunn av byttet fra brenselceller til solcellepaneler, ville servicemodulen ha en innebygd vanntank for å skaffe drikkevann til mannskapet, og (når det blandes med glykol ), kjølevann for romfartøyets elektronikk. I motsetning til praksisen under Apollo med å dumpe både vann og urin overbord under flyturen, ville Orion ha et resirkuleringssystem ombord, identisk med det som ble brukt på den internasjonale romstasjonen , for å konvertere både avløpsvann og urin til både drikke- og kjølevann.

Servicemodulen monterte også romfartøyets spillvarmehåndteringssystem (dets radiatorer) og de nevnte solpanelene . Disse panelene, sammen med reservebatterier plassert i Orion CM, ville gi flyets strøm til skipets systemer. Spenningen, 28 volt DC , var lik den som ble brukt på Apollo -romfartøyet under flyging.

Orion Modulen ville bli innkapslet av glassfiber skjermene dumpes på samme tid som nevnte LES / Boost beskyttelsestrekk, noe som ville finne sted omtrent 2 Anmeldelse for 1. / 2 minutter etter start (30 sekunder etter at det faste rakett første trinnet ble dumpet). Før "Orion 606" redesign, lignet Orion SM på en knebøy, forstørret versjon av Apollo -servicemodulen . "Orion 606" SM-design beholdt bredden på 5 meter (16 fot) for festene til Orion M med Orion CM, men brukte en Soyuz-lignende servicemoduldesign for å la Lockheed Martin gjøre bilen lettere og lettere tillater feste av de sirkulære solpanelene på modulens midtpunkter, i stedet for ved basen nær romfartøyet/rakettadapteren, noe som kan ha utsatt panelene for skade.

Orion -servicemodulen (SM) ble projisert som en sylindrisk form, med en diameter på 5 m (16 fot) og en total lengde (inkludert thruster) på 4,78 m (15 ft 8 in). Den anslåtte tomme massen var 3.600 kg (8.000 lb), drivstoffkapasiteten var 8.200 kg (18.000 lb).

ATV-basert modul

Edoardo Amaldi ATV nærmer seg den internasjonale romstasjonen i 2012

Den europeiske servicemodulen for Artemis 1 gjennomgår akustiske tester i mai 2019

En gjennomgang av Constellation -programmet i 2009 av Augustine -kommisjonen på forespørsel fra den nye Obama -administrasjonen hadde funnet ut at fem år i det allerede løp fire år bak månemålet 2020 og var sørgelig underfinansiert, det eneste elementet som var verdt å fortsette var Crew Exploration Vehicle i rollen som en rømningskapsel for en romstasjon. Dette førte i 2010 til at administrasjonen kansellerte programmet ved å trekke tilbake midler i det foreslåtte budsjettet for 2011. Et offentlig ramaskrik førte til at programmet ble frosset fremfor direkte kansellert og en gjennomgang startet for hvordan kostnader kunne reduseres, som fant at det var mulig å fortsette hvis det ble lagt vekt på å finne alternativ finansiering, og redusere kompleksiteten ved å begrense omfanget til fokusere på månen og dyp plass i stedet for Mars og gjennom gjenbruk av eksisterende maskinvare som reduserer utstyrsområdet som krever utvikling. Ares 1 -bæreraketten beregnet på mannskapsflyging hadde betydelige designproblemer som overvekt, utsatt for farlige vibrasjoner, og i tilfelle en katastrofal svikt oversteg eksplosjonsradius rømningssystemets utkastningsområde. Rollen som lanseringskjøretøyet Orion ble erstattet av Space Launch System , og de tre forskjellige Crew Exploration Vehicle -designene ble slått sammen til et enkelt flerbruksmannskap for leting.

I mai 2011 kunngjorde European Space Agency (ESA) generaldirektør et mulig samarbeid med NASA for å jobbe med en etterfølger til ESAs Automated Transfer Vehicle (ATV). ESAs levering av denne etterfølgeren kan regnes med 8% av driftskostnadene til den internasjonale romstasjonen (ISS); ATV -oppdragene som forsyner stasjonen dekket bare denne forpliktelsen frem til 2017. 21. juni 2012 kunngjorde Astrium at den hadde blitt tildelt to separate studier for å evaluere mulige fremtidige oppdrag som bygger på teknologien og erfaringene fra utviklingen av ATV og Columbus laboratorium . Den første studien undersøkte konstruksjonen av en servicemodul som ville bli brukt sammen med Orion -kapselen. Den andre undersøkte produksjonen av et allsidig flerbruksbanekjøretøy. Hver studie var verdt 6,5 millioner euro.

I november 2012 oppnådde ESA sine medlemslandes forpliktelse til å konstruere en ATV-avledet servicemodul for Orion, for å fly på jomfruturen til Space Launch System , og derved oppfylle ESAs budsjettforpliktelse overfor NASA angående ISS for 2017– 20. Det ble ikke tatt noen beslutning om å levere modulen for senere Orion -flyvninger.

Orion-romfartøy inkludert den ATV-avledede servicemodulen

I januar 2013 kunngjorde NASA sin avtale, som gikk i desember foregående, om at ESA skulle bygge servicemodulen for Exploration Mission-1 (omdøpt til Artemis 1 ), som deretter skulle finne sted i 2017. Denne servicemodulen var ikke nødvendig for Exploration Flight Test -1 i 2014, da denne brukte en testtjenestemodul levert av Lockheed Martin. 17. november 2014 signerte ESA en kontrakt på 390 millioner euro med fast pris med Airbus Defense and Space for utvikling og konstruksjon av den første ATV-baserte servicemodulen. I desember 2016 ble ESAs medlemsland enige om at de ville forlenge sitt engasjement for ISS til 2024, og ville levere en annen servicemodul, som en del av den resulterende budsjettplikten.

Den nye designen er omtrent 5,0 meter (16,5 fot) i diameter og 4,0 meter (13 fot) i lengde, og laget av aluminium-litiumlegering .

Det nye designet for solcelleoppstillingene, som erstatter ATKs sirkulære UltraFlex-design, er av Airbus Defense and Space , hvis datterselskap, Airbus Defense and Space Netherlands (den gang kjent som Dutch Space), bygde ATVens X-formede utvalg av fire paneler. ATV -serien genererte 4,6 kilowatt. Den oppgraderte versjonen for servicemodulen vil generere omtrent 11 kilowatt, og vil strekke seg over 19 m (62 fot) når den forlenges.

I september 2015 signerte Thales Alenia Space en kontrakt med Airbus Defense and Space for å utvikle og produsere termomekaniske systemer for servicemodulen, inkludert struktur og mikrometeoroidbeskyttelse, termisk kontroll og forbruksmateriell lagring og distribusjon.

Servicemodul vist med mannskapsmodul, adaptere og utstikkingspaneler

Lockheed Martin bygger de to adapterne , og kobler servicemodulen til mannskapsmodulen og til den øvre etappen av Space Launch System, og også de tre kapppanelene som blir kastet ned etter å ha beskyttet servicemodulen under lansering og oppstigning.

Februar 2017 ble en kontrakt på 200 millioner euro signert mellom Airbus og European Space Agency for produksjon av en annen europeisk servicemodul for bruk på den første Orion -flyvningen.

Fra 2018

Oktober 2018 ble den første enheten for Artemis 1 samlet i sin helhet på Airbus Defense and Space sin fabrikk i Bremen .

Servicemodulens hovedmotor for Artemis 1 vil være en Space Shuttle Orbital Maneuvering System (OMS) AJ10-190-motor som er til overs fra Space Shuttle-programmet, der den fløy på 19 oppdrag og utførte 89 brannskader. Det er meningen at OMS skal brukes for de tre første (eller fem) servicemodulene, og fire alternative motordesign er under vurdering for senere flyvninger, antatt å inkludere AJ10-118k; brukt til den andre fasen av Delta II, er det en lettere og kraftigere versjon i den samme AJ10 -motorfamilien hvis avstamning begynte med Vanguard .

I sammenligning med kommandoen og servicemodulen Apollo , som tidligere tok astronauter til månen, genererer den europeiske servicemodulen omtrent dobbelt så mye strøm (11,2 kW mot 6,3 kW), veier nesten 40% mindre når den er fullstendig drevet (15 461 kg, mot 24 520) kg) og er omtrent den samme størrelsen (4 m lang uten motor og 4,1 m vs 3,9 m i diameter) som støtter miljøet for et litt (45%) større beboelig volum på mannskapsmodulen (8,95 m ³ vs 6,17 m ³ ) selv om den vil bære 50% mindre drivmiddel for orbitalmanøvrer (8600 kg brukbart drivmiddel mot 18 584 kg).

ESM vil kunne støtte et mannskap på fire i 21 dager mot 14-dagers utholdenhet for tremannen Apollo.

I november 2019 godkjente ESA -medlemslandene finansieringen av ESM for Artemis 3 og 4. I mai 2020 ble kontrakten mellom Airbus og European Space Agency for produksjon av en tredje europeisk servicemodul signert.

I oktober 2020 signerer ESA og NASA et avtaleverk som inkluderer ESAs levering av ESM-4 og ESM-5 som en deltakelse i Gateway, slik at tre flyvninger av europeiske astronauter til månens bane mellom 2025 og 2030.

I februar 2021 ble kontrakten mellom Airbus og European Space Agency for å levere ESM-4 til ESM-6 signert.

Spesifikasjoner

Europeiske servicemodulsmodeller

Referanser

Eksterne linker

• Orion romfartøy på NASA
• Orion ved ESA
• European Service Module at Airbus Defense and Space