Дополнительные модули и конструкции МКС

К дополнительным модулям, агрегатам и конструкциям относятся:

 Манипуляторы МКС

Грузовая стрела

Грузовая стрела модернизированная (ГСтМ) – грузовой кран для перемещения грузов и космонавтов по внешней поверхности модулей РС МКС.

На МКС краны ГСтМ-1 и ГСтМ-2 были доставлены миссиями STS-96 и STS-101 и установлены на модуле «Пирс». В 2012 году, по окончании срока службы модуля СО1 «Пирс», они были перемещены на модули МИМ2 «Поиск» и ФГБ «Заря».

ГСтМ представляет собой телескопическую конструкцию, способную вытягиваться на длину 15 метров. Управление ГСтМ осуществляется механическим способом космонавтом в процессе ВКД.

Европейский манипулятор ERA

Европейский манипулятор ERA (European Robotic Arm) – дистанционно управляемый космический робот-манипулятор, созданный европейским космическим агентством (Europe Space Agency, ESA) ЕКА для сборочных работ и обслуживания РС МКС.

ERA был разработан в 2004 году по заказу ЕКА консорциумом европейских космических фирм с Dutch Space (голландским филиалом концерна Airbus Defence and Space) в качестве главного подрядчика и 22 фирм-субподрядчиков ещё из восьми стран ЕС.

Манипулятор ERA был доставлен на РС МКС в составе МЛМ «Наука» 21 июля 2021 года.

В 2022 году манипулятор был установлен на МЛМ и подготовлен к работе. Основными задачами в 2023 году стали перенос и установка шлюзовой камеры на модуль «Наука» с модуля «Рассвет». Также с МИМ1 «Рассвет» был перенесен, установлен и подключен дополнительный радиатор системы терморегулирования МЛМ.

Одна из наиболее важных функций является способность перемещаться между заранее определёнными базовыми креплениями, установленными на модулях, используя собственную систему управления. Это даёт возможность многократно расширить зону полезной работы манипулятора при этом не загружая оператора, и достигается благодаря универсальной конструкции двух концевых эффекторов, которые могут действовать как рабочие органы или присоединяться к креплениям, размещённым на обшивке станции – базовым точкам.

Основные задачи, планируемые для выполнениея манипулятором ERA:

Масса манипулятора – 1800 кг.

ERA состоит из автономного перемещаемого манипулятора и комплекса систем управления, включающего в себя пункт управления размещённый на станции, наружный пульт управления, с помощью которого манипулятором может управлять космонавт в процессе ВКД. Также на МИМ1 «Рассвет» храниться резервная часть (локоть) этого манипулятора.

Манипулятор, длиной 11 метров, является симметричным механизмом, имеющим семь степеней подвижности и состоит из 2х одинаковых симметричных секций длиной 5 метров, двух трехстепенных шарниров в каждом, одного «локтевого» шарнира, 4х телекамер с фарами и управляющего компьютера, размещённого внутри манипулятора.

Рабочим органом манипулятора может служить любой концевой эффектор (механизм захвата), в то время как другой будет зафиксирован на одной из нескольких базовых точек, размещённых на внешней поверхности станции. Любой вид полезной нагрузки перемещаемой манипулятором ERA должен иметь специальные такелажные элементы, для надёжного захвата их концевым эффектором.

Мобильная обслуживающая система MBS

Мобильная обслуживающая система (Mobile base system) спроектирована и изготовлена MDA Space Missions компании MacDonald Dettwiler по контракту с Канадским космическим агентством и доставлена на борт МКС в феврале 2011 года.

В мобильную обслуживающую систему входят:

Система может перемещаться по рельсам, расположенным на ферменных конструкциях с помощью тележки мобильного транспортёра MBS.

Система MBS позволяем с помощью тележки мобильного транспортёра с установленными на нее манипуляторам перемещаться по рельсам, расположенным на ферменных конструкциях в разные точки американского сегмента МКС.

Данная система состоит из тележки мобильного транспортера, блока дистанционного питания, 4х захватов PDGF (Power Data Grapple Fixture), точек фиксации и временного хранения грузов.

Робототехнический комплекс  «Канадарм-2»

 «Канадарм-2» (Space Station Remote Manipulator Canadarm-2) – мобильная обслуживающая система, выполняющая ключевую роль при сборке и обслуживании станции: перемещает оборудование и материалы в пределах станции, помогает космонавтам работать в открытом космосе и обслуживает инструменты и другую полезную нагрузку, находящиеся на поверхности станции.

Манипулятор длиной 17,6 м и диаметром 35 см может поднять/переместить в гравитационных условиях груз максимальным весом 116 кг.

У манипулятора «Канадарм-2» 6 степеней свободы («по крену», «по рысканью» и «по тангажу»), а механизм захвата по принципу работы напоминает диафрагму фотоаппарата.

Конструктивно манипулятор состоит из 2 стрел («локтей»), связанных между собой шарнирами, телекамерами, электронного оборудования, механизма захвата.

 Манипулчтор специального назначения «Декстр»

Гибкий манипулятор специального назначения «Декстр» SPDM (Special Purpose Dexterous Manipulator) – «двурукий» манипулятор, предназначенный для расширения функциональности Канадаарм-2.

Декстр спроектирован и изготовлен в MDA Space Missions.

Установлен на МКС 11 марта 2008 года.

Декстр состоит из двух частей корпуса общей длиной 3,5 м с возможностью раздельного вращения и двумя подвижными манипуляторами («руками») длиной 3,35 м.

С одного конца корпус Декстра оборудован захватывающим приспособлением для манипулятора «Канадаарм-2», который способен перенести SPDM и захватить любой модуль, оборудование и пр.

С другого конца корпуса имеется исполнительная часть манипулятора, аналогичная «Канадаарм-2», для расширения функциональности «Кандаарм-2».

Внизу корпуса Декстра находится пара ориентируемых телекамер цветного изображения с подсветкой, платформа для хранения и контейнер для инструментов. В контейнере три типа инструментов, используемых для решения различных задач на МКС.

Обе «руки» SPDM имеют семь «локтей», что и даёт им такую гибкость с большей точностью.

В конце каждой руки находится система механизмов замены. В неё входят встроенные захваты, выдвижные элементы, монохромная телевизионная камера, подсветка, и разделяемый соединитель, который обеспечивает питание, обмен данными и видеонаблюдение за полезным грузом.

Манипуляторами «Декстром» и «Canadarm-2» можно управлять с Земли, выполняя различные задачи, в то время как экипаж спит.

  Орбитальная стрела с камерами

Орбитальная стрела с камерами (Orbiter Boom Sensor System, сокр. OBSS) – 15-метровая стрела, необходимая для удлинения манипулятора Канадарм, удваивая его длину до 30 м.

Орбитальная стрела впервые была применена после гибели шаттла «Колумбия» в миссии STS-114, на шаттле Дискавери, и затем доставлялась с каждой миссией, вплоть до завершения работы шаттлов в 2011 году.

На конце стрелы был инструментальный пакет камер и лазеров, которые использовались для сканирования повреждений теплозащитного экрана кромок крыльев, носовой крышки, и отсека экипажа шаттлов после каждого отчаливания и перед каждой посадкой.

Канадарм был слишком короток, чтобы добраться до всех областей шаттла, которые должны быть обследованы, поэтому OBSS служила ему удлинением.

 

 Герметичные стыковочные переходники PMA1, PMA2, PMA3

Герметичные стыковочные переходники (гермоадаптеры) PMA1, PMA2, PMA3 (Pressurized Mating Adapters), созданные «Боингом» – специальные герметичные переходные туннели, оборудованные стыковочными узлами, используемые на американском сегменте МКС.

Все РМА оборудованы с одной стороны единым механизмом пристыковки CBM (Common Berthing Mechanism,) и с другой стороны портом с андрогинно-периферийным агрегатом стыковки (АПАС). Они герметичны, теплоизолированы, и позволяют проводить линии электропитания и передачи данных как через стыковочный узел, так и по внешней части корпуса.

PMA1 был использован для соединения российского и американского сегментов станции – ФГБ с Node1 «Юнити» в 1999 году.

PMA2 и PMA3 установлены в 2007 году на модуле Node2 «Гармония» для обеспечения стыковок через дополнительны адаптер IDA многоразовых транспортных кораблей «Dragon V2», «CST-100 Starliner» и грузовых кораблей «Cygnus CRS».

Все гермоадаптера конструктивно выполнены одинаково; длиной 1,8 м, максимальным диаметром 1,9 м и минимальным диаметром 1,3 м.

Фермы и ферменные конструкции

 Ферменные конструкции, это одна из новых технологий, использованных НАСА при строительстве МКС. Фермы, доставленные на орбиту шаттлом, монтировались его экипажем и служат для негерметичного хранения грузов, установки радиаторов, солнечных батарей, различного оборудования. Ферменные конструкции на МКС образуют так называемую объединённую ферменную структуру ITS (Integrated Truss Structure).

Все фермы были изготовлены компанией «Boеing» в Калифорнии.

Фермы по левому и правому бортам МКС конструктивно выполнены одинаково и названия ферм начинаются с букв «P» (Port) и «S» (Starboard), соответственно.

 Ферменная конструкция. Секция «Z1»

Ферменная конструкция «Z1» (Z1 Truss) установлена на Node1 в 2000 году.

Конструкция фермы включает два модуля преобразователей постоянного тока, четыре гироскопа CMG (Control Moment Gyro), коммуникационные системы S- и Ku-диапазона, оборудование системы терморегулирования, стыковочное устройство СВМ, механические крепления для дальнейшего развития ITS и роботизированное оборудование для выполнения ВКД.

Также в состав Z1 входят два плазменных преобразователя, предназначенных для снятия излишнего статического электрического заряда со станции.

 Ферменная конструкция. Секция «S0»

Ферменная конструкция – «S0» (S0 Truss, полное название Center Integrated Truss Assembly (ITS) Starboard 0 (S-Zero)) длиной 13,4 метров и шириной 4,6 метра служит центральной конструкционной основой ITS, а также выполняет соединительную функцию между герметичными модулями МКС и другими фермами, расположенными на ITS.

Установлена на американском сегменте МКС в 2002 году.

Через кабели и трубопроводы, размещённые на «S0» передаётся электроэнергия, данные, видеосигнал, а также аммиак для 6,4-метровой панели радиатора системы терморегулирования (Active Thermal Control System).

Ферма также служит креплением для электронного оборудования (устройства переключения основной шины, четыре преобразователя напряжения постоянного тока и четыре сборки распределителей вторичной энергии, мультиплексор/демультиплексор (MDM)).

На «S0» размещены рельсы для подвижной тележки Mobile Transporter робототехнического комплекса, перемещающей канадский манипулятор «Канадаарм-2», вдоль всей длины ITS.

Ферменная конструкция. Секция «S1» («Р1»)

К ферме «S0» по правому борту МКС пристыкована ферма «S1» (S1 Truss, Starboard Side Thermal Radiator Truss) длиной 13,7 м, шириной 4,6 м и высотой 1,8 м.

Установлена на американском сегменте МКС в 2002 году.

На ферме размещены рельсовые пути для тележки «Канадаарма-2» и робокара (Crew and Equipment Translation Aid cart), предназначенного для перемещения оборудования в ходе ВКД.

Кроме этого в конструкции размещены радиаторы и оборудование системы терморегулирования, в контурах охлаждения которой используется аммиак. Роторная радиаторная стойка поворачивает три радиатора на угол 105°, чтобы обеспечивать их постоянное нахождение в тени, а также подводит к ним электроэнергию и аммиак.

На ферме размещены камеры и осветительные приборы, оборудование и антенны для системы связи S-диапазона.

Аналогичная по конструкции ферма «Р1» (P1 Truss, Port Side Thermal Radiator Truss) установлена по левому борту от фермы «S0».

Кроме оборудования для связи в S-диапазоне, на «P1» размещена коммуникационная система в диапазоне ультравысоких частот УВЧ (UHF).

Ферменная конструкция. Секция «S3/S4» («Р3/P4»)

Ферменная конструкция «S3/S4» (S3/S4 Trusses) является продолжением сегмента ITS по правому борту МКС и присоединена к ферме «S1» в 2007 году.

Ферма «S3/S4» служит для размещения двух солнечных батарей длиной 73 м каждая и также радиатора с приводом вращения.

Аналогичная по конструкции и компоновке ферма «P3/P4» (Р3/P4 Trusses) сегмента ITS установлена по левому борту МКС и присоединена к ферме «P1» в 2006 году.

Ферменная конструкция. Секция «S5» («Р5»)

Ферменная конструкция «S5» (S5 Truss) удлиняет ферму «S6» с 2007 года. На ней расположены кабели и трубопроводы.

Ферменная конструкция «Р5» (Р5 Trusses) аналог фермы «S5» и установлена в 2006 году.

Ферменная конструкция. Секция «S6» («Р6»)

Ферменная конструкция «S6» (S6 Truss) длиной 14 м с двумя солнечными батареями, длиной 36,58 метра каждая. Кроме этого внутри фермы смонтировано различное электротехническое и электронное оборудование, необходимое для преобразования, распределения и передачи полученной электроэнергии, которое позволит значительно увеличить электроснабжение МКС.

Установлена на американском сегменте МКС в 2000 году.

Ферменная конструкция «Р6» (Р6 Trusses) аналог фермы «S6» и установлена в 2009 году.

Внешние складские платформы ESP1, ESP2, ESP3

Внешние складские платформы ESP1, ESP2, ESP3 (External Storage Platforms,) негерметичные элементы американского сегмента МКС, предназначенные для наружного хранения крупногабаритных грузов.

Основное назначение: хранение доставляемых на МКС грузов, различных элементов и запасных частей ORU (Orbital Replacement Units) снаружи станции.

Каждая платформа обеспечена электропитанием.

В процессе эксплуатации данные складские платформы могут находиться на разных модулях американского сегмента, в зависимости от выполнения задач.

Складская  платформа ESP1

Платформа ESP1 установлена на корпусе модуля LAB «Дестини» в 2001 году. Питание подаётся от модуля Node1 «Юнити». Платформа имеет 2 узла крепления FRAM, на которых постоянно закреплены:

Складская  платформа ESP2

Платформа ESP2 установлена на корпусе модуля A/L «Квест» в 2005 году. Питание подаётся от модуля Node1 «Юнити». Платформа имеет 8 узлов крепления FRAM, на которых постоянно закреплено через специальные крепёжные приспособления ESPAD (ESP Attachment Device) следующее оборудование:

Масса хранимого полезного груза составляет 3400 кг.

Складская  платформа ESP3

Платформа ESP3 длиной 2,6 м и шириной 4,3 м установлена на корпусе ферменной конструкции «S3/S4» в 2007 году. Питание подаётся от модуля Node1 «Юнити». Платформа имеет 8 узлов крепления FRAM, на которых постоянно закреплено на специальных крепежах ESPAD (ESP Attachment Device) следующее оборудование:

дополнительное части P/R-РJ (Pitch Roll Joint) робота-манипулятора Канадарм-2.

Транспортно-складские палеты

Транспортно-складские палеты ELC1, ELC2, ELC3, ELC4 (EXPRESS Racks) – негерметичные платформы американского сегмента МКС, предназначенные для размещения оборудования, необходимого для проведения научных экспериментов в вакууме. Также они обеспечивают обработку и передачу результатов экспериментов по высокоскоростным каналам на МКС.

ELC1 и ELC3 установлены на фермах P3/P4 американского сегмента по левому борту МКС, ELC2 и ELC4 – на S3/S4 по правому борту МКС.

 ELC1 и ELC2 были установлены в 2009 году, а ELC3 и ELC4 – в 2011 году.