ESAs nye Automated Transfer Vehicle, Jules Verne, har for nylig tilbragt 21 dage i et kammer, der simulerede pladsens kulde, stråling og vakuum. Det 20-ton rumfartøj vil efterhånden blive fastgjort til toppen af en Ariane 5-raket i sommeren 2007 og flyvet til Den Internationale Rumstation. En hel flåde af dette rumfartøj vil efterhånden blive bygget, der overfører erstatningslast til stationen og derefter tjener som engangsaffaldsdåser, der brændes op i jordens atmosfære.
I 21 dage i træk har Jules Verne, det første Automated Transfer Vehicle (ATV), ikke kun overlevet de strengeste forhold i rummiljøet, men det har med succes testet jorden sin flygsoftware og hardware under de hårdeste simulerede forhold af rumvakuum, frysetemperaturer og brændende solstråling.
Jules Verne ATV, det mest komplekse rumfartøj, der nogensinde er udviklet i Europa, skyldes sin indgangsflyvning oven på en Ariane 5 i sommeren 2007 for at levere den internationale rumstation igen. Det har netop afsluttet sin mest udtømmende testkampagne på ESAs testfaciliteter i ESTEC, i Noordwijk, Holland.
”Begyndt den 22. november er testkampagnen med forskellige cyklusser af kolde og varme faser blevet udført i henhold til tidsplanen, og 'opførsel' af dette komplekse rumskib har generelt været i overensstemmelse med den forventede, når man reagerer på det kolde og varme miljø ”, sagde Bachisio Dore, ESA ATV-manager for Assembly Integration & Verification (AIV). ”Den vellykkede gennemførelse af denne testkampagne er en vigtig milepæl for ATV-programmet.”
Termisk udfordring
Det mest udfordrende aspekt af testen har været for Jules Verne ATV at holde dens temperaturer inden for strenge grænser kompatible med alle de tusinder dele hardware, der udgør dets sofistikerede delsystemer. Specifik software og ny teknologi gør ATV i stand til at afbalancere temperaturerne i rumskibet og tillader det at flyve jævnt i det fryser mørke, den brændende solskinestråling og i vakuumet i det orbitale miljø.
”Det er som at lægge din bærbare computer i fryseren og derefter udsætte den for solen i sommerhiten og tilbage igen til fryseren, mens du konstant bruger den”, forklarede en af de 35 ingeniører i Astrium og underleverandører, der overvåger rumfartøjet døgnet rundt syv dage om ugen.
Jules Verne er ingen bærbar computer - det er et 20-tons rumfartøj, størrelsen på en dobbeltdækkerbus med snesevis af magtfulde computere og en stor mængde elektronik. Dens software på en million kodelinjer gør det til det største og mest omfattende, nogensinde udviklet i Europa.
De 625 indbyggede termiske sensorer og yderligere 250 ekstra sensorer, specielt tilføjet inde i og omkring Jules Verne til testen, har nøje overvåget, at temperaturerne forbliver inden for deres acceptable grænser døgnet rundt.
På det samme tidspunkt er der i det enorme 2 300 m³ Large Space Simulator (LSS) kammer gengivet miljøforhold og kredsløb i termiske kredsløb. Et typisk vakuumniveau på en milliondel af en millibar blev opnået, udekammerets temperatur blev sænket til minus 30 ° C eller minus 80 ° C i henhold til testcyklussen; og i korte perioder blev solsimulatoren aktiveret, hvilket tilvejebragte en vandret solstråle med en diameter på 6 meter, for at udstråle en kraftig strøm på 1400 watt pr. kvadratmeter på det blændende hvide lag, der beskyttede Jules Verne.
Avanceret varmeledning
ATV'en består af to hovedmoduler med deres egne temperaturkrav. Den trykbaserede integrerede lastbærer med det 48m³ rum, der er dedikeret til at transportere hele genforsyningsfragten til stationen (med en maksimal masse på 7 667 kg). Dette modul, der lægger til ISS, skal forblive mellem 20 ° C og 30 ° C mellem lancering og docking og i den tilknyttede fase med ISS, især når brændstofpåfyldning drivmiddel overføres til stationen.
Det fly, der ikke er under tryk, flyve- / fremdrivningsmodul, der inkluderer raketmotorer, elektrisk kraft, elektronik, computere, kommunikation og flyvemaskine, skal forblive mellem 0 ° C og 40 ° C.
Avionics-bugten, som er ATV-hjernen, producerer sin egen varme fra det store antal elektronisk udstyr, og administrerer samtidig et meget sofistikeret system til at kontrollere overophedning. ”Takket være 40 avancerede varmeledninger med variabel ledning, der er placeret i flyvemaskinebugten, er ATV i stand til at transportere varmen væk og frigive energien direkte i rummet eller på anden måde opvarme andre dele i en meget økonomisk mode. Denne nye teknologi betyder, at vi kan slippe af med 50% mere energi til hele rumskibet og stadig bevare det rigtige indre temperaturmiljø, ”forklarer Patrick Oger, en termisk ingeniør i Astrium.
Et andet formål med testen var at overvåge udgasseringen af ATV, forårsaget af nogle materialer i rumskibet, som under vakuumforhold frigiver nogle interne gasser, der normalt er fanget inde i dem. ATV-gasprøver blev opsamlet under testene i vakuumkammeret og analyseres senere. Luftfartsingeniørerne vil være sikre på, at ATV-gasser ikke forurener de kritiske mekanismer i rumfartøjet, ligesom dem, der roterer solcellepanelerne mod solen. Deres rotation ved forskellige temperaturer udførte korrekt, selvom de fire solcellepaneler ikke var monteret på ATV'en til testen.
Et tusind testsekvenser
Hovedformålet med testen var at verificere, at alle hardwareelementerne under det termiske vakuummiljø fungerer korrekt. For at nå dette mål for et komplekst rumfartøj, såsom ATV, var Astrium-ingeniørers udvikling, tuning og validering af ca. tusind testprocedurer og automatiserede testsekvenser påkrævet.
For eksempel aktiverede ATV-ingeniører også under testen nogle af de bevægelige dele af rumskibet. Så snart ordren blev givet til at forlænge eller trække dokksystemets sonde ind, kunne de se den bevæge sig langsomt, mens de kiggede gennem de små LSS-vinduer nær toppen af rumskibet.
I de sidste dage af testningen blev der udført adskillige simulerede fyringer af de 32 motordrevne thrustere med heliumgas for at verificere den rette interaktion mellem fremdrivnings- og avionikundersystemerne. Derudover blev al hardware, som ATV har brug for til at udføre nødmanøvrer for at undgå kollision med ISS, testet under de termiske test ved at simulere ydelsen til fire sådanne manøvrer.
”Takket være disse omfattende test har det været muligt at validere hele ATV'en, det vil sige al hardware, mens den reagerede på de barske orbitalforhold. På samme tid kunne vi kontrollere den fulde ydelse af den hardware og software, der er nødvendig til strøm og termisk kontrol under forhold tæt på plads ”, siger Marc Chevalier, Astrium ATV-manager for Assembly Integration Test (AIT). "Denne vellykkede test viser os også nogle mindre forbedringer i softwareprocedurerne, som det ville være godt at implementere."
I de kommende uger vil ca. 50 gigabyte testdata, der er lagret i løbet af de 270 timers funktionstest, der blev udført under den termiske test, der er arkiveret, analyseres omhyggeligt for at være sikre på, at eventuelle mindre uregelmæssigheder eller fejl er fuldt ud forstået.
Original kilde: ESA News Release
