ESAs nya automatiserade överföringsfordon, Jules Verne, har nyligen tillbringat 21 dagar i en kammare som simulerade kylan, strålningen och vakuumet i rymden. 20-ton rymdfarkosten kommer så småningom att fästas på toppen av en Ariane 5-raket sommaren 2007 och flygs till den internationella rymdstationen. En hel flotta av dessa rymdskepp kommer så småningom att byggas, överföra ersättningslast till stationen och sedan fungera som engångsavfallsburkar, brinna upp i jordens atmosfär.
Under 21 dagar i rad har Jules Verne, det första automatiserade överföringsfordonet (ATV), inte bara överlevt de strängaste förhållandena i rymdmiljön, utan har framgångsrikt testat marken sin flygprogramvara och hårdvara under de tuffaste simulerade förhållandena av rymdvakuum, frysningstemperaturer och brinnande solstrålning.
Jules Verne ATV, det mest komplexa rymdskepp som någonsin har utvecklats i Europa, kommer att göra sin första flygning ovanpå Ariane 5 sommaren 2007 för att leverera den internationella rymdstationen på nytt. Det har just avslutat sin mest uttömmande testkampanj vid ESAs testanläggningar vid ESTEC, i Noordwijk, Nederländerna.
”Påbörjades 22 november har testkampanjen, med olika cykler av kalla och varma faser, genomförts enligt schemat och” beteendet ”för detta komplexa rymdskepp har i allmänhet varit i linje med det förväntade när man reagerade på kyla och heta miljö ”, sa Bachisio Dore, ESA: s ATV-chef för Assembly Integration & Verification (AIV). "Det framgångsrika genomförandet av denna testkampanj är en viktig milstolpe för ATV-programmet."
Termisk utmaning
Den mest utmanande aspekten av testet har varit för Jules Verne ATV att hålla temperaturerna inom strikta gränser kompatibla med alla tusentals delar av hårdvara som utgör dess sofistikerade delsystem. Specifik mjukvara och ny teknik gör det möjligt för ATV att balansera temperaturen i rymdskeppet och låta den flyga smidigt i det frysande mörkret, den brinnande solskenstrålningen och i vakuumet från den orbitalmiljön.
"Det är som att sätta din bärbara dator i frysen och sedan utsätta den för solen på sommaren och tillbaka till frysen medan du ständigt använder den", förklarade en av de 35 Astrium- och underentreprenörsingenjörerna som övervakar rymdskeppet dygnet runt, sju dagar i veckan.
Jules Verne är ingen bärbar dator - det är ett 20-ton rymdfarkoster, storleken på en dubbeldäcksbuss, med dussintals kraftfulla datorer och en stor mängd elektronik. Dess programvara på en miljon kodrader gör den till den största och mest omfattande utvecklade någonsin i Europa.
De 625 inbyggda termiska sensorerna och ytterligare 250 extra sensorer, speciellt tillagda i och runt Jules Verne för testet, har noggrant övervakat att temperaturen förblir inom sina acceptabla gränser dygnet runt.
Samtidigt, inom den enorma kammaren 2 300 m³ Large Space Simulator (LSS), har omgivningsförhållanden och termiska cykler reproducerats. En typisk vakuumnivå på en miljondel av en millibar uppnåddes, ytterkammartemperaturen sänktes till minus 30 ° C eller minus 80 ° C enligt testcykeln; och under korta perioder aktiverades solsimulatorn, som tillhandahöll en horisontell solstråle med en diameter på 6 meter, för att utstråla ett kraftfullt flöde på 1400 watt per kvadratmeter på det bländande vita skiktet som skyddade Jules Verne.
Avancerade värmerör
ATV: n består av två huvudmoduler med sina egna temperaturkrav. Den integrerade lastbäraren under tryck, med sin 48m³-fack avsedd att transportera hela återförsörjningslasten till stationen (med en maximal vikt på 7 667 kg). Denna modul, som ansluter till ISS, måste förbli mellan 20 ° C och 30 ° C mellan utskjutning och dockning, och under den bifogade fasen med ISS, särskilt när drivmedel drivs över till stationen.
Den icke-trycksatta avionik- / framdrivningsmodulen, som inkluderar raketmotorer, elektrisk kraft, elektronik, datorer, kommunikation och luftfart, måste förbli mellan 0 ° C och 40 ° C.
Avionicsbukten, som är ATV: s hjärna, producerar sin egen värme från det stora antalet elektroniska apparater, och hanterar samtidigt ett mycket sofistikerat system för att kontrollera överhettning. ”Tack vare 40 avancerade värmeledningar med variabel konduktion som finns i flygelbågen, kan ATV-enheten ta bort värmen och släppa ut energin direkt i rymden eller på annat sätt värma upp andra delar i en mycket ekonomisk mode. Den nya tekniken innebär att vi kan bli av med 50% mer energi för hela rymdskeppet och ändå behålla rätt inre temperaturmiljö, förklarar Patrick Oger, en Astrium termisk ingenjör.
Ett annat syfte med testet var att övervaka utgasningen av ATV, orsakad av vissa rymdskeppsmaterial som under vakuumförhållanden frigör några inre gaser som vanligtvis fångas inuti dem. ATV-gasprover samlades in under testerna i vakuumkammaren och kommer senare att analyseras. Flygingenjörerna vill vara säkra på att ATV-gaser inte förorenar de kritiska mekanismerna för rymdskeppet, liksom de som roterar solpanelerna mot solen. Deras rotation vid olika temperaturer fungerade korrekt, även om de fyra solpanelerna inte var monterade på ATV för testet.
Tusen testsekvenser
Huvudsyftet med testet var att kontrollera att alla hårdvaruprodukter under den termiska vakuummiljön fungerar korrekt. För att uppnå detta mål för ett komplex rymdfarkoster, såsom ATV, krävdes utveckling, inställning och validering av Astriumingenjörer av cirka tusen testprocedurer och automatiserade testsekvenser.
Under testet aktiverade till exempel ATV-ingenjörer också några av rymdskeppets rörliga delar. Så snart ordern gavs att förlänga eller dra tillbaka dockningssystemets sond kunde de se den röra sig långsamt medan de tittade genom de små LSS-fönstren nära toppen av rymdskeppet.
Under de sista dagarna av testningen utfördes flera simulerade avfyrningar av de 32 motorns drivkrafter med heliumgas för att verifiera den korrekta växelverkan mellan framdrivnings- och avionikundersystemen. Dessutom testades all hårdvara som ATV behövde för att utföra nödmanövrer för att undvika kollision med ISS under de termiska testerna genom att simulera prestanda för fyra sådana manövrar.
”Tack vare dessa omfattande tester har det varit möjligt att validera hela ATV, det vill säga all hårdvara medan den reagerade på de hårda omloppsförhållandena. Samtidigt kunde vi kontrollera den fullständiga prestanda för hårdvaran och programvaran som behövs för ström och termisk styrning under förhållanden nära rummet ”, säger Marc Chevalier, Astrium ATV-chef för Assembly Integration Test (AIT). "Det här framgångsrika testet visar också några mindre förbättringar i programvaruprocedurerna som det skulle vara bra att implementera."
Under de kommande veckorna kommer cirka 50 gigabyte testdata lagrade under de 270 timmarna med funktionell testning som utförts under det termiska testet, som har arkiverats, analyseras noggrant för att säkerställa att eventuella mindre avvikelser eller buggar förstås fullt ut.
Originalkälla: ESA News Release
