日本Kounotori H-II货运飞船完成第八次空间站补给任务

2019-11-08 | 见丰网
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日本Kounotori H-II货运飞船完成第八次空间站补给任务

据外媒报道,日本的Kounotori H-II货运飞船已经完成了其在国际空间站的第八次飞行任务。该货运飞船可以载运货物并用于国际空间站(ISS)补给任务。与俄罗斯的进步号货运飞船,美国的“龙”飞船和“天鹅座”飞船以及以前的欧洲自动货运飞船(ATV)一起,它可以向空间站的宇航员运送物资、设备和实验。

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Kounotori 8(HTV-8)任务是HTV的倒数第二次飞行,在2020年左右将由增强型HTV-X取代。

日本对国际空间站计划的贡献由日本航空航天局JAXA管理。此次发射是JAXA第八次补给任务,恰逢首次HTV发射十周年。2009年9月11日发射的Kounotori 1(即HTV-1)飞船在国际空间站停留了六个星期,然后在11月1日按计划的破坏性重返轨道结束了其飞行任务。

Kounotori 1任务还标志着H-IIB火箭的首次飞行以及种子岛航天中心的吉信发射综合体的第二个发射台的首次使用。

由三菱电机制造的HTV长约十米,直径约4.4米。它的重量可达16500千克(36400磅),其中包括4100千克(9000磅)的加压货物和1900千克(4200磅)的非加压货物。

HTV的设计是在国际空间站进行为期45天的逗留期间,可以自由飞行5天,如果在最初的停泊尝试中遇到问题,它可以在轨道上徘徊7天。

用于HTV的主要推进器由四个IHI Corporation HBT-5推进器提供,这些推进器由一甲基肼和氮的混合氧化物(MON-3,一氧化三氮和97%四氧化二氮的混合物)提供燃料,而二十八台反作用力推进器用于姿态控制和操纵。航天器外部的表面安装太阳能电池为其系统发电。

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Kounotori的设计目的是将加压和非加压的货物通过两个舱室运送到空间站。加压物流承运装置(PLC)位于航天器的前端,并具有将其固定到站的通用停泊机构。停泊后,宇航员将进入PLC并取走其货物。

在此背后,非加压物流承运装置(ULC)包含一个暴露的托盘,其中有其他货物可从空间站外部获取。对于Kounotori 8任务,将使用III型外露式托盘,该托盘旨在与美国轨道部分的移动基地系统结合使用。相反,另一种类型的托盘I型被设计为安装在Japanese Kibo模块的暴露设施上。

空间站的机械臂CanadArm2及其Dextre附件用于从Kounotori中取出货盘,并在出发前重新安装。

暴露的托盘上装有六个轨道替换单元(ORU),用于在该站的综合桁架结构(ITS)上安装电池。这些由锂离子电池组成,它将取代最初用桁架段发射的镍氢电池。

一旦完成这些安装(包括一系列太空行走),四分之三的桁架电池将被替换为最后一批,每批更换六架,并将于明年在下一次的Kounotori任务中发射。旧电池将被装入Kounotori 8中进行处置,并在任务结束后重新进入大气层时与航天器一起燃烧。而太空行走将在明年完成。

加压物流承运装置采用了为下一代HTV-X航天器开发的新货架系统,该运输系统将可运载的货物转运袋的数量从248个增加到316个。每个转运袋的尺寸为50.2 x 42.5 x 24.8厘米,提供约50升的容积。这些货物包括为空间站工作人员提供的食物,以及将在空间站的日本实验模块(JEM)Kibo中进行的实验。

左侧细胞生物学实验设施(CBEF-L)包含一台离心机,可支持需要人工重力作用的生物学和其他实验。CBEF-L将加入现有的细胞生物学实验设施(CBEF),提供新的功能来模拟更大范围的重力条件并促进对比老鼠更大的动物进行实验。

沙漏实验则是一项材料研究项目,将使用CBEF离心机研究粉末和颗粒状材料在微重力和低重力环境下下的行为。样品将在圆柱形和沙漏形的容器中进行测试,旨在更好地了解表面尘埃或沙粒在行星和卫星上的行为。

国际空间站的小型光学链路(SOLISS)将使用装有万向节的激光器和接收器组件以及工程相机测试光学通信,这些摄像机将安装在IVA可更换小型暴露实验平台(i-SEEP)上空间站的外部。SOLISS是JAXA与Sony的合作伙伴关系,可以通过1550纳米光束在地面上收发激光通讯。尽管工程相机的主要目的是观察万向架的操作,但其图像也可以作为实验的一部分传输到地面。

Kounotori 8号还载有三颗小型卫星,将通过JEM小型卫星轨道部署器(J-SSOD)从国际空间站进行部署。这些航天器按照CubeSat标准制造,将于今年晚些时候从Kibo模块的气闸中释放。

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东京大学的水上推进器演示器(AQT-D)是一个三单元的CubeSat,它将在轨道上测试水族抵抗喷气推进系统(Aquarius-1U)。这将从卫星喷出水蒸气以产生脉冲,从而调整卫星的轨道。这种水推进系统旨在延长从空间站部署的小型卫星的寿命,而又不会携带传统的推进剂而危及机组人员或空间站基地。AQT-D将尝试在太空中对此进行验证。该卫星还携带UHF通信有效载荷。

NARSScube-1是由埃及国家遥感和空间科学国家管理局(NARSS)建造的单单元CubeSat。该卫星配备了高分辨率微型摄像机,将记录地球的图像并将其传输回给操作员,同时为他们提供经验和在未来任务之前演示技术。紧接着是相同的NARSScube-2,它是在8月从美国天鹅座航天器上部署的。

HTV-8上的最后一个立方体卫星是卢旺达卫星1或RWASAT-1。卢旺达的第一颗卫星RWASAT-1携带有通信有效载荷,它将从地面上的远程监视站收集并转发数据。该卫星还带有两个用于地球观测的摄像机,并将作为技术演示者。

三菱重工的H-IIB火箭被用于发射Kounotori航天器。H-IIB是日本主力H-IIA火箭的改良版,具有更宽的第一级,带有两个LE-7A发动机,而不是H-IIA上使用的单个发动机。该发射只与HTV结合使用,标志着H-IIB的第八次倒数第二次飞行。

JAXA汲取了H-IIA和H-IIB的经验教训,研制出下一代火箭H-III,这将减少日本发射卫星的成本。H-III预计将在2020年末或2021年首飞,并将在推出增强型HTV-X时接管HTV的发射。

发射使用了JAXA种子岛太空中心的吉信发射综合大楼的第二个发射台。吉信综合体是为20世纪90年代最初的H-II火箭建造的,最初由一个发射台组成。随后将其转换为用于H-IIA的任务,并在2000年代初期为H-IIA建造了一个接近原始的备用发射台。

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H-IIA从未从备用发射台上被发射过,后来被重新用于H-IIB。H-IIB的所有任务均已从第二个发射台发射,而H-IIA仍从其原始发射台飞行。在发射之前,H-IIB集成在航天器组装大楼西北部350米的移动发射平台上。

然后将平台放在上面,火箭在上面,然后升空。在发射前的数小时内,火箭已加注燃料:火箭的第一级和第二级都燃烧低温推进剂:液态氢和液态氧。

大约在两个星期前的第一次发射尝试中的这个时间,其意外起火。后来发现起火的原因是用于冷却H2B火箭发动机的液态氧浓度增加。液态氧通常在风中扩散,但那时风弱且浓度增加,因此更容易点燃。

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在周二返回新的发射尝试之前,进行进一步检查。发射前约三秒钟,第一级的双LE-7A发动机点火。在倒计时时,安装在第一级的四个固体火箭发动机也被点燃,火箭开始上升。

固体是SRB-A3电动机,可在飞行初期提供额外的推力。它们在耗尽推进剂之前燃烧了108秒。随后助推器分开。

飞行三分三十八秒,火箭升空约119公里,有效载荷整流罩与H-IIB分开。这种结构旨在在Kounotori 8升空过程中保护它并确保火箭具有一致的空气动力学外形,一旦火箭到达太空,就不再需要这种结构,可以丢弃它以减轻重量。整流罩分为两半,从飞船上掉下来。

H-IIB的第一级持续燃烧,直到执行任务时长5分钟44秒,直到主机截止(MECO)。用完燃料后,两个第一级发动机将关闭,用完的级将在八秒钟后分离。分离阶段11秒钟后,H-IIB的第二阶段点燃了LE-5B发动机,燃烧了8分钟11秒。

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第二级的燃烧使Kounotori 8直接进入了其初始轨道。JAXA表示,这将是200 x 300公里的轨道,尽管实际最高点可能会略高于此。轨道倾角为51.6度,与空间站的倾角相称。

在经过15分5秒的任务时间后,HTV-8脱离了其运载火箭的上方。分离后的八十四分钟,第二级重新开始进行短暂的燃烧处理,发射约64秒以使其自身脱离轨道,确保安全返回。

分离后,Kounotori 8进行了初始激活和检验,然后在飞行的第几天,在飞行的第四天与国际空间站会合之前进行了一系列演习。Kounotori移到了离空间站十米的位置,在宇航员的控制下,它被CanadArm2远程操纵器系统(RMS)捕获。捕获后,将航天器停泊在Harmony模块的最低点或面向地球的端口。

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在11月1日之前Kounotori一直停留在空间站,当时宇航员卸下了货物,并用要处理的材料和硬件代替了货物。在逗留结束时,CanadArm2用于从其泊位上移除Kounotori,并将其释放出站。

离开后,该航天器将在再次进入太平洋时被摧毁。HTV并非是旨在回收的,因此此过程可确保将其安全销毁,使任何幸存的碎片无害地落入海洋的无人区。

继1月份小型Epsilon火箭成功部署了一组实验卫星之后,该发射是日本经历了平静的一年中的第二次发射。

到今年年底,日本可能会再发射两枚火箭-据信H-IIA火箭定将携带军事通信卫星和IGS侦察卫星进入轨道-尽管由于这些发射的秘密性质,目前不可用。

目前预计下一个HTV任务HTV-9将于明年5月发射,这标志着当前HTV航天器和H-IIB火箭的最后飞行。

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【责任编辑:阿诺】
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