Система слежения за звездами с лазерным видением, система стыковки и посадка в пустыне зарекомендовали себя как практическое космическое применение будущего.

На следующий день после запуска 19 мая с космического побережья Флориды на ракете United Launch Alliance Atlas V космический корабль CST-100 Starliner пристыковался к Международной космической станции или МКС, что стало историческим моментом для программы.

Этот момент стал первым шагом к тому, чтобы next доставлял астронавтов на космическую станцию и обратно, что расширит возможности Starliner на низкой околоземной орбите и определит будущее коммерческих полетов человека в космос.

Затем астронавты МКС открыли люк неуправляемого Starliner, а затем заплыли внутрь, отметив первый раз, когда космический корабль принимал людей на орбите.

Руководитель миссии Starliner Лерой Кейн сидел в первом ряду. Заместитель руководителя программы и директор по интеграции программ программы коммерческого экипажа Boeing находился за пультом управления в Центре управления полетами в Хьюстоне после того, как днем ранее лично наблюдал за запуском в 6:54 вечера по восточному времени на станции космических сил на мысе Канаверал.

“Это было действительно захватывающее зрелище”, - сказал Кейн, который ранее 28 лет проработал в НАСА и руководил 20 полетами шаттлов. “И было очень здорово, что наша команда увидела американских астронавтов, плавающих в нашем транспортном средстве”.

CST-100 Starliner от Boeing - космический корабль нового поколения, разработанный в рамках программы NASA Commercial Crew Program, которая сотрудничает с частным сектором в создании и эксплуатации безопасных и надежных систем транспортировки экипажа.

“OFT-2 стал для нас отличным испытанием”, - добавил Кейн. “Мы продемонстрировали способность транспортного средства летать на космическую станцию и стыковаться. Это воодушевило и принесло удовлетворение всей команде”.

В следующий полет Starliner отправятся опытные военно-морские летчики и летчики-испытатели Барри “Бутч” Уилмор и Сунита “Суни” Уильямс, которые будут на борту в качестве командира и пилота соответственно. Они будут первыми из многих, кто будет летать на околоземную орбиту и обратно, включая МКС, на борту Starliner.

Технологические достижения Boeing для будущего применения в космосе

Starliner является частью подразделения Boeing по космическим и космическим запускам, которое играет важную роль в создании крупнейшей в мире ракеты, небольших спутников, космических обитаемых объектов и всего, что между ними. Инженеры потратили годы на разработку инновационных технологий, которые сегодня, например, выделяют Starliner среди других транспортных средств.

Одним из наиболее заметных и уникальных нововведений Starliner является полностью автономная универсальная навигационная система. Электрооптический датчик слежения, основанный на зрении, действует как “глаза” космического корабля, определяя местоположение и ориентацию транспортного средства относительно окружающих его звезд. VESTA, как ее называют, родилась в результате партнерства между лазерными и электронно-оптическими системами Boeing, или LEOS, и Phantom Works, которые первоначально использовали эту технологию для обнаружения, отслеживания и поражения беспилотных летательных аппаратов. Его первое использование в космосе было во время миссии по ремонту спутника Orbital Express в 2007 году. Несмотря на то, что VESTA полностью автономна, пилоты могут в любое время управлять космическим кораблем и управлять им. Что отличает VESTA, так это то, что она не только может состыковать Starliner с полностью подготовленной и гостеприимной космической станцией, но и может находить и привязываться к множеству других, возможно, менее зрелых мест назначения в космосе. Эта возможность дает Starliner множество возможностей при выборе будущих космических направлений в различных сценариях полета.

Камеры, датчики и компьютеры Starliner работают вместе, чтобы видеть пространство вокруг космического корабля и автономно направлять его к стыковочному узлу, во многом аналогично будущему беспилотных автомобилей. Во-первых, Starliner использует свою космическую систему GPS, чтобы определить, где он находится, и рассчитать, что ему нужно сделать, чтобы добраться до МКС или любого другого пункта назначения. Когда камеры и датчики находятся достаточно близко, они выделяют яркий силуэт МКС на фоне звезд. Компьютеры на борту Starliner точно рассчитывают время срабатывания двигателей, чтобы осторожно переместить космический корабль по траектории сближения с целью, выровнять его со стыковочным узлом, а затем аккуратно установить контакт и завершить соединение. Это может показаться простым, но все это делается, поскольку и Starliner, и МКС движутся над Землей со скоростью 17 500 миль в час. Датчики Starliner тщательно измеряют скорость сближения двух космических аппаратов. Благодаря медленному ускорению на точных расстояниях капсула приближается к МКС со скоростью 0,002 метра в секунду - достаточно медленно, чтобы при соприкосновении ни Starliner, ни МКС не пострадали.

“VESTA является сердцем системы Starliner GNC (наведения, навигации и управления) и обеспечивает команды, которые управляют космическим кораблем. Во время OFT-2 VESTA продемонстрировала способность Starliner удерживать и контролировать положение при приближении к контрольной зоне МКС, прежде чем приступить к окончательной стыковке ”, - сказал Кейн.

Следующие два нововведения были продемонстрированы во время физического соединения Starliner и МКС. Во время последних нескольких метров сближения и прохождения так называемой “жесткой стыковки” пришло время продемонстрировать разработанную Boeing систему стыковки NASA, или NDS, и международный стыковочный адаптер, или IDA, также производства Boeing. По сути, для завершения стыковки стыковочные системы должны выполнить два соединения. Во-первых, три защелки на удлиненном стыковочном кольце Starliner должны защелкнуться, как только стыковочный люк Starliner коснется стыковочного адаптера МКС. Эти три защелки будут единственными, которые удерживают два космических корабля вместе в течение первых нескольких минут, позволяя амортизаторам сглаживать остатки энергии в процессе стыковки. Затем стыковочное кольцо убирается, чтобы нос Starliner встал на место, а двигатели закрывают шесть крюков, чтобы Starliner стал частью комплекса МКС. В конце миссии те же прочные крюки и защелки, которые с таким трудом соединяли космический корабль, должны быть так же осторожно отпущены, чтобы Starliner мог безопасно покинуть МКС.

Оба самолета были разработаны Boeing по контракту с НАСА, чтобы удовлетворить желание международного космического сообщества создать универсальную стыковочную систему, которую любой космический корабль мог бы использовать для стыковки с другим на любой орбите и в любой миссии. Их демонстрация на орбите закладывает основу для миссий по исследованию дальнего космоса и будущих коммерческих космических станций, таких как Orbital Reef, коммерческая космическая станция, которая будет функционировать как многофункциональный бизнес-парк на низкой околоземной орбите. Для Starliner компания Boeing добавила откидную крышку для повторного входа в систему NDS для дополнительной защиты во время спуска капсулы обратно на Землю. “Учитывая возможность повторного использования, мы создали NDS для многоцелевого использования”, - сказал Кейн.

Во время полета и при возвращении Starliner также использует солнечную энергию для питания космического корабля. Солнечные элементы, которые расположены в нижней части сервисного модуля космического корабля, изготовлены компанией Spectrolab Inc., компанией Boeing и крупнейшим в мире производителем солнечных элементов для космических аппаратов. Работа элементов заключается в улавливании различных участков энергетического спектра для преобразования солнечной энергии в более чем 2900 Вт полезной электроэнергии для Starliner.

Как и для всех космических аппаратов на околоземной орбите и большинства космических аппаратов, работающих во внутренней части Солнечной системы, солнце является основным источником энергии на протяжении всей миссии Starliner. Прикрепленные болтами к нижней части сервисного модуля солнечные элементы обращены к солнцу, пока Starliner пристыкован к МКС. Этот почти постоянный поток солнечного света постоянно заряжает батареи Starliner, даже когда системы космического корабля отключены во время стыковки. Во время самостоятельного полета Starliner на МКС или обратно на Землю в плане полета Starliner выделяется время, чтобы направить эти элементы к солнцу и полностью зарядить батареи перед критическими маневрами.

“На протяжении всего OFT-2 системы Starliner стабильно вырабатывали электроэнергию, даже когда солнечные батареи не были обращены непосредственно к солнцу”, - сказал Кейн.

Еще одним уникальным аспектом Starliner является его способность приземляться на сушу, а не на воду. Без ограничений по состоянию моря, таких как высота волн, волны, течения и поверхностные ветры, пассажиры могут выйти прямо из космического корабля на сушу.

Когда первые летные испытания Starliner завершились после двухдневного пребывания на орбите и успешной проверки ряда задач летных испытаний, он стал первой американской орбитальной космической капсулой, приземлившейся на американской земле.

Используя парашют и систему подушек безопасности, которая предназначена для амортизации ударов, капсула завершает свой путь на земле на одной из посадочных площадок Starliner в континентальной части Соединенных Штатов.

Для второго орбитального летного испытания Starliner автономно отстыковался от МКС после шести дней пребывания в космосе, чтобы отправиться домой 25 мая. После повторного входа в атмосферу на высоте около 30 000 футов над землей Starliner сбросил передний тепловой экран, который защищал парашюты во время входа в атмосферу. Два подвесных парашюта начали замедлять падение Starliner, затем были развернуты и надуты три основных парашюта. На высоте около 3000 футов шесть подушек безопасности надулись и поглотили первоначальные усилия при посадке, когда космический корабль мягко приземлился на землю в космической гавани Уайт-Сэндс в США. Армейский ракетный полигон Уайт-Сэндс в Нью-Мексико.

Вернувшись в центр управления полетами в Хьюстоне и в Центр управления полетами Boeing в Космическом центре Кеннеди, все — диспетчеры, инженеры и руководство — вышли на площадку, чтобы отпраздновать.

В ходе двух орбитальных летных испытаний Starliner Кейн сказал, что команда невероятно устойчива. “Они сосредоточены на нашей ”Северной звезде", которая обеспечивает безопасную и надежную транспортную систему для НАСА".

От чертежей до стартовой площадки и обратно

Стив Джейн, заместитель главного инженера Boeing по программе Starliner, который руководил разработкой GNC, силовой установки и систем питания, сказал, что когда он впервые наблюдал за стыковкой Starliner во время OFT-2, у него мурашки побежали по коже.

История Джейн в пилотируемом полете в космос глубока. Он стажировался в Rockwell в 1990 году и был нанят на полный рабочий день после окончания университета (Rockwell продала свою аэрокосмическую компанию Boeing в 1996 году). Во время работы в Boeing Джейн также работал над программой "Спейс шаттл" и в конечном итоге возглавил команду, которая внедрила приемники глобальной системы позиционирования, или GPS, в орбитальный флот НАСА, а также стал менеджером программы для команды разработчиков систем полета и программного обеспечения шаттла.

“Когда я пришел в Starliner в 2011 году, мы все еще работали с чистыми чертежами, создавая архитектуру транспортного средства”, - сказал Джейн, который с подросткового возраста знал, что хочет работать в пилотируемом полете.

Джейн был рад видеть, что некоторые из чертежей, над которыми он работал, воплотились в жизнь во время первого летного испытания Starliner, и не отказался от дополнительной работы, необходимой для продолжения второго.

“Мы пошли и полетели, и все сделали правильно, поставив безопасность на первое место, убедившись, что мы не спешим”, — сказал Джейн. “И посмотрите на результаты, это был один из самых ярких моментов в моей профессиональной карьере”.

Кейн согласился: для него это тоже было событием. “В этом бизнесе максимумы довольно высоки, а минимумы довольно низки”, - сказал он. “Это не для всех. Но, занимаясь этим в течение 35 лет, я могу сказать, что полет человека в космос как бы проникает в вашу кровь. Те из нас, кто этим занимается, любят свое дело. Мы верим в это, мы твердо верим в миссию, мы увлечены и стремимся к ее достижению ”.

Источник: https://spacenews.com/boeings-starliner-advancing-innovative-technology/