Laboratorium Kosmiczne Columbus/ISS i jego dwie anteny, Paweł Kabacik, Politechnika Wrocławska

Transkrypt

1 Anteny ARISS zainstalowane na module Columbus sfotografowane podczas umieszczania tego laboratorium w ładowni promu kosmicznego Atlantis na wyrzutni 39A w amerykańskim Centrum Lotów Kosmicznych NASA, Przylądek Canaveral, Floryda (12 listopada 2007).

2 Kosztujący 3 mld euro moduł Columbus na prowadnicach na których zostanie wsunięty do ładowni promu kosmicznego Atlantis, na wyrzutni 39A w amerykańskim Centrum Lotów Kosmicznych NASA, Przylądek Canaveral, Floryda (12 listopada 2007). Dwie zminiaturyzowane anteny modułu opracowane na Politechnice Wrocławskiej (Zakład Teorii i Techniki Mikrofalowej, Paweł Kabacik generalny projektant anten), we współpracy z europejskim i amerykańskim przemysłem kosmicznym, są widoczne w górnej części modułu.

3 Moduł Columbus wsuwany do ładowni promu kosmicznego Atlantis, na wyrzutni 39A w amerykańskim Centrum Lotów Kosmicznych NASA, Przylądek Canaveral, Floryda (12 listopada 2007).

4 Gotowy do lotu prom kosmiczny Atlantis wjeŝdŝa na wyrzutnię 39A, w amerykańskim Centrum Lotów Kosmicznych NASA, Przylądek Canaveral, Floryda (poranek, 10 listopada 2007).

5 Podłączanie mostków w pobliŝe whadłowca NASA Atlantis będącego w pełni gotowym do wykonania misji kosmicznej (14 listopada 2007). Obecnie ponownie przez 2 tygodnie sprawdza się jeszcze raz wszystkie systemy i urządzenia. Dopiero po ponownym potwierdzeniu sprawności wszystkiego, NASA formalnie zatwierdza termin startu (planowany na 6 grudnia 2007, 22:31 czasu polskiego).

6 Dr Paweł Kabacik generalny projektant anten ARISS na module Columbus sprawdza anteny na module Columbus w hali integracji załogowych statków kosmicznych, w amerykańskim Centrum Lotów Kosmicznych NASA, Przylądek Canaveral, Floryda (październik, 2007).

7 Połowa z niemieckiego i włoskiego zespołu kierującego budową modułu Columbus i twórca anten modułu wraz z technikiem Zakładu Teorii i Techniki Mikrofalowej Politechniki Wrocławskiej. Zdjęcie wykonane po ostatecznym zamknięciu przez zespół włazu wejściowego modułu przed jego lotem w kosmos (w obecności kilkunastu inspektorów NASA).

8 Od prawej dr Kabacik i astronauci NASA przygotowujący się do misji kosmicznej w 2008 roku i wykonywania zadań w otwartej przestrzeni kosmicznej, podczas udzielania objaśnień na temat anten ARISS. (po prawej stronie stoi takŝe Stanisław Walesiak z Politechniki Wrocławskiej i Giuliano Canovali z Europejskiej Agencji Kosmicznej, jeden z dwóch wicedyrektorów modułu).

9 Japoński astronauta przygotowujący się do misji kosmicznej na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w 2008 roku oraz instalacji japońskiego zespołu laboratoryjnego ISS i po prawej dr Kabacik podczas udzielania objaśnień na temat anten ARISS.

10 Napis Wroclaw University of Technology pośrodku anten, jest jedynym obok logo ESA oznaczeniem instytucji umieszczonym na zewnątrz laboratorium Columbus, poniewaŝ generalny producent modułu i jego 13 podwykonawców nie umieścili na module nazw swoich instytucji. Jest to teŝ jedyna nazwa miasta umieszczona na całym europejskim module. Pozostałe napisy na module są to tzw. EVA Labels czyli oznaczenia identyfikacyjne, ostrzeŝenia i kluczowe instrukcje bezpieczeństwa dla astronautów pracujących w przestrzeni kosmicznej. Warto dodać, Ŝe Politechnika Wrocławska jest jedyną uczelnią jaka dostarczyła obok 14 wykonawców z przemysłu do tej pory urządzenia dla modułu w jego konfiguracji w której jest wysyłany w kosmos.

11 Pokazana połowa hali przygotowania modułów Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w amerykańskim Centrum Lotów Kosmicznych NASA, Przylądek Canaveral, Floryda (jesień 2007). Koszt oraz uruchomienia modułów i komponentów jakie zostały przygotowane do lotu na orbitę w tej hali wynosi do tej pory sto kilkadziesiąt miliardów dolarów. Nasza praca była pierwszym przypadkiem dopuszczenia do pracy w tej hali i moŝliwe, Ŝe w całym Centrum Załogowych Lotów Kosmicznym NASA im Kennedye go, obywateli polskich. Po zakończeniu montaŝu Stacji Kosmicznej, hala i budynek zostaną przeznaczone do przygotowania załogowego lotu na KsięŜyc planowanego na 2020 rok i budowy stałej bazy księŝycowej. W budynku obok jest Centrum Operacyjne Załogowych Misji Kosmicznych NASA.

12 Cylindryczny, sterylny kontener z modułem Columbus w środku, wyjeŝdŝa ze śluzy hali przygotowań i rozpoczyna 8 km podróŝ na wyrzutnię 39A, w amerykańskim Centrum Lotów Kosmicznych NASA, Przylądek Canaveral, Floryda (2 listopada 2007).

13 Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ISS w formie jaką ma mieć w 2010 roku, kiedy jej wymiary będą wynosiły około 105 x 88 m, a waga przekroczy 400 ton. Do zrealizowania tych planów potrzebnych jest 12 misji promu kosmicznego i kilka statku ATV (ESA/NASA). W centralnej części, na pierwszym planie zespół cylindrycznych laboratoriów tworzących ramiona krzyŝa. Są to laboratoria Columbus (lewe poziome ramię), trzy japońskie KIBO (przeciwległe poziome ramię), włoskie i amerykańskie w pionowych ramionach.

14 Zdjęcie plansz i eksponatów przedstawiających rolę radioamatorów w technice i badaniach kosmosu, zaprezentowane podczas wystawy Radio amatorskie, Europejski potencjał, w holu Parlamentu Europejskiego w Brukseli w marcu 2007 roku.

15 Jeden z 12 modeli doświadczalnych dwupasmowej anteny ARISS opracowanej i zrealizowanej przez nasz zespół, podczas wystawy Radio amatorskie, Europejski potencjał, w holu Parlamentu Europejskiego w Brukseli w marcu 2007 roku.

16 Moduł Columbus ISS laboratorium mikrograwitacji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Moduł Columbus jest laboratorium mikrograwitacji, które ma być na stałe złączone z Międzynarodową Stacją Kosmiczną ISS. Jest to główny wkład ESA w budowę ISS. Drugim znaczącym wkładem ESA jest statek zaopatrzeniowy Automatic Transfer Vehicle (ATV) budowany wspólnie z NASA. Ponadto Włochy (Thealesaleniaspace) zrealizowały trzy moduły logistyczne do transportu zaopatrzenia dla ISS, węzeł Harmony to na zamówienie NASA oraz nieduŝy moduł Cupola. Dla opłacenie dostaw mediów do Columbusa (energia elektryczna, powietrze, woda, łącza danych) ESA wykona inne, mniejszego kalibru, prace dla NASA na potrzeby ISS. ZałoŜenia laboratorium Columbus powstały w latach 80-tych z myślą o Europejskiej bazie w kosmosie do której podróŝowałby prom ESA Hermes. W 1985 roku prototyp Columbusa odbył misję w ładowni promu kosmicznego z astronautą ESA, Holendrem, prof. Wubbo Ockles późniejszym inicjatorem programu SSETI ( Dla potrzeb ISS, powrócono do powstałego na początku lat 80-tych Columbusa. Konieczne było wykonanie nowego egzemplarza, o skróconej do 6.87 m długości, dostosowanego do współczesnej aparatury badawczej i pozwalającego na pracę trzech osób (oryginalnie długość laboratorium przekraczała 12 m). Laboratorium zapewnia najwyŝszej klasy długookresowe warunki mikrograwitacji dla zainstalowania aparatury i przeprowadzania eksperymentów w zakresie interdyscyplinarnych badań w naukach materiałowych, fizyce płynów i biologii. Dwa zewnętrzne pomosty rurowe pozwalają na montaŝ aparatury do badań kosmicznych, obserwacji Ziemi bez zacieniania i przesłania widoku do niej. Moduł ma w najszerszym miejscu średnicę m, kubatura wnętrza wynosi 75 m 3. Całkowita waga modułu wynosi 10,3 tony a jego wyposaŝenia laboratoryjne kolejne 9 ton (maksymalna masa na orbicie 21 ton). Panele do montaŝu aparatury naukowej są wykonane przez ESA, NASA i Japońską Agencję Kosmiczną. Całkowite zapotrzebowanie na moc modułu wynosi 20 kw i ma on zdolność do odprowadzania 22 kw ciepła. Pozwala to na jednoczesną pracę trzech astronautów w środku, przy zachowaniu temperatury od 16º do 27ºC. Jego producentem jest konsorcjum koordynowane przez koncern EADS Astrium (niemiecka część), któremu największej pomocy udziela Thalesaleniaspace Italia (producent modułów logistycznych dla ISS i węzła Harmony).

17 Ogólny rysunek modułu Columbus europejskiego laboratorium na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISS. Całkowite koszty modułu Columbus są na poziomie pomiędzy 4 a 5 mld euro; samo wykonanie egzemplarza modułu do instalacji na ISS kosztowało 894 mln euro na tyle opiewa główny rachunek koncernu EADS. Na sięgające 2 mld euro koszty opracowania złoŝyły się dwie dekady pracy, w tym adaptacje modułu do trzech róŝnych długości. Pozostałe koszty związane są z jego umieszczeniem na ISS i przygotowaniem eksploatacji. Columbus ma szerokie moŝliwości rekonfigurowania wyposaŝenia badawczego podczas zaplanowanego na 10 lat okresu eksploatacji. Jest on dostosowany do bieŝącego prowadzenia badań przez badaczy z Ziemi. Ma on wielkoformatowe Centrum Kontroli w Niemczech. Dzięki temu, jest to laboratorium współdzielone przez wiele tysięcy badaczy, z wielu miejsc w Europie i w USA. Laboratorium Materiałoznawstwa z elektromagnetycznym unoszeniem, pozwoli na topienie i formowanie metali, stopów i półprzewodników. Laboratorium Płynów słuŝyć będzie badaniom płynów w niewaŝkości. Oczekuje się uzyskania sięgających daleko korzyści techniczno-gospodarczych, wśród nich ulepszenia metod czyszczenia rozlanych produktów ropy, nowych jakości urządzeń optoelektronicznych. Jedno z laboratoriów dotyczy fizjologii. Eksperymenty będą dotyczyć lepszego zrozumienia starzenia człowieka, np. jego kości.

18 Dzięki umiejętnościom inŝynierów europejskiego przemysłu kosmicznego i lotniczego, jest ono dwa razy mniejsze od japońskiego i amerykańskiego laboratorium, zapewniając takie same moŝliwości prowadzenia badań i to w całkowicie sterowany z ziemi sposób. PoniewaŜ udało się go tak zminiaturyzować, do jego umieszczenia i uruchomienia na orbicie potrzeba jednego lotu wahadłowca NASA, a nie dwóch (amerykańskie), czy nawet trzech lotów (jak japońskie laboratorium). Kanclerz Republiki Federalnej Niemiec, Angela Merkel, podczas uroczystego poŝegnania modułu Columbus w Zakładach Airbus w Bremie, 2 maja Z lewej, w niebieskim kombinezonie, astronauta Thomas Reiter, który był członkiem 13 załogi ISS, jest koordynatorem kosmicznej eksploatacji laboratorium i aktywnym uczestnikiem programu ARISS.

19 Lądowanie samolotu Airbus-Beluga A z modułem Columbus w Ośrodku Lotów Kosmicznych NASA im. Johna Kennedy ego na przylądku Canaveral na Florydzie (30 maja 2006). Na zdjęciu widać jak samolot z modułem hamuje na pasie lądowań promów kosmicznych.

20 Transport modułu Columbus do hali przygotowań Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w Ośrodku Lotów Kosmicznych NASA im. Johna Kennedy ego na przylądku Canaveral na Florydzie. W tyle jeden z największych budynków w USA (~190 x 220 x 220 m), w którym jednocześnie moŝna prowadzić w dwóch halach prace z dwoma kompletnymi zestawami promów kosmicznych ustawionych na platformach transportowych wraz ze zbiornikami i silnikami pomocniczymi. Dwie kolejne tej samej wielkości hale są uŝywane jako magazyny.

21 Transport modułu Columbus wewnątrz hali przygotowań modułów Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w Centrum Lotów Kosmicznych NASA im. Johna Kennedy ego na przylądku Canaveral na Florydzie (czerwiec 2006).