Organización | ESA |
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Tipo de buque | Nave de carga espacial |
Lanzacohetes | Ariane 5 ES ATV |
Primer vuelo | 9 de marzo de 2008 |
Numero de vuelos | 5 |
Estado | Fin de misiones |
Altura | 10,3 m |
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Diámetro | 4,5 metros |
Secado masivo | 10,470 kilogramos |
Masa total | 20,750 kilogramos |
Propulsión | 4 motores cohete de 490 N |
Fuente de energía | Paneles solares |
Destino | Estación Espacial Internacional |
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Flete total | 7600 kilogramos |
Flete presurizado | 7600 kilogramos |
Devolución de carga | No |
Volumen presurizado | 42 m 3 |
Delta-V | ? |
Autonomía | Seis meses |
Tipo de trampilla | Sonda de cono |
Cita | Automático |
El vehículo de transferencia automática de Europa o ATV (en inglés: Automated Transfer Vehicle ), es un carguero espacial desarrollado por la Agencia Espacial Europea para abastecer a la Estación Espacial Internacional (ISS). Capaz de acoplarse automáticamente a la estación como los buques Progress-M de Rusia , este buque de carga puede transportar alrededor de 7,7 toneladas de carga. Tiene capacidad para abastecer la estación de consumibles, para transportar los repuestos destinados al interior de la estación cuando sean compatibles con el gálibo de las escotillas rusas. Sus propulsores y la reserva de combustible a su disposición le permiten potenciar la órbita de la estación degradada por el arrastre de la atmósfera residual.
El ATV tiene 9,79 metros de largo con un diámetro de 4,48 metros y su masa vacía es de 10,47 toneladas. Está compuesto por un módulo presurizado destinado a transportar la carga y un módulo de propulsión que se utiliza para izar la nave desde la órbita alcanzada gracias a su lanzador al de la estación espacial, para luego elevar la órbita desde la estación. El ATV es lanzado por una versión dedicada del cohete Ariane 5 que puede colocar sus 20,75 toneladas en órbita baja . Al final de una estancia en órbita de hasta seis meses, se desprende de la estación y se desintegra al reingresar a la atmósfera .
Los ATV sustituye en su papel de refueler de la estación espacial del transbordador espacial estadounidense cuya operación se ha detenido desde 2011. Se asume este rol con el de buques de carga japonesa HTV , el ruso Progress-M vasos y los de América del Cygnus y dragón vehículos. De el programa COTS . Se han presupuestado cinco vuelos de ATV entre 2008 y 2014. Se están estudiando varios vehículos derivados de ATV, pero hasta ahora ninguno se ha materializado. Su fabricante propuso a la NASA una evolución del módulo de servicio ATV para desempeñar un papel equivalente en la versión de reabastecimiento de combustible de la estación espacial de la nave espacial American Orion en desarrollo.
El ATV fue desarrollado por la Agencia Espacial Europea para brindar su contribución al reabastecimiento de combustible y el mantenimiento de la órbita de la Estación Espacial Internacional . El carguero cumple este rol con el buque japonés HTV , el carguero estadounidense Dragon y el futuro Cygnus del programa COTS . Estos deben reemplazar en parte el papel desempeñado por el transbordador espacial estadounidense cuyo programa finalizó en 2011. El transbordador era a la vez la más versátil de todas estas máquinas y la que tenía mayores capacidades. El ATV y el HTV tienen capacidades de tonelaje similares pero tienen características muy diferentes. El HTV no se acopla automáticamente, sino que se acerca al alcance del brazo de control remoto de la estación y luego lo agarra para acoplarlo en la parte no rusa de la estación. Su trampilla, a diferencia de la del ATV, permite la transferencia de grandes armarios en uso en la parte no rusa de la estación (en formato ISPR ). Puede transportar repuestos al exterior de la estación. Por otro lado, no tiene capacidad de remolque.
Embarcación | Flete total | Flete presurizado (m 3 ) | Agua, oxígeno y combustible | Flete no presurizado |
Regreso a la Tierra |
Espitas para ISS intensificación |
Tipo de trampilla |
Lanzamientos planificados | Costo (carga + lanzador) |
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En actividad | |||||||||
Progreso | 2,2 t hasta 2,3 t | 1,8 toneladas (7,6 m 3 ) | -300 L de agua -47 kg de aire u oxígeno -870 kg de combustible |
No | No | 250 kilogramos | ruso | 4 por año | 25 M € + 25 M € = 50 M € |
HTV | 6,2 toneladas | 5,2 t (14 m 3 ) 8 racks ISPR |
-300 L de agua | 1,9 toneladas (16 m 3 ) | No | No | CBM | 9 lanzamientos (1 por año) |
92 M € + 90 millones € = 182 millones € |
Cygnus | 3,2 ta 3,5 t | 3,2 ta 3,5 t (27 m 3 ) | No | No | No | CBM | 10 lanzamientos (de 2013 a 2019) |
$ 190 millones | |
Retirado del servicio | |||||||||
Canal de televisión británico | 7,7 toneladas | 5,5 toneladas (46,5 m 3 ) | -840 L de agua -100 kg de aire u oxígeno -860 kg de combustible |
No | No | 4.700 kilogramos | ruso | 5 lanzamientos (1 cada 18 meses) Retirado en 2014 |
150 M € + 180 M € = 330 M € |
Nave espacial | 16,4 toneladas | 9,4 t (31 m 3 ) 16 racks ISPR |
16 toneladas (300 m 3 ) | sí | No | APAS y CBM |
4 a 6 vuelos por año Retirado en 2011 |
$ 1.2 mil millones | |
Dragón SpaceX | 6 t (teórico) |
3,3 toneladas (11 m 3 ) | 3,3 toneladas (14 m 3 ) | sí | No | CBM | 20 lanzamientos (3 a 4 por año) |
$ 133 millones |
El ATV es una nave espacial de forma cilíndrica que mide 10,3 metros de largo y 4,85 metros de diámetro, para una masa total de 10,47 toneladas vacía y 20,7 toneladas incluyendo carga y combustible. Se estableció que su masa fuera compatible con la capacidad de lanzamiento de la versión ES de Ariane 5 . Incluye dos módulos a continuación uno del otro ( ver diagrama ):
Al final del módulo de servicio se encuentran las boquillas de propulsión principales, mientras que el sistema de acoplamiento y la trampilla para ingresar a la sección presurizada se encuentran en el extremo opuesto del módulo de carga. El equipo está diseñado para permitir que el ATV permanezca en órbita durante seis meses.
El ATV está diseñado para acoplarse a la parte rusa de la estación espacial utilizando el sistema sonda-cono que también utilizan las naves Progress o Soyuz . La plantilla de escotilla con un diámetro interno de 80 cm permite el transporte de todas las piezas de repuesto rusas pero no las del resto de la estación que requieren una plantilla de escotilla más grande.
Durante el último vuelo (ATV n o 5 George Lemaitre) se equipó con el nuevo sistema de guía Liris que permitirá probar nuevos sistemas de guía para tecnologías de encuentro en el espacio con los llamados objetivos "no cooperativos", como asteroides o el espacio. escombros.
El ATV puede embarcar como desee y hasta un límite de 7.767 toneladas:
A diferencia de los otros cargueros no rusos que sirven a la estación, el ATV no tiene almacenamiento accesible desde el exterior permitiendo el transporte de repuestos al exterior de la estación espacial: tanque de amoníaco, giroscopio, experimento científico, repuestos para armas de control remoto o Paneles solares ... Finalmente, las características del ATV, en particular la ausencia de un módulo de reentrada equipado con un escudo térmico y un paracaídas, no le permiten traer carga a la Tierra.
La propulsión principal la proporcionan 4 motores cohete con un empuje de 490 newtons desarrollados por la empresa estadounidense Aerojet que consume una mezcla de metilhidrazina y MON . Estos propulsores hipergólicos se inyectan en la cámara de combustión de los motores de cohetes al ser presurizados por helio almacenado a 310 bares . Estos motores se utilizan para pasar de la órbita en la que lo dejó el lanzador Ariane 5 (260 km ) a la órbita de la estación espacial (350 a 400 km ) y luego alcanzarlo. Cerca de 2.600 kg de combustible se dedican a esta fase del vuelo. Una vez que el ATV está atracado en la estación, la propulsión principal se usa regularmente para ascender la órbita de la estación que disminuye de 40 a 100 metros por día.
La nave está estabilizada en 3 ejes . Su orientación se mantiene utilizando 4 grupos de 5 motores cohete y 4 grupos de 2 motores cohete con un empuje unitario de 220 N y que consumen los mismos propulsores que los propulsores principales. El ATV utiliza un sistema GPS para controlar su posición. Se utilizan dos sensores estelares para detectar cambios de orientación.
El ATV tiene una batería de equipos instalados en el lateral del sistema de amarre para las operaciones de encuentro con la estación en modo automático. Dos telegoniómetros miden continuamente la distancia entre la estación y la embarcación. Dos videómetros emiten pulsos de láser a los objetivos instalados en la estación para determinar la distancia y orientación de la estación espacial. La tripulación de la estación utiliza dos blancos para controlar la aproximación final del ATV.
Para operar el equipo responsable de la navegación y la guía, así como para mantener la parte presurizada a temperaturas suficientes, el ATV necesita 400 vatios cuando está pasivo, es decir, amarrado a la estación espacial y 900 vatios cuando está en tránsito. Para ello, cuenta con 16 paneles solares distribuidos en 4 alas: las células solares, que cubren un área total de 33,6 m 2 , proporcionan 4,8 kW de energía eléctrica (3,8 kW al final de la misión). Cuando los paneles solares se despliegan en órbita, la envergadura de la nave espacial alcanza los 22,28 metros. La energía eléctrica producida se almacena en cuatro baterías de NiCd y cuatro baterías de LiMnO2 de 40 Ah cada una para suministrar energía al equipo cuando el sol está oculto y los paneles solares ya no están encendidos.
El ATV se comunica con las estaciones terrestres de banda S utilizando como retransmisor la red de satélites de telecomunicaciones geoestacionarias TDRS de la NASA. Las telecomunicaciones con la estación espacial también se proporcionan en banda S. Para la navegación, el buque de carga utiliza un sistema GPS .
El casco de la embarcación está hecho de aleación de aluminio (Al-2219 para la parte presurizada). La protección contra los micro meteoritos se proporciona convencionalmente mediante una sucesión de barreras responsables de absorber la energía cinética y luego detenerla. La capa exterior consiste en una hoja de aluminio Al-6061-T6 debajo de la cual hay varias capas de Nextel y Kevlar . La protección térmica se logra mediante un recubrimiento Kapton multicapa cubierto con una capa de oro . Este sistema se completa con una red de heatpipes encargados de transportar el exceso de calor a los radiadores. La parte presurizada tiene un sistema de ventilación que asegura la circulación del aire y un sistema de detección de incendios.
Una misión de ATV se divide en 5 fases:
La nave espacial ATV es lanzada desde la base de lanzamiento de Kourou en la Guayana Francesa por un cohete Ariane 5 . El buque de carga se transporta por mar desde Europa. A su llegada, se comprueba el funcionamiento de los distintos subsistemas. La campaña de lanzamiento real comienza unos dos meses antes del disparo. Los tanques que contienen los diferentes tipos de combustible se llenan y luego se carga el flete. El ATV se coloca en la parte superior del lanzador dos o tres semanas antes de la fecha de lanzamiento y se cubre con un carenado destinado a garantizar la aerodinámica del conjunto en las capas inferiores de la atmósfera.
El Ariane 5 ES, encargado de poner en órbita el ATV, es una versión del lanzador dedicada a este tipo de lanzamiento que cuenta con una estructura reforzada para soportar la masa de la nave espacial. La segunda etapa de EPS (para la etapa de propulsor almacenable) impulsada por un motor Aestus se puede volver a encender varias veces. El inicio del vuelo es similar al de los otros vuelos de Ariane. Después de que el lanzador despegó, se separó de los aceleradores de pólvora después de 2 minutos 22 segundos de vuelo. El carenado se suelta después de 3 minutos 30 minutos de vuelo, luego es el turno de la primera etapa EPC después de 8 minutos 58 segundos. La segunda etapa de EPS se enciende luego durante un período de aproximadamente 8 minutos. En su extinción, el ATV se coloca en una órbita de 260 × 146 km con una inclinación de 51,6 °. Después de una fase balística de 40 minutos (es decir, sin propulsión) sobre Europa y Asia , la segunda etapa se vuelve a encender brevemente para colocar la nave en una órbita circular de 260 km × 260 km . El ATV se separó del lanzador sobre el Pacífico Sur aproximadamente 63 minutos después del lanzamiento. Se despliegan los paneles solares y las antenas de telecomunicaciones. El sistema de navegación y guía se activa y el barco entra en modo de vuelo autónomo.
El ATV debe luego incorporarse a la estación espacial que se encuentra en el mismo plano orbital pero en una órbita más alta (entre 350 y 400 km ). El vuelo para llegar a la órbita de la estación espacial, la aproximación y el atraque a la misma son totalmente automatizados y controlados desde el Centro Espacial de Toulouse (ATV-CC), vinculado al Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES). El amarre se realiza en el módulo de servicio ruso Zvezda ubicado en uno de los dos extremos de la estación.
Los sistemas del ATV están diseñados para que el barco pueda permanecer en el espacio hasta seis meses. A intervalos regulares, sus motores se utilizan para levantar la órbita de la estación espacial con el fin de compensar las consecuencias del arrastre generado por la atmósfera residual. Para ello, extraen de las reservas de propulsantes dedicados a este uso. Durante su estancia en el espacio, la parte presurizada se va llenando paulatinamente con los residuos producidos por la tripulación de la estación. Cuando el combustible utilizado para remolcar la estación se ha agotado, se desprende de ella reduciendo su órbita hasta penetrar las capas más densas de la atmósfera que aceleran su caída hacia la Tierra. El ATV, que inició su descenso a 7 km / s , fue destruido durante la reentrada atmosférica por el calor generado por la fricción de la atmósfera en su casco.
El primer documento de diseño de ATV se elaboró en 2000 y las especificaciones se fijaron en 2003. Las pruebas comenzaron a mediados de 2005 y el primer vuelo tuvo lugar en Marzo de 2008. El contratista principal de ATV es EADS Astrium Space Transportation, que lidera un consorcio formado por numerosos subcontratistas en nombre de la Agencia Espacial Europea (ESA). Las oficinas del contratista principal se encuentran actualmente en Les Mureaux ( Francia ) y se trasladarán a Bremen ( Alemania ) una vez que se haya completado el desarrollo y haya comenzado la producción de las unidades sucesivas. El cliente, ESA, tiene un equipo integrado en el sitio de Les Mureaux durante todo el desarrollo. El desarrollo del ATV es complejo porque tenía que respetar las reglas de seguridad formuladas por las autoridades espaciales rusas y estadounidenses.
El primer ATV es lanzado por un cohete Ariane 5 desde la base de Kourou en la Guayana Francesa , en la noche del 8 al9 de marzo de 2008a las 01:03 hora local. Fue nombrado Jules Verne , en honor al primer escritor de ciencia ficción de la actualidad. Los contratos y convenios existentes prevén la producción de cuatro copias adicionales del ATV, que se lanzarán a una tasa de aproximadamente una por año (ver el párrafo “Vuelos programados” ). Estos lanzamientos se llevarán a cabo de 2009 a 2013, bajo acuerdos entre la NASA y la ESA .
El segundo ATV también fue lanzado por un cohete Ariane 5 desde la base de Kourou, en la noche del 16 al 17 de febrero de 2011a las 10:50 p.m. (hora de París). Fue bautizado como Johannes Kepler , astrónomo famoso por haber estudiado la hipótesis heliocéntrica (la Tierra gira alrededor del Sol ) de Nicolás Copérnico , y sobre todo por haber descubierto que los planetas no giran en un círculo perfecto alrededor del Sol sino siguiendo elipses .
Los dos principales subcontratistas del proyecto son:
El primer lanzamiento (vuelo 181 de Ariane) del Jules Verne tuvo lugar el9 de marzo de 2008a la 1:03 a.m. hora local, 4:03 a.m. UTC . El cohete Ariane 5 ES siguió una trayectoria muy particular (salida hacia Francia continental), y su motor Aestus se encendió tres veces. Después de una primera fase propulsada sobre el Océano Atlántico , se paró la etapa superior EPS (para la etapa de propulsor almacenable) y después de una larga fase balística, es decir sin ninguna propulsión, por encima de Europa y Asia , esta etapa se ha vuelto a encender. para un segundo empuje y es por encima del Pacífico Sur que el ATV se habrá separado del lanzador.
Como ocurre con cualquier lanzamiento de Ariane, los datos de telemetría, que muestran el comportamiento del lanzador y eventos importantes ocurridos, transmitidos durante las fases propulsadas, fueron recibidos por una red de estaciones calificadas como atípicas por sus recursos y recursos, en gran parte nuevos lugares. Esta red se compone, además de la estación habitual de Kourou:
Finalmente, al final de una órbita completa, una última estación, ubicada en el suroeste de Australia , en Dongara, habrá permitido seguir un tercer encendido del EPS, teniendo este último empujón el objetivo de desorbitar la parte superior. etapa de Ariadne 5 para lanzarlo al Océano Pacífico.
Validación del procedimiento de emergencia anticolisiónEl ATV dispone de un dispositivo denominado maniobra de evitación de colisiones , o CAM , que puede ser activado desde el suelo o automáticamente por la unidad de vigilancia y seguridad si la situación de amarre presenta riesgo de colisión . El modo de funcionamiento del procedimiento es completamente independiente de los órganos primarios del ATV. El sistema informático y el software son físicamente diferentes, la energía es suministrada por baterías separadas. El objetivo, en caso de riesgo de colisión, es encender los motores durante 3 minutos, provocar un frenado de emergencia y luego alejar el barco de la estación. Una computadora a bordo elige una trayectoria para conducir el ATV fuera de un área llamada Esfera de exclusión , una esfera virtual con un radio de 200 metros alrededor del centro de gravedad de la estación. Este procedimiento conduce al apagado de los sistemas ATV y la activación de un modo de supervivencia . La maniobra está modelada por la ESA en el siguiente enlace: Maniobra anticolisión . La14 de marzo de 2008 A las 10:45 a.m. CET, la prueba CAM fue positiva.
Atracando en la estación espacialEl acoplamiento del ATV Jules Verne a la Estación Espacial Internacional (ISS) tiene lugar el3 de abril de 2008como se esperaba, en modo automático. La secuencia de aproximación final comenzó a las 10 h 32 ( UT ), la nave espacial estaba entonces 39 km detrás de la ISS. Luego navegó por GPS y se acercó a un punto de 3,5 km donde se detuvo durante 30 minutos, tiempo para que la tripulación de la estación hiciera pruebas de parada y marcha atrás. Luego partió de nuevo a una velocidad de 40 cm / s antes de detenerse durante 37 minutos a 249 m de la estación. A la 1:53 p.m., se encendieron los instrumentos láser. Luego inició una aproximación a una velocidad de 7 cm / s para detenerse durante 15 minutos a 19 m de la ISS. Son entonces las 2:14 p.m. (UT). Luego reanudó su carrera deteniéndose por última vez a 11 m durante 6 minutos. Llegado a 1 m , los astronautas no pudieron intervenir más. Finalmente, el contacto tuvo lugar a las 14:45:30 (UT) y el cierre de los ganchos de unión a las 14:52 (UT).
Los astronautas no abren la escotilla del ATV hasta que 4 de abrilcolocar un dispositivo de filtrado de aire. Al día siguiente, a las 8:30 a.m. (GMT), la tripulación pudo encender la luz, desenchufar el dispositivo de filtrado, traer un respirador portátil y un extintor de incendios. El primer viaje del ATV trajo 9.357 kg de cargas, incluidos 3.556 kg de propulsores. La carga consistió en 1150 kg de ropa, equipo y alimentos, 269 kg de agua, 21 kg de oxígeno. Este amarre es un paso importante para la Agencia Espacial Europea, que ahora tiene un buque de carga operativo.
El segundo ATV se llama Johannes Kepler , en honor al astrónomo alemán. La elección de este nombre fue apoyada por la Agencia Espacial Alemana (DLR), ya que el año 2009 marca el jubileo de la publicación de la obra principal de Kepler, Astronomia nova, en la que establece las dos primeras leyes de Kepler .
Su lanzamiento estaba originalmente programado para el 15 de febrero de 2011por un cohete Ariane 5 , pero un incidente provocó la interrupción de la secuencia sincronizada relativa al llenado del tanque de oxígeno líquido de la etapa principal del lanzador, el disparo se pospuso a la16 de febrero de 2011y procedió con éxito. El coste de esta misión se estima en 450 M € incluyendo 220 M € para el carguero, 150 M € para el lanzador y 70 M € para el seguimiento operativo. ATV Johannes Kepler acoplado en24 de febrero de 2011a las 15:59 GMT en la ISS .
El desacoplado en 20 de junio de 2011 a las 2:46 p.m. UT de la estación espacial y se desintegró en la atmósfera de la Tierra en 21 de junio de 2011 a las 20:41 UT.
ATV-003 Edoardo Amaldi es la tercera misión de ATV a la ISS.
ATV-004 Albert Einstein es la cuarta misión de ATV a la ISS.
ATV-005 Georges Lemaître es la quinta misión de ATV a la ISS y la última misión del programa ATV.
Al final deoctubre 2014, el ATV Georges Lemaître , estacionado para una entrega de suministros, se utiliza para alejar la estación espacial internacional de una posible zona de colisión con escombros del satélite ruso Cosmos 2251 : a una velocidad de 1,8 km / h , mueve el 420 toneladas de la estación a una distancia de un kilómetro.
# | Fecha de lanzamiento | Designacion | Fecha de atraque | Fecha de destrucción en la atmósfera. |
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1 | 9 de marzo de 2008, 4:03 UTC | Julio Verne | 3 de abril de 2008 | 29 de septiembre de 2008 |
2 | 16 de febrero de 2011, 21:50 UTC | Johannes kepler | 24 de febrero de 2011 | 21 de junio de 2011 |
3 | 23 de marzo de 2012 , 04:34 UTC | Edoardo Amaldi | 29 de marzo de 2012 | 4 de octubre de 2012 |
4 | 5 de junio de 2013, 21:52 UTC | Albert Einstein | 15 de junio de 2013 | 2 de noviembre de 2013 |
5 | 29 de julio de 2014, 23:47 UTC | Georges lemaître | 12 de agosto de 2014 | 15 de febrero de 2015 |
El desarrollo del ATV combinado con la experiencia ARD , permite a la Agencia Espacial Europea tener las habilidades técnicas para diseñar un sistema de transporte espacial tripulado. Sin embargo, actualmente no hay voluntad de lanzar un programa espacial tripulado.
Se han considerado varias evoluciones de ATV:
Estos dos proyectos están ahora abandonados por falta de financiación y voluntad política real.
Sin embargo, al final de la conferencia a nivel ministerial de la ESA, que tuvo lugar los días 20 y 21 de noviembre de 2012en Italia, los estados miembros han acordado ofrecer a la NASA que se haga cargo del diseño y producción del módulo de servicio para la cápsula tripulada Orion , que volará por primera vez en 2017, haciendo un gran uso de parte de las tecnologías presentes a bordo. el ATV.