Segmento Orbital dos EUA - US Orbital Segment
 O segmento orbital dos EUA com o ônibus espacial ancorado. Zarya também é um módulo da NASA, mas é fabricado pela Rússia
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| Estatísticas do módulo | |
|---|---|
| COSPAR ID | 1998-067A |
| Parte de | Estação Espacial Internacional |
| Data de lançamento | 20 de novembro de 1998 |
| Veículo de lançamento | Proton-K , ônibus espacial , SpaceX Dragon |
O Segmento Orbital dos EUA ( USOS ) é o nome dado aos componentes da Estação Espacial Internacional (ISS) construída e operada pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos Estados Unidos (NASA), Agência Espacial Europeia (ESA), Agência Espacial Canadense (CSA) ) e a Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Atualmente, o segmento consiste em onze componentes pressurizados e vários elementos externos, todos entregues pelo ônibus espacial .
O segmento é monitorado e controlado a partir de vários centros de controle de missão em todo o mundo, incluindo o Johnson Space Center em Houston, Texas , o Columbus Control Center em Oberpfaffenhofen , Alemanha e o Tsukuba Space Center em Tsukuba , Japão. No entanto, depende do Segmento Orbital Russo para controle de vôo essencial, manutenção de estação orbital e sistemas de suporte de vida.
Módulos
O segmento orbital dos EUA consiste em 10 módulos pressurizados. Destes, sete são habitáveis e três são nós de conexão com grandes portas. As portas são usadas para conectar os módulos entre si ou fornecer berços e docas para espaçonaves.
Nós
Cada um dos nós possui portas chamadas Common Berthing Mechanisms (CBM). Todos os três nós têm 4 portas externas e 1 porta em cada extremidade, 6 portas no total. Além das 18 portas nos nós, há portas adicionais nos módulos, a maioria delas são usadas para combinar os módulos, enquanto as portas CBM não utilizadas podem atracar uma das espaçonaves MPLM, HTV, Dragon Cargo ou Cygnus de reabastecimento. Existem dois adaptadores PMA que mudam as portas CBM para portas docking , o tipo usado pela Soyuz, Progress, Automated Transfer Vehicle e o antigo Space Shuttle.
Unidade
O primeiro componente do segmento pressurizado USOS é a Unidade . Na extremidade posterior da Unidade está o Adaptador de acoplamento pressurizado (PMA) 1. O PMA-1 conecta a Unidade ao segmento russo . O Unity também está conectado à eclusa de ar Quest no lado estibordo, Tranquility no lado bombordo e a treliça Z1 no zênite . O laboratório de Destiny se conecta à extremidade dianteira, levando ao resto do USOS. O Unity também é usado pelas tripulações a bordo da ISS para fazer refeições e compartilhar alguns momentos de inatividade juntos. O nó Unity foi entregue à estação pela STS-88 em 6 de dezembro de 1998.
Harmonia
O Harmony é o nó de conexão central do USOS. O Harmony se conecta à popa do laboratório Destiny , ao laboratório Kibo a bombordo e ao laboratório Columbus a estibordo. As portas nadir e zênite do nodo Harmony também servem como porta de atracação para veículos de reabastecimento H-II Transfer Vehicle (HTV), Dragon e Cygnus . Na extremidade dianteira do Harmony está o PMA-2, que foi usado pelos ônibus espaciais visitantes como um adaptador de acasalamento e por futuras missões tripuladas à ISS. Em 18 de julho de 2016, a bordo do SpaceX CRS-9, a NASA lançou o International Docking Adapter-2, para converter o adaptador de dock do Shuttle APAS-95 para o NASA Docking System , a ser usado com o SpaceX Dragon 2 e o Boeing Starliner . O Harmony foi entregue pela missão STS-120 em 23 de outubro de 2007.
Tranqüilidade
O nó Tranquility abriga os sistemas de suporte de vida USOS. O Tranquility também hospeda o módulo de sete janelas Cupola e o módulo Leonardo em sua porta dianteira. O porto de Tranquility voltado para a frente está bloqueado pela estrutura de treliça da estação, enquanto o porto voltado para a popa está livre para uso. Enquanto a porta do nadir é usada pela Cupola , a porta do zênite é usada por alguns equipamentos de exercício dentro do nó. A porta de estibordo é conectada ao nó 1, e a bombordo é ocupada pelo PMA 3, anteriormente um backup para a docagem do Shuttle, que receberá Adaptador de Docking Internacional -3 durante o CRS-18, para permitir a conexão com o Crew Dragon e Boeing Starliner. O módulo Tranquility foi entregue pela STS-130 em fevereiro de 2010, junto com a Cupola .
Laboratories
Destino
O laboratório Destiny é o módulo de laboratório construído nos Estados Unidos. É usado para pesquisas médicas, de engenharia, biotecnológicas, físicas, ciências dos materiais e ciências da Terra. Destiny também abriga uma estação de trabalho robótica de backup e foi o primeiro dos laboratórios USOS a ser entregue. Foi entregue pela STS-98 em 7 de fevereiro de 2001. O laboratório Destiny é gerenciado por centros de controle de missão em Houston , Texas e Huntsville , Alabama .
Colombo
Columbus é um módulo de laboratório construído pela Agência Espacial Europeia . É sede de pesquisas científicas em fluidos, biologia, medicina, materiais e ciências da terra. Columbus também tem quatro locais de carga útil externos, usados para expor experimentos ao vácuo do espaço. Omódulo Columbus foi entregue à ISS pela STS-122 em 7 de fevereiro de 2008. O Columbus Control Center , localizado na Alemanha , é responsável pelo controle domódulo Columbus .
Kibo
O laboratório Kibo é o componente japonês do USOS. O Kibo tem quatro partes principais: o próprio laboratório Kibo , um contêiner de carga pressurizado, uma plataforma científica exposta e dois braços robóticos. O módulo é o único que possui uma pequena câmara de descompressão, que pode ser usada para passar cargas úteis para os braços robóticos ou astronautas fora da estação. Os braços robóticos são controlados a partir de uma estação de trabalho dentro do laboratório. O laboratório é usado para pesquisas em medicina, engenharia, biotecnologia, física, ciências dos materiais e ciências da Terra. O contêiner de logística foi a primeira parte do Kibo a chegar. Foi entregue pela STS-123 em março de 2008. O próprio laboratório Kibo foi entregue à ISS pela missão STS-124 em maio de 2008. A instalação exposta foi trazida para a ISS pela missão STS-127 em julho de 2009. O JEM O centro de controle em Tsukuba, no Japão, é responsável pelo controle de todos os elementos do laboratório Kibo .
Outros Módulos
Busca
O Quest Joint Airlock é usado para hospedar passeios espaciais do segmento USOS da ISS. Consiste em duas partes principais: a fechadura do equipamento e a fechadura da tripulação. A eclusa de equipamentos é onde as Unidades de Mobilidade Extraveicular são armazenadas e os preparativos para caminhadas espaciais são realizados. O bloqueio da tripulação é despressurizado durante as caminhadas espaciais. A eclusa de ar Quest foi entregue e instalada pela tripulação do STS-104 em julho de 2001.
Leonardo
O módulo Leonardo , também conhecido como Módulo Multifuncional Permanente (PMM), é um módulo utilizado para arrumação na ISS. Leonardo está preso ao lado frontal do nó Tranquility . O PMM foi entregue à ISS pela missão STS-133 no início de 2011. Originalmente o Módulo de Logística Multiuso (MPLM) Leonardo , foi convertido para permanecer em órbita por um longo período de tempo antes de ser instalado na ISS.
Cúpula
A Cupola é um módulo de sete janelas acoplado ao módulo Tranquility . É usado para observação da Terra e abriga alguns equipamentos de ginástica. Todas as sete janelas têm tampas que são fechadas quando as janelas não são usadas, para proteger a estação do impacto de detritos espaciais. A Cupola foi entregue junto com o nó Tranquility pela STS-130 em fevereiro de 2010.
Módulo de atividade expansível Bigelow
Adaptador de acoplamento pressurizado
Os adaptadores de acoplamento pressurizado (PMA) servem como portas de encaixe na parte USOS do ISS. Ele converte o mecanismo de atracação comum padrão para APAS-95 , o sistema de ancoragem que foi usado pelo ônibus espacial e o segmento orbital russo . Atualmente o PMA-1 é usado para conectar o nó Unity com o módulo Zarya no ISS. Adaptador de acoplamento pressurizado-2 está localizado na extremidade dianteira do Harmony , enquanto o PMA-3 está localizado na porta zenital do mesmo nó. O PMA-2 era a porta de encaixe principal do Shuttle, com o PMA-3 sendo seu backup, usado apenas algumas vezes. Com o novo Programa Comercial da Tripulação e a retirada da frota de ônibus espaciais, a NASA construiu o Adaptador de Acoplamento Internacional , para converter o PMA-2 e o PMA-3 para o Sistema de Acoplamento da NASA . O IDA-1 deveria se encaixar no PMA-2, mas foi perdido na falha de lançamento do SpaceX CRS-7 . Assim, o IDA-2, que foi trazido pela SpaceX CRS-9 e deveria se encaixar no PMA-3, foi deslocado para o PMA-2. O IDA-3, a substituição do perdido IDA-1, foi lançado em julho de 2019 no SpaceX CRS-18 e atracado no PMA-3. O PMA-1 e o PMA-2 foram entregues com o nó Unity no STS-88 em dezembro de 1998. O terceiro PMA foi entregue pelo STS-92 em 11 de outubro de 2000.
Elementos externos
Estrutura de Treliça Integrada
A Integrated Truss Structure (ITS) aloja equipamentos vitais no exterior da ISS. Cada segmento de treliça recebe uma designação de P ou S, indicando se o segmento está a bombordo ou estibordo, e um número que indica sua posição em seu respectivo lado. O próprio sistema de treliça consiste em 12 segmentos no total - quatro de cada lado e um segmento central - que são conectados à ISS por pontos de fixação no módulo Destiny . A décima terceira peça, conhecida como segmento de treliça Zenith-1 (Z1), é anexada ao módulo Unity e foi originalmente usada para conter os painéis solares P6 para fornecer energia ao USOS. O segmento Z1 agora abriga o K u -band antenas e serve como um ponto de encaminhamento de cabos de energia e de dados no exterior da ISS. A estrutura de treliça integrada é feita de aço inoxidável , titânio e alumínio . Ele se estende por aproximadamente 110 metros de comprimento e abriga quatro conjuntos de painéis solares. Cada conjunto de matrizes solares contém quatro matrizes para um total de 16 matrizes solares. Cada um dos quatro conjuntos de matrizes também possui um sistema de resfriamento associado e um radiador para resfriar o equipamento de fonte de alimentação. A Estrutura de Treliça Integrada também abriga o sistema de resfriamento principal para a ISS, que consiste em duas bombas, dois conjuntos de radiadores e dois conjuntos de tanques de amônia e nitrogênio. Existem também vários pontos de fixação de carga útil localizados na Estrutura de Treliça Integrada. Nestes pontos estão localizadas as Plataformas de Estiva Externa , Transportadores Logísticos Externos, Espectrômetro Magnético Alfa e o Sistema Base Móvel do Canadarm2 . A treliça Z1 foi entregue pela missão STS-92 em outubro de 2000. O segmento P6 foi instalado em STS-97 em dezembro de 2000. A treliça S0 foi entregue à ISS em STS-110 , com o segmento S1 seguindo em STS-112 . O segmento P1 da treliça foi trazido para a ISS por STS-113 , seguido pelo segmento P3 / P4 em STS-115 e o segmento P5 em STS-116 . O segmento de treliça S3 / S4 foi entregue pelo STS-117 , seguido pelo segmento S5 STS-118 . O último componente do segmento de treliça, o segmento S6, foi entregue pela STS-119 .
Plataforma de arrumação externa
As Plataformas de Estiva Externas (ESP) são uma série de plataformas usadas para armazenar as Unidades de Reposição Orbital (ORU) na ISS. Os ESP fornecem energia para os ORU, mas não permitem o manuseio de comandos e dados. A plataforma 1 de estiva externa está localizada a bombordo do laboratório de Destiny e foi entregue na missão STS-102 em março de 2001. ESP-2 está localizado a bombordo da eclusa de ar Quest e foi trazido para a ISS pelo STS -114 tripulação em 2005. ESP-3 está localizado no segmento de treliça Starboard 3 (S3) e foi entregue à ISS na missão STS-118 em agosto de 2007.
Transportadora logística ExPRESS
As transportadoras logísticas ExPRESS (ELCs) são semelhantes à Plataforma de Estiva Externa, mas projetadas para transportar mais carga. Ao contrário dos ESPs, os ELCs permitem o manuseio de comandos e dados. Eles utilizam uma estrutura de grade de aço onde contêineres externos montados, cargas úteis e giroscópios são montados; e experimentos científicos podem ser ajustados. Alguns componentes do ELC foram construídos pela Agência Espacial Brasileira . ExPRESS Logistics Carriers 1, localizado na treliça P3 inferior, e ELC 2, localizado na treliça S3 superior, foram entregues pela missão STS-129 em novembro de 2009. ELC-3 foi trazido para a ISS pela tripulação STS-134 , está localizado na treliça P3 superior. O ELC-4 foi entregue e instalado no segmento inferior de treliça S3, durante a missão STS-133 .
Espectrômetro Alfa Magnético 2
O Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) é um experimento de física de partículas montado no segmento de treliça S3. O AMS foi projetado para pesquisar matéria escura e antimatéria . Quinhentos cientistas de 56 instituições diferentes e 16 países participaram do desenvolvimento e construção do AMS. O Espectrômetro Magnético Alfa foi entregue pela tripulação do STS-134.
Sistema de manutenção móvel
Os componentes do MSS foram fornecidos pela Agência Espacial Canadense em conjunto com as Missões Espaciais MDA . O Mobile Transporter que carrega o Mobile Base System foi projetado e construído pela Northrop Grumman sob contrato com a NASA.
Canadarm2
O principal componente do sistema de atendimento móvel é o Canadarm2 , também conhecido como Sistema de Manipulação Remota da Estação Espacial (SSRMS). O braço é capaz de mover cargas úteis grandes e pesadas que não podem ser manuseadas pelos astronautas durante uma caminhada no espaço. O braço tem capacidade de carga útil de 116.000 kg (256.000 lb ) e 7 graus de liberdade. O Canadarm2 também é capaz de alterar o local onde é estacionado e o fim a que se destina. Existem acessórios de garra para o Candarm2 no laboratório Destiny , no nó Harmony , no nó Unity e no Sistema de base móvel. Uma fixação de garra está instalada no módulo Zarya , mas não tem cabos de dados conectados. Uma vez que esses cabos estejam conectados, o Canadarm2 poderá se posicionar no exterior de Zarya e será capaz de suportar Atividade Extra-Veicular (EVA) nas proximidades do Segmento Orbital Russo (ROS). O Canadarm2 foi montado e instalado pela equipe do STS-100 no início de 2001.
Manipulador destro para fins especiais
O Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM), também conhecido como Dextre, é um robô de dois braços que pode ser acoplado ao ISS, o Mobile Base System ou Canadarm2. Dextre é capaz de realizar tarefas que, de outra forma, exigiriam que um astronauta realizasse. Essas tarefas incluem a troca de unidades orbitais de substituição ou movimentação de ORUs de seus locais de armazenamento para onde serão instalados. O uso de Dextre pode reduzir o tempo preparatório necessário para executar certas tarefas e permitir que os astronautas invistam mais tempo na conclusão de outras tarefas. O acessório de garra principal da Dextre está localizado no laboratório de Destiny , mas também pode ser montado em qualquer acessório de garra motorizado na ISS. Ele tem capacidade de carga útil de 600 kg (1.300 lb) e 15 graus de liberdade. Dextre foi entregue à ISS pela STS-123 .
Sistema de base móvel
O Sistema de Base Móvel (MBS) é um dispositivo semelhante a um vagão instalado na Estrutura Treliça Integrada da ISS. Ele pesa 886 kg (1.953 lb ) e tem uma capacidade de carga útil de 20.954 kg (46.196 lb). O MBS pode se mover dos segmentos de treliça de estibordo 3 (S3) para a porta 3 (P3) e tem uma velocidade máxima de 2,5 cm / s (0,082 pés / s ). O MBS tem quatro PDGFs que podem ser usados como montagens para o Canadarm2 e o Dextre , bem como uma carga útil / acomodações de unidade de substituição orbital (POA), para armazenar cargas úteis e unidades de substituição orbital (ORUs). O MBS também possui um sistema de fixação comum, para agarrar uma barra de captura especial em cargas úteis. Ele também tem seu próprio computador principal e unidades de distribuição de vídeo e módulos de controle remoto de energia. O MBS foi entregue no STS-111 em junho de 2002.
Conjunto de lança ISS aprimorado
O conjunto de lança ISS aprimorado é usado para estender o alcance do Canadarm2 e fornece capacidade de inspeção detalhada. Existem lasers e câmeras no final do boom capazes de gravar com uma resolução de alguns milímetros. A barreira também está equipada com corrimãos, para que possa auxiliar os caminhantes no espaço durante os EVAs, como foi feito no STS-120 para consertar os painéis solares.
Módulos propostos
Existem vários módulos propostos para estender o segmento orbital dos EUA.
Módulos de extensão de habitação
Os Módulos de Extensão de Habitação (HEM) referem-se aos módulos construídos na Inglaterra, projetados para se conectar ao módulo Tranquility da Estação Espacial Internacional . Eles foram concebidos por um consórcio de engenheiros e cientistas liderados por Mark Hempsell , engenheiro aeronáutico da Universidade de Bristol . A proposta não tinha apoio formal do governo britânico, a partir de janeiro de 2008. Se financiados, os módulos deveriam ser lançados em 2011.
Nó 4
O Nó 4, também conhecido como Docking Hub System (DHS), era um módulo proposto que teria sido construído usando o Artigo de Teste Estrutural do Nó (STA) e acoplado à porta de avanço do módulo Harmony . O Artigo de Teste Estrutural foi criado para facilitar o teste do hardware da ISS e pretendia se tornar o Nó 1. No entanto, durante a construção, foram descobertas falhas no projeto estrutural. O Nó 2 em construção foi renomeado como Nó 1 e o STA (ex-Nó 1) foi armazenado no Centro Espacial Kennedy (KSC).
Em 2011, a NASA estava considerando um projeto de 40 meses e esforço de desenvolvimento para o Nodo 4 que resultaria em seu lançamento no final de 2013. Desde que o programa do Ônibus Espacial foi retirado, se a decisão de construir e lançar o Nodo 4 tivesse sido tomada, teria sido lançado por um veículo de lançamento Atlas V ou Delta IV Heavy .
Demonstração de centrífuga
Para avaliar e caracterizar as influências e efeitos da centrífuga em relação às reações humanas, respostas dinâmicas mecânicas e influências, a demonstração da centrífuga Nautilus-X seria testada no ISS.
Se produzida, esta centrífuga teria sido a primeira demonstração no espaço de escala suficiente para efeitos artificiais de G parcial . O demonstrador seria enviado em um único veículo de lançamento Delta IV Heavy ou Atlas V. O custo total de tal demonstrador seria entre US $ 83 milhões e US $ 143 milhões.
XBASE
Em agosto de 2016, a Bigelow Aerospace negociou um acordo com a NASA para desenvolver um protótipo terrestre em tamanho real de Habitação no Espaço Profundo baseado no B330 na segunda fase da Next Space Technologies for Exploration Partnerships . O módulo é chamado de Expansível Bigelow Advanced Station Enhancement (XBASE), pois Bigelow espera testar o módulo conectando-o à Estação Espacial Internacional.
Espaço Axioma
Em 27 de janeiro de 2020, a NASA anunciou que havia dado permissão à Axiom Space para lançar até três módulos para anexar à Estação Espacial Internacional. O primeiro módulo pode ser lançado já em 2024; o primeiro módulo está atualmente proposto para ser acoplado à porta de encaminhamento do módulo Harmony , embora isso requeira a realocação do PMA-2 e do IDA-2 . A Axiom Space planeja anexar até dois módulos adicionais ao seu primeiro módulo central e enviar astronautas particulares para habitar os módulos. Após a aposentadoria da ISS, o módulo Axiom será unido por elementos adicionais, incluindo um módulo de energia e térmico com uma câmara de descompressão, que juntos funcionarão como a Estação Espacial Comercial Axiom.
Operação
O controle operacional do segmento orbital dos Estados Unidos da ISS é realizado pela NASA, a agência que gerencia a parte civil do programa espacial do governo dos Estados Unidos .
Nos primeiros anos da operação da ISS, começando em 2000, todo o trabalho no Segmento Orbital dos EUA foi realizado por astronautas da NASA - embora alguns astronautas treinados pela NASA fossem funcionários de agências espaciais do governo não-americano - e todo o transporte de carga e tripulação para a estação espacial foi administrada por espaçonaves de propriedade da NASA, especificamente, pelo ônibus espacial . Começando no final dos anos 2000, a NASA começou a contratar serviços comerciais para transportar cargas para a estação espacial com serviços começando em 2012. Em 2020, voos comerciais operacionais estavam lidando com o transporte da tripulação ISS USOS também.
Em 2010, a NASA começou a abrir uma quantidade limitada de espaço e tempo de astronauta no segmento orbital dos EUA para uso comercial. Em 2005, o Congresso dos Estados Unidos autorizou que um dos vários Laboratórios Nacionais dos Estados Unidos deveria existir a bordo da ISS, e a pesquisa comercial poderia ser feita lá. O Centro para o Avanço da Ciência no Espaço (CASIS) foi criado para operar o laboratório. Em setembro de 2009, Nanoracks assinou o primeiro contrato com a NASA para utilizar o espaço do laboratório em órbita, e teve seu primeiro laboratório na Estação Espacial em abril de 2010. Outras empresas seguiram, no entanto o espaço comercial e experimentos comerciais na ISS sempre foram limitado, com a maior parte do espaço de segmento orbital e experimentos reservados para uso direto pela NASA.
Os preços a serem pagos por empresas comerciais que utilizam o ISS National Lab no USOS foram fortemente subsidiados de 2010 até o início de 2021. A partir de março de 2021, o subsídio foi removido e os preços aumentados pela NASA para aproximar-se do "reembolso total do valor dos recursos da NASA. "
A NASA publicou uma "Política de preços comerciais e de marketing" começando em 2019. Os preços históricos e os preços atuais em oferta para serviços nos EUA são:
| Serviço fornecido pela NASA | Preço de 2010-2019 | Preço de 2019-2020 | 2021 - preço atual | Comentários |
|---|---|---|---|---|
|
Transporte de carga para ISS (US $ / kg) |
US $ 3.000 | US $ 20.000 | ||
|
Transporte de carga da ISS para a Terra (US $ / kg) |
US $ 6.000 | US $ 40.000 | ||
| Tempo do membro da tripulação (US $ / hora) |
US $ 17.500 | US $ 130.000 | ||
| Suprimentos da tripulação privada do astronauta (US $ / dia) |
N / D | N / D | US $ 22.500 | |
| Suporte de vida de astronauta privado (US $ / dia) |
N / D | N / D | US $ 11.250 | |
| Arrumação (US $ por CTBE por dia) |
US $ 105 | |||
| Potência (US $ / kWh) |
US $ 42 | |||
| Downlink de dados (US $ / GB) |
US $ 50 | |||
| Descarte de lixo (US $ / kg) |
US $ 3.000 | US $ 20.000 |
Veja também
- NASA X-38 , veículo de retorno da tripulação cancelado
- Veículo de retorno da tripulação proposto pela NASA HL-20 / Dream Chaser
- Segmento Orbital Russo