Ека Автоматический Грузовой Корабль

от англ. Automated Transfer Vehicle — «автоматическое [грузо]переносящее транспортное средство») — автоматический грузовой космический корабль (АГК), разработанный ЕКА. Корабль предназначен для доставки топлива, научного оборудования, продуктов, воздуха и воды на Международную космическую станцию (МКС). АГК предназначен также для освобождения МКС от отработанных материалов и мусора; также с помощью двигателей АГК осуществляется коррекция орбиты МКС. Это самый сложный космический корабль, когда-либо создававшийся европейскими странами.

Automated Transfer Vehicle
Грузовой корабль «ATV»
Общие данные
Страна	Европейский союз
Назначение	грузовой
Задачи	доставка грузов на МКС, утилизация грузов с МКС, подъём орбиты МКС
Орбита	Низкая опорная орбита
Полезная нагрузка на МКС	7667 кг
Производство и эксплуатация
Статус	эксплуатация завершена
Всего запущено	5
Первый запуск	9 марта 2008
Последний запуск	29 июля 2014
Ракета-носитель	Ариан-5
Стартовая площадка	космодром Куру
Типичная конфигурация
Сухая масса	10,47 т
Стартовая масса	20,75 т
Потребляемая мощность	900/400 Вт
Двигатель	4 × R-4D-11[англ.] (490 Н)
Двигатели коррекции орбиты	28 × 220 Н
Топливо	ММГ/N₂O₄
Габариты
Высота	10,269 м
Диаметр	4,48 м
Полезный объём	48 м3 (герметичный)
Медиафайлы на Викискладе

Первый автоматический грузовой космический корабль отправился в полёт к МКС 9 марта 2008 года, последний — в июле 2014 года (и был затоплен 15 февраля 2015); всего было запущено пять кораблей.

Первые предложения по созданию европейского космического корабля были сделаны в 1987 году. В 1992 году на конференции совета министров ЕКА, которая состоялась в Гранаде, было принято решение о прекращении дальнейших исследований и работ по созданию европейского многоразового космического корабля «Гермес». Одновременно был согласован вклад европейских стран в проектируемую Международную космическую станцию, которая в то время называлась «Фри́дом» (англ. Freedom — «Свобода») и создавалась в кооперации между США, Японией и ЕКА. В это же время на повестку дня встал вопрос о создании европейской транспортной системы для обеспечения функционирования МКС, в том числе пилотируемого и грузовых кораблей. Предполагалось, что европейские грузовые корабли должны были дважды в год летать к МКС. В 1993 году к проекту МКС вынужденно (пришлось отказаться от развития собственной космической станции — «Мир») присоединилась Россия, не желавшая терять свои достижения в космосе из-за отсутствия достойного финансирования космической деятельности со стороны государства. Япония и ЕКА, преследуя свои долгосрочные цели технического развития в космосе, пошли на создание космических транспортных, а в дальнейшем и пилотируемых систем; ЕКА, в частности, на первом этапе была ориентирована на создание пяти автоматических грузовых кораблей, которые должны осуществить свои полёты до 2013 года. Окончательное решение о создании автоматического грузового корабля (АГК) было принято на конференции совета министров ЕКА в 1995 году в Тулузе (Франция).

Генеральным подрядчиком для создания АГК была названа фирма EADS Astrium Space Transportation^[англ.].

Создание АГК является частью вклада ЕКА в проект МКС. Работы по АГК включают в себя создание собственно автоматического транспортного корабля, создание в Тулузе наземной инфраструктуры, необходимой для контроля и управления кораблём, а также проведение необходимых модификаций ракеты-носителя «Ариан-5».

Сборка АГК осуществлялась на предприятии EADS Astrium Space Transportation в Бремене (Германия). В общей сложности 30 фирм из десяти европейских стран и 8 фирм из России и США принимали участие в создании АГК. В рамках проекта, возглавляемого EADS Astrium Space Transportation, итальянская компания Alenia Spazio (новое название Thales Alenia Space) ответственна за герметичный грузовой отсек ATV. Эти грузовые отсеки производятся в Турине (Италия). РКК «Энергия» подписала контракт на 40 миллионов евро с Alenia Spazio о поставке российского стыковочного узла, системы дозаправки и российской системы контроля оборудования. Четыре основных ракетных двигателя изготовляются фирмой Aerojet (США).

Основные расходы (около 47 %) несёт Франция, доля Германии — 24 %, Италии — 13 %.

Начиная с 1995 года, Европейское космическое агентство израсходовало около 1,9 миллиардов долларов на проектирование и создание первого грузового корабля и наземного оборудования для слежения и управления АГК. Стоимость АГК составляет порядка 304 млн долларов, а полные затраты на полёт одного грузовика составляют около 532 млн долларов.

 

С середины 2004 года первый АТК проходил комплексное тестирование в европейском технологическом центре в нидерландском городе Нордвейк. Тестирование проводилось в условиях, приближённых к условиям космического пространства. Всё электронное оборудование испытывалось в условиях электромагнитных помех. Корабль испытывался на вибрационном стенде, где имитировались: вибрация, возникающая при старте ракеты-носителя, механические воздействия, возникающие при отстреле ступеней ракеты-носителя и защитного обтекателя, а также влияние возможных порывов ветра во время старта и сотрясений, возникающих при маневрировании корабля на орбите. Корабль был подвергнут также акустическим тестам, в которых имитировался рёв работающих ракетных двигателей при старте, звуковое давление которого составляет 140 дБ.

Европейский грузовой корабль способен доставить на МКС до 8,9 тонн топлива, воды, кислорода, азота и других материалов; такая масса была доставлена вторым кораблем. Это приблизительно в 3 раза больше, чем доставляет на станцию российский грузовой корабль «Прогресс», который в настоящее время каждые 4 месяца отправляется к МКС.

Наряду с включённым в 2008 году в состав МКС европейским исследовательским модулем «Коламбус», европейский грузовой корабль является одним из основных вкладов Европы в проект МКС.

19 февраля 2009 года ЕКА официально объявило название второго корабля. Он был назван в честь немецкого астронома, открывшего закон движения планет, Иоганна Кеплера.

Третий корабль, названный «Эдоардо Амальди» (в честь итальянского физика Э. Амальди), был запущен 23 марта 2012 года с космодрома Куру. Запуск первоначально был запланирован на вторую половину 2011 года, затем перенесён на февраль 2012 года.

Четвёртый корабль, названный «Альберт Эйнштейн» (в честь создателя теории относительности А. Эйнштейна), запущен 6 июня 2013 года. Стыковка с МКС состоялась 15 июня 2013.

Пятый корабль, «Жорж Леметр»^[англ.], получил имя Жоржа Леметра, запущен 29 июля 2014 года. Стыковка с модулем «Звезда» состоялась 12 августа 2014 года, расстыковка — 14 февраля 2015 года.

Размеры:

• Длина: 10,77 м
• Внешний диаметр: 4,48 м
• Внутренний диаметр: 3,94 м
• Герметичный объём: 45 м³

Масса:

• Масса при запуске: 19 357 кг
• Масса топлива в двигательной установке: до 5753 кг
• Масса грузов, удаляемых с МКС: до 6500 кг
• Масса доставляемых грузов: до 7670 кг
  • воздух: до 100 кг
  • вода: до 855 кг
  • продукты, одежда, запасные части: до 5500 кг
  • топливо для коррекции орбиты МКС и для модуля «Звезда»: до 4770 кг (из них для модуля «Звезда»: 860 кг)

Корабль оборудован российской cистемой автоматической стыковки, которую Россия предоставила в обмен на систему управления данными, разработанную для модуля МКС «Звезда».

Размеры грузовика сопоставимы с размерами автобуса. Корабль разделён на 2 части: герметичную, предназначенную для размещения материалов и оборудования, и негерметичную, где расположены системы контроля и управления, сферические ёмкости для воды, газов и ракетного топлива.

Внутренний герметизированный объём грузовика составляет 45 м³. Грузы в герметичном отсеке корабля располагаются в стандартных стойках. Грузы из корабля в МКС и отработанные материалы и мусор из МКС в корабль переносятся космонавтами вручную. В задней части корабля находится сервисный блок, к которому прикреплены панели солнечных батарей. Солнечные батареи раскрываются в виде буквы Х. Размах солнечных батарей — 22,28 метра, мощность — 4 кВт. В сервисном блоке расположены системы управления кораблём.

В кормовой части корабля установлены 4 двигателя. Два из них обеспечивают маневрирование корабля во время стыковки с МКС, а работая одновременно, все 4 двигателя используются для подъёма орбиты станции. Кроме того, на корабле имеется 28 двигателей для коррекции орбиты. Оборудование корабля потребляет 900 ватт в активном режиме полёта или 400 ватт в пассивном режиме.

АГК запускается в космос европейской ракетой-носителем «Ариан-5» с космодрома Куру во Французской Гвиане.

Автоматический грузовой космический корабль пристыковывается к кормовому порту служебного модуля «Звезда» и остаётся в составе МКС до 190 дней. После выполнения своей миссии АГК осуществляет контролируемый сход с орбиты и сгорает над заданным районом Тихого океана.

Управление кораблём осуществляется командой из 60 человек из центра, расположенного в Тулузе (Франция).

В общей сложности осуществлен запуск 5 европейских грузовых кораблей — в 2008, 2011, 2012, 2013 и 2014 году.

Обзор миссий

«Жюль Верн»

 

Название первого корабля — «Жюль Верн» — было дано в честь первого писателя научной фантастики Жюля Верна. В середине июля 2007 года корабль «Жюль Верн» был отправлен морем из Роттердама во Французскую Гвиану. 31 июля корабль прибыл во Французскую Гвиану и был перевезён на космодром Куру. Старт АТК откладывался несколько раз и состоялся 9 марта 2008 года в 4:03 UTC. Аппарат был запущен с помощью РН «Ариан-5».

3 апреля в 13 часов 33 минуты на расстоянии 250 метров от станции управление сближением было переключено от навигационной системы GPS на лазерную систему. В 14 часов 15 минут «Жюль Верн» был на расстоянии 19 метров от станции и оставался в этом положении в течение двадцати минут. В 14 часов 38 минут «Жюль Верн» приблизился к станции на расстояние 11 метров. В это время начался заключительный этап стыковки. Стыковка была осуществлена 3 апреля в 14:45 UTC в полностью автоматическом режиме.

Первый полёт европейского грузовика являлся испытательным, поэтому он доставил на МКС только 5 тонн полезных грузов. Люк в грузовой корабль «Жюль Верн» был открыт 4 апреля в 10 часов 15 минут.

6 сентября 2008 в 01:30 МСК ATV отстыковался от российского сегмента МКС в автоматическом режиме. 29 сентября 2008 после серии манёвров около 17:30 МСК корабль вошёл в плотные слои атмосферы и разрушился, а через 12 минут оставшиеся обломки затонули в несудоходном районе Тихого океана в нескольких тысячах километров восточнее Новой Зеландии.

«Иоганн Кеплер»

«Иоганн Кеплер», второй грузовой корабль, назван в честь немецкого астронома Иоганна Кеплера. Он отправился на орбиту 17 февраля (16 февраля по UTC) 2011 года.

Корабль был запущен на ракете-носителе «Ариан-5ES» из Гвианского космического центра на Куру 17 февраля 2011 года, в рамках миссии к Международной космической станции (МКС) с грузом из воды, воздуха, топлива и другим. Запуск был произведён на сутки позже из-за программного сбоя.

24 февраля в 15:59 UTC корабль пристыковался к кормовому стыковочному узлу модуля «Звезда». Стыковка шла автоматически под контролем космонавта Александра Калери на борту МКС и ЦУПов в России (г. Королёв) и Европе (г. Тулуза).

«Эдоардо Амальди»

«Эдоардо Амальди», третий грузовой корабль, был назван в честь итальянского физика Эдоардо Амальди. Он отправился на орбиту 23 марта в 08:34 МСК 2012 года.

Корабль был запущен на ракете-носителе «Ариан-5ES» из Гвианского космического центра на Куру в рамках миссии доставки воды, топлива и сухих грузов к МКС. Стыковка с российским служебным модулем «Звезда» была осуществлена в автоматическом режиме ночью 29 марта в 02:31 МСК. Из-за проблем с системой управления корабль отстыковался от МКС только со второй попытки.

«Альберт Эйнштейн»

«Альберт Эйнштейн» — четвёртый грузовой корабль, названный в честь немецкого физика Альберта Эйнштейна. ATV-4 был запущен 5 июня 2013 года в 21:52:11 UTC (6 июня, 01:52:11 МСК) с помощью ракеты-носителя тяжёлого класса «Ариан-5ES» из Гвианского космического центра на Куру. Стыковка с российским служебным модулем «Звезда» была осуществлена 15 июня 2013. Из-за возможности загрязнения грузовика плесенью и бактериями, открытие люков после стыковки было отложено. В результате было принято решение взять пробы воздуха и после провести очистку занявшую 5 часов. 28 октября «Альберт Эйнштейн» успешно отстыковался от станции, а 2 ноября был осуществлен его полностью контролируемый спуск в атмосфере с разрушением. Установлен рекорд по удалению из космоса мусора массой в 2 тонны. Кроме того, ATV-4 установил ещё один рекорд, став самым тяжелым космическим кораблем (20 тонн 218 килограммов), когда-либо выведенным на орбиту ракетой-носителем «Ариан».

В 2014 году ЕКА запустило к станции последний, пятый, ATV. После прекращения программы ATV полезные грузы на МКС доставляются российскими грузовыми кораблями «Прогресс», японскими грузовыми кораблями HTV, а также по контракту с НАСА частными американскими грузовыми кораблями: Dragon (разработчик — компания SpaceX) и «Сигнус» (Orbital Sciences Corporation).

Герметичный отсек частного грузового корабля Сигнус компании Orbital Sciences Corporation создан с использовании наработок ATV итальянской компанией Thales Alenia Space.

В новом корабле НАСА «Орион» будет использоваться модернизированная версия ATV в виде сервисного модуля^[англ.]. К восьми двигателям ATV суммарной тягой 490 ньютонов будет добавлен главный двигатель тягой 26 кН, модернизированный двигатель системы орбитального маневрирования шаттла. Кроме того, будет увеличена эффективность солнечных батарей — с 17 % до 30 %. Эти модули является взносом ЕКА в операции на МКС на период 2017—2020 годы.

Ранее рассматривались варианты преобразования корабля в возвращаемый на Землю: проекты PARES (англ. PAyload REtrieval System) и CARV (англ. Cargo Ascent and Return Vehicle), в дальнейшем в пилотируемый вариант — программа Crew Return Vehicle (CRV), а также использование в качестве космических буксиров — для ремонта и возврата вышедших из строя космических аппаратов.

Автоматические беспилотные грузовые космические корабли:

• «Прогресс» — российский
• H-II Transfer Vehicle — японский
• Dragon SpaceX — разработан компанией SpaceX
• «Сигнус» — разработан компанией Orbital Sciences Corporation