Integrated Truss Structure

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Els components i el desplegament de l'Estructura P3/P4 en detalls (Animació)

L'estructura de carcassa integrada forma l'espina dorsal de l'Estació Espacial Internacional, amb suport per a logistic carriers no pressuritzats, radiadors, panells solars, i altres equipaments.

En els plans inicials de la Space Station Freedom, es van usar diversos dissenys per a la gelosia. Tots ells fets per a ser embarcats com bigues on serien ensamblades, i el seu equipament instal·lat per un astronauta en passejades espacials, després del seu llançament. Després del redisseny de 1991, la NASA la va fer més curta, amb peces prefabricades que fossin més fàcils d'instal·lar.

Components de la carcassa[modifica | modifica el codi]

Estructura Z1[modifica | modifica el codi]

El carcassa Z1 (a dalt) i el mòdul Unity (sota) des de la STS-92 (octubre de 2000
Elements de la ISS a data de juny de 2008

La primera peça de la carcassa, la carcassa Z1, llançat bord de la STS-92 a l'octubre de 2000 es va fer servir com una posició de suport temporal per la carcassa P6 i el panell solar fins a la seva col locació al final de la carcassa P5 durant la STS-120. Encara que no era una part de la carcassa principal, la carcassa Z1 va ser la primera estructura de la gelosia permanent de l'EEI, més com una biga, fixant l'etapa per a la futura extensió de les carcasses principals o les espines dorsals. Conté el acoblat del giroscopi de control de moment (CMG), la instal·lació elèctrica, l'equip de comunicacions, i dos contactes de plasma dissenyats per neutralitzar la càrrega d'electricitat estàtica de l'estació espacial. No està pressuritzat, però presenta dos ports d'atracament CBM ( Common Berthing Mechanism) per facilitar la conductivitat i les comunicacions de dades. Un port s'usa per connectar la carcassa Z1 al port zenit del Unity. L'altre port s'usa per salvaguardar temporalment el PMA-3. L'octubre de 2007, es va traslladar el P6 a la seva posició final a prop del P5, i ara la carcassa Z1 no s'usa per connectar cap altre element. Únicament es fa servir per albergar els CMGs, l'equip de comunicacions i els contactes de plasma.

Estructura S0[modifica | modifica el codi]

El carcassa S0 (a dalt) des de la STS-110 17 d'abril de 2002

La carcassa S0 (també anomenada l'armadura integrada central de muntatge d'estribord número 0) forma la columna vertebral de l'estació espacial. Va ser afegida a la part alta del mòdul laboratori Destiny durant la missió STS-110 l'abril de 2002. El S0 es va usar per dirigir l'energia fins als mòduls pressuritzats de l'estació i als conductes calents lluny dels mòduls a les carcasses S1 i P1. La carcassa S0 no està atracat a l'EEI, sinó que està connectat amb quatre puntals MTS (Module to Truss Structure), Mòdul a Estructura de la carcassa.

Carcasses P1, S1[modifica | modifica el codi]

Armadura S1 de l'EEI sent instal·lat durant la STS-112 el 10 d'octubre de 2002
Armadura P1 de l'EEI sent instal·lat durant la STS-113 el 28 de novembre de 2002

Les carcasses P1 i S1 (també anomenats els Marcs de Radiadors Termals de babord i estribord ) estan acoblades a la carcassa S0, i contenen petits vagons per transportar el Canadarm 2 i astronautes als seus llocs de treball al llarg de l'estació espacial. Cadascú fa fluir 290 kg d'anhidre amònic a través de tres radiadors de reacció de calor. La carcassa S1 va ser llançat amb la STS-112 l'octubre de 2002 i la carcassa P1 va ser llançat amb la STS-113 el novembre de 2002. McDonnell Douglas (ara Boeing) va dirigir el disseny detallat, les proves i la construcció de les estructures S1 i P1 a Huntington Beach, CA. El 1996 es van fabricar les primeres parts de l'estructura, i el 1999 va tenir lloc el lliurament de la primera carcassa.

Carcasses P2, S2[modifica | modifica el codi]

Els carcasses P2 i S2 es van dissenyar com a llocs per als propulsors de coets segons el disseny original de l'estació espacial Freedom. Des que la part russa de l'estació també proveeix aquesta capacitat, mai més va ser necessari la capacitat d'empenta del disseny de l'estació espacial Freedom en aquesta posició. Així que es cancel·len els P2 i S2.[1]

Acoblament de les carcasses P3/P4, S3/S4[modifica | modifica el codi]

El Estructura acoblament P3/P4 sent instal·lat durant la STS-115 el 13 de setembre de 2006. Els astronautes marquen l'escala de la imatge.
El recentment instal·lat carcassa ensamblat S3/S4 durant la primera EVA de la missió STS-117 el 11 de juny de 2007.

La carcassa acoblament P3/P4 va ser instal·lat per la missió STS-115 del transbordador espacial Atlantis , llançat el 9 de setembre de 2006, adjuntant el segment P1 a l'estació. Els segments P3 i P4 junts contenien un parell de panells solars, un radiador i un junta de rodament que faria canviar la direcció dels panells solars, i connecta el P3 a P4. En la seva instal·lació, no hi havia subministrament d'energia al llarg de la junta de rodament, així que l'electricitat generada per les ales de l'panell solar P4 només es feien servir en el segment P4, i no en la resta de l'estació. Després, el desembre de 2006 una revisió a fons de la instal·lació de l'estació, dut a terme per la STS-116, redistribuir aquesta energia a tota la xarxa. L'11 de juny de 2007 es va instal·lar la carcassa ensamblat S3/S4 (una imatge bessona del P3/P4). Aquesta tasca va ser realitzada pel transbordador espacial Atlantis durant el vol STS-117 (missió 13A) que el va muntar al segment de la carcassa S1.

Els subsistemes principals P3 i S3 inclouen el Sistema d'Fixeu Segment a Segment ( SSAS , Segment-to-Segment Attach System ), la Junta de Rodolament Solar Alfa ( Sarja , Solar Alpha Rotary Joint ), i el Sistema d'Fixeu del vaixell de càrrega despressuritza ( UCCAS , Unpressurized Càrrec Carrier Attach System ). Les funció primàries del segment de la carcassa P3 són proveir interfícies mecàniques, elèctriques i de dades a les càrregues adjuntes a les dues plataformes UCCAS. Així com el indexat axial per al rastreig solar, o la rotació dels panells per seguir el Sol, via les Sarja. També el moviment i allotjament del lloc de treball per al Transport Mòbil. L'estructura principal P3/S3 està feta d'estructures d'alumini amb forma hexagonal i inclou quatre mampares i sis travessers.[2] La carcassa S3 més proporciona els llocs d'ancoratge dels EXPRESS Logistics Carrier, els primers a ser llançats i instal durant el 2009.

Els subsistemes principals dels Mòduls fotoelèctrics ( PVM , Photovoltaic Modules ) inclouen les dues Ales de Panells Solars ( SAW , Solar Array Wings ), els Radiadors fotoelèctrics ( PVR , Photovoltaic Radiator ), l'estructura de Interfície de la Junta Alfa ( AJIS , Alpha Joint Interface Structure ), i el Sistema Modificat Rocketdyne de Fixeu del Estructura ( MRTAS , Modified Rocketdyne Truss Attachment System ), i el cardan de Ensamblatge Beta ( BGA , Beta Gimbal Assembly ).

Carcasses P5, S5[modifica | modifica el codi]

El braç robòtic Canadarm del transbordador espacial Discovery li passa la secció de la carcassa P5 al Canadarm 2 de l'Estació Espacial Internacional durant la missió del transbordador STS-116 el desembre de 2006.
El transbordador espacial Endeavour s'aproxima a l'Estació Espacial Internacional durant la missió STS-118 amb la secció de la carcassa S5 preparada per ser instal·lada.

Els carcasses P5 i S5 són connectors sobre els quals es recolzaran les carcasses P6 i S6, respectivament. La longitud d'acoblament de les carcasses P3/P4 i S3/S4 estava limitada per la capacitat de la badia de càrrega del transbordador espacial, així que es necessiten aquests petits connectors per estendre la carcassa. La carcassa P5 va ser instal·lat el 12 de desembre de 2006 durant el primer EVA de la missió del transbordador espacial STS-116. La carcassa S5 va ser portat a òrbita per la missió STS-118 i instal·lat el 11 d'agost de 2007.

Carcasses P6, S6[modifica | modifica el codi]

La carcassa va ser el segon segment a ser afegit, perquè contenia una gran ala de panell solar (SAW, Solar Array Wing ) que generava l'energia essencial per a l'estació, abans de l'activació del SAW a la carcassa P4. Inicialment es va muntar sobre la carcassa Z1 i tenia els seus Sawsan estesos durant la missió STS-97, però després va ser plegat a la meitat, per fer lloc als Sawsan dels carcasses P4 i S4, durant la STS- 116 i la STS-117 respectivament. La missió de transbordador STS-120 (missió d'acoblament 10A) va separar la carcassa P6 del Z1, instal·lant a la carcassa P5, desplegant els seus panells radiadors i intentant desplegar les seves Sawsan . Un SAW (el 2B) va poder ser desplegat satisfactòriament però el segon SAW (el 4B) desenvolupament un estrip significant que va aturar temporalment el desplegament quan estava a un 80% de ser completat. Posteriorment això va ser solucionat i ara el panell aquesta complementi desplegat. Una missió d'acoblament posterior (la STS-119) va muntar la carcassa S6 sobre la carcassa S5 i subministrar un quart i últim conjunt de panells i radiadors solars.

Subsistemes de la carcassa[modifica | modifica el codi]

L'Estació Espacial Internacional el 5 de novembre de 2007 després de la col·locació de l'acoblament de carcassa P6 (al fons a la dreta) per la missió STS-120
Model generat per ordinador de l'estació un cop completa tal com està planejada (a data de juny de 2006)

Panells solars[modifica | modifica el codi]

La font d'energia principal de l'Estació Espacial Internacional són els quatre grans panells solars, fabricats als EUA, de l'estació, de vegades referides com les Ales de l' Panell Solar o SAW ( Solar Array Wings ). El primer parell de panells van ser agregats al segment de la carcassa P6, que havia estat llançat i instal sobre el Z1 a finals del 2000 durant la STS-97. El segment P6 va ser recol·locat en la seva posició final, cargolat al segment de la carcassa P5, el novembre de 2007 durant la STS-120. El segon parell de panells va ser llançat i instal·lat el setembre de 2006 durant la STS-115, encara que no subministrar electricitat fins a la STS-116 el desembre de 2006 quan es va renovar la instal·lació elèctrica de l'estació. Durant la STS-117, el juny de 2007, es va instal·lar un tercer parell de panells. El març de 2009 va arribar l'últim parell de panells amb la missió STS-119. L'estació hauria tingut disponible més potència solar mitjançant la Science Power Platform de fabricació russa, però va ser cancel·lada.[2]

Cadascuna de les ales dels panells solars tenen 34 m (112 ft) de longitud per 12 m (39 ft) d'ample, i són capaços de generar prop de 32,8 kW de CC.[3] Estan dividides en dues capes fotoelèctriques, amb el pal de desplegament al mig. Cada capa té 16.400 cèl·lules fotoelèctriques de silici, agrupades en 82 panells actius. Cadascun consta de 200 cèl lules, i cada cèl·lula mesura 8 cm 2 i té 4.100 díodes.[2]

Vista en primer pla del panell solar plegat com un acordió.

Cada parell de capes queda plegat com un acordió quan és transportat a l'espai. Un cop en òrbita, el pal de desplegament situat entre cada parell de capes desenrotlla el panell fins que arriba a la seva longitud total. Els gimbals, coneguts com els Beta Gimbal Assembly ( BGA ) s'usen per rotar els panells perquè la seva cara apunti al Sol i així proporcionar la màxima potència a l'Estació Espacial.

Junta de Rodolament Solar Alfa[modifica | modifica el codi]

La junta Alfa és la principal articulació que permet als panells solars seguir la llum del Sol, en operacions normals la junta alfa trencada 360° durant cada òrbita (però, vegeu també Night Glider model). Una Junta de Rodolament Solar Alfa (Sarja) està situada entre el els segments de la carcassa P3 i P4 i l'altra està situada entre els segments de les carcasses S3 i S4. Quan s'està desenvolupant una operació, aquestes juntes roten contínuament per mantenir les ales de l'panell solar en els segments de la carcassa motoritzats orientats cap al Sol. Cada Sarja té 10 peus (3,048 m) de diàmetre, pesa aproximadament 2.500 lliures (1,13 tones) i pot girar contínuament usant Bearing assemblies i un sistema de servomotors. Tant a la banda de babord com el d'estribord, tota la potència viatja a través de la Utility Transfer Assembly (UTA) de la Sarja. L' Roll ring assemblies permet la transmissió de dades i energia al llarg de la interfície de rotació de manera que mai ha de desenrotllar. Lockheed Martin i els seus subcontractistes dissenyar, construir i provar la Sarja.[2]

El 2007, un problema es va detectar a la Sarja d'estribord. Els danys havien passat a causa del prematur desgast excessiu del mecanisme de la junta. La Sarja va ser congelada durant el diagnòstic del problema, i el 2008 es va aplicar lubricació a la pita per corregir el problema.

Emmagatzematge i restriccions de l'energia[modifica | modifica el codi]

La unitat de derivació seqüencial o SSU, de l'anglès Sequential Shunt Unit , regula l'energia solar recollida durant els període d'insolació, quan el Sol és visible des de l'estació. Hi ha una seqüència de 82 fils distingibles, o línies d'abastament d'energia, que es dirigeixen des dels panells solars fins a la unitat SSU. Derivant, o controlant, la sortida de cada fil s'aconsegueix regular la quantitat d'energia transferida. Un ordinador local situat al IEA ( Integrated Equipment Assembly ) controla el regulador de voltatge i normalment està fixat a 140 volts. La SSU té un sistema de protecció contra pujades de voltatge superiors als 200 Vcc per a totes les condicions operatives. Aquesta potència es porta a través de l'BMRRM fins al DCSU situat al IEA. La SSU mesura 32 "(82 cm) per 20" (50 cm) per 12 "(30 cm) i pesa 185 lliures (84 quilograms).

El sistema d'emmagatzematge de l'energia consisteix en una unitat BCDU (de bateries de càrrega i descàrrega) i dos piles d'acoblament de níquel i hidrogen.

La BCDU té una doble funció, d'una banda carrega les bateries durant els períodes de major intensitat solar i de l'altra proveeix l'energia de les bateries als busos d'energia primaris (a través del DCSU) durant els períodes d'ecel·lipsi. La BCDU té una capacitat de càrrega de 8,4 kW i una capacitat de descàrrega de 6,6 kW. A més, la BCDU inclou també subministrament per a la supervisió de l'estat de les bateries i protecció davant possibles errors en els circuits. El control de la unitat BCDU el realitza l'ordinador de l'IEA.

Cada bateria consisteix en 38 lleugeres cèl lules de níquel i hidrogen i l'equip elèctric i mecànic associat. Cadascuna té una capacitat reconeguda de 81 Ah i 4 kWh.[4] Aquesta energia alimenta la EEI a través de la BCDU i el DCSU respectivament. Les bateries estan dissenyades per a 6,5 anys i poden superar els 38.000 CILCO de càrrega i descàrrega amb un 35% d'intensitat de descàrrega. Cada bateria té una mida 40 "(1 m) by 36" (91 cm) by 18 "(46 cm) i pesa 375 lliures (170 quilograms).[5]

Seqüència d'acoblament de la carcassa i els panells solars[modifica | modifica el codi]

Tots els segments de la carcassa estan en òrbita

Element Vol Data del llançament Longitud
(m)
Diàmetre
(m)
Massa
(kg)
Estructura Z1 3A - STS-92 11 d'octubre de 2000 4,9 4,2 8.755
Estructura P6 - panell solar 4A - STS-97 30 de novembre de 2000 73,2 10,7 15.824
Estructura S0 8A - STS-110 8 d'abril de 2002 13,4 4,6 13.971
Estructura S1 9A - STS-112 7 d'octubre de 2002 13,7 4,6 14.124
Estructura P1 11A - STS-113 23 de novembre de 2002 13,7 4,6 14.003
Estructura P3/P4 - panell solar 12A - STS-115 9 de setembre de 2006 13,8 4,8 15.824
Estructura P5 - separador 12A.1 - STS-116 9 de desembre de 2006 3,37 4,55 1.864
Estructura S3/S4 - panell solar 13A - STS-117 8 de juny de 2007 73,2 10,7 15.824
Estructura S5 - separador 13A.1 - STS-118 8 d'agost de 2007 3,37 4,55 1.818
Estructura P6 - panell solar (recol·locació) 10A - STS-120 23 d'octubre de 2007 73,2 10,7 15.824
Estructura S6 - panell solar 15A - STS-119 15 de març de 2009 73,2 10,7 15.824

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Ask The Mission team - Question and Answer Session. NASA [Consulta: 2.006]. 
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 pdf STS-115 Press kit (PDF) [Consulta: 2.006]. 
  3. Spread Your Wings, It's Time to Fly. NASA, July 26, 2006 [Consulta: 2.006]. 
  4. International Space Station Nickel-Hydrogen Batteries Approaches 3-Year On-Orbit Mark. NASA [Consulta: 2.007]. 
  5. com/STS-97/payload81.htm STS-97 Payload: Photovoltaic Array Assembly (PVAA). NASA [Consulta: 2.007]. 

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Integrated Truss Structure
Viquinotícies Viquinotícies conté notícies i pàgines d'actualitat relacionades: International Space Station's solar panell damaged