ESA's nieuwe geautomatiseerde transfervoertuig, Jules Verne, heeft onlangs 21 dagen in een kamer doorgebracht die de kou, straling en vacuüm van de ruimte simuleerde. Het 20 ton zware ruimtevaartuig zal uiteindelijk in de zomer van 2007 op de top van een Ariane 5-raket worden bevestigd en naar het internationale ruimtestation ISS worden gevlogen. Uiteindelijk zal er een hele vloot van dit ruimtevaartuig worden gebouwd, die vervangende vracht naar het station overbrengt en vervolgens als wegwerpbare vuilnisbakken zal dienen, die in de atmosfeer van de aarde zullen verbranden.
Jules Verne, het eerste geautomatiseerde transfervoertuig (ATV), heeft 21 dagen op rij niet alleen de strengste omstandigheden van de ruimteomgeving overleefd, maar heeft met succes zijn vluchtsoftware en -hardware onder de zwaarste gesimuleerde omstandigheden op de grond getest van ruimtevacuüm, vriestemperaturen en brandende zonnestraling.
Jules Verne ATV, het meest complexe ruimtevaartuig dat ooit in Europa is ontwikkeld, zal in de zomer van 2007 zijn eerste vlucht maken bovenop een Ariane 5 om het internationale ruimtestation opnieuw te bevoorraden. Het heeft zojuist de meest uitgebreide testcampagne afgerond in de testfaciliteiten van ESA in ESTEC, Noordwijk, Nederland.
“De testcampagne, gestart op 22 november, is uitgevoerd met verschillende cycli van koude en warme fasen, volgens schema en het 'gedrag' van dit complexe ruimteschip was over het algemeen in lijn met het verwachte bij het reageren op koud en warm omgeving ”, zegt Bachisio Dore, de ESA ATV-manager van Assembly Integration & Verification (AIV). "De succesvolle afronding van deze testcampagne is een belangrijke mijlpaal voor het ATV-programma."
Thermische uitdaging
Het meest uitdagende aspect van de test was voor Jules Verne ATV om de temperaturen binnen strikte limieten te houden die compatibel zijn met alle duizenden onderdelen van hardware waaruit zijn geavanceerde subsystemen bestaan. Specifieke software en nieuwe technologie stellen ATV in staat om de temperaturen op het ruimteschip in evenwicht te brengen en het soepel te laten vliegen in de vriezende duisternis, de brandende zonnestraling en in het vacuüm van de orbitale omgeving.
"Het is alsof je je computerlaptop in de vriezer legt en hem vervolgens blootstelt aan de zon in de zomerhitte en weer terug aan de vriezer terwijl je hem continu gebruikt", legt een van de 35 Astrium- en onderaannemersingenieurs uit die het ruimtevaartuig in de gaten houden de klok rond, zeven dagen per week.
Jules Verne is geen laptop - het is een ruimtevaartuig van 20 ton, zo groot als een dubbeldekkerbus, met tientallen krachtige computers en een grote hoeveelheid elektronica. De software van één miljoen coderegels maakt het de grootste en meest uitgebreide ooit ontwikkeld in Europa.
De 625 ingebouwde thermische sensoren en nog eens 250 extra sensoren, speciaal toegevoegd in en rond Jules Verne voor de test, hebben zorgvuldig gecontroleerd of de temperaturen de klok rond binnen hun acceptabele limieten blijven.
Tegelijkertijd zijn in de enorme 2 300 m³ Large Space Simulator (LSS) -kamer omgevingsomstandigheden in de ruimte en thermische cycli gereproduceerd. Er werd een typisch vacuümniveau van een miljoenste millibar bereikt, de buitentemperatuur werd verlaagd tot min 30 ° C of min 80 ° C volgens de testcyclus; en voor korte periodes werd de zonnesimulator geactiveerd, die een horizontale zonnestraal van 6 meter diameter leverde om een krachtige flux van 1400 watt per vierkante meter uit te stralen op de oogverblindende witte laag die Jules Verne beschermt.
State-of-the-art warmtepijpen
De ATV bestaat uit twee hoofdmodules met hun eigen temperatuurvereisten. De onder druk staande geïntegreerde vrachtdrager, met een compartiment van 48 m³ dat bestemd is om de volledige bevoorradingsvracht naar het station te vervoeren (met een maximale massa van 7667 kg). Deze module, die aan het ISS koppelt, moet tussen de lancering en het aanleggen tussen 20 ° C en 30 ° C blijven, en tijdens de gekoppelde fase met het ISS, vooral wanneer brandstof wordt bijgetankt naar het station.
De niet-onder druk staande avionica- / voortstuwingsmodule, die raketmotoren, elektriciteit, elektronica, computers, communicatie en de luchtvaartelektronica omvat, moet tussen 0 ° C en 40 ° C blijven.
De avionica-baai, het brein van de ATV, produceert zijn eigen warmte uit de grote hoeveelheid elektronische apparatuur en beheert tegelijkertijd een zeer geavanceerd systeem om oververhitting te beheersen. “Dankzij 40 state-of-the-art warmtegeleidingspijpen met variabele geleiding in de avionica-baai kan de ATV de warmte afvoeren en de energie direct de ruimte in laten gaan of anderszins andere delen opwarmen in een zeer economische mode. Deze nieuwe technologie betekent dat we 50% meer energie voor het hele ruimteschip kunnen kwijtraken en toch de juiste interne temperatuuromgeving kunnen behouden ”, legt Patrick Oger, een thermische ingenieur van Astrium, uit.
Een ander doel van de test was het bewaken van de ontgassing van de ATV, veroorzaakt door sommige materialen van het ruimteschip die, onder vacuümomstandigheden, een aantal interne gassen afgeven die gewoonlijk erin vastzitten. ATV-gasmonsters zijn verzameld tijdens de tests in de vacuümkamer en zullen later worden geanalyseerd. De lucht- en ruimtevaartingenieurs willen er zeker van zijn dat ATV-gassen de kritieke mechanismen van het ruimtevaartuig niet verontreinigen, zoals die welke de zonnepanelen naar de zon draaien. Hun rotatie bij verschillende temperaturen presteerde naar behoren, ook al waren de vier zonnepanelen niet op de ATV gemonteerd voor de test.
Duizend testreeksen
Het belangrijkste doel van de test was om te verifiëren dat onder de thermische vacuümomgeving alle hardware-items goed samenwerken. Om dit doel te bereiken voor een complex ruimtevaartuig zoals ATV, waren de ontwikkeling, afstemming en validatie door Astrium-ingenieurs van ongeveer duizend testprocedures en geautomatiseerde testsequenties vereist.
Tijdens de test activeerden ATV-ingenieurs bijvoorbeeld ook enkele van de bewegende delen van het ruimteschip. Zodra de opdracht werd gegeven om de sonde van het dockingsysteem uit te schuiven of in te trekken, konden ze het langzaam zien bewegen terwijl ze door de kleine LSS-ramen aan de bovenkant van het ruimteschip keken.
In de laatste testdagen werden verschillende gesimuleerde afvuren van de 32 motorstuwraketten uitgevoerd met heliumgas, om de juiste interactie tussen de voortstuwings- en vliegtuigelektronica te verifiëren. Bovendien werd alle hardware die ATV nodig had om noodmanoeuvres uit te voeren om een botsing met het ISS te voorkomen, getest tijdens de thermische tests door de prestaties van vier van dergelijke manoeuvres te simuleren.
“Dankzij deze uitgebreide tests was het mogelijk om de hele ATV te valideren, dat wil zeggen alle hardware terwijl deze reageerde op de zware baanomstandigheden. Tegelijkertijd konden we de volledige prestaties van de hardware en software die nodig is voor stroom- en thermische controle onder bijna-ruimtecondities controleren ”, zegt Marc Chevalier, de Astrium ATV-manager van de Assembly Integration Test (AIT). "Deze succesvolle test zal ons ook enkele kleine verbeteringen laten zien in de softwareprocedures die goed zouden zijn om te implementeren."
In de komende weken zal ongeveer 50 gigabyte aan testgegevens die zijn opgeslagen tijdens de 270 uur aan functionele tests die tijdens de thermische test zijn uitgevoerd en die zijn gearchiveerd, zorgvuldig worden geanalyseerd om er zeker van te zijn dat eventuele kleine afwijkingen of bugs volledig worden begrepen.
Oorspronkelijke bron: ESA News Release
