日本Kounotori H-II貨運飛船完成第八次空間站補給任務
據外媒報導,日本的Kounotori H-II貨運飛船已經完成了其在國際空間站的第八次飛行任務。該貨運飛船可以載運貨物並用於國際空間站(ISS)補給任務。與俄羅斯的進步號貨運飛船,美國的“龍”飛船和“天鵝座”飛船以及以前的歐洲自動貨運飛船(ATV)一起,它可以向空間站的宇航員運送物資、設備和實驗。
Kounotori 8(HTV-8)任務是HTV的倒數第二次飛行,在2020年左右將由增強型HTV-X取代。
日本對國際空間站計劃的貢獻由日本航空航天局JAXA管理。此次發射是JAXA第八次補給任務,恰逢首次HTV發射十週年。2009年9月11日發射的Kounotori 1(即HTV-1)飛船在國際空間站停留了六個星期,然後在11月1日按計劃的破壞性重返軌道結束了其飛行任務。
Kounotori 1任務還標誌著H-IIB火箭的首次飛行以及種子島航天中心的吉信發射綜合體的第二個發射台的首次使用。
由三菱電機製造的HTV長約十米,直徑約4.4米。它的重量可達16500千克(36400磅),其中包括4100千克(9000磅)的加壓貨物和1900千克(4200磅)的非加壓貨物。
HTV的設計是在國際空間站進行為期45天的逗留期間,可以自由飛行5天,如果在最初的停泊嘗試中遇到問題,它可以在軌道上徘徊7天。
用於HTV的主要推進器由四個IHI Corporation HBT-5推進器提供,這些推進器由一甲基肼和氮的混合氧化物(MON-3,一氧化三氮和97%四氧化二氮的混合物)提供燃料,而二十八台反作用力推進器用於姿態控制和操縱。航天器外部的表面安裝太陽能電池為其係統發電。
Kounotori的設計目的是將加壓和非加壓的貨物通過兩個艙室運送到空間站。加壓物流承運裝置(PLC)位於航天器的前端,並具有將其固定到站的通用停泊機構。停泊後,宇航員將進入PLC並取走其貨物。
在此背後,非加壓物流承運裝置(ULC)包含一個暴露的托盤,其中有其他貨物可從空間站外部獲取。對於Kounotori 8任務,將使用III型外露式托盤,該托盤旨在與美國軌道部分的移動基地系統結合使用。相反,另一種類型的托盤I型被設計為安裝在Japanese Kibo模塊的暴露設施上。
空間站的機械臂CanadArm2及其Dextre附件用於從Kounotori中取出貨盤,並在出發前重新安裝。
暴露的托盤上裝有六個軌道替換單元(ORU),用於在該站的綜合桁架結構(ITS)上安裝電池。這些由鋰離子電池組成,它將取代最初用桁架段發射的鎳氫電池。
一旦完成這些安裝(包括一系列太空行走),四分之三的桁架電池將被替換為最後一批,每批更換六架,並將於明年在下一次的Kounotori任務中發射。舊電池將被裝入Kounotori 8中進行處置,並在任務結束後重新進入大氣層時與航天器一起燃燒。而太空行走將在明年完成。
加壓物流承運裝置採用了為下一代HTV-X航天器開發的新貨架系統,該運輸系統將可運載的貨物轉運袋的數量從248個增加到316個。每個轉運袋的尺寸為50.2 x 42.5 x 24.8厘米,提供約50升的容積。這些貨物包括為空間站工作人員提供的食物,以及將在空間站的日本實驗模塊(JEM)Kibo中進行的實驗。
左側細胞生物學實驗設施(CBEF-L)包含一台離心機,可支持需要人工重力作用的生物學和其他實驗。CBEF-L將加入現有的細胞生物學實驗設施(CBEF),提供新的功能來模擬更大範圍的重力條件並促進對比老鼠更大的動物進行實驗。
沙漏實驗則是一項材料研究項目,將使用CBEF離心機研究粉末和顆粒狀材料在微重力和低重力環境下下的行為。樣品將在圓柱形和沙漏形的容器中進行測試,旨在更好地了解表面塵埃或沙粒在行星和衛星上的行為。
國際空間站的小型光學鏈路(SOLISS)將使用裝有萬向節的激光器和接收器組件以及工程相機測試光學通信,這些攝像機將安裝在IVA可更換小型暴露實驗平台(i-SEEP)上空間站的外部。SOLISS是JAXA與Sony的合作夥伴關係,可以通過1550納米光束在地面上收發激光通訊。儘管工程相機的主要目的是觀察萬向架的操作,但其圖像也可以作為實驗的一部分傳輸到地面。
Kounotori 8號還載有三顆小型衛星,將通過JEM小型衛星軌道部署器(J-SSOD)從國際空間站進行部署。這些航天器按照CubeSat標準製造,將於今年晚些時候從Kibo模塊的氣閘中釋放。
東京大學的水上推進器演示器(AQT-D)是一個三單元的CubeSat,它將在軌道上測試水族抵抗噴氣推進系統(Aquarius-1U)。這將從衛星噴出水蒸氣以產生脈衝,從而調整衛星的軌道。這種水推進系統旨在延長從空間站部署的小型衛星的壽命,而又不會攜帶傳統的推進劑而危及機組人員或空間站基地。AQT-D將嘗試在太空中對此進行驗證。該衛星還攜帶UHF通信有效載荷。
NARSScube-1是由埃及國家遙感和空間科學國家管理局(NARSS)建造的單單元CubeSat。該衛星配備了高分辨率微型攝像機,將記錄地球的圖像並將其傳輸回給操作員,同時為他們提供經驗和在未來任務之前演示技術。緊接著是相同的NARSScube-2,它是在8月從美國天鵝座航天器上部署的。
HTV-8上的最後一個立方體衛星是盧旺達衛星1或RWASAT-1。盧旺達的第一顆衛星RWASAT-1攜帶有通信有效載荷,它將從地面上的遠程監視站收集並轉發數據。該衛星還帶有兩個用於地球觀測的攝像機,並將作為技術演示者。
三菱重工的H-IIB火箭被用於發射Kounotori航天器。H-IIB是日本主力H-IIA火箭的改良版,具有更寬的第一級,帶有兩個LE-7A發動機,而不是H-IIA上使用的單個發動機。該發射只與HTV結合使用,標誌著H-IIB的第八次倒數第二次飛行。
JAXA汲取了H-IIA和H-IIB的經驗教訓,研製出下一代火箭H-III,這將減少日本發射衛星的成本。H-III預計將在2020年末或2021年首飛,並將在推出增強型HTV-X時接管HTV的發射。
發射使用了JAXA種子島太空中心的吉信發射綜合大樓的第二個發射台。吉信綜合體是為20世紀90年代最初的H-II火箭建造的,最初由一個發射台組成。隨後將其轉換為用於H-IIA的任務,並在2000年代初期為H-IIA建造了一個接近原始的備用發射台。
H-IIA從未從備用發射台上被發射過,後來被重新用於H-IIB。H-IIB的所有任務均已從第二個發射台發射,而H-IIA仍從其原始發射台飛行。在發射之前,H-IIB集成在航天器組裝大樓西北部350米的移動發射平台上。
然後將平台放在上面,火箭在上面,然後升空。在發射前的數小時內,火箭已加註燃料:火箭的第一級和第二級都燃燒低溫推進劑:液態氫和液態氧。
大約在兩個星期前的第一次發射嘗試中的這個時間,其意外起火。後來發現起火的原因是用於冷卻H2B火箭發動機的液態氧濃度增加。液態氧通常在風中擴散,但那時風弱且濃度增加,因此更容易點燃。
在周二返回新的發射嘗試之前,進行進一步檢查。發射前約三秒鐘,第一級的雙LE-7A發動機點火。在倒計時時,安裝在第一級的四個固體火箭發動機也被點燃,火箭開始上升。
固體是SRB-A3電動機,可在飛行初期提供額外的推力。它們在耗盡推進劑之前燃燒了108秒。隨後助推器分開。
飛行三分三十八秒,火箭升空約119公里,有效載荷整流罩與H-IIB分開。這種結構旨在在Kounotori 8升空過程中保護它並確保火箭具有一致的空氣動力學外形,一旦火箭到達太空,就不再需要這種結構,可以丟棄它以減輕重量。整流罩分為兩半,從飛船上掉下來。
H-IIB的第一級持續燃燒,直到執行任務時長5分鐘44秒,直到主機截止(MECO)。用完燃料後,兩個第一級發動機將關閉,用完的級將在八秒鐘後分離。分離階段11秒鐘後,H-IIB的第二階段點燃了LE-5B發動機,燃燒了8分鐘11秒。
第二級的燃燒使Kounotori 8直接進入了其初始軌道。JAXA表示,這將是200 x 300公里的軌道,儘管實際最高點可能會略高於此。軌道傾角為51.6度,與空間站的傾角相稱。
在經過15分5秒的任務時間後,HTV-8脫離了其運載火箭的上方。分離後的八十四分鐘,第二級重新開始進行短暫的燃燒處理,發射約64秒以使其自身脫離軌道,確保安全返回。
分離後,Kounotori 8進行了初始激活和檢驗,然後在飛行的第幾天,在飛行的第四天與國際空間站會合之前進行了一系列演習。Kounotori移到了離空間站十米的位置,在宇航員的控制下,它被CanadArm2遠程操縱器系統(RMS)捕獲。捕穫後,將航天器停泊在Harmony模塊的最低點或面向地球的端口。
在11月1日之前Kounotori一直停留在空間站,當時宇航員卸下了貨物,並用要處理的材料和硬件代替了貨物。在逗留結束時,CanadArm2用於從其泊位上移除Kounotori,並將其釋放出站。
離開後,該航天器將在再次進入太平洋時被摧毀。HTV並非是旨在回收的,因此此過程可確保將其安全銷毀,使任何倖存的碎片無害地落入海洋的無人區。
繼1月份小型Epsilon火箭成功部署了一組實驗衛星之後,該發射是日本經歷了平靜的一年中的第二次發射。
到今年年底,日本可能會再發射兩枚火箭-據信H-IIA火箭定將攜帶軍事通信衛星和IGS偵察衛星進入軌道-儘管由於這些發射的秘密性質,目前不可用。
目前預計下一個HTV任務HTV-9將於明年5月發射,這標誌著當前HTV航天器和H-IIB火箭的最後飛行。