Mike Suffredini рассказывает о модулях Axiom для МКС, гарантируя отсутствие перерыва в доступе к станции на LEO. NSF
Крис Гебхардт, 19 ноября 2021 г.
Свободно летающая станция Axiom с Crew Dragon SpaceX и грузовыми Dragon. Предоставлено: Мак Кроуфорд для NSF / L2
Урок, который космическая программа США должна была усвоить много раз: нельзя добровольно отказываться от космического потенциала, не имея готового или уже действующего преемника.
Но для МКС (Международной космической станции) пробел в возможностях научных исследований на LEO (низкая околоземная орбита), скорее всего, не возникнет, когда культовый аванпост завершит свою карьеру, когда бы это ни случилось.
И это во многом благодаря Axiom, частной космической организации с частным финансированием, которая начнет добавлять модули к МКС в 2024 году — с целью, чтобы эти новые модули были легко отделены от МКС в конце ее жизненного цикла. Это гарантирует отсутствие пробелов в возможностях работы для Соединенных Штатов на космических станций на низкой околоземной орбите.
Но когда Axiom только начинала работу, задача обеспечения доступа к станциям на LEO не стояла.
«Единственное, что я знал, когда вышел на пенсию, — это желание построить и управлять космической станцией», — сказал Mike Suffredini, бывший менеджер программы NASA ISS и нынешний президент и генеральный директор (и соучредитель) Axiom в интервью NASASpaceflight.
«В то время я сказал, что буду ждать любой компании, которая решит построить космическую станцию в коммерческих целях. Когда мы с Dr. Kam Ghaffarian начали разговаривать, его очень заинтересовала идея, что мы можем сделать этот проект с коммерческим подходом. Он вернулся на следующий день и сказал: «Хорошо, я в деле»».
Запланированный график строительства Axiom на базе МКС. (Источник: Axiom)
Как заметил Suffredini: «В тот момент NASA действительно не задумывалось о том, как собирается перейти на новую станцию. Фактически, в 2015 году мы почти не обсуждали это, за исключением того, что правительство заявило: «Мы не собираемся строить следующую космическую станцию. Нам действительно нужна космическая станция, но мы не собираемся строить следующую».
«Хотя люди, с которыми мы имели дело, понимали, что в конечном итоге это станет вопросом, мы не так сильно об этом беспокоились. Несколько лет спустя стало действительно ясно, что нам нужно серьезно обсудить конец ISS ».
«Сейчас мы очень много работаем, чтобы этого не произошло. Я думаю, что правительство сейчас подходит к тому моменту, когда они начинают думать об этом и беспокоиться о будущем. К счастью, мы оказались в нужном месте в нужное время».
Так зачем же подключаться к МКС, если целью компании не было задачи отсутствия перерывов в доступе к станции на LEO?
«Для преемственности, — сказал Suffredini — плавный переход от ISS к коммерческой платформе, без« заминок». Отчасти это позволяет инвесторам — как коммерческим, так и правительственным — которые уже вложили ресурсы в ISS, не выбрасывать свои технологии или повторно запускать новые блоки на новую космическую станцию в конце срока службы МКС.
Некоторые компоненты внутри МКС могут быть просто — в относительном выражении — перемещены в модули Axiom, прежде чем они будут отсоединены в конце срока службы станции.
Тем не менее, для МКС есть дополнительное преимущество в использовании, если сначала прикрепить модули Axiom к культовому форпосту.
«Мы хотим, чтобы страны использовали МКС», — сказал Суффредини. «И мы хотим убедиться, что странам, которые находятся на МКС, очень комфортно с нами, когда мы расстаемся». Частично это удобство достигается не только за счет использования этих модулей, когда они прикреплены к МКС, но и за счет подрядчика, который Axiom выбрала для изготовления корпусов высокого давления для своих модулей.
«Это одна из причин, по которой мы выбралиThales Alenia Space для создания наших модулей. Сегодня они построили 40% модулей МКС, так что это неплохой выбор. Мы строим эти модули, выводим их на орбиту, управляем ими; теперь NASA и другие страны очень комфортно себя чувствуют. Мы знаем, что делаем. Мы создали качественный продукт. У нас нет проблем с их использованием, поэтому вся государственная работа также может быть передана нам. Это мыслительный процесс».
Кроме того, новые модули Axiom также помогут удовлетворить постоянно растущие потребности станции в исследованиях, а также увеличить постоянный состав экипажа станции. «Мы удовлетворяем неудовлетворенный спрос и увеличиваем количество пользователей, и это здорово. Это также позволяет нам привыкнуть к совместной работе с NASA — по мере увеличения численности нашей команды и увеличения продолжительности пребывания на орбите».
«В конце концов, у нас там будет постоянный экипаж, пока там находится наш модуль», — добавил Суффредини.
И этот сценарий отчасти и привел к первому раунду миссий Axiom, которые будут отправлены на МКС до того, как модули компании начнут прибывать в 2024 году на орбиту.
Как может выглядеть «сегмент Axiom» при подключении к МКС. (Источник: Axiom)
«Идея ранних миссий возникла, когда NASA и Axiom работали вместе в 2017 году над завершением нашего соглашения о космическом акте», — сказал Суффредини. «Одна из вещей, которую поняла команда NASA, заключалась в том, что когда мы полностью построим свою станцию, мы сможем разместить восемь членов экипажа на постоянной основе; [теперь] на МКС могут постоянно находиться семь членов экипажа. Они посмотрели на это и сказали: «Мы не хотим делать это сразу. Как насчет того, чтобы сделать несколько полетов до этого момента?»
«Итак, мы научимся работать вместе, потому что в конечном итоге мы будем проводить много
времени вместе».
Но эти начальные миссии также менялись со временем.
«Со временем это заняло большую часть нашей работы и принесло доход. Мы используем частные инвестиции, и гораздо проще получить долгосрочные инвестиции, если у вас уже есть доход. Для нас важен ранний доход. Но ISS также не может удовлетворить спрос или удовлетворить спрос по мере того, как мы привлекаем новых пользователей».
Эта бизнес-модель, основанная только на частных инвестициях и не требующая денег от NASA для разработки каких-либо модулей, которые будут добавлены к МКС, является частью того, как Axiom смогла продвинуться так же быстро, как и сам процесс разработки. Уже завершив критический анализ проекта корпусов первых двух обитаемых модулей, а также завершив общий предварительный анализ проекта самих этих модулей всего два месяца назад.
«NASA не платит денег за разработку. Это все для данных, понимания и демонстраций. По сути, поскольку мы были свободны, нам не нужно было ждать, пока NASA получит кучу денег; нам просто нужно было, чтобы NASA сообщило нам, когда мы можем присоединиться к МКС».
В настоящее время оба модуля находятся на пути к запуску на МКС в 2024 и 2025 годах.
Так что же произойдет, когда модули попадут на МКС? Какие виды шлюзов дл выходов в открытый космос и стыковочных узлов потребуются, чтобы соединить их с МКС?
«Когда дело доходит до интеграции, когда мы подключаемся к ISS, есть EVA, связанный с проведением проводов от так называемого MBSU». MBSU — это главный блок коммутации — распределительный щит, который является частью USOS (орбитальный сегмент США) станции, частью которого являются NASA, Европейское космическое агентство, Японское агентство аэрокосмических исследований и Канадское космическое агентство.
«Мы должны проложить провод до места соединения, а затем установить это внешнее соединение. Но после этого [для остальных модулей после первого] все наши соединения будут внутренними. Мы связаны, но все наши связи являются внутренними. У нас не будет крупных выходов в открытый космос для настройки нашей космической станции, по крайней мере, не так, как мы себе представляем сегодня», — отметил Суффредини.
Это очень упрощенный способ соединения модулей, чем раньше при строительстве МКС, когда каждый модуль нужно было сначала физически прикрепить к станции, прежде чем состоялась серия выходов в открытый космос для надлежащего оснащения и соединения всего необходимого для интеграции.
Во многом это было связано с тем фактом, что МКС в значительной степени была спроектирована с использованием технологий 1970-х годов, когда все было настолько большим, что внутри не хватало объема для размещения критически важных компонентов, поэтому требовалось размещение оборудования снаружи. То же самое оборудование — компьютеры, преобразователи, насосы, клапаны — теперь стало меньше по весу и объему, и теперь его можно разместить внутри модулей.
Другая причина, по которой так много компонентов находится за пределами МКС, связана с использованием аммиака как части системы охлаждения комплекса. В новых модулях Axiom для охлаждения будет использоваться углекислый газ вместо аммиака, что позволит перенести эти системы, кроме радиаторов, которые должны находиться снаружи, внутрь.
А поскольку внутри модулей располагаются многочисленные компоненты для которых нет необходимости адаптации к условиям космоса, это означает, что готовые компоненты для систем охлаждения, быстрого отключения и компьютеров помогут снизить стоимость модулей, а также увеличат их способность адаптироваться к новым технологиям в условиях эксплуатации.
Заключительный крупный этап сборки МКС, включающий сегмент Axiom и солнечные батареи iROSA. (Источник: Мак Кроуфорд для NSF)
«Одна из больших проблем на МКС заключается в том, что если им нужно восстанавливать ORU [орбитальные сменные блоки], они должны перестроить форму, соответствие и функционирование, чтобы они соответствовали тому месту, где им нужно работать, из-за их первоначальной конструкции, особенно для размещения снаружи», — отметил Суффредини. «Устаревание — это огромные расходы на ISS. Мы хотим этого избежать».
Суффредини связывает эту цель с повседневным использованием смартфонов. «Ваш iPhone — это телефон, и на нем есть пакет программного обеспечения. Вы знаете, что когда вы идете покупать новый телефон, ваш старый пакет программного обеспечения и все, что вы умеете делать, плавно переходят к следующему. Часть того, что мы хотим сделать, и перед нами стоит задача, - это убедиться, что это заложено в нашей конструкции, чтобы мы могли развивать платформу, чтобы идти в ногу с технологиями».
Но как далеко это может зайти? Модернизация сооружений на Земле с учетом технологических достижений может быть сложной задачей. В космосе это может быть даже больше с неумолимым вакуумом за стенкой модуля. Так что же происходит с возрастом модулей Axiom? Каждый из них рассчитан на 30-летний срок работы на основе уроков, извлеченных из программы Международной космической станции, и того, насколько хорошо эти модули оправдали ожидания.
«Каждый модуль имеет свою собственную двигательную установку, систему питания, [и] навигацию и управление», — отметил Суффредини. «Это важно, потому что по мере того, как модули стареют, когда мы доходим до того, что их обслуживание становится нерентабельным, или структура дошла до того, что нам это неудобно, каждый отдельный модуль, который находится на нашей станции, может быть удален. А затем мы поставили на его место новый».
Это также позволяет конструкции развиваться и расти по мере развития потребительского спроса.
«В долгосрочной перспективе дизайн может быть изменен, поэтому мы ожидаем, что он станет больше. То, как он станет больше, будет зависеть от потребности. Если все больше и больше людей хотят летать, и нам потребуется больше помещений для экипажа и жизнеобеспечения, то следующий модуль, который мы запустим, будет именно для этой цели. Если нам нужно больше производственных площадей, мы их построим и запустим».
«Вся конструкция может развиваться, и по мере того, как она стареет, мы просто выбрасываем компоненты и заменяем их новыми».
Но расширение не может происходить вечно, особенно если потребности пользователей на станции вступают в конфликт.
«Мы подойдем к тому моменту, когда, скажем, производитель хочет производить много продукции. Включение этого в многопользовательскую платформу не будет очень гостеприимным ни для них, ни для других пользователей», — добавил Суффредини. «В конце концов, мы предполагаем построить отдельные космические станции, которые, возможно, находятся на одной орбите, которые просто базируются немного подальше, чтобы они могли совместно использовать как грузовые корабли, так и транспортировку экипажа и таким образом снижать затраты, удовлетворяя потребности пользователей».
И это приводит к гораздо более долгосрочному плану Axiom, до середины века и далее, когда компания представляет, что их платформы будут местом, где люди будут работать по два-три года, а даже привозят с собой свои семьи.
Эти усовершенствованные станции будут иметь вращающиеся конструкции для обеспечения гравитации в жилых помещениях, при этом техническая проблема заключается в создании станции, которая частично вращается, но также сохраняет микрогравитационную среду в других местах.
«Вот где нас ждет будущее», — сказал Суффредини. «В какой-то момент будет так много пользователей, что будет иметь больше смысла создавать в основном почтовый индекс в космосе, и он достаточно большой, чтобы люди могли привести свои семьи, и они могут работать там и жить нормальной жизнью в жилом кольце и работать в центральной секции станции».
Конечно, это долгосрочные планы. Более того, первый полет Axiom с экипажем должен стартовать не ранее 21 февраля 2022 года со стартового комплекса 39A в Космическом центре Кеннеди на борту ракеты SpaceX Falcon 9 и корабля Crew Dragon. Осенью 2022 года за «Axiom-1» должен последовать полет «Axiom-2». Также запланированы и другие миссии на станцию.