Dokovanie a kotvenie kozmickej lode

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Voľne letiaci Progress M-05M pri dokovaní k ISS
Kozmická loď Dragon zachytená robotickým ramenom - Kanadskou rukou pred prikotvením.

Dokovanie a kotvenie kozmickej lode je postup spájania dvoch kozmických plavidiel. Toto spojenie môže byť dočasné, alebo dlhodobé (napr. moduly kozmických staníc).

Dokovanie[1] prebieha pri dvoch samostatne letiacich kozmických plavidlách, napr. kozmickej lode a kozmickej stanice, kedy sa kozmická loď, po priblížení, samostatne pripojí ku kozmickej stanici a ukotví sa.[2] Kotvenie[3] sa týka aj kozmických lodí neschopných dokovania, keď po priblížení k cieľovému telesu sú zachytené robotickým ramenom, napríklad ramenom DEXTRE, alebo Kanadskou rukou, s následným pripojením ku kozmickej stanici, kde sa ukotvia.

Dokovanie[upraviť | upraviť zdroj]

História[upraviť | upraviť zdroj]

Dokovanie je závislé na vlastnej schopnosti kozmických lodí nájsť sa, priblížiť sa a zotrvať na rovnakej obežnej dráhe, s následným priblížením a spojením. Prvý krát túto techniku a postup použili USA pri spojení lode Gemini s cieľovým telesom Agena, v októbri 1965. USA používali od počiatku ručne riadené dokovanie, Sovietsky zväz od počiatku uprednostnil plnoautomatický dokovací mechanizmus. V prípade zlyhania plnoautomatického dokovania Soyuzu, je možné poloautomatické, alebo ručne riadené dokovanie.[4] [5] Osobitný postup pripojenie k nespolupracujúcemu telesu, kedy napríklad po zlyhaní kozmickej stanice Saljut 7 sa k nemu priblížila kozmická loď Sojuz T-13, spojila sa s ňou a opravila ju.[6]

Priblíženie[upraviť | upraviť zdroj]

Stáčanie roviny orbity ISS podľa rotácie Zeme, a priemet orbity na povrch Zeme.
Dokovanie nákladnej kozmickej lode Dragon

Prvým krokom pred dokovaním je priblíženie sa k cieľovému telesu. Dôležitým je vyrovnanie smeru letu a rýchlosti, aby vzájomný pohyb bol čo najmenší, až nulový.[6] Napríklad ATV má v záverečnej fáze priblíženia rýchlosť len 0,07 m/s.[7] To znamená dosiahnuť rovnakú výšku, rovnakú rýchlosť a rovinu orbity. Rovina orbity sa navyše stáča podľa rotácie Zeme, preto vhodné štartovacie okno trvá len niekoľko minút, až hodín. Pre úsporu času a paliva je vhodné voliť štart tak, aby sa orbitálne parametre kozmickej lode vyrovnali s cieľovým telesom práve vo chvíli dosiahnutia orbity a súčasne ich vzdialenosť bola čo najmenšia. V prípade odchýlok nasleduje stíhanie kozmickej stanice kozmickou loďou, čo môže predĺžiť prílet až na niekoľko dní.[8] Zjednodušene povedané, ak dosiahnem správnu výšku, smer a rýchlosť na nejakom mieste, tak mám štartovať v tak, aby tým miestom cieľové teleso prelietalo práve v okamihu, keď tam priletím. V súčasnosti za optimálnych podmienok najkratší čas dosahuje Sojuz, v trvaní priblíženia a zadokovania na ISS za tri hodiny od štartu. [9]

Záverečné priblíženie a spojenie[upraviť | upraviť zdroj]

Vlastné dokovanie spočíva v záverečnom priblížení, kedy sa vyrovnajú axiálne osi stykovacích uzlov na jednu priamku a bez vzájomnej rotácie. V polohe stykovacieho uzla proti uzlu sa tieto priblížia k sebe a spoja. Na vykompenzovanie drobných nepresností sú stykovacie uzly konštruované s rôznymi kónusmi. Najmodernejšie systémy sú schopné polohu záchytného mechanizmu stykovacieho uzla prispôsobiť smeru príletu a navyše aj stlmiť energiu nárazu. Presnosť a rýchlosť priblíženia sa riadi automaticky, alebo s pomocou automatiky, v prípade zlyhania automatiky sa používajú záložné postupy manuálneho merania polohy a vzdialenosti, napríklad ručným laseorvým diaľkomerom cez okienko. Po spojení sa stykovacie uzly pevne spoja / ukotvia, čím je dokovanie ukončené. V prípade spojenia kozmickej lode so stanicou sa následne kontroluje stav a kvalita atmosféry na druhej strane uzavretého prielezu a až následne, po vyrovnaní tlakov na oboch stranách, sa prielezy môžu otvoriť.[5][6]

Automatický dokovací systém[upraviť | upraviť zdroj]

Automatické priblíženie a dokovanie je riadené riadiacim počítačom so zameriavacím zariadením. V ideálnom prípade cieľové teleso spolupracuje minimálne v rozsahu aktívneho navádzania.[5][6]

Zoznam stretávacích a dokovacích systémov:


Kotvenie[upraviť | upraviť zdroj]

Satelit ASTRO firmy Orbital Express zachytávajúci iný satelit. Projekt podporený DARPA.

História[upraviť | upraviť zdroj]

Kotvenie je možné vysledovať minimálne od éry raketoplánov, ktoré umiestňovali moduly kozmickej stanice na kotevné miesta pomocou robotického ramena. Niektoré moduly kozmickej stanice ISS boli ukotvené bez použitia robotického ramena, ale za pomoci nákladnej kozmickej lode Progress, napr. (modul Pirs). Podobne pri kozmických lodiach a moduloch neschopných samostatného dokovania sa vykonáva aj opačný postup, uvoľnenie z dokovacieho portu, za asistencie iného technického prostriedku.[10]

Priebeh kotvenia[upraviť | upraviť zdroj]

Postup kotvenia začína rovnako ako pri dokovaní priblížením. Záverečné priblíženie však končí vyrovnaním rýchlostí v blízkosti kozmickej stanice a v dosahu robotického ramena. Následne je kozmická loď zachytená robotickým ramenom, a premiestnená k stykovaciemu uzlu, kde sa ukotví. Dokončenie ukotvenia prebieha opäť rovnako ako pri dokovaní.

Priblíženie, zachytenie a ukotvenie kozmickej lode Dragon[upraviť | upraviť zdroj]

Špecifické kotvenia[upraviť | upraviť zdroj]

Špecifickým kotvením je kotvenie dvoch nepilotovaných prostriedkov, napríklad za účelom doplnenia paliva, zmeny orbity, prípadne opravy. Osobitné je spojenie s nespolupracujúcim objektom, napríklad aj za účelom odstránenia z orbity.[11]

Stykovací uzol[upraviť | upraviť zdroj]

Neandrogýnny stykovací uzol - dokovací port kozmickej lode Gemini sa vsunie do dokovacieho portu objektu Agena
Spájanie stykových uzlov IDSS. Vľavo pasívny (prstenec zasunutý), vpravo aktívny (prstenec vysunutý)
Medzinárodný dokovací adaptér (IDA) na vesmírnej stanici ISS
Bližšie informácie v hlavnom článku: Stykovací uzol

Spájané telesá môžu byť spojené len pomocou dokovacieho, alebo kotviaceho zariadenia. Niektoré stykovacie uzly, napr. podľa medzinárodného štandardu, IDSS, umožňujú aj samostatné dokovanie, aj ukotvenie kozmickej lode s pomocou robotického ramena. Stykovacie uzly používajú alebo neadrogýnnu konštrukciu, kedy sa pripojovací port zasúva do cieľového telesa, alebo androgýnnu konštrukciu, kedy sú obe strany rovnocenné. V prípade nekompatibility konštrukcií stykovacieho uzla, je možné použiť prepojovací adaptér. Napríklad adaptér PMA, umožňuje pripojenie kozmickým lodiam s dokovacím systémom APAS-95 na dokovací port CBM, slúžiacemu pre spájanie modulov ISS. Prstencový adaptér IDA-1 umožňuje kozmickým lodiam s dokovacím portom kompatibilným s IDSS, pripojenie na pôvodný dokovací systém APAS-95. [12]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Spojenie kozmických lodí Sojuz a Apollo, STANKOVSKÝ, Samuel. 23. Kozmická Strojovňa – Apollo-Sojuz [online]. kosmonautix.cz, 2013-06-14, [cit. 2021-04-21]. Dostupné online.
  2. MAJER, Dušan. Sojuz připojen [online]. kosmonautix.cz, 2017-07-28, [cit. 2021-04-22]. Dostupné online. (po česky)
  3. Kotvenie vesmírnych lodí na ISS, VAJS, Miroslav. Na vesmírnu stanicu odštartovala súkromná raketa Dragon. pravda.sk (Bratislava: Perex), 2016-07-19. Dostupné online [cit. 2021-04-22]. ISSN 1336-197X.
  4. VOPLATKA, Michael. Vše o manuálním řízení Sojuzu [online]. kosmonautix.cz, 2015-08-02, [cit. 2021-04-27]. Dostupné online. (po česky)
  5. a b c ŠAMÁREK, Ondřej. Sága jménem Saljut – 7. díl [online]. kosmonautix.cz, 2017-03-27, [cit. 2021-04-27]. Dostupné online. (po česky)
  6. a b c d Sága jménem Saljut – 17. díl [online]. kosmonautix.cz, 2017-06-05, [cit. 2021-04-27]. Dostupné online. (po česky)
  7. ESA. ATV docking simulation [online]. esa.int, [cit. 2021-04-27]. Dostupné online. (po anglicky)
  8. HOUŠKA, Lukáš. Expresní linka na ISS [online]. kosmonautix.cz, 2017-10-12, [cit. 2021-04-27]. Dostupné online. (po česky)
  9. MAJER, Dušan. ŽIVĚ A ČESKY: Loď Sojuz čeká tříhodinový letový profil [online]. kosmonautix.cz, 2020-10-13, [cit. 2021-04-27]. Dostupné online. (po česky)
  10. Progress pre odpojenie modulu Pirs MAJER, Dušan. ŽIVĚ A ČESKY: Přílet Progressu MS-16 k ISS [online]. kosmonautix.cz, 2021-02-16, [cit. 2021-04-22]. Dostupné online. (po česky)
  11. BERGER, Brian. U.S. Air Force to End Orbital Express Mission [online]. space.com, 30 June 2007, [cit. 2021-04-28]. Dostupné online. (po anglicky)
  12. MAJER, Dušan. Brána pro soukromé lodě na ISS [online]. kosmonautix.cz, 2016-07-24, [cit. 2021-04-22]. Dostupné online. (po česky)

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]