Zvezda (ISS)

VNspace (theo Wikipedia)-Module hậu cần (service module) Zvezda là một là đóng góp đầu tiên hoàn toàn của Nga cho trạm không gian quốc tế. Zvezda đã trở thành nền tảng cho sự định cư đầu tiên của con người trên trạm. Trong tiếng Nga, “Zvezda” có nghĩa là ngôi sao.

Lịch sử

Zvezda được phóng lên bằng một tên lửa đẩy Proton vào ngày 11 tháng 7 năm 2000 tại bãi phóng Baikonur Cosmodrome, Kazakhstan. Ngày 25 tháng 7 năm 2000, nó được lắp ghép thành công vào module Zarya của trạm ISS, lúc đó mới chỉ có 2 module Zarya và Unity, ở độ cao khoảng 440 km.

Chức năng

Module hậu cần là nơi sinh hoạt chính ban đầu của các phi hành gia trên trạm. Nó có một hệ thống hỗ trợ sự sống, phân phối năng lượng điện và xử lý dữ liệu. Ngoài ra nó còn có hệ thống điều khiển bay cũng như hệ thống đẩy, giúp nó thực hiện các chức năng này thay cho Zarya khi nó vừa được lắp ghép vào trạm. Nó cũng có một hệ thống thông tin liên lạc có khả năng nhận được các lệnh điều khiển từ dưới mặt đất. Hiện tại, nhiều chức năng của Zvezda đang được hỗ trợ hoặc thay thế bởi các bộ phận của Mỹ. Tuy nhiên, nó vẫn là bộ phận trung tâm về mặt cấu trúc cũng như chức năng của phần của Nga trên trạm cũng như là nơi ở chính của các thành viên phi hành đoàn. Cơ quan không gian châu Âu (ESA) cung cấp một hệ thống quản lý dữ liệu (Data Management System), hoạt động giống như bộ não của Zvezda. Hệ thống máy tính này không chỉ điều khiển các chức năng của module hậu cần, mà còn đưa ra sự điều khiển đối với các bộ phận trên trạm của Nga cũng như lái và định hướng cho trạm cho tới khi phòng thí nghiệm Destiny được lắp ghép vào trạm trong chuyến bay STS-98. Destiny chứa các hệ thống đảm nhiệm việc quản lý và điều khiển các hoạt động của ISS. Việc điều khiển sự định hướng của ISS là sự phối hợp trách nhiệm của các bộ phận của Nga và Mỹ. Module hậu cần cung cấp sự đẩy cho trạm trong các hoạt động như việc nâng độ quỹ đạo định kỳ cho trạm. Hệ thống hoa tiêu của Zvezda cung cấp dữ liệu cho hệ thống điều khiển chuyển chuyển động (motion control system) trên Destiny hỗ trợ cho việc lái trạm ISS của Mỹ cho đến khi phần cứng của hệ thống định vị toàn cầu được đưa lên trạm trong một nhiệm vụ sau đó.

Kĩ thuật

Sơ đồ của Zvezda

Zvezda có khối lượng 19,051 kg, dài 13.1 m, chiều rộng tính cả 2 tấm năng lượng mặt trời là 29.7 m. Zvezda gồm có 3 bộ phận điều áp: một khu vực chuyển tiếp (Transfer Compartment) nhỏ hình cầu ở đầu phía trước, bộ phận chính là khu vực làm việc (Work Compartment) là một hình trụ dài, và buồng chuyển tiếp (Transfer Chamber) nhỏ hình trụ ở đầu phía sau. Bộ phận này giữ các thiết bị bên ngoài như thùng chứa nhiên liệu ngoài, động cơ đẩy và ăngten liên lạc. Module có 4 cổng kết nối, một cái nằm ở phía sau phòng chuyển tiếp, ba cái còn lại nằm ở khu vực chuyển tiếp, với một cái hướng về phía trước, một cái hướng lên và một cái hướng xuống. Cổng kết nối phía sau có một đầu dò và một cơ cấu kết nối hình nón cho phép sự kết nối của tàu vận tải Progress và tàu chở người Soyuz, cũng như tàu vận tải tự động ATV của ESA sau này. Zvezda cũng được trang bị một hệ thống gặp gỡ và kết nối tự động (automated rendezvous and docking system). Cổng kết nối phía trước của Zvezda nối với Zarya. Hai cổng kết nối còn lại sẽ được lắp ghép với các module khác của Nga trên trạm ISS. Các tiện nghi trên trạm bao gồm các buồng ngủ cá nhân cho các phi hành gia, một toalet và các thiết bị vệ sinh, một nhà bếp có tủ lạnh và một cái bàn có thể giữ được thức ăn khi ăn. Module có tổng cộng 13 cửa sổ, gồm 3 cửa sổ đường kính 9 inch trên bộ phận chuyển tiếp để quan sát các quá trình kết nối, một cửa sổ đường kính 16 inch lớn ở khu vực làm việc, một cửa sổ riêng cho mỗi khu cá nhân. Còn có thêm một số cửa sổ để quan sát trái đất và bên trong module. Ngoài ra bên trong còn có thiết bị tập thể dục bao gồm một máy chạy bộ và một xe đạp cố định được cung cấp bởi NASA. Nước thải sẽ được tái chế để sử dụng trong thiết bị sản xuất oxy. Các chuyến đi bộ ngoài khoảng không sử dụng áo Orlan-M của Nga có thể được thực hiện từ Zvezda thông qua bộ phận chuyển tiếp đóng vai trò như một nút không khí. Module cũng thực hiện việc liên lạc về dữ liệu, âm thanh và hình ảnh với các trung tâm điều khiển ở Matxcơva và Houston. Tại thời điểm phóng, nhiều hệ thống ở trạng thái không hoạt động và được kích hoạt bởi một mệnh lệnh được lập trình trước. Các tấm thu năng lượng mặt trời được triển khai sau đó cũng như các ăngten liên lạc khác.

Gặp gỡ và kết nối

Trên quỹ đạo, Zvezda trở thành bộ phận thụ động trong cuộc gặp gỡ với ISS khi đó gồm Zarya và Unity. Zvezda giữ một quỹ đạo cố định trong khi Zarya thực hiện việc gặp gỡ và nối kết dưới sự điều khiển từ mặt đất sử dụng hệ thống gặp gỡ và kết nối tự động của Nga (Kurs). Sau khi kết nối, Zvezda đảm nhận nhiệm vụ điều khiển độ cao và nâng quỹ đạo. Nhiều bộ phận của Zarya được tắt đi và bộ phận đầu tiên của trạm hiện tại được sử dụng chủ yếu để chứa nhiên liệu cũng như cung cấp một thể tích điều áp để làm kho chứa. Trong trường hợp việc lắp ghép tự động không thành công, một phi hành đoàn 2 người sẽ được phóng lên trên tàu Soyuz từ sân bay vũ trụ Baikonur Cosmodrome khoảng 15 ngày sau đó để trực tiếp thực hiện công việc kết nối. Phi hành đoàn sẽ đậu tàu Soyuz vào cổng phía sau của Zvezda 2 ngày sau khi phóng, vào trong module mới này, lắp ráp một hệ thống điều khiển việc gặp gỡ từ xa (TORU) bên trong. Hai ngày sau đó, họ sẽ sử dụng TORU để điều khiển ISS về phía Zvezda để thực hiện việc nối kết.

Quá trình ghép nối Zvezda

Các ăngten trên Zvezda được triển khai	Cùng lúc, các tấm năng lượng mặt trời được trải ra và các hệ thống chính trên module được kích hoạt	Sau đó, Zvezda được kiểm tra và định hướng theo cách có thể tiết kiệm nhiên liệu nhất	Các hệ thống thông tin liên lạc, cảm biến trạng thái và định vị được kiểm tra từ mặt đất
Những người điều khiển sẽ thay đổi trạng thái quỹ đạo cũng như thử nghiệm động cơ điều khiển module	Động cơ chính của module được kích hoạt để nâng độ cao của Zvezda lên khoảng độ cao của ISS	Hệ thống thu năng lượng mặt trời được kiểm tra cũng như máy tính của hệ thống điều chỉnh chuyển động để đảm bảo Zvezda sẵn sàng kết nối vào ISS	Zvezda được điều chỉnh vào vị trí sẵn sàng kết nối
Hệ thống Kurs được kích hoạt, Zvezda trở thành phần bị động trong sự lắp ráp với trạm ISS	Trạm không gian, điều khiển bởi Zarya, sẽ bám theo, tiếp cận và kết nối với Zvezda sử dụng hệ thống gặp gỡ tự động trên Zarya	Sau khi sự ghép nối hoàn toàn kín khí, chức năng điều khiển sẽ được chuyển từZarya về Zvezda

Bên lề

Hệ thống quản lý dữ liệu là phần cứng đầu tiên của châu Âu được mang lên trạm. Nó được phát triển và sản xuất tại châu Âu bởi một tổ hợp công nghiệp dẫn đầu là Daimler – Chrysler tại Bremen, Đức. ESA cung cấp hệ thống này cho đối tác Nga để đổi lại hai hệ thống kết nối đơn vị bay (flight-unit docking system), không có sự trao đổi về tài chính nào, được sử dụng cho một phương tiện của ESA sau này, tàu vận tải tự động ATV.

Zvezda trong quá trình chế tạo tại Nga

Tên lửa Proton phóng Zvezda lên quỹ đạo

Zvezda trên trạm ISS

Chỗ ăn trên Zvezda

NASA với phương tiện thám hiểm mặt trăng kiểu mới nhất

VNspace-Những nhà thám hiểm mặt trăng thế hệ kế tiếp của NASA có thể sống trong những ngôi nhà di động và lái thiết bị RV cỡ nhỏ có khả năng di chuyển trong thời gian trên một tuần trong một lần thám hiểm.

Những phương tiện chuyên chở thám hiểm có thể có kích thước ngang với những phương tiện di chuyển chạy bằng điện đã được sử dụng trong suốt thời gian 3 con tàu Apollo cuối cùng hạ cánh xuống mặt trăng từ năm 1971-1972. Tuy nhiên, những phương tiện thế hệ mới có trang bị vỏ bảo vệ và hệ thống điều áp, nhờ đó các phi hành gia sẽ tránh tốt hơn những tác nhân gây hại như bức xạ, nhiệt độ khắc nghiệt và các nguy hiểm khác.

Phương tiện thám hiểm mặt trăng kiểu mới của NASA

Các phi hành gia cũng sẽ thoải mái hơn trong những bộ quần áo bình thường, không phải mặc những bộ quần áo vũ trụ kềnh càng như các thế hệ trước của tàu vũ trụ Apollo đã mặc khi vận hành cỗ máy thám hiểm. Để phục vụ những chuyến đi bộ, chiếc xe kiểu mới này có trang bị những bộ quần áo vũ trụ liền khối và được gắn bên ngoài xe. Các phi hành gia có thể trượt vào trong bộ quần áo này bằng một cửa sập.

Tại một hội thảo vũ trụ tại Long Beach – Calif vào tuần vừa rồi, Mike Gernhardt, một chuyên gia của NASA  – cho biết: “Chỉ mất 10 phút để mặc bộ quần áo vũ trụ và sẵn sàng cho chuyến thám hiểm”. Gernhardt hiện đang làm việc trong chương trình khám phá vũ trụ hậu thời kỳ tàu con thoi của NASA có tên Chòm sao (Constellation) với mục tiêu là đến năm 2020 sẽ đưa các phi hành gia trở lại mặt trăng.

Cơ quan NASA đang dự tính sẽ có 2 phương tiện khám phá mặt trăng kiểu mới nhằm phục vụ mục đích lưu trú tạm thời trên mặt trăng tới 2 tuần. Hiện chưa xác định được chi phí của hai chiếc xe nói trên. NASA chốt ngân sách khoảng 104 tỷ USD dành cho việc hạ cánh lên mặt trăng lần đầu bao gồm cả phát triển hệ thống phóng tàu mới và thiết bị đáp lên mặt trăng.

Cơ quan hàng không vũ trụ Hoa Kỳ mong muốn phần lớn chi phí dành cho chương trình Chòm sao sẽ được lấy từ chương trình phát triển tàu con thoi – là chương trình sẽ dừng lại vào năm 2010 cùng với sự hoàn thành Trạm vũ trụ quốc tế.

Không giống như các chuyến thăm của tàu Apollo đến mặt trăng, NASA dự tính sẽ xây dựng nơi cư trú thường xuyên trên đó. Thay vì sử dụng các cấu trúc nhỏ hơn được gắn kết với nhau theo thời gian, NASA hiện đang xem xét việc phóng một trạm cư trú cỡ lớn thông qua một tàu vận tải không người lái để bắt đầu xây dựng căn cứ trên. Các môđun mở rộng có thể được gắn thêm sau đó.

NASA hiện vẫn chưa quyết định vị trí đặt trạm cư trú thường xuyên mặc dù các nhà khoa học đang nóng lòng muốn khám phá một miệng núi lửa ở gần cực nam của mặt trăng mà họ hi vọng có thể tồn tại băng nước trong đó. Doug Cooke – trợ lý dự án khám phá mặt trăng của NASA – cho biết, hiện có một ý tưởng đang được xem xét là sử dụng trạm cư trú có thể di chuyển được, nhờ đó có thể đáp ứng được những mục đích khoa học khác nhau.

Phóng thành công trạm vũ trụ sử dụng công nghệ giãn nở

Một môđun thí nghiệm không người lái có khả năng giãn nở thuộc trạm vũ trụ tư nhân vừa được phóng lên quỹ đạo bằng một tên lửa của Nga, Bigelow Aerospace – công ty phát triển công nghệ trên của Mỹ cho biết.

Theo công ty vũ trụ Bigelow Aerospace có trụ sở tại Nevada, tên lửa có tên Dnepr đã mang môđun Genesis II rời bệ phóng ngay sau 7 giờ chiều (giờ địa phương) tại ISC Kosmotras Yasny Cosmodrome ở vùng Orenburg của Nga.

Môđun có chiều dài khoảng 4,6m được thiết kế để nở rộng đến đường kính 2,4m. Việc liên lạc với môđun đã được thực hiện sau đó cùng ngày và dữ liệu thu được cho thấy hệ thống năng lượng trong tình trạng tốt và áp lực không khí trong môđun ổn định.

Chris Reed – phát ngôn viên của Bigelow – cho biết, điều đó chưa thể khẳng định chắc chắn các tấm pin mặt trời đã được triển khai và vỏ bên ngoài đã được nở rộng. “Tuy nhiên, tất cả các dữ liệu thu được đều cho thấy như vậy”.

Robert T. Bigelow – chủ sở hữu chuỗi khách sạn sang trọng Budget Suites ở Mỹ và là nhà sáng lập công ty vũ trụ Bigelow – cũng có mặt tại phi trường. Những nhân viên của Bigelow theo dõi quá trình phóng lên quỹ đạo bằng các phương tiện kiểm soát đặt tại phía bắc Las Vegas.

Genesis II là môđun thứ hai được phóng lên để thử nghiệm công nghệ có thể được sử dụng tại các trạm vũ trụ thương mại phục vụ con người trong tương lai. Hè năm ngoái, công ty Bigelow cũng đã phóng môđun Genesis I, nó đã giãn nở thành công và đã gửi về những bức ảnh của chính nó trong không gian.

Bigelow hy vọng sẽ sử dụng công nghệ giãn nở để xây dựng một trạm vũ trụ có thể mở rộng được trên quỹ đạo dựa trên việc lắp ghép các môđun Genesis với nhau. Sự lắp ghép này giống như các chuỗi móc xích và không gian được tạo ra trong mỗi mắt xích sẽ được sử dụng như là khách sạn, phòng thí nghiệm khoa học hay thậm chí là sân thi đấu thể thao.

Không giống như trạm vũ trụ quốc tế làm bằng hợp kim nhôm cứng nhắc, các môđun Genesis gồm một lớp vỏ ngoài linh hoạt và các lớp vỏ làm bằng vật liệu rất dai như Kevlar (là thương hiệu của sợi poly-paraphenylene terephthalamide được dùng trong áo giáp và mũ cối quân đội), để chịu đựng được các vụ va chạm với các mảnh vũ trụ. Vỏ của môđun sẽ gấp gọn quanh một trục và sẽ nhân đôi kích thước bề rộng sau khi giãn nở bằng khí nén khi ở trên quỹ đạo.

Vào những năm 1990 của thế kỷ trước, NASA đã nghiên cứu công nghệ giãn nở cho một chuyến bay tới sao Hoả, nhưng sau đó đã phải từ bỏ ý định này khi nhận thấy các môđun giãn nở có giá thành quá cao. Sau đó công ty Bigelow Aerospace đã mua công nghệ đó của NASA.

Công ty Bigelow đã chi 500 triệu đô la Mỹ nhằm xây dựng một trạm vũ trụ thương mại hoàn thành vào năm 2015.

Lực đẩy tên lửa điện

Mô tả qui trình CN/TB:

Để tăng thời gian hoạt động của các tàu vũ trụ (SC) lên đến 10…15 năm, việc triển khai các hệ thống đẩy bằng điện (EPS) là phương án triển vọng nhất so với các hệ thống đẩy (PS) hiện hành (bằng khí, hoá…).

Ưu điểm chính của EPS: lực đẩy cao đặc biệt; môi trường làm việc trung hoà, độ tin cậy cao, đáp ứng đủ các module thiết kế.

Việc ứng dụng hệ thống đẩy bằng điện (EPS) cho phép tăng đáng kể thời gian hoạt động của các tàu vũ trụ SC so với các hệ thống đẩy PS và mở ra cơ hội quyết định cho những chuyến bay dài trong vũ trụ, đặc biệt sẽ là phi thực tế nếu sử dụng lực đẩy hoá học. Đây cũng là cơ hội mới đầy tiềm lực để sử dụng EPS cho các chuyến bay tầm trung.

Lực đẩy tĩnh Plasma trong mẫu DNU và lực đẩy lớp anot hai bậc cho phép đặt lên dải bước sóng rộng (20-100 мН) sức đẩy đặc biệt từ 10000 đến 25000m/s. Những lực đẩy này có thể sử dụng cho các hệ thống kiểm soát thế bay, ổn định và hiệu chỉnh các quỹ đạo của tàu vũ trụ, đồng thời là giải pháp công nghệ đối với các ion có năng lượng cao để có được các bề mặt sạch trước khi làm vỏ trang trí.

Hiện nay những nỗ lực chính là tập trung vào việc phát triển lực đẩy Hall năng lượng thấp (đến 100W) được sử dụng trong hệ thống đẩy của các vi vệ tinh nhân tạo.

Ampun plasma trung hoà tác nhân “Fobos” được thiết kế trong khuôn khổ thử nghiệm quốc tế “Dion” có thể được sử dụng như:

- Catot – tác nhân trung tính Plasma của các lực đẩy nhỏ

- Tác nhân trung tính của điện thế bề mặt của vệ tinh nhân tạo

-  Nguồn Plasma cho các thí nghiệm vật lý trong vũ trụ