Las unidades de reemplazo orbital (o unidad reemplazable en órbita [1] : 21 ) ( ORU ) son elementos clave de la Estación Espacial Internacional que se pueden reemplazar fácilmente cuando la unidad pasa su vida útil de diseño o falla. Las ORU son partes de los sistemas principales y subsistemas de los elementos externos de la ISS, ninguna está destinada a instalarse dentro de los módulos presurizados. Ejemplos de ORU son: bombas, tanques de almacenamiento, cajas de controlador, antenas y unidades de batería. Tales unidades son reemplazadas por astronautas durante EVA o por el brazo robótico Dextre (SPDM). Todos se almacenan en las tres plataformas de almacenamiento externas (ESP) o en los cuatro transportadores logísticos ExPRESS(ELC) montados en la estructura de celosía integrada (ITS).
Introducción
Si bien las piezas de repuesto / ORU se subían y bajaban rutinariamente durante la vida útil de la ISS a través de las misiones de reabastecimiento del transbordador espacial, hubo un gran énfasis [ aclaración necesaria ] una vez que la Estación se consideró completa.
Varias misiones de Shuttle se dedicaron a la entrega de ORU utilizando estructuras / paletas de soporte de transporte de las cuales algunas permanecieron en la bahía de carga, algunas que se desplegaron y recuperaron y otras paletas que fueron diseñadas para ser retiradas de la bahía de carga útil por RMS y colocadas en el estación.
Los tramos de paletas desplegables incluyeron STS-102 [2] con plataforma de almacenamiento externa ESP-1, STS-114 [3] con ESP-2, STS-118 [4] con ESP-2, STS-129 [5] con transportador logístico ExPRESS ELC-1 y ELC-2, STS-133 [6] con ELC-4 y STS-134 [7] con ELC-3.
Otros modos de entrega de ORU incluyeron:
Las ORU montadas en la pared lateral de la bahía de carga útil, como las BCDU, se transportaban y transportaban regularmente a la ISS a través de EVA.
Además, tres vuelos del Integrated Cargo Carrier (ICC) que permanecieron en la bahía de carga en los vuelos STS-102 , STS-105 y STS-121 ; un uso de ICC-Lite en STS-122 (una versión abreviada de ICC); dos usos del ICC-Vertical Light Desplegable en STS-127 como ICC-VLD y STS-132 como ICC-VLD2, que fueron desplegados y recuperados durante la misión; y cinco usos del Lightweight MPESS Carrier (LMC) en STS-114 , STS-126 , STS-128 , STS-131 y STS-135 , el LMC no fue diseñado para ser desplegado y permaneció en la bahía de carga útil del transbordador durante todo el vuelo .
Hasta la fecha, además de las misiones del transbordador espacial, la estación solo utilizó otro modo de transporte de ORU, el carguero japonés HTV-2 entregó un FHRC y CTC-4 a través de su palet expuesto (EP), [8] y HTV -4 entregó una unidad de conmutación de bus principal (MBSU) y un conjunto de transferencia de servicios públicos (UTA). [9]
Modos de transporte ORU a la ISS
Unidad de conmutación de bus principal (MBSU) ORU en la pared lateral de la bahía de carga útil durante STS-120
Palet expuesto HTV-2 con FHRC y CTC4 durante la verificación previa (palet desplegado y recuperado)
Tipos de ORU
Las unidades de reemplazo orbital son partes de los principales sistemas y subsistemas de los elementos externos de la ISS. Afectando el control del sistema de enfriamiento, el movimiento y control de los paneles solares y SARJ, así como el flujo de energía a través de la estación desde los paneles solares hasta el sistema de rechazo de calor como parte del Sistema de Control Térmico Activo Externo (EATCS). Así como tanques de almacenamiento de oxígeno como parte del Sistema de Control Ambiental y Soporte de Vida de la estación (ECLSS). Las ORU pueden ser hardware como radiadores, o simplemente baterías o antenas de comunicación, esencialmente cualquier elemento que se pueda quitar y reemplazar fácilmente cuando sea necesario.
La naturaleza modular reemplazable de la estación permite que su vida se extienda mucho más allá de su vida de diseño inicial, teóricamente.
ORU y brazos robóticos
Los ORU que Dextre va a manipular tienen accesorios diseñados para sujetarse con los ORU / Mecanismos de cambio de herramienta (OTCM) en el extremo de cada brazo. El accesorio H es para objetos masivos y / o para estabilizar Dextre , el más común es un Micro-accesorio (también conocido como Micro-cuadrado) y el accesorio Micro-Conical se usa en espacios reducidos. Se usa un objetivo de cono truncado modificado (MTC) para alinear visualmente el brazo de Dexter para agarrar un accesorio. [1] El Canadarm2 puede mover cualquier ORU con un dispositivo de agarre .
Repuestos de unidad de reemplazo orbital (ORU)
(Peso, descripción y ubicación actual del repuesto en la estación)
Varios repuestos
- Acoplador giratorio de manguera flexible (FHRC) peso aprox. 900 lb × 1 unidad cada uno en S1 y P1 Truss. El FHRC proporciona la transferencia de amoníaco líquido a través de la junta rotativa del radiador térmico (TRRJ) entre los segmentos de celosía P1 (FHRC SN1001) y S1 (FHRC SN1002) y los radiadores del sistema de rechazo de calor (HRSR).
Tres repuestos: ESP-2 FRAM-7 (lado de la quilla) FHRC SN1003, [3] ESP-3 FRAM-2 (lado superior) FHRC SN1004, [10] ELC-4 FRAM-5 (lado de la quilla) FHRC SN0005 entregado por HTV -2. [8]
- Peso del módulo de bomba (PM) 780 lb x 1 unidad cada uno en armaduras S1 (PM SN0006 actual) y P1 (PM SN0001 original todavía in situ). El PM es parte del complejo Sistema de control térmico activo externo (ETCS) de la estación, que proporciona un enfriamiento vital a la aviónica interna y externa, los miembros de la tripulación y las cargas útiles. La estación tiene dos circuitos de enfriamiento independientes. Los circuitos externos utilizan un refrigerante a base de amoníaco y los circuitos internos utilizan refrigeración por agua.
Cuatro repuestos originales. Quedan dos módulos de bomba sin usar: ELC-1 FRAM-7 (lado de la quilla) PM SN0007, [5] ESP-2 FRAM-1 (lado superior) PM SN0005. [5] [11] Se utilizaron dos: ELC-2 FRAM-6 (lado de la quilla) PM SN0004 (instalado en ESP-2 FRAM-1 durante STS-121, luego retirado por la tripulación de Exp 24 para reemplazar el PM SN0002 original fallido en El truss S1. SN0002 fue devuelto a tierra por la tripulación STS-135. SN0004 reemplazado por PM SN0006 y trasladado a MT POA por la tripulación Exp 38 en diciembre de 2013. Reubicado en ESP-2 FRAM-1 por ISS-41 EVA-27 en octubre de 2014. Posiciones intercambiadas con SN0005 por SPDM en marzo de 2015.); ESP-3 FRAM-3 (lado superior) PM SN0006 (instalado en ESP-3 FRAM-3 durante STS-127, intercambiado con PM SN0004 fallido del truss S1 por la tripulación Exp 38 en diciembre de 2013).
- El conjunto del tanque de amoníaco (ATA) pesa 1.702 lb x 1 unidad cada uno en las armaduras S1 (ahora ATA SN0004) y P1 (ahora ATA SN0002). La función principal del ATA es almacenar el amoníaco utilizado por el sistema de control térmico externo (ETCS). Los componentes principales del ATA incluyen dos tanques de almacenamiento de amoníaco, válvulas de aislamiento, calentadores y varios sensores de temperatura, presión y cantidad. Hay un ATA por bucle ubicado en el lado cenital de los segmentos de celosía de estribor 1 (bucle A) y puerto 1 (bucle B). El ATA contiene dos cámaras flexibles incorporadas en sus tanques de amoníaco que se expanden a medida que el nitrógeno presurizado expulsa el amoníaco líquido.
Dos repuestos: ELC-1 FRAM-9 (lado de la quilla), [5] ELC-3 FRAM-5 (lado de la quilla) [7] También tenga en cuenta: además de estos dos repuestos, otras dos misiones del Transbordador trajeron nuevos ATA y luego regresaron los ATA fallidos: STS-128 ATA SN0004 arriba / SN0002 abajo (P1 truss original ATA) y STS-131 SN0002 arriba / SN0003 abajo (S1 truss original ATA).
- El conjunto del tanque de nitrógeno (NTA) pesa 550 lb cada uno × 1 unidad cada uno en el armazón S1 (ahora NTA SN0005) y P1 (ahora NTA SN0004). El NTA proporciona un suministro de nitrógeno gaseoso a alta presión para controlar el flujo de amoníaco fuera del ATA.
Dos repuestos: ELC-1 FRAM-6 (lado de la quilla) NTA SN0002 (reacondicionado) [5] ELC-2 FRAM-9 (lado de la quilla) NTA SN0003 (reacondicionado) [5] También tenga en cuenta - además de estos dos repuestos, otros dos Las misiones de transbordador reemplazaron a las NTA. STS-122 entregó el nuevo NTA SN0004 y luego devolvió el P1 Truss NTA SN0003 agotado. STS-124 cambió el nuevo NTA SN0005 del ESP-3 FRAM 2 con el agotado NTA SN0002 del S1 Truss. La tripulación del STS-126 devolvió este NTA agotado.
- El conjunto del tanque de gas de alta presión (HPGTA) pesa 1,240 lb x 5 unidades en la misión. Los tanques de gas nitrógeno y oxígeno a alta presión a bordo de la ISS brindan soporte para EVA y apoyo metabólico de contingencia para la tripulación. Este O2 y N2 de alta presión es llevado a la ISS por los tanques de gas de alta presión (HPGT) y es reabastecido por el Transbordador Espacial.
Un repuesto: ELC-3 FRAM-6 (lado de la quilla), [7] un tanque agotado ELC-2 FRAM-4 (lado superior) [5] Tenga en cuenta que el tanque agotado se cambió por el HPGTA original lanzado en el ELC-2 en FRAM -4.
- Contenedor de transporte de carga (CTC) cada uno puede pesar entre 1,000 y 1,300 lb Un contenedor que se usa para transportar ORU más pequeños, como los módulos de control remoto de energía a granel, que también se pueden usar durante EVA o por el SPDM. La NASA compró 5 CTC para tales entregas.
Tres unidades: CTC-3 anteriormente en ELC-2 FRAM-2 (lado superior), [5] luego se movió a ESP-2 FRAM-3 a través de SPDM. CTC-2 en ELC-4 FRAM-2 (lado de la quilla), [8] CTC-5 en ELC-3 FRAM-1 (lado superior) [7]
- Pitch / Roll-Joint (P / R-J) x 2 unidades en el SSRMS . Una articulación de muñeca con varios grados de libertad, diseñada para ser reemplazada en órbita si es necesario.
Dos repuestos: ESP-3 FRAM-1 (lado superior), [4] ESP-2 FRAM-5 (lado de la quilla) [3]
- Control Moment Gyroscope (CMG) peso 600 lb × 4 unidades en Z1 Truss (dos CMG han sido reemplazados, uno por la tripulación STS-114 y un segundo por la tripulación STS-118). Un CMG consiste en un volante de acero inoxidable de una sola pieza de 25 pulgadas de diámetro y 220 libras que gira a una velocidad constante de 6.600 rpm y desarrolla un momento angular de 3.600 pies-lb-seg (4.880 Nms) alrededor de su eje de giro. Los CMG también se pueden utilizar para realizar maniobras de actitud. Los CMG dependen de la energía eléctrica proporcionada por el subsistema eléctrico de energía solar.
Dos repuestos: ELC-1 FRAM-5 (lado superior) CMG SN104, [5] ELC-2 FRAM-5 (lado superior) CMG SN102 [5] Nota: La tripulación del STS-118 entregó un CMG en ESP-3, intercambiándolo para una unidad averiada en el truss ITS-Z1. Esa unidad fallida se colocó en ESP-2 FRAM-5 hasta que fue devuelta por STS-122. [12]
- El conjunto de soporte de antena de banda S (SASA) pesa 256 lb cada uno × 2 unidades activas y otra de repuesto en ISS. El SASA consta del grupo de radiofrecuencia de contingencia de montaje (RFG o ACRFG), brazo SASA y mazo de cables de aviónica.
Dos repuestos: ELC-3 FRAM-4 (lado superior), [7] ELC-3 FRAM-7 (lado de la quilla) [7]
- La unidad de conmutación de corriente continua (DCSU) pesa 218 lb x 2 unidades cada una en las 4 IEA. La DCSU enruta la energía de la batería al bus de distribución MBSU para satisfacer las demandas de energía. Además de la distribución de energía primaria, la DCSU tiene las responsabilidades adicionales de enrutar la energía secundaria a los componentes de los módulos fotovoltaicos.
Tres repuestos: ESP-1 FRAM-2, [2] ESP-2 FRAM-2 (lado superior), [3] ELC-2 FRAM-2 (lado superior) [3]
- Peso de la unidad de carga / descarga de batería (BCDU) 235 lb × 6 cada uno en cada uno de los 4 IEA. El BCDU es un convertidor de energía bidireccional que tiene la doble función de cargar las baterías durante los períodos de recolección solar (aislamiento) y proporcionar energía de batería acondicionada a los buses de energía primaria durante los períodos de eclipse.
Dos repuestos: ESP-3 FRAM-6 (lado de la quilla), [4] ELC-1 FRAM-4 (lado superior) [5]
- Peso de la unidad de conmutación del bus principal (MBSU) 220 lb × 4 unidades en la armadura S0. Las MBSU actúan como centro de distribución del sistema EPS. Las cuatro MBSU a bordo de la ISS están ubicadas en la cercha de estribor cero (S0). Cada una de las MBSU recibe energía primaria de dos canales de energía y la distribuye en sentido descendente a las DDCU.
Dos repuestos: ESP-2 FRAM-4 (lado superior), [3] ELC-2 FRAM-7 (colocado a través de SPDM, entregado por HTV-4 de agosto de 2013). La tripulación del STS-120 agregó la MBSU en el ESP-2 FRAM-6 (lado de la quilla), y luego la tripulación del Exp 32 la cambió por una unidad defectuosa del truss S0 a fines de 2012.
- Utility Transfer Assembly (UTA), un procesador que permite que la energía, las señales y los datos fluyan a través del SARJ mediante anillos de rodillo incorporados en su interior.
Dos repuestos: ESP-2 FRAM-8 (lado de la quilla) [3] ELC-4 FRAM-4 (lado de la quilla) Conjunto de transferencia de servicios públicos (entregado por HTV-4 EP a través de SPDM en agosto de 2013)
- Peso del subconjunto de control de flujo de la bomba (PFCS) 235 lb Cada circuito externo contiene una bomba y un sistema de control de flujo (PFCS) que contiene la mayoría de los controles y sistemas mecánicos que impulsan el EATCS. Hay 2 bombas por PFCS que hacen circular amoníaco a través de los circuitos de refrigerante externos. Hay 2 en cada IEA (x4) para un total de 8 unidades activas.
Tres repuestos originales, ahora dos repuestos disponibles: ESP-1 FRAM-1 [2] más 2 en ITS-P6 que fueron utilizados inicialmente por el Early External Active Thermal Control System (EEATCS). Un repuesto EEATCS en ITS-P6 se cambió por una unidad con fugas en el canal de alimentación 2B durante un EVA Exp 35 el 11 de mayo de 2013. Otro repuesto EEATCS desarrolló una falla eléctrica y fue reemplazado por un repuesto adicional lanzado en SpaceX CRS-14 .
Acoplador giratorio de manguera flexible (FHRC)
FHRC sin cubierta MLI e in situ en el TRRJ
Módulo de bomba (PM)
PM dibujo
Conjunto de tanque de amoníaco (ATA)
Dibujo ATA (tapa retirada)
Conjunto de tanque de nitrógeno (NTA)
Dibujo NTA (tapa retirada)
HPGT se está instalando en la ISS
HPGT en el plano del palet SL
Contenedor de transporte de carga (CTC-2)
Dentro de una caja de CTC
Junta de cabeceo / balanceo (P / RJ)
Dibujo P / RJ
Giroscopio de momento de control (CMG)
Dibujo CMG (tapa retirada)
Conjunto de soporte de antena de banda S (SASA)
Dibujo SASA
Unidad de conmutación de corriente continua (DCSU)
Dibujo DCSU
Unidad de carga / descarga de batería (BCDU)
Dibujo BCDU
Unidad de conmutación de bus principal (MBSU)
Dibujo MBSU
Subconjunto de control de flujo de la bomba (PFCS)
PFCS MLI eliminado
Esquina derecha del conjunto de transferencia de servicios públicos (UTA) de esta foto
Comprobación previa del UTA del conjunto de transferencia de servicios públicos
Repuestos individuales
- Transportador móvil que arrastra el conjunto del carrete del sistema umbilical (MT TUS-RA) peso 354 lbs. en ELC-2 FRAM-8 (lado de la quilla) [5] x 1 unidad en MT
El conjunto de carrete TUS (TUS-RA) es básicamente un carrete grande muy parecido a un carrete de manguera de jardín que suelta el cable cuando el MT se aleja y lo vuelve a enrollar cuando el MT vuelve al centro del truss. Este es el mismo TUS-RA recuperado durante STS-121 . Fue reemplazado y esta unidad fallida se devolvió a tierra y se reacondicionó para luego volar en el ELC-2.
- Peso del efector de extremo de enganche (LEE) 415 libras. en ELC-1 FRAM-1 (lado superior) [5] x 3 unidades en ISS (dos en Canadarm2 y una en el cuerpo Dextre (SPDM))
- Brazo de manipulador diestro de propósito especial (SPDM) en ELC-3 FRAM-2 (lado superior) [7] x 2 brazos en SPDM
- Peso del radiador del sistema de rechazo de calor (HRSR) 2,475 lbs. en ELC-4 (lado superior) [6] x 3 unidades en cada uno de los truss S1 y P1
El Subsistema de Rechazo de Calor (HRS) consta de una base, ocho paneles, panel de torsión, brazo de torsión, un sistema de fluido interconectado, un mecanismo de despliegue tipo tijera y un sistema de despliegue de motor / cable controlado por computadora. Como parte del sistema de control térmico activo externo de la estación (EATCS), el radiador HRS rechaza la energía térmica a través de la radiación.
- Peso de la unidad de accionamiento lineal (LDU) 255 libras. en ESP-3 FRAM-4 (lado superior) [4] x 1 en el MT
La LDU proporciona fuerzas motrices y de frenado para el transportador móvil a lo largo del riel de estructura de celosía integrado.
- Peso de ANTenna espacio-suelo (SGANT) 194 lbs. en ESP-3 FRAM-5 (lado de la quilla) x 2 unidades en Z1 Truss
- Peso de la unidad de contactor de plasma (PCU) 350 libras. en ELC-1 FRAM-2 (lado superior) [5] x 2 unidades en el Truss
La Unidad de Contactor de Plasma (PCU) se utiliza para dispersar la carga eléctrica que se acumula proporcionando una "ruta de tierra" eléctricamente conductora al entorno de plasma que rodea la ISS. Esto evita las descargas eléctricas y proporciona un medio para controlar el peligro de descarga eléctrica de la tripulación durante el EVA. Hay dos PCU ubicadas en el ISS Zenith 1 Truss, las cuales se operan durante EVA.
Conjunto de carrete de sistema umbilical de arrastre (TUS-RA)
Dibujo TUS-RA
Efector final de enclavamiento (LEE)
Dibujo de LEE
Brazo manipulador diestro para fines especiales (SPDM)
Dibujo del brazo SPDM
Radiador del sistema de rechazo de calor (HRSR)
Dibujo HRSR
Unidad de accionamiento lineal (LDU) transportada por un astronauta
Dibujo LDU (tapa retirada)
Antena de espacio a tierra (SGANT)
Dibujo SGANT
Unidad de contactor de plasma (PCU)
Dibujo de PCU
Ver también
- Sistema eléctrico de la Estación Espacial Internacional
- Sistema de control ambiental y soporte vital (ECLSS)
- Transportista logístico ExPRESS (ELC) STS-129 ELC-1 y 2, STS-133 ELC-3, STS-134 ELC-4
- Plataforma de almacenamiento externa (ESP) STS-102 ICC y ESP-1, STS-114 ESP-2 y LMC, STS-118 ESP-3
- Transportadores de carga integrados (ICC) STS-105 ICC, STS-121 ICC, STS-122 ICC-Lite, STS-126 LMC, STS-127 ICC-VLD, STS-128 LMC, STS-131 LMC, STS-132 ICC- VLD2, STS-135 LMC
- Estructura de celosía integrada (ITS)
- Investigación científica sobre la Estación Espacial Internacional
Referencias
- ^ a b Transferencia robótica e interfaces para cargas útiles de ISS externas. 2014
- ^ a b c "Kit de prensa STS-102" (PDF) .
- ^ a b c d e f g "Lista de verificación de EVA: suplemento de vuelo STS-114" (PDF) .
- ^ a b c d "Kit de prensa STS-118" (PDF) .
- ^ a b c d e f g h yo j k l m n LD Welsch (30 de octubre de 2009). "Lista de verificación de EVA: suplemento de vuelo STS-129" (PDF) . NASA.
- ^ a b "Misión del transbordador espacial: STS-133" (PDF) . NASA. Febrero de 2011.
- ^ a b c d e f g "Misión del transbordador espacial: STS-134" (PDF) . NASA. Abril de 2011.
- ^ a b c "HTV2: Kit de prensa de la misión" (PDF) . Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón. 20 de enero de 2011.
- ^ "Kit de prensa de la misión HTV4 (KOUNOTORI 4)" (PDF) . Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón. 2 de agosto de 2013 . Consultado el 19 de junio de 2015 .
- ^ Suplemento de vuelo de la lista de verificación de EVA STS-126, 2008
- ^ "Informe resumido diario de la ISS - 06/03/15" . Informe de estado en órbita de la ISS . Consultado el 30 de marzo de 2018 .