Первоначально NASA предполагало использовать «эксплуатационные» полеты шаттлов (UF) лишь для доставки на станцию второстепенных грузов. Однако к настоящему моменту такая идеология нарушена, и уже в полете ISS-UF2 на МКС было решено доставить канадскую Мобильную базовую систему MBS (Mobile Base System). Канадское космическое агентство относит ее (вполне справедливо) к основным элементам станции. Но присваивать запуску MBS обозначение типа ISS-01C (C – Canada) – по принципу уже имеющихся ISS-01E (E – Europe) и ISS-01J (J – Japan) – NASA не стало, считая за основную полезную нагрузку грузовой модуль Leonardo, а платформу MBS – за второстепенную. Не слишком-то логично.

Основной нагрузкой шаттла был грузовой модуль Leonardo (он же MPLM FM1) стартовой массой 10557 кг со всем находящимся внутри оборудованием, расходными материалами и прочими грузами. Модуль Leonardo занимал в грузовом отсеке (ГО) «Индевора» секции с 7-й по 12-ю, в то время как MBS массой порядка 1600 кг умещалась в 4-й секции, сразу за причальной конструкцией и стыковочным устройством ODS.

По оценке Дж.МакДауэлла, США, общая масса грузов в ГО «Индевора» составила примерно 12582 кг, а вместе с ODS и двумя выходными скафандрами – около 14622 кг. В число этих грузов входили:

• в 6-й секции по левому борту на креплении типа GAS – запястный сустав канала крена WR (Wrist Roll Joint) для замены аналогичного неисправного элемента канадского манипулятора Canadarm-2 (масса около 150 кг, по другим данным – около 100 кг);

• в 13-й секции по левому борту на креплении типа GAS – транспортная укладка с шестью российскими дополнительными противоосколочными панелями ДПП для противометеоритной защиты СМ «Звезда» (американское обозначение – SMDP, Service Module Debris Panel), масса всех панелей около 200 кг;

• в 13-й секции по правому борту на кронштейне ICAPC – «активный» (с интерфейсами электропитания и передачи данных) такелажный узел захвата манипулятора МКС PDGF (Power and Data Grapple Fixture; масса 75 кг) для секции фермы P6.

Кроме того, на правом борту ГО были закреплены два блока преобразователей электроэнергии APCU с соединительными кабелями. В хвостовой части ГО шаттла был смонтирован отводной разъем с дистанционным управлением для электропитания систем и нагревателей Leonardo, а также съема телеметрии о параметрах внутри модуля (температура и давление) во время нахождения Leonardo на борту после открытия створок грузового отсека.

Однако основной груз этой миссии, стоящий в первой строчке приоритетных задач полета, находился на средней палубе корабля. Это был экипаж 5-й основной экспедиции – Валерий Корзун, Сергей Трещев и Пегги Уитсон. А рядом с ними в ящиках средней палубы находилось несколько научных установок и приборов для работы на борту станции.

Грузы в MPLM Leonardo
и на средней палубе шаттла

Грузовой модуль Leonardo, изготовленный по заказу NASA итальянской фирмой Alenia Spazio (г.Турин), отправился к МКС в третий раз. До этого он использовался в полетах STS-102 и STS-105.

Из шестнадцати «стойко-мест», имеющихся в Leonardo, в полете STS-111 были заняты пятнадцать: восемь возвращаемых складских стоек RSR, пять складских платформ RSP, а также две научные стойки типа ISPR. Только эти две – стойка MSG с одноименным европейским перчаточным ящиком и американская стойка Express №3 для научной аппаратуры – предназначались для переноски на борт МКС. Все складские стойки и платформы, заполненные стандартными мешками с грузами CTB, остались в Leonardo.

Новая стойка Express №3, перенесенная в модуль Destiny, расширяет возможности по проведению научных экспериментов и исследований. Стойка обеспечивает стандартные для МКС интерфейсы электропитания, терморегулирования, сбора и передачи данных, а также управления для размещаемой в ней аппаратуры. Ее масса без установленной научной аппаратуры – около 356 кг, полная – 610 кг.

Напомним, что стойки Express №4 и №5 были доставлены на МКС в грузовом модуле Leonardo в ходе полета STS-105/ISS-7A.1 в августе 2001 г., а Express №1 и №2A прибыли на борту модуля Raffaello (полет STS-100/ISS-6A) в апреле 2001 г.

В стойках RSR на МКС доставлено оборудование для активации новой научной стойки, разнообразные ЗИПы для систем станции и научной аппаратуры, включая элементы для Системы исследования человеческого организма и наблюдения за здоровьем экипажа (HRF & CHeCS), блок поглощения углекислого газа CDRA, материалы для научных экспериментов, а также запасы продовольствия и расходуемых материалов для обеспечения работы 5-й и 6-й экспедиций на МКС. На складских платформах находилось 26 канистр с гидроксидом лития для поглощения CO₂ в модуле (8 из них были перенесены на станцию) и различные грузы (ЗИП, продукты, расходные материалы и пр.). Всего – около 200 мест груза, включая 91 российский контейнер с пищей. И еще один интересный груз – 150 флагов с девизом города Турина, столицы Зимней олимпиады 2006 г.: «Torino non sta mai ferma» («Турин – всегда в движении»).

После разгрузки место в стойках и на платформах заняло ненужное оборудование и использованные экипажем вещи. Среди них – неисправная научная аппаратура EXPPCS, дьюар PCG-EGN с выращенными кристаллами протеинов, образцы цеолитов, полученные в печи ZCG; два комплекта аппаратуры «Курс», снятые уже довольно давно с «Прогресса М1-6» и «Союза ТМ-32». (Это по данным NASA. Пресс-служба РКК «Энергия» 6 июня сообщила о планах вернуть на Leonardo «Курсы» с трех кораблей – «Прогресс М1-7», «Прогресс М1-8» и «Союз ТМ-33».)

В местах хранения на средней палубе «Индевора» при запуске находились аппаратура CRIM-CS (с образцами для эксперимента StelSys), морозильник KSC GN2 на газообразном азоте, коммерческая аппаратура для изучения биопроцессов CGBA-3 (это ее 3-й полет), инкубатор-морозильник PCG-STES 08. Вернулись на Землю коммерческая установка для выращивания кристаллов белка высокой плотности CPCG-H и образцы, полученные в системе производства биомассы BPS.

На полет STS-111 также был запланирован ряд второстепенных медицинских экспериментов DSO и технических испытаний DTO. Кроме того, в ходе полета «Индевора» по заданию Министерства обороны США проводился эксперимент RAMBO по наблюдению факелов от двигателей системы орбитального маневрирования OMS с целью улучшения существующих моделей.

Европейский перчаточный ящик MSG

Перчаточный ящик для проведения экспериментов в невесомости MSG (Microgravity Science Glovebox) был разработан и изготовлен по заказу ЕКА германским филиалом европейской компании Astrium GmbH при участии компаний Bradford Engineering (Нидерланды), Verhaert Design and Development (Бельгия), ATOS-ORIGIN (Нидерланды) и Laben (Италия) и Центра Маршалла NASA. MSG позволит астронавтам на борту МКС проводить большое количество различных экспериментов и исследований в областях материаловедения, физики горения, физики жидкости, биотехнологии и биологии, для которых необходима изоляция рабочего объема от атмосферы станции – либо из-за опасности проводимых экспериментов для здоровья экипажа или конструкции и элементов станции, либо для создания условий повышенной чистоты при исследованиях, не обеспечивающихся обычными системами МКС. «Главбокс» также может использоваться для ремонта оборудования служебных систем станции и научной аппаратуры, требующих высокой чистоты окружающей среды (например, ремонт компьютерной техники, чувствительных датчиков и т.п.). Система управления MSG предлагает пользователям широкий диапазон режимов проведения экспериментов: от ручного управления астронавтами через портативные компьютеры до полностью автоматизированного дистанционного управления с Земли (режим «Теленаука»). Аппаратура MSG также обеспечивает постоянную связь для обмена данными с наземными терминалами. MSG изготовлен в виде стандартной стойки американского сегмента. Собственно перчаточный ящик представляет собой прозрачный контейнер с вмонтированными в него перчатками для работы с образцами и аппаратурой внутри. Спереди и сбоку он имеет крышки, через которые закладываются исследуемые предметы. Рабочий объем приблизительно вдвое больше, чем в перчаточных ящиках, летавших ранее на шаттле. Внутри камеры может быть создан вакуум, обычная воздушная атмосфера или чисто азотная, имеется вентиляция. В корпусе стойки размещены обеспечивающие системы. «Главбокс» будет стоять в модуле Destiny в течение всего расчетного 10-летнего срока эксплуатации. ЕКА планирует использовать MSG для проведения европейских экспериментов, и в первый раз это произойдет во время предстоящего в октябре 2002 г. полета европейского астронавта Франка Де Винне на корабле «Союз ТМА-1». Бельгиец выполнит в MSG четыре эксперимента в областях кристаллизации белка, кристаллизации цеолитов, физики горения и физики жидкости. Но еще до этого в MSG будут проведены два американских эксперимента по материаловедению – SUBSA и PFMI.

Новая база для манипулятора

Канадская мобильная базовая система MBS представляет собой платформу, располагаемую на американском мобильном транспортере MT и служащую для обеспечения внекорабельной деятельности – как во время выходов в открытый космос членов экипажа станции, так и в режиме дистанционного управления. На MBS будут базироваться основной манипулятор станции SSRMS (Canadarm2), а также канадский «ловкий» манипулятор для специальных целей SPDM.

Кроме того, платформа служит для фиксации и перемещения тяжелых грузов, а также является рабочей площадкой для выходящих в открытый космос астронавтов и космонавтов. Вместе с MT платформа, манипуляторы, грузы и сами астронавты смогут перемещаться вдоль американской основной составной фермы ITS.

Платформа MBS станет основным «местом обитания» манипулятора SSRMS. В принципе он может «ковылять» по поверхности станции, цепляясь по очереди своими концевыми захватами-эффекторами за такелажные узлы PDGF, через которые обеспечивается его электропитание, управление и передача видеоизображений с установленных на манипуляторе камер. Однако по очевидным причинам при таком способе движения манипулятор может переносить только сам себя – нести груз или использовать «сверхподвижный» манипулятор-насадок SPDM ему просто нечем.

Теперь эта проблема будет снята – правда, только для маршрута вдоль фермы ITS. А для работы в зонах, недоступных с фермы, придется либо орудовать «двумя руками» – установив SSRMS в нужном месте, передавать ему груз с помощью манипулятора шаттла, либо создавать узлы для временной фиксации груза на время перехода манипулятора станции на новый узел PDGF.

MBS представляет собой очередной элемент канадской системы мобильного обслуживания MSS (Mobile Servicing System). В нее также входят манипуляторы SSRMS и SPDM (его предполагается доставить в полете STS-127/ ISS-UF4; по существующему графику запуск 21 апреля 2005 г.).

MBS, как и другие элементы системы MSS для станции и манипуляторы для шаттлов, изготовила компания MD Robotics Inc. (г.Брэмптон, провинция Онтарио, Канада) по заказу Канадского космического агентства. Летом 2000 г. она была доставлена в Центр Кеннеди для предстартовой подготовки. Разработка и изготовление MBS обошлись в 400 млн канадских долларов (263 млн $); система MBS рассчитана на 15 лет эксплуатации.

Платформа MBS имеет габариты 5729х4145х2722 мм и массу 1450 кг. Максимальное энергопотребление – 825 Вт, среднее – 365 Вт. Платформа рассчитана на размещение на ней манипуляторов SSRMS (1800 кг) и SPDM (1700 кг) и перевозимых грузов (до 20900 кг). Максимальная скорость перемещения при такой загрузке – 90 м/час.

Мобильная базовая система MBS: а – вид сверху, б – вид спереди, в – вид сзади, г – вид со стороны левого борта; 1 – вертикальная цапфа для крепления MBS в ОПН шаттла; 2 – устройство фиксации грузов MCAS; 3 – запирающий крюк устройства MCAS; 4 – три V-образных опорных узла устройства MCAS; 5 – четыре такелажных узла PDGF; 6 – кронштейн крепления захвата POA; 7 – захват POA; 8 – цветная телекамера CLPA со светильником; 9 – охлаждаемая площадка платформы MBS; 10 – два блока с компьютерами системы управления MCU; 11 – два блока системы передачи видеоизображений VDU; 12 – шесть канадских блоков управления электропитанием CRPCM; 13 – две горизонтальные цапфы для крепления MBS в ОПН шаттла; 14 – поручни; 15 – алюминиевая ферма MBS; 16 – блок интерфейсных разъемов UMA устройства MCAS; 17 – кронштейн установки телекамеры CLPA. Рис. автора.

Основой конструкции платформы является клепаная алюминиевая ферма. По бокам и сзади (здесь и далее ориентация MBS дается по отношению к ее положению на MT) на ней закреплены V-образные балки- «лучи» с двумя горизонтальными и одной вертикальной цапфами для крепления MBS в ОПН шаттла. На нижнем основании MBS имеются замки для жесткого крепления MBS к мобильному транспортеру MT.

На четырех углах верхней секции фермы MBS закреплены четыре «активных» (с интерфейсами электропитания, управления, видео) такелажных узла PDGF. К каждому из них может крепиться (любым из своих эффекторов-захватов LEE) манипулятор SSRMS, а в дальнейшем и манипулятор SPDM.

На левом боковом «луче» платформы имеется кронштейн для установки захвата POA (Payload Orbital Replacement Unit Accommodation), а сам захват находится в транспортном (сложенном) виде. Этот захват практически аналогичен концевому эффектору LEE манипулятора SSRMS. Правда, он не обладает его «чувствительностью», т.е. способностью передавать на ручку управления ответные реакции, однако этого от него и не требуется. Главная задача POA – фиксировать тяжелые грузы (до 20900 кг), оснащенные «пассивными» (обеспечивающими только механическое соединение) такелажными узлами FRGF или «активными» узлами PDGF, для последующего перемещения с помощью транспортера MT. Захват POA обеспечивает электропитание и обмен данными с захваченными грузами, как и SSRMS. Основными грузами, на захват которых рассчитан POA, будут элементы основной составной фермы ITS и различные «заменяемые на орбите модули» ORU, которые могут представлять собой элементы различных систем станции или научное оборудование.

На задней части платформы MBS имеется также устройство MCAS (MBS Common Attachment System) для фиксации относительно легких грузов, не имеющих узлов захвата манипулятором FRGF или PDGF. Эти грузы будут просто прилагаться к опорной поверхности и фиксироваться. Устройство MCAS включает три V-образных опорных узла, запирающий крюк, мишени и блок интерфейсных разъемов UMA. V-образные опоры обеспечивают выравнивание груза относительно платформы MBS. На них имеются датчики. Как только груз будет выровнен по имеющимся мишеням в требуемое положение, датчики подают команду на запорный крюк. Этот крюк обеспечивает захват груза за стандартный кронштейн и притяжение к опорным элементам. Блок UMA обеспечивает снабжение закрепленной на MCAS полезной нагрузки электроэнергией и обмен данными. Это позволяет устанавливать на устройстве MCAS научную аппаратуру для проведения экспериментов снаружи станции.

Для обзора всего происходящего на MBS имеется цветная телекамера CLPA (Camera Light Pan &Tilt Assembly). В стартовом положении она находится под плоскостью MCAS и обеспечивает установку платформы на мобильный транспортер MT. Штатное место камеры – на кронштейне в центре верхней рамы платформы за захватом POA. Монтировка камеры позволяет поворачивать ее в двух плоскостях (вращение и наклон). Это дает круговой обзор, и в частности – возможность осмотра всех четырех узлов PDGF, манипуляторов SSRMS и SPDM, а также захвата POA и устройства MCAS. Для работы на теневых участках орбиты камера имеет мощный светильник.

На передней стороне платформы MBS на охлаждаемой площадке закреплены электронные модули систем платформы: два блока с компьютерами системы управления MCU, два блока системы передачи видеоизображений VDU и шесть канадских блоков управления электропитанием CRPCM. Все эти блоки могут быть заменены в ходе полета. Система электропитания платформы обеспечивает электроэнергией находящиеся на ней манипуляторы и перевозимые грузы как в местах стоянок, так и во время движения мобильного транспортера MT.

Для удобства работы на платформе членов экипажа станции во время выходов в открытый космос на MBS установлены поручни и замки для фиксации рабочих площадок и другого оборудования, снабженного стандартными замками.

В ходе полета STS-111 перемещение конструкции MT+MBS+SSRMS вдоль фермы ITS не производилось. Ее испытания планирует провести экипаж 5-й экспедиции, а уже во время миссии STS-112 в августе система будет задействована для переноса секции основной фермы S1 из ГО «Атлантиса» и установки на штатное место. Однако и тут перевозка грузов на MT/MBS не потребуется, так как транспортер уже сейчас запаркован на нужном конце секции S0. И только перед рейсом «Индевора» по программе STS-113 потребуется перевод MT/MBS на другой край S0 для установки там секции P1. Ну а для монтажа следующих секций фермы (P3/P4, S3/S4, S6) и для переноса с Z1 на штатное место секции P6 потребуется уже переезд MT/MBS с многотонными грузами.

По материалам NASA, CSA, MSFC, JSC, MD Robotics Inc.