Un sistema di ormeggio sonda-cono è un dispositivo di attacco meccanico per veicoli spaziali comprendente una parte maschio, chiamata sonda, portata dalla nave di manovra e una parte femmina (il cono) portata dalla nave avvicinata. Le sue funzioni sono di guidare la nave in arrivo nell'ultima fase di avvicinamento, di smorzare le reazioni delle navi che entrano in contatto, quindi di bloccare l'attacco.
Questo sistema di attracco è il sistema standard dei veicoli spaziali russi ed era quello delle navi del programma Apollo . Esistono altri sistemi come l' APAS della navetta spaziale statunitense ; il CBM utilizzato dalla parte non russa della stazione spaziale e il Low Impact Docking System in fase di sviluppo per le future navi americane.
Il dispositivo comprende una sonda espandibile portata dalla nave che esegue la manovra di attracco e un cono portato dal veicolo passivo. Ogni parte è posta all'esterno della nave alla fine del tunnel chiuso da un portello e al centro dell'anello di ormeggio che deve formare il muro e garantire la tenuta del passaggio formato tra le due navi. Il veicolo attivo deve manovrare in modo tale da inserire la sonda nel cono: quest'ultimo per la sua forma garantisce la guida finale e smorza il movimento del mezzo di manovra fino a quando non viene immobilizzato. Quando la sonda è correttamente innestata, le serrature scattano intorno alla testa per fissare le navi e quindi la sonda viene ritratta per entrare in contatto con gli anelli di ormeggio che creano un tunnel stretto dopo il bloccaggio insieme. Durante la riconciliazione, dispositivi meccanici correggono il disallineamento residuo dei due vasi. Dopo essersi assicurati che il collegamento sia a tenuta stagna con vari mezzi, gli equipaggi delle navi aprono i boccaporti su entrambi i lati ed eventualmente rimuovono parte del dispositivo sonda-cono per liberare il tunnel e consentire la comunicazione tra le navi.
Il sistema di attracco sonda-cono russo è stato sviluppato in Unione Sovietica negli anni '60 e utilizzato per la prima volta con successo dalla nave Soyuz e dalla stazione spaziale Salyut 1 , nel 1971 . Da allora è diventato il sistema di attracco standard utilizzato dalle navicelle Soyuz e Progress , nonché dalle stazioni spaziali , in particolare nella parte russa della Stazione Spaziale Internazionale . Viene utilizzato anche dalla nave cargo europea ATV , che rifornisce la stazione spaziale internazionale attraccando con il modulo russo Zvezda . Il diametro interno del passaggio realizzato da questo sistema è di 80 cm .
La giunzione tra due natanti avviene quando gli anelli di ormeggio dei veicoli, che andranno a formare le pareti della galleria di traffico, entrano in contatto sovrapponendo perfettamente i meccanismi di bloccaggio posti sul loro bordo (8 bulloni) nonché i vari collegamenti e raccordi.: 4 prese maschio / femmina per elettricità e IT oltre a 2 tubi, uno maschio e l'altro femmina, per fluidi ( propellenti ). Per raggiungere questo obiettivo, la nave attiva deve avvicinarsi a bassa velocità, allineandosi perfettamente con la nave bersaglio e posizionare la sonda che trasporta nel cono trasportato dall'altra nave.
Su ogni nave si trova al centro dell'anello di ormeggio una delle due metà del sistema di ormeggio:
Sulle navi russe l'ormeggio è un'operazione automatica con la possibilità di passare alla modalità manuale in caso di anomalia. L'operatore può essere il centro di controllo, il pilota (se la nave trasporta passeggeri) o qualcuno nella stazione spaziale che ha una stazione di controllo remoto. La guida è fornita dal sistema Kours , che si basa sull'uso di radar e riflettori. Il processo di ormeggio può essere avviato solo se vengono soddisfatte specifiche condizioni di allineamento e velocità. Per l'ATV, che utilizza questo sistema per attraccare al modulo Zvezda della Stazione Spaziale Internazionale, i valori sono i seguenti:
La procedura di ormeggio è la seguente (caso di ATV):
La manovra di separazione richiede di rimettere a posto il sistema della sonda. I portelli sono chiusi e si crea un vuoto nel tunnel tra le due navi. Dopo aver rilasciato i bulloni, il movimento di separazione viene avviato da pulsanti caricati a molla situati sul bordo degli anelli di ormeggio. Quando la nave in movimento ha raggiunto una distanza di sicurezza (variabile a seconda della stazione di ormeggio), al fine di limitare il rischio di danneggiamento o contaminazione da prodotti della combustione dei motori di manovra, viene utilizzata la propulsione per allontanarla. Se il sistema di attracco non libera la nave, sono previste varie soluzioni di backup. Se tutto fallisce, un sistema pirotecnico consente alla nave di separarsi dal suo sistema di attracco.
Il cosiddetto sistema di attracco "droga e sonda" è stato sviluppato anche nei primi anni '60 per consentire l'attracco tra il modulo lunare Apollo e la navicella spaziale Apollo . Ha una sonda e un cono fissati ciascuno all'esterno di una delle due navi nell'anello di ormeggio che sporge dal portello :
Prima della manovra di attracco, l'equipaggio del veicolo spaziale che trasporta la sonda la dispiega in posizione prona. Una volta bloccata la testa della sonda nel cono, l'equipaggio della nave che trasporta la sonda ne attiva la retrazione: gli anelli di ormeggio delle due navi diventano contigui e dodici spit si innestano quindi automaticamente (possono essere impostati manualmente). Gli equipaggi hanno verificato la tenuta del tunnel situato all'esterno dei portelli e quindi hanno aperto i portelli prima di rimuovere il dispositivo sonda-cono che era conservato in cabina.
Successivamente sono stati sviluppati diversi altri sistemi di aggancio tra veicoli spaziali:
La sonda in posizione estesa è chiaramente visibile su questo mercantile Progress in procinto di attraccare alla stazione
Meccanismi situati alla base della sonda russa
Apertura del portello nella stazione spaziale dopo aver attraccato la Soyuz.
Possiamo vedere il cono sul modulo di aggancio Pirs della stazione spaziale.
Il portello di una nave Soyuz.
Sonda del veicolo spaziale Apollo e sistema a cono
Schema dettagliato della sonda Apollo
Montaggio e smontaggio della sonda e del cono delle navi Apollo
La sonda è chiaramente visibile all'estremità della navicella spaziale Apollo 17