Una nave da carico nel dominio spaziale è un tipo di veicolo spaziale senza pilota che consente il trasporto di merci, ad esempio, in una stazione spaziale in orbita. Le navi mercantili sviluppate finora sono state utilizzate per trasportare materiali di consumo, pezzi di ricambio a una stazione spaziale, migliorare l'orbita di una stazione spaziale e riportare merci sulla Terra.
L'aspetto delle navi da carico è il risultato della messa in orbita di stazioni spaziali occupate dagli equipaggi per lunghi periodi di tempo. La specializzazione che ha portato alla realizzazione di questa tipologia di veicoli consente di disaccoppiare rifornimenti e sgravio di equipaggi e di trasportare più merci rimuovendo alcune attrezzature legate alla presenza di uomini. La prima nave da carico, la Progress , che ha volato per la prima volta nel 1978, è stata progettata per fornire materiali di consumo, pezzi di ricambio e propellente stazione spaziale Sovietica Salyut . Per rifornire la Stazione Spaziale Internazionale , negli anni 2000 sono stati sviluppati quattro tipi di navi da carico, tre sono operative e una è stata ritirata dal servizio.
Le caratteristiche principali di una nave da carico sono:
Le navi da carico esistenti e in via di sviluppo hanno un'ampia varietà di capacità. A seconda della natura del carico, viene immagazzinato:
Nel caso della stazione spaziale internazionale, il trasferimento di oggetti dall'interno della stazione verso l'esterno tramite le camere di equilibrio di piccole dimensioni è limitato a piccole parti: è quindi necessario che i pezzi di ricambio da installare all'esterno della stazione arrivino tenere accessibile dall'esterno.
HTV stivato: puoi vedere lo spazio di stoccaggio dedicato alle merci non pressurizzate.
Un cargo russo Progress è appena arrivato carico di merci in uno spazio pressurizzato.
Spazio di stivaggio del carico pressurizzato nell'ATV, possiamo vedere il portello di formato ridotto nella parte inferiore
La nave da carico può avere la capacità di potenziare l'orbita della stazione spaziale internazionale regolarmente degradata dalla resistenza generata dall'atmosfera residua. Tale capacità dipende dalla potenza dei motori e dalla quantità di carburante disponibile per la propulsione. Nel 2017, solo la nave cargo russa Progress ha questa capacità, essenziale per la sopravvivenza della stazione.
Il processo di ormeggio può essere completamente automatico oppure richiedere l'intervento di un operatore nella fase finale dell'appuntamento. Se questo è manuale, l'operazione può ad esempio prendere il controllo della nave da carico o manipolarla per ormeggiarla utilizzando un braccio telecomandato. Diverse attrezzature di ormeggio automatico coesistono: Kurs ...
Avvicinamento all'HTV visto dalla cabina di pilotaggio del braccio Canadarm nella stazione spaziale
L'HTV viene staccato dalla stazione utilizzando il braccio Canadarm 2 (manovra di stivaggio simmetrico).
Attracco automatico della nave Progress
Stivaggio automatico ATV
L'assieme formato dal tipo di boccaporto e dal sistema di ormeggio può, ad esempio, essere circolare di tipo sonda-cono o APAS con una superficie di 0,5 m 2 utilizzato su navi da carico ATV e Progress o del proprio formato CBM a i porti la stazione di 1,61 m 2 (parte non russa) realizzata dal cargo giapponese. Solo il porto CBM può ospitare l'equipaggiamento interno della parte non russa della stazione spaziale internazionale.
La nave Dragon ha un portello in formato CBM
La nave da carico può o meno avere la capacità di riportare sulla Terra il carico situato in orbita: risultati di esperimenti scientifici, apparecchiature che richiedono riparazioni (tuta spaziale), apparecchiature scientifiche riutilizzabili. Questa capacità richiede che la nave da carico abbia uno scudo termico che le consenta di resistere al calore prodotto durante il rientro atmosferico, capacità di manovra durante questa fase e un dispositivo che le consenta di annullare praticamente la sua velocità residua prima di spostarsi. Raggiungere il suolo (paracadute ...).
Tutte le navi da carico utilizzate o sono state utilizzate per il rifornimento di carburante della Stazione Spaziale Internazionale .
| Nave | Trasporto totale | Trasporto pressurizzato (m 3 ) | Acqua, ossigeno e carburante | Trasporto non pressurizzato |
Ritorno sulla Terra |
Zipoli per ISS innalzamento |
Tipo di tratteggio |
Lanci programmati | Costo (carico + lanciatore) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| In attività | |||||||||
| Progresso | Da 2,2 ta 2,3 t | 1,8 t (7,6 m 3 ) | -300 L di acqua -47 kg di aria o ossigeno -870 kg di carburante |
no | no | 250 kg | russo | 4 all'anno | 25 M € + 25 M € = 50 M € |
| HTV | 6.2 t | Rack 8 × ISPR da 5,2 t (14 m 3 ) |
-300 L di acqua | 1,9 t (16 m 3 ) | no | no | CBM | 9 lanci (1 all'anno) |
92 M € + 90 M € = 182 M € |
| Cygnus | Da 3,2 tonnellate a 3,5 tonnellate | Da 3,2 ta 3,5 t (27 m 3 ) | no | no | no | CBM | 10 lanci (dal 2013 al 2019) |
$ 190 milioni | |
| Ritirato dal servizio | |||||||||
| ATV | 7.7 t | 5,5 t (46,5 m 3 ) | -840 L di acqua -100 kg di aria o ossigeno -860 kg di carburante |
no | no | 4.700 kg | russo | 5 lanci (1 ogni 18 mesi) ritirati nel 2014 |
150 M € + 180 M € = 330 M € |
| Navicella spaziale | 16,4 t | 9,4 t (31 m 3 ) 16 × rack ISPR |
16 tonnellate (300 m 3 ) | sì | no | APAS e CBM |
Da 4 a 6 voli all'anno Ritirati nel 2011 |
$ 1,2 miliardi | |
| SpaceX Dragon | 6 t (teorico) |
3,3 t (11 m 3 ) | 3,3 t (14 m 3 ) | sì | no | CBM | 20 lanci (da 3 a 4 all'anno) |
$ 133 milioni | |
Il cargo russo Progress può trasportare 3,2 tonnellate di rifornimenti, comprese 1,8 tonnellate di carburante per la stazione spaziale internazionale. Ha una notevole capacità di traino della stazione. Il cargo attracca automaticamente alla stazione grazie al sistema Kurs , che utilizza impulsi radar per calcolare le correzioni di rotta e ormeggiare.
L' ATV è una nave da carico automatica sviluppata dall'Agenzia spaziale europea per rifornire la stazione spaziale tra il 2008 e il 2014. È stata lanciata da un ATV Ariane 5 ES e aveva la forma di un cilindro di 4,85 metri di diametro superiore a 10 metri di lunghezza. Potrebbe trasportare fino a 7,7 tonnellate di carico, inclusi 4.700 kg di carburante da traino, 860 kg di carburante pompato nei serbatoi della stazione spaziale, 4.500 kg di carico in una stiva pressurizzata, 100 kg di aria o ossigeno e 800 kg di acqua. L'ATV aveva quattro grandi motori di propulsione che gli hanno permesso di aumentare l'altitudine della stazione su richiesta durante il suo tempo di attracco (6 mesi). È stato progettato per agganciarsi automaticamente al modulo Zvezda. Il suo portello modello russo non gli permetteva di trasportare carichi ingombranti. Non aveva una capacità di carico non pressurizzata. I 5 voli programmati ogni quindici mesi sono stati un successo.
La nave mercantile giapponese HTV , sviluppata dal Giappone come parte della sua partecipazione alla stazione spaziale, può trasportare 4,5 tonnellate di carico nella sua stiva pressurizzata e 1,5 tonnellate nello spazio non pressurizzato. Avendo un portello di grande diametro che consente il collegamento diretto ai porti della parte non russa della stazione spaziale, può, a differenza dell'ATV, trasportare le parti più grandi che equipaggiano l'interno della Stazione Spaziale Internazionale (formato rack). Per operare la sua giunzione con la stazione spaziale, la nave cargo HTV, che è stata lanciata dal lanciatore giapponese H-IIB , si avvicina alla stazione spaziale in modalità automatica utilizzando un GPS differenziale quindi raggiunge un laser a 500 metri il cui raggio di luce si riflette su un diagramma di prova installato sulla stazione. Arrivato a 10 metri dalla stazione, il braccio telecomandato del Canadarm afferra la nave e fa il bivio. L'HTV è stato lanciato per la prima volta insettembre 2009. Sono attualmente previste altre sei missioni .
Per rifornire la stazione spaziale dopo il ritiro nel 2011 delle navette spaziali americane, la NASA ha lanciato i programmi COTS e CRS che affidano ad attori privati lo sviluppo e il varo di navi mercantili. Due navi sono state selezionate nel 2008 ed entrate in servizio rispettivamente nel 2012 e nel 2013:
Il cargo cinese Tianzhou ha effettuato il suo primo volo nel 2017 per testare il rifornimento di una stazione con Tiangong-2 . Il suo design è derivato da quello delle prime stazioni cinesi di tipo Tiangong.