Cygnus | |
---|---|
Loď Cygnus OA-5 během příletu k ISS. | |
Základní údaje | |
Výrobce | Orbital ATK Northrop Grumman |
Země původu | Spojené státy americké |
Provozovatel | Northrop Grumman NASA |
Použití | zásobování ISS |
Technické specifikace | |
Typ | automatická zásobovací kosmická loď |
Životnost | jeden týden až dva roky |
Startovní hmotnost | až 7 492 kg |
Kapacita nákladu | až 2 750 kg (původní) až 3 750 kg (vylepšená) až 5 000 kg (3. generace) |
Délka | 5,1 m (původní) 6,3 m (vylepšená) ~7,5 m (3. generace) |
Průměr | 3,07 m |
Objem | 18,9 m3 (původní) 27 m3 (vylepšená) 36 m3 (3. generace) |
Energie | až 4 kW |
Oblast působení | LEO |
Výrobní specifikace | |
Stav | Aktivní |
První start | 18. září 2013 |
Související zařízení | |
Odvozeno z | Multi-Purpose Logistics Modul, GEOStar, LEOStar |
Cygnus (lat. „labuť“) je bezpilotní nákladní kosmická loď vyvinutá a vyráběná americkou společností Orbital ATK (dříve Orbital Sciences Corporation) v rámci programu komerční orbitální dopravy (Commercial Orbital Transportation Services, COTS) americké kosmické agentury NASA. V roce 2018 výrobu převzala firma Northrop Grumman.[1] Lodi Cygnus jsou určeny k dopravě nákladu na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). Do vesmíru je mezi roky 2013 a 2023 vynášelo několik verzí raket Antares z kosmodromu MARS (Středoatlantský regionální kosmodrom) a ve třech případech v letech 2015 až 2017 rakety Atlas V z kosmodromu CCAFS (Cape Canaveral Air Force Station), nyní CCSFS (Cape Canaveral Space Force Station). A pro tři starty v letech 2024 a 2025 byla nebo ještě bude použita raketa Falcon 9 FT se startem z jiné rampy kosmodromu CCSFS.
Poté, co byl v lednu 2004 americkým prezidentem Georgem W. Bushem oznámen plán vyřazení amerických raketoplánů Space Shuttle z provozu po dokončení Mezinárodní vesmírné stanice,[2] čelila NASA hrozící závislosti na již provozovaných nebo připravovaných ruských, evropských a japonských bezpilotních zásobovacích lodích Progress, ATV a HTV. Rozhodla se proto v programu COTS podpořit vývoj a výrobu bezpilotních nákladních lodí.
Program vyústil v uzavření[3] dvou kontraktů Commercial Resupply Services (CRS) na dopravu zásob na ISS mezi NASA a společnostmi SpaceX (loď Dragon vynášená raketou Falcon 9) a Orbital Sciences Corporation (loď Cygnus vynášená raketou Antares). Uzavřením smlouvy v hodnotě 1,9 miliardy USD[4] přijala společnost Orbital závazek dodat na ISS až 20 tun nákladu v osmi lodích Cygnus do roku 2016.[5]
Společnost Orbital pro splnění kromě lodi Cygnus vytvořila nový raketový nosič střední třídy Taurus II, který byl během vývoje přejmenován na Antares[6]. Ten nejprve v dubnu 2013 úspěšně absolvoval test bez lodi Cygnus, ale se simulátorem její hmoty. Cílem mise označované A-ONE bylo prokázat, že raketa Antares je schopna dosáhnout nominálního výkonu a umístit na nízkou oběžnou dráhu Země maketu o objemu a hmotnosti lodi Cygnus.[7]
Skutečná kosmická loď ke svému ukázkovému prvnímu letu na špici rakety Antares odstartovala 18. září 2013 pod označením Orb-D1 a úspěšně se připojila k ISS. Už 9. ledna 2014 pak společnost Orbital vypustila první řádný let programu CRS.
V říjnu 2014 selhal při startu poprvé vypouštěný model rakety Antares 130 s novým typem druhého stupně Castor 30XL a s lodí Cygnus Orb-3. Sestava vybuchla 15 sekund po startu, takže navíc významně poničila také startovní infrastrukturu.[8] Zveřejněnou příčinou události byla porucha pohonu 1. stupně.[9]
Společnost poté ustoupila od řady raket Antares 100 a uspíšila přípravu řady 200.[10]
Současně ve snaze co nejdříve pokračovat v plnění dodávek na ISS zakoupila postupně celkem 3 rakety Atlas V, což jí umožnilo vynášet ve vylepšené (angl. enhanced) lodi téměř dvojnásobené množství nákladu.[11]
První let vylepšeného Cygnusu s raketou Atlas V odstartoval v prosinci 2015. Společnost Orbital (v té době už pod jménem Orbital ATK) se pak postupně vrátila k vlastní raketě Antares, jejíž verze 230 byla také schopna vynést vylepšený Cygnus s vyšší hmotností užitečného zatížení.
Společnost tak i přes havárii letu CRS Orb-3 splnila svůj závazek ze smlouvy z roku 2008. Protože však nebyla dokončena jednání o navazujícím programu CRS-2, NASA doobjednala v srpnu 2015 k původním osmi letům další dva[12] a později ještě jeden. Tyto tři lety bývají v některých zdrojích označovány za číslem označovány písmenem E jako připomenutí, že jde o lety z rozšířeného (angl. extended) programu CRS. Lety lodí Cygnus, označované původně zkratkou Orb (Orb-1 atd.) a později zkratkou názvu společnosti Orbital ATK (OA-4 atd.), jsou navíc od desátého komerčního letu označovány zkratkou NG (NG-10 atd.) na znamení skutečnosti, že společnost Orbital (včetně jejích produktů Cygnus a Antares) v roce 2018 převzala společnost Northrop Grumman.[13]
Přípravy programu CRS-2, které NASA zahájila v září 2014, pak pokračovaly až do roku 2016, kdy společnostem Orbital ATK, Sierra Nevada Corporation a SpaceX byly zadány první zakázky – každé z nich je podle smlouvy CRS-2 garantováno nejméně 6 nákladních letů. Prvním letem CRS-2 byla v listopadu 2019 mise Cygnus NG-12 (prvním letem Space X podle nové smlouvy byla mise SpaceX CRS-21 na přelomu let 2020 a 2021, zatímco Sierra Nevada teprve připravuje ukázkový let svého raketoplánu Dream Chaser).
Northrop Grumman v listopadu 2020 oznámil, že získal v rámci smlouvy CRS-2 zakázku na další dvě mise, které by se měly uskutečnit v letech 2022 a 2023 pod označením NG-18 a NG-19.[14] A v březnu 2022 si NASA u společnosti objednala dalších 6 (NG-20 až NG-25) z celkem 12 nově nasmlouvaných zásobovacích misí až do roku 2026 (zbylých 6 misí získala společnost SpaceX).[15] Northrop Grumman tak ze smlouvy CRS-2 získala celkem 14 misí (SpaceX celkem 15).
V roce 2022 společnost také oznámila změnu nosiče pro mise Cygnus v reakci na vývoj ekonomických sankcí uvalených na Rusko po únorové invazi na Ukrajinu. Ta ohrozila dodavatelské řetězce pro první stupně rakety Antares 230, které se vyráběly na Ukrajině a používaly ruské motory RD-181 – jejich dodávky však Rusko zastavilo v reakci na uvalené západní sankce ve chvíli, kdy měl Northrop Grumman pokryté potřeby pouze pro mise NG-18 a NG-19.[16]
Řešením situace byla urychlená dohoda se společností Firefly Aerospace na společném projektu nové verze rakety Antares, nástupce řady 230. Antares 330 bude létat se sedmi motory Miranda společnosti Firefly a využije její kompozitní technologii pro konstrukci prvního stupně a nádrže. Northrop Grumman do nosiče vloží svou avioniku a software a dále konstrukci druhého stupně včetně motoru Castor 30XL. Nová verze navíc významně zvýší kapacitu dopravy na oběžnou dráhu.[17]
Podle pozdějších oznámení bude novou verzí rakety Antares jako první vynesena mise Cygnus NG-23, a to nejdříve na podzim 2024.[18] Na překlenutí tří startů mezi NG-19 (na raketě Antares 230+) a NG-23 (na raketě Antares 330) se Northrop Grumman dohoda se společnosti SpaceX. Mise NG-20 až NG-22 tak budou na oběžnou dráhu dopraveny raketami Falcon 9 FT.[19]
Loď se skládá ze dvou válcových modulů. Větší z nich, hermetizovaný nákladový modul (Pressurized Cargo Module, PCM), který vyrábí italská společnost Thales Alenia Space, měl v původní verzi délku 3,66 metru, průměr 3,07 metru, suchou hmotnost (bez nákladu a paliva) 1 500 kg. Vnitřní hermetizovaný prostor o objemu 18,9 m³ mohl pojmout až 2 tuny nákladu. U vylepšené (enhanced) verze Cygnusu používané od letu OA-4 se PCM prodloužil na 4,86 metru, což umožnilo zvětšit hermetizovaný objem na 27 m³ a nosnost na nejméně 3 500 kg nákladu. Suchá hmotnost PCM se zvýšila na 1 800 kg. Na horní části (ve směru letu při startu) je umístěn kotvící mechanismus CBM (Common Berthing Mechanism) pro připojení k stanici a umožnění přístupu její posádky do hermetizovaného prostoru lodi. Z ISS může Cygnus v PCM odvést až 1200 kg odpadu, se kterým zanikne v atmosféře Země.[5]
Menší servisní modul (Service Module, SM) vyrábí firma Orbital ATK (od roku 2018 Northrop Grumman). Obsahuje především manévrovací motor o tahu 450 newtonů, nádrže s palivem (hydrazin a oxid dusičitý), navigační, řídicí a komunikační systém lodi a mechanismus pro zachycení lodi robotickou rukou Canadarm2. Přesné manévrování dále zajišťuje 32 trysek rozmístěných po celém povrchu lodi.
Součástí servisního modulu jsou také dva solární panely. U původní verze byly klasické do strany rozevírací obdélníkové panely osazeny gallium arsenidovými články o celkovém výkonu 3,5 kilowattů (kW). U vylepšené verze je použita technologie Ultraflex,[20] v níž se panely rozevírají jako vějíř a po plném rozvinutí vytvoří kruhový panel (video). Výhodou technologie je úspora prostoru i hmotnosti na méně než čtvrtinu oproti běžným panelům o stejném výkonu.[21]
Od mise NG-17 disponují Cygnusy rozšířenými funkcemi pro úpravu dráhy ISS.[22]
Celková hmotnost vylepšené lodi bez nákladu a paliva je cca 3750 kg.[23]
Výroba a integrace kosmické lodi Cygnus probíhá ve výrobním zařízení v městě Dulles ve Virginii. Ze stejného místa jsou řízení operace mise v koordinaci s řídicím střediskem v Houstonu v Texasu.
Společnost Northrop Grumman počátkem srpna 2023 oznámila, že plánuje modernizace své lodi Cygnus, aby byla schopna poskytovat služby zákazníkům za 10 i 20 let. Předně se počítá s prodloužením přetlakového modulu pro užitečné zatížení o 1,5 metru a zvýšením vnitřního prostoru z 26 na 36 m2,[24] což umožní pojmout o třetinu více nákladu – hmotnost dopravovaného materiálu by se tak z 3 750 kg zvýšila na 5 000 kg. Další zvažovanou změnou je změna způsobu připojování. Dosavadní kotvení k ISS pomocí robotického ramene stanice by bylo nahrazeno schopností aktivního připojení lodi, podobně jako se k ISS připojují nákladní i osobní Dragony 2 společnosti SpaceX.
Důvodem této změny je obava, že některé budoucí komerční stanice by vhodné robotické rameno alespoň ve svých počátečních konfiguracích nemusely mít, což by Cygnusy vyřadilo z jejich zásobování. Zdokonalit by se měla také schopnost lodi zajišťovat zvyšování oběžné dráhy stanice (reboosty) častěji, než při dosavadních testech jednou za misi lodi Cygnus. K tomu je nutné umožnit čerpání paliva potřebného pro takové manévry. Nová verze označovaná „Mission B“ má uskutečnit svůj první let při nákladní misi NG-23, jejíž start na zcela novém nosiči Antares 330 je předběžně plánován na polovinu roku 2025.[25] V dubnu 2024 výrobce a provozovatel lodi oznámil, že dokončil primární strukturu nové verze a na podzim 2024 plánuje první tlakovou zkoušku, aby se potvrdila strukturální integrita lodi.[24] Subdodavatel, společnost Thales Alenia Space, pak zveřejnil fotografii konstrukce, která se skutečně oproti dvěma a třem segmentům, tvořícím původní a vylepšeno verzí Cygnusu, skládá ze čtyř segmentů.[26]
Lodi Cygnus jsou vynášeny nosnou raketou Antares ze Středoatlantského regionálního kosmodromu (angl. Mid-Atlantic Regional Spaceport, MARS), který se nachází v sousedství kosmodromu a střediska NASA Wallops ve státu Virginie na východním pobřeží USA.[27]. Výjimky tvořily 3 lety, u nichž byly nosičem rakety Atlas V 401 vypouštěné z vojenské základny na mysu Canaveral na Floridě (angl. Cape Canaveral Air Force Station, CCAFS), a 3 lety na nosiči Falcon 9 ze stejného kosmodromu, ale s novým označením (angl. Cape Canaveral Space Force Station, CCSFS).
Původní verze lodi se k ISS připojovaly prostřednictvím spodního (k zemi mířícího) portu na modulu Harmony, označovaného Harmony nadir. Vylepšené verze (od mise Cygnus OA-4) se připojují přes spodní port modulu Unity, označovaný Unity nadir).
Stejně jako u dalších lodí, které se k ISS nepřipojují automaticky jako lodi Progress, Dragon 2 a ATV, ale pomocí robotické ruky Canadarm2 (kromě Cygnusů se to týkalo také japonských lodí HTV a první řady Dragonů firmy SpaceX) se za čas připojení (ukotvení – berthing) považuje okamžik fyzického spojení stykovacích uzlů (portů) obou těles a podobně za čas odpojení (odkotvení – unberthing) okamžik oddělení portů.
Kosmická loď | Nosná raketa | Náklad (kg) |
Start (UTC) |
Připojení k ISS (UTC) |
Port ISS | Odpojení od ISS (UTC) |
Doba spojení s ISS | Zánik (UTC) |
Pozn. | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Cygnus D1 - CRS Orb-D |
Antares 110 | 589 | 18. září 2013, 14:58[28] |
29. září 2013, 12:44 |
Harmony nadir | 22. října 2013, 10:04 |
22 dní, 21 hodin, 20 minut | 23. října 2013 | Ukázkový let |
2 | Cygnus Orb-1 - CRS Orb-1 |
Antares 120 | 1 260 | 9. ledna 2014, 18:07:05[29] |
12. ledna 2014, 13:05 |
Harmony nadir | 18. února 2014, 10:25 |
36 dní, 21 hodin, 20 minut | 19. února 2014 | 1. let podle
smlouvy CRS |
3 | Cygnus Orb-2 - CRS Orb-2 |
Antares 120 | 1 494 | 13. července 2014, 16:52:14 |
16. července 2014, 12:53 |
Harmony nadir | 15. srpna 2014, 09:14 |
29 dní, 20 hodin, 21 minut | 17. srpna 2014 | |
4 | Cygnus Orb-3 - CRS Orb-3 |
Antares 130 | 2 215 | 28. října 2014, 22:22:38 |
Během startu došlo k fatální anomálii a v následné explozi byl Cygnus i s nákladem zničen. | |||||
5 | Cygnus OA-4 - CRS OA-4 |
Atlas V 401 | 3 514 | 6. prosince 2015, 21:44:57 |
9. prosince 2015, 14:14 |
Unity nadir | 19. února 2016, 12:25 |
71 dní, 22 hodin, 11 minut | 20. února 2016 | 1. let pokročilé verze |
6 | Cygnus OA-6 - CRS OA-6 |
Atlas V 401 | 3 519 | 22. března 2016, 03:05:52 |
26. března 2016, 14:52 |
Unity nadir | 14. června 2016, 11:43 |
79 dní, 20 hodin, 51 minut | 22. června 2016 | |
7 | Cygnus OA-5 - CRS OA-5 |
Antares 230 | 2 342 | 17. října 2016, 23:45:40 |
23. října 2016, 11:28 |
Unity nadir | 21. listopadu 2016, 12:35 |
29 dní, 1 hodina, 7 minut | 28. listopadu 2016 | |
8 | Cygnus OA-7 - CRS OA-7 |
Atlas V 401 | 3 376 | 18. dubna 2017, 15:11 |
22. dubna 2017, 10:16 |
Unity nadir | 4. června 2017, 11:05 |
43 dní, 0 hodin, 49 minut | 3. července 2017 | |
9 | Cygnus OA-8 - CRS OA-8 |
Antares 230 | 3 338 | 12. listopadu 2017, 12:20:26 |
14. listopadu 2017 10:04 |
Unity nadir | 6. prosince 2017, 13:11 |
22 dní, 3 hodiny, 7 minut | 18. prosince 2017 | |
10 | Cygnus OA-9 - CRS OA-9E |
Antares 230 | 3 350 | 21. května 2018, 08:44:06 |
24. května 2018 12:13 |
Unity nadir | 15. července 2018 12:37 |
55 dní, 3 hodiny, 53 minut | 30. července 2018 | Test využití lodi pro zvýšení dráhy ISS[30] |
11 | Cygnus NG-10 - CRS NG-10E |
Antares 230 | 3 350 | 17. listopadu 2018, 09:01:31 |
19. listopadu 2018 12:31 |
Unity nadir | 8. února 2019 16:16[31] |
81 dní, 3 hodiny, 45 minut | 25. února 2019[32] | |
12 | Cygnus NG-11 - CRS NG-11E |
Antares 230 | 3 350 | 17. dubna 2019 20:46:07[33] |
19. dubna 2019 09:28[34] |
Unity nadir | 6. srpna 2019, 16:15 |
109 dní, 6 hodin, 47 minut | 6. prosince 2019 | |
13 | Cygnus NG-12 - CRS NG-12 |
Antares 230+ | 3 705 | 2. listopadu 2019, 13:59:47[35] |
4. listopadu 2019, 11:21[36] |
Unity nadir | 31. ledna 2020, 11:15[37] | 87 dní, 23 hodin, 54 minut | 17. března 2020, 23:17[38] | 1. let podle smlouvy CRS-2 |
14 | Cygnus NG-13 - CRS NG-13 |
Antares 230+ | 3 377 | 15. února 2020, 20:21:01 | 18. února 2020, 11:16[39] | Unity nadir | 11. května 2020, 13:00[40] | 83 dní, 1 hodina, 44 minut | 29. května 2020, 19:29[41] | |
15 | Cygnus NG-14 - CRS NG-14 |
Antares 230+ | 3 551 | 3. října 2020, 01:16:14 | 5. října 2020, 12:01 | Unity nadir | 6. ledna 2021, 12:25[42] | 93 dní, 0 hodin, 24 minut | 26. ledna 2021, 20:23[43] | |
16 | Cygnus NG-15 - CRS NG-15 |
Antares 230+ | 3 810 | 20. února 2021, 17:36:50[44] | 22. února 2021, 12:16[44] | Unity nadir | 29. června 2021, 13:20[44] | 127 dní, 1 hodina, 4 minuty | 2. července 2021, 01:15[44] | |
17 | Cygnus NG-16 - CRS NG-16 |
Antares 230+ | 3 723 | 10. srpna 2021, 22:01:05[45] | 12. srpna 2021, 13:42[46] | Unity nadir | 20. listopadu 2021, 13:40[47] | 99 dní, 23 hodin, 58 minut | 15. prosince 2021, 06:30-09:45[48] | |
18 | Cygnus NG-17 - CRS NG-17 |
Antares 230+ | 3 800 | 19. února 2022, 17:40:03[49] | 21. února 2022, 12:02[50] | Unity nadir | 28. června 2022, ~07:00[51] | 126 dní a ~19 hodin | 29. června 2022, ~06:55[52] | Test využití lodi pro zvýšení dráhy ISS[53] |
19 | Cygnus NG-18 - CRS NG-18 |
Antares 230+ | 3 708 | 7. listopadu 2022, 10:32:42[54] | 9. listopadu 2022, 13:03[55] | Unity nadir | 21. dubna 2023, 11:20[56] | 162 dní, 19 hodin, 37 minut | 22. dubna 2023 ~01:42[57] | Test využití lodi pro zvýšení dráhy ISS[58] |
20 | Cygnus NG-19 - CRS NG-19 |
Antares 230+ | 3 785 | 2. srpna 2023, 00:31:17[59] | 4. srpna 2023, 12:28[60] | Unity nadir | 22. prosince 2023, ~10:00[61] | 139 dní, 21 hodin, 32 minut | 9. ledna 2024, 18:22[62] | Test využití lodi pro zvýšení dráhy ISS[63] |
21 | Cygnus NG-20 - CRS NG-20 |
Falcon 9 FT | ~3 726 | 30. ledna 2024, 17:07[64] | 1. února 2024, 12:14[65] | Unity nadir | 12. července 2024, ~08:00[66] | 161 dní, 19 hodin, 46 minut | 13. července 2024, ~15:55[67] | Trojnásobné využití lodi pro zvýšení dráhy ISS[68][69] |
22 | Cygnus NG-21 - CRS NG-21 |
Falcon 9 | ~3 857 | 4. srpna 2024, 15:02:53[70] | 6. srpna 2024, 09:33[71] | Unity nadir | let pokračuje | ~150 dní (plánováno) dosud 98 dní | let pokračuje |
Kosmická loď | Nosná raketa | Náklad (kg) |
Start (UTC) |
Připojení k ISS (UTC) |
Port ISS | Odpojení od ISS (UTC) |
Doba spojení s ISS | Zánik (UTC) |
Pozn. | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
23 | Cygnus NG-22 - CRS NG-22 |
Falcon 9 | ~3 800 | 2024 nebo 2025 | několik desítek hodin po startu | Unity nadir | několik měsíců | |||
24 | Cygnus NG-23 - CRS NG-23 |
Antares 330+ | ~3 800 | 2025 | několik desítek hodin po startu | Unity nadir | několik měsíců |