研究人员指南 ： 技术演示

国家航空航天局研究人员指南 ：技术演示 本国际空间站 （ ISS ） 研究人员指南由美国宇航局国际空间站研究整合 fi ce 。作者:Ousmane Diallo 博士Lakita LoweBrandon Redell 博士Thilini Schlesinger肯 · 奈斯詹妮弗 · 斯科特 · 威廉姆斯亨利 · 奥罗斯科执行编辑 ： Bryan Dansberry, Ed. D.技术编辑 ： Carrie Gilder设计师 ： Cory Duke封面艺术 ： Chris Getteau发布日期 ： 2013 年 6 月修订 ： 2022 年 7 月盖和后盖:a. 在地球云面具的背景下 ， 照片从左到右 ， 从上到下 ：• ESA （ 欧洲航天局 ） 宇航员 Alexander Gerst 参与了 Grip 研究哥伦布模块。 Grip 是 ESA 赞助的一项实验 ， 研究神经的适应系统到微重力。• 空间测试计划视图 - 休斯顿 ＃ 7 （ STP - H7 ） 由外部高效能相机 3 拍摄（ EHDC3 ） 在 Expedition 66 期间。 STP - H 平台托管来自各种外部有效载荷的多个外部有效载荷机构。• （ 两个窗格 ） NASA 太空行走者 Shane Kimbrough 将第二次推出太阳能电池阵列国际空间站的 Port - 6 桁架结构进行安装。NASA 宇航员和探险队 59 飞行工程师克里斯蒂娜 · 科赫佩戴虚拟现实耳机在 EVA 之前在轨道上进行重新熟悉训练的虚拟现实训练 (VRT) 期间。• 日本宇宙航空研究开发机构的 Kibo 实验室模块 ， 包括加压模块和暴露设施、物流模块、远程操纵器系统和一个轨道间通信系统单元 ， 被描绘为国际空间站在太平洋南部的轨道新西兰东部的海洋。• 查看新安装在摄像机端口 9 (CP9) 上的外部高分辨率摄像机 (EHDC)舱外活动期间的 P1 桁架 37.• 从 JEM 小型卫星轨道部署机上部署 AQT - D 立方体卫星ISS 。 AQua 推进器演示器 （ AQT - D ） 是 3U CubeSat 演示的水阻喷射由东京大学开发的推进系统。后盖:b. NASA 和 Made in Space 正在合作 ， 以更好地了解 3D 打印的行为零重力 ， 最近向国际空间站发射了聚合物回收器。宇航员测试了原材料 ， 并将塑料包装和垃圾转化为可用的 3D 打印原料3D 打印零件和工具。c 。 Expedition 33 机组人员拍摄的这张图像中有几颗微型卫星在国际空间站上。这些卫星是使用小卫星轨道在基博实验室外释放的部署器连接到日本模块的机械臂。车站的太阳能电池板的一部分地球的蓝色和白色部分为场景提供了背景。2 实验室是开放的国际空间站 （ ISS ） 计划的任务是推进科学技术研究 ， 扩大人类知识 ， 启发和教育下一代 ， 促进空间的商业发展并展示了实现未来勘探任务的能力低地球轨道 (LEO) 。为了执行这一任务 - 特别是 fi ， 技术进步 -ISS 计划正在使用空间站作为测试台来演示运营技术和能力 ， 并演示技术和有利于 fi t 空间科学能力和人类和人类的先进系统超越 LEO 的机器人探索。与国际探索合作社区 ， 全球探索路线图的开发提供了一个在国际上 ， 分阶段方法 de fi Ning 功能将是需要的用于未来的探索。这些先进能力的演示是一种国际空间站计划任务的主要目标。这本小册子的开发是为了提供未来的技术和高级系统开发人员将有助于制定的信息演示概念和作为车站能力的介绍 ，特点和过程。以下页面开始通过描述技术最大的发展领域对国民的兴趣航空航天政府 （ NASA ） 紧随其后通过 ISS 接口的描述和显化过程。最后 ， 接触点是identi fi 在描述之前流程和能力可用于选定和表现出的有效载荷。微生物气溶胶在创新表面上的束缚国际空间站 （ MATISS ） 实验调查空间材料的抗菌性能 ， 看看未来航天器可以更容易清洁。实验目的了解生物膜的附着机制在微重力条件下。3 目录实验室是开放的3ISS 技术演示计划Overview66技术准备水平进步推进系统67飞行计算和航空电子设备7空间电力和储能机器人系统88通信和导航人类健康、生命支持和居住系统探索目的地系统传感器和仪器进入、下降和着陆系统自治系统材料、结构、机械系统和制造热管理系统制导、导航和控制 (GN & C)9910101011111212ISS 住宿1313内部加快空间站 （ EXPRESS ） 机架实验的处理 13站到内部设施机架资源过道部署有效载荷Nanorack Nanode 和 NanolabsISS 冷收藏15151617202020212324252526272728其他内部工具气闸日本实验模块 (JEM) 气闸Bishop 气闸托管有效载荷的住宿微重力研究住宿外部快递物流承运商 (ELC)ISS 连接站点哥伦布暴露设施 (EF)日本实验模块 - 暴露设施 (JEM - EF)NanoRack 外部平台 (NREP)4 机器人能力移动服务系统日本实验模块机器人机械手系统获得外部环境机器人接口29293030303131333333333435363737特殊注意事项可部署的小型卫星软件和航空电子设备、 ISS 指挥和数据处理健康和状态数据广播辅助数据独特的辅助数据ISS 数据接口数据下行可用性下行和存储命令 / 数据延迟有效载荷软件和显示Telescience 资源套件 - 有效负载操作接口ISS 特征383838394040内部大气轨道特性制导、导航和控制特性微重力环境外部污染运输到国际空间站4141ISS 货运车辆资助、开发和开展国际空间站研究ISS 美国国家实验室434344444546其他政府机构国际资金来源ISS 商业与 NASA 合作首字母缩略词475 ISS 技术演示程序Overview<unk> e ISS 计划提供能够演示原型的基础设施以及可能推进太空技术就绪的系统。等空间站 ，在轨机组、发射和返回飞行器以及运行控制中心都支持先进系统和运营理念的演示这将是未来勘探任务所需要的。<unk> e ISS 是相关领域唯一可用的长持续时间平台具有集成空间系统架构的环境 ， 可用于展示先进的技术和运营理念。紧密合作与勘探界合作 ， ISS 计划实现了技术和系统调查 ， 以支持未来的勘探工作。<unk> e ISS 计划旨在展示空间上的许多类型的技术可以对它们进行评估而不会对船员或车辆造成重大风险的站点以加速开发并降低未来勘探任务的风险。技术准备水平进步<unk> e ISS 实验室可用于进行研究和 / 或工程通过演示来提高技术就绪水平 (TRL) 的调查在独特的空间环境中的系统性能由车站或其访问车辆。此外 ， 基于车站的演示支持 proo fi ng运营、培训、船员接口和物流的概念以及6 有效载荷的可维护性和可靠性。在空间站提供了获得相关操作知识的机会环境没有与集成新的技术或先进系统转化为操作系统。2020 年 ， NASA 确定了 17 个感兴趣的探索技术领域 ， 以实现未来的太空任务和支持商业航空旅行。在这 17 个中 ， 国际空间站可以作为以下 13 个技术领域的技术演示试验台。勘探和技术需求的详细信息记录在文档中2020 NASA 技术分类。推进系统用于太空推进的系统可以使 fi t 受益从太空演示中获得微重力下的运行时间 ，真空和热环境空间 ， 同时获得燃料的经验fi ow 管理和绩效。提供集成系统的演示操作或子系统调查演示的支持元素系统可以执行。如果按比例缩放 ， 则不会对 ISS 产生不利影响 ， 在太空中推进系统可以证明在空间站上 ， 可能会访问车辆或已部署的自由移民。ESA 宇航员 Thomas Pesquet 结束了 Fluidics 研究。欧空局的流体物理研究可能会导致为卫星提供更好的燃料系统 ， 并提供更长的卫星通过更好地管理燃料的使用来进行机动。飞行计算和航空电子设备飞行计算和航空电子设备是一个广泛的领域 ， 涵盖了独特的电子产品和计算硬件 ， 当应用于 Flight 系统时。车载 ISS 、 Flight计算和航空电子系统可以暴露在恶劣的环境中7 评估这些因素的影响的空间作为极端的热和冷 ， 高能量辐射、极端真空和空间碎片影响。通过获得的知识技术演示可以告知未来计算系统的发展用于深空探索。航空电子系统和子系统是车辆和航天器的积木实现的关键功能命令和数据处理 ， 数据收购和其他基本功能NASA 任务。NanoRacks 的部署 - 清除碎片来自国际空间站 （ ISS ） 的卫星使用 NanoRacks Kaber MicroSat Deployer 。NanoRacks - Remove 碎片旨在展示关键主动碎片清除技术 ， 以减少空间碎片带来的风险。空间电力和储能太阳能电池阵列和太阳能电池演示在太空中很重要 ， 因为它们允许开发人员测试设备性能没有太阳能 fi 的作用和差异由大气引起的。同时时间 ， 他们提供适当的热和动态加载条件已实施的系统。燃料电池和其他运行的系统对于 fi uids ， 特别是两阶段的 fi uids ，bee fi t 来自在微重力环境。滚出太阳能阵列 （ ROSA ） 是一种新型的太阳能面板在空间中滚动打开 ， 就像派对一样比目前的刚性面板设计更紧凑。机器人系统在航天器及其周围运行的机器人系统 ，有或没有船员 - 机器人互动 ， 演示机器人系统的性能和操作概念在载人和非载人航天器环境中。NASA 宇航员 Megan McArthur 与 Astrobee 机器人自由飞行者合影支持 Kibo 机器人编程挑战赛 （ Robo - Pro 挑战赛 ） 。Kibo - RPC 允许学生创建程序来控制自由飞行的 Astrobee国际空间站上的机器人。8 通信和导航通信系统可以利用空间车站基础设施演示延迟容限和消除空间通信架构瓶颈 ，从而增加了集成系统。导航系统可以在ISS ， 将系统性能与航天器的已知位置。高级或自动交会对接系统SCAN 测试台安装在国际空间站 ELC 4 最低点侧。可以通过国际空间站和来访车辆或专用的免费车辆进行演示。 (另请参见制导、导航和控制)人类健康、生命支持和居住系统<unk> 维持一个可居住的工作在这段时间内船员的环境执行了人类太空飞行任务环境控制和生命支持系统 （ ECLSS ） 。长期生活在太空中持续时间很少或没有补给地球是一种基本能力是通过日常成熟在唯一有能力的平台上进行操作用于勘探生命支持的毛细管结构这项任务 - 国际空间站。长期调查研究水循环利用和碳LEO 以外的探索 ， 航天器系统必须提供一个稳定的、独立的微型 -使用特定形状的结构去除二氧化物管理流体和气体混合物 ， 造福未来努力设计轻巧、更可靠的生命支持通过振兴全天候的环境未来太空任务的系统。空气 ， 收集和处理废水溪流恢复并提供安全饮用和船员的卫生用水 ， 并管理固体废物 （ 代谢和垃圾 ） 。ISS 提供了对当前系统进行有限升级的机会 ， 以提高运营可用性并减少系统质量、耗材和功耗需要超出当前的能力。同时 ， ISS 提供了直接相关的操作环境 ， 以执行技术和原型的演示系统达到实现探索级任务所需的能力。9 ISS 上的操作演示将确保 ECLSS 需要LEO 以外的探索已得到适当的验证 ， 以确保船员的生命和安全离开地球一年多了.探索目的地系统人类探索系统是探索特定的 fi c 功能 ， 而不是显然属于其他技术类别。因此 ， 该领域的技术are diverse and expansive. Many of these technologies are related to externehicular活动 (EVA) ， 或太空行走 ， 以及一般居住系统可以受益 fi t从微重力环境和利用范围站可居住的环境。传感器和仪器随着科学 fi c 技术的进步 ， 可以实现更多有能力的科学和传感器系统 ， 原型系统可以在 IS