יום רביעי, 31 ביולי 2013

זרועותיה של תחנת החלל

תחנת החלל הבינלאומית היא המבנה המלאכותי הגדול ביותר במסלול סביב כדור הארץ. היא גם נמצאת שם לא מעט זמן, ובנייתה נמשכה למעלה מעשור.
מי שעקב אחרי בנייתה, או שנוהג לצפות בעגינה של חלק מחלליות המטען, מכיר את הזרוע הרובוטית הארוכה שבאמצעותה מבצעים פעולות מחוץ לתחנת החלל.


למעשה מצויידת התחנה בחמש זרועות רובוטיות מסוגים שונים שמשמשות לתפקידים שונים, ורשומה זו מציגה את פלאי הטכנולוגיה הללו.


מערכת שירות ניידת (MSS)

ה- MSS היא כוללת שלושה רכיבים, המסוגלים לפעול כיחידה או כשלוש יחידות נפרדות. היא יוצרה במפעלי חברת ATK עבור סוכנות החלל הקנדית, ובניית התחנה התבססה במידה רבה על פעילותה.
הרכיב המוכר ביותר במערכת היא Canadarm2 (ששמה המקצועי הוא SSRMS), זרוע ארוכה בעלת שבעה מפרקים המסוגלת להיפרש לאורך של 17.6 מטרים. בשני קצותיה של הזרוע ישנם מתקני היצמדות שמיועדים להתחבר לנקודות אחיזה שנמצאות בנקודות שונות על גבי תחנת החלל. נקודות האחיזה (PDGF) מספקות גם חשמל להפעלת הזרוע, תקשורת לצורך הפעלת הזרוע מעמדת השליטה שבתוך התחנה, ווידאו מהמצלמות שעל גבי הזרוע.
מאחר ויש מתקן היצמדות בכל קצה של הזרוע, אז למעשה אין לה צד קבוע שמחובר לתחנה, והיא מסוגלת לנוע ממקום למקום כמו זחל, כשהיא נצמדת לנקודות האחיזה כל צעד באמצעות קצה אחר שלה.
הזרוע מסוגלת להניף עצמים בעלי מסה של מעל מאה טון, כמו חלקים שלמים של התחנה בזמן ההרכבה שלה. כמו כן משתמשים בזרוע כדי ללכוד ולעגון סוגים מסויימים של חלליות מטען, וכדי לשמש משטח קבוע לאסטרונאוטים שיוצאים לפעילות מחוץ לתחנת החלל.

מערכת MSS עם כל רכיביה יחדיו

הזרוע הרובוטית מסוגלת גם להתחבר לרכיב אחר של ה- MSS, שנקרא "מערכת בסיס ניידת", או MBS (אני יודע, כל תעשיית החלל בעולם חובבת ראשי תיבות מעבר לכל טעם טוב...). מערכת זו היא פלטפורמת עבודה ונשיאת ציוד עבור אסטרונאוטים במהלך פעילות מחוץ לתחנה. היא מורכבת על מסילה הפרושה לאורך המודולים המרכזיים המרכיבים את תחנת החלל הבינלאומית, ומסוגלת לנוע לאורכה וכך להסיע אסטרונאוטים, ציוד ואת Canadarm2 מצד אחד של התחנה לצידה השני.
MSS על שטר קנדי

אל ה- MBS ניתן לחבר את Canadarm2, ובמקביל גם את הזרוע הנוספת של ה- MSS, שנקראת SPDM או בקיצור דקסטר (Dextre). רובוט זה נועד לבצע פעולות שבעבר דרשו מאסטרונאוטים לצאת ל"הליכת חלל". מצוייד בשתי "ידיים" מרובות מפרקים, בפנסים, מצלמות וידאו וארגז כלי עבודה, מסוגל דקסטר לבצע פעולות עדינות מחוץ לגוף התחנה.

קצות ה"ידיים" של דקסטר.

את דקסטר ניתן להציב על גבי כל PDGF (נקודות האחיזה המספקות חשמל, תקשורת ווידאו); על גבי ה- MBS, על גבי כל אחד מנקודות האחיזה הקבועות, ואפילו בקצה הזרוע הרובוטית Canadarm2, שימוש שיוצר זרוע ארוכה וחזקה שמסתיימת בזוג ידיים מצויידות בשלל כלי עבודה.
דקסטר בפעולה:


זרועות נוספות

בנוסף למערכת השירות הניידת, קיימות עוד שלוש זרועות קבועות.
הותיקות שבהן הן שתי זרועות סטרלה (Strela), שהן למעשה מנופים ידניים זהים לאלו ששימושו בתחנת החלל הרוסית מיר לפני שנים. שתי הזרועות בנויות כמוטות טלסקופיים אשר ניתן לפרוש לאורך של כתשעה מטרים, וכך לכסות את כל מרחב המודולים הרוסיים של תחנת החלל. הן משמשות לטיפול במטען וציוד שיש לנייד למקום חדש, או כדי לעגון קוסמונאוטים במהלך פעילות מחוץ לגוף התחנה. זרועות הסטרלה אינן מסוגלות ללכוד חלליות לצורך עגינה כי אין בכך צורך; החלליות הרוסיות עוגנות באופן אוטומטי ללא צורך בלכידה על ידי זרוע.

קוסמונאוט נעזר בזרוע סטרלה מחוץ למודול פּירְס של תחנת החלל הבינלאומית.

בקצה השני של תחנת החלל הבינלאומית נמצא המודול קיבּוֹ של סוכנות החלל היפנית. המודול כולל מעבדה גדולה מדוחסת, שאסטרונאוטים יכולים לעבוד בה, ומשטח חיצוני גדול שעליו ממוקמים ניסויים מדעיים שונים הדורשים חשיפה לחלל. כדי למקם ולהפעיל את הניסויים החיצוניים, מוצבת מעליהם זרוע רובוטית מתוצרת יפן. זרוע זו היא באורך של כמעט 10 מטרים ובעלת שישה מפרקים. בקצה שלה מורכבת זרוע נוספת לצורך פעולות עדינות. היא באורך של מעל שני מטרים וגם לה שישה מפרקים. כאשר חללית מטען מסוג קונוטורי (חללית יפנית) עוגנת בתחנת החלל, הזרוע הזו מסוגלת לשלוף מתוכה רכיבים ולחברם ישירות למשטח הניסויים.

מודול קיבו והזרוע הרובוטית שלו.

בסוף 2013 או בחודשים הראשונים של 2014, מתוכננת החלפה של אחד המודולים הישנים של סוכנות החלל הרוסית. המודול החדש, נַאוּקָה שמו, יישא זרוע רובוטית חדשה ששמה ERA, שפותחה על ידי סוכנות החלל האירופאית. זרוע זו דומה במאפייניה ובאופן הפעלתה לזרוע הקנדית, אולם ממדיה קטנים הרבה יותר מאחר והיא מתוכננת לשרת את המודולים הרוסיים, שאינם דורשים, כאמור, לכידת חלליות מטען לצורך עגינה. כמו כן היא תואמת את נקודות האחיזה שעל גבי המודולים הרוסיים, שכמובן אינם תואמים לשאר תחנת החלל. כמו Canadarm2, גם ERA תוכל לבצע פעולות אוטומטיות או אוטומטיות למחצה ולסייע לפעילות של אסטרונאוטים מצידה החיצוני של תחנת החלל.

כך אנו מגיעים כמעט לשמונה זרועות, שזו תהיה הנקודה שבה ניתן יהיה להכתיר את תחנת החלל הבינלאומית כתמנון רובוטי בחלל. אבל בעצם גם שש זרועות זה לא רע.


__________________________________________
קרדיט לכל התמונות: NASA

תזכורת: במוצאי שבת הקרובה בשעה 21:00 תשודר תכנית מס' 2 של "החללית", תכנית בשידור חי העוסקת בדברים מעניינים שקורים בחלל - אסטרונומיה, חקר החלל, משימות מאויישות. באופן לא מפתיע אלה בערך אותם נושאים שעליהם אני כותב, כי אני מנהל את המיזם הזה.
ניתן לצפות בתכנית באותו קישור (שיפורסם קצת לפני התכנית), אבל לצופים בזמן-אמת יהיה היתרון של היכולת להגיב ולשאול באמצעות התגובות.
אני מזמין אתכם לצפות בנו.
קישור לדף האירוע בפייסבוק
קישור לדף האירוע בגוגל-פלוס

2 comments:

  1. 'הזרוע מסוגלת להניף עצמים בעלי מסה של מאה טון'
    לא ברור לי ההבדל בין 'מסה' למשקל. כלומר אם בחלל אין כמעט כוח משיכה, מה זה משנה אם משהו שוקל מאה טון או אלף? מה בדיוק צריך לעשות כדי שהזרוע 'תניף' עצם כבד יותר אם אין לה כוח משיכה להיאבק בו?

    השבמחק
    תשובות
    1. עצמים מאסיביים קשה להזיז ממקומם כי ההתמד שלהם (האינרציה) גבוה. ככל שהמסה גדולה יותר, העצם נוטה יותר להמשיך במצב הקודם שלו (מנוחה או תנועה במהירות קבועה).
      זה תקף עם או בלי כוח משיכה בסביבה.
      המשמעות ההנדסית היא שאם הזרוע תנסה להזיז עצם בעל מסה גדולה מדי, היא פשוט תישבר כי היא לא מספיק חזקה.

      מחק