МКС рыскает на орбите? И если да, то почему?

В справочном руководстве НАСА по МКС ( PDF , 37 МБ) объясняется использование реактивных колес — гироскопов управления моментом (CMG) — для управления положением/ориентацией станции.

Насколько я понимаю, станция активно контролируется, чтобы надир всегда был направлен к Земле (животом вниз). Это подтверждает пост: Почему МКС вращается ровно один раз за орбиту?

[ISS поддерживает] постоянное положение относительно Местной Вертикальной Местной Горизонтальной (LVLH).

Проблема: на большинстве анимаций показано, как МКС движется вперед, но в ходе одного полета шаттла это не так, что может означать, что станция отклоняется от курса по отношению к своей оси зенит-надир (преднамеренно или из-за к некоторой орбитальной механике).

Например, на презентационном видео STS-115 в 4:36 вид показывает, что пристыкованный шаттл носом вверх движется вперед, что означает, что станция движется кормовой частью вперед (сначала российский сегмент). Это потому, что Шаттл был пристыкован к PMA-2 (Судьба вперед), а это означает, что если станция сначала перемещает Судьбу, то вперед движется нижняя сторона Шаттла, а не дверь отсека.

Во время последнего облета через несколько дней, в 12:43 , видно, как станция продвигает Destiny вперед.

В: Отклоняется ли (и почему, если да) МКС на орбите? Если нет, то как можно объяснить это связанное представление (и другие)?

введите описание изображения здесь
Как видно после STS-115, чтобы избежать путаницы в конфигурации (источник: связанный PDF; изменен).

Ответы (1)

tl;dr Во время сборки МКС станция маневрировала больше, чем сейчас.

Вы правы, что пристыкованный стек Шаттла/МКС маневрировал во время миссии STS-115.

Запланированные положения для нескольких последних миссий шаттлов доступны в разделах Attitude Timeline их планов полета, опубликованных на странице АО FDF. План полета STS-115 здесь .

Ссылаясь на это (стр. 4-5 и 4-6), мы можем видеть, что на протяжении большей части фазы стыковки стек летел в положении Bias-XLV-ZVV , но маневрировал в пару положений XPOP для развертывания солнечных батарей. установлен миссией.

МКС будет маневрировать в положение 4A Solar Array Deploy. Ожидается , что в течение первого периода изоляции [ sic ] после после сна экипаж развернет мачту солнечной батареи 4A до 15,5 отсеков (49%), а затем до 31,5 отсеков (100%). После развертывания 4A и завершения визуальной проверки SSRMS будет настроена для подготовки к развертыванию солнечной батареи 2A. МКС перейдет в положение 2A Solar Array Deploy и передаст управление ориентацией шаттлу. Шаттл будет поддерживать ориентацию во время развертывания 2A и в течение периода дополнительной изоляции [ sic ]. Мачта солнечной батареи 2A развернута на 15,5 отсеков (49%), выдерживается в течение 30 минут для теплового кондиционирования, а затем завершается развертывание до 31,5 отсеков (100%). Временная шкала защищает 1 изоляцию [ sic] периода на солнечную батарею и дополнительный период изоляции [ sic ] для аварийного развертывания. После этих трех инсоляционных периодов из-за термика МКС в течение 6 часов. требуется период восстановления в номинальном положении перед новой попыткой развертывания. Шаттл вернется в номинальное положение TEA, прежде чем передать управление ориентацией обратно на МКС.

  • -XLV -ZVV означает, что отрицательная ось X МКС направлена ​​на местную вертикаль, а отрицательная ось Z направлена ​​на вектор скорости. Это положение «смещенное -XLV-ZVV» было положением равновесия крутящего момента для стека на этом этапе строительства МКС, когда станция была асимметричной. Здесь объясняются положения равновесия крутящего момента .
  • XPOP ​​означает, что ось X МКС перпендикулярна плоскости орбиты.

Система отсчета по оси X, перпендикулярной плоскости орбиты (XPOP), показана на рисунке C-3. XPOP ​​- это квазиинерциальная система отсчета, которую можно визуализировать по 90-градусному рысканию системы LVLH в орбитальный полдень. Ось X указывает вне плоскости, а оси Y и Z лежат в плоскости орбиты. Обратите внимание, что в отличие от LVLH, который вращается вместе со Станцией, когда Станция вращается вокруг Земли, XPOP остается фиксированным, при этом ось X Станции направлена ​​вне плоскости, а ось Z выровнена с вектором орбиты в полдень. XPOP ​​является «квазиинерциальной» системой отсчета, потому что по мере того, как плоскость орбиты медленно регрессирует, система отсчета XPOP также регрессирует, чтобы ось X указывала вне плоскости орбиты.

введите описание изображения здесь

(описание XPOP и изображение отсюда )

На ранних, асимметричных этапах строительства МКС использовались различные положения. Некоторые другие обсуждаются здесь . Я не могу найти положение, в котором прото-МКС летел до стыковки STS-115, но это было еще одно положение - в плане полета говорится: "Шаттл будет маневрировать стеком в положении Bias -XLV +ZVV" после стыковки. .

Кроме того (хотя у меня нет общедоступных документов, указывающих на то, что я нашел), они недавно ввели предвзятость рыскания в положениях во время высоких бета-периодов, чтобы улучшить производство энергии.