MMU-Manned Maneuvering Unit

[Air Q]

Wstęp
Czy pamiętacie jeszcze wyczyny Scotta Parazynskiego podczas naprawy paneli słonecznych w STS-120? Był to jeden z ciekawszych spacerów kosmicznych w historii lotów wahadłowców. Zapewne był szczególnie widowiskowy dla samego Parazynskiego. Równie widowiskowe były spacery wykonywane w pierwszej połowie lat 80-tych przy użyciu MMU -Manned Maneuvering Unit.

MMU czyli osobisty zespół manewrujący, w przeciwieństwie do tradycyjnych spacerów umożliwiał wykonywanie EVA bez stosowania jakichkolwiek elementów łączących astronaute z wahadłowcem.

Krótki zarys historyczny

• Edward White podczas Gemini-4 w 1965 (pierwszy spacer amerykanina) oraz Michael Collins w Gemini-10 w 1966. Oboje mieli do dyspozycji tzw. "Zip" gun (Hand-Held Self-Maneuvering Unit), czyli rodzaj pistoletu z którego wylatywał tlen pod ciśnieniem. "Zip" gun zapewniał pewną ograniczoną manewrowość. Poza tym astronauta nadal był fizycznie połączony ze statkiem za pomocą przewodu tlenowego. Poniżej zdjęcie:
  
  http://www.apolloexplorer.co.uk/photo/img/GT4/10074016.jpg
  http://www.capcomespace.net/dossiers/espace_US/gemini/GT4%20ZIP.jpg
  
• U.S Air Force na potrzeby stacji orbitalnej MOL-Manned Orbiting Laboratory(która i tak ostatecznie nie powstała) zaprojektowała AMU czyli Astronaut Maneuvring Unit, który miał zapewnić dużo lepszą kontrole w przestrzeni niż "Zip" gun. AMU był plecakiem zakładanym na skafander kosmiczny. Jako materiał pędny wybrano nadtlenek wodoru. Co ciekawe AMU umożliwiał trzykrotnie szybszą zmianę prędkości (delta V) niż późniejszy MMU.
  AMU miał być przetestowany podczas Gemini-9 w 1966r przez Eugena Cernana (statki Gemini miały być wykorzystywane w lotach MOL), jednak podczas tego spaceru Cernanowi, na skutek zbyt dużego wyczerpania fizycznego oraz zaparowanego wizjera nie udało się wykonac tego zadania.
  
  (warto zwrócić uwagę na szary materiał chroniący skafander przed gorącymi gazami wylotowymi z AMU. Nazywał się Chromel-R i został później wykorzystany przy produkcji butów i rękawic używanych na powierzchni Księżyca przez astronautów Apollo: http://www.myspacemuseum.com/bootglove.htm)
  http://www.apolloexplorer.co.uk/photo/img/GT9/10074333.jpg
  http://www.apolloexplorer.co.uk/photo/img/GT9/10074342.jpg
  http://www.capcomespace.net/dossiers/espace_US/gemini/astronautes/GT9%20AMU%20dessin.jpg
  http://www.capcomespace.net/dossiers/espace_US/gemini/astronautes/GT9%20AMU%20montage.jpg
  Podczas kolejnych lotów Gemini, AMU nie był wykorzystywany. W roku 1973 drugi AMU poleciał w kosmos, tym razem podczas misji Skylab-3. Jednak tutaj AMU był testowany tylko i wyłącznie wewnątrz stacji (z tego powodu użyto azotu zamiast nadtlenek wodoru).
  

MMU, podstawowe dane techniczne
MMU był rodzajem plecaka odrzutowego, który współdziałał ze skafandrem kosmicznym użwywanym podczas lotów wahadłowców EMU-Extravehicular Mobility Unit. Jego masa wynosiła 148kg. Do kontroli położenia, MMU wyposażono w 24 dysze, tutaj materiałem pędnym był azot zgromadzony w dwóch zbiornikach.
Sposób użytkowania MMU był następujący: astronauta ubrany w EMU podłanczał się do plecaka, następnie całość MMU+EMU były odłanczane od elementu do którego przytwierdzony był MMU. Poniższe szkice pokazują jak to wyglądało:

i jeszcze taki rysuneczek...
http://www.capcomespace.net/dossiers/espace_US/shuttle/sts/MMU%2003.jpg
Do misji wahadłowców wykorzystujących MMU zabierano dwa plecaki zamontowane na przeciwko po obu stronach ładowni promu (w pobliżu luku powietrznego).

[Air Q]

STS-41B


Załoga
Dowódca: Vance Brand
Pilot: Robert Gibson
Specjaliści misji:
   Bruce McCandless
   Ronald McNair
   Robert Stewart

Wahadłowiec: Challenger
Start: 3 luty 1984
Lądowanie: 11 luty 1984 (pierwsze lądowanie wahadłowca w KSC)
Była to także pierwsza misja z nowym sposobem numeracji. Zamiast oznaczenia STS-11, zastosowano oznaczenie STS-41B. Poprzednia misja nosiła oznaczenie STS-9 (misja STS-10 została odwołana). Wyjaśnienie tej numeracji przedstawił ostatnio astropol w wątku o STS-122: LINK DO POSTU

Cele misji:

• Pierwsze w histori użycie plecaka MMU (Bruce McCandless został pierwszym żywym satelitą :-)). Korzystając z MMU przestesowano procedury, które miały zostać wykorzystane podczas STS-41C (przechwycenie satelity Solar Max).
  
• Wynieseienie na orbite dwóch satelit: Westar VI oraaz Palapa B-2 (ze względu na awarie stopni rakietowych satelity nie weszły na zaplanowane orbity).
  

Spacery Kosmiczne:
Zaplanowano i wykonano dwa spacery kosmiczne. W obydwu uczestniczyli Bruce McCandless i Robert Stewart. Podczas pierwszego McCandless podczas testów MMU oddalił się na odległość ~100m od wahadłowca. Stewart w tym czasie pracował w ładowni Challengera, oraz na ramieniu wahadłowca.

(Challenger sfotografowany przez kamerę zainstalowaną w MMU)

http://grin.hq.nasa.gov/IMAGES/SMALL/GPN-2000-001087.jpg
(McCandless i MMU, oraz największa uzyskana odległość od wahadłowca)

Podsumowanie misji (filmik, polecam):
http://www.nss.org/resources/library/shuttlevideos/shuttle10.htm

[Air Q]

STS-41C


Załoga
Dowódca: Robert Crippen
Pilot: Francis Scobee
Specjaliści misji:
   George Nelson
   James van Hoften
   Terry Hart
Wahadłowiec: Challenger
Start: 6 kwiecień 1984 (po raz pierwszy "direct ascent trajectory")
Lądowanie: 13 kwiecień 1984


Cele misji:

• Priorytetowym celem była naprawa satelity Solar Max (SMM-Solar Maximum Mission), przede wszystkim jej układu orientacyjnego. Przechwycenie satelity miało być wykonane przy pomocy MMU i ramienia wahadłowca.
  
  (Solar Max, http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/heasarc/missions/solarmax.html).
• Wyniesienie na orbite LDEF-Long Duration Exposure Facility. Za jego pomocą badano zachowanie się różnego rodzaju materiałów podczas długiego czasu na orbicie. LDEF został później sprowadzony na ziemię podczas misji STS-32 (Columbia) w 1990.
• Podczas tej misji po raz pierwszy w historii poleciały kamery IMAXa. Materiały zapisane podczas tej misji wykorzystano później w filmie "The Dream is Alive".

Przechwycenie satelity Solar Max (EVA James van Hoften i George Nelson)
Pierwszą czynnością jaką należało wykonać było przechwycenie uszkodzonego satelity. Ponieważ SMM obracał się, więc najpierw należało ustabilizować satelite tak aby można było go przechwycić za pomocą ramienia wahadłowca. W tym celu planowano, że George Nelson przy użyciu MMU podleci do SMM.

http://images.jsc.nasa.gov/lores/S82-33419.jpg
http://images.jsc.nasa.gov/lores/STS41C-3078.jpg
Nelson miał "przechwycić" satelite Solar Max korzystając z Trunnion Pin Acquisition Device (TPAD), poniżej link:
http://i187.photobucket.com/albums/x9/PhD_airQ/TPAD.jpg
Po ustabilizowaniu satelity przez Nelsona, Crippen i Scobee mieli zbliżyć wahadłowiec do uszkodzonego SMM tak aby Terry Hart mógł przechwycić Solar Max przy pomocy ramienia.
Trzy próby "złapania" satelity przez Georgea Nelsona zakończyły się niepowodzeniem. Postanowiono dokonać kolejnej próby następnego dnia, w międzyczasie POCC-Payload/Platform Operations Control Center w Goddard Space Flight Center zdołał zmniejszyć niestabilność SMM.
Kolejnego dnia udało się złapać Solar Max za pomocą ramienia.

(SMM w ładowni Challengera)

Podsumowanie misji!!!:
http://www.nss.org/resources/library/shuttlevideos/shuttle11.htm

[Air Q]

STS-51A


Załoga
Dowódca: Frederick Hauck
Pilot: David Walker
Specjaliści misji:
   Anna Fisher
   Dale Gardner
   Joseph Allen
Wahadłowiec: Discovery
Start: 8 listopad 1984
Lądowanie: 16 listopad 1984
Była to wyjatkowa misja, po raz pierwszy wahadłowiec wyniósł na orbite dwie satelity (ANIK D2 (TELESAT H) i LEASAT 1 (SYNCOM IV-1)) oraz przechwycił dwie (Palapa B-2 i Westar VI...czyli te, które wcześniej na orbite wyniósł STS-41B!!!).

Cele misji:

• Umieszczenie na orbicie satelity ANIK D2 oraz LEASAT 1
  
• Przechwycenie oraz sprowadzenie na Ziemie satelit Palapa B-2 oraz Westar VI
  
• Na wahadłowcu znajdował się eksperyment Diffused Mixing of Organic Solutions (DMOS)
  

Przechwycenie Palapa B-2 i Westar VI
Strategia postępowania dla obu satelit wyglądała tak samo, ponieważ obie należały do tej samej klasy, HS-376:
http://www.astronautix.com/craft/hs376.htm
1) astronauta nr1 (EV-1) wyposażony w MMU podczepia specjalny adapter tzw: "Stinger" w dyszy silnika (apogee kick motor) satelity
http://i187.photobucket.com/albums/x9/PhD_airQ/01_51a.jpg
http://images.jsc.nasa.gov/lores/S84-35279.jpg
http://images.jsc.nasa.gov/lores/S84-35276.jpg
http://images.jsc.nasa.gov/lores/S84-35278.jpg
2) uchwycenie satelity ramieniem wahadłowca oraz demontaż anteny (OMNI antena) (EV-2)
http://i187.photobucket.com/albums/x9/PhD_airQ/02_51a.jpg
http://images.jsc.nasa.gov/lores/S84-35281.jpg
3) założenie łącznika dla ramienia wahadłowca nad dyskiem anteny tak aby można było złapać satelite od drugiej strony
http://i187.photobucket.com/albums/x9/PhD_airQ/03_51a.jpg
http://images.jsc.nasa.gov/lores/S84-35282.jpg
4) EV-1 odłancza wcześniej zainstalowany adapter (punkt 1), ramię wahadłowca umieszcza satelite w takiej pozycji, że astronauta nr2 (EV-2) umieszcza adapter montowany w dyszy silnika (berthing adapter), służy do umiejscowienia satelity w ładowni promu.
http://i187.photobucket.com/albums/x9/PhD_airQ/04_51a.jpg
http://images.jsc.nasa.gov/lores/S84-35280.jpg
5) umieszczenie satelity w ładowni promu i demontaż łącznika zainstalowanego w pkt. 3)


Oba spacery przeprowadzili Dale Gardner i Joseph Allen. Pierwszym celem był Palapa B-2. Pkt. 1) oraz 2) zostały wykonane zgodnie z planem. Niestety nie udało się zainstalować łącznika nad dyskiem anteny. Poradzono sobie następująco, jeden z astronautów najzwyczjniej przytrzymał satelite (zadanie niełatwe biorąc pod uwagę dużą masę satelity, a przy tym bezwładność), w tym czasie drugi zamontował uchwyt do zamocowania w ładowni. Podobnie postąpiono z satelitą Westar VI.


Kilka zdjęć:

(Dale Gardner podczas ćwiczeń)

(Dale Gardner i satelita Westar VI)

http://images.jsc.nasa.gov/lores/STS51A-104-050.jpg
(Dale Gardner)
http://images.jsc.nasa.gov/lores/S84-46763.jpg
(przechwycone satelity na Ziemi)

Podsumowanie misji!!!:
http://www.nss.org/resources/library/shuttlevideos/shuttle14.htm

[Air Q]

SAFER i czasy współczesne

MMU mimo swoich dużych możliwości nigdy nie został wykorzystany w kolejnych misjach wahadłowców. Po katastrofie Challengera jego używanie w misjach uznano za zbyt ryzykowne. Na tym jednak historia się nie kończy. W roku 1994 podczas misji STS-64 przetestowano SAFER-Simplified Aid for EVA Rescue. Jest to dużo mniejszy niż MMU zakładany plecak. Jednak jak sama nazwa wskazuje został zaprojektowany jako środek ratunkowy. SAFER umożliwia powrót do wahadłowca/ISS w przypadku oddryfowania podczas spaceru kosmicznego.


http://iss.jaxa.jp/iss/3a/pict/safer.gif
(schemat)


(Scott Parazynski podczas STS-120, widać wyraźnie SAFER)