통합 트러스 구조

Integrated Truss Structure
ISS 솔라 어레이와 강철 트러스 구조의 EVA 뷰.흰색 외피는 미세 금속으로부터 보호하기 위한 케블라 패널입니다.
2021년 11월 현재 ISS 요소.

국제우주정거장(ISS)의 Integrated Trus Structure(ITS; 통합트러스구조)는 물류운반선, 라디에이터, 태양전지 어레이 등 다양한 비압축 부품이 장착된 연결된 트러스들의 선형 배열로 구성됩니다.ISS에 버스 아키텍처를 제공합니다.그것은 길이가 약 110미터이고 알루미늄과 스테인리스강으로 만들어졌다.

트러스 구성 요소

2019년 트러스 철골구조, 좌현 방열기 및 태양광 어레이의 고공면도

모든 트러스 구성요소는 계획된 엔드 포지션의 이름을 따서 명명되었습니다. 즉, Z는 천정을, S는 우현을, P는 좌현을 나타내며, 번호는 순차적 위치를 나타냅니다.S0 트러스는 Destiny의 천정 위치 중앙에 장착되고 우현이나 좌현 쪽도 아니기 때문에 잘못된 명칭으로 간주될 수 있습니다.

제조업

나사 우주 비행사 리드 와이즈먼이 트러스 구조의 철골조를 검사합니다.

ISS 트러스 세그먼트는 Boeing이 캘리포니아 헌팅턴 비치, 루이지애나 뉴올리언스Michoud 조립 시설, 앨라배마 주 헌츠빌의 마셜 우주 비행 센터 및 [citation needed]오클라호마 주 툴사에 있는 시설에서 제작했습니다.트러스들은 최종 조립과 점검을 위해 케네디 우주 센터의 우주 정거장 처리 시설로 운송되거나 운송되었습니다.

구조 프레임워크는 인베스트먼트 주조, 강철 열간 압연, 마찰 스티르 및 TIG 용접 공정을 [citation needed]포함한 여러 제조 공정을 사용하여 만들어졌습니다.

Z1 트러스

Z1 트러스
Z1 트러스 모듈 위에 있음

최초의 트러스 조각인 Z1 트러스(Truss)는 2000년 10월에 STS-92에 실려 발사되었다.여기에는 제어 모멘트 자이로스코프(CMG) 어셈블리, 전기 배선, 통신 장비 및 우주 정거장의 정전하를 중화하도록 설계된 2개의 플라즈마 접촉기가 포함되어 있습니다.

Z1 트러스의 또 다른 목적은 STS-120 동안 P5 트러스 끝으로 재배치될 때까지 "P6 트러스 및 솔라 어레이"의 임시 장착 위치 역할을 하는 것이었다.Z1 트러스(Truss)는 주 트러스(Truss)의 일부가 아니었지만, ISS의 첫 영구 격자 구조였으며, 거더(Girder)와 매우 흡사해 향후 ISS의 주요 트러스(Truss) 또는 백본(Backbone)을 추가할 수 있는 기반을 마련했다.그것은 스테인리스강, 티타늄, 알루미늄 합금으로 만들어진다.

Z1 트러스 대부분은 압축이 해제되어 있는 반면, CBM(Common Berching Mechanism) 포트를 갖추고 있으며, 이 포트는 유니티 저부와 유니티 천정 포트를 연결하며,[1][2] 우주 비행사는 EVA 없이 유니티와 트러스 사이에 전기 접지 스트랩을 연결할 수 있는 작은 가압 돔을 포함하고 있습니다.또 Z1의 CBM 내부의 돔을 수납공간으로 [3]이용할 수 있다.

Z1 트러스에는 정면을 향한 수동 정박 메커니즘(MBM) [4]링도 있습니다.이 MBM은 포트가 아니며 가압이나 전기는 없지만 수동형 CBM을 고정하기 위해 [5]핸드헬드툴을 사용하여 조작할 수 있습니다.Z1 트러스 MBM은 STS-98에서 Destiny lab이 Unity 노드에 버트되는 동안 PMA-2를 일시적으로 고정하기 위해 한 번만 사용되었습니다.2002년 4월 인근 S0 트러스 설치 이후 MBM으로의 접근이 차단되었다.

2007년 10월, P6 트러스 요소는 Z1에서 분리되어 P5로 이동되었습니다.P6은 이제 P5와 영구적으로 연결됩니다.Z1 트러스에는 CMG, 통신 장비 및 플라즈마 컨택터가 탑재되어 있습니다.또, Z1은 유니티(노드 1)에만 접속되어 다른 우주 정거장 요소를 탑재하고 있지 않습니다.

2008년 12월 Ad Astra Rocket Company는 NASA와 VASIMR 이온 추진기의 비행 테스트 버전을 재기동 임무를 인계받기 위해 설치하기로 합의했다고 발표했다.2013년,[6] 2015년에는 스러스터 모듈을 Z1 트러스 위에 배치할 예정이었습니다.NASA와 Ad Astra는 2015년에 [7]VASIMR 엔진 개발 계약을 체결했습니다.그러나 2015년에 나사는 ISS로 VF-200을 비행하는 계획을 중단했다.NASA 대변인은 ISS가 "원하는 엔진 성능 수준에 대한 이상적인 시연 플랫폼이 아니었다"[8]고 말했다. (이온 추진기를 사용해 궤도를 유지한 우주선의 예는 중력장과 정상 상태 해양 순환 탐색기이다.)

STS-92의 승무원이 국제우주정거장에 설치한 Z1 트러스의 다양한 모습을 보여주는 애니메이션.
이 2001년 사진은 Z1 Truss가 태양 어레이와 모듈 사이의 중요한 요소였던 트러스 대체 구성을 보여줍니다.
탐험대 11 사령관 세르게이 K. Z1 트러스 돔 안에 있는 크리칼레프.

S0 트러스

S0 트러스
미국 연구소와 연결되는 S0 트러스 스틸 마운트 구조

S0 트러스(중앙 통합 트러스 어셈블리 우현 0 트러스라고도 함)는 우주 정거장의 중앙 백본을 형성합니다.2002년 4월 STS-110에서 Destiny Laboratory Module 상단에 부착되었습니다.S0은 가압 스테이션 모듈로 전원을 공급하고 모듈로부터 S1 및 P1 트러스까지 열을 전달하기 위해 사용합니다.S0 트러스는 ISS에 도킹되지 않고 모듈-트러스 구조(MTS) 스테인리스강 스트럿 4개로 연결됩니다.

P1, S1 트러스

S1 트러스
P1 트러스

P1 및 S1 트러스(좌현 우현 열방열 트러스라고도 함)는 S0 트러스에 부착되어 있으며 우주 정거장과 함께 Canadarm2와 우주 비행사를 작업장으로 이송하기 위한 카트가 들어 있습니다.각각 290kg(637lb)의 무수 암모니아가 3개의 열제거 방사기를 통해 흐릅니다.2002년 10월 STS-112에서 S1 트러스, 2002년 11월 STS-113에서 P1 트러스 각각 발사됐다.S1 및 P1 구조물의 상세한 설계, 테스트 및 시공은 캘리포니아주 헌팅턴 비치의 맥도넬 더글라스(현 보잉)에 의해 수행되었다.1996년에 구조물을 위한 첫 번째 부품이 절단되었고, 1999년에 첫 번째 트러스 배송이 이루어졌다.

P2, S2 트러스

P2와 S2 트러스는 원래 우주 정거장 프리덤 설계에서 로켓 추진기의 위치로 계획되었다.ISS의 러시아 부품도 그러한 기능을 제공했기 때문에, 그 장소에서는 우주 정거장 프리덤 설계의 재기동 기능이 더 이상 필요하지 않았습니다.그래서 P2와 S2는 [9]취소되었다.

P3/P4, S3/S4 트러스 어셈블리

P3/P4 트러스 상세 구성 요소 및 전개(애니메이션)
P3/P4 트러스
S3/S4 트러스

P3/P4 트러스 어셈블리는 2006년 9월 9일 발사된 우주왕복선 아틀란티스 STS-115 미션에 의해 설치되었으며 P1 세그먼트에 부착되었습니다.P3와 P4 세그먼트는 함께 한 쌍의 태양 어레이, 라디에이터 및 태양 어레이를 목표로 하는 회전 조인트를 포함하며 P3과 P4를 연결합니다.설치 시에는 회전 이음매에 전력이 공급되지 않았기 때문에 P4 솔라 어레이 날개에 의해 발생하는 전기는 P4 세그먼트에만 사용되고 나머지 스테이션에는 사용되지 않았습니다.그 후 2006년 12월, STS-116에 의한 발전소의 대규모 전기 배선이 이 전력을 전체 그리드에 배선하였다.S3/S4 트러스 조립체(P3/P4의 미러 이미지)는 2007년 6월 11일 STS-117, 미션 13A 비행 중 우주왕복선 아틀란티스에 의해 설치되었고 S1 트러스 세그먼트에 장착되었다.

주요 P3 및 S3 서브시스템에는 세그먼트 투 세그먼트 어태치 시스템(SSAS), 솔라 알파 로터리 조인트(SARJ) 및 비압축 화물 캐리어 어태치 시스템(UCCAS)이 포함됩니다.P3 트러스 세그먼트의 주요 기능은 2개의 UCCAS 플랫폼에 연결된 페이로드에 기계적, 전원 및 데이터 인터페이스를 제공하는 것입니다. 즉, 태양 추적을 위한 축 방향 색인화 또는 SARJ를 통한 태양에 따른 어레이 회전, 모바일 트랜스포터의 이동 및 작업장 설비입니다.P3/S3 1차 구조는 육각형 모양의 알루미늄 구조로 되어 있으며 4개의 벌크헤드와 6개의 롱론([10]longeron)을 포함하고 있습니다.또한 S3 트러스에서는 2009년 첫 출시 및 설치 예정인 EXPRESS Logistics Carrier 로케이션도 지원합니다.

P4 및 S4 태양광 모듈(PVM)의 주요 서브시스템에는 2개의 솔라 어레이 날개(SAW), 태양광 라디에이터(PVR), 알파 조인트 인터페이스 구조(AJIS), 수정 로켓다인 트러스 부착 시스템(MRTAS) 및 베타 짐발(BalGA)이 있습니다.

P5, S5 트러스

P5 트러스
S5 트러스

P5 트러스 및 S5 트러스는 각각 P6 및 S6 트러스를 지지하는 커넥터입니다.P3/P4 및 S3/S4 트러스 어셈블리의 길이는 우주왕복선의 화물칸 용량에 의해 제한되었으므로 트러스 연장에 이러한 작은(3.37m 길이) 커넥터가 필요합니다.P5 트러스는 2006년 12월 12일 STS-116의 첫 EVA에서 설치되었다.S5 트러스는 STS-118 임무에 의해 궤도에 진입하여 2007년 8월 11일에 설치되었다.

P6, S6 트러스

P6 트러스
재배치 후 P6 트러스
S6 트러스

P6 트러스에는 P4 트러스에서 SAW가 활성화되기 전에 발전소에 필수적인 전기를 생산하는 대형 Solar Array Wing(SAW)이 포함되어 있기 때문에 P6 트러스 세그먼트가 추가된 두 번째 트러스 부분이었다.원래 Z1 트러스에는 SAW를 장착하여 STS-97에서 SAW를 확장하였으나 STS-116STS-117에서 각각 P4와 S4 트러스에서 SAW를 위한 공간을 확보하기 위해 SAW를 한 번에 절반씩 접었다.셔틀 미션 STS-120(조립 미션 10A)은 Z1에서 P6 트러스(트러스)를 분리하여 P5 트러스(트러스)에 재장착하고 라디에이터 패널을 재배치하여 SAW의 재배치를 시도했다.1개의 SAW(2B)는 정상적으로 전개되었지만, 2번째 SAW(4B)는 약 80%에서 일시적으로 전개를 정지하는 현저한 티어(tear)가 발생했다.이 문제는 나중에 수정되어 어레이가 완전히 도입되었습니다.이후 조립 미션(시퀀스 이탈 STS-119)은 S6 트러스(S5 트러스)에 장착했으며, 이 트러스(S5 트러스)는 네 번째이자 마지막 솔라 어레이와 라디에이터가 장착되었습니다.

트러스 미술관

트러스 서브시스템

솔라 어레이

아코디언처럼 접힌 태양광 어레이의 근접도.

국제우주정거장의 주요 에너지원은 현재 우주정거장에 있는 4개의 대형 태양광 발전 어레이로, 때때로 솔라 어레이 날개(SAW)라고도 불린다.첫 번째 어레이 쌍은 2000년 후반 STS-97에서 Z1 위에 출시되어 설치된 P6 트러스 세그먼트에 부착됩니다.P6 세그먼트는 2007년 11월 STS-120 도중 P5 트러스 세그먼트에 볼트로 고정되어 최종 위치로 재배치되었습니다.두 번째 어레이 쌍은 2006년 9월 STS-115에서 출시되어 설치되었지만 2006년 12월 STS-116이 전기 배선을 받을 때까지 전력을 공급하지 않았습니다.세 번째 어레이 쌍은 2007년 6월에 STS-117에서 설치되었습니다.최종 한 쌍은 STS-119로 2009년 3월에 도착했다.러시아가 건설한 Science Power Platform을 통해 더 많은 태양광 발전을 이용할 수 있었지만 [10]취소되었다.

각 솔라 어레이 윙은 길이 34m, 폭 12m(39ft)이며, 질량은 약 1,100kg(2,400lb)이며, 거의 30kW의 직류 [11]전력을 발생시킬 수 있습니다.전개 마스트를 사이에 두고, 2개의 태양광 담요로 분할됩니다.각 담요에는 16,400개의 실리콘 광전지 셀이 있으며, 각 셀은 8cm x 8cm이며, 각각 200개의 셀과 4,100개[10]다이오드로 구성된 82개의 활성 패널로 그룹화됩니다.

각각의 담요는 아코디언처럼 접혀 우주로 콤팩트하게 배달되었다.궤도에 진입하면 각 담요 쌍 사이의 전개 돛대가 어레이를 전체 길이로 펼칩니다.BGA(Beta Gimbal Assembly)로 알려진 김발은 국제우주정거장에 [citation needed]최대한의 전력을 공급하기 위해 어레이가 태양을 향하도록 어레이를 회전시키는 데 사용됩니다.

시간이 지남에 따라 날개의 광전지는 15년의 수명을 위해 설계되어 점차 열화되었습니다.이는 2000년과 2006년에 P6 및 P4 Truss를 최초로 출시한 어레이에서 특히 두드러집니다.P6 트러스 날개를 늘리기 위해 NASA는 2021년 6월 SpaceX Dragon 2 미션 SpaceX CRS-22에 탑재된 롤아웃 솔라 어레이의 스케일업 버전을 2개 발사했으며 SpaceX CRS-25와 SpaceX CRS-26에 탑재된 4개를 추가로 발사할 예정이다.이러한 어레이는 기존 어레이보다 가볍고 전력 절약성이 뛰어납니다.날개 길이의 3분의 2까지 날개의 중앙 부분을 따라 배치되도록 되어 있습니다.Expedition [12]64의 대원들이 P6 트러스 마스트 캔에 새로운 어레이를 위한 지지 브래킷을 설치하는 작업을 시작했습니다.첫 번째 두 어레이를 P6 브래킷에 설치하고 배치하는 작업은 Expedition [13][14][15]65의 Shane Kimbrow와 Thomas Pesquet에 의해 세 번의 우주 유영에 걸쳐 성공적으로 수행되었습니다.

솔라 알파 회전 조인트

알파 조인트는 태양 어레이가 태양을 추적할 수 있도록 해주는 주 회전 조인트입니다. 공칭 작동 시 알파 조인트는 각 궤도마다 360° 회전합니다(다만 나이트 글라이더 모드 참조).한쪽 Solar Alpha Rotary Joint(SARJ)는 P3 트러스 세그먼트와 P4 트러스 세그먼트 사이에 위치하고 다른 한쪽은 S3 트러스 세그먼트와 S4 트러스 세그먼트 사이에 위치한다.작동 시 이러한 조인트는 지속적으로 회전하여 태양 방향의 선외 트러스 세그먼트에 있는 태양 어레이 날개를 유지합니다.각 SARJ는 직경이 10피트이고 무게는 약 2,500파운드이며 베어링 어셈블리와 서보 제어 시스템을 사용하여 연속적으로 회전할 수 있습니다.좌현과 우현 모두에서 모든 전력이 SARJ의 UTA(유틸리티 전송 어셈블리)를 통해 흐릅니다. 롤 어셈블리는 회전 인터페이스를 통해 데이터와 전원을 전송할 수 있으므로 풀 필요가 없습니다.SARJ는 록히드 마틴과 그 하청업체들에 [10]의해 설계, 건설 및 테스트되었습니다.

Solar Alpha Rotary Joints에는 ITS의 외부 세그먼트가 회전하고 태양을 추적할 수 있는 드라이브 잠금 어셈블리가 포함되어 있습니다.DLA의 구성 요소는 불 기어 역할을 하는 레이스 링과 맞물리는 피니언입니다.각 SARJ에는 2개의 레이스 링과 2개의 DLA가 있어 온오빗 용장성을 실현합니다.다만, 대체 레이스 링을 이용하기 위해서, DLA와 Trundle Bearing Assembly(TBA)의 위치를 변경하려면 , 일련의 스페이스 워크가 필요합니다.예비 DLA가 STS-122[16]ISS에 반입되었습니다.

2007년에는 우현 SARJ와 2개의 베타 짐벌어셈블리(BGA)[17] 중 하나에서 문제가 검출되었습니다.조인트 메커니즘의 트랙의 과도한 조기 마모로 인해 손상이 발생했습니다.SARJ는 문제 진단 중에 동결되었으며,[18] 2008년에는 이 문제를 해결하기 위해 트랙에 윤활유를 도포했습니다.

전원 조절 및 저장

순차 분로 장치(SSU)는 일사 기간(태양 포인팅 기간 동안 어레이가 전력을 모을 때) 동안 수집된 태양열 전력을 대략적으로 조절하도록 설계되었습니다.82개의 개별 스트링(전원선)이 솔라 어레이에서 SSU로 연결됩니다. 각 스트링의 출력은 전달되는 전력량을 조절합니다.조절 전압 설정값은 IEA에 위치한 컴퓨터에 의해 제어되며, 일반적으로 약 140V로 설정됩니다.SSU에는 모든 작동 조건에서 출력 전압을 최대 200V DC 미만으로 유지하는 과전압 보호 기능이 있습니다.이 전원은 BMRRM을 통해 IEA에 있는 DCU로 전달됩니다.SSU의 크기는 32x20x12인치(81x51x30cm), 무게는 185파운드(84kg)[citation needed]입니다.

S4, P4, S6 및 P6 트러스 위에 위치한 각 배터리 어셈블리는 24개의 경량 리튬 이온 배터리 셀과 관련된 전기 및 기계 [19][20]장비로 구성됩니다.각 배터리 어셈블리의 명판 용량은 110Ah(396,000C)(원래 81Ah) 및 4kWh(14MJ)[21][22][23]입니다.이 전원은 각각 BCDU와 DCU를 통해 ISS에 공급됩니다.

배터리는 본 발전소에 생명 유지 시스템 및 실험을 지속할 수 있는 전력이 없는 경우가 없도록 보장합니다.궤도의 햇빛 부분 동안, 배터리는 충전됩니다.니켈 수소 배터리의 설계 수명은 6.5년으로,[24][22] 관측소의 예상 수명인 30년 동안 여러 번 교체되었다.배터리 및 배터리 충전/방전 장치는 [26]Boeing과 계약하여 Space Systems/Loral(SS/L)[25]에서 제조합니다.P6 트러스 Ni-H2 배터리는 2009년과 2010년에 우주왕복선 [23]임무에서 가져온 더 많은 Ni-H2 배터리로 교체되었다.니켈 수소 배터리의 설계 수명은 6.5년이며 35%의 방전 깊이에서 38,000 충전/방전 주기를 초과할 수 있습니다.각 배터리는 40x36x18인치(102x91x46cm)[27][22]로 측정되며 무게는 170kg입니다.

2017년부터 2021년까지 니켈 수소 배터리는 리튬 이온 [23]배터리로 대체되었다.2017년 1월 6일 Expedition 50 멤버인 Shane Kimbrow와 Peggy Whitson은 ISS에서 가장 오래된 배터리 중 일부를 새로운 리튬 이온 [23]배터리로 전환하는 과정을 시작했다.탐험대 64 멤버 빅터 J. 글로버와 마이클 S. 홉킨스는 2021년 [28][29][30][31]2월 1일 캠페인을 마무리했다.두 배터리 기술 사이에는 많은 차이가 있습니다.한 가지 차이점은 리튬 이온 배터리는 두 배의 충전을 처리할 수 있기 때문에 교환 [23][22]시 필요한 리튬 이온 배터리의 수는 절반에 불과하다는 것입니다.또한 리튬 이온 배터리는 오래된 니켈 수소 [23]전지보다 작다.Li-Ion 배터리는 일반적으로 Ni-H2 배터리보다 수명이 짧지만, ISS Li-Ion 배터리는 6.[23]5년의 설계 수명보다 훨씬 긴 60,000 사이클과 10년 동안 설계되었습니다.

모바일 베이스 시스템

MBS(이동 기반 시스템)는 로봇 암 Canadarm2덱스트레를 S3 및 P3 [32]트러스 사이에서 108m 아래 레일로 운반하는 플랫폼(모바일 트랜스포터에 장착됨)입니다.Canadarm2는 레일을 넘어 알파 회전 조인트를 넘어 S6 및 P6 트러스 위의 그래플 고정 장치로 재배치할 수 있습니다.STS-120 우주 비행사 Scott Parazynski는 4B 태양 어레이의 찢어진 부분을 수리하기 위해 Orbiter Boom Sensor를 탔다.

트러스 및 솔라 어레이 조립 시퀀스

요소 비행 발매일 길이
(m)
직경
(m)
덩어리
(kg)
Z1 트러스 3A: STS-92 2000년 10월 11일 4.6 4.2 8,755
P6 트러스: 솔라 어레이 4A: STS-97 2000년 11월 30일 18.3 10.7 15,824
S0 트러스 8A: STS-110 2002년 4월 8일 13.4 4.6 13,971
S1 트러스 9A: STS-112 2002년 10월 7일 13.7 4.6 14,124
P1 트러스 11A: STS-113 2002년 11월 23일 13.7 4.6 14,003
P3/P4 트러스: 솔라 어레이 12A: STS-115 2006년 9월 9일 13.7 4.8 15,824
P5 트러스: 스페이서 12A.1: STS-116 2006년 12월 9일 3.37 4.55 1,864
S3/S4 트러스: 솔라 어레이 13A: STS-117 2007년 6월 8일 13.7 10.7 15,824
S5 트러스: 스페이서 13A.1:STS-118 2007년 8월 8일 3.37 4.55 1,818
P6 트러스: 솔라 어레이(위치 변경) 10A: STS-120 2007년 10월 23일 18.3 10.7 15,824
S6 트러스: 솔라 어레이 15A:STS-119 2009년 3월 15일 13.7 10.7 15,824
ISS 트러스 구성 요소

기술 설계도

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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