ควานต์-1

สถิติโมดูล
รหัส COSPAR	1987-030A
ส่วนหนึ่งของ	มิร์
วันที่เปิดตัว	31 มีนาคม 2530 ( UTC )
การกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ	23 มีนาคม 2544
ความยาว	5.3 เมตร (17 ฟุต)
เส้นผ่านศูนย์กลาง	4.35 เมตร (14.3 ฟุต)
ปริมาตรความดัน	40 ลูกบาศก์ เมตร (1,400 ลูกบาศก์ฟุต)
การกำหนดค่า
แผนภาพแสดงโครงสร้างของKvant-1ในรูปแบบดั้งเดิม

Kvant-1 ( รัสเซีย : Квант-1 ; อังกฤษ : Quantum-1 ) (37KE) เป็นโมดูลแรกที่ถูกติดตั้งในปี 1987 บนโมดูลหลักของ Mirซึ่งเป็นแกนกลางของสถานีอวกาศMir ของโซเวียต โมดูลนี้ยังคงติดอยู่กับMirจนกระทั่งสถานีอวกาศทั้งหมดถูกปลดออกจากวงโคจรในปี 2001 ^{[ 1 ]}

โมดูล Kvant-1 ประกอบด้วยเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์สำหรับการสังเกตการณ์ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์และการทดลองทางด้านวัสดุศาสตร์ มันถูกใช้ในการวิจัยเกี่ยวกับฟิสิกส์ของกาแล็กซีที่กำลังทำงานอยู่ ควอซาร์ และดาวนิวตรอน และตั้งอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับการศึกษาซูเปอร์โนวาSN 1987Aยิ่งไปกว่านั้น มันยังสนับสนุนการทดลองทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพในการเตรียมและแยกส่วนประกอบต้านไวรัส ส่วนเพิ่มเติมบางอย่างใน Kvant-1 ในระหว่างอายุการใช้งาน ได้แก่ แผงโซลาร์เซลล์ และคาน SoforaและRapana

โมดูล Kvant-1 สร้างขึ้นบนพื้นฐานของยานอวกาศ TKSและเป็นรุ่นทดลองแรกของโมดูลประเภท '37K' ที่วางแผนไว้ โมดูล 37K มีโมดูลขับเคลื่อนแบบ TKS-E ที่สามารถปลดทิ้งได้ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าโมดูลบริการเชิงฟังก์ชัน (FSM) ระบบควบคุมของ Kvant-1 ได้รับการพัฒนาโดยNPO "Electropribor" ( คาร์คิฟประเทศยูเครน ) ^{[ 2 ]}

หลังจากการทดสอบทางวิศวกรรมก่อนหน้านี้กับ สถานีอวกาศ Salyut 6และSalyut 7 (และโมดูลสถานีอวกาศที่ดัดแปลงจาก TKS ที่ติดตั้งชั่วคราว เช่นKosmos 1267 , Kosmos 1443และKosmos 1686 ) ทำให้ Kvant-1 กลายเป็นโมดูลสถานีอวกาศแรกที่ติดตั้งแบบกึ่งถาวรกับสถานีอวกาศแบบโมดูลาร์แห่งแรกในประวัติศาสตร์การบินอวกาศ^{[ 3 ]} เดิมที Kvant-1 มีแผนจะเชื่อมต่อกับสถานีอวกาศ Salyut 7 แต่แผนดังกล่าวได้เปลี่ยนไปเป็นการปล่อยไปยังMirโดยในตอนแรกพิจารณาใช้ กระสวย อวกาศ Buran ของโซเวียต ซึ่งในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นการปล่อยไปยังMirด้วยจรวด Proton-K

ยานอวกาศ Kvant เป็นการใช้งานโมดูลสถานีอวกาศแบบใหม่ของโซเวียตเป็นครั้งแรก โดยมีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการว่า 37K คำสั่งอนุญาตให้เริ่มการพัฒนาออกเมื่อวันที่ 17 กันยายน 1979 การออกแบบพื้นฐานของ 37K ประกอบด้วยทรงกระบอกรับแรงดันขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.2 เมตร พร้อมพอร์ตเชื่อมต่อที่ส่วนหน้า มันไม่ได้ติดตั้งระบบขับเคลื่อนของตัวเอง การอนุมัติเดิมนั้นอนุญาตให้สร้าง 37K ทั้งหมดแปดลำในรูปแบบต่างๆ กัน:

• ยาน 37KE รุ่นทดลองหนึ่งลำ (โดยใช้โมดูล FGB ที่เหลือจากโครงการเรือเฟอร์รี่ Chelomei TKS ที่ถูกยกเลิกไปเป็นยานลากจูง) ซึ่งจะเทียบท่าที่พอร์ตด้านหน้าของสถานีอวกาศ Salyut 7
• โมดูล 37KS จำนวนสี่โมดูลสำหรับสถานีมิร์ โมดูลเหล่านี้จะถูกส่งและเชื่อมต่อกับสถานีโดยยานลากจูง FGO รุ่นใหม่ที่มีน้ำหนักเบากว่า
• โมดูลขนาด 37KB จำนวนสามโมดูล จะถูกบรรทุกไว้ในช่องเก็บสัมภาระของกระสวยอวกาศบูราน โมดูลเหล่านี้อาจติดอยู่กับช่องเก็บสัมภาระ หรือ (ปรับเปลี่ยนเป็นรูปแบบ 37KBI) สามารถเชื่อมต่อกับสถานีอวกาศมีร์หรือมีร์-2 โดยใช้แขนกลของบูรานได้

ยานอวกาศ 37KE ได้รับการกำหนดชื่อเป็น Kvant และติดตั้งอุปกรณ์ทางด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ นอกจากนี้ยังใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมการบินดิจิทัล Salyut-5B และระบบปรับทิศทางล้อหมุน Gyrodyne ที่พัฒนาขึ้นสำหรับAlmazเมื่อโมดูลใกล้เสร็จสมบูรณ์ Salyut 7 ประสบปัญหาทางเทคนิคมากมาย และ Kvant จึงถูกเปลี่ยนเป้าหมายไปเชื่อมต่อกับ Mir แต่ในเวลานั้น Mir มีแผนจะอยู่ในวงโคจร 65 องศา และ Kvant หนักเกินไป 800 กิโลกรัมสำหรับยานปล่อย Proton ที่จะนำขึ้นไปในวงโคจรดังกล่าว ในเดือนมกราคม 1985 วงโคจรของ Mir ถูกเปลี่ยนเป็น 51.6 องศา ซึ่งแก้ปัญหาไปได้หนึ่งอย่าง แต่ในตอนนี้มีแผนว่า Kvant จะเชื่อมต่อกับพอร์ตด้านหลังของ Mir ซึ่งจำเป็นต้องเพิ่มท่อส่งเชื้อเพลิงจรวดจากยานอวกาศบรรทุกเชื้อเพลิง Progress ไปยังถังเก็บของ Mir สิ่งนี้เพิ่มน้ำหนักอีกครั้ง ทำให้ FGB ต้องลดปริมาณเชื้อเพลิงในถังแรงดันสูงลงเหลือ 60% และถังแรงดันต่ำต้องว่างเปล่า ด้วยน้ำหนักการปล่อยรวมที่รายงานซึ่งแตกต่างกันไประหว่าง 20,600 ถึง 22,797 กิโลกรัม (45,415 ถึง 50,259 ปอนด์) ^{[ 3 ] [ 4 ]} Kvant-1 ถือเป็นน้ำหนักบรรทุกที่หนักที่สุดที่ Proton ยกขึ้นในเวลานั้น ซึ่งจำเป็นต้องมีการดัดแปลงยานปล่อยเป็นพิเศษ^{[ 4 ]}

Kvant-1 ประกอบด้วยห้องทำงานที่มีแรงดัน 2 ห้อง ห้องทดลองที่ไม่มีแรงดัน 1 ห้อง และห้องล็อกอากาศขนาดเล็ก 1 ห้อง สำหรับเข้าถึงกล้องโทรทรรศน์และการเปลี่ยนและดึงฟิล์ม นอกจากนี้ยังบรรทุกระบบช่วยชีวิตเพิ่มเติม ได้แก่ เครื่องกำเนิดออกซิเจน Elektron และอุปกรณ์สำหรับกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศ^{[ 3 ]}

อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์บนยาน Kvant-1 ประกอบด้วย: ^{[ 3 ] [ 4 ]}

• ชุดกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์รังสีเอกซ์ Roentgen พร้อมอุปกรณ์สี่ ชิ้น:
  • TTM, สเปกโทรเมตรภาพหน้ากากเข้ารหัส / กล้องมุมกว้าง (ดัตช์/อังกฤษ)
  • Sirene 2 , เครื่องวัดสเปกตรัมแบบสัดส่วนการเรืองแสงของก๊าซ (ESA)
  • HEXE, การทดลองรังสีเอกซ์พลังงานสูง (ภาษาเยอรมัน)
  • พัลซาร์ X-1เป็นเครื่องตรวจจับรังสีเอ็กซ์/รังสีแกมมา (20-1300 keV)
• กลาซาร์ กล้องโทรทัศน์อัลตราไวโอเลต
• มาริยาเครื่องสเปกโทรเมตรแม่เหล็ก
• สเวตลานาหน่วยอิเล็กโทรโฟเรซิส
• และสุดท้ายคือ Arfa-Eซึ่งติดตั้งไว้ด้านนอกของโมดูลในเดือนมกราคมปี 1990 เพื่อสำรวจชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และแมกนีโตสเฟียร์ของโลก

เพื่อให้สามารถสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ได้ Kvant-1 จึงบรรทุกเซ็นเซอร์ขอบฟ้าโลกสองตัว เซ็นเซอร์ดาวสองตัว และตัวติดตามดาวสามตัว^{[ 4 ]} รวมถึง ไจโรดีนหกตัวซึ่งช่วยให้สามารถชี้ไปยังบริเวณ Mir ทั้งหมดได้อย่างแม่นยำมาก เนื่องจากไจโรดีนใช้พลังงานไฟฟ้า จึงช่วยลดปริมาณเชื้อเพลิงควบคุมทิศทางที่จำเป็นสำหรับเครื่องยนต์ขับดันควบคุมของฐาน Mir ได้อย่างมาก โดยประหยัดเชื้อเพลิงได้ 15 ตันในสองปีแรก อย่างไรก็ตาม ไจโรดีนเหล่านี้ใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก โดยประมาณการว่าการใช้พลังงานเฉลี่ยของโมดูล Kvant-1 อยู่ที่ 6.90 กิโลวัตต์^{[ 3 ] [ 4 ]}

เดิมที Kvant-1 มีแผนจะถูกส่งขึ้นไปเชื่อมต่อกับSalyut 7แต่เนื่องจากความล่าช้า ทำให้ต้องเปลี่ยนไปส่งไปยัง Mir แทน Kvant-1 ไม่มีระบบขับเคลื่อนของตัวเอง และเพื่อให้สามารถไปถึง Mir ได้ Kvant-1 จึงถูกเชื่อมต่อกับโมดูลบริการเชิงฟังก์ชัน (FSM) ซึ่งบรรทุกระบบขับเคลื่อนและระบบไฟฟ้า เพื่อทำหน้าที่เป็นยานลากจูงในอวกาศ โมดูล FSM นั้นพัฒนามาจากยานอวกาศ TKSซึ่งต่อมาได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับบล็อกบรรทุกสินค้าเชิงฟังก์ชันของโมดูล Kvant-2 , Kristall , SpektrและPriroda

ยาน Kvant-1 และยาน FSM ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 30 มีนาคม 1987 – ในขณะนั้น สถานี Mir มีลูกเรือ EO-2 ประจำการอยู่ ซึ่งได้เชื่อมต่อกับ ยาน Soyuz TM-2 ที่พอร์ตด้านหน้าเรียบร้อยแล้ว เมื่อวันที่ 9 เมษายน ยาน Kvant-1 ได้เชื่อมต่อแบบอ่อน (soft dock) กับพอร์ตด้านท้ายของสถานี Mir อย่างไรก็ตาม ยาน Kvant-1 ไม่สามารถเชื่อมต่อแบบแข็ง (hard dock) ได้ ทำให้ยานอวกาศทั้งสองเชื่อมต่อกันอย่างหลวมๆ – ในการเชื่อมต่อแบบนี้ สถานี Mir ไม่สามารถปรับทิศทางได้ มิเช่นนั้นจะเกิดความเสียหาย

ลูกเรือ EO-2 ได้ทำการEVA ฉุกเฉิน ในวันที่ 11 เมษายน เพื่อตรวจสอบปัญหา ลูกเรือพบเศษซากชิ้นหนึ่ง ซึ่งน่าจะเป็นถุงขยะที่ Progress 28 ทิ้งไว้ หลังจากนำออกแล้ว Kvant-1 ก็สามารถเชื่อมต่อกับสถานีได้สำเร็จในวันเดียวกันนั้น Kvant-FSM ซึ่งบรรจุระบบขับเคลื่อนที่ไม่จำเป็นของโมดูล Kvant-1 ถูกปลดทิ้งในวันที่ 12 เมษายน เผยให้เห็นพอร์ตเชื่อมต่อด้านหลังของ Kvant-1 ^{[ 3 ]}

หลังจากประสบความสำเร็จในการเทียบท่าและปลด Kvant-FSM ออกจากยานแล้ว การทดสอบระบบบนยาน Kvant-1 ก็ได้ดำเนินการจนถึงสิ้นเดือนเมษายน เดือนพฤษภาคมใช้เวลาเตรียมการขยายพลังงานไฟฟ้าด้วยกิจกรรมที่ใช้ไฟฟ้าน้อย เช่น การทดลองทางการแพทย์และการถ่ายภาพทรัพยากรโลก พลังงานไฟฟ้าเพิ่มเติมที่จำเป็นอย่างมากจะช่วยให้สามารถทำการทดลองต่างๆ เช่น เตาเผา Korund 1-M ซึ่งใช้ในการหลอมโลหะเป็นเวลาหลายวัน และเพื่อจ่ายพลังงานให้กับไจโรดีนของ Kvant-1 ซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ด้วยเหตุนี้ Kvant จึงได้บรรทุกแผงโซลาร์เซลล์ที่เก็บไว้ ซึ่งได้ติดตั้งเข้ากับฐานของ Mir ระหว่างการปฏิบัติการนอกยานอวกาศ (EVA) ในวันที่ 12 มิถุนายน^{[ 3 ]}

เมื่อการทดสอบ Kvant-1 เสร็จสิ้น แผงโซลาร์เซลล์เพิ่มเติมได้รับการติดตั้ง และไจโรดีนของ Kvant พร้อมใช้งานแล้ว ถือเป็นก้าวสำคัญในการสร้างสถานีอวกาศ Mir กล้องโทรทัศน์รังสีเอ็กซ์บน Kvant-1 สามารถเริ่มต้นได้อย่างน่าตื่นเต้น: มันอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการศึกษาซูเปอร์โนวาSN 1987Aในเมฆแมเจลแลนใหญ่ ซึ่งแสงของมันส่องมาถึงโลกในเดือนพฤษภาคม 1987 นักบินอวกาศบนสถานี Mir สามารถตรวจสอบดาวฤกษ์ที่ระเบิดได้ในระหว่าง 115 รอบระหว่างเดือนมิถุนายนถึงกันยายน 1987 ^{[ 3 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2534 โครงสร้างค้ำยันที่ออกแบบมาเพื่อยึดแผงโซลาร์เซลล์ถูกติดตั้งบนสถานี Kvant-1 ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2534 ลูกเรือได้สร้างคาน Sofora ระหว่างการปฏิบัติภารกิจนอกยานอวกาศ (EVA) สี่ครั้ง คาน Sofora ถูกออกแบบมาเพื่อทดสอบเทคนิคการก่อสร้างใหม่ ติดตั้งหน่วยขับเคลื่อน และทำหน้าที่เป็นสถานที่สำหรับทำการทดลองนอกสถานี ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2535 ลูกเรือได้ติดตั้งหน่วยขับเคลื่อน VDU ที่ปลายคาน Sofora ซึ่งถูกส่งมาก่อนหน้านี้โดยยานProgress M-14 VDU ถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการควบคุมทิศทางของสถานี หน่วยขับเคลื่อน VDU ที่มีอายุหกปีในขณะนั้นถูกแทนที่ด้วยหน่วยใหม่ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2541 ซึ่งถูกส่งมาโดยยาน Progress M-38

ในเดือนกันยายน ปี 1993 คานราปานาถูกสร้างขึ้นบนสถานีอวกาศควันต์-1 ระหว่างการปฏิบัติภารกิจนอกยานอวกาศ (EVA) สองครั้ง คานราปานาถูกออกแบบมาเพื่อทดสอบการประกอบคานสำหรับสถานีอวกาศมีร์ 2 ที่อาจเกิดขึ้นได้ การทดลองภายนอกก็ถูกจัดขึ้นบนคานราปานาในภายหลังเช่นกัน ในเดือนมิถุนายน ปี 1996 คานราปานาถูกยืดออกระหว่างการปฏิบัติภารกิจนอกยานอวกาศ (EVA)

เมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม 1995 แผงโซลาร์เซลล์แผงหนึ่งของKristall ถูกนำไปติดตั้งใหม่บน Kvant-1 ในเดือนพฤษภาคม 1996 แผงโซลาร์เซลล์แบบร่วมมือกันของ Mir ซึ่งถูกส่งมาพร้อมกับ โมดูลเชื่อมต่อของ Mirถูกนำไปติดตั้งบน Kvant-1 ในเดือนพฤศจิกายน 1997 แผงโซลาร์เซลล์เก่าของ Kristall ที่ติดตั้งอยู่บน Kvant-1 ถูกกำจัดทิ้ง และแผงโซลาร์เซลล์ของรัสเซียทั้งหมด ซึ่งถูกส่งมาพร้อมกับโมดูลเชื่อมต่อเช่นกัน ถูกนำไปติดตั้งแทนที่

เมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2540 ถังออกซิเจนเชื้อเพลิงแข็งสำรองเกิดไฟไหม้ในโมดูล Kvant-1 ^{[ 5 ]}ไฟได้พ่นโลหะหลอมเหลวออกมา และลูกเรือกังวลว่ามันอาจละลายทะลุตัวถังของสถานีอวกาศได้^{[ 6 ]}ควันปกคลุมสถานี และลูกเรือต้องสวมเครื่องช่วยหายใจเพื่อหายใจต่อไป แม้ว่าเครื่องช่วยหายใจบางเครื่องจะชำรุดและไม่ได้จ่ายออกซิเจนก็ตาม หลังจากไฟไหม้นานสิบสี่นาทีและใช้เครื่องดับเพลิงไปสามถัง ไฟก็ดับลง^{[ 6 ] [ 7 ]}ควันยังคงหนาทึบเป็นเวลาสี่สิบห้านาทีหลังจากไฟดับลง หลังจากที่ออกซิเจนในเครื่องช่วยหายใจหมดและควันเริ่มจางลง ลูกเรือจึงเปลี่ยนไปใช้หน้ากากกรองอากาศ^{[ 6 ] [ 8 ]}

• เว็บไซต์อวกาศรัสเซีย
• สารานุกรมอวกาศ
• หน้าเว็บ Gunter's Space - ข้อมูลเกี่ยวกับKvant-1