До сих пор не утихают споры, а вообще, был ли нужен Буран"? Встречаются даже мнения, что Советский Союз погубили две вещи — война в Афганистане и непомерные расходы на «Буран». Так ли это? Зачем и для чего создавался« Буран», и кому он был нужен? Почему он так похож на заокеанский« Шаттл»? Как он был устроен? Чем является« Буран» для нашей космонавтики — «тупиковой ветвью» или техническим прорывом, намного опередившим свое время? Кто его создавал и что он мог дать нашей стране? Ну и конечно, самый главный вопрос — почему он не летает? Мы открываем рубрику в нашем журнале, в которой постараемся ответить на эти вопросы. Кроме« Бурана» мы расскажем и о других многоразовых космических кораблях, как летающих сегодня, так и не ушедших дальше конструкторских кульманов.
Вадим Лукашевич
Создатель «Энергии» Валентин Глушко
«Отец» «Бурана» Глеб Лозино-Лозинский
Так мог бы стыковаться «Буран» с МКС
Предполагавшиеся полезные нагрузки «Бурана» в несостоявшемся пилотируемом полете
Пятнадцать лет назад, 15 ноября 1988 года, совершил свой полет, закончившийся не повторенной до сих пор автоматической посадкой на посадочную полосу Байконура, советский многоразовый космический корабль «Буран». Самый масштабный, самый дорогой и продолжительный проект отечественной космонавтики был прекращен после триумфального единственного полета. По количеству затраченных материально-технических и финансовых ресурсов, человеческой энергии и интеллекта программа создания «Бурана» превосходит все предыдущие космические программы СССР, не говоря уже о сегодняшней России.
Предыстория
Несмотря на то, что впервые идея космического корабля-аэроплана была высказана русским инженером Фридрихом Цандером в 1921 году, идея крылатых многоразовых космических кораблей не вызывала особого энтузиазма у отечественных конструкторов — решение получалось чрезмерно сложным. Хотя для первого космонавта наряду с «гагаринским» «Востоком» ОКБ-256 Павла Цыбина проектировало крылатый космический корабль классической аэродинамической схемы — ПКА (Планирующий Космический Аппарат). Утвержденный в мае 1957 года эскизный проект предусматривал трапециевидное крыло и нормальное хвостовое оперение. Стартовать ПКА должен был на королевской ракете-носителе Р-7. Аппарат имел длину 9,4 м, размах крыла — 5,5 м, ширину фюзеляжа — 3 м, стартовую массу 4,7 т, посадочную — 2,6 т и был рассчитан на 27 часов полета. Экипаж состоял из одного космонавта, который перед посадкой аппарата должен был катапультироваться. Особенностью проекта было складывание крыла в аэродинамическую «тень» фюзеляжа на участке интенсивного торможения в атмосфере. Успешные испытания «Востока», с одной стороны, и нерешенные технические проблемы с крылатым кораблем — с другой, вызвали прекращение работ по ПКА и надолго определили облик советских космических аппаратов.
Работы же по крылатым космическим кораблям разворачивались только в ответ на американский вызов, при активной поддержке военных. Например, в начале 60-х в США начались работы по созданию небольшого одноместного возвращаемого ракетоплана Dyna-Soar (Dynamic Soaring). Советским ответом стало развертывание работ по созданию отечественных орбитальных и воздушно-космических самолетов в авиационных конструкторских бюро. В ОКБ Челомея были разработаны проекты ракетопланов Р-1 и Р-2, в КБ Туполева — Ту-130 и Ту-136.
Но наибольших успехов из всех авиационных фирм добилось ОКБ-155 Микояна, в котором во второй половине 60-х годов под руководством Глеба Лозино-Лозинского были развернуты работы по проекту «Спираль», ставшему предтечей «Бурана».
Проект предусматривал создание двухступенчатой авиационно-космической системы, состоящей из гиперзвукового самолета-разгонщика и орбитального самолета, выполненного по схеме «несущий корпус», выводимого в космос с помощью двухступенчатой ракетной ступени. Работы завершились атмосферными полетами пилотируемого самолета-аналога орбитального самолета, названного ЭПОС (Экспериментальный Пилотируемый Орбитальный Самолет). Проект «Спираль» значительно опередил свое время, и наш рассказ о нем еще впереди.
В рамках «Спирали», уже фактически на стадии закрытия проекта, для проведения натурных испытаний были выполнены ракетные запуски на орбиту искусственных спутников Земли и суборбитальные траектории аппаратов «БОР» (Беспилотный Орбитальный Ракетоплан), которые сначала представляли собой уменьшенные копии ЭПОСа («БОР-4»), а затем и масштабные макеты космического корабля «Буран» («БОР-5»). Падение интереса американцев к космическим ракетопланам повлекло фактическое прекращение работ по этой тематике и в СССР.
Страх перед неизвестным
К 70-м годам стало окончательно ясно, что военное противостояние перенесется в космос. Возникла потребность в средствах не только для построения орбитальных систем, но и для их обслуживания, профилактики, восстановления. Особенно это касалось орбитальных ядерных реакторов, без которых не могли бы существовать боевые системы будущего. Советские конструкторы склонялись к хорошо зарекомендовавшим себя одноразовым системам.
Но 5 января 1972 года президент США Ричард Никсон утвердил программу создания многоразовой космической системы (МКС) Space Shuttle, разрабатывавшейся с участием Пентагона. Автоматически проснулся интерес к таким системам и в Советском Союзе — уже в марте 1972 года обсуждение МКС состоялось на Комиссии Президиума Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам (ВПК). В конце апреля этого же года состоялось расширенное обсуждение этой темы с участием главных конструкторов. Общие выводы сводились к следующему:
— МКС для вывода полезных грузов на орбиту не эффективны и существенно уступают по стоимости одноразовым ракетам-носителям;
— серьезных задач, требующих возврата грузов с орбиты, — нет;
— создаваемая американцами МКС не несет военной угрозы.
Стало очевидно, что США создают систему, не представляющую непосредственной угрозы, но могущую угрожать безопасности страны в будущем. Именно неизвестность будущих задач «Шаттла» с одновременным пониманием его потенциала и обусловили в дальнейшем стратегию его копирования для обеспечения аналогичных возможностей для адекватного ответа будущим вызовам вероятного противника.
В чем заключались «будущие вызовы»? Советские ученые дали волю своей фантазии. Исследования, проведенные в институте прикладной механики АН СССР (теперь институт имени М.В.Келдыша), показали, что «Спейс Шаттл» дает возможность, осуществляя маневр возврата с полу- или одновитковой орбиты по традиционной к тому времени трассе, проходящей с юга над Москвой и Ленинградом, сделав некоторое снижение (нырок), в их районе сбросить ядерный заряд и парализовать систему боевого управления Советского Союза. Другие исследователи, анализируя размеры транспортного отсека шаттла, пришли к выводу, что челнок может «красть» с орбиты целые советские космические станции, прямо как в фильмах про Джеймса Бонда. Простые аргументы, что для противодействия такой «краже» достаточно разместить на космическом объекте пару килограммов взрывчатки, почему-то не работали.
Страх перед неизвестным оказался сильнее реальных страхов: 27 декабря 1973 года было принято решение ВПК, предписывавшее разработать технические предложения по МКС в трех вариантах — на базе лунной ракеты Н-1, ракеты-носителя «Протон"и на базе «Спирали». Работы по «Спирали» не пользовались поддержкой первых лиц государства, курировавших космонавтику, и фактически были свернуты к 1976 году. Такая же участь постигла и ракету Н-1.
Ракетные летательные аппараты
В мае 1974 года бывшие королевские КБ и заводы объединяют в новое НПО «Энергия», а Директором и Генеральным конструктором назначают Валентина Глушко, горящего желанием поставить победную точку в давнем споре с Королевым по поводу конструкции «лунной» суперракеты и взять реванш, войдя в историю как создатель лунной базы.
Сразу после утверждения в должности Глушко приостанавливает деятельность отдела по МКС — он был принципиальным противником «многоразовой» тематики! Рассказывают даже, что сразу после прибытия в Подлипки Глушко высказался конкретно: «Не знаю пока, чем мы с вами будем заниматься, но точно знаю, чего мы делать НЕ будем. Не будем копировать американский «Шаттл»!" Глушко небезосновательно считал, что работа над многоразовым кораблем закроет лунные программы (что впоследствии и получилось), затормозит работы по орбитальным станциям и помешает созданию его семейства новых тяжелых ракет. Через три месяца, 13 августа, Глушко предлагает свою космическую программу, основанную на разработке серии тяжелых ракет, получивших индекс РЛА (Ракетные Летательные Аппараты), которые создавались путем параллельного соединения различного числа унифицированных блоков диаметром 6 м. На каждом блоке предполагалось установить новый мощный четырехкамерный кислородно-керосиновый ЖРД тягой более 800 тс в пустоте. Ракеты отличались друг от друга количеством одинаковых блоков в составе первой ступени: РЛА-120 грузоподъемностью 30 тонн на орбите (первая ступень — 2 блока) для решения военных задач и создания постоянной орбитальной станции; РЛА-135 грузоподъемностью 100 тонн (первая ступень — 4 блока) для создания лунной базы; РЛА-150 грузоподъемностью 250 тонн (первая ступень — 8 блоков) для полетов на Марс.
Волевое решение
Однако опала многоразовых систем продолжалась на «Энергии» менее года. Под давлением Дмитрия Устинова вновь появилось направление МКС. Работы были начаты в рамках подготовки «Комплексной ракетно-космической программы», предусматривавшей создание унифицированного ряда ракетных летательных аппаратов для высадки пилотируемой экспедиции на Луну и постройки лунной базы. Пытаясь сохранить свою программу создания тяжелых ракет, Глушко предложил использовать будущую ракету РЛА-135 в качестве носителя многоразового корабля. Новый том программы — 1Б — назывался «Многоразовая космическая система «Буран».
Программу с самого начала раздирали противоположные требования: с одной стороны, разработчики постоянно испытывали жесткое давление «сверху», направленное на копирование «Шаттла» с целью снижения технического риска, сроков и стоимости разработки, с другой — Глушко жестко пытался сохранить свою программу унифицированных ракет.
При формировании облика «Бурана» на начальном этапе рассматривались два варианта: первый — самолетная схема с горизонтальной посадкой и расположением маршевых двигателей второй ступени в хвостовой части (аналог «Шаттла»); второй — бескрылая схема с вертикальной посадкой. Основное ожидаемое преимущество второго варианта — сокращение сроков разработки за счет использования опыта по КК «Союз».
Вариант бескрылого корабля состоял из кабины экипажа в передней конической части, цилиндрического грузового отсека в центральной части и конического хвостового отсека с запасом топлива и двигательной установкой для маневрирования на орбите. Предполагалось, что после запуска (корабль располагался сверху ракеты) и работы на орбите корабль входит в плотные слои атмосферы и совершает управляемый спуск и парашютную посадку на лыжи с использованием пороховых двигателей мягкой посадки. Проблема дальности планирования решалась приданием треугольной (в сечении) формы корпусу корабля.
В результате дальнейших исследований для «Бурана» была принята самолетная схема с горизонтальной посадкой как наиболее отвечающая требованиям, предъявляемым военными. В целом для ракеты выбрали вариант с боковым расположением полезного груза при размещении неспасаемых маршевых двигателей на центральном блоке второй ступени носителя. Основными факторами в выборе такой компоновки была неуверенность в возможности разработки многоразового водородного ракетного двигателя в сжатые сроки и желание сохранить полноценную универсальную ракету-носитель, способную самостоятельно выводить в космос не только многоразовый орбитальный корабль, но и другие полезные грузы больших масс и габаритов. Забегая вперед, отметим, что такое решение себя оправдало: «Энергия» обеспечивала выведение в космос аппаратов массой в пять раз больше, чем ракета-носитель «Протон», и в три раза — чем «Спейс Шаттл».
Работы
Широкомасштабные работы развернулись после выхода секретного постановления Совета Министров СССР в феврале 1976 года. В Министерстве авиационной промышленности организовывалось НПО «Молния» под руководством Глеба Лозино-Лозинского для создания космического корабля с разработкой всех средств спуска в атмосфере и посадки. Изготовление и сборка планера «Буранов» были поручены Тушинскому машиностроительному заводу. Авиационщики также отвечали за строительство посадочного комплекса с необходимым оборудованием.
Опираясь на свой опыт, Лозино-Лозинский совместно с ЦАГИ предложил для корабля использовать схему «несущий корпус» с плавным сопряжением крыла с фюзеляжем на основе увеличенного орбитального самолета «Спирали». И хотя такой вариант имел явные компоновочные преимущества, решили не рисковать — 11 июня 1976 года Совет главных конструкторов «волевым порядком» окончательно утвердил вариант корабля с горизонтальной посадкой — моноплана со свободнонесущим низкорасположенным крылом двойной стреловидности и двумя воздушно-реактивными двигателями в хвостовой части, обеспечивавшими глубокое маневрирование при посадке.
Действующие лица определились. Оставалось только сделать корабль и носитель.
Исследование космоса и проникновение в его пространство - извечная цель научно- технического прогресса и вполне логичный этап прогресса. Эра, которую принято называть космической, была открыта 4 октября 1957 года в момент запуска первого искусственного спутника Советским Союзом. Всего через три года в иллюминатор на Землю смотрел Юрий Гагарин. С того времени человеком происходит по экспоненте. Интерес людей ко всему космическому нарастает. И семейство "грузовиков" космоса «Прогресс» - не исключение.
Доставить груз
Станции на орбите «Салют» эксплуатировались недолго. И причинами того была необходимость доставки на них топлива, элементов жизнеобеспечения, расходных материалов и ремонтного оборудования в случае поломок. Для третьего поколения «Салютов» было решено включить в проект пилотируемых кораблей «Союз» и грузовой элемент, позже получивший название грузовой космический корабль «Прогресс». Бессменным разработчиком всего семейства «Прогрессов» и сегодня остается ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени Сергея Павловича Королева, расположенная в г. Королев, что в Московской области.
История
Разработка проекта велась под кодом 7К-ТГ с 1973 года. На базовом пилотируемом корабле типа «Союз» решено было предусмотреть проектирование автоматического транспортного космического корабля, который будет доставлять до 2,5 тонн груза на орбитальную станцию. Грузовой космический корабль «Прогресс» в испытательный запуск отправился в 1966 году, а в следующем году - в пилотируемый. Испытания оказались успешными и оправдали надежды конструкторов. Первая серия грузовых кораблей «Прогресс» пробыла в эксплуатации до 1990 года. Всего взлетело 43 корабля, включая неудачный запуск под названием «Космос-1669». Далее были разработаны модификации корабля. Грузовой космический «Прогресс М» осуществил 67 взлетов на протяжении 1989-2009 годов. С 2000 по 2004 года 11 взлетов сделал «Прогресс М-1». А грузовой корабль «Прогресс М-М» запускался до 2015 года 29 раз. Последняя модификация «Прогресса МС» актуальна и сегодня.
Как все происходит
Грузовой корабль «Прогресс» - это автоматический беспилотный аппарат, который выводится на орбиту, затем включает двигатели и сближается с Через 48 часов он должен состыковаться и разгрузиться. После этого в него помещается то, что уже не нужно на станции: мусор, отработанное оборудование, отходы. С этого момента это уже объект, засоряющий околоземное пространство. Его отстыковывают, при помощи двигателей он отходит от станции, сбрасывает скорость, попадает в атмосферу Земли, где грузовой корабль «Прогресс» сгорает. Происходит это в заданной точке над Тихим океаном.
Как это устроено
Все модификации грузового корабля «Прогресс» устроены в целом однотипно. Различия в начинке и специфических обеспечивающих системах понятны лишь специалистам и не являются темой статьи. В строении любой модификации выделяют несколько существенно разных отсека:
- грузовой;
- дозаправочный;
- приборный.
Грузовой отсек герметичный и имеет стыковочный агрегат. Его предназначение - доставить груз. Отсек дозаправки не герметичный. Он содержит токсичное топливо и именно не герметичность защищает станцию в случае его утечки. Агрегатный или приборный отсек позволяет осуществлять управление кораблем.
Самый первый
Грузовой космический корабль «Прогресс-1» взмыл в космос 1978 года. Проверка работы систем управления, аппаратуры сближения и стыковки показала возможность сближения со станцией. Он совершил стыковку с орбитальной станцией «Салют-6» 22 января. За работой корабля осуществлял контроль а руководили процессом космонавты Георгий Гречко и Юрий Романенко.
Самый последний
Последняя модификация «Прогресс МС» имеет рад существенных отличий, которые улучшили функциональность и повысили надежность грузового корабля. Кроме того, он оснащен более мощной защитой от метеоритов и космического мусора, имеет дублирующие электрические двигатели в стыковочном аппарате. Он оснащен современной командно-телеметрической системой «Луч», которая поддерживает связь в любой точке орбиты. Запуски проводятся при помощи ракет-носителей «Союз» с космодрома «Байконур».
Катастрофа корабля «Прогресс МС-4»
В канун нового года, 1 декабря 2016 года с Байконура совершила старт ракета-носитель «Союз-У», что вывозила на орбиту грузовой корабль «Прогресс МС-4». Он вез космонавтам новогодние подарки, оранжерею «Лада-2», скафандры для работы в режиме открытого космоса «Орлан-МКС» и другой груз общей массой 2,5 тонн для космонавтов Международной космической станции. Но на 232 секунде полета корабль пропал. Позже выяснилось, что ракета взорвалась и корабль орбиты не достиг. Обломки корабля упали в районе гористой и безлюдной территории республики Тыва. Причины крушения предлагались различные.
«Прогресс МС-5»
Эта катастрофа не повлияла на дальнейшие космические работы. 24 февраля 2017 года на орбиту вышел грузовой корабль «Прогресс МС-5», который донес часть техники, что была потеряна в предыдущей катастрофе. А 21 июля он был отсоединен от и благополучно затоплен в той части Тихого океана, которую называют «кладбище космических кораблей».
Планы на будущее
Ракетно-космическая корпорация «Энергия» объявила о своих планах - создании многоразового пилотируемого транспортного корабля «Федерация», который придет на смену беспилотным прогрессам. Новый «грузовик» будет более грузоподъемный, иметь более совершенные бортовую и навигационную системы. Но самое главное - он сможет вернуться на Землю.
«Тяньчжоу», в отличие, например, от советского, а ныне российского грузового космического корабля «Прогресс» разработан на основе не пилотируемого транспортного корабля, а главного модуля орбитальной станции - в данном случае «Тянгун-1». Это определяет его самую большую в своем классе грузоподъемность 6500 кг, большой (хотя и не рекордный) объем отсеков полезной нагрузки и возможность длительного автономного полета. По грузоподъемности близки к нему лишь советский грузовой корабль ТКС («Транспортный корабль снабжения», первый запуск состоялся в 1976 г., последний - в 1985-м, в нестоящее время не эксплуатируется) и японский «Конотори» , но последний имеет намного меньшую автономность. При этом в сравнении с японским у китайского аппарата намного лучше соотношение полной массы и массы доставляемого груза - это свидетельствует о качественном росте промышленности КНР, которая сегодня вышла в мировые лидеры, в том числе и в космонавтике.
Торжественная выкатка ракеты-носителя «Великий Поход 7» («Чанчжен 7»)
с грузовым космическим кораблем «Тяньчжоу-1» на стартовый комплекс №2
космодрома Вэньчан - апрель 2017 г.
Фото: kvedomosti.com
Рисунок: cdn2.gbtimes.com
Головной обтекатель ракеты-носителя «Великий Поход 7» с грузовым кораблем «Тяньчжоу-1»
Фото: i.ytimg.com
Особенностью грузового корабля «Тяньчжоу» является также его универсальность - он может использоваться и как дополнительный модуль для размещения научной аппаратуры, и как «буксир», с помощью которого можно выполнять коррекцию орбиты всего комплекса.
Сравнение размеров и грузоподъемности грузовых космических кораблей
|
"Прогресс" |
"Прогресс М" |
"Прогресс М1" |
"Конотори" |
"Сигнус" стандартный |
"Сигнус" улучшенный |
"Тяньчжоу" |
||
|
Страна-разработчик |
||||||||
|
Первый запуск |
||||||||
|
Масса максимальная, кг |
||||||||
|
Габаритные размеры, м |
||||||||
|
Диаметр корпуса |
||||||||
Примечание : в данной таблице советский грузовой корабль ТКС (масса полезного груза 5200 кг) не приведен, т.к. он проектировался как универсальный с возможностью пилотируемого полета
Максимальная расчетная масса груза, который корабля «Тяньчжоу» будет доставлять на орбитальную станцию, равна 6500 кг, но в данном полете она несколько меньше - лишь около 6 тонн. Это топливо для двигателей ориентации, а также предметы питания и снабжения для экипажа. Последнее говорит о том, что возможно в скором будущем на станцию «Тянгун-2» прибудут новые космонавты. Среди научных грузов, которые доставил «Тяньчжоу-1», находятся контейнеры со стволовыми клетками - планируется использовать их для экспериментов по выращиванию искусственных человеческих органов в условиях невесомости.
Рисунок: www.defence24.pl
Это, вероятно, одна из задач следующей экспедиции на «Тянгун-2», пока же она работает в автоматическом режиме. И данный полет грузового космического корабля интересен еще и тем, что впервые в практике китайской космонавтики стыковка космических аппаратов на орбите полета намечены еще две стыковки корабля «Тяньчжоу-1» со станцией «Тянгун-2» для проверки работы задействованных в этом систем, испытаний различных режимов и способов проведения этой важнейшей операции.
Ранее Китай планировал в 2016 г. вывести на орбиту свою третью пилотируемую станцию «Тянгун-3», однако пока ее запуск отложен, а возможно и вовсе будет отменен. Достигнутые успехи делают повторение уже пройденных шагов ненужной тратой ресурсов и очевидно вместо этого «Поднебесная» начнет раньше планового срока 2020 г. строительство многомодульной орбитальной станции, на которой экипажи будут находиться постоянно, сменяя и дополняя друг друга. По своим размерам и возможностям она будет сравнима со станциями «Мир» и МКС. Перспектива начала ее создания зависит от успеха тех испытаний, которые в данный момент выполняются на орбите грузовым кораблем «Тяньчжоу-1» и станцией «Тянгун-2»
Рисунок: www.defence24.pl
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: #ffffff; padding: 15px; width: 960px; max-width: 100%; border-radius: 5px; -moz-border-radius: 5px; -webkit-border-radius: 5px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 930px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif;}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}
«Прогресс» - транспортный космический корабль, который в основном выводится на орбиту ракетой-носителем «Союз». Ранее использовался для снабжения советских станций «Салют» и «Мир», а в данное время 3-4 раза в год доставляет грузы, ракетное топливо, воду и сжатые газы на МКС.
Первый старт корабля «Прогресс» состоялся в 1978 г. Тогда доставка осуществлялась на советскую космическую станцию «Салют-6». С тех пор грузовой корабль несколько раз модифицировался, и сменилось несколько поколений, прежде чем появился современный транспортный летательный аппарат «Прогресс-MC».
Программа полета
Транспортный грузовой беспилотный корабль выводится на орбиту ракетой-носителем «Союз-У», но она постепенно выводится из эксплуатации. Отвечать за доставку «Прогресса» к МКС в дальнейшем будет «Союз-2».
Корабль может стыковаться с любым портом российского сегмента Международной космической станции. После соединения и надежного закрепления экипаж открывает люк для разгрузки. Поскольку на орбите космонавты на «Прогресс» попасть могут, корабль классифицируется как пилотируемый, хотя запускается без людей.
Все доставленное выгружается на МКС. Экипаж переносит предметы, кислород и газообразный азот выпускаются для повышения давления в атмосфере космической станции, а вода и ракетное топливо по специальным транспортным системам подаются в баки, установленные в российском сегменте.
Затем «Прогресс» загружается мусором и ненужными предметами, люк закрывается и корабль отстыковывается. Летательный аппарат не имеет тепловой защиты и совершает саморазрушительное возвращение в атмосферу, завершая свой полет.
Корабль «Прогресс»: характеристики
Производимый РКК «Энергия» космический аппарат состоит из трех отсеков: приборно-агрегатного, компонентов дозаправки (вместо спускаемого аппарата «Союза») и герметичного грузового модуля со стыковочным агрегатом и системой подачи ракетного топлива. Корабль обладает стартовой массой до 7200 кг, имеет 7,23 м в длину и максимальный диаметр 2,72 м. Диаметр грузового отсека составляет 2,2 м.
«Прогресс» способен перевозить до 1800 кг сухого груза, 420 л воды, 50 кг воздуха или кислорода и 850 кг ракетного топлива. Для обратной поездки корабль может загружать от 1000 до 1600 кг мусора и 400 кг жидких отходов. Полностью развернутый на орбите аппарат имеет ширину 10,6 м.
«Прогресс» сертифицирован для пребывания в космосе на срок до 6 месяцев. Согласно расписанию рейсов, незадолго до запуска очередного грузового транспортного корабля аппарат отсоединяется от станции, освобождая стыковочный порт. Раньше «Прогрессы» после доставки выполняли множество дополнительных задач, включая научные эксперименты и технические демонстрации в космосе. В отличие от «Союза», транспортный корабль не способен отделять свои модули, потому что он не предназначен для выживания.
Грузовой отсек
Вместо спускаемого аппарата корабль «Прогресс» имеет модуль компонентов дозаправки, в котором находятся 4 топливных бака, заполненных несимметричным диметилгидразиновым топливом (гептилом) и окислителем (тетроксидом азота).
Кроме того, в отсеке есть 2 емкости для воды, в которых можно доставить на Международную космическую станцию до 420 кг воды и забрать до 400 кг жидких отходов (сточных вод и мочи). Кроме того, дозаправочный модуль оснащен сферическими газовыми баллонами, которые вмещают до 50 кг сжатого кислорода, азота или воздуха.
Ракетное топливо сливается через соединители стыковочного интерфейса, откуда оно через переходник поступает в топливную систему МКС. Во избежание загрязнения, топливопроводы после использования промываются. Они не проходят через обитаемые отсеки космической станции, чтобы члены экипажа не контактировали с токсичными химическими веществами.
Емкости с газом также расположены снаружи экипажного модуля, так что любые утечки не приведут к выделению газа в атмосферу МКС.
Приборно-агрегатный отсек
Конструкция данного модуля идентична кораблю «Союз», но имеет немного другую конфигурацию. В его состав входят двигательная система, система электропитания и датчики, а также бортовые компьютеры. В герметичном контейнере установлены системы обеспечения теплового режима, электроснабжения, связи, телеметрии и навигации. Негерметичная часть приборного отсека включает главный двигатель и жидкотопливную двигательную систему.
Силовая установка используется для маневров управления ориентацией, сближением для стыковки и корректировки орбиты, а также для придания тормозного импульса для схода с орбиты. Космический корабль «Прогресс-М» оснащен корректирующе-тормозной двигательной установкой КТДУ-80. Он включает 4 сферических резервуара, которые могут вмещать до 880 кг НДМГ (гептила) и тетраоксида азота N 2 O 4 . Основной двигатель С5.80 может работать с тремя уровнями тяги. Номинальная тяга равна 2950 Н. КТДУ-80 весит 310 кг и обеспечивает импульс в течение 326-286 с. Двигатель работает при давлении в камере 8,8 бара. КТДУ-80 имеет длину 1,2 м и 2,1 м в диаметре.
В дополнение к своей основной силовой установке «Прогресс» оборудован 28 многонаправленными двигателями управления движением, тяга каждого из которых составляет 130 Н. КТДУ включает 4 топливных бака и 4 емкости со сжатым газообразным гелием для повышения давления в них. Гептил и окислитель, оставшееся неиспользованными, после стыковки с МКС пополняют запасы космической станции (за исключением объема, необходимого для торможения).
Суммарное количество ракетного топлива может варьироваться от 185 до 250 кг. Для орбитальной коррекции «Прогресс» использует четыре или восемь своих подруливающих устройств управления ориентацией, ориентированных в нужном направлении. Основные двигатели, как правило, для этого не используются, так как это создало бы нагрузку на стыковочный интерфейс между МКС и транспортным кораблем.
Приборный модуль имеет систему электропитания, состоящую из двух солнечных батарей, которые разворачиваются, когда аппарат находится на орбите. Размах батарей составляет 10,6 м. Кроме того, в систему питания входят и встроенные аккумуляторы.
Приборный отсек снабжен главным полетным компьютером, который отвечает за все аспекты миссии. После недавнего обновления «Прогресс» был оборудован цифровой вычислительной машиной ЦВМ-101 и цифровой телеметрической системой МБИТС. Новый компьютер на 60 кг легче старого «Аргона-16». Переход на цифровую систему позволил кораблю перевозить 75 кг дополнительного груза.
Вся авионика расположена в герметичном приборном отсеке корабля «Прогресс», который в два раза длиннее, чем у «Союза», поскольку здесь размещается оборудование, которое в пилотируемом летательном аппарате находилась в стыковочном модуле.
Полетное задание
«Прогресс» запускается на ракете «Союз-У» (и «Союз-2» с 2014 года), которая доставляет его на заданную орбиту менее чем за 9 минут. После отделения от стартового ускорителя космический корабль развертывает свои солнечные батареи и коммуникационные антенны для завершения процесса выхода на требуемую траекторию полета. После этого «Прогресс» начинает стандартную 34-витковую процедуру сближения с Международной космической станцией. Также доступен ускоренный вариант стыковки с МКС всего за 4 витка, но это требует определенной динамики и точного выведения на орбиту ракетой-носителем.
Во время сближения с космической станцией «Прогресс» выполняет корректировки траектории, увеличивая высоту полета и сокращая расстояние. При этом транспортный грузовой корабль совершает маневры, подготавливающие основу для автоматической стыковки. Эта процедура начинается на большом расстоянии от МКС. «Прогресс» использует радиосистему КУРС, которая связывается с ее аналогом на космической станции, чтобы по мере сближения обеспечивать компьютеры транспортного средства навигационными данными. Благодаря этому во время похода корабль маневрирует и корректирует курс.
На расстоянии 400 м экипаж на борту МКС может дистанционно управлять транспортным кораблем по системе ТОРУ, которая в случае отказа автоматики позволяет произвести стыковку вручную.
Когда «Прогресс» приближается к Международной космической станции, он начинает выравниваться по отношению к ее стыковочному узлу. После выравнивания транспортный корабль остается на расстоянии 200 м, ожидая завершения короткого подготовительного периода, в течение которого экипаж проверяет выравнивание и системы летательного аппарата. После того как все будет проверено, «Прогресс» возобновляет подход и аккуратно запускает свои подруливающие устройства для причаливания со скоростью 0,1 м/с. После мягкой стыковки замки сцепляются, образуя надежное крепление двух летательных аппаратов, а затем начинается стандартная одночасовая проверка герметичности соединения. После этого экипаж может открыть люк космического корабля, чтобы начать разгрузочно-погрузочные работы.
Пока «Прогресс» состыкован, экипаж освобождает его, перенося предметы на станцию. Топливо перекачивается по команде с Земли, а вода - по команде панели управления грузового модуля. Газы наддува обитаемых отсеков выпускаются непосредственно внутри транспортного корабля и таким образом попадают в МКС. После загрузки мусора и жидких отходов люк закрывается, и «Прогресс» отстыковывается.
Грузовой корабль может либо в течение нескольких недель выполнять дополнительную миссию, либо готовиться к более быстрому завершению полета. Когда задача космического аппарата на орбите будет выполнена, его двигатели запускаются, чтобы выполнить торможение и сгореть в атмосфере над Тихим океаном, чтобы сохранившиеся части могли упасть далеко от населенных участков суши.
«Прогресс-M1»
Эта так называемая топливная модификация корабля серии «Прогресс» была разработана специально для Международной космической станции. РКК «Энергия» «переупаковала» средний дозаправочный отсек, чтобы обеспечить доставку на МКС большего количества топлива. Дополнительные баки с горючим были помещены в среднем отсеке за счет емкостей для воды, которые были перемещены в переднюю часть судна. 12 баков с азотной и кислородной смесью для атмосферы станции переместились на внешнюю сторону корабля вокруг «шеи» между грузовым и топливным модулями.
Также была внедрена новая цифровая система управления полетом, сближением и стыковкой КУРС-ММ, которая сменила предыдущую версию.
Первый полет M1 состоялся 1 февраля 2000 года на космическую станцию «Мир». А 6 августа 2000 г. был произведен первый запуск грузового корабля «Прогресс» к МКС.
«Прогресс-М2»
Начиная с 1980 годов НПО «Энергия» разрабатывала новую, более тяжелую модификацию транспортного корабля с удлиненным грузовым модулем. Летательный аппарат доставлялся в космос с помощью ракеты «Зенит», способной выводить на низкую околоземную орбиту до 10-13 т груза. Первоначальные планы предполагали запуск с космодрома в Плесецке на орбиту с высоким наклоном (62 градуса к экватору), предназначенную для станции «Мир-2».
Распад СССР, по существу, разрушил все планы использования «Зенита» в качестве ракеты для российской пилотируемой космической программы, так как он производился в независимой Украине.
Позже РКК «Энергия» планировала использовать М2 в качестве корабля доставки к МКС, однако политические и финансовые проблемы застопорили реализацию проекта на многие годы.
В конце 1990 годов, когда российско-украинские отношения стабилизировались, РКК «Энергия» попыталась восстановить проект на базе «Прогресса-М2». Опубликованные проекты модуля Enterprise и возможные будущие российско-украинские отсеки для МКС могли использовать аппаратное обеспечение, разработанное для данного проекта.
«Прогресс М-М»
Впервые представленная в 2008 году модификация транспортного грузового корабля получила современную цифровую систему управления полетом ЦВН-101, которая заменила устаревший компьютер «Аргон-16». Также на борту появилась новая миниатюрная радиотелеметрическая система МБИТС. Эти усовершенствования позволили быстрее и эффективнее управлять полетом, снизив общую массу авионики на 75 кг и сократив количество модулей на пятнадцать единиц.
«Прогресс-MC»
Грузовой космический аппарат нового поколения был впервые запущен 21 декабря 2015 г. Модернизация производства корабля «Прогресс», которая коснулась и пилотируемого «Союза», в основном затронула коммуникационные и навигационные системы, замененные современной электроникой. Космический аппарат был оборудован новыми системами навигации (КУРС), радиосвязи (ЕКТС) и позиционирования (GPS/ГЛОНАСС), а также линией связи для определения относительного перемещения. Эти изменения существенно не повлияли на внешний вид «Прогресса», за исключением количества развертываемых на транспортном корабле антенн, и установки внешних креплений для спутников CubeSat.
Аппарат способен перевозить грузы в герметичном грузовом отсеке и доставлять на космическую станцию топливо, воду и сжатые газы.
«Прогресс-MC» был разработан для запуска на обновленной ракете «Союз-2-1А», которая позволила кораблю доставлять на МКС большую полезную нагрузку. Аппарат по-прежнему совместим с «Союзом-У», который постепенно уступает место новой версии, чередуя полеты между ними, чтобы можно было устранить возникающие проблемы без существенного прерывания цепочки поставок. Космический корабль «Прогресс» может состыковываться с любым портом российского сегмента МКС, но для этого обычно используется модуль «Пирс» и порт служебного отсека «Звезда».
Курс на модернизацию
При переходе от версии MM к МС внешне корабль изменился ненамного, как и не претерпел значительных изменений со времен введения аппарата в 1970 годах, хотя внутри имеется ряд существенных различий.
Сохраняя общность пилотируемого и грузового варианта, российская космическая программа обладает уникальной возможностью сначала внедрять новые системы на беспилотном транспортном аппарате и после тщательной проверки внедрять их на «Союзе».
Следует отметить, что изменения в ракетостроении не производятся сразу. Модернизация проводится последовательно, а иногда новые и старые системы объединяются, чтобы в случае проблем иметь возможность использовать проверенную временем технологию, оставленную в качестве резерва. То же происходит и с обновлением корабля «Прогресс-MM» до версии МС. Поскольку «Союз» переходит от версии TMA-M к МС примерно через полгода, это дает возможность выявить и исправить любые недостатки на непилотируемом космическом аппарате, снижая общий риск.
ЕКТС-ТКА
Модернизация включает замену производимой на Украине системы радиосвязи «Квант-В» единой телеметрической системой ЕКТС-ТКА. Благодаря этому Россия стала самостоятельно контролировать производство антенн, фидеров и коммуникационной электроники. Кроме того, новая телеметрия и командная система способны использовать спутники геостационарной связи «Луч» для ретрансляции телеметрии на землю и приема ретранслированных команд на участках орбиты, которые находятся вне пределов прямой видимости российских наземных станций «Клен-Р», действующих в Москве и Железногорске.
Другим обновлением коммуникаций стало внедрение линии связи с космической станцией во время сближения, обеспечивающее относительную навигацию в качестве дополнительного источника навигационных данных. «Прогресс-МС» оснащен приемниками GPS и ГЛОНАСС для точного определения времени, расчета вектора состояния и определения орбиты, позволяя более точно рассчитывать импульс включения двигателя, больше не полагаясь на слежение по радарам, возможное только при прохождении наземных станций. 100% покрытие обеспечит вводом еще одной наземной станции, размещенной на космодроме «Восточный».
Телевизионная система
Транспортный грузовой корабль «Прогресс-МС» оборудован улучшенной системой камер и использует цифровую передачу для обеспечения лучшего качества изображения, передаваемого на МКС и в Центр управления полетами, что необходимо для контроля над процессом сближения и наложения видео и данных для дистанционного управления космическим аппаратом (в случае необходимости).
Улучшения, внесенные в систему управления полетом, бортовое программное обеспечение и коммуникационные системы, позволили перейти от аналоговой к цифровой передаче видео, что улучшило качество изображения во время причаливания.
Система управления движением и навигации
В новейшем поколении российских кораблей «Прогресс» и «Союз» значительно улучшилась навигация. Радиосистему КУРС-А сменил новый цифровой КУРС-НА.
КУРС позволяет космическим аппаратам выполнять сближение, заключительное причаливание и стыковку в автоматическом режиме. При этом сигналы, отправленные с целевой станции, принимаются несколькими антеннами и используются для определения траектории и углов тангажа для дальнего сближения, начинающегося с 200 км, а также угла наклона, направления и обзора, расстояния и скорости сближения во время причаливания. Были заменены все компоненты украинского производства, и достигнуто общее снижение веса при одновременном увеличении ее возможностей. КУРС-НА нуждается только в одной антенне и обеспечивает более точные измерения, позволяющие произвести полностью автоматизированную стыковку кораблей «Прогресс» или «Союз» с МКС.
Другие улучшения
На внешней поверхности транспортного грузового космического корабля появились механизмы для выведения на орбиту спутников CubeSat. Снаружи каждого отсека теперь может переноситься до четырех контейнеров для запуска спутников небольшого размера. Кроме того, на внешней стороне «Прогресса-MC» была установлена дополнительная защита грузового отсека от микрометеороидов и космического мусора. Чтобы повысить надежность космического аппарата, механизм стыковки был оборудован резервным приводом.
Беспилотный грузовой космический корабль (автоматический грузовой корабль, АГК ) - беспилотный космический корабль , предназначенный для снабжения пилотируемой орбитальной станции (ОС) топливом, научным оборудованием и материалами, продуктами, воздухом , водой и прочим, производящий с ней стыковку .
Конструкция [ | ]
Существуют варианты таких кораблей только для доставки грузов, а также как для доставки, так и возвращения грузов, имеющие в последнем случае один или более спускаемый аппарат . Кроме того, с помощью двигателей АГК осуществляется коррекция орбиты ОС. Невозвращаемые АГК и невозвращаемые отсеки возвращаемых АГК используются для освобождения ОС от отработанных материалов и мусора.
Как правило, АГК или разрабатываются на основе пилотируемого космического корабля , или, наоборот, становятся базой для модификационного развития в таковой.
История [ | ]
Первыми АГК были советские невозвращаемые корабли серии «Прогресс» и многофункциональные корабли серии ТКС , имевшие возвращаемые аппараты. АГК «Прогресс» снабжали ОС «Салют » и «Мир », АГК ТКС стыковались только с ОС «Салют».
США в национальной космической программе АГК не использовали.
Для снабжения Международной космической станции были разработаны и используются европейские (ЕКА) корабли ATV и японские корабли HTV , а также продолжают использоваться модернизированные российские АГК «Прогресс». Кроме того, по заказу НАСА для снабжения МКС частные фирмы разработали АГК