надирный стыковочный узел что это такое
Надирный стыковочный узел что это такое
Узловой модуль «Причал»
Узловой модуль « Причал » предназначен для наращивания технических и эксплуатационных возможностей российского сегмента Международной космической станции. Модуль стыкуется к надирному узлу многоцелевого лабораторного модуля «Наука».
Дальнейшее развитие российского сегмента МКС обеспечивается за счет стыковки к узловому модулю транспортных систем, в том числе и перспективных. Узловой модуль доставляется на орбиту в составе транспортного грузового корабля-модуля «Прогресс М-УМ» ракетой-носителем «Союз-2.1б».
Он предназначен для решения следующих задач
Основные характеристики узлового модуля
Стартовая масса, кг
Диаметр сферического корпуса, мм
Количество стыковочных агрегатов
Масса доставляемых грузов, не более, кг
Гермообъём, м 3
Максимальное электропотребление бортовых систем модуля при полёте в составе корабля «Прогресс М-УМ», Вт
Среднесуточное электропотребление бортовых систем модуля при полёте в составе российского сегмента МКС, Вт
В состав узлового модуля входят корпус и комплекс бортовых систем, включающий систему управления бортовой аппаратурой, радиотехнические средства, систему обеспечения теплового режима, средства обеспечения газового состава, средства управления движением и навигации, транзитные магистрали дозаправки топливом, систему стыковки активная гибридная, систему стыковки пассивную гибридную, средства перестыковки. На модуле применена пассивная система обеспечения теплового режима на тепловых трубах с использованием автоматических электронагревателей в паре с электронными переключателями.
На внешней поверхности корпуса размещены активный гибридный агрегат стыковки (АСА-Г), агрегат стыковки пассивный комбинированный (АСП-К) и четыре агрегата стыковки пассивных гибридных боковых (два АСП-ГБ1 и два АСП-ГБ2).
В целях обеспечения стыковки к узловому модулю на его внешней поверхности по оси стыковочного агрегата АСП-К размещены антенны пассивной аппаратуры системы сближения «Курс-П», мишени стыковки и мишени контроля, блок телекамеры из состава радиотехнических средств, а также такелажные элементы средств перестыковки.
Для обеспечения функционирования узлового модуля «Причал» в составе транспортного грузового корабля-модуля «Прогресс М-УМ» на его внешней поверхности со стороны активного агрегата стыковки установлены телекамера контроля стыковки и передающая антенна системы «Клест», антенны активной системы сближения «Курс-НА».
В целях обеспечения передачи компонентов топлива на внешней поверхности размещены трубопроводы и блоки клапанов транзитных магистралей дозаправки топливом. Для обеспечения фиксации космонавта (оператора) при выполнении внекорабельной деятельности на внешней поверхности также установлены поручни средств фиксации оператора. Корпус и расположенные на его поверхности кабели, трубопроводы и агрегаты закрыты листами микрометеороидной защиты.
Внутренний объем сферического корпуса разделен панелями интерьера на две зоны — приборную и обитаемую. Панели интерьера со средствами фиксации оператора устанавливаются на рамы силового каркаса приборной зоны. Силовой каркас приборной зоны, а также посадочные места из состава корпуса являются конструктивной базой для установки оборудования внутри корпуса, в том числе доставляемого.
Места внутри корпуса, не закрытые интерьером, закрываются фальшь-панелями, крепление которых позволяет осуществить, при необходимости, их замену на этапе целевого использования. На внутренней поверхности корпуса установлены электронагреватели с электронными переключателями СОТР, обеспечивающие термостатирование корпуса.
До его стыковки с МКС необходимо провести следующие работы:
После стыковки корабля-модуля «Прогресс М-УМ» с российским сегментом Международной космической станции проводятся следующие работы:
Российский сегмент МКС после стыковки корабля-модуля «Прогресс М-УМ», отделения приборно-агрегатного отсека и с пристыкованными кораблями
Транспортный грузовой корабль-модуль «Прогресс М-УМ» предназначен для решения следующих задач:
Основные характеристики
Стартовая масса, кг
Длина, м
Наибольший диаметр, м
Прекрасная РОСС будущего
Что мы знаем о станции, куда переедут российские космонавты с МКС
В этом апреле Россия, кажется, определилась с будущим своей пилотируемой космонавтики. Международная космическая станция в ближайшее десятилетие опустится с орбиты Земли на дно Тихого океана. А после этого, судя по всему, наши космонавты будут летать на околоземную станцию РОСС, первые элементы которой в минувшую пятницу показала журналистам РКК «Энергия». Давайте разберемся в анатомии будущей станции: что уже построено, а что еще в проекте.
Краткая история национальных станций
Идея создать свою высокоширотную национальную станцию (ВШНС) обсуждалась еще в 2014 году. Роскосмос тогда предлагал развернуть ее к 2019 году и выйти из программы МКС в 2020-м. В апреле 2015 года на нее откликнулся президент РФ, когда объявил, что к 2023 году планируется создать на орбите собственную станцию.
В концепции 2014 года станцию собирались строить из российских модулей, исходно предназначавшихся для достройки российского сегмента МКС. Базовым модулем должен был стать многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Прямо сейчас он — на Байконуре, готовится лететь к МКС в июле (о его сложной судьбе читайте в нашем материале «Роковая стружка»). К «Науке» предполагалось пристыковать узловой модуль (УМ) «Причал» — он тоже уже построен и ждет отправки к МКС. Третьим «кирпичиком» станции должен был стать Научно-энергетический модуль (НЭМ), который тоже строился для МКС. А шлюзовую камеру для выходов космонавтов в открытый космос потом думали приспособить для программы российского участия в окололунной станции.
«Фишкой» ВШНС был космический аппарат «ОКА-Т», проект которого разрабатывался с начала 2010-х годов. Этот модуль предназначен для проведения экспериментов в невесомости вне станции — чтобы избежать вибраций от динамических операций и жизнедеятельности экипажа. «ОКА-Т» работала бы отдельно от станции и стыковалась к ней только для заправки топливом и смены расходных материалов и образцов в научной аппаратуре. Также к станции мог быть пристыкован трансформируемый модуль, патент на который был получен в РКК «Энергия» — внутри размещалась центрифуга короткого радиуса, созданная в Институте медико-биологических проблем РАН для профилактики воздействия невесомости на космонавтов. Для доставки экипажей и грузов планировалось использовать корабли «Союз-МС» и «Прогресс-МС».
Концепция российской орбитальной станции 2014 года. В центре шарообразный узловой модуль «Причал», справа к нему пристыкован НЭМ, слева — МЛМ («Наука»), в зенит смотрит шлюзовой модуль, в надир — трансформируемый (надувной) модуль, а над ним — свободнолетающий модуль ОКА-Т
«Союз» с новым модулем «Причал» установили на старте Байконура
«Причал» станет еще одним новым модулем для российского сегмента МКС. За счет причаливания к нему транспортных систем, в том числе и перспективных, будут наращиваться технические и эксплуатационные возможности российского сегмента. Сам «Причал» будет пристыкован к надирному узлу модуля «Наука».
Какие возможности откроются с пропиской «Причала» на орбите? Стыковки к узловому модулю одновременно до пяти пилотируемых кораблей «Союз МС» и грузовых «Прогресс МС», перестыковки изделий, оснащенных манипулятором-перестыковщиком, обеспечение и контроль совместно со средствами российского сегмента МКС, необходимых условий жизнедеятельности экипажа в гермоотсеке узлового модуля «Причал», предоставление электрических, гидравлических и механических реконфигурируемых интерфейсов и интерфейсов газообмена между пристыкованными к узловому модулю «Причал» изделиями и т.д.
Кроме того, корабль-модуль должен также доставить на борт МКС около 700 кг различных грузов, в том числе ресурсную аппаратуру и расходные материалы, средства водоочистки, медицинского контроля и санитарно-гигиенического обеспечения, средства технического обслуживания и ремонта, а также стандартные рационы питания для экипажа 66-й основной экспедиции.
Запуск планируется на 24 ноября 2021 года в 16:06 по московскому времени.
Провожаем «Науку»
Старт модуля «Наука» к МКС — без шуток эпохальное событие, мы ждем его больше 10 лет. Если все пройдет по плану, в составе российского сегмента появится третий большой модуль, новые места для жизни и работы космонавтов, дополнительная энергия. Однако старт — это только начало. Сам полет будет длиться восемь суток, а потом предстоит еще многое сделать, чтобы модуль смог начать полноценно работать. Рассказываем, как именно «Наука» будет лететь к МКС, как ее будут встречать, и чем пожертвует станция, чтобы принять в свой состав новый модуль.
«Наука», она же МЛМ-У, отправится к Международной космической станции с космодрома Байконур завтра вечером, 21 июля. Старт запланирован на 17:58:21 по московскому времени.
Трансляция старта
Смотреть интернет-трансляцию запуска в канале Роскосмоса на YouTube можно будет начиная в 16:30 по московскому времени 21 июля:
NASA TV начнет трансляцию в 17:00 по московскому времени:
Сам модуль уже упаковали под обтекатель ракеты «Протон-М». Его масса — 20 302 килограмма, это близко к пределу возможностей ракеты, которая может выводить до 22,4 тонны на орбиту высотой 200 километров.
На внешней поверхности модуля установлен европейский манипулятор ERA. Внутри — баки с водой, элементы систем терморегуляции, поручни для выходов в открытый космос, кабели. Модуль отчасти играет роль грузового корабля — ту, для которой создавались предки МЛМа, корабли ТКС (о родословной «Науки» мы рассказывали в материале «Роковая стружка»).
Контейнер с грузами, которые отправятся на МКС внутри модуля МЛМ: это емкости с водой, элементы манипулятора ERA, поручни для установки на внешней поверхности модуля, вентиляторы системы терморегуляции, кабели
Два других больших модуля: «Заря» и «Звезда» улетели на орбиту еще в 1998 и 2000 году, для их доставки потребовались два пуска ракет «Протон». Два модуля поменьше, стыковочный «Пирс» и малый исследовательский модуль (МИМ) «Поиск» были запущены в 2001 и в 2009-м, их привезли модифицированные грузовые корабли «Прогресс». Наконец, пятый российский модуль, «Рассвет», добрался к МКС в грузовом отсеке шаттла «Атлантис» 11 лет назад.
В первоначальных планах МКС никакой «Науки» не предусматривалось. Предполагалось, что Россия установит два больших исследовательских модуля и научно-энергетическую платформу с большими солнечными батареями. Потом место двух научно-исследовательских модулей в планах занял один-единственный — собственно, «Наука», а место научно-энергетической платформы — два научно-энергетических модуля, НЭМ. Однако НЭМы к МКС, скорее всего, уже не полетят — недостроенный модуль теперь планируется сделать базовым элементом национальной российской станции (о ней подробнее в материале «Прекрасная РОСС будущего»).
Отчасти «Наука» уже давно на МКС: еще 11 лет назад на станцию доставили несколько ее элементов, в том числе шлюзовую камеру и радиатор системы охлаждения. В мае 2010 года их привез шаттл «Атлантис» вместе с «Рассветом». Сейчас и шлюз, и радиатор, а также запасной локоть манипулятора ERA и переносное рабочее место для работы снаружи станции ждут своего часа на внешней поверхности станции.
Красным обозначены шлюзовая камера и панели радиаторов системы охлаждения, которые уже есть на МКС
Модуль «Рассвет» с элементами МЛМа
После «Науки» к станции отправится уже последний российский элемент — узловой модуль УМ, который полетит к МКС на «голове» модифицированного «Прогресса-М-УМ». Но сначала в октябре к надирному стыковочному узлу с МИМ-2 перестыкуется грузовой корабль «Прогресс МС-17». На пассивный гибридный стыковочный узел «Науки» установлен временный адаптер, позволяющий причаливать к модулю пилотируемым кораблям «Союз» и грузовым «Прогрессам» (диаметр шпангоута кораблей меньше чем у УМ). Перед прилетом узлового модуля «Причал» «Прогресс МС-17» отстыкуется вместе с адаптером.
МЛМ и УМ могут стать последними элементами МКС вообще — если не сбудутся планы компании Axiom Space добавить к станции четыре частных модуля, два из которых уже заказаны в Европе.
Как устроен полет
Путешествие «Науки» к станции будет долгим: оно начнется вечером в среду, 21 июля и продлится почти восемь суток. За это время произойдет множество событий, не о всех них у нас есть точная информация, поэтому в некоторых случаях мы будем использовать данные о полете близнеца МЛМа — модуля «Заря».
Запуск и вывод на орбиту: Трехступенчатая ракета «Протон-М» с модулем МЛМ под обтекателем стартует в 17:58:21 по московскому времени с 39-й пусковой установки 200-й площадки космодрома «Байконур». Отсюда же в свое время взлетели базовый блок станции «Мир» и три других ее модуля, советские «Венеры» и «Веги», зонды «Марс-96» и «ЭкзоМарс».
Космодром Байконур, 81-я и 200-я площадки с пусковыми установками для «Протонов» в верхнем левом углу
Первая ступень проработает примерно 120 секунд и отделится от носителя на высоте около 43-44 километров, после чего запустится вторая ступень. Ракета в этот момент наберет скорость 1,5 километра в секунду. Где-то на 180-й секунде полета на высоте 78 километров отделятся створки головного обтекателя.
Вторая ступень закончит работать на 330 секунде полета. Ракета в этот момент будет на высоте 138 километров, а скорость ее достигнет 4,4 километра в секунду.
Третья ступень проработает до 580-й секунды и выключится на высоте примерно 190 километров. Скорость ракеты достигнет 7,5 километра в секунду. На этом миссия «Протона» закончится, МЛМ отделится от него и отправится в самостоятельный полет. Примерно на 700-800 секунде полета, это было в случае с «Зарей», должны раскрыться солнечные батареи, включиться система управления и ориентации.
В этот момент модуль должен оказаться на эллиптической орбите с перигеем 190 километров, апогеем 350,1 километра и наклонением 51,6 градуса. После этого ему предстоит самостоятельно добраться до МКС, которая находится круговой орбите высотой 400 километров.
Путешествие на МКС: Дальше «Наука» полетит уже на своих маршевых двигателях — у модуля их два, они работают на топливной паре несимметричный диметилгидразин—тетраоксид азота.
Главная сложность на этом этапе полета состоит в том, что модулю нужно не только добраться до нужной орбиты, но еще и попасть в ту точку, где находится МКС.
Правила маневрирования на околоземной орбите крайне контринтуитивны: например, если вы попробуете догнать другой космический аппарат, который находится на той же орбите, привычным для земли методом — «выжав газ», то есть включив двигатель, то вы добьетесь прямо противоположного результата. После включения двигателя вы, во-первых, перейдете на более высокую орбиту — чем выше скорость аппарата, тем выше апогей орбиты. Во-вторых, вы начнете отставать от вашей цели, поскольку, чем выше орбита, тем длиннее период обращения.
Если же «тормозить», то ваша орбита, наоборот, снизится, но двигаться при этом вы будете быстрее, чем ваша цель, оставшаяся на более высокой орбите — поскольку на более низкой орбите период обращения короче. Когда корабли отходят от МКС и выдают тормозной импульс, они уходят ниже и при этом опережают станцию.
Задача свести в одной точке два объекта — МЛМ и МКС — крайне непроста, полет продлится больше недели. Причем это еще довольно быстро: «Звезда» в 2000 году летела к МКС две недели.
Для того, чтобы два корабля встретились на орбите, должны совпадать три параметра: их плоскость орбиты (одинаковый угол относительно экватора), высота и угол географической долготы. Как только это случится, их относительная скорость станет близка к нулю.
После выведения на орбиту высота апогея МЛМ будет 350,1 километра, перигея 190 километров, а наклонение к плоскости экватора 51,6 градуса — как у МКС. ЦУПу нужно будет не только поднять высоту орбиты модуля примерно до 420 километров, где находится станция, и сблизить «Науку» с МКС при помощи маневров.
МЛМ будет включать свои маршевые двигатели четыре раза. Первое включение поднимет апогей и сделает орбиту модуля эллиптической. Второе поднимет уже перигей, и снова сделает орбиту круговой. Это выведет «Науку» на временную фазирующую орбиту. На этой орбите модуль должен дождаться момента, когда фазовый угол — угол между модулем и МКС — достигнет нужного значения. После этого двигатели включат еще дважды, чтобы вывести «Науку» точно к станции и перейти к стыковке.
Схема выведения МЛМ
Восемь суток на фазирование не только сэкономят топливо, но и позволят проверить бортовые системы МЛМ в автономном полете, чтобы гарантировать безопасность МКС и дать разрешение на отстыковку от станции «Прогресса» с «Пирсом» (о том, зачем это нужно, расскажем ниже).
Стыковка в автоматическом режиме запланирована на 29 июля 2021 года в 16:26 по московскому времени. Российские космонавты (Олег Новицкий и Пётр Дубров) будут контролировать этот процесс из служебного модуля «Звезда», чтобы в случае нештатной ситуации взять управление стыковкой на себя в телеоператорном режиме управления (ТОРУ).
Тем временем на МКС
Сейчас «Науке» некуда пристыковаться: предназначенный для него надирный стыковочный узел «Звезды» занят модулем «Пирс».
«Пирс» освободит это место через два дня после старта «Науки» с Земли. Его отстыкуют при помощи грузового корабля «Прогресс МС-16». Но прежде чем это произойдет, МЛМ должен успешно стартовать и пройти проверки в автономном полете. Только убедившись, что с модулем все в порядке, ЦУП даст команду на отсоединение «Пирса» (в противном случае, если МЛМ не пристыкуется, российский сегмент лишится стыковочного узла для транспортных кораблей). Примерно через четыре часа корабль и модуль (уже получившие прозвища «Герасим» и «Муму») сойдут с орбиты и рухнут в Тихий океан.
Так «Пирс» станет первым модулем МКС, вышедшим из состава станции.
Российский сегмент МКС: в центральной части внизу — «Пирс» с пристыкованным к нему «Прогрессом»
В рамках подготовки к замене «Пирса» на «Науку» космонавтам пришлось переделать массу дел: два раза выйти в открытый космос, чтобы переключить кабели с «Пирса» на МИМ-1, вынести с модуля оборудование, перенастроить систему управления стыковкой, и отключить кабели и трубопроводы внутри станции. Также важно было убедиться, что копия «Пирса», модуль «Поиск», позволит выходить космонавтам в открытый космос без замечаний, чтобы работа на станции продолжалась в штатном режиме.
Зоны падения «Пирса» и «Прогресса»
После отстыковки «Пирса» космонавтам предстоит убедиться, что стыковочный узел к прилету «Науки» готов, и, возможно, срочно выйти в открытый космос, если потребуется, например, его почистить.
Прибытие и обустройство
После стыковки новый модуль нужно будет подключить ко всем системам станции, разобрать и установить оборудование. Предполагается, что космонавтам потребуется примерно восемь раз выйти в открытый космос для того, чтобы подключить кабели систем электропитания и связи, «распаковать» и подготовить к работе европейский манипулятор ERA, установить телекамеры и поручни для работы на внешней поверхности модуля.
Российский сегмент МКС сразу после прибытия «Науки»
Самую заметную часть работы предстоит сделать с помощью ERA: манипулятор должен будет снять с «Рассвета» шлюзовую камеру, которая ждала этого момента 11 лет, и пристыковать ее к «Науке». В дальнейшем ERA и шлюзовая камера позволят сократить количество выходов космонавтов в открытый космос — научные приборы экипаж будет устанавливать снаружи МЛМ на специальные рабочие места манипулятром из ШК.
Манипулятор ERA переносит шлюзовую камеру
Кроме того, с помощью манипулятора предстоит снять с того же «Рассвета» панели системы охлаждения и установить его на корпус МЛМ. Все эти операции тоже потребуют выходов в открытый космос, многочисленных настроек и подключений.
Внутри шлюзовой камеры находится выдвижная платформа для аппаратуры. Манипулятор сможет снимать с этой платформы приборы и устанавливать на внешней поверхности МЛМ, избавив космонавтов от необходимости выходить для этого в открытый космос
На летные испытания модуля отведено 12 месяцев с момента пуска — только год спустя МЛМ будет считаться официально введенным в эксплуатацию. «Наука» станет четвертым большим научным модулем МКС наравне с американским «Дестини», европейским «Коламбус» и японским «Кибо».
Прекрасная РОСС будущего
В этом апреле Россия, кажется, определилась с будущим своей пилотируемой космонавтики. Международная космическая станция в ближайшее десятилетие опустится с орбиты Земли на дно Тихого океана. А после этого, судя по всему, наши космонавты будут летать на околоземную станцию РОСС, первые элементы которой в минувшую пятницу показала журналистам РКК «Энергия». Давайте разберемся в анатомии будущей станции: что уже построено, а что еще в проекте.
Краткая история национальных станций
Идея создать свою высокоширотную национальную станцию (ВШНС) обсуждалась еще в 2014 году. Роскосмос тогда предлагал развернуть ее к 2019 году и выйти из программы МКС в 2020-м. В апреле 2015 года на нее откликнулся президент РФ, когда объявил, что к 2023 году планируется создать на орбите собственную станцию.
В концепции 2014 года станцию собирались строить из российских модулей, исходно предназначавшихся для достройки российского сегмента МКС. Базовым модулем должен был стать многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Прямо сейчас он — на Байконуре, готовится лететь к МКС в июле (о его сложной судьбе читайте в нашем материале «Роковая стружка»). К «Науке» предполагалось пристыковать узловой модуль (УМ) «Причал» — он тоже уже построен и ждет отправки к МКС. Третьим «кирпичиком» станции должен был стать Научно-энергетический модуль (НЭМ), который тоже строился для МКС. А шлюзовую камеру для выходов космонавтов в открытый космос потом думали приспособить для программы российского участия в окололунной станции.
«Фишкой» ВШНС был космический аппарат «ОКА-Т», проект которого разрабатывался с начала 2010-х годов. Этот модуль предназначен для проведения экспериментов в невесомости вне станции — чтобы избежать вибраций от динамических операций и жизнедеятельности экипажа. «ОКА-Т» работала бы отдельно от станции и стыковалась к ней только для заправки топливом и смены расходных материалов и образцов в научной аппаратуре. Также к станции мог быть пристыкован трансформируемый модуль, патент на который был получен в РКК «Энергия» — внутри размещалась центрифуга короткого радиуса, созданная в Институте медико-биологических проблем РАН для профилактики воздействия невесомости на космонавтов. Для доставки экипажей и грузов планировалось использовать корабли «Союз-МС» и «Прогресс-МС».
Концепция российской орбитальной станции 2014 года. В центре шарообразный узловой модуль «Причал», справа к нему пристыкован НЭМ, слева — МЛМ («Наука»), в зенит смотрит шлюзовой модуль, в надир — трансформируемый (надувной) модуль, а над ним — свободнолетающий модуль ОКА-Т.
РКК «Энергия»
Авторы проекта предполагали, что станция будет выведена на орбиту с наклонением 64,8 градуса, то есть выше чем у орбиты МКС (51,6 градуса). И разработчики, и руководство Роскосмоса подчеркивали, что такое наклонение улучшит обзор территории России с борта станции и позволит использовать для снабжения космодром «Плесецк» и «Восточный».
Однако в этом виде проект национальной станции осуществлен уже не будет. В 2016 году, когда была принята Федеральная космическая программа на срок до 2025 года, было решено завершить строительство российского сегмента МКС, пристыковав к нему МЛМ «Наука», УМ «Причал» и НЭМ. Планируемый ранее НЭМ-2 был отменен.
Пришествие РОСС
Осенью 2020 года идея собственной станции вернулась: руководитель полета российского сегмента МКС и заместитель гендиректора РКК «Энергия» Владимир Соловьев на Совете по космосу РАН заявил, что на российском сегменте МКС часть модулей и оборудования серьезно изношены, а после 2025 года начнется лавинообразный выход из строя оборудования на борту.
Тогда же Соловьев продемонстрировал новый проект — Российской орбитальной служебной станции (РОСС). Ее предполагалось вывести на орбиту с наклонением либо 51,6 градусов (в плоскости МКС), либо 71,6 градусов. Во втором случае со станции можно было бы наблюдать за полярными районами Земли, в том числе за Северным морским путем.
Сразу после этого выступления Роскосмос попытался успокоить страсти, заявив, что речи немедленном выходе из проекта МКС не идет, Россия выполнит свои обязательства и останется в проекте как минимум до 2025 года, а выступление Соловьева носило «информационный характер».
Прошло полгода, и о национальной станции заговорили уже высшие чиновники. 18-го апреля профильный вице-премьер Юрий Борисов заявил, что России следует честно предупредить партнеров о выходе из проекта МКС после 2025 года, а Соловьев опять выступил перед РАН — с рассказом о новом варианте национальной станции.
РОСС: начало
Однако эта орбита наименее выгодна с точки зрения выведения полезной нагрузки: носителю здесь никак не помогает вращение Земли. Кроме того, в приполярных областях выше всего уровень космической радиации — лучевая нагрузка для космонавтов здесь будет примерно в три раза выше, чем на орбите МКС.
Чтобы избежать длительного воздействия радиации на экипаж (и для экономии средств) новая станция будет не обитаемой, а посещаемой, то есть часть времени РОСС будет оставаться в беспилотном режиме.
Как стало ясно позже, вопрос о будущем МКС обсуждался 12-го апреля на юбилейном совещании — по случаю Дня космонавтики — с участием президента РФ. Как сообщил 23-го апреля на встрече с журналистами в РКК «Энергия» исполнительный директор Роскосмоса по перспективным проектам Александр Блошенко, на этом совещании были представлены предложения, одобренные правительством: свернуть участие в МКС в 2025 году и сконцентрировать усилия на собственной станции.
«Решение подготовлено, но еще не принято, процесс выхода занимает не один день. Политическое решение еще не подписано, есть предложение, поддержанное правительством. Чтобы оно вступило в силу, нужно, чтобы глава государства издал директивный акт о начале переговоров с партнерами по МКС», — сказал Блошенко.
План на «после МКС»
Все понимают, что станция не будет вечной. Ее планируемое завершение работы сейчас назначено на 2029-30 годы. NASA, как главный интегратор проекта, выбрало две стратегии продолжения полетов людей в космос.
Агентство выбрало компанию Axiom Space (среди руководства которой в основном выходцы из NASA) для строительства в составе МКС коммерческого сегмента из трех модулей. Эти модули должны пристыковаться к станции за период 2024 по 2030 год, а перед затоплением МКС отстыковаться, чтобы остаться на орбите в той же плоскости.
Сейчас ведутся переговоры о включении в состав станции Axiom японского модуля Kibo и европейского грузового модуля «Леонардо». Информации о том, какая ракета будет использоваться для вывода модулей на орбиту пока нет, как нет и описания «космического буксира», который довезет каждый модуль непосредственно к МКС (все крупные модули МКС доставлялись на орбиту в грузовых отсеках шаттлов).
Частные астронавты будут доставляться на Axiom Station на кораблях Crew Dragon по отдельным контрактам с компанией SpaceX.
Второе направление для NASA — это продолжение работы с основными партнерами по МКС для чего и создан проект окололунной станции Gateway, где совместно с США будут работать Европа, Канада и Япония.
Европейское космическое агентство, кроме партнерства с NASA по пилотируемым исследованием Луны, планирует партнерство с Китаем, чтобы иметь возможность отправлять астронавтов на китайскую орбитальную станцию — европейские астронавты уже провели совместные тренировки с китайскими космонавтами.
Россия продолжит работать в составе МКС минимум до конца 2024 года, пока действует межправительственное соглашение всех партнеров. Также заключены три контракта с компанией Space Adventures по полетам космических туристов на российский сегмент МКС — по одному кораблю «Союз МС» с командиром и двумя участниками космического полета в 2021, 2022 и 2023 годах.
Схема пристыковки модулей Axiom к МКС
Axiom Space, Inc.
Когда и как это решение будет принято, неясно. Но облик будущей российской станции уже очерчен. Попробуем определить, какие ключевые ингредиенты для нее у нас уже есть, а какие еще предстоит найти.
НЭМ: есть только корпус
Научно-энергетический модуль строился не так долго, как многострадальная «Наука», но его история тоже началась не вчера. Еще на заре истории МКС российские специалисты рассчитывали отправить к станции научно-энергетическую платформу — доставить ее должен был шаттл. Но после катастрофы «Колумбии» от этих планов отказались, и в проектах появились два одинаковых модуля НЭМ — уже с собственными двигателями и с запуском на «Протонах».
В 2009 году руководители Роскосмоса говорили что НЭМ полетит к МКС в 2014 году, а в 2015 году к нему присоединится НЭМ-2. Однако только в 2012 году «Энергия» выиграла контракт на создание модуля: запуск был сдвинут на 2015 год, затем вообще на 2019-й. В дальнейшем, в том числе из-за сдвига запуска «Науки», отправка НЭМа съехала еще раз — на 2024-й.
Теперь НЭМу предстоит стать базовым модулем новой российской станции. К этой судьбе его никто не готовил. НЭМ планировался как периферийный модуль, который должен был в первую очередь обеспечить независимость российского сегмента по электропитанию. Его солнечные батареи должны были добавить около 18 киловатт, избавив российский сегмент от необходимости импортировать часть электричества с американского. Вторая его функция — склад, а третья — лаборатория: в модуле должны были стоять стандартные стойки для научного оборудования, подобные тем, что устанавливали в МЛМ.
Это интерьер эргономического макета модуля НЭМ. Тут пока нет ни систем управления, ни элементов систем СЖО
Марк Серов
НЭМ — один из самых крупных модулей в истории российской космонавтики. Объем его герметичного отсека — 92 кубометра. Для сравнения, гермообъем ФГБ «Заря» — 71,5 кубометра, а служебного модуля «Звезда» — 89,3 кубометра. Однако у него есть существенный недостаток: он «тупиковый», то есть стыковочный узел у него лишь один, а корма занята негерметичной частью модуля, на которой смонтированы солнечные батареи, система охлаждения, а также маршевые двигатели и топливные баки с сильфонами — сделанные по тем же принципам, что и баки МЛМ (о них мы подробно рассказывали в материале «Роковая стружка»).
Но даже единственный стыковочный узел необходимо будет заменить: раньше предполагалось, что НЭМ будет стыковаться с МКС, и там стоял «активный» узел со штырем. В роли базового модуля РОССа ему предстоит принимать корабли с космонавтами, а также узловой модуль, которые сами оснащены активными узлами, а значит узел на модуле надо будет заменить на пассивный.
Сейчас в РКК «Энергия» стоит только корпус летного экземпляра НЭМа, изготовленный на РКЦ «Прогресс»:
Корпус летного экземпляра НЭМа
Илья Ферапонтов
Самые существенные переделки проекта касаются внутренней начинки модуля. Его предстоит превратить из склада-лаборатории в центр управления будущей станции и сделать пригодным для жизни космонавтов, которым нужны места для сна, тренажеры для поддержания физической формы, вода, воздух и пища. Наконец им не обойтись без АСУ — ассенизационно-санитарного устройства, попросту туалета.
Вот список систем, необходимых для базового модуля, роль которого на МКС играет «Звезда»:
На презентации 23-го апреля в РКК «Энергия» не показали, сколько иллюминаторов будет на новом базовом модуле, переделанном из НЭМа. Например, у служебного модуля МКС «Звезда» в полу — пять иллюминаторов диаметром 228 миллиметра и один кварцевый диаметром 426 миллиметра, что позволяет экипажу вручную фотографировать Землю или устанавливать на иллюминаторы автоматическую научную фотоаппаратуру. Судя по схемам, у НЭМа будет один иллюминатор в полу, и, может быть, по одному в каютах.
Внутреннее устройство модуля НЭМ в роли базового модуля новой станции. АСУ — ассенизационно-санитарное устройство, в полу виден проем для иллюминатора
РКК «Энергия»
Дооснащение модуля всеми этими системами увеличит его массу, которая и так близка к предельной. На НЭМ, например, было решено не ставить гиродины — гигантские гироскопы, которые позволяют управлять ориентацией станции, не используя двигатели. Дополнительная масса гиродинов, несколько сот килограммов, делают невозможным запуск на выбранную для станции полярную орбиту.
Стартовая площадка и ракета: строится и проектируется
Запуск НЭМа в прежней реальности, где ему предстояло отправиться к МКС, должен был выглядеть так же, как скорый старт «Науки»: на «Протоне» с Байконура на орбиту с наклонением 51,6 градуса и высотой около 400 километров.
Ракета-носитель «Протон-М» для запуска НЭМа уже изготовлена, ей присвоен номер 93703, и она уже несколько лет лежит в ожидании пуска в одном из цехов Центра имени Хруничева. Теперь ей придется выводить на орбиту какой-то другой аппарат. НЭМу в роли базового модуля новой российской станции предстоит лететь на ракете, которой еще нет — «Ангаре-А5М» — и стартовать с площадки, которая еще не построена, с космодрома «Восточный».
Так сейчас выглядит стартовый комплекс для ракет «Ангара» на космодроме «Восточный»
Роскосмос
Теоретически НЭМ можно запустить на полярную орбиту и с Байконура на оригинальном «Протоне-М», но к этому есть несколько препятствий. Во-первых, большая часть пусков с этого космодрома — это пуски на геостационарную орбиту или на орбиту МКС, поэтому все штатные районы падения первых ступеней находятся к востоку от Байконура. Когда Роскосмосу потребовались пуски спутников системы OneWeb на полярную орбиту, ему пришлось отдельно договариваться с казахскими властями о новых районах падения к северо-западу от стартовой площадки.
Кроме того, Россия еще в 2014 году договорилась с Казахстаном, что после 2025 года пуски «Протонов» прекращаются. Одна из двух стартовых площадок для этого носителя должна закрыться в конце 2022 года. Наконец, у самих «Протонов» гарантийных срок хранения — около шести лет. Учитывая, что сроки постройки модифицированного НЭМа могут сдвинуться, есть риск, что после 2025 года уже и ракета «испортится», да и стартовать с Байконура ей уже не откуда.
У космодрома «Восточный», с другой стороны, есть поля падения для запусков на орбиты с наклонением около 98 градусов — орбиту РОССа.
Поля падения первых ступеней и обтекателей после пусков с космодрома «Восточный»
Роскосмос
Универсальную пусковую площадку для всех модификаций тяжелой «Ангары» начали строить в сентябре 2018 года, тогда рассчитывали, что первый старт с него состоится в 2021 году, сейчас первый пуск планируется на август 2023 года. Правда на достройку всей пусковой инфраструктуры потребуется еще два года.
При этом НЭМу нужно будет дождаться специальной модификации «Ангары» — «Ангары-А5М», которая будет оснащена форсированными двигателями — РД-191М. Они должны обеспечить прибавку в грузоподъемности примерно на 10 процентов по сравнению с базовыми РД-191, которые сейчас используются на «Ангаре». Это добавка, как пояснил Соловьев журналистам, необходима как «запас прочности» для ракеты, которая будет использоваться в пилотируемой программе.
Огневые испытания новых двигателей планируются на 2022 год, а поставки для «Ангары» — не раньше, чем в 2023 году.
Модули МКС под обтекателем «Протона»
Бидеев А.Г. и др., Космическая техника и технологии, 2015
Узловой модуль: построен, но полетит на МКС
У НЭМа всего один стыковочный узел, в отличие от ФГБ или базового блока «Мира». Поэтому к нему нельзя будет пристыковать сразу и грузовой «Прогресс» и «Союз» с космонавтами, которые смогут разгрузить этот «Прогресс». Нельзя будет и растить станцию дальше, пристыковывая новые модули.
Поэтому к НЭМу необходимо добавить недостающие стыковочные узлы. Такое дополнение уже готово и стоит в цехе «Энергии»: это узловой модуль (УМ) «Причал», шар с шестью стыковочными узлами, который мы видели на картинке выше, в центре одной из первых версий российской станции.
Узловой модуль «Причал» в цехе РКК «Энергия»
Илья Ферапонтов
Но уже готовый УМ не станет частью РОССа. Осенью 2021 года он должен полететь к МКС, где он пристыкуется к «Науке». У того надирный стыковочный узел — гибридный ССВП-М (система стыковки внутреннего перехода), его диаметр больше стандартного ССВП, используемого на российском сегменте МКС для транспортных кораблей. Поэтому, чтобы не лишиться четвертого причала на российском сегменте, и нужен УМ, нижний стыковочный узел которого комбинированный — ССВП/ССВП-М. Он подходит и для модулей, и для «Прогрессов» с «Союзами».
Для РОССа потребуется построить новый «Причал», к его стыковочным узлам смогут стыковаться и грузовые и пилотируемые корабли, а главное — новые модули.
Использование отдельного центрального узлового модуля сделает РОСС первой настоящей «модульной станцией», где любой модуль можно заменить при необходимости, включая первый «базовый», что было невозможно на «Мире» и МКС.
Концепция РОСС первого этапа развертывания по версии 2021 года. В центре узловой модуль, к нему пристыкованы два модуля на базе НЭМ и шлюзовой модуль, который разрабатывался в РКК «Энергия» для Lunar Gateway
РКК «Энергия»
Корабли и экипажи
Первая экспедиция к РОССу, по словам Соловьева, должна будет отправиться почти сразу после запуска НЭМа, еще до прибытия узлового модуля — в 2026 году, если НЭМ стартует, как планировалось, в 2025-м.
Первые космонавты, говорит Соловьев, полетят с Байконура на обычном «Союзе»: «Сначала НЭМ, потом нужно прилететь «Союзом», потом — узловой модуль. Причем «Союзы» смогут стартовать даже с Байконура. Возможно с помощью носителя «Союз-2.1б» с несколько уменьшенным экипажем, до двух человек, можно лететь на эту (полярную) орбиту. На первых этапах с Байконура, потом — с Восточного», — сказал он журналистам.
В дальнейшем для экспедиций посещения планируется использовать корабли «Орел».
Соловьев подчеркнул, что экипажи на РОССе будут работать вахтовым методом: держать станцию постоянно обитаемой дорого, кроме того, радиация на полярной орбите слишком высока. Космонавты будут отправляться туда по мере того, как для них накопиться достаточное количество задач.
Шлюз (бывший лунный)
Шлюзовой модуль, необходимый для того, чтобы космонавты могли выходить в открытый космос, — это последний элемент «РОССа первого этапа». Физически этого модуля еще нет, но его проект прорабатывался в РКК «Энергия» — предполагалось, что она станет вкладом России в окололунную станции Gateway.
Фишка модуля в том, что это, по сути, два шлюза: в нем два отсека, где можно провести шлюзование. «Если обнаружится герметичность главного люка, у нас всегда остается возможность для члена экипажа уйти в следующий отсек и провести шлюзование там. Это дополнительный, резервный шлюзовой отсек», — сказал в беседе с N + 1 конструктор НЭМа Алексей Бидеев.
Что дальше?
Первый этап строительства станции предполагается закончить к 2030 году, а на втором этапе дооснастить двумя новыми модулями, созданными на базе того же НЭМа, но со вторым стыковочным узлом вместо негерметичного отсека. Планируется пристыковать к станции производственный модуль и платформу обслуживания космических аппаратов (стапель).
Корпуса всех модулей на базе НЭМа будут делать в РКЦ «Прогресс» в Самаре, где есть оборудование для обработки корпусов больших диаметров. В отличие от корпусов новых ракет «Союз-5», в которых ребра жесткости «вафли» располагаются внутри, у корпуса НЭМа они располагаются снаружи. После того как корпуса модулей будут сделаны, их по железной дороге доставят в РКК «Энергия» для оснащения бортовым оборудованием и первым испытаниям.
Свободнолетающий модуль ОКА-Т из проекта исчез, однако сама идея таких кочующих модулей, где в почти идеальных условиях идут производственные процессы или эксперименты, никуда не исчезла. По словам Соловьева, проект «морально устарел», но от идеи «парка свободнолетающих модулей» конструкторы не отказались.
Новая российская станция, уверяет заместитель гендиректора РКК «Энергия», будет не только научной, но индустриальной площадкой. «На нем будут производственные отсеки, будет выносной стапель, на котором мы можем парковать разные автоматические космические аппараты, ремонтировать, дозаправлять их, юстировать полезную нагрузку и потом опять отправлять в космическое пространство. Мы планируем создать некий парк буксиров, которые будут выводить эти автоматические аппараты на нужные нам орбиты и в нужное нам время» — сказал он.
Также новая станция будет играть роль пересадочного узла для российской лунной пилотируемой экспедиции. Новый сценарий предполагает использование четырех пусков ракеты «Ангара-А5В» с водородным разгонным блоком, чтобы обойтись без сверхтяжелого носителя.