'Союз ТМА-6' приближается к МКС

наименование серии советских и российских многоместных космических кораблей для полетов по околоземной орбите. Разработчик и изготовитель корабля — РКК 'Энергия'.

История создания

Ракетно-космический комплекс 'Союз' начал проектироваться в 1962 году в ОКБ-1 как корабль советской программы для облета Луны. Сначала предполагалось, что к Луне по программе "А" должна была отправиться связка из космического корабля и разгонных блоков 7К, 9К, 11К. В дальнейшем проект "А" был прикрыт в пользу отдельных проектов облета Луны с использованием корабля 'Зонд'/7К-Л1 и высадки на Луне с использованием комплекса Л3 в составе орбитального корабля-модуля 7К-ЛОК и посадочного корабля-модуля ЛК и проекта "Север". Параллельно лунным программам на базе того же 7К и закрытого проекта околоземного корабля 'Север' начали делать 7К-ОК - многоцелевой трехместный орбитальный корабль, предназначенный для отработки операций маневрирования и стыковки на околоземной орбите, для проведения различных экспериментов, в том числе по переходу космонавтов из корабля в корабль через открытый космос.

Испытания 7К-ОК в спешном порядке начались в 1966 году. После отказа от программы полетов на кораблях 'Восход' конструкторы корабля 'Союз' потеряли возможность отработать на нем решения для своей программы. Наступил двухгодичный перерыв в пилотируемых запусках в СССР, во время которого американцы активно осваивали космическое пространство. Первые три беспилотных пуска кораблей 'Союз' оказались полностью либо частично неудачными, были обнаружены серьезные ошибки в конструкции корабля. Однако, четвертый пуск был предпринят пилотируемым, который оказался трагическим - космонавт погиб при спуске на Землю. Его гибель спасла жизни трем другим космонавтам, которые должны были на следующий день лететь на однотипном корабле для стыковки с кораблем 'Союз-1'. После аварии 'Союза-1' конструкция корабля была полностью переработана для возобновления пилотируемых полетов, и в 1967 состоялась первая, в целом удачная, автоматическая стыковка двух 'Союзов', затем, в 1968 году, возобновление пилотируемых полетов, а в 1969 - первая пилотируемая стыковка, групповой полет трех кораблей сразу и долговременный автономный рекордный полет. Первые шесть кораблей 'Союз' и были кораблями серии 7К-ОК. Также готовился к полетам вариант корабля 'Союз-Контакт' для отработки систем стыковки кораблей-модулей 7К-ЛОК и ЛК лунного экспедиционного комплекса Л3. В связи с недоведением лунно-посадочной программы Л3 до стадии пилотируемых полетов, необходимость полетов Союза-Контакта отпала.

'Союз-19'

В 1969 году началась работа над созданием долговременной орбитальной станции 'Салют'. Для доставки экипажа в кратчайшие сроки был спроектирован корабль 7КТ-ОК. Новый корабль отличался от предыдущих наличием стыковочного узла новой конструкции с внутренним люком-лазом и дополнительными системами связи на борту. Время автономного полета корабля составляло до 3,2 суток, а в составе орбитальной станции - до 60 суток. Третий корабль этого типа не выполнил поставленную перед ним задачу. Стыковка со станцией была осуществлена, но в результате повреждения стыковочного узла люк корабля был заблокирован, что сделало невозможным переход экипажа на станцию. Во время четвертого полета корабля этого типа из-за разгерметизации на участке спуска погибли Г. Добровольский, В. Волков и В. Пацаев, так как они были без скафандров. После аварии 'Союза-11' от развития 7К-ОК/7КТ-ОК отказались, корабль был переделан. Из-за возросшей массы систем жизнеобеспечения новый вариант корабля 7К-Т стал двухместным, лишился солнечных батарей. Этот корабль стал 'рабочей лошадкой' советской космонавтики 1970-х: 29 экспедиций на станции 'Салют' и 'Алмаз'. Версия корабля 7К-ТМ использовалась в совместном полете с американским 'Аполлоном' по программе ЭПАС. Четыре корабля 'Союз', официально стартовавшие после аварии 'Союза-11' имели в своей конструкции солнечные батареи различных типов, однако это были другие версии корабля 'Союз' - 7К-ТМ, 7К-МФ6 и модификация 7К-Т - 7К-Т-АФ без стыковочного узла.

С 1968 г. ЦКБЭМ модифицировал и производил космические корабли серии 'Союз' 7К-С. 7К-С дорабатывался в течение 10 лет и к 1979 году стал кораблем 7К-СТ 'Союз-Т', причем в небольшой переходный период космонавты летали одновременно на новом 7К-СТ и устаревшем 7К-Т.

Дальнейшая эволюция систем корабля 7К-СТ привела к модификации 7К-СТМ 'Союз ТМ': новая двигательная установка, улучшенная парашютная система, система сближения и т. д. Первый полет был совершен в 1986 году к станции 'Мир', последний - в 2002 к МКС.

В настоящее время эксплуатируется модификация корабля 7К-СТМА 'Союз ТМА'. Корабль по требованиям NASA был доработан применительно к полетам на 'МКС'. На нем могут работать космонавты, которые не смогли бы поместиться в 'Союз ТМ' по росту. Пульт космонавтов был заменен на новый, с современной элементной базой, улучшена парашютная система, уменьшена теплозащита. Последний полет корабля данной модификации запланирован на 30 сентября 2011 года.

Кроме 'Союз ТМА', сегодня для полетов в космос используются корабли новой серии 7К-СТМА-М 'Союз ТМА-М'. На нем заменили БЦВМ Аргон-16 на ЦВМ-101 и бортовую аналоговую систему телеметрии на более компактную цифровую систему MBITS в целях улучшения интеграции с бортовой системой управления 'МКС'. Модернизация корабля предусматривает расширения возможностей корабля в автономном полете и при аварийном спуске. Первый запуск корабля данного типа с экипажем на борту состоялся 8 октября 2010 года, а стыковка с 'МКС' - 10 октября 2010 года. Не считая "цифровизации", данная модификация корабля является весьма незначительной по масштабу и уступает не только варианту проекта модернизации корабля 1990-х годов - 'Союз ТММ', но и облегченной версии этого проекта 'Союз ТМС'.

Разработчиком и изготовителем кораблей семейства 'Союз' с 1960-х и по настоящее время является ракетно-космическая корпорация 'Энергия'. Производство кораблей осуществляется на головном предприятии корпорации в Королеве, а испытания и подготовка кораблей к запуску - в монтажно-испытательном корпусе предприятия на 254-й площадке космодрома Байконур.

Устройство

Сверху вниз: бытовой отсек, спускаемый аппарат, приборно-агрегатный отсек.

Корабли семейства состоят из трех модулей: приборно-агрегатного отсека, спускаемого аппарата, бытового отсека.

В ПАО находится комбинированная двигательная установка, топливо для нее, служебные системы. Длина отсека 2,26 м, основной диаметр 2,15 м, максимальный диаметр 2,72 м Двигательная установка состоит из 28 ДПО по 14 на каждом коллекторе, из которых часть имеет тягу 13,3 кгс, часть — 2,7 кгс, а также сближающе-корректирующего двигателя тягой 300 кгс. СКД предназначен для орбитального маневрирования и схода с орбиты. Работает на АТ+НДМГ . Корабли 7К-ОК и 7К-Т были оборудованы КТДУ-35 тягой 4 кН и удельным импульсом 282 с. Фактически стояли 2 независимые КТДУ — основная и резервная. Для корабля 'Союз-Т' была разработана новая КТДУ-80 той же тяги, но имеющая несколько режимов работы — большой и малой тяги и УИ 286-326 с. Резервный двигатель убрали, а ДПО и СКД объединили в одну систему с общими баками наддува. Потребность в резервном двигателе отпала, поскольку с переводом ДПО на двухкомпонентное топливо из объединенной системы появилась возможность схода с орбиты с использованием только ДПО при отказе КТДУ. У исходного корабля 'Союз' ДПО работали на отдельном топливе и не располагали достаточной характеристической скоростью для схода с орбиты без КТДУ. Больше того, при энергичном маневрировании топливо ДПО могло быть израсходовано достаточно быстро, что несколько раз приводило к срыву программы полета.

В ПАО также размещены баки с топливом. В самых первых 'Союзах' они вмещали 500 кг топлива, у Союза-ТМ — 880 кг, у ТМА — 900 кг. В ПАО установлены баллоны высокого давления с гелием для наддува баков.

Система энергоснабжения состоит из солнечных батарей и аккумуляторов. До аварии 'Союза-11' стояли батареи размахом 9,80 м и площадью 14 м?. Система обеспечивала среднюю мощность — 500 Вт. После аварии их убрали ради экономии веса и оставили аккумуляторные батареи на 18 кВтћч, которых хватало на два дня автономного полета. Для программы 'Союз-Аполлон' использовалась модификация с батарей площадью 8,33 м? на 8 кВтћч. Современные 'Союзы' оснащены батареями размахом 10 м и площадью 10 м?, что дает среднюю мощность около 1 кВт.

Спускаемый аппарат 'Союз ТМА-2' после приземления.

В спускаемом аппарате находятся места для космонавтов, системы жизнеобеспечения, управления, парашютная система. Длина отсека 2,24 м, диаметр 2,2 м, жилой объем 3,5 м?. Под теплозащитным экраном расположены двигатели мягкой посадки, на внешней поверхности — перекисные двигатели управления спуском, управляющие ориентацией СА во время полета в атмосфере. Это позволяет использовать аэродинамическое качество СА и снизить перегрузки. В СА помимо космонавтов можно вернуть на землю 100 кг груза. СА покрыт теплозащитой на основе абляционных материалов.

Бытовой отсек имеет длину 3,4 м, диаметр 2,25 м, объем 5 м?. Он оснащен стыковочным узлом и системой сближения. В герметичном объеме БО располагаются грузы для станции, иная полезная нагрузка, ряд систем жизнеобеспечения, в частности туалет. Через посадочный люк на боковой поверхности БО космонавты входят в корабль на стартовой позиции космодрома. БО может быть использован при шлюзовании в открытый космос в скафандрах типа 'Орлан' через посадочный люк.

Общие характеристики

'Союз', пристыкованный к орбитальной станции 'Мир'

Военные проекты

В начале-середине 1960-х годов создание космических кораблей СССР в рамках программ: 'А'/'СЕВЕР', было подчинено двум задачам: полет человека на Луну и выполнение программ Министерства обороны СССР. В частности, в рамках программы 'СЕВЕР' были спроектированы инспектор космических объектов — '7К-П' 'Перехватчик' и его модификация — боевой ударный корабль с ракетным вооружением 7К-ППК 'Пилотируемый перехватчик'.

В 1962 г. был спроектирован инспектор космических объектов — '7К-П', который должен был решать задачи осмотра и вывода из строя космических аппаратов противника. Этот проект получил поддержку военного руководства, поскольку были известны планы США по созданию военной орбитальной станции Manned Orbiting Laboratory и маневрирующий космический перехватчик 'Союз-П' был бы идеальным средством для борьбы с такими станциями.

Первоначально предполагалось, что 'Союз-П' будет обеспечивать сближение корабля с вражеским космическим объектом и выход космонавтов в открытый космос с целью обследования объекта, после чего, в зависимости от результатов осмотра, космонавты либо выведут объект из строя путем механического воздействия, либо 'снимут' его с орбиты, поместив в контейнер корабля. Затем от такого технически сложного проекта отказались, так как существовало опасение, что при таком варианте космонавты могут стать жертвами мин-ловушек.

В дальнейшем конструкторы изменили концепцию применения космического корабля. Предполагалось создать модификацию корабля — 7К-ППК на двух космонавтов, оснащенный восемью небольшими ракетами. Он должен был сблизиться с космическим аппаратом противника, после чего космонавты, не покидая свой корабль, должны были визуально и с помощью бортовой аппаратуры обследовать объект и принять решение об его уничтожении. Если такое решение принималось, то корабль должен был удалиться на расстояние километра от цели и расстрелять ее с помощью бортовых мини-ракет.

Однако от планов создания кораблей-перехватчиков 'Союз-П/ППК' впоследствии отказались, в связи с отказом американцев от работ по собственному проекту MOL Manned Orbiting Laboratory. На основе проекта '7К-ОК' разрабатывался военный корабль 'Союз-Р', а затем на его основе — 'Союз-ВИ'. Проект корабля '7К-ВИ' появился во исполнение Постановления ЦК КПСС и Совета Министров от 24 августа 1965 года, предписывающего ускорить работы по созданию военных орбитальных систем. Конструкторы корабля '7К-ВИ' обещали военным создать универсальный боевой корабль, который мог осуществлять визуальную разведку, фоторазведку, совершать маневры для сближения и уничтожения космических аппаратов врага.

В 1967 г. Д. И. Козлов, на тот момент руководитель Куйбышевского филиала ОКБ-1, после неудачных запусков 7К-ОК — полностью перекомпоновал и модифицировал переданный в его КБ первоначальный проект '7К-ВИ'. Новая модель космического корабля 'Звезда' выгодно отличалась от базового 7К-ОК, была воплощена в металле и подготовлена к испытательным полетам. Проект очередного варианта комплекса 'Союз-ВИ' был одобрен, правительство утвердило срок испытательного полета — конец 1968 года. На спускаемом аппарате находилась авиационная пушка Нудельмана-Рихтера НР-23 — модификация хвостового орудия реактивного бомбардировщика 'Ту-22', доработанная специально для стрельбы в вакууме. Еще одним новшеством, примененным на 'Звезде', стала энергоустановка на базе радиоизотопного источника энергии.

Данная модификация могла стать основой для дальнейшего развития кораблей 'Союз', но руководитель ОКБ-1 В. П. Мишин, занявший этот пост после смерти С. П. Королева, используя весь свой авторитет и государственные связи, добился отмены всех полетов '7К-ВИ' и закрыл этот проект, пообещав создать '7К-ВИ/ОИС' путем незначительных модификаций устаревшего 7К-ОК. Позднее было принято окончательное решение, что нет смысла создавать сложную и дорогую модификацию уже существующего корабля '7К-ОК', если последний вполне способен справиться со всеми задачами, которые могут поставить перед ним военные. Другим аргументом стало то, что нельзя распылять силы и средства в ситуации, когда Советский Союз может утратить лидерство в 'лунной гонке'. Кроме того, руководители ЦКБЭМ не хотели терять монополию на пилотируемые полеты в космос. В конечном итоге, все проекты военного использования пилотируемого космического корабля в Куйбышевском филиале ОКБ-1 были тихо прикрыты в пользу беспилотных систем.

Проект 7К-Р, также, стал основой для разработки транспортной космической системы - 7К-ТК, отвергнутого Челомеем из-за своих низких транспортных возможностей для своей станции 'Алмаз' и побудивший его на разработку собственного транспортного корабля - ТКС.

Впрочем, существует и другое мнение, что Челомей изначально проектировал замкнутую систему 'Алмаз', запускаемую на УР-500 с пилотируемым тяжелым 20-тонным ТКС, стартуемым с 92-й площадки Байконура.

В конце 1960-х началось проектирование серии кораблей 7К-С изначально для нужд Министерства обороны СССР, в том числе полетов на военную станцию КБ Челомея 'Алмаз'. 7К-С отличался значительно усовершенствоваными системами. Затем от военного использования 7К-С отказались в пользу более перспективной серии тяжелых орбитальных кораблей ТКС КБ Челомея, и транспортная модификация военного корабля по программе 7К-С - 7К-СТ под именем 'Союз-Т' обеспечивал гражданские миссии на орбите.

Транспортная модификация кораблей серии 7К-С — 7К-СТ 'Союз-Т' летала на станции Салют-6 и Салют-7. За счет усовершенствования спускаемого аппарата удалось снова увеличить экипаж до трех человек. Кроме того, в этой модификации были возвращены солнечные батареи.