Через тернии - к МКС

После успешного запуска в космос Многофункциональный лабораторный модуль «Наука» столкнулся с рядом проблем на пути к Международной космической станции. Сейчас он в автономном режиме успешно приближается к МКС, но его операторам удаленно пришлось решить ряд проблем. Попробуем сделать полный обзор непростого путешествия двадцатитонной «Науки» на низкой околоземной орбите.

МЛМ «Наука» создавался как «модуль-дублер» первого модуля Международной космической станции «Заря». Если бы с запуском «Зари» произошла бы проблема, то его бы подменил МЛМ, хотя тогда его еще так не звали. «Заря» успешно полетела, и Роскосмос решил использовать практически готовый модуль тоже для запуска в 2007 году. Правда денег на него не было, а американцы платить, как за «Зарю», отказались, поэтому запуск «поехал вправо», т.е. стал откладываться. К началу 2010-х ситуация с финансированием космонавтики стала лучше и МЛМ собрались отправлять на орбиту в 2013 году, но тут помешали технические проблемы. По неофициальной информации, в топливной системе модуля нашелся мусор — металлическая стружка. Как справлялись с этой проблемой живописно рассказывал

lozga.

Наконец, частично справившись с проблемой, частично её проигнорировав, Роскосмос принял волевое решение «многострадальный лабораторный модуль» запустить. Летом 2020 года МЛМ «Науку» отправили на Байконур, а через ещё год она оказалась на стартовом столе. К тому времени она уже стала МЛМ-У, т.е. «усовершенствованая».

Белоснежный «Протон-М» практически безупречно совершил запуск, хотя последние секунды трансляции уже заставили насторожиться бывалых фанатов космонавтики. По радио не подтвердили отделение космической головной части от третьей ступени ракеты. Это могло означать, самое плохое, но оказалось, что причина была на Земле — пропала связь у Барнаульского командно-измерительного пункта, а разделение прошло успешно.

Но потом слово взяли «инсайдеры». Анонимные источники в ракетно-космической отрасли начали сообщать о проблемах на модуле: по их данным, не раскрылась антенна системы сближения и стыковки «Курс», не заработал инфракрасный датчик горизонта, возникли проблемы в топливной системе… Роскосмос ни одно из этих сообщений не подтвердил, но пропустил плановое включение маршевых двигателей в первые часы после старта. Без изменения орбиты, стабильный полет модуля длился бы всего 30 витков, т.е. меньше двух дней. Однако «Наука» смогла запустить резервные двигатели малой тяги, и немного выправить ситуацию.

Что движет «Наукой»?

В отличие от американских модулей МКС, которые доставлялись шаттлами, на российском модуле имеется двигательная система, которая позволяет ему самостоятельно добраться с опорной орбиты до Международной космической станции.

На «Науке» три типа двигателей.

Пара больших или маршевых ДКС — двигатели коррекции и сближения.

Именно они должны были в штатном режиме поднять орбиту модуля за четыре включения. Но поначалу они не сработали. В качестве причины сбоя те же анонимные источники предполагали как радикальные версии — взрыв бака наддува, так и менее критичные, но неприятные происшествия — прорыв сильфона в топливных баках. Сильфон — это металлическая «гармошка», которая позволяет многократно перезаправлять топливные баки. К счастью, проблема оказалась менее опасна — сбой в работе клапана, который привел к повышению давления в топливной системе — это мы знаем тоже по неофициальным сообщениям.

Высокое давление для ДКС вредно, потому, что у него стоит свой турбонагнетатель, повышающий давление в камере сгорания. Топливо же ему нужно подавать под слабым давлением.

Зато высокое давление топлива нужно для двигателей малой тяги или ДПС — двигатели причаливания и стабилизации. Резервная программа полёта «Науки» предусматривала использование ДПС вместо маршевых, хотя это потребовало бы больше топлива. Поэтому их запустили когда поняли, что главные не помогут. Сначала пшикнули в испытательном режиме, затем включили на 240 секунд. Это включение немного подняло орбиту «Науки» и спасло от неконтролируемого снижения, и одновременно позволило сбросить давление в топливной системе. Еще через день, короткий импульс маршевых двигателей показал, что они работоспособны. И следующее включение позволило поднять орбиту «по-взрослому», а через день, ещё раз.

Есть в «Науке» и третий тип двигателей, самые маленькие ДТС — двигатели точной стабилизации. Их работа начнется в момент стыковки модуля с МКС.

Хотя по-прежнему не поступало официальной информации о хоть каких-то проблемах с «Наукой», мы можем наблюдать расхождение между первоначальными планами и развитием ситуации. Например, в схеме полёта модуля от Роскосмоса указано четыре включения двигателей для достижения МКС.

Фактически же пять включений смогли лишь частично приблизить «Науку» к орбите станции. Уточнять орбиту модуля все желающие могут благодаря американской системе NORAD, которая следит за космическими объектами, и выкладывает результаты в открытый доступ.

Разница апогея и перигея указывает на эллиптический характер орбиты, которая будет скруглена уже ближе к МКС.

Тем временем на станции

Пока на Земле искали и перепрограммировали проблемный клапан, считали баллистику, испытывали «Курс” и прочие системы, экипаж на космической станции занимался своей работой — освобождал стыковочный узел для «Науки». С 2001 года в надирном, т.е. смотрящем вниз, стыковочном узле модуля «Звезда» был установлен малый модуль «Пирс». По сути это небольшой отсек, который использовался как склад скафандров, место для установки некоторых приборов, стыковочный отсек и шлюзовая камера. Просто переставить его на другой стыковочный узел нельзя, поэтому от него решили избавиться примерно тем же способом, каким он когда-то и добрался до МКС — на грузовом корабле «Прогресс».

Грузовой корабль «Прогресс МС-16» в отрасли в шутку называют «Герасим», поскольку ему доверена задача затопления «Пирса»-«Муму». И он с ней успешно справился, хоть и на три дня позже. Первоначальные планы обещали отстыковку 23 июля, а фактически она прошла 26-го.

Избавление от «Пирса» важно по двум причинам.
Во-первых, это говорит об уверенности Роскосмоса, что «Наука» доберется до МКС. Когда появились первые неофициальные сообщения, что не раскрылась антенна «Курс», то встречались и сомнения, что стыковка возможна, хотя, кроме автоматического режима там предусмотрен ещё и ручной. Но накануне отделения «Пирса» Роскосмос отчитался об успешном испытании антенн системы автоматической стыковки.

Во-вторых, отделение и утилизация «Пирса» это уникальное событие в истории Международной космической станции, да и всей космонавтики. Ранее МКС только наращивали и достраивали, а сейчас мы видим практическую реализацию идеи многомодульных станций, в которых можно старые модули, исчерпавшие свой ресурс, заменять на новые. С МКС регулярно улетают в океан грузовые корабли, и иногда сбрасываются устаревшие или неисправные блоки. Но вот так взять, отделить модуль, пусть даже и небольшой, и скинуть в атмосферу — такое впервые.

27 июля проведена очередная коррекция орбиты, которая смогла поднять «Науку» практически до высоты МКС. Также, с помощью NASA и канадского роботизированного манипулятора Canadarm 2 российские специалисты смогли осмотреть состояние освобожденного стыковочного узла. Судя по всему, узел в хорошем состоянии и готов принимать «Науку».

На 29 июля запланирована стыковка. От её успешности, без преувеличения, зависит будущее российской пилотируемой космонавтики. С «Наукой» российский сегмент сможет работать ещё 10 и более лет, и делать это эффективнее, с научной точки зрения.

Будущее самостоятельной Российской орбитальной служебной станции (РОСС) косвенно тоже связано с успехом «Науки». Так Роскосмос подтвердит свои сегодняшние компетенции в создании и запуске пилотируемых космических станций, а значит повысит свои шансы получить необходимое финансирование на РОСС. Вероятно именно с этим связано стойкое нежелание Роскосмоса официально озвучивать хоть какие-то проблемы с «Наукой». Когда на кону полтриллиона рублей, поневоле потеряешь голос.

zelenyikot
Подготовлено специально для блога компании RuVDS