Космический корабль «Восток» - первый в мире пилотируемый орбитальный КК, на котором был осуществлен полет человека в космическое пространство. Созданная на базе двухступенчатой РН «Спутник» ее трехступенчатая модификация, впоследствии названная РН «Восток», позволила вывести на геоцентрическую орбиту корабль-спутник массой более 4,7 т.

Космический корабль «Восток» (рис. 3.17) состоял из спускаемого аппарата и приборного отсека с тормозной двигательной установкой. Его основные технические характеристики приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Технические характеристики космического корабля "Восток"

Работа над проектом космического корабля (КК) началась в 1958 г.

15 мая 1960 г. был запущен первый КК-спутник в беспилотном варианте без теплозащиты, 19 августа 1960 г. - второй с двумя собаками на борту, который благополучно возвратился на Землю, а затем еще три КК, причем в двух последних (март 1961 г.) была полностью проверена программа будущего пилотируемого полета.

12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени РН «Восток» вывела на орбиту с перигеем 181 км, апогеем 327 км и наклонением 65° КК «Восток» массой 4725 кг с летчиком-космонавтом СССР Ю. А. Гагариным. Через 108 мин, совершив один виток вокруг Земли, КК «Восток» и летчик-космонавт Ю. А. Гагарин благополучно приземлились на территории Советского Союза.

6 августа 1961 г. был выведен на орбиту КК «Восток-2», на котором летчик-космонавт СССР Г. С. Титов впервые выполнил суточный орбитальный полет.

В августе 1962 г. состоялся первый групповой полет двух КК «Восток-3» (летчик-космонавт А. Г. Николаев) и «Восток-4» (летчик-космонавт П. Р. Попович).

В июне 1963 г. был выполнен новый групповой полет двух КК «Восток-5» (летчик-космонавт В. Ф. Быковский) и «Восток-6» (летчик-космонавт. В. В. Терешкова). Максимальная продолжительность полета КК «Восток-5» составила 5 сут. Успешное выполнение полетов по программе «Восток» послужило основой для дальнейшего развития советской космической техники.

Космический корабль «Восток» имел следующие бортовые системы:

управления движением и стабилизации, обеспечивающую автономную и ручную ориентацию и стабилизацию КК при выполнении программы полета; в этом случае для ручной ориентации использовалось оптическое устройство «Взор», а для автоматической ориентации - датчик автономной солнечной ориентации; для контроля работы систем и ручной выдачи команд имелся пульт космонавта;

газовых сопел ориентации, состоящую из двух автономных систем реактивных сопел (по 8 шт. в каждой), работающих на сжатом азоте, поступающем из шар-баллонов, размещенных на приборном отсеке;

управления бортовой аппаратурой и электропитания, включавшую командно-логические и электрокоммутационные устройства и блоки аккумуляторных батарей (в приборном отсеке), автономную аккумуляторную батарею (в СА), а также преобразователи тока;

жизнеобеспечения и терморегулирования, поддерживающие в кабине КК нормальную атмосферу давлением 755 - 775 мм рт. ст. с содержанием кислорода 21 - 25% по объему и температуру 17 - 26°С и состоящие из регенерационной установки, холодильно-сушильного агрегата, поглотителей влаги, фильтра для поглощения вредных примесей, контролирующей и регулирующей аппаратуры, а также из резервной системы испарительного охлаждения в СА; тепло от холодильно-сушильного агрегата отводилось хладагентом, подаваемым из приборного отсека, на котором были установлены радиатор-излучатель и жалюзи; система терморегулирования обеспечивала заданный температурный режим аппаратуры и в приборном отсеке КК;

радиосвязи в составе УКВ-радиолинии, двух КВ-радиолиний для обеспечения двусторонней телефонной связи, КВ-передатчика системы «Сигнал» для передачи данных о самочувствии космонавта, дублированного комплекта радиоаппаратуры, обеспечивающего траекторные измерения, ТВ-передатчика и широковещательного приемника, двух комплектов приемных и дешифрирующих устройств аппаратуры командной радиолинии, двух комплектов радиотелеметрической аппаратуры с соответствующей аппаратурой коммутации; в момент введения основных парашютов космонавта и СА предусматривалась работа пеленгационных КВ-передатчиков, а после приземления - УКВ-передатчиков;

программно-временного устройства, обеспечивающего заданную циклограмму работы бортовой аппаратуры;

двигательную установку для торможения при сходе с орбиты (сухой массой 396 кг), включавшую жидкостной реактивный двигатель с тягой 1,6 тс, топливные баки, систему подачи топлива и запас (280 кг) двухкомпонентного топлива; стабилизация КК при работе двигателя осуществлялась автоматически по сигналам от гироскопов с помощью рулевых сопел двигательной установки;

приземления в составе парашютной системы посадки спускаемого аппарата, катапультируемого кресла космонавта с парашютными системами и блоком НАЗ и автоматикой управления работой системы;

аварийного спасения космонавта, построенную с учетом того, что при аварии РН на старте или в начале полета космонавт катапультируется из спускаемого аппарата, а при аварии на остальных участках полета СА отделяется от приборного отсека КК и РН для последующего спуска на Землю.

Вся наружная поверхность СА была покрыта теплозащитой (массой до 800 кг), защищавшей конструкцию из алюминиевого сплава от нагрева при полете в атмосфере на участке спуска. Снаружи теплозащиты были наложены маты из экранно-вакуумной теплоизоляции.

Стартовая масса всей РКС «Восток» составляла 287 т при тяге двигателей I и II ступеней 408 тс на Земле, запускаемых одновременно, а общая длина РН с КК «Восток» (от вершины головного обтекателя до среза сопел рулевых камер) - 38,4 м. Более подробные сведения о РН «Восток» приведены в книге «Ракеты-носители» (М., Воениздат, 1981).

Космический корабль «Восход» - первый многоместный орбитальный КК - имел две модификации и состоял из двух отсеков - спускаемого аппарата и приборного отсека с тормозной двигательной установкой (КК «Восход»), и двух указанных отсеков и шлюзовой камеры (КК «Восход-2»). Основные технические характеристики КК «Восход» приведены в табл. 3.3.

Первый многоместный КК «Восход» (летчики-космонавты В. М. Комаров, К. П. Феоктистов, Б. Б. Егоров) был выведен 12 октября 1964 г. на орбиту с перигеем 177,5 км, апогеем 408 км и наклонением 65°; 13 октября 1964 г. он совершил мягкую посадку на территории СССР.

18 марта 1965 г. был запущен КК «Восход-2» (летчики-космонавты П. И. Беляев и А. А. Леонов) на орбиту с перигеем 173 км, апогеем 498 км и наклонением 65°. Используя надувной шлюзовой отсек и специальное оборудование, летчик-космонавт А. А. Леонов впервые в мире вышел в открытое космическое пространство, пробыв вне КК 12 мин.

Бортовые системы КК «Восход» по сравнению с бортовыми системами КК «Восток» имели следующие отличия:

двигательная установка для торможения при сходе с орбиты имела дублирующий резервный тормозной пороховой реактивный двигатель массой 145 кг, установленный в верхней части КК;

система ориентации была дополнена аппаратурой ориентации с использованием ионных датчиков;

система приземления имела два основных парашюта и двигатель мягкой посадки в стренгах их подвески, а в СА вместо катапультируемого кресла были установлены два (или три) амортизационных кресла с индивидуальными ложементами для членов экипажа;

в состав системы жизнеобеспечения был введен специальный скафандр с автономным ранцем, а также надувная шлюзовая камера массой 250 кг, обеспечивающие выход человека в открытое пространство (КК «Восход-2»).

Ракетой-носителем КК «Восход» была ракета-носитель, разработанная на базе РН «Восток», но с более мощной III ступенью, что позволило увеличить стартовую массу КК.

Космический корабль «Союз» - многоцелевой орбитальный КК второго поколения. КК «Союз» (рис. 3.18) состоит из трех отсеков: орбитального (бытового) отсека с агрегатом стыковки (или специальным отсеком), спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека. Его основные технические характеристики приведены в табл. 3.4. В 1962 г. была начата разработка КК «Союз», а уже в 1964 г.- экспериментальная отработка его бортовых систем и конструкции.

Летная отработка бортовых систем и конструкции была начата на ИСЗ «Космос-133» 28 ноября 1966 г.

Первый испытательный пилотируемый полет КК «Союз-1» состоялся 23 апреля 1967 г. (летчик-космонавт В. М. Комаров). Корабль был выведен на орбиту с перигеем 180 км, апогеем 228 км и наклонением 51,6°. После проведения дополнительной экспериментальной отработки началась длительная эксплуатация КК «Союз» в пилотируемом варианте, начиная с КК «Союз-3» во время сборки (летчик-космонавт Г. Т. Береговой), запущенного 28 октября 1968 г. к беспилотному кораблю «Союз-2». При стыковке на орбите 16 января 1969 г. двух пилотируемых КК «Союз-4» (летчик-космонавт В. А. Шаталов) и КК «Союз-5» (летчики-космонавты Б. В. Волынов, А. С. Елисеев, Е. Н. Хрунов) была образована первая экспериментальная станция массой 12924 кг и осуществлен переход через открытое космическое пространство двух членов экипажа из одного КК в другой. Впоследствии на КК «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8» был выполнен групповой полет с маневрированием и сближением на орбите. В июне 1970 г. КК «Союз-9» (летчики-космонавты А. Г. Николаев и В. И. Севастьянов) совершил полет продолжительностью 17,7 сут. В 1971 г. КК «Союз» был модернизирован в транспортный корабль (ТК) для доставки экипажа на орбитальную станцию «Салют» и в этом качестве использовался по 1981 г. включительно, обеспечивая длительную эксплуатацию станций «Салют» и выполнение программы «Интеркосмос».

В 1974 г. КК «Союз» был доработан для экспериментального полета по программе «Союз» - «Аполлон». В полете КК «Союз-16» (летчики-космонавты А. В. Филипченко и Н. Н. Рукавишников) была проведена проверка нового варианта корабля, а совместный полет был осуществлен 15 - 20 июля 1975 г. при участии советского КК «Союз-19» (летчики-космонавты А. А. Леонов и В. Н. Кубасов) и американского КК «Аполлон» (астронавты Т. Стаффорд, Д. Слейтон, В. Бранд). КК «Союз-19» в полете (снимок сделан из КК «Аполлон») показан на рис. 3.19.

На корабле «Союз-22», запущенном 15 сентября 1976 г. (летчики-космонавты В. Ф. Быковский и В. В. Аксенов), была осуществлена программа фотографирования земной поверхности с помощью многозонального космического фотоаппарата МКФ-6, разработанного совместно специалистами СССР и ГДР и изготовленного в ГДР на народном предприятии «Карл Цейс Йена».

Бортовые системы КК «Союз» включают:

систему ориентации и управления движением;

систему реактивных двигателей причаливания и ориентации;

сближающе-корректирующую двигательную установку;

систему электропитания;

комплекс систем жизнеобеспечения экипажа;

системы радиосвязи;

систему стыковки;

систему приземления спускаемого аппарата;

систему управления бортовым комплексом аппаратуры и оборудования;

систему аварийного спасения.

Система ориентации и управления движением работает как в автоматическом, так и в ручном режиме и оснащена командными приборами: гирокомплексом, датчиками ориентации, интегратором ускорений, датчиками угловых скоростей, а также приборами-преобразователями, коммутационно-логическими приборами и приборами визуального контроля ориентации корабля.

Часть этой системы, размещенная в СА, обеспечивает управление его движением на участке спуска; ее исполнительными органами являются шесть реактивных двигателей ориентации, в том числе четыре двигателя по тангажу и рысканью номинальной тягой по 7,5 кгс и два двигателя по крену номинальной тягой по 15 кгс, которые работают на однокомпонентном топливе (запас перекиси водорода - 30 кг), размещенном в двух баках и подаваемом вытеснительной системой подачи.

Для ручного управления КК используются пульт космонавтов с информационно-сигнальными приборами, два командно-сигнальных устройства и две ручки управления.

Система реактивных двигателей причаливания и ориентации предназначена для выполнения разворотов КК относительно его центра масс вокруг трех осей и обеспечения координатных малых перемещений центра масс вдоль каждой из этих осей. В состав системы входят четырнадцать реактивных двигателей причаливания и ориентации с номинальной тягой 10 кгс и восемь двигателей ориентации с номинальной тягой 1 - 1,5 кгс, а также топливные баки с однокомпонентным топливом (запас перекиси водорода - 140 кг), трубопроводы, система вытеснения и подачи топлива и автоматика системы. Из четырнадцати двигателей причаливания и ориентации десять расположены на раме переходной секции приборно-агрегатного отсека рядом с топливными баками (в районе центра масс), а остальные четыре двигателя причаливания и ориентации, а также восемь двигателей ориентации - у нижнего шпангоута агрегатной секции приборно-агрегатного отсека.

Сближающе-корректирующая двигательная установка предназначена для изменения скорости КК в направлении его продольной оси (при проведении коррекций орбиты и при торможении для схода с орбиты) и состоит из основного сближающе-корректирующего однокамерного двигателя многократного запуска с номинальной тягой 417 кгс, дублирующего двухкамерного двигателя с номинальной тягой 411 кгс, четырех топливных баков, системы подачи топлива в двигатели и автоматики двигательной установки. При работе основного двигателя КК стабилизируется с помощью двигателей причаливания и ориентации, а при работе дублирующего двигателя - с помощью рулевых сопел, работающих на газе одного из турбонасосных агрегатов двигательной установки. Основной и дублирующий двигатели работают на двухкомпонентном топливе: окислитель - азотная кислота и горючее - типа гидразина (запас топлива в зависимости от программы полета КК - 0,5 - 0,9 т).

Система электропитания обеспечивает аппаратуру КК постоянным током с номинальным напряжением 27 В и включает основную химическую батарею, резервную батарею, а также статические преобразователи тока, счетчики ампер-часов и коммутационные щитки. Емкость основной батареи достаточна для проведения автономного полета КК ДО его стыковки и последующего автономного полета перед спуском на Землю. Для увеличения времени автономного полета на КК могут устанавливаться солнечные батареи площадью -11 м2. Автономная батарея СА обеспечивает электропитанием его системы на участке спуска и после приземления или приводнения.

Комплекс систем жизнеобеспечения включает комплект скафандров, системы обеспечения газового состава атмосферы жилых отсеков, терморегулирования, питания и водообеспечения, ассенизационно-санитарное устройство, средства гигиенического и медицинского обеспечения. В жилых отсеках КК «Союз» с помощью регенерационных агрегатов поддерживается обычная кислородно-азотная атмосфера с давлением около 760 мм рт. ст. с возможным увеличением процентного содержания кислорода по объему до 40% и понижением давления до 520 мм рт. ст.

Скафандры используются экипажем при разгерметизации КК, на участке выведения КК на орбиту, при проведении стыковки, а также на участке спуска и возвращения на Землю. Система терморегулирования обеспечивает сброс избыточного тепла в космическое пространство путем прокачивания теплоносителя через специальные радиаторы-излучатели, установленные снаружи основного корпуса приборно-агрегатного отсека. Кроме того, для исключения притока тепла от Солнца и неконтролируемого сброса тепла конструкцией все отсеки КК закрыты многослойной экранно-вакуумной теплоизоляцией. Системы питания и водообеспечения включают в себя специальные рационы и запасы воды в емкостях с устройствами подачи воды; эти системы размещены как в орбитальном отсеке, так и в спускаемом аппарате, ассенизационно-санитарное устройство в полном комплекте - только в орбитальном отсеке.

Системы радиосвязи КК состоят из командной радиолинии, систем радиотелефонной и радиотелеграфной связи, радиотелеметрии, телевидения и радиотехнической системы сближения.

Командная радиолиния позволяет передавать на борт КК команды с выдачей на Землю квитанции о приеме, а также обеспечивает траекторные измерения. Она работает в дециметровом диапазоне радиоволн через многовибраторную антенну с круговой диаграммой обзора.

Система радиотелефонной и радиотелеграфной связи работает в KB и УКВ диапазонах, обеспечивает внутренние переговоры экипажа, связь экипажа с Землей и между КК на орбите, а также передает сигналы оперативной телеметрической связи через антенны, установленные на корпусе приборно-агрегатного отсека (или солнечных батареях) в виде штырей различной длины. Эта же система обеспечивает связь при спуске через щелевую антенну СА, связь и пеленг на участке парашютирования и после посадки с помощью антенны в стропах парашюта и антенн, раскрывающихся на спускаемом аппарате (после посадки).

Радиотелеметрическая система позволяет вести передачу телеметрической информации о состоянии бортовых систем и агрегатов КК и данных о самочувствии членов экипажа как в режиме непосредственной передачи, так и в режиме воспроизведения с запоминающих устройств, используя автономные передатчики и антенны.

Телевизионная система предназначена для контроля за процессом причаливания и стыковки и для проведения телерепортажей из жилых отсеков КК, причем телевизионное изображение в первом случае поступает на бортовое видеоконтрольное устройство, а во втором - передается на Землю по автономной радиолинии или через командную радиолинию. Система имеет наружные телекамеры на орбитальном отсеке и телекамеру в СА.

Радиотехническая система сближения предназначена для автоматического сближения и стыковки КК и станции с взаимным поиском, обнаружением и последующими измерениями углового положения и угловой скорости линии визирования относительно связанной с корпусом КК системы координат, расстояния между КК или КК и станцией, радиальной составляющей относительной скорости КК и угла взаимного крена между стыкующимися КК и станцией. Система начинает работать с расстояния около 20 км между КК или КК и станцией при относительной скорости до 40 - 60 м/с без предварительного целеуказания об их взаимном угловом положении. На «активных» и «пассивных» КК и станциях установлены идентичные антенны обзора и пеленга. Кроме того, на «пассивном» КК или станции имеются две антенны маяка, антенна ретранслятора и антенна крена, а на «активном» - гиростабилизированная антенна головки наведения (в кардановом подвесе), работающая с антенной ретранслятора, и антенна запроса, работающая в режиме причаливания на антенну обзора и пеленга «пассивного» КК или станции. Электронная аппаратура системы радионаведения установлена в орбитальном отсеке КК «Союз» и в рабочем отсеке станции «Салют».

Система стыковки КК «Союз» состоит из стыковочного агрегата и приборов автоматики стыковки, задающей необходимые режимы работы при стыковке. Стыковочный агрегат установлен в верхней части орбитального отсека КК и имеет люк диаметром 800 мм.

Система приземления спускаемого аппарата обеспечивает его посадку вместе с экипажем и включает основную и запасную парашютные системы, четыре твердотопливных двигателя мягкой посадки (на корпусе СА), срабатывающих по команде от высотомера, амортизационные кресла и автоматику системы.

Система управления бортовым комплексом аппаратуры и оборудования состоит из коммутационно-логических приборов, размещенных во всех отсеках КК.

Система аварийного спасения предназначена для обеспечения безопасности экипажа в случае аварии РН на старте и на участке выведения КК на орбиту и построена по принципу использования как специальных средств (двигательная установка, автоматика и др.), так и штатных систем КК (см. главу 10).

Спускаемый аппарат, изготовленный в основном из алюминиевого сплава, имеет сбрасываемый перед посадкой лобовой теплозащитный экран, а также боковую теплозащиту и внутреннюю теплоизоляцию.

Приборно-агрегатный отсек выполнен из алюминиевого, а орбитальный отсек - из магниевых сплавов.

Для выведения КК «Союз» на орбиту ИСЗ используется трехступенчатая ракета-носитель «Союз», имеющая стартовую массу до 310 т, общую длину (с КК «Союз») до 49,3 м и максимальный размер по воздушным рулям на боковых ракетных блоках - 10,3 м (рис. 3.20)

I ступень (как и РН «Восток») имеет четыре боковых ракетных блока длиной 19,8 м и диаметром 2,68 м каждый, оснащенных четырехкамерными (с двумя дополнительными рулевыми камерами) двигателями РД-107.

II ступень включает центральный ракетный блок длиной 27,76 м (у РН «Восток» - 28,75 м) с максимальным диаметром 2,95 м, оснащенный четырехкамерным (с четырьмя дополнительными рулевыми камерами) двигателем РД-108.

III ступень состоит из ракетного блока длиной 8,1 м и диаметром 2,66 м (у РН «Восток» - 2,98 м и 2,58 м соответственно), оснащенного четырехкамерным двигателем (с рулевыми соплами) тягой в пустоте 29,5 тс (у РН «Восток» - однокамерный тягой 5,6 тс).

Двигатели всех ступеней работают на керосине и жидком кислороде. При старте двигатели I и II ступеней запускаются одновременно, развивая тягу 418 тс на Земле.

Двигатель II ступени продолжает работу после сброса боковых ракетных блоков. Через определенное время сбрасывается головной обтекатель КК. Двигатель III ступени включается в конце работы двигателя II ступени перед ее отделением, после чего сбрасывается хвостовой отсек III ступени. Продолжительность активного участка работы двигателей всех ступеней РН около 9 мин.

Космический корабль или автоматическая межпланетная станция (АМС) «Зонд» - КК для отработки техники полета к Луне с возвращением на Землю. АМС «Зонд» (рис. 3.21) состояла из СА и приборно-агрегатного отсека, а также сбрасываемого перед стартом к Луне опорного конуса массой 150 кг, установленного в носовой части.

Основные технические характеристики АМС «Зонд» приведены в табл. 3.5.

Старт к Луне выполнялся с промежуточной орбиты с перигеем 187 км и апогеем 219 км.

Первый полет АМС «Зонд-5» к Луне был выполнен 15 сентября 1968 г. Облетев Луну, АМС вошла в атмосферу Земли со второй космической скоростью и выполнила спуск по баллистической траектории в акваторию Индийского океана (рис. 3.22). На АМС, запущенных 10 ноября 1968 г. («Зонд-6») и 8 августа 1969 г. («Зонд-7»), были отработаны облет Луны и возвращение на Землю с управляемым спуском в атмосфере в заданный район территории СССР. При полете АМС, запущенной 20 октября 1970 г. («Зонд-8»), был отработан вариант возвращения на Землю со стороны северного полушария.

В проведенных полетах был получен ценный материал, включая фотографии Земли и Луны с различных расстояний, причем на борту АМС «Зонд-5» находились живые существа - черепахи.

Бортовые системы АМС «Зонд» имели следующие особенности:

система ориентации и управления движением новой разработки имела гироплатформу, датчики солнечной и звездной ориентации и специальный вычислитель;

было увеличено количество реактивных двигателей, управляющих движением СА на участке спуска в целях их дублирования по каналу крена;

система реактивных двигателей ориентации с номинальной тягой 1 - 1,5 кгс имела дублирующий комплект из восьми двигателей;

корректирующая двигательная установка была оснащена однокамерным реактивным двигателем номинальной тягой 410 кгс, снабженным рулевыми соплами, с массой топлива 0,4 т;

система электропитания имела солнечные батареи площадью 11 м 2 для подзаряда буферной химической батареи;

система дальней радиосвязи была оснащена остронаправленной антенной, работающей в дециметровом диапазоне волн для обеспечения надежной связи на больших расстояниях;

тепловая защита СА была модернизирована с учетом ее нагрева при входе СА в атмосферу со второй космической скоростью;

система приземления имела одну парашютную систему с основным парашютом площадью 1000 м2, двигатели мягкой посадки и автоматику управления системой;

двигательная установка системы аварийного спасения была более мощной с учетом особенностей РН.

Ракетно-космическая система включала РН типа «Протон» с дополнительной разгонной ступенью для старта АМС к Луне

Космический корабль «Союз Т» (рис. 3.23) - усовершенствованный трехместный орбитальный КК, созданный с учетом опыта разработки и эксплуатации КК «Союз» - состоит из орбитального (бытового) отсека с агрегатом стыковки, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека новой конструкции.

Основные технические характеристики КК «Союз Т» приведены в табл. 3.6.

16 декабря 1979 г. для отработки операций сближения и стыковки со станцией «Салют-6» и выполнения 100-суточного полета в составе орбитального комплекса был запущен корабль «Союз Т» в беспилотном варианте. Первый испытательный пилотируемый полет КК «Союз Т-2» (летчики-космонавты Ю. В. Малышев и В. В. Аксенов) со стыковкой к станции «Салют-6» состоялся 5 июня 1980 г. 27 ноября 1980 г. стартовал КК «Союз Т-3» (летчики-космонавты Л. Д. Кизим, О. Г. Макаров, Г. М. Стрекалов). Основной задачей полета была отработка транспортного корабля при полном составе экипажа.

12 марта 1981 г. был запущен КК «Союз Т-4» (летчики-космонавты В. В. Коваленок и В. П. Савиных), полет которого положил начало регулярной эксплуатации КК «Союз Т».

Космические корабли «Союз Т» выводятся на орбиту РН «Союз».

Бортовые системы КК «Союз Т» по сравнению с КК «Союз» имеют следующие особенности:

система управления движением построена на принципах бесплатформенной (отсутствуют гироскопы или гироплатформы) инерциальной системы на базе бортового цифрового вычислительного комплекса; все режимы ориентации, в том числе на Землю и Солнце, выполняются как автоматически, так и при участии! экипажа, а режимы сближения - на основе расчетов с помощью БЦВК траекторий относительного движения и оптимальных маневров при использовании информации от радиотехнической системы сближения; система автоматически контролирует динамические операции, расход топлива, состояние ряда приборов и агрегатов и может принимать решения об изменении режима работы или о переключении на резервные комплекты аппаратуры; система управляется по командной радиолинии с Земли или экипажем с использованием бортовых устройств ввода и отображения информации, включая дисплей, обеспечивает возможность перехода к ручному управлению на любом этапе полета и спуска; сближающе-корректирующая двигательная установка с маршевым двигателем тягой 315 кгс в кардановом подвесе объединена по питанию с системой двигателей причаливания и ориентации, использует единые компоненты топлива в общих баках; применение такой комбинированной двигательной установки (КДУ) позволяет перераспределять топливо между разными двигателями, что обеспечивает оптимальное его использование и гибкость при выполнении программы полета, особенно в нештатных ситуациях; комбинированная двигательная установка имеет четырнадцать двигателей причаливания и ориентации номинальной тягой до 14 кгс каждый и двенадцать двигателей номинальной тягой 2,5 кгс каждый;

система электропитания оснащена солнечными батареями, исключающими зависимость (в части электропитания) времени автономного полета от емкости химических источников тока;

комплекс систем жизнеобеспечения рассчитан на экипаж до трех человек с использованием запасов газообразного кислорода и поглотителей углекислого газа, скафандры имеют усовершенствованную конструкцию;

система терморегулирования оснащена новыми гидроагрегатами, радиатором-излучателем и автоматикой;

системы радиосвязи имеют телевизионную систему с лучшим качеством передачи изображения, усовершенствованные командно-программную радиолинию и радиотелеметрическую систему, при этом кроме обычных используются антенны типа «антенной решетки»;

система управления бортовым комплексом новой разработки имеет повышенную надежность, усовершенствован пульт космонавтов;

система приземления СА снабжена новыми парашютными системами и автоматикой, двигателями мягкой посадки с повышенной энергетикой и высотомером для их запуска;

система аварийного спасения оснащена новыми твердотопливными двигателями и обладает улучшенными характеристиками, в частности по уводу СА из опасной зоны.

», «Союз-15 », «Союз-23 », «Союз-25 », «Союз Т-8 ».

Взрыв двигателя до стыковки «Союз-33 ».

Корабли «Союз» совершили более 130 успешных пилотируемых полётов (см. список аппаратов) и стали ключевым компонентом советской и российской пилотируемых программ освоения космоса. После завершения полётов Space Shuttle в 2011 году «Союзы» остались единственным средством доставки экипажей на Международную космическую станцию .

История создания

Первый полет «Союз МС»: полвека эволюции

7 июля с Байконура стартовала ракета-носитель «Союз-ФГ» с модифицированным транспортным кораблём «Союз МС». А 28 ноября 1966 года с того же стартового комплекса в полёт отправился прототип самого первого «Союза» - спутник «Космос-133». И полувековой юбилей, и запуск самой совершенной модификации - прекрасный повод вспомнить историю корабля и разобраться в его устройстве

⇣ Содержание

⇡ Рождение «Союза»

Первые пилотируемые корабли-спутники серии «Восток» (индекс 3КА) создавались для решения узкого круга задач — во-первых, чтобы опередить американцев, и, во-вторых, чтобы определить возможности жизни и работы в космосе, изучить физиологические реакции человека на факторы орбитального полёта. Корабль блестяще справился с поставленными задачами. С его помощью был осуществлён первый прорыв человека в космос («Восток»), состоялась первая в мире суточная орбитальная миссия («Восток-2»), а также первые групповые полёты пилотируемых аппаратов («Восток-3» — «Восток-4» и «Восток-5» — «Восток-6»). Первая женщина попала в космос также на этом корабле («Восток-6»).

Развитием этого направления стали аппараты с индексами 3КВ и 3КД, с помощью которых были осуществлены первый орбитальный полёт экипажа из трёх космонавтов («Восход») и первый выход человека в открытое космическое пространство («Восход-2»).

Однако ещё до того, как были установлены все эти рекорды, руководителям, конструкторам и проектантам королёвского Опытного конструкторского бюро (ОКБ-1) было ясно, что для решения перспективных задач лучше подойдёт не «Восток», а другой корабль, более совершенный и безопасный, обладающий расширенными возможностями, увеличенным ресурсом систем, удобный для работы и комфортный для жизни экипажа, обеспечивающий более щадящие режимы спуска и большую точность посадки. Для повышения научной и прикладной «отдачи» требовалось увеличить численность экипажа, введя в него узких специалистов — врачей, инженеров, учёных. Кроме того, уже на рубеже 1950—1960-х годов создателям космической техники было очевидно, что для дальнейшего изучения космического пространства нужно освоить технологии встречи и стыковки на орбите для сборки станций и межпланетных комплексов.

Летом 1959 года в ОКБ-1 начался поиск облика перспективного пилотируемого корабля. После обсуждений целей и задач нового изделия было решено разработать достаточно универсальный аппарат, пригодный как для околоземных полётов, так и для облётных лунных миссий. В 1962 году в рамках этих изысканий был инициирован проект, получивший громоздкое название «Комплекс сборки космических аппаратов на орбите спутника Земли» и короткий шифр «Союз». Основной задачей проекта, в ходе решения которой предполагалось освоить орбитальную сборку, был облёт Луны. Пилотируемый элемент комплекса, имевшего индекс 7К-9К-11К, получил название «корабль» и имя собственное «Союз».

Принципиальным его отличием от предшественников были возможности стыковки с другими аппаратами комплекса 7К-9К-11К, полёта на большие (вплоть до орбиты Луны) расстояния, входа в земную атмосферу со второй космической скоростью и посадки в заданном районе территории Советского Союза. Отличительной чертой «Союза» стала компоновка. Он состоял из трёх отсеков: бытового (БО), приборно-агрегатного (ПАО) и спускаемого аппарата (СА). Такое решение позволило обеспечить приемлемый обитаемый объём для экипажа из двух-трёх человек без существенного роста массы конструкции корабля. Дело в том, что спускаемые аппараты «Востоков» и «Восходов», покрытые слоем теплозащиты, содержали системы, нужные не только для спуска, но и для всего орбитального полёта. Вынеся их в другие отсеки, не имеющие тяжёлой теплозащиты, проектанты могли заметно сократить общий объём и массу спускаемого аппарата, а значит, значительно облегчить весь корабль.

Надо сказать, что по принципам разбиения на отсеки «Союз» мало чем отличался от своих заокеанских конкурентов — кораблей Gemini и Apollo. Однако американцам, обладающим большим преимуществом в области микроэлектроники с высоким ресурсом, удавалось создавать сравнительно компактные аппараты, не разделяя жилой объём на независимые отсеки.

Из-за симметричного обтекания при возвращении из космоса сферические спускаемые аппараты «Востоков» и «Восходов» могли совершать лишь неуправляемый баллистический спуск с достаточно большими перегрузками и невысокой точностью. Опыт первых полётов показал, что эти корабли при посадке могли отклоняться от заданной точки на сотни километров, что значительно затрудняло работу специалистов по поиску и эвакуации космонавтов, резко увеличивая контингент сил и средств, привлекаемых для решения этой задачи, зачастую заставляя их рассредоточиваться по огромной территории. Например, «Восход-2» сел со значительным отклонением от расчётной точки в таком труднодоступном месте, что поисковики лишь на третьи (!) сутки смогли эвакуировать экипаж корабля.

Спускаемый аппарат «Союза» обрёл сегментально-коническую форму «фары» и при выборе определённой центровки летел в атмосфере с балансировочным углом атаки. Несимметричное обтекание порождало подъёмную силу и давало аппарату «аэродинамическое качество». Этим термином определяется отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению в поточной системе координат при данном угле атаки. У «Союза» оно не превышало 0,3, но этого хватало, чтобы на порядок (с 300—400 км до 5—10 км) повысить точность приземления и вдвое-второе (с 8—10 до 3—5 единиц) снизить перегрузки при спуске, делая посадку гораздо более комфортной.

«Комплекс сборки космических аппаратов на орбите спутника Земли» не был реализован в первоначальном виде, но стал родоначальником многочисленных проектов. Первым был 7К-Л1 (известен под открытым названием «Зонд»). В 1967-1970 годах по этой программе было предпринято 14 попыток запуска беспилотных аналогов этого пилотируемого корабля, 13 из которых имели целью облёт Луны. Увы, по разным причинам лишь три можно считать успешными. До пилотируемых миссий дело не дошло: после облёта Луны американцами и высадки на лунную поверхность интерес руководства страны к проекту угас, и 7К-Л1 закрыли.

Лунный орбитальный корабль 7К-ЛОК был частью пилотируемого лунного комплекса Н-1 — Л-3. В период с 1969 по 1972 год советская сверхтяжёлая ракета Н-1 стартовала четырежды, и каждый раз с аварийным исходом. Единственный «почти штатный» 7К-ЛОК погиб при аварии 23 ноября 1972 года в последнем пуске носителя. В 1974 году проект советской экспедиции на Луну был остановлен, а в 1976 году отменён окончательно.

В силу разных причин как «лунные», так и «орбитальные» ответвления проекта 7К-9К-11К не прижились, а вот семейство пилотируемых кораблей для проведения «тренировочных» операций по встрече и стыковке на околоземной орбите состоялось и получило развитие. Оно отпочковалось от темы «Союз» в 1964 году, когда было принято решение отработать сборку не в лунных, а в околоземных полётах. Так появился 7К-ОК, получивший в наследство имя «Союз». Основные и вспомогательные задачи первоначальной программы (управляемый спуск в атмосфере, стыковка на околоземной орбите в беспилотном и пилотируемом вариантах, переход космонавтов из корабля в корабль через открытый космос, первые рекордные автономные полёты на длительность) удалось решить за 16 запусков «Союзов» (восемь из них прошли в пилотируемом варианте, под «родовым» именем) до лета 1970 года.

⇡ Оптимизация задач

В самом начале 1970-х годов Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ, так с 1966 года стало называться ОКБ-1) на базе систем корабля 7К-ОК и корпуса орбитальной пилотируемой станции ОПС «Алмаз», спроектированной в ОКБ-52 В. Н. Челомея, разработало долговременную орбитальную станцию ДОС-7К («Салют»). Начало эксплуатации этой системы лишало смысла автономные полёты кораблей. Космические станции обеспечивали получение гораздо большего объёма ценных результатов из-за более длительной работы космонавтов на орбите и наличия места для установки различной сложной исследовательской аппаратуры. Соответственно, корабль, доставляющий экипаж к станции и возвращающий его на Землю, из многоцелевого превращался в одноцелевой транспортный. Эта задача была возложена на пилотируемые аппараты серии 7К-Т, созданные на базе «Союзов».

Две катастрофы кораблей на базе 7К-ОК, произошедшие за сравнительно короткий период времени («Союз-1» 24 апреля 1967 года и «Союз-11» 30 июня 1971 года), заставили разработчиков пересмотреть концепцию безопасности аппаратов данной серии и провести модернизацию ряда основных систем, что негативно сказалось на возможностях кораблей (резко уменьшился срок автономного полёта, экипаж сократился с трёх до двух космонавтов, которые совершали теперь полёт на ответственных участках траектории одетыми в аварийно-спасательные скафандры).

Эксплуатация транспортных кораблей типа 7К-Т при доставке космонавтов на орбитальные станции первого и второго поколения продолжилась, но выявила ряд крупных недостатков, обусловленных несовершенством служебных систем «Союза». В частности, управление движением корабля по орбите было слишком «привязано» к наземной инфраструктуре сопровождения, управления и выдачи команд, а используемые алгоритмы не страховались от ошибок. Поскольку СССР не имел возможности разместить наземные пункты связи по всей поверхности земного шара вдоль трассы, полёт космических кораблей и орбитальных станций значительную часть времени проходил вне зоны радиовидимости. Зачастую экипаж не мог парировать нештатные ситуации, возникающие на «глухой» части витка, а интерфейсы «человек — машина» были настолько несовершенными, что не позволяли в полной мере использовать возможности космонавта. Запас топлива для маневрирования оказался недостаточен, часто не позволяя осуществить повторные попытки стыковки, например при возникновении сложностей во время сближения со станцией. Во многих случаях это приводило к срыву всей программы полёта.

Для пояснения того, как разработчикам удалось справиться с решением этой и ряда других проблем, следует отступить немного назад во времени. Вдохновлённый успехами головного ОКБ-1 в области пилотируемых полётов, Куйбышевский филиал предприятия — ныне Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс» — под руководством Д. И. Козлова в 1963 году начал проектные проработки по военно-исследовательскому кораблю 7К-ВИ, который, кроме прочего, предназначался для разведывательных миссий. Не будем обсуждать саму проблему присутствия человека на спутнике-фоторазведчике, которая сейчас кажется по меньшей мере странной, — скажем лишь, что в Куйбышеве на основе технических решений «Союза» был сформирован облик пилотируемого аппарата, в значительной мере отличающегося от прародителя, но ориентированного на запуск с помощью ракеты-носителя того же семейства, что выводило корабли типа 7К-ОК и 7К-Т.

Проект, в который закладывалось несколько изюминок, космоса так и не увидел, и был закрыт в 1968 году. Основной причиной обычно считают стремление руководства ЦКБЭМ монополизировать тематику пилотируемых полётов в головном конструкторском бюро. Оно предложило вместо одного корабля 7К-ВИ спроектировать орбитальную исследовательскую станцию (ОИС) «Союз-ВИ» из двух компонентов — орбитального блока (ОБ-ВИ), разработку которого поручили филиалу в Куйбышеве, и пилотируемого транспортного корабля (7К-С), который проектировался своими силами в Подлипках.

Были задействованы многие решения и наработки, сделанные как в филиале, так и в головном КБ, однако заказчик — Министерство обороны СССР — признал более перспективным средством разведки уже упоминавшийся комплекс на основе ОПС «Алмаз».

Несмотря на закрытие проекта «Союз-ВИ» и переброску значительных сил ЦКБЭМ на программу создания ДОС «Салют», работы по кораблю 7К-С продолжились: военные готовы были использовать его для проведения автономных экспериментальных полётов с экипажем из двух человек, а разработчики видели в проекте возможность создания на основе 7К-С модификаций корабля различного целевого назначения.

Интересно, что проектированием занималась команда специалистов, не связанная с созданием 7К-ОК и 7К-Т. Поначалу разработчики пытались, сохранив общую компоновку, улучшить такие характеристики корабля, как автономность и способность к маневрированию в широких пределах, путём изменения силовой конструкции и мест расположения отдельных модифицированных систем. Однако по мере продвижения проекта стало ясно, что кардинальное улучшение функциональности возможно лишь путём внесения принципиальных изменений.

В конечном итоге проект имел коренные отличия от базовой модели. 80% бортовых систем 7К-С были разработаны заново или значительно модернизированы, в аппаратуре применена современная элементная база. В частности, новая система управления движением «Чайка-3» строилась на базе бортового цифрового вычислительного комплекса на основе компьютера «Аргон-16» и бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Принципиальным отличием системы стал переход от прямого управления движением по данным измерений к управлению на основе корректируемой модели движения корабля, реализованной в бортовом компьютере. Датчики навигационной системы измеряли угловые скорости и линейные ускорения в связанной системе координат, которая, в свою очередь, моделировались в компьютере. «Чайка-3» рассчитывала параметры движения и автоматически управляла кораблём в оптимальных режимах с наименьшим расходом топлива, вела самоконтроль с переходом — в случае необходимости — на резервные программы и средства, выдавая экипажу информацию на дисплей.

Принципиально новым стал пульт космонавтов, установленный в спускаемом аппарате: основные средства отображения информации имели командно-сигнальные пульты матричного типа и комбинированный электронный индикатор на основе кинескопа. Принципиально новыми были приборы обмена информацией с бортовым компьютером. И пусть первый отечественный электронный дисплей обладал (как шутили некоторые специалисты) «интерфейсом куриного интеллекта», это уже был значительный шаг к тому, чтобы перерезать информационную «пуповину», связывающую корабль с Землёй.

Была разработана новая двигательная установка с единой топливной системой для основного двигателя и микродвигателей причаливания и ориентации. Она стала надёжнее и вмещала больший запас топлива, чем раньше. На корабль вернули солнечные батареи, снятые после «Союза-11» для облегчения, усовершенствовали систему аварийного спасения, парашюты и двигатели мягкой посадки. При этом корабль внешне оставался очень похож на прототип 7К-Т.

В 1974 году, когда Минобороны СССР решило отказаться от автономных военно-исследовательских миссий, проект переориентировали на транспортные полёты к орбитальным станциям, а численность экипажа довели до трёх человек, одетых в обновлённые аварийно-спасательные скафандры.

⇡ Другой корабль и его развитие

Корабль получил обозначение 7К-СТ. По совокупности многочисленных изменений ему даже планировали дать новое имя — «Витязь», однако в итоге обозначили как «Союз Т». Первый беспилотный полёт новый аппарат (ещё в варианте 7К-С) совершил 6 августа 1974 года, а первый пилотируемый «Союз Т-2» (7К-СТ) стартовал лишь 5 июня 1980 года. Столь длительный путь к регулярным миссиям обуславливался не только сложностью новых решений, но и определённым противодействием «старой» команды разработчиков, которые параллельно продолжали доработки и эксплуатацию 7К-Т — в период с апреля 1971 года по май 1981 года «старый» корабль 31 раз слетал под обозначением «Союз» и 9 раз как спутник «Космос». Для сравнения: с апреля 1978 года по март 1986 года 7К-С и 7К-СТ совершил 3 беспилотных и 15 пилотируемых полётов.

Тем не менее, завоевав место под солнцем, «Союз Т» со временем стал «рабочей лошадкой» отечественной пилотируемой космонавтики — именно на его базе началось проектирование следующей модели (7К-СТМ), предназначенной для транспортных полётов к высокоширотным орбитальным станциям. Предполагалось, что ДОС третьего поколения будут работать на орбите с наклонением 65° для того, чтобы трасса их полёта захватывала большую часть территории страны: при запуске на орбиту с наклонением 51° всё, что остаётся севернее трассы, недосягаемо для приборов, предназначенных для наблюдения с орбиты.

Поскольку ракета-носитель «Союз-У» при запуске аппаратов к высокоширотным станциям недобирала примерно 350 кг массы полезного груза, она не могла вывести на нужную орбиту корабль в штатной комплектации. Необходимо было компенсировать потери грузоподъёмности, а также создать модификацию корабля, обладающую повышенной автономностью и ещё большими возможностями для маневрирования.

Проблему с ракетой решили переводом двигателей второй ступени носителя (получил обозначение «Союз-У2») на новое высокоэнергетическое синтетическое углеводородное горючее «синтин» («циклин»).

«Циклиновый» вариант ракеты-носителя «Союзу-У2» летал с декабря 1982 года по июль 1993 года. Фото Роскосмоса

А корабль переделали, оснастив усовершенствованной двигательной установкой повышенной надёжности с увеличенным запасом топлива, а также новыми системами - в частности, старую систему сближения («Игла») заменили новой («Курс»), позволяющей проводить стыковку без переориентации станции. Теперь все режимы нацеливания, в том числе на Землю и Солнце, могли выполняться либо автоматически, либо при участии экипажа, а сближение осуществлялось на основе расчётов траектории относительного движения и оптимальных манёвров — они выполнялись с помощью бортового компьютера при использовании информации от системы «Курс». Для дублирования был введён телеоператорный режим управления (ТОРУ), позволявший в случае отказа «Курса» космонавту со станции взять управление на себя и вручную состыковать корабль.

Корабль мог управляться по командной радиолинии или экипажем с использованием новых бортовых устройств ввода и отображения информации. Обновлённая система связи позволяла при автономном полёте связаться с Землёй через станцию, к которой летел корабль, что существенно расширяло зону радиовидимости. Вновь переделали двигательную установку системы аварийного спасения и парашюты (для куполов использовали облегчённый капрон, а для строп — отечественный аналог кевлара).

Эскизный проект на корабль следующей модели — 7К-СТМ — был выпущен в апреле 1981 года, а лётные испытания начались с беспилотного запуска «Союза ТМ» 21 мая 1986 года. Увы, станция третьего поколения оказалась всего одна — «Мир», и летала она по «старой» орбите с наклонением 51°. Но пилотируемые полёты корабля, которые начались с февраля 1987 года, обеспечили не только успешную эксплуатацию этого комплекса, но и начальный этап работы МКС.

При проектировании вышеуказанного орбитального комплекса для существенного снижения продолжительности «глухих» витков была предпринята попытка создать спутниковую систему связи, контроля и управления на основе геостационарных спутников-ретрансляторов «Альтаир», наземных пунктов ретрансляции и соответствующей бортовой радиоаппаратуры. Такая система успешно использовалась при управлении полётом во время эксплуатации станции «Мир», однако оснастить подобной аппаратурой корабли типа «Союз» в то время всё же не могли.

С 1996 года из-за высокой стоимости и отсутствия месторождений сырья на российской территории пришлось отказаться от использования «синтина»: начиная с «Союза ТМ-24» все пилотируемые корабли вернулись на носитель «Союз-У». Вновь возникла проблема недостаточной энергетики, которую предполагалось решать облегчением корабля и модернизацией ракеты.

С мая 1986 года по апрель 2002 года были запущены 33 пилотируемых и 1 беспилотный аппарат серии 7К-СТМ — все они шли под обозначением «Союз ТМ».

Следующая модификация корабля была создана для эксплуатации в международных миссиях. Её проектирование совпало с разработкой МКС, точнее со взаимной интеграцией американского проекта Freedom и российского «Мир-2». Поскольку стройку предполагалось осуществлять американскими шаттлами, которые не могли подолгу оставаться на орбите, в составе станции должен был постоянно дежурить аппарат-спасатель, способный в случае возникновения чрезвычайной ситуации безопасно вернуть экипаж на Землю.

Соединённые Штаты работали над «космическим такси» CRV (Crew Return Vehicle) на базе аппарата с несущим корпусом X-38, а Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» (так со временем стало называться предприятие — правопреемник «королёвского» ОКБ-1) предлагала корабль капсульного типа на базе масштабно увеличенного союзовского спускаемого аппарата. И тот и другой аппараты должны были доставляться на МКС в грузовом отсеке шаттла, который, кроме того, рассматривался как основное средство полёта экипажей с Земли на станцию и обратно.

20 ноября 1998 года в космос был запущен первый элемент МКС — функционально-грузовой блок «Заря», созданный в России на американские деньги. Строительство началось. На этом этапе стороны осуществляли доставку экипажей на паритетной основе — шаттлами и «Союзами-ТМ». Большие технические сложности, вставшие на пути проекта CRV, и значительное превышение бюджета заставили прекратить разработку американского корабля-спасателя. Специальный российский корабль-спасатель тоже не был создан, но работы в этом направлении получили неожиданное (или закономерное?) продолжение.

1 февраля 2003 года при возвращении с орбиты погиб шаттл Columbia. Реальной угрозы закрытия проекта МКС не было, но ситуация оказалась критической. Стороны справились с возникшим положением, уменьшив экипаж комплекса с трёх до двух человек и приняв российское предложение о постоянном дежурстве на станции российского «Союза ТМ». Затем подтянулся модифицированный транспортный пилотируемый корабль «Союз ТМА», созданный на базе 7К-СТМ в рамках ранее достигнутого межгосударственного соглашения России и США как составная часть комплекса орбитальной станции. Главным его назначением стало обеспечение спасения основного экипажа станции и доставка экспедиций посещения.

По результатам ранее проведённых полётов международных экипажей на «Союзах ТМ» в конструкции нового корабля были учтены специфические антропометрические требования (отсюда и литера «А» в обозначении модели): среди американских астронавтов есть персоны, довольно сильно отличающиеся от российских космонавтов по росту и весу, причём как в большую, так и в меньшую сторону (см. таблицу). Надо сказать, что эта разница влияла не только на комфорт размещения в спускаемом аппарате, но и на центровку, что было важно для безопасной посадки при возвращении с орбиты и потребовало модификации системы управления спуском.

Антропометрические параметры членов экипажа кораблей «Союз ТМ» и «Союз ТМА»

В спускаемом аппарате «Союза ТМА» установили три вновь разработанных удлинённых кресла с новыми четырёхрежимными амортизаторами, которые регулируются по массе космонавта. Оборудование в зонах, прилегающих к креслам, перекомпоновали. Внутри корпуса спускаемого аппарата в зоне подножек правого и левого кресел сделали выштамповки глубиной около 30 мм, которые позволили разместить рослых космонавтов в удлинённых креслах. Изменился силовой набор корпуса и прокладка трубопроводов и кабелей, расширилась зона прохода через входной люк-лаз. Установлены новый пульт управления, уменьшенный по высоте, новый холодильно-сушильный агрегат, блок запоминания информации и другие новые или дорабатываемые системы. Кабину экипажа по возможности расчистили от выступающих элементов, перенеся их в более удобные места.

Органы управления и системы индикации, установленные в спускаемом аппарате «Союза ТМА»: 1 - командир и бортинженер-1 имеют перед собой интегрированные пульты управления (ИнПУ); 2 — цифровая клавиатура для введения кодов (для навигации по дисплею ИнПУ); 3 — блок управления маркером (для навигации по дисплею ИнПУ); 4 — блок электролюминесцентной индикации текущего состояния систем; 5 — ручные поворотные вентили РПВ-1 и РПВ-2, отвечающие за наполнение магистралей дыхания кислородом; 6 — электропневмоклапан подачи кислорода при посадке; 7 — командир корабля наблюдает за стыковкой через перископический «Визир специальный космонавта (ВСК)»; 8 — с помощью ручки управления движением (РУД) кораблю придаётся линейное (положительное или отрицательное) ускорение; 9 — с помощью ручки управления ориентацией (РУО) кораблю задаётся вращение; 10 — вентилятор холодильно-сушильного агрегата (ХСА), выводящего из корабля тепло и излишнюю влагу; 11 — тумблеры включения вентиляции скафандров при посадке; 12 — вольтметр; 13 — блок предохранителей; 14 — кнопка запуска консервации корабля после стыковки с орбитальной станцией

В очередной раз доработали комплекс средств приземления — он стал более надёжным и позволял уменьшить перегрузки, возникающие после спуска на запасной парашютной системе.

Проблему спасения полностью укомплектованного экипажа МКС из шести человек в конечном итоге решили одновременным нахождением на станции двух «Союзов», которые с 2011 года, после ухода шаттлов в отставку, стали единственными пилотируемыми кораблями в мире.

Для подтверждения надёжности был проведён значительный (по нынешним временам) объём экспериментальной отработки и макетирование с контрольной примеркой экипажей, включая астронавтов NASA. В отличие от кораблей предыдущих серий, беспилотных запусков не проводилось: первый старт «Союза ТМА-1» состоялся 30 октября 2002 года сразу с экипажем. Всего до ноября 2011 года было запущено 22 корабля данной серии.

Корабли серии "Союз", которым почти полвека назад сулили лунное будущее, так и не покинули околоземную орбиту, зато завоевали себе репутацию самого надежного пассажирского космического транспорта. Посмотрим же на них взглядом командира корабля.

1. Стыковочный агрегат.
2. Спускаемый аппарат.
3. Переходный отсек.
4. Приборный отсек.
5. Агрегатный отсек.
6. Бытовой отсек.
7. Посадочный люк.
8. Оптический визир пилота.

Космический корабль "Союз-ТМА" состоит из приборно-агрегатного отсека (ПАО), спускаемого аппарата (СА) и бытового отсека (БО), причем СА занимает центральную часть корабля. Подобно тому как в авиалайнере во время взлета и набора высоты нам предписывают пристегнуть ремни и не покидать кресел, космонавты также обязаны на этапе выведения корабля на орбиту и маневра находиться в своих креслах, быть пристегнутыми и не снимать скафандров. После окончания маневра экипажу, состоящему из командира корабля, бортинжене-ра-1 и бортинженера-2, разрешается снять скафандры и переместиться в бытовой отсек, где можно поесть и сходить в туалет. Полет к МКС занимает около двух суток, возврат на Землю - 3-5 часов.

Управление "Союз-ТМА"

1. Интегрированный пульт управления (ИнПУ). Всего на борту спускаемого аппарата два ИнПУ - один у командира корабля, второй у сидящего слева бортинженера-1.
2. Цифровая клавиатура для введения кодов (для навигации по дисплею ИнПУ).
3. Блок управления маркером (применяется для навигации по дисплею ИнПУ).
4. Блок электролюминесцентной индикации текущего состояния систем (ТС).
5. РПВ-1 и РПВ-2-ручные поворотные вентили. Они отвечают за наполнение магистралей кислородом из шаробаллонов, один из которых расположен в приборно-агрегатном отсеке.
6. Электропневмоклапан подачи кислорода при посадке.
7. Визир специальный космонавта (ВСК). Во время стыковки командир корабля смотрит на стыковочный узел и наблюдает за стыковкой корабля. Для передачи изображения применяется система зеркал, примерно такая же, как в перископе на подводной лодке.
8. Ручка управления движением (РУД). С ее помощью командир корабля управляет двигателями для придания "Союзу-ТМА" линейного (положительного или отрицательного) ускорения.
9. Ручкой управления ориентацией (РУО) командир корабля задает вращение "Союза-ТМА" вокруг центра масс.
10. Холодильно-сушильный агрегат (ХСА) выводит из корабля тепло и влагу, неизбежно накапливающиеся в воздухе ввиду присутствия на борту людей.
11. Тумблеры включения вентиляции скафандров при посадке.
12. Вольтметр.
13. Блок предохранителей.
14. Кнопка запуска консервации корабля после стыковки. Ресурс "Союза-ТМА" всего четверо суток, поэтому его надо беречь. После стыковки электропитание и вентиляция поставляются уже самой орбитальной станцией.

Система отображения информации (СОИ) в корабле "Союз-ТМА" носит название "Нептун-МЭ". В настоящее время существует более новая версия СОИ для так называемых цифровых "Союзов" - кораблей типа "Союз-ТМА-М". Однако изменения затронули в основном электронную начинку системы - в частности, аналоговая система телеметрии заменена на цифровую. В основном же преемственность "интерфейса" сохранена. Применяемая в "Союзе-ТМА" система отображения информации (СОИ) "Неп-тун-МЭ" относится к пятому поколению СОИ для кораблей серии "Союз".

Как известно, модификация "Союз-ТМА" создавалась специально под полеты к Международной космической станции, что предполагало участие астронавтов NASA с их более объемными скафандрами. Чтобы астронавты смогли пробираться через люк, соединяющий бытовой блок со спускаемым аппаратом, потребовалось уменьшить глубину и высоту пульта, естетвенно, при сохранении его полной функциональности. Проблема также состояла в том, что ряд приборных узлов, использовавшихся в предыдущих версиях СОИ, уже не мог быть произведен из-за дезинтеграции бывшей советской экономики и прекращения некоторых производств. Поэтому всю СОИ пришлось принципиально переработать. Центральным элементом СОИ корабля стал интегрированный пульт управления, аппаратно совместимый с компьютером типа IBM PC.

В процессе полета корабль выполняет следующие задачи:

1. Доставка на станцию экипажа экспедиции посещения численностью до трех человек и небольших сопутствующих грузов (научно-исследовательской аппаратуры, личных вещей космонавтов, ремонтного оборудования для станции и т.п.);
2. Постоянное дежурство корабля на станции в период ее пилотируемого полета в готовности к срочному спуску экипажа основной экспедиции на Землю в случае опасной ситуации на станции, заболевания или травмы космонавта и т.п. (функция корабля-спасателя);
3. Плановый спуск экипажа экспедиции посещения на Землю; состав экипажа корабля при доставке и возвращении может меняться на станции;
4. Возвращение на Землю, одновременно с экипажем, полезных грузов относительно небольшой массы и объема (результатов работы экспедиции на станции, личных вещей и др.);
5. Удаление отходов со станции в бытовом отсеке, сгорающем в атмосфере при спуске.

ТАСС-ДОСЬЕ. На 28 июля 2017 г. в 18:41 мск запланирован запуск с космодрома Байконур ракеты-носителя "Союз-ФГ" с пилотируемым кораблем "Союз МС-05".

На Международную космическую станцию (МКС) отправится экспедиция МКС-52/53 . В основной состав экипажа входят российский космонавт Сергей Рязанский, американский астронавт Рэндольф Брезник и астронавт Европейского космического агентства (ЕКА), представитель Италии Паоло Несполи.

Корабль

"Союз МС" ("МС" - "модернизированные системы") - российский пилотируемый космический корабль. Входит в семейство кораблей "Союз" (первый запуск - в 1966 г., первый пилотируемый - в 1967 г.).

Предназначен для доставки экипажей на МКС (до 2011 г. эту функцию также осуществляли американские многоразовые корабли типа Space Shuttle) и обратно на Землю. Выполняет роль корабля-спасателя в случаях вынужденной или аварийной эвакуации экипажа (при возникновении опасной ситуации на станции, заболевания или травмы космонавтов). Кроме того, используется для доставки на станцию и возвращения на Землю небольших грузов (научно-исследовательской аппаратуры, личных вещей космонавтов, результатов экспериментов и др.), удаления отходов с МКС в бытовом отсеке.

Головной разработчик и производитель - Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С. П. Королёва (РКК "Энергия"; город Королёв, Московская обл.). Эскизный проект корабля, разработанный по заданию Федерального космического агентства (ныне - госкорпорация "Роскосмос"), был одобрен на заседании научно-технического совета РКК "Энергия" в августе 2011 г. "Союз МС", как и предыдущая модификация ("Союз ТМА-М"), создан на базе серии "Союз ТМА" (эксплуатировалась в 2002-2011 гг.) путем глубокой модернизации.

Характеристики

Внешняя конфигурация "Союза МС" полностью соответствует кораблям двух предыдущих серий. Он состоит из трех отсеков: приборно-агрегатного, бытового и спускаемого аппарата. Длина - 6,98 м, максимальный диаметр - 2,72 м, диаметр жилых отсеков - 2,2 м.

Стартовая масса корабля - 7,22 т, масса спускаемого аппарата - около 2,9 т, масса полезного груза - до 100 кг (при экипаже из трех человек). "Союз МС" рассчитан на экипаж до трех человек (при росте космонавта 150-190 см и весе 50-95 кг). Полетный ресурс - 200 суток.

Стыковка с МКС может осуществляться как в автоматическом, так и в ручном режиме управления (командиром корабля).

Модернизация

В "Союзе МС" были обновлены почти все внутренние системы.

• Усовершенствована система управления движением и навигацией, которая обеспечивает связь с космонавтами на всем этапе полета. Благодаря ей обнаружение спускаемого аппарата занимает меньше времени.
• Бортовая командная радиотехническая система "Квант-В" заменена на единую командно-телеметрическую систему ЕКТС-ТКА (впервые была установлена на грузовой корабль "Прогресс МС-01", который был запущен в декабре 2015 г.). Новая командная радиолиния обеспечивает прием сигналов через спутники-ретрансляторы "Луч-5" (в декабре 2015 г. система "Луч" в составе трех спутников была принята в эксплуатацию). Это позволяет поддерживать связь с кораблем почти в любой точке орбиты, а не только над территорией России, где расположены наземные станции связи.
• Вместо аппаратуры радиоконтроля орбиты применяется система автономной спутниковой навигации (АСН), которая позволяет определять параметры движения корабля по сигналам от спутников навигационных систем ГЛОНАСС и GPS и тем самым упрощает задачу точного определения координат и скорости корабля на орбите (без привлечения дополнительных наземных средств). АСН позволяет определять параметры орбиты корабля с точностью до 5 м, координаты при сближении корабля со станцией - до одного метра (в перспективе - до 3-4 см).
• Модернизирована система стыковки и сближения со станцией. Научно-исследовательский институт точных приборов (Москва) заменил свою же систему "Курс-А" на "Курс-НА" (НА - "новая активная"). В системе "Курс-НА" используются современные методы цифровой обработки сигналов. Кроме того, она вдвое легче и в три раза экономичнее по энергопотреблению аппаратуры предыдущего поколения. Для надежности в состав стыковочного механизма введены дублирующие электродвигатели.
• Вместо аналоговой телевизионной системы "Клёст" на "Союзе МС" применяется цифровая телевизионная система (поддерживает связь между кораблем и станцией посредством межбортовой радиолинии).
• На спускаемом аппарате корабля используемая ранее система запоминания информации (СЗИ) заменена на многоразовый "черный ящик". Модернизированная система СЗИ-М разработана Научно-производственным объединением измерительной техники (Королёв, Московская обл.; входит в структуру компании "Российские космические системы"). Этот небольшой прибор располагается под креслом пилота, может использоваться для полетов до 10 раз и имеет ударотеплозащитный корпус: способен выдержать удар о землю со скоростью до 540 км/ч и температуру до 700 градусов Цельсия в течение 30 мин. С его помощью во время полета записывается техническая информация, физиологические параметры космонавтов и аудиоинформация.
• Повышена эффективность солнечных батарей путем увеличения их площади и мощности фотоэлементов. "Союз МС" получил дополнительную защиту от космического мусора и микрометеоритов.

Запуски

Запуски "Союза МС" проводятся с космодрома Байконур (арендуется Россией у Казахстана) с помощью ракеты-носителя "Союз-ФГ" самарского Ракетно-космического центра "Прогресс". В первых полетах корабля для отработки установленных на нем новых систем использовалась двухсуточная 34-витковая схема сближения с МКС вместо укороченной шестичасовой (начала применяться для пилотируемых кораблей типа "Союз" с марта 2013 г.), когда корабль делает всего четыре витка вокруг Земли.

Впервые "Союз МС" был выведен на околоземную орбиту 7 июля 2016 г. Через двое суток, 9 июля, корабль доставил на станцию трех членов экспедиции МКС-48/49. После расстыковки с МКС 30 октября того же года спускаемый аппарат корабля вернул экипаж на Землю.
Запуск второго корабля с экипажем МКС-49/50 был осуществлен 19 октября 2016 г. "Союз МС-02" находился в составе станции с 21 октября 2017 г. по 10 апреля 2017 г.

17 ноября 2016 г. был выведен в космос "Союз МС-03" с членами экспедиции МКС-50/51. Корабль пристыковался к МКС 20 ноября и входил в состав станции до 2 июня 2017 г.

"Союз МС-04" стартовал 20 апреля 2017 г. В тот же день корабль пристыковался к МКС, доставив на борт станции экипаж экспедиции МКС-51/52. В настоящее время "Союз МС-04" находится в составе станции. Всего к 27 июля 2017 г. осуществлено четыре запуска пилотируемого корабля - все успешные.

Перспектива

Впоследствии на основе технических решений "Союза МС" РКК "Энергия" планирует создать многоразовый пилотируемый транспортный корабль, получивший название "Федерация". В августе 2015 г. корпус его возвращаемого аппарата впервые демонстрировался широкой публике на авиасалоне МАКС в Жуковском (Московская обл.).

Согласно планам госкорпорации "Роскосмос", первый запуск "Федерации" в беспилотном варианте может состояться в 2022 г. с Байконура (ранее планировался на 2021 г. с космодрома Восточный).