Орбитальные станции

Сначала, я подумал, что надо описать всю историю этого направления, все поколения, все попытки, удачные и не очень - получилось длинно, с обилием фактов, имен, цифр и это, на мой взгляд, не отвечает термину "краткий". И тогда я решил Пройтись только по ключевым фактам в аспекте развития.

Первое, надо рассмотреть смысл этого направления и мотивы в СССР и США. Китай пока оставим в стороне.

В 60-х годах в США была идея создать пилотируемую разведывательную орбитальную станцию Пилотируемая орбитальная лаборатория (англ. Manned Orbiting Laboratory, MOL). В середине 60-х проект был закрыт. Разведывательные спутники были и лучше, и дешевле. К тому же, их можно было запускать в большом количестве со значительно большим покрытием территорий.

В США была в 60-х годах идея создать пилотируемую разведывательную орбитальную станцию Пилотируемая орбитальная лаборатория (англ. Manned Orbiting Laboratory, MOL). В середине 60-х проект был закрыт. Разведывательные спутники были и лучше, и дешевле. К тому же, их можно было запускать в большом количестве со значительно большим покрытием территорий. Аналогичный проект в СССР разрабатывался Челомеем. Станции получили название Алмаз и были привязаны к грузоподъёмности челомеевской ракеты УР-500 (Протон).

У Сергея Павловича Королёва замысел был иным. Его интересовали возможности исследования космоса в гражданских, научных аспектах. Ресурс длительности автономного полета крохотных Союзов был очень ограничен, а для исследований желательно было иметь в космосе и больше народа, и более продолжительное время. Для этого нужен был корабль значительно больших размеров. И, если не делать в корабле систему возвращения на Землю, то это будет "орбитальный дом", станция для более продолжительного пребывания космонавтов в космосе. Долговременная Орбитальная Станция (ДОС).

Но советским космосом командовали цэкисты и военное ведомство. Наука и гражданское применение их волновало меньше всего. До поры, до времени.

Поэтому Челомей получал финансирование на создание орбитальных станций, а королёвские ДОСы - нет.

В США, после отказа от MOL, орбитальная станция имела другой смысл - её создание увязывалось с замыслами полетов в дальний космос, а научно-исследовательский аспект был сопутствующим. Чтобы обеспечить задачи пилотируемых полетов, скажем, к Марсу и Луне, орбитальная станция должна была быть очень большой. Она должна была быть и стапелем для сборки межпланетных-межорбитальных челноков по многопусковой схеме, и заправочной станцией, и "орбитальным вокзалом" для посадки и высадки экипажей для межпланетных экспедиций. Поэтому, в проекте Агню была заложена станция на 50-100 человек постоянного экипажа. Часть экипажа какую-то часть времени могла бы заниматься и научно-исследовательскими работами.

Но создание такой станции требовало больших денег, а деньги закладывались в бюджет политиками из Конгресса. Без политической мотивации, конгрессмены не видели необходимости в таких затратах. Скайлэб был прототипом модуля такой станции, но его удалось протащить "на хвосте" у закрывающейся лунной программы Сатурн/Аполлон.

В СССР мотив для развития направления орбитальных станций был иным. Военные не очень горели интересом к разведывательным станциям - они пришли к тому же выводу, что и американцы. Но возник политический мотив.

Лунная гонка была проиграна "американам" вчистую. Надо было срочно изменить направление.

О соревонвании с Америкой дальнем космосе нечего было и мечтать. Значит, надо ущучить супостата на другой какой-нибудь ветви. Единственным выходом было дать зеленый свет орбитальным станциям.

Но Алмаз не был готов. Не были готовы ни система жизнеобеспечения, ни двигательные установки, ни системы ориентации, ни стыковочные узлы. Фактически, для Алмаза был только корпус, да вооружение космическими пушками. А станции понадобились неожиданно скоро. И тогда Феоктистов добился в ЦК разрешения модернизировать Алмазы, поставив на них системы от Союзов - это могло быть сделано несколько быстрее, чем Алмаз мог быть готов к полету.

ДОСы ОКБ-1 и челомеевские Алмазы стали советскими станциями первого поколения.

Первое поколение советских станций характеризуется наличием только одного стыковочного узла для приема космических кораблей. Они были ограничены количеством топлива для Корректирующей Двигательной Установки (КДУ) и ресурсами жизнеобеспечения. Максимально, они могли принять 1-2 непродолжительные экспедиции. К тому же, ракеты Протон оставляли желать лучшего в аспекте надежности, сами станции не отличались надежностью и корабли Союз не всегда могли пристыковаться к ним из за ненадежности системы автоматического сближения и стыковки Игла. Были разгерметизации станций, были пожары, был выход из строя системы ориентации, отчего станция "взбесилась" и спалила весь запас топлива для КДУ. Было множество неприятностей.

Потребовалось много лет и много попыток, множество доработок и кораблей, и станций, пока их не довели до приемлемых кондиций на станциях Салют-4 (ДОС-4 или № 124, выведена на орбиту 26 декабря 1974 года) и Салют-5 (ОПС-3 или № 103, изделие 11Ф71, выведена на орбиту 22 июня 1976 года). Эти станции первого поколения уже смогли просуществовать на орбите до 2 лет, приняв по 2 пилотируемые экспедиции. На этом трудная, а иногда и трагическая история станций первого поколения заканчивается.

Добившись более-менее надежной работы от станций первого поколения, появилась возможность добавить в них второй стыковочный узел, что превратило те же Алмазы и ДОСы в станции второго поколения.

Во первых, стало возможным проводить смены экипажей без временного закрытия, законсервирования станции. Во-вторых, появилась возможность снабжать станции горючим и расходуемым материалами, продлевать работу систем жизнеобеспечения, принимать на станции по 2 экспедиции из 2-3 человек одновременно. Появилась возможность сделать станцию 2-х модульной и иметь 2 стыковочных узла для пилотируемых экспедиций и миссий снабжения.

Был доработан вопрос стыковки, отработана стыковка в ручном режиме, помимо автоматического.

Смысл орбитальных станций от этих всех движений не особо изменился. На Алмазах космонавты ещё проводили фотографирование Земли в интересах разведки, и даже сбрасывали на Землю контейнеры с развед-материалами, но всё меньше и реже. Даже эти небольшие расходы не привлекали больше МО. Спутники давали много больше и более оперативной информации. Постепенно, разведывательные функции сошли на нет. Научно-исследовательские задачи приходилось высасывать из пальца.

Ну, к примеру, если даже в отдаленной перспективе нет планов пилотируемого полета к Марсу, который потребует длительного пребывания людей в невесомости, кому нужно тратить время и деньги на "медико-биологические эксперименты по длительному пребыванию человека в космосе"? Но их проводили. Занимались сваркой в космосе (зачем?), изучали камасутру мух в условиях микрогравитации, но по большому счету ничего особого в копилку знаний человечества внесено не было.

Зато появилась дополнительная политико-пропагандистская сфера - на станцию стало можно посылать иноземцев под соусом "мирного сотрудничества". Сначала заключенных соц-лагеря, а потом даже и не совсем чужих, но не своих, вроде французов или финнов. Салют-7 смог продержаться в космосе почти 7 лет и, какое-то время, у СССР на орбите были сразу даже функционирующие орбитальные станции: Салют-7 и Мир.

Это позволило космонавтом однажды перелететь со станции на станцию.

Мир стал станцией третьего поколения - первой многомодульной. Теоретически, была возможность и на станциях второго поколения строить "паровозиком" несколько модулей, но тогда на риск не пошли. Собственно, станцией назывался один модуль и по его названию называлась станция.

Для Мира сделали базовый модуль, который сначала тоже назывался Мир. Но, поскольку Миром стали называть весь орбитальный комплекс из нескольких модулей, то базовый модуль переименовали в Зарю.

Коренным отличием архитектуры станции стал отсек с 5 стыковочными узлами, к которому могли пристыковываться другие модули, имея второй стыковочный узел доступным для пилотируемых кораблей и автоматических грузовиков для снабжения станции.

В полном сборе, станция достигла обитаемого объёма 350 м³. То есть, по этому показателю Мир почти догнал одномодульный Скайлэб с обитаемым объёмом 351,6 м³.

Прогресс был значительный, но имелись и недостатки этой архитектуры.

Сравним массу Скайлэба и Мира. Они почти одинаковы по обитаемому объёму, но Скайлэб весил 77 тонн, а Мир почти 130. Отчего так? Больше солнечных панелей? Конечно. Больше исследовательской аппаратуры и оборудования? Скорее, советская была более тяжелой. Но главное в другом. Все эти модули, оба Кванта, Спектр и Кристалл были "самоходными". Их выводили на орбиту Протонами, а дальше они своим ходом добирались до базового блока и сами к нему стыковались. Это значит, что каждый модуль имел свои маршевые двигатели и двигатели маневрирования, свои баки для горючего и окислителя, свои солнечные батареи и системы энергетики, свои системы жизнеобеспечения и климат-контроля, свои системы связи с Землей и телеметрии - всё, что необходимо для автономного полета и абсолютно не нужно в составе орбитального комплекса. Более того, некоторые системы модулей потребовали увязки и координации, что требовало дополнительного оборудования (а значит веса и объема), другие системы просто отключались (как двигатели, например) и превращались в паразитный вес и объем в составе орбитального комплекса.

В результате, со временем, Мир принял просто ужасающий вид с торчащими в разные стороны, практически неориентированными солнечными панелями и даже с поломанными секциями этих панелей.

Дальнейшее развитие такой архитектуры не выглядело перспективным.

Но советские, а потом российские технологии не могли предложить иной архитектуры. Единственным способом доставки модулей оставался запуск ракетой с земли и последующий "самоход" к станции.

Мир старел и физически. На нем произошло много неприятных эксидентов, включая "таран" Прогрессом, возгорания, проблемы с контролем атмосферы, появлением грибка и так далее.

В конце концов, обедневшая Россия не могла финансово и технически продлевать жизнь этого разлагающегося полу-трупа.

Но холодная война временно приостановилась и сотрудничество с США перешло из лозунгов в материальную сферу.

Еще к Миру начали летать шаттлы. Для них даже установили специальный стыковочный узел. А с этими полетами стала вырисовываться новая архитектура орбитальных станций. Стало возможным строить станцию из разнокалиберных модулей, не имеющих "самоходности", а следовательно, более легких и с большими обитаемыми объёмами. Появилась возможность доставить на станцию большие ферменные конструкции, к которым можно было присобачить солнечные панели, а внутри решеток ферм устроить дополнительные склады для материалов и оборудования, не требующих герметичного помещения. Появилась возможность доставить на станцию и смонтировать огромные автоматические манипуляторы типа Канадарм, которые уже стояли на шаттлах.

Так возник замысел создания МКС.

К этому тоже примешивался политический аспект, помимо сотрудничества.

В РФ было множество специалистов по ракетной техники, а денег на зарплаты не было. Специалистам-ракетчикам было просто нечем кормить свои семьи.

Одновременно, в мире имелось несколько диктаторских режимов, которые мечтали о ракетном оружии, нуждались в специалистах и были готовы хорошо платить. Иран, Ирак, Ливия, Северная Корея и некоторые другие начали охотится за российскими спецами, предлагая хорошие бабки. США не нравилась перспектива вооружения этих режимов ракетами разных классов, с последующим, возможным, оснащением этих ракет ядерными боеголовками. В Белом Доме настойчиво попросили НАСА максимально задействовать российские предприятия и организации ракетно-космической отрасли в своих проектах на контрактной основе. Мол, мы будем таким образом обеспечивать российских специалистов приличной зарплатой и они не поедут делать ракеты Саддаму Хусейну или аятолам.

НАСА, естественно, в первую очередь предложила построить новую орбитальную станцию взамен умирающего Мира. По новой архитектуре, новому проекту и с использованием шаттлов.

Во вторую очередь пошли проекты заказа в РФ ракетных двигателей для Атласа, в третью - заказ в России баков из алюминий-литиевых сплавов для разрабатываемых в НАСА новых ракетно-космических систем.

То, что касается схемы деньги-товар-деньги (двигатели, баки и кое-что ещё) понятней и прозрачно. Что то, как РД-180 получилось и телепается по сей день, кое что, как баки для DC-XA Delta Clipper умерло из за технологической отсталости российской промышленности.

А вот с сотрудничеством на паевых началах было труднее.

НАСА заказала в России 2 модуля по типу модулей для Мира. Но денег у российского правительства не было от слова совсем. На достройку одного модуля, Звезда (DOS-8,), ещё наскребли денег, а вот на второй не хватило. НАСА оплатила работы по постройке модуля Заря (на базе челомеевского ТКС) через Боинг. У Боинга был свой проект аналогичного модуля, но НАСА и Белый Дом настояли на контракте с Россией. Теперь этот модуль хоть и считается (по управлению и эксплуатации) одним из элементов российского сегмента, но принадлежит НАСА. Первым, 20 ноября 1998 года запустили Зарю. 6 декабря к Заре подошел шаттл Индевор с модулем Юнити, который пристыковали к РМА-1 Зари. 26 июля 2000 года на орбиту вывели Звезду и тоже пристыковали к Заре.

Образовалось ядро будущей МКС.

К российскому сегменту также относятся доставленные Прогрессами МС шлюзовый модуль Пирс и малый исследовательский модуль Поиск.

Практически все остальные модули (включая российский грузовой модуль Рассвет), ферменные конструкции, солнечные батареи и прочее-прочее-прочее были привезены и установлены на МКС силами шаттлов. За одним исключением: надувной модуль Бигелоу БИМ привезли в открытом багажнике Дракона и установили манипулятором Канадарм-2, смонтированном на станции.

В настоящее время, полностью сформированная МКС имеет 931 кубометр обитаемого пространства, а вместе с гигантскими внешними структурами, весит под 420 тонн.

Самый большой модуль МКС - японский модуль Кибо, состоит из 3 сегментов: 2 обитаемых (загерметизированных) и 1 внешнего, открытого.

Герметичные обитаемые сегменты весят 14,8 т и 4,2т.

Естественно, оба доставлены шаттлами.

Дисковери, рейсом STS-124 доставил на МКС большой герметичный сегмент Кибо (JEM PM), шасси открытой платформы и дистанционный манипулятор японского модуля (JEM RMS). Общий вес груза, доставленного на станцию этим рейсом составил 15,5 т.

Без шаттлов, постройка станции по данной архитектуре была бы просто физически невозможна. Открытая архитектура МКС позволяет теоретически наращивать станцию почти без ограничений. А без шаттлов, к нынешней станции можно только добавить несколько крохотных модулей типа Поиск, которые могут привезти ныне существующие космические корабли.

Тем не менее, МКС имеет не больше практического смысла, чем все советские орбитальные станции 3 предыдущих поколений. Как база для дальних межпланетных перелетов она не годится. Слишком мара и не приспособлена ни под стапельную станцию, ни под заправочную, ни под орбитальную пересадочную станцию.

Можно продлевать жизнь МКС ещё много лет, но всё больше приходит понимание, что она на фиг не нужна НАСА. Содержание её очень недешевое, а толка чуть. Поэтому НАСА последовательно давят закрыть этот проект и заняться работами за пределами низкой орбиты Земли. Что делать с этой станцией после её закрытия, остается открытым вопросом. Можно будет её коммерциализировать. И тогда, с помощью новых больших кораблей, продолжить её развитие вместе с пере-специализацией. Как вариант.

Для России закрытие МКС станет очень трудным моментом. Можно, конечно, выкупить у Боинга или у НАСА Зарю, вместе с Звездой, Рассветом, Поиском и Пирсом образовать свою станцию, но, боюсь, эти модули физически не выдержат продолжения работы. На создание новой станции, даже сделав шаг назад к архитектуре покойного Мира, денег нет. Да и с элементной базой туговато. Про Луну - это пусть Рогозин пилит требуху. Пусть попрыгает на батуте и посмотрит, были ли действительно на Луне экспедиции Аполлонов.

Проект лунной орбитальной станции, для которой Роскосмосу предложили построить шлюзовый отсек с стыковочными узлами, похоже, накроется медным тазом в Конгрессе. Если есть техническая возможность строить базу на поверхности Луны, то навряд ли найдутся в Конгрессе умники, проголосующие за нахрен не нужную "посещаемую на 3 месяца в году лунную орбитальную станцию".

А без орбитальных станций - куда летать космонавтам?

Ну, закроют МКС в 2025-2027 гг. Что будет с российской пилотируемой космонавтикой? Чемпионат Роскосмоса по прыжкам на батуте?

Грустно...

Фотографии:

1. Схема советских станций первого поколения
2. Схема советских станций второго поколения
3. Станция Мир. Удручающее зрелище
4. Шаттл подходит к Миру
5. Международная Космическая станция
6. Шаттл пристыковался к МКС
7. Самый большой в составе МКС, японский 3-секционный модуль Кибо
8. Дракон стыкуется с МКС с помощью Канадарм-2
9. В представлении художника, как будет выглядеть МКС с пристыкованными кораблями СпейсХ Дракон-2 и Старшип. Художники, они такие фантазеры

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

Поделиться в социальных сетях

Код вставки для вашего сайта или блога: