Текст уведомления здесь

Печальная история «Науки»

Филипп Терехов — о судьбе последнего в своем роде модуля МКС и его будущем

В феврале этого года космонавты Александр Мисуркин и Антон Шкаплеров начнут подготовку российского сегмента Международной космической станции к встрече модуля «Наука», который уже второй раз выходит на финишную прямую перед запуском. В прошлый раз — в 2013 году — его успели собрать и отправить на испытания, где обнаружилось загрязнение в двигательной системе. На устранение замечаний и переборку ушли годы. По просьбе «Чердака» о долгой и немного печальной истории модуля, который не может отправиться в космос уже больше двух десятилетий, рассказывает Филипп «lozga» Терехов.
Добавить в закладки
Комментарии

Приключения транспортного корабля снабжения

В 1960-х в СССР разрабатывалась военная орбитальная станция «Алмаз». Главной задачей ее экипажей должно было стать фотографирование Земли. Отснятую пленку требовалось возвращать с орбиты, но корабль «Союз» мог перевозить очень небольшое количество груза. Поэтому разработчик станции, ОКБ-52 решило заодно создать универсальный корабль, который мог бы не только доставлять на орбиту большие объемы груза, но и возвращать на Землю экипажи вместе с километрами отснятой пленки. Корабль назвали ТКС — «транспортный корабль снабжения».

Поскольку на орбиту корабль собирались выводить на ракете «Протон», которая может поднять целых двадцать с небольшим тонн, у конструкторов появилась возможность реализовать красивое и эффективное решение: ТКС состоял из двух блоков, возвращаемого аппарата (ВА) и функционально-грузового блока (ФГБ). Особенность последнего заключалась в том, что такие блоки могли служить «кирпичиками» для орбитальных станций. Эти серийно изготавливаемые модули можно было просто добавлять к станции, присоединяя или меняя модули по желанию и/или необходимости (отдаленно похожую идею реализовали на МКС и американцы, когда шаттлы возили MPLM). Это фактически и определило будущее всего проекта: после испытаний возвращаемого аппарата (кстати, они были рассчитаны на многоразовое использование, и два экземпляра совершили по два полета) и тестового автономного полета ТКС-1 (он же «Космос-929») ТКС отправился к станции «Салют-6». Космонавтов на ней уже не было, но аппарат успешно пристыковался, продемонстрировав возможность расширять орбитальные станции за счет новых модулей. Третий ТКС был запущен к станции «Салют-7» и проработал в ее составе с марта по сентябрь 1983 года. Четвертый (и последний) корабль отправился к «Салюту-7» в 1985 году.

Модель функционально-грузового блока (ФГБ, левая часть конструкции) возвращаемого аппарата (ВА) и система аварийного спасения (САС). Фото: Stefanwotzlaw / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0
Модель функционально-грузового блока (ФГБ, левая часть конструкции) возвращаемого аппарата (ВА) и система аварийного спасения (САС). Фото: Stefanwotzlaw / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

Возможность превратить ФГБ в дополнительный модуль орбитальной станции привела к тому, что, несмотря на закрытие проекта ТКС, ФГБ использовались весьма широко. Один превратили в буксир, и он доставил к станции «Мир» модуль «Квант-1». На базе следующего сделали макет «Полюс» для первого пуска «Энергии». Еще четыре стали модулями «Квант-2», «Кристалл», «Спектр» и «Природа» для станции «Мир». Уже в девяностых предпоследний ФГБ под названием «Заря» стал первым модулем МКС, а последний хотели использовать как дублер на случай аварии. Именно он в итоге и стал «Наукой».

Годы и буквы

Поскольку запуск «Зари» прошел успешно, возникла логичная идея запустить последний оставшийся ФГБ как еще один модуль МКС. Сначала его хотели отправить в космос без особых изменений конструкции, но в 2004 году модуль решили переориентировать под бо́льшее количество научных экспериментов и переименовали в Многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ).

Модуль «Заря», вид с борта шаттла «Индевор» в 1998 году. Фото: NASA
Модуль «Заря», вид с борта шаттла «Индевор» в 1998 году. Фото: NASA

Первоначально МЛМ собирались запустить в 2007 году. Но сроки начали сдвигаться. По слухам, его серьезно переделывали, а работы, очевидно, шли не быстро. 2007 год превратился в 2009-й, затем в 2011-й, и только в конце 2012 года собранный МЛМ доставили из Центра им. Хруничева в РКК «Энергия» для проведения предстартовых проверок. Примерно в это время появилось название «Наука».

Увы, проверки модуль не прошел из-за проблем в двигательной системе, и в конце 2013 года его вернули обратно на предприятие-изготовитель. По разным источникам, в «Науке» меняли трубопроводы, клапаны и двигатели. В 2017 году появилась информация, что загрязнение обнаружилось еще и в топливных баках, которые нельзя было просто промыть или заменить. И вот почему.

«State of the art»-технологии

«Наука» сохранила полезную особенность модулей, основанных на ФГБ/ТКС, — на ней стоят топливные баки, которые можно многократно дозаправлять, поэтому модуль может использоваться для управления ориентацией и маневрирования орбитальной станции. Собственно говоря, «Заря» в первые годы эксплуатации МКС не только обеспечивала молодую станцию электричеством и управляла терморегуляцией, но и поддерживала требуемое положение станции в пространстве. Но из-за этого баки у модуля достаточно сложной конструкции.

Внутри корпуса бака находится сильфон (гармошка) и гибкая мембрана. С одной стороны хранится топливо, с другой стороны требуемое давление обеспечивает газ наддува. В результате топливо постоянно хранится под давлением и не смешивается в невесомости с газами (попадание смеси газа и топлива в работающий двигатель вредно для него).

Загрязненные баки нельзя было заменить — например, просто поставить другие баки из производящихся сейчас для корабля «Союз» — у них другой диаметр. А подходящих баков в запасе больше не осталось. И сделать новые тоже невозможно: производственные цепочки для создания подобных баков давно распались. Это, конечно, не значит, что российская космическая промышленность разучилась делать баки вообще. Можно было бы разработать, создать производственную оснастку и произвести баки подходящей размерности, и даже с лучшими характеристиками, но это потребовало бы нерационально большого количества времени и денег. В результате было принято решение вскрыть баки, почистить и заварить снова. Кроме того, в течение 2017 года для модуля изготавливали дополнительные детали. В итоге сроки старта сместились на 2018 год.

Перед стартом

Судя по последним новостям, «Роскосмос» и Центр им. Хруничева настроены достаточно решительно, и в конце этого года (называлась дата 6 декабря) «Наука» наконец отправится в полет. Но совсем недавно стало известно, что США передумали финансировать МКС после 2024 года (окончательное решение американцев станет известно после 12 февраля), а в таких условиях широко распространенные ожидания о продлении работы станции до 2028 года и дальше не оправдаются. Прямо сейчас «на стапелях» стоят еще два модуля — научно-энергетический (НЭМ) и узловой, и завершать их полет, затопив вместе с МКС, будет очень расточительно. Поэтому возобновились разговоры о национальной станции. Существующие российский и американский сегменты МКС взаимно зависят друг от друга — например, большая часть электричества вырабатывается у американцев, а жизнеобеспечение сконцентрировано в модуле «Звезда». Из идеи механически отсоединить российский сегмент сейчас ничего хорошего не получится. Но с двумя новыми модулями он может приобрести требуемый уровень автономности. Вопрос в том, нужна ли вообще орбитальная станция сейчас, когда в NASA собираются строить посещаемую окололунную Deep Space Gateway. Споры продолжаются, и пока ни одна из сторон не представила неоспоримых аргументов.

На мой личный взгляд, орбитальные станции все еще полезны. Несмотря на то что на МКС с 2000 года непрерывно работают сменяющие друг друга экипажи, говорить о том, что проведены все возможные эксперименты, рано. Можно и нужно продолжать изучать то, что происходит с человеком в космосе, и околоземная орбита, с которой возможно быстрое возвращение, отлично для этого подходит. Рекорд по длительности непрерывного нахождения человека в невесомости был поставлен на станции «Мир», на МКС же самый длительный полет был на 97 суток короче. Много говорилось о производстве в условиях невесомости, и на МКС с 2005 года выращивают кристаллы белков, которые вырастают до больших размеров, чем на Земле. Это направление может дать интересные и полезные прикладные (т.е. выгодные прямо сейчас) результаты. Ну и не стоит забывать про туризм. Во второй половине нулевых на станцию слетало несколько космических туристов, но это направление в последние годы заглохло. В планах РКК «Энергия» упоминалось создание специального туристического модуля, который вполне может оказаться и выгодным для отрасли, и полезным для популяризации космоса.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Космическая лихорадка

Насколько реальны планы добывать полезные ископаемые в космосе

Если посмотреть промо-ролики «космошахтерских» компаний Planetary Resources или Deep Space Industries, создается впечатление, что это реклама компьютерной игры: красивая графика и фантастический сюжет про добычу в космосе полезных ископаемых. «Чердак» разбирается, что в проектах извлечения прибыли из разработки недр астероидов пока остается полной фантастикой, а что уже приобретает реальные черты.
Добавить в закладки
Комментарии

Почем астероид?

Рассуждать, сколько всего ценного можно добыть на астероидах, — задача приятная и увлекательная, поскольку цифры получаются астрономические, а подсчеты за нас уже провел Ян Уэбстер, создатель сайта Asterank (ныне принадлежит Planetary Resources). Он уже рассчитал приблизительную ценность недр тысяч астероидов и примерную стоимость их разработки с поправкой на то, насколько доступен тот или иной астероид для миссий с Земли. Самым экономически выгодным, по его расчетам, является астероид Рюгу — тот содержит никеля, кобальта, железа и воды на $ 83 миллиарда, а его разработка может принести до $ 30 миллиардов чистой прибыли. В этом году до него как раз должен долететь японский космический аппарат «Хаябуса-2».

Художественное изображение «Хаябусы-2» и астероида Рюгу / ISAS / JAXA
Художественное изображение «Хаябусы-2» и астероида Рюгу / ISAS / JAXA

Из чего состоят астероиды, с Земли можно установить по спектру света, который они отражают. Особенно интересны с точки зрения содержания воды, редкоземельных элементов и платиноидов астероиды, состоящие из углистых хондритов. Однако спектральный анализ, конечно, не абсолютно точен. [ ... ]

Читать полностью

Ренессанс сверхзвука

Когда гражданские самолеты вновь преодолеют звуковой барьер

Прошло меньше 15 лет со дня завершения эксплуатации последнего коммерческого сверхзвукового пассажирского самолета, «Конкорда». 24 октября 2003 года его полеты были прекращены. Казалось, что в истории гражданского сверхзвука поставлена жирная точка. Однако в последнее время в прессе вновь появляются новости и предложения о возобновлении разработок в области сверхзвуковой пассажирской авиации. Что это? Создатели этих проектов плохо знают историю, или мир изменился, и новые технологии позволят вернуть мечту о полетах, обгоняющих звук?
Добавить в закладки
Комментарии

Пронзая воздух

Впрочем, обо всем по порядку. Впервые звуковой барьер преодолел американский летчик-испытатель Чак Йегер на экспериментальном самолете Bell X-1 (с прямым крылом и ракетным двигателем XLR-11). Это случилось семьдесят с лишним лет назад — в 1947 году. Ему удалось разогнаться быстрее скорости звука, направив самолет в пологое пикирование. Спустя год это же удалось и советским летчикам-испытателям Соколовскому и Федорову на экспериментальном, существовавшем в единственном экземпляре истребителе Ла-176.

Bell X-1, на котором Йегер преодолел сверхзвуковой барьер. Фото: NASA

Bell X-1, на котором Йегер преодолел сверхзвуковой барьер. Фото: NASA

Это были сложные для авиации времена. Летчики буквально по крупицам собирали опыт, каждый раз рискуя жизнями, чтобы узнать, возможны ли полеты на скоростях выше одного Маха. Флаттер крыла, волновое сопротивление унесли не одну жизнь, до того как конструкторы научились бороться с этими явлениями. [ ... ]

Читать полностью

«Было бы интересно сделать скафандр для погружения в Марианскую впадину»

Интервью с научным руководителем проекта по созданию системы самостоятельного жидкостного дыхания

Наглядная демонстрация российской разработки жидкостного дыхания всколыхнула интернет и соцсети. Часть аудитории возмущается негуманным «утоплением» таксы, а другая часть считает, что публику обманули, выдав кратковременное погружение на задержке дыхания за несуществующую технологию. Но на самом деле жидкостное дыхание — реальная разработка. «Чердак» поговорил с научным руководителем советского проекта и главным российским разработчиком системы самостоятельного жидкостного дыхания Андреем Филиппенко.
Добавить в закладки
Комментарии

— Как и когда начались исследования в области жидкостного дыхания?

— Исторически интерес возник еще в начале ХХ века. Тогда медики использовали солевой раствор, чтобы понять, насколько растяжимы легкие человека. Сегодня наполнение легких физиологическим раствором изучают студенты в курсе медицины. Но, конечно, это имеет мало отношения к жидкостному дыханию. По-настоящему все началось с 1962 года, когда Иоганн Килстра и его коллеги из Лейденского университета и голландского военно-морского флота опубликовали в журнале ASAIO (American Society of Artificial Internal Organs) Journal знаменитую статью «Мыши как рыбы» (Of mice as fish). В их эксперименте мыши, погруженные в буферный солевой раствор, дышали на протяжении 18 часов, извлекая кислород из жидкости с помощью легких. Правда, тут есть одна важная деталь. Вода при обычном атмосферном давлении и нормальной температуре способна растворить около 3% кислорода по объему, и этого хватает рыбам, но не млекопитающим, которые привыкли к содержанию кислорода около 20% (то есть парциальное давление кислорода составляет 0,2 атм). Мыши находились под давлением в восемь атмосфер, поэтому кислорода им вполне хватало (при большем давлении можно даже не полностью насыщать раствор кислородом). Правда, возврат обратно к дыханию воздухом оказался проблемой — мыши при этом гибли, но именно эта работа дала серьезный толчок научным исследованиям в этой области.

Андрей Филипенко. Фото: Егор Быковский

Андрей Филипенко. Фото: Егор Быковский

…те, кто говорит: «Дышать солевым раствором нельзя — он смывает сурфактанты!» — в общем-то, совершенно правы.

[ ... ]
Читать полностью