Современная ракетно-космическая техника. Транспортные системы

.

После приводнения

Скорость снижения СА (от 4.8 до 5.5 м/с) обеспечивает комфортные условия приводнения. Второй – негерметичный – отсек объемом 14 м

служит для размещения ПН массой до 3310 кг и одновременно выполняет роль переходника между второй ступенью ракеты и кораблем. Он имеет большой боковой люк для загрузки и открыт снизу для разгрузки на орбите. Кроме доставки грузов, не требующих герметизации, отсек может применяться для развертывания малых спутников. В штатном полете его отделение производится перед сходом с орбиты.

В сборочном комплексе

HTV

Транспортный грузовой корабль HTV

HTV (Н-II Transfer Vehicle) – беспилотный транспортный грузовой корабль, разработанный и построенный в Японии, предназначен для доставки на МКС различных грузов, в число которых входят расходуемые материалы ежедневной необходимости (продукты питания, вода, одежда и т.п.), материалы и оборудование для научных исследований, блоки и запасные части для обслуживания и ремонта станции. Однако основная цель корабля – пополнение запасов японской части МКС, известной под именем Kibo. Основная особенность HTV, отличающая его от российского «Прогресса» и европейского ATV, – способность доставлять крупногабаритные герметичные грузы, размер которых ограничен просветом люков американского сегмента МКС, и оборудование, рассчитанное на транспортировку

и работу в условиях открытого космоса. Такие «посылки» могут извлекаться манипулятором из грузового отсека HTV и монтироваться непосредственно на внешней обшивке МКС или на специальной платформе в условиях открытого космического пространства. После выведения на орбиту HTV самостоятельно определяет свое положение по сигналам спутниковой системы GPS, рассчитывает параметры необходимых маневров в соответствии с заданным планом полета и осуществляет их. На

Схема деления

После стыковки с МКС

этапе дальнего сближения (с 23 км) корабль использует режим относительной навигации по GPS, а финальный подход с расстояния 500 м выполняет с использованием специального лазерного датчика RVS (Rendezvous Sensor). Корабль подходит к станции снизу и занимает положение под модулем JEM в т.н. «зоне захвата» на удалении около 10 м, после чего астронавт-оператор, находящийся на борту МКС, захватывает HTV с помощью роботизированного манипулятора SSRMS за такелажный

Грузы внутри корабля

узел типа FRGF и стыкует к узловому модулю Node 2 Harmony. В составе станции HTV может находиться до 30 суток. После выполнения своей задачи он будет загружен бытовыми отходами, сведен с орбиты и затоплен в расчетном районе Тихого океана. Внешне японский корабль представляет собой цилиндр, сопряженный с короткими коническими участками в головной и кормовой частях. Полная длина HTV-1 от торца стыковочного узла до плоскости среза сопел ДУ – 9.8 м, диаметр – 4.4 м, масса пустого корабля – 10.5 т, масса ПГ – 6 т. В первом полете HTV имел сухую массу 11.5 т и нес всего 4.5 т грузов, в том числе 3.6 т в герметичном грузовом отсеке. Это обстоятельство обусловлено наличием дополнительных аккумуляторов и запаса топлива, необходимых для испытаний в автономном полете.

Корабль имеет следующие отсеки:

– комбинированный грузовой модуль MLC (Mixed Logistics Carrier);

– приборный модуль AM (Avionics Module);

– двигательный модуль PM (Propulsion Module).

Укладка грузов

MLC занимает большую часть корабля и составляется из двух отсеков: герметичного PLC (Pressurized Logistics Carrier) и негерметичного ULC (Unpressurized Logistics Carrier). Модуль может комплектоваться в двух разных комбинациях отсеков: «герметичный + негерметичный» и «герметичный + герметичный». Последняя комбинация способна доставлять на МКС большую полезную нагрузку (до 7 т), нежели первая, которая, однако,

Процесс стыковки с МКС

несколько длиннее. В передней части герметичного грузового отсека PLC, имеющего длину 3.14 м, размещен стыковочный узел СВМ (Common Berthing Mechanism). Отсек PLC предназначен для хранения грузов, которые переносятся экипажем на МКС. Он может нести до восьми стандартных стоек полезной нагрузки размером 2032х1054x1016 мм и массой от 550 до 950 кг. В нем также предусмотрен резервуар, вмещающий до 300 кг воды для нужд станции. Члены экипажа МКС могут работать в герметичном отсеке HTV в повседневной одежде, хотя он не оснащен системой жизнеобеспечения: после стыковки внутренняя вентиляция в отсеке осуществляется через модуль Harmony посредством рукавов системы межмодульной вентиляции IMV (Inter-Module Ventilation). Атмосфера в отсеке примерно соответствует земной с давлением, равным атмосферному. Электрическая сеть герметичного отсека представлена двумя подсистемами. Первая, постоянного тока напряжением 50 В, запитывается от аккумуляторных батарей приборного модуля, обеспечивая потребителей внутри отсека PLC. Вторая, постоянного тока напряжением 120 В, получает питание из бортовой сети МКС и распределяет его потребителям модулей PLC и AM. Терморегулирование внутри PLC обеспечивается нагревателями, установленными на стенках отсека. После стыковки температура в герметичном грузовом отсеке уравнивается с температурой МКС для предотвращения образования конденсата. Следом за герметичным модулем PLC идет негерметичный грузовой отсек ULC длиной 3.5 м, в котором подвозятся грузы на внешнюю платформу EF (Exposed Facility) японского комплекса Kibo. На одном боку отсека прорезан крупногабаритный люк, через который внутрь ULC устанавливается транспортная платформа ЕР (Exposed Pallet), несущая до 1500 кг грузов. После стыковки эта платформа с помощью японского манипулятора JEM RMS переносится на EF. Следом за негерметичным грузовым отсеком ULC расположен приборный модуль AM длиной 1.25 м. В нем размещена аппаратура подсистем управления и навигации, связи и обработки данных, электроснабжения. Подсистема управления и

Отделение грузовика от третьей ступени ракеты-носителя

навигации обеспечивает полет HTV к станции в автономном режиме и под управлением Земли. Подсистема коммуникаций включает аппаратуру межорбитальной связи IOS (Inter-Orbit Link System), которая осуществляется через спутники TDRS, и канала близкой связи PLS (Proximity Link System), обеспечивающего радиообмен с МКС в зоне прямой видимости. Через спутники американской системы TDRS корабль получает команды с Земли или с борта МКС и передает в обратном направлении телеметрическую информацию. В состав системы электроснабжения также входят 57 небольших прямоугольных панелей солнечных батарей (СБ). Корабль буквально «облеплен» ими. В «корме» корабля расположен отсек РМ в форме усеченного конуса длиной 1.27 м. Здесь находится ДУ, предназначенная для стабилизации и ориентации, коррекций траектории и сближения с МКС, а также для сведения корабля с орбиты. В состав ДУ входят четыре маршевых ЖРД тягой по 50 кгс (490 Н) и 28 микродвигателей реактивной системы управления RCS тягой по 25 фунтов (11.2 кгс, 110 Н).

ТГК ПГ (проект)

Транспортный грузовой корабль ТГК ПГ

ТГК ПГ – это транспортный грузовой корабль повышенной грузоподъемности (изделие 372А355), который призван уменьшить стоимость доставки грузов на МКС за счет снижения количества запусков грузовиков к станции с четырех до трех в год. На новом корабле предполагается отправлять 3400 кг грузов (на 800 кг больше, чем у «Прогресса»), что снизит стоимость доставки 1 кг грузов на 15% по отношению к «Прогрессу МС». Грузовой отсек будет иметь центральный тоннель и полки для размещения грузов, что облегчит и ускорит их перенос на станцию и позволит использовать корабль как склад во время его

ТГК ПГ на орбите

нахождения в составе МКС. На 21-й Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, прошедшей в РКК «Энергия», был представлен доклад о дальнейших путях повышения массовой и экономической эффективности запуска ТКГ ПГ. В нем предлагаются следующие мероприятия. Во-первых, оптимизируется компоновка приборно-агрегатного отсека путем исключения из него цилиндрического несущего корпуса топливного модуля. При этом шесть топливных баков устанавливаются в один ряд, а маршевый двигатель размещается между баками. За счет этого высота базового блока комбинированной ДУ уменьшается приблизительно в два раза, а масса конструкции ТКГ ПГ – примерно на 200 кг.

Общий вид корабля

Во-вторых, вместо головного обтекателя (ГО) 204КС производства РКЦ «Прогресс» используется более легкий и дешевый РБФ1.750 изготовления НПО имени С. А. Лавочкина. При этом масса переходного отсека снижается на 130 кг, ГО – на 300 кг. Соответственно масса ТКГ ПГ на опорной орбите увеличивается приблизительно на 150 кг. В-третьих, создается новая система электропитания (СЭП) с меньшими габаритами солнечных батарей на базе арсенид-галлиевых фотоэлектрических преобразователей, которые размещаются на корпусе агрегатного отсека, и литий-ионных батарей.

В результате масса СЭП снижается приблизительно на 200 кг. В-четвертых, ТКГ ПГ выводится на незамкнутую орбиту с перигеем минус 496 км и апогеем 193 км с последующим довыведением собственными двигателями. Масса корабля после отделения от РН «Союз-2.1 Б» составляет 9100 кг, а после довыведения на орбиту 143x275 км – 8410 кг. Это позволяет увеличить массу ТКГ ПГ на опорной орбите примерно на 100 кг. В-пятых, двигательная установка 14Д23 третьей ступени носителя выключается по окончании компонента топлива. Реализация указанных мероприятий может обеспечить общее снижение стоимости доставки 1 кг грузов на МКС до 28% по сравнению с эффективностью базового варианта ТКГ ПГ

ATV

Грузовой космический корабль ATV

ATV – европейский грузовой космический корабль. Основными задачами ATV являются:

– доставка на МКС грузов, рассчитанных на хранение при атмосферном давлении (научная аппаратура, запчасти, инструменты, продукты питания, другие расходные материалы), а также жидкостей (вода) и сжатых газов;

– дозаправка баков российских модулей «Звезда» и «Заря» компонентами топлива;

– коррекции орбиты МКС, управление ориентацией станции, разгрузка гиродинов во время полета в составе станции;

– удаление отходов с МКС и их утилизация при разрушении ATV в земной атмосфере. ATV способен доставить на рабочую

Отсеки корабля

орбиту МКС высотой 400 км и наклонением 51.6° до 7667 кг грузов, среди которых могут быть:

– до 5500 кг сухих грузов в интегрированном грузовом отсеке;

– до 840 кг воды;

– до 100 кг воздуха, кислорода или азота;

– до 860 кг топлива из баков дозаправки.

Корабль рассчитан на удаление с МКС до 6500 кг отходов. Максимальный диаметр корабля по панелям противометеоритной защиты MDPS (Micrometeoroids and Debris Protection Sub-system) – 4482 мм. В полетной конфигурации длина корабля от конца выдвинутой стыковочной штанги до среза сопел маршевых двигателей R-4D-11 на корме – 10268 мм, максимальный поперечный размер по развернутым панелям солнечных батарей – 21389 мм. Корабль ATV состоит из интегрированного грузового отсека ICC (Integrated Cargo Carrier; при запуске находится сверху) и служебного модуля SSA (Spacecraft Sub-Assembly). ICC служит для размещения в нем доставляемых сухих грузов, воды, газов и топлива для дозаправки, а также для обеспечений стыковки с МКС. ICC включает:

– российскую систему стыковки RDS;

– герметичный модуль оборудования ЕРМ (Equipped Pressurized Module);

Компоновка грузовика

– негерметичный отсек внешнего оборудования ЕЕВ (Equipped External Bay).