Вид корабля "Союз ТМА" в разрезе
История создания
«Союз» — наименование серии советских и российских многоместных космических кораблей для полётов по околоземной орбите. Разработчик и изготовитель корабля — РКК «Энергия».
Ракетно-космический комплекс «Союз» начал проектироваться в 1962 году в ОКБ-1, как корабль для облёта Луны в рамках программы «Зонд» кораблями 7К-Л1, и проект вывода лунного корабля при помощи РН «Протон» - УР500К-Л1. В космос должна была отправиться связка из космического корабля и разгонных блоков (изделия 7К, 9К и 11К). В дальнейшем эти проекты были закрыты в пользу проекта облёта и высадке на Луне, при помощи ракетоносителя «Н-1», с использованием корабля 7К-ЛОК. Параллельно Лунным программам на базе 7К начали делать 7К-ОК — многоцелевой трехместный орбитальный корабль (ОК), предназначенный для отработки операций маневрирования и стыковки на околоземной орбите, для проведения различных экспериментов, в том числе по переходу космонавтов из корабля в корабль через открытый космос.
Испытания 7К-ОК начались в 1966 году. Первые 3 беспилотных пуска: (7К-ОК № 2, известный, как «Космос-133», 7К-ОК № 1 (старт которого был отложен, но привёл к срабатыванию САС и взрыву ракеты в стартовом сооружении), 7К-ОК № 3 «Космос-140») оказались неудачными и выявили серьёзные ошибки в конструкции корабля. 4-й пуск с В. Комаровым («Союз-1») оказался трагическим — космонавт погиб. Тем не менее, конструкцию корабля переработали для пилотируемых полетов и в 1967 состоялась первая, в общем удачная, автоматическая стыковка 2-х «Союзов» («Космос-186» и «Космос-188»), затем — официальная пилотируемая стыковка, далее групповой полёт трёх кораблей сразу и долговременный автономный рекордный полет. Первые шесть запусков корабля "Союз" и («Союз-9») были кораблями серии 7К-ОК.
В 1969 году началась работа над созданием долговременной орбитальной станции (ДОС) «Салют». Для доставки экипажа был в кратчайшие сроки был спроектирован корабль 7КТ-ОК (Т — транспортный) (В иноязычной Wiki, он, иногда, ошибочно называется 7К-ОКС). Отличался стыковочным узлом с внутренним люком-лазом и дополнительными системами связи на борту. Время автономного полёта корабля составляло до 3 суток, а в составе орбитальной станции — до 60 суток. Третий полет корабля этого типа («Союз-10») не выполнил поставленную перед ним задачу. Стыковка со станцией была осуществлена, но "герметичности стыковки" достигнуть не удалось. Четвертый полёт корабля этого типа («Союз-11») закончился трагедией — из-за разгерметизации на участке спуска погибли Г. Добровольский, В. Волков и В. Пацаев, так как они были без скафандров. После аварии («Союз-11») от развития 7КТ-ОК отказались, корабль был переделан (внесены изменения в компоновку СА для размещения космонавтов в скафандрах). Из-за возросшей массы систем жизнеобеспечения новый вариант корабля 7К-Т стал двухместным, лишился солнечных батарей. Этот корабль стал «рабочей лошадкой» советской космонавтики 1970-х: 29 экспедиций на станции «Салют» и «Алмаз». Версия корабля 7К-ТМ (М — модифицированный) использовалась в совместной полёте с американским «Аполлоном» по программе ЭПАС. Далее, следует отметить, что четыре корабля «Союз», официально стартовавшие после аварии («Союз-11») имели в своей конструкции солнечные батареи различных типов, однако это была другая версия корабля «Союз» - (7К-ТМ): («Союз-16»)/(«Союз-19»), а также, модификации (7К-ТМ), соответственно - (7К-Т-АФ):(«Союз-13»), и (7К-МФ6): («Союз-22»).
В конце 1960-х началось проектирование корабля 7К-С для нужд Министерства обороны СССР. Он отличался значительно усовершенствованными системами (цифровая ЭВМ Аргон-16, новая система управления, объединённая двигательная установка). Потом от военного использования 7К-С отказались, (хотя программа испытаний была полностью выполнена!) в пользу более перспективной серии кораблей ТКС («Транспортный корабль снабжения») и модификация кораблей 7К-СТ, «Союз-Т» (Т — транспортный) летала на станции Салют-6 и Салют-7. За счет усовершенствования спускаемого аппарата удалось снова увеличить экипаж до трех человек — на этот раз в скафандрах. Кроме того, в этой модификации снова были добавлены солнечные батареи.
Дальнейшая эволюция систем корабля привела к модификации 7К-СТМ - «Союз ТМ»: новая двигательная установка, улучшенная парашютная система, система сближения и т. д. Первый полёт был совершён в 1986 году к станции «Мир», а последний в 2002 к МКС.
С тех пор и по настоящее время эксплуатируется модификация 7К-СТМА - «Союз ТМА» (А — антропометрический). Корабль был доработан применительно к полётам на МКС, в нём могут работать космонавты, которые не поместились бы в «Союз ТМ» по росту. Для изыскания резервов пульт космонавтов заменён на новый, с современной элементной базой, улучшена парашютная система, уменьшена теплозащита. Последний полет корабля данной модификации запланирован на 30 сентября 2011 года.
В дальнейшем на корабле нового типа 7К-СТМАМ - («Союз ТМА-01М») планируется заменить БЦВМ Аргон-16, на TsVM-101 (она легче на 68 кг. и намного компактнее) и бортовую аналоговую систему телеметрии на более компактную цифровую систему MBITS, в целях улучшения интеграции с бортовой системой управления МКС. Модернизация корабля предусматривает расширения возможностей корабля в автономном полёте и при аварийном спуске. Первый запуск корабля данного типа с экипажем на борту состоялся 8 октября 2010 года, а стыковка с МКС — 10 октября 2010 года.
Разработчиком и изготовителем кораблей семейства «Союз» с 1960—х и по настоящее время является Ракетно-Космическая Корпорация «Энергия». Производство кораблей осуществляется на головном предприятии корпорации в подмосковном городе Королёв, а испытания и подготовка кораблей к запуску — в монтажно-испытательном корпусе (МИК) предприятия на 254-й площадке космодрома Байконур.
Корабли семейства состоят из трёх модулей: приборно-агрегатного отсека (ПАО), спускаемого аппарата (СА), бытового отсека (БО).
В ПАО находится комбинированная двигательная установка, топливо для неё, служебные системы. Длина отсека 2,26 м, основной диаметр 2,15 м, максимальный диаметр 2,72 м Двигательная установка состоит из 28 ДПО (двигатели причаливания и ориентации) по 14 на каждом коллекторе, из которых часть имеет тягу 13,3 кгс, часть (12 штук) — 2,7 кгс, а также сближающе-корректирующего двигателя (СКД) тягой 300 кгс. СКД предназначен для орбитального маневрирования и схода с орбиты. Работает на АТ+НДМГ . Корабли 7К-ОК и 7К-Т были оборудованы КТДУ-35 (корректирующе-тормозная двигательная установка) тягой 4 кН и удельным импульсом (УИ) 282 с. Фактически стояли 2 независимые КТДУ — основная и резервная. Для корабля «Союз-Т» была разработана новая КТДУ-80 той же тяги, но имеющая несколько режимов работы — большой и малой тяги и УИ 286—326 с. Резервный двигатель убрали, а ДПО и СКД объединили в одну систему с общими баками наддува. Потребность в резервном двигателе отпала потому, что с переводом ДПО на двухкомпонентное топливо из объединённой системы появилась возможность схода с орбиты с использованием только ДПО, при отказе КТДУ. У исходного корабля «Союз» ДПО работали на отдельном топливе (перекиси водорода) и не располагали достаточной характеристической скоростью для схода с орбиты без КТДУ. Больше того, при энергичном маневрировании топливо ДПО могло быть израсходовано достаточно быстро, что пару раз (например, в полёте «Союза-3») приводило к срыву программы полёта.
В ПАО также размещены баки с топливом. В самых первых «Союзах» они вмещали 500 кг топлива, у Союза-ТМ — 880 кг, у ТМА — 900 кг. В ПАО же установлены баллоны высокого давления (~300 атм) с гелием для наддува баков.
Система энергоснабжения состоит из солнечных батарей (СБ) и аккумуляторов. До аварии «Союза-11» стояли СБ размахом 9,80 м, и площадью 14 м². Система обеспечивала среднюю мощность — 500 Вт. После аварии СБ убрали ради экономии веса и поставили одни лишь аккумуляторные батареи на 18 кВт·ч. Их хватало на 2 дня автономного полёта. Для программы «Союз-Аполлон» использовалась модификация с СБ площадью 8,33 м² и батареей на 8 кВт·ч. Современные «Союзы» оснащены СБ размахом 10 м и площадью 10 м², что дает среднюю мощность ~ 1 кВт.
В спускаемом аппарате находятся места для космонавтов, системы жизнеобеспечения, управления, парашютная система. Длина отсека 2,24 м, диаметр 2,2 м, жилой объём 3,5 кубометра. Под теплозащитным экраном расположены двигатели мягкой посадки, на внешней поверхности — перекисные двигатели управления спуском, управляющие ориентацией СА во время полёта в атмосфере. Это позволяет использовать аэродинамическое качество СА и снизить перегрузки. В СА помимо космонавтов можно вернуть на землю 100 кг груза («Союз-ТМА»).СА покрыт теплозащитой на основе абляционных материалов.
Бытовой отсек имеет длину 3,4 м, диаметр 2,25 м, объём — 5 кубометров. Он оснащен стыковочным узлом и системой сближения (раньше «Игла», теперь «Курс»). В герметичном объеме БО располагаются грузы для станции, иная полезная нагрузка, ряд систем жизнеобеспечения, в частности туалет. Через посадочный люк на боковой поверхности БО космонавты входят в корабль на стартовой позиции космодрома. БО может быть использован при шлюзовании в открытый космос в скафандрах типа «Орлан» через посадочный люк.
Транспортный пилотируемый корабль новой серии "Союз ТМА-М"
Общие сведения
Транспортный пилотируемый корабль (ТПК) новой серии "Союз ТМА-М" создан на базе корабля "Союз ТМА", полёты которых осуществляются с октября 2002 года.
Заказчик разработки - Федеральное космическое агентство
Головной разработчик - Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва.
Назначение, задачи и основные характеристики корабля новой серии такие же, как и у базового корабля.
ТПК "Союз ТМА-М" по сравнению с базовым кораблём доработан с целью:
замены бортовых приборов системы управления движением и навигации (СУДН) и системы бортовых измерений (СБИ) на приборы, созданные на основе современной элементной базы и развитого программного обеспечения;
расширения функциональных возможностей корабля в части управления бортовыми системами от бортовых вычислительных средств (БВС) СУДН и более глубокой интеграции с БВС Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) при использовании мультиплексного канала обмена;
увеличения возможности по доставке полезного груза за счет снижения массы бортовых систем.
Проведённые доработки являются одним из мероприятий, направленных на создание пилотируемого транспортного корабля нового поколения (ПТК НП). Лётная сертификация новых приборов и оборудования, установленных на ТПК "Союз ТМА-М", позволит принять соответствующие решения применительно к ПТК НП.
