Александр Хохлов, популяризатор космонавтики, член Северо-Западной организации Федерации космонавтики РФ, рассказал нашей газете обо всех перипетиях создания, запуска и стыковки с Международной космической станцией многоцелевого лабораторного модуля «Наука».
Как всё начиналось
В 1993 году, после того как российский премьер Виктор Черномырдин и вице-президент США Альберт Гор подписали соглашение о создании Международной космической станции, началась работа над крупнейшим совместным проектом в космосе. Около 15 стран объединили усилия для создания форпоста человечества на низкой околоземной орбите.
Россия выступила не только как участник проекта, но и как подрядчик по первому модулю МКС. По заказу компании Boeing Космический центр имени М. В. Хруничева разработал функционально-грузовой блок «Заря», который стартовал на орбиту 20 ноября 1998 года. По условиям контракта был изготовлен дублирующий модуль — ФГБ-2. Оба модуля были сделаны на основе корпусов транспортных кораблей снабжения (ТКС), разработанных в Особом конструкторском бюро 52.
В 2004 году Роскосмос принял решение переоборудовать ФГБ-2 в полноценное летное изделие — так и появился многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ), позже получивший собственное имя «Наука». Внутренняя и внешняя компоновка МЛМ была существенно переделана, чтобы превратить складской модуль в научную лабораторию. На российском сегменте остро не хватало места для установки экспериментального оборудования. Запуск «Науки» первоначально планировался в 2007 году, но в итоге был отложен на 14 лет [1].
Запуск «Науки»
19 августа 2020 года модуль «Наука» по железной дороге прибыл на космодром Байконур; часть оборудования перевозилась отдельно, суммарно потребовалось 14 вагонов. Заводские контрольные испытания [2], в том числе электрические проверки и испытания в вакуумной камере, установка оборудования внутри и снаружи модуля, а также подготовка космонавтов Олега Новицкого и Петра Дуброва заняли примерно 10 месяцев.
21 июля 2021 года с пусковой установки № 39 стартовой площадки № 200 космодрома Байконур состоялся пуск тяжелой ракеты-носителя «Протон-М» с многоцелевым лабораторным модулем «Наука» [3]. Ракета успешно вывела его на низкую эллиптическую орбиту наклонением 51,6 градусов, с апогеем 350,1 км и перигеем 190 км.
Сложный орбитальный полет
Планировалось, что на орбите выведения модуль пробудет совсем недолго: достаточно низкая высота перигея — 190 км — позволяла «Науке» гарантированно пробыть в космосе всего двое суток, затем модуль стал бы сильно тормозить в атмосфере, катастрофически быстро теряя высоту, что закончилось бы его полным разрушением. Планировалось, что после раскрытия панелей солнечных батарей и антенн будет два включения больших двигателей коррекции и сближения, которые используются для подъема высоты орбиты. «Наука» должна была выйти на орбиту фазирования (маневрирования), чтобы, дождавшись правильного взаимного положения с МКС, выполнить еще два орбитальных маневра и выйти на стыковку 29 июля. Но Роскосмос внезапно замолчал. Энтузиасты космонавтики и журналисты обратились к сайтам, где содержится открытая информация об орбитальных параметрах почти всех космических аппаратов [4], и увидели, что высота полета модуля не меняется. Лишь вечером 22 июля стало известно, что тот немного поднял свою орбиту до 364,9 х 230 км. По информации от инсайдеров и по прикидочным расчетам получилось, что для коррекции орбиты использовались не главные двигатели, а небольшие двигатели причаливания и стабилизации [5].
Позже стало известно, что после выведения модуля на орбиту возникли замечания к работе датчиков инфракрасной вертикали, из-за чего модуль пришлось ориентировать в пространстве с помощью звездных датчиков; также были замечания к системе «Курс».
Роскосмос продолжал молчать о ситуации. Индикатором неопределенности был стыковочный отсек «Пирс», отстыковка которого планировалась 23 июля, но трижды откладывалась и состоялась лишь 26 июля. Этот небольшой модуль использовался для выходов российских космонавтов в открытый космос и как стыковочный узел для транспортных кораблей. Но его ресурс был давно выработан, и он давно должен был уступить место «Науке», а для выходов в открытый космос как шлюзовую камеру планировалось использовать аналогичный малый модуль «Поиск».
С уходом «Пирса» и в случае аварии на «Науке» российский сегмент мог лишиться одного стыковочного узла для транспортных кораблей и, соответственно, двигателей «Прогрессов» для ориентации станции. Поэтому «Прогресс МС-16» не должен был отстыковывать «Пирс», пока МЛМ не пройдет проверки в автономном полете. Только убедившись, что с модулем всё в порядке, ЦУП дал команду на отсоединение «Пирса».
Двадцать шестого июля связка из стыковочного отсека «Пирс» и транспортного грузового корабля «Прогресс МС-16» отстыковалась от переходного отсека служебного модуля «Звезда». После торможения двигателями и входа в плотные слои атмосферы в 17:52 по московскому времени несгораемые элементы связки из корабля и модуля затонули на «кладбище космических кораблей» в несудоходной части Тихого океана — в 3,6 тыс. км от Веллингтона и 5,8 тыс. км от Сантьяго.
После этого обратного пути уже не было. Специалистам необходимо было доставить «Науку» на МКС. Но к этому времени двигательная установка уже использовала основные двигатели для коррекции орбиты модуля. Кроме того, на МЛМ успешно прошли проверки основная автоматическая («Курс») и резервная ручная (ТОРУ) системы, необходимые для сближения и стыковки с МКС.
Стыковка с МКС
Двадцать девятого июля наступила развязка многолетней истории. Модуль «Наука» достиг станции. Стыковка прошла в автоматическом режиме, но Олег Новицкий из модуля «Звезда» до конца контролировал ситуацию в телеоператорном режиме, видя стыковочный узел и мишени благодаря телекамерам, установленным снаружи «Науки» [6].
В 16:27 по московскому времени за 14 м до стыковочного узла руководитель полета Владимир Соловьёв вышел в эфир:
— Олег, давай переходим в ТОРУ.
— Принял. Включаю «ПУ БПС исходное».
Крен МЛМ достиг 7 градусов, и ЦУП решил перейти в ручной режим управления — для этого модуль затормозил бы и отошел от станции, чтобы Новицкий выровнял его и пристыковал, управляя с борта станции ручками управления движением и ориентацией. Но в те же секунды автоматика выровняла модуль, и Соловьёв остановил Олега:
— Подожди, Олег, стал выправляться потихоньку.
В 16:29, к радости специалистов, многофункциональный лабораторный модуль «Наука» пристыковался к надирному стыковочному узлу переходного отсека служебного модуля «Звезда».
Казалось, что долгий путь завершен, но это было не так. ЦУПы и экипаж стали готовиться к открытию люков, ожидая стандартной проверки герметичности стыка между модулями. Но в 19:34 по московскому времени системы МКС зафиксировали отклонение станции от нормального положения. Как потом отметил исполнительный директор по пилотируемым программам Роскосмоса Сергей Крикалёв, система управления «Науки» решила, что она еще в свободном полете, и включила двигатели на отвод [7].
МЛМ начал разворачивать станцию двигателями причаливания и стабилизации — скорость вращения была небольшой, но из-за этого потеряли ориентацию антенны связи американского сегмента. А когда система управления российского сегмента, используя двигатели модуля «Звезда» и корабля «Прогресс МС-17», пристыкованного к модулю «Поиск», начала бороться с системой управления «Науки», возникла опасность, что динамические нагрузки повредят большим солнечным панелям американского сегмента. Сменный руководитель полета ЦУПа в Хьюстоне Зебулон Сковилл (Zebulon Scoville, его ник в «Твиттере» — Explorer_Flight) объявил об аварийной ситуации на станции и перевел солнечные панели в безопасный режим [8]. Имея открытые данные с МКС, энтузиасты определили, что модуль «Наука» повернул МКС на 540 градусов [9], позже это подтвердили и в Хьюстоне. Научный модуль успокоился, только когда сжег почти все свои остатки топлива. И ЦУП в Королёве для безопасности провел продувку топливных магистралей МЛМ гелием.
Тридцатого июля 2021 года в 20:47 по Москве космонавты Олег Новицкий и Пётр Дубров открыли переходные люки и вошли в модуль «Наука».
Планы на будущее
Теперь, пока на Земле специалисты разбираются с «нештатками» полета модуля «Наука», на борту продолжается работа. Космонавты разгружают срочные грузы (МЛМ выступил и в роли грузового корабля) и приводят пространство в рабочее состояние.
В «Науке» есть каюта для космонавта, ассенизационно-санитарное устройство (туалет), системы регенерации кислорода из воды и воды из урины — их в скором времени будут вводить в эксплуатацию. Постепенно экипаж подготовит рабочие места для проведения экспериментов. Очень помог бы третий российский космонавт [10], но место в «Союзе» было продано для американского астронавта Марка Ванде Хая (Mark T. Vande Hei).
Второго и восьмого сентября Пётр Дубров и Олег Новицкий выйдут в открытый космос (ВКД-49 и ВКД-50 по сквозной российской нумерации), чтобы проложить и подключить снаружи электрические и информационные кабели между служебным модулем «Звезда» и лабораторным модулем «Наука». Также им необходимо привести в рабочее положение стыковочную мишень на герметичном адаптере внизу МЛМ. В ноябре при стыковке узлового модуля «Причал» [11] (его доставит к станции специальный корабль «Прогресс») она обеспечит возможность ручного телеоператорного режима стыковки (ТОРУ), в случае если система «Курс» откажет (то есть сломается).
Этот узловой модуль будет использоваться для стыковки кораблей, а если в ближайшем будущем Роскосмос решит создавать новую Российскую орбитальную служебную станцию (РОСС) [12] в составе российского сегмента МКС, то модуль НЭМ, который может стать базовым для РОСС, будет пристыкован к «Причалу».
В начале 2022 года запланировано еще несколько выходов в открытый космос для подготовки к работе европейского манипулятора ERA, установленного снаружи МЛМ, а также для подключения кабелей между «Наукой» и прибывшим «Причалом». В дальнейшем с помощью манипулятора с модуля МИМ1 «Рассвет» будут перемещены и научная шлюзовая камера, и дополнительный радиационный теплообменник, необходимый для работы системы терморегулирования МЛМ.
Шлюзовая камера будет использоваться для установки манипулятором научного оборудования снаружи «Науки». Это позволит сократить время работы космонавтов снаружи станции.
Многофункциональный лабораторный модуль планируется использовать до конца работы МКС, пока станция в 2029–2031 годах (ориентировочно) не сойдет с орбиты и не погрузится в воды Тихого океана, завершив целую эпоху пилотируемой космонавтики.
1. meduza.io/feature/2020/08/07/kosmicheskiy-modul-nauka-dengi-ambitsii-i-metallicheskaya-struzhka-v-toplivnyh-bakah (Минюст России включил «Медузу» в реестр иностранных СМИ, «выполняющих функции иностранных агентов»)
2. energia.ru/ru/news/news-2021/news_05-11.html
5. nplus1.ru/blog/2021/07/23/dps
7. nplus1.ru/blog/2021/07/30/misfire
8. meduza.io/paragraph/2021/08/03/ya-vpervye-za-sem-let-raboty-ob-yavil-ob-avariynoy-situatsii
9. twitter.com/DJSnM/status/1422226839666262016
10. trv-science.ru/2020/10/kino-vmesto-nauki/
1 Comment