Орбитальные станции «Надежда» и «Русь».


Орбитальные станции «Надежда» и «Русь».Орбитальные станции «Надежда» и «Русь». Далеко не все согласны с тем, что у России с 2001 года нет собственной национальной станции. Проекты орбитальных баз, построенных на других принципах, нежели станция «Мир», уже появляются и еще будут появляться.

Например, Центральная научно-исследовательская лаборатория «Астра» Московского авиационного института подготовила проекты легкой (86 тонн) станции «Надежда», сравнимой по возможностям с «Миром» и рассчитанной на орбиты высотой от 375 до 400 километров, и тяжелой станции «Русь» (140,5 тонны), сопоставимой с «МКС».

Принципиальное отличие этих новых станций от всех предыдущих состоит в так называемой «вертикальной компоновке», которая, по утверждению разработчиков, позволит сократить затраты электроэнергии или рабочего тела двигателей маневрирования станции на 70-90%. Это реализуется только за счет соответствующего расположения крупных модулей, солнечных батарей, выносных штанг и тросовых систем с концевыми грузами. Даже неизбежные возмущения можно будет парировать не работой двигателей, неизбежно сжигающих топливо, а перекачкой его и других жидкостей между неполными баками в разных концах станции или деформацией нежестких конструкций с внутренним трением. Топливо же потребуется только на этапе начальной ориентации.

Высота орбиты минимального грузопотока определяется наименьшими затратами топлива для выведения станции, поддержания ее на этой орбите и расходами горючего для грузовиков, поднимающихся на эту орбиту с опорной (180—250 километров), с учетом разброса плотности атмосферы. Для комплекса «Мир» и кораблей «Союз-ТМ» и «Прогресс» эта высота составляла 420—440 километров. Но если применять «Прогрессы» с электрическими ракетными двигателями, расход рабочего тела на такой перелет будет в пять раз меньше, чем для нынешних штатных двигателей. Соответствующую экономию даст и переход на использование таких двигателей для ориентации и коррекции.

Другим средством малозатратного маневрирования являются механические и электромеханические тросовые устройства, активно разрабатываемые в последнее десятилетие и обеспечивающие как стыковку, так и необходимые инерционные характеристики при вращении станции вокруг ее центра масс. Мало того, они же, двигаясь в магнитном поле Земли, позволяют превращать механическую энергию движения станции в электрическую и наоборот.

В электропроводящем, вертикально ориентированном десяти километровом тросе, летящем по круговой орбите высотой 420 километров и наклонением 51,6° (орбита станции «Мир»), наводится электродвижущая сила 1200 В, что позволяет снимать с него электрическую мощность 5 кВт. При этом на конструкцию действует тормозящая сила величиной в 1,2 Ньютона, способная за один виток уменьшить высоту орбиты 400-тонной станции на 30 метров. Если же подать на тот же проводник ток в противоположном направлении (от солнечных батарей мощностью 16 кВт), то возникнет разгоняющая сила в 1,6 Ньютона, с помощью которой можно не только компенсировать аэродинамическое сопротивление, но и увеличивать высоту орбиты.

Рассмотрим комплекс предложений лаборатории «Астра» на примере малой станции «Надежда».

Самоориентирующаяся в вертикальном положении станция разделена на жилую и технологическую зоны с постоянно обитаемыми и периодически посещаемыми отсеками. Модули в основном создаются на базе уже отработанных конструкций орбитально-бытового отсека корабля «Союз» и функционально-грузового блока транспортного корабля снабжения. Последние – наиболее тяжелые, массой до 20 тонн – могут выводиться на околоземную орбиту либо заслуженными «Протонами», либо создающейся сейчас ракетой «Ангара».

Модули «Надежды» расположены линейно, один за другим. Для перемещения людей и грузов предусмотрен сквозной внутренний коридор, при необходимости перекрываемый герметичными люками, а снаружи — «тропа космонавтов», монорельс с передвигающейся по нему кареткой.

В передней части станции должны разместиться стыковочные узлы для кораблей типа «Союз». За ними находится базовый биологический модуль весом 20—23 тонны и диаметром 9 метров, собираемый на орбите, на базе жесткого корпуса из надувных и трансформируемых конструкций. Здесь персонал станции будет жить и работать, отсюда же управлять оборудованием в посещаемых отсеках. В жестком корпусе предусмотрено радиационное убежище, в котором космонавты укроются от солнечных вспышек. Здесь же размещены «спасательные шлюпки» — спускаемые аппараты, на которых обитатели «Надежды» смогут вернуться на Землю в случае серьезной аварии.

За биологическим модулем следуют технологический (для «сверхчистого» производства на орбите) и два оптических: один—для астрономических исследований, другой — для дистанционного зондирования Земли. Между ними, на специальном энергетическом модуле, расположены панели солнечных батарей.

На стыке технологического и астрофизического модулей закреплена тросовая система, обеспечивающая гравитационную стабилизацию станции. Причем один из «концов» представляет собой не трос, а гибкий тоннель, по которому космонавт может пройти в «груз» — кабину. Силовыми приводами тоннель изгибается, поднося кабину к нужной точке станции для осмотра и обслуживания.

На корме станции, за оптическим модулем, имеется второй стыковочный отсек, на который могут швартоваться пилотируемые «Союзы» и автоматические «Прогрессы».

Надежды разработчиков новых российских орбитальных станций оказались чересчур оптимистическими. В конце 1990-х гг. они обещали, что при выделении в 2001 году весьма скромных, по меркам прежних комсмических программ, средств (2,7 млрд. долларов, что составляет “всего” 1-2% от общих расходов на МКС) за 2-3 года можно будет осуществить постройку собственной станции. Как можно догадаться, программа “Русь” поддержки не получила, потому как приоритет был сделан именно на российский сегмент МКС.

С другой стороны, такой вариант был наиболее оптимальным, ведь как правило предварительная просьба о выделении средств на абсолютно новую систему тянуло за собой множество попутных расходов, что могло привести к затягиванию проектирования и строительства. В этом плане, ставка на Международную Космическую Станцию себя оправдала, тем более, что в будущем планируется отстыковать российский модуль и строить новую станцию уже не его основе. Но это лишь предварительные планы.

Помимо этого, под обозначением “Русь” с 2005 года начались работы на перспективной пилотируемой транспортной системой (ППТС) и Пилотируемым транспортным кораблем нового поколения (ПТК НП), который должен прийти на смену пилотируемым кораблям серии “Союз” и автоматическим грузовым кораблям серии “Прогресс”. Предполагалось, что корабль будет частично многоразовым.

Первый конкурс на новый российский космический корабль был объявлен Федеральным космическим агентством (Роскосмосом) 23 ноября 2005 года. Проекты были представлены предприятиями ОАО РКК “Энергия” им. С. П. Королева (проект “Клипер”), ГКНПЦ им. М. В. Хруничева и ОАО НПО “Молния”. Однако, по результатам конкурса все три проекта были отправлены на доработку по причине технико-экономической нереализуемости, а конкурс был прекращён.

Второй конкурс состоялся в 2006 году, а его итоги были объявлены 6 апреля. После обсужения проекта разработка корабля была поручена РКК “Энергия”, а ракету-носитель для него будет разрабатывать ЦСКБ-Прогресс. Предполагается, что в его конструкции будут активно использоваться наработки по “Клипперу” и “Руси”.

Максимальный экипаж нового корабля составит 6 человек (при полётах к Луне — до 4 человек), масса доставляемого на орбиту груза — 100 кг, масса возвращаемого на Землю груза — 500 кг. Длина корабля — 6,1 м, максимальный диаметр корпуса — 4,4 м, масса при околоземных орбитальных полётах — 12 т (при полётах за орбиту — 16 т), масса возвращаемой части — 4,5 т (включая системы мягкой посадки — 8 т). Срок автономного существования корабля — 14 суток.

Так что, о строительстве орбитальных станций, особенно учитывая кризисную финансовую ситуацию 2008-2009 гг., вопрос пока не ставится.

По матриалам книги А.Первушина “Битва за звезды. Космическое противостояние” и журнала “Новости космонавтики”.