Transportowy statek towarowy "Postęp": modyfikacje, charakterystyka

Progress to statek transportowy, który jest głównie umieszczany na orbicie przez pojazd startowy Soyuz. Wcześniej był używany do zaopatrywania sowieckich stacji Salyut i Mir, a teraz dostarcza ładunki, paliwo rakietowe, wodę i sprężone gazy do ISS 3-4 razy w roku.

Pierwsze uruchomienie statku kosmicznego Progress miało miejsce w 1978 roku. Następnie dostarczono go do radzieckiej stacji kosmicznej Salyut-6. Od tego czasu statek towarowy był kilkakrotnie modyfikowany, a kilka generacji zmieniło się, zanim pojawił się nowoczesny samolot transportowy Progress-MC.

Program lotów

Statek towarowy bezzałogowy zostaje wprowadzony na orbitę przez pojazd startowy Soyuz-U, ale jest stopniowo wycofywany. W przyszłości Soyuz-2 będzie odpowiedzialny za dostarczenie Progress do ISS.

Statek może zacumować przy dowolnym porcie rosyjskiego segmentu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Po połączeniu i bezpiecznym zamocowaniu załoga otwiera właz do rozładunku. Ponieważ astronauci mogą osiągnąć postęp na orbicie, statek jest klasyfikowany jako załogowy, chociaż jest uruchamiany bez ludzi.

Wszystkie dostarczone są rozładowane na ISS. Załoga transportuje obiekty, tlen i gazowy azot są produkowane w celu zwiększenia ciśnienia w atmosferze stacji kosmicznej, a paliwo wodne i rakietowe są transportowane przez specjalne systemy transportowe do zbiorników zainstalowanych w segmencie rosyjskim.

Następnie "Postęp" jest załadowany gruzem i niepotrzebnymi przedmiotami, klapa jest zamknięta, a statek wyładowywany. Samolot nie ma zabezpieczenia termicznego i powoduje samoniszczący powrót do atmosfery, kończąc jej ucieczkę.

Statek postępowy: charakterystyka

Statek kosmiczny produkowany przez RSC Energia składa się z trzech przedziałów: instrumentalno-modułowego, komponentów do tankowania (zamiast pojazdu Soyuz) i uszczelnionego modułu ładunkowego z jednostką dokującą i systemem dostarczania paliwa rakietowego. Statek ma masę startową do 7200 kg, ma 7,23 m długości i maksymalną średnicę 2,72 m. Średnica przedziału ładunkowego wynosi 2,2 m.

Postęp może pomieścić do 1800 kg suchego ładunku, 420 litrów wody, 50 kg powietrza lub tlenu i 850 kg paliwa rakietowego. Na podróż powrotną statek może załadować od 1000 do 1600 kg śmieci i 400 kg płynnych odpadów. Pojazd, w pełni rozmieszczony na orbicie, ma szerokość 10,6 metra.

Progress jest certyfikowany do przebywania w kosmosie przez okres do 6 miesięcy. Zgodnie z rozkładem lotów, na krótko przed uruchomieniem następnego statku transportowego, urządzenie zostaje odłączone od stacji, uwalniając port dokowania. Wcześniej Postęp po porodzie wykonywał wiele dodatkowych zadań, w tym eksperymenty naukowe i demonstracje techniczne w kosmosie. W przeciwieństwie do "Unii", statek transportowy nie jest w stanie oddzielić swoich modułów, ponieważ nie jest przeznaczony do przetrwania.

Cargo bay

Zamiast pojazdu zejściowego, statek Progress posiada moduł do tankowania komponentów, który zawiera 4 zbiorniki paliwa napełnione asymetrycznym paliwem dimetylowym hydrazynowym (heptylem) i utleniaczem (tetratlenek azotu).

Ponadto w komorze znajdują się 2 zbiorniki z wodą, w których można dostarczyć do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej do 420 kg wody i zebrać do 400 kg ciekłych odpadów (ścieków i moczu). Ponadto moduł tankowania wyposażony jest w sferyczne cylindry gazowe, które mogą pomieścić do 50 kg sprężonego tlenu, azotu lub powietrza.

Paliwo rakietowe jest rozładowywane poprzez złącza interfejsu dokowania, skąd wchodzi do układu paliwowego ISS poprzez adapter. Aby uniknąć zanieczyszczenia, przewody paliwowe są płukane po użyciu. Nie przechodzą przez zamieszkane przedziały stacji kosmicznej, tak aby członkowie załogi nie stykali się z toksycznymi chemikaliami.

Zbiorniki gazu znajdują się również poza modułem załogi, dzięki czemu wszelkie wycieki nie doprowadzą do uwolnienia gazu do atmosfery ISS.

Przedział instrumentalny

Konstrukcja tego modułu jest identyczna z Soyuz, ale ma nieco inną konfigurację. Obejmuje on układ napędowy, system zasilania i czujniki, a także komputery pokładowe. W zamkniętym pojemniku instalowane są systemy zapewniające warunki termiczne, zasilanie, komunikację, telemetrię i nawigację. Bezciśnieniowa część przedziału na instrumenty obejmuje silnik główny i układ napędowy na paliwo ciekłe.

Elektrownia służy do manewrów sterujących orientacją, zbliżania się do dokowania i regulacji orbity, a także do przekazywania impulsu hamowania do orbitowania. Statek kosmiczny Progress-M jest wyposażony w układ napędowy hamulca korygującego KTDU-80. Obejmuje on 4 sferyczne zbiorniki, które mogą pomieścić do 880 kg UDMH (heptyl) i tetratlenek azotu N ₂ O ₄ . Silnik główny C5.80 może działać z trzema poziomami ciągu. Nominalna siła ciągu wynosi 2950 N. KTDU-80 waży 310 kg i zapewnia wzmocnienie dla 326-286 s. Silnik pracuje pod ciśnieniem w komorze 8,8 bara. KTDU-80 ma długość 1,2 mi 2,1 m średnicy.

Oprócz swojej głównej elektrowni, Progress jest wyposażony w 28 wielokierunkowych silników kontroli ruchu, których siła ciągu wynosi 130 N. KDDU zawiera 4 zbiorniki paliwa i 4 zbiorniki ze sprężonym gazem helowym, aby zwiększyć w nich ciśnienie. Heptyl i utleniacz pozostały niewykorzystane po dokowaniu z ISS uzupełniają rezerwy stacji kosmicznej (z wyjątkiem objętości wymaganej do hamowania).

Całkowita ilość paliwa rakietowego może wynosić od 185 do 250 kg. W celu korekcji orbitalnej, Progress wykorzystuje cztery lub osiem swoich silników sterujących w celu orientacji zorientowanej we właściwym kierunku. Zasadniczo silniki główne nie są do tego wykorzystywane, ponieważ spowodowałoby to obciążenie interfejsu dokowania między ISS a statkiem transportowym.

Moduł instrumentu ma system zasilania składający się z dwóch baterii słonecznych, które rozłożą się, gdy urządzenie znajduje się na orbicie. Rozpiętość baterii wynosi 10,6 m. Ponadto system zasilania obejmuje wbudowane akumulatory.

Przedział przyrządów jest wyposażony w główny komputer pokładowy, który odpowiada za wszystkie aspekty misji. Po ostatniej aktualizacji Progress został wyposażony w komputer cyfrowy CVM-101 i cyfrowy system telemetryczny MBITS. Nowy komputer jest o 60 kg lżejszy niż stary Argon-16. Przejście na system cyfrowy pozwoliło na przewiezienie 75 kg dodatkowego ładunku.

Wszystkie awioniki znajdują się w hermetycznym przedziale przyrządów pojazdu Progress, który jest dwa razy dłuższy niż Soyuz, ponieważ znajduje się tam sprzęt znajdujący się w załogowym samolocie znajdującym się w module dokowania.

Misja lotnicza

Na rakiecie Sojuz-U (i Sojuz-2 od 2014 r.) Uruchamia się postęp, który dostarcza go na określoną orbitę w mniej niż 9 minut. Po odłączeniu od akceleratora wyrzutowego, statek kosmiczny wykorzystuje baterie słoneczne i anteny komunikacyjne, aby zakończyć proces wprowadzania pożądanej ścieżki lotu. Następnie Progress rozpoczyna standardową procedurę podejścia 34-stopniowego z Międzynarodową Stacją Kosmiczną. Dostępna jest również przyspieszona wersja dokowania z ISS w zaledwie 4 turach, ale wymaga to pewnej dynamiki i precyzyjnego uruchomienia na orbitę przez pojazd startowy.

Zbliżając się do stacji kosmicznej, Progress wykonuje korekty trajektorii, zwiększając wysokość lotu i zmniejszając odległość. W tym samym czasie statek transportowy wykonuje manewry, które przygotowują podstawę do automatycznego dokowania. Ta procedura rozpoczyna się w dużej odległości od ISS. Progress wykorzystuje system radiowy CURS, który komunikuje się ze swoim odpowiednikiem na stacji kosmicznej, w celu dostarczenia komputerowi pojazdu danych nawigacyjnych w miarę zbliżania się. W związku z tym podczas podróży statek manewruje i dostosowuje kurs.

W odległości 400 m załoga na pokładzie ISS może zdalnie sterować pojazdem transportowym za pomocą systemu TORU, który w przypadku awarii automatycznej umożliwia ręczne dokowanie.

Kiedy Progress zbliża się do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, zaczyna się obniżać w stosunku do stacji dokującej. Po wypoziomowaniu statek transportowy pozostaje w odległości 200 m, czekając na zakończenie krótkiego okresu przygotowawczego, podczas którego załoga sprawdza wyrównanie i systemy lotnicze. Po sprawdzeniu wszystkiego, Progress wznawia jazdę i delikatnie uruchamia pędniki do cumowania z prędkością 0,1 m / s. Po delikatnym dokowaniu blokady blokują się, tworząc bezpieczne połączenie dwóch samolotów, a następnie rozpoczyna się standardowa jednogodzinna kontrola szczelności połączenia. Następnie załoga może otworzyć właz statku kosmicznego, aby rozpocząć rozładunek i załadunek.

Podczas gdy Postęp jest zadokowany, załoga go uwalnia, przesyłając przedmioty na stację. Paliwo jest pompowane za pomocą polecenia z Ziemi, a woda za pomocą polecenia z panelu sterowania modułu ładunkowego. Gazy turbinowe w pomieszczeniach mieszkalnych są uwalniane bezpośrednio wewnątrz statku transportowego, a tym samym wchodzą do ISS. Po załadowaniu śmieci i odpadów płynnych klapa zamyka się, a funkcja Progress jest niezadokowana.

Statek towarowy może ukończyć dodatkową misję w ciągu kilku tygodni lub przygotować się do szybszego ukończenia lotu. Gdy zadanie statku kosmicznego na orbicie zostanie zakończone, jego silniki są uruchamiane w celu hamowania i spalania w atmosferze nad Pacyfikiem, tak aby pozostałe części mogły spaść daleko od zaludnionych terenów.

Progress-M1

Ta tak zwana modyfikacja paliwa statku kosmicznego Progress została zaprojektowana specjalnie dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. RSC Energia przepakowała środkowy przedział tankowania, aby dostarczyć więcej paliwa do ISS. Dodatkowe zbiorniki paliwa umieszczono w środkowym przedziale ze względu na zbiorniki wody, które zostały przeniesione na przód statku. 12 zbiorników z mieszanką azotu i tlenu dla atmosfery stacji przeniesiono na zewnętrzną stronę statku wokół "szyjki" między modułem ładunkowym a modułem paliwowym.

Wprowadzono również nowy cyfrowy system sterowania, podejścia i dokowania KURS-MM, który zastąpił poprzednią wersję.

Pierwszy lot M1 odbył się 1 lutego 2000 r. Na stacji kosmicznej Mir. A w dniu 6 sierpnia 2000 r. Dokonano pierwszego uruchomienia statku ładunkowego Progress do ISS.

Progress-M2

Od 1980 r. Energia opracowuje nową, cięższą modyfikację statku transportowego z rozbudowanym modułem ładunkowym. Samolot został dostarczony w kosmos za pomocą rakiety Zenith, zdolnej pomieścić do 10-13 ton ładunku na niskiej orbicie okołoziemskiej. Początkowe plany obejmowały uruchomienie z kosmodromu Plesetsk na orbicie o wysokim nachyleniu (62 stopni do równika) przeznaczonej dla stacji Mir-2.

Upadek ZSRR zniszczył w zasadzie wszystkie plany wykorzystania Zenith jako rakiety dla rosyjskiego programu kosmicznego, ponieważ był produkowany na niezależnej Ukrainie.

Później RSC Energia planowała wykorzystać M2 jako statek dostawczy do ISS, jednak problemy polityczne i finansowe zatrzymały projekt na wiele lat.

Pod koniec lat dziewięćdziesiątych, kiedy stosunki rosyjsko-ukraińskie ustabilizowały się, RSC Energia próbowała przywrócić projekt na bazie Progress-M2. Opublikowane projekty modułu Enterprise i ewentualne przyszłe rosyjsko-ukraińskie przedziały dla ISS mogą korzystać ze sprzętu opracowanego dla tego projektu.

Postęp MM

Po raz pierwszy zaprezentowany w 2008 r. Modyfikacja transportowego statku towarowego otrzymała nowoczesny cyfrowy system sterowania lotem TsVN-101, który zastąpił przestarzały komputer Argon-16. Również na pokładzie pojawił się nowy miniaturowy system radiowy telemetryczny MBITS. Udoskonalenia te pozwoliły na szybszą i bardziej wydajną kontrolę lotu, zmniejszając całkowitą masę awioniki o 75 kg i redukując liczbę modułów o piętnaście jednostek.

Progress-MC

Statek kosmiczny nowej generacji został uruchomiony po raz pierwszy 21 grudnia 2015 r. Modernizacja produkcji pojazdu Progress, która również dotknęła pilotowanego Sojuza, dotyczyła głównie systemów łączności i nawigacji, zastąpionych przez nowoczesną elektronikę. Statek został wyposażony w nowe systemy nawigacyjne (CURS), komunikację radiową (ECTS) i pozycjonowanie (GPS / GLONASS), a także linię komunikacyjną do określania względnego ruchu. Zmiany te nie wpłynęły znacząco na wygląd Progress, z wyjątkiem liczby anten rozmieszczonych na statku transportowym oraz instalacji zewnętrznych uchwytów do satelitów CubeSat.

Urządzenie może transportować ładunek w hermetycznym przedziale ładunkowym i dostarczać paliwo, wodę i sprężone gazy do stacji kosmicznej.

Progress-MC został opracowany w celu uruchomienia na zaktualizowanej rakiecie Sojuz-2-1A, która pozwoliła statkowi na dostarczenie dużej ładowności do ISS. Urządzenie jest nadal kompatybilne z Soyuz-U, które stopniowo ustępuje nowej wersji, na przemian między nimi, aby można było rozwiązać problemy bez znaczącej przerwy w łańcuchu dostaw. Statek kosmiczny Progress może cumować z dowolnym portem rosyjskiego segmentu ISS, ale w tym celu zwykle stosuje się moduł Pirs i port przedziału serwisowego Zvezda.

7 sierpnia 2017 r. Roskosmos ogłosił pomyślne zakończenie testów w locie modelu.

Kurs modernizacji

Podczas przejścia z wersji MM na MS, statek zewnętrznie zmieniał się tylko nieznacznie, a także nie ulegał znaczącym zmianom od czasu wprowadzenia urządzenia w latach 70., chociaż istnieje wiele istotnych różnic wewnątrz.

Zachowując cechy wspólne dla wariantu załogowego i ładunkowego, rosyjski program kosmiczny ma wyjątkową okazję, aby najpierw wprowadzić nowe systemy na bezzałogowym pojeździe, a po dokładnej weryfikacji wprowadzić je na Sojuz.

Należy zauważyć, że zmiany w produkcji rakiet nie są dokonywane natychmiast. Modernizacja odbywa się konsekwentnie, a czasami nowe i stare systemy są łączone, aby móc korzystać z przetestowanej technologii pozostawionej jako rezerwa w przypadku problemów. To samo dotyczy modernizacji statku Progress-MM do wersji MS. Ponieważ Soyuz przechodzi od wersji TMA-M do MS w ciągu około pół roku, umożliwia to identyfikację i korygowanie wszelkich wad sond bezzałogowych, zmniejszając całkowite ryzyko.

ECTS-TKA

Modernizacja obejmuje wymianę systemu łączności radiowej Kvant-V produkowanego na Ukrainie z jednolitym systemem telemetrii ECTS-TKA. Z tego powodu Rosja zaczęła samodzielnie kontrolować produkcję anten, zasilaczy i elektroniki komunikacyjnej. Ponadto, nowy system telemetryczny i dowodzenia są zdolne do wykorzystania satelitów satelitów geostacjonarnych do retransmisji telemetrii na Ziemię i odbierania retransmitowanych komend na odcinkach orbity, które są poza zasięgiem wzroku rosyjskich stacji naziemnych Klen-R działających w Moskwie i Zheleznogorsku.

Kolejną aktualizacją komunikacji było wprowadzenie łącza komunikacyjnego ze stacją kosmiczną podczas podejścia, zapewniając względną nawigację jako dodatkowe źródło danych nawigacyjnych. Progress-MS jest wyposażony w odbiorniki GPS i GLONASS w celu dokładnego określenia czasu, obliczenia wektora stanu i określenia orbity, co pozwala dokładniej obliczyć impuls rozruchowy silnika, nie polegając już na śledzeniu za pomocą radaru, co jest możliwe tylko przy przejeździe stacji naziemnych. 100% zasięgu zapewni wejście kolejnej stacji naziemnej znajdującej się na kosmodromie Wostochny.

System telewizyjny

Transportowiec transportowy Progress-MS jest wyposażony w ulepszony system kamer i wykorzystuje transmisję cyfrową, aby zapewnić lepszą jakość obrazu ISS i Centrum kontroli misji, które są niezbędne do sterowania procesem zbieżności i nakładania się wideo i danych w celu zdalnej kontroli statku kosmicznego (w jeśli to konieczne).

Udoskonalenia wprowadzone w systemie zarządzania lotem, oprogramowaniu pokładowym i systemach łączności umożliwiły przejście z analogowej na cyfrową transmisję wideo, co poprawiło jakość obrazu podczas cumowania.

Sterowanie ruchem i system nawigacji

W najnowszej generacji rosyjskich statków Progress i Soyuz znacznie poprawiła się nawigacja. System radiowy KURS-A zastąpił nowy cyfrowy KURS-NA.

KURS pozwala statkowi kosmicznemu wykonać podejście, końcowe cumowanie i dokowanie w trybie automatycznym. W tym przypadku sygnały wysyłane ze stacji docelowej są odbierane przez kilka anten i są wykorzystywane do określania trajektorii i kątów nachylenia dla podejścia dalekiego zasięgu, zaczynając od 200 km, a także kąta nachylenia, kierunku i widoku, odległości i prędkości zbliżania podczas cumowania. Wszystkie składniki produkcji ukraińskiej zostały wymienione, a ogólne zmniejszenie masy zostało osiągnięte przy jednoczesnym zwiększeniu jego możliwości. KURS-NA potrzebuje tylko jednej anteny i zapewnia dokładniejsze pomiary, pozwalając w pełni zautomatyzować dokowanie statku kosmicznego Progress lub Soyuz z ISS.

Inne ulepszenia

Mechanizmy do uruchomienia satelitów CubeSat na orbicie pojawiły się na zewnętrznej powierzchni statku transportowego ładunków. Poza każdą komórką można teraz transportować do czterech kontenerów, aby uruchomić małe satelity. Ponadto na zewnątrz Progress-MC zainstalowano dodatkową ochronę przedziału ładunkowego przed mikropętrami i śmieciami kosmicznymi. Aby zwiększyć niezawodność statku kosmicznego, mechanizm dokowania został wyposażony w napęd zapasowy.