Меню Закрыть

Размеры космического корабля союз

Содержание

Дальнейшая модернизация корабля «Союз Т», приведшая к созданию его очередной модификации – "Союз ТМ", связана с совершенствованием долговременных орбитальных станций типа «Салют» и, в частности, с тем, что для них предусматривалась возможность увеличения наклонения рабочей орбиты до 65°. Это ставило задачу компенсации потери массы выводимого ракетой-носителем груза в размерах 330-350 кг. Такая компенсация могла быть осуществлена только комбинированным путем: с одной стороны, – за счет повышения возможностей РН и, с другой стороны, – за счет снижения массы корабля.

В связи с этим модернизация велась по двум направлениям: усовершенствование систем корабля и снижение его массы.

Основные характеристики корабля "Союз ТМ"

№№ Наименование характеристики,
размерность
Значение
Экипаж, чел. Масса корабля, кг Масса спускаемого аппарата, кг Длина корабля по корпусу, м Максимальный диаметр, м Размах солнечных батарей, м Тип ракеты-носителя

На корабле "Союз ТМ" ряд систем был доработан или заменен на новые.

Дальнейшее развитие получила система управления движением. С ростом масштабов орбитальных комплексов использование системы "Игла" становилось нерациональным, так как требовало непрерывной ориентации станции стыковочным агрегатом на корабль и приводило к большим затратам топлива. Система "Игла" была заменена на новую систему "Курс", которая не требовала такой ориентации, позволяла осуществлять измерения с дальности 200 км вместо 30 км, имела дублированную электронику и блок электронной диагностики.

Соответственно разработано новое программное обеспечение БЦВК, которое позволило кораблю автономно осуществлять сближение со стабилизируемой в пространстве станцией с дальности около 100 км, ее "облет" на малой дальности в зону выбранного стыковочного агрегата и причаливание.

На бытовом отсеке корабля устанавливается блистер с иллюминатором, и на его базе организуется второе рабочее место для ручного управления причаливанием.

В комбинированной двигательной установке корабля был применен новый базовый блок, в котором были использованы металлические разделители в баках, сами баки стали несущими, в конструкции главной камеры применялось неохлаждаемое сопло, для наддува использовался гелий, а в схему наддува баков и расхода топлива ввели резервирование (две секции).

В схеме питания ДПО – ДО в двух коллекторах установили дублирующие клапаны.

В радиокомплексе корабля система радиосвязи и пеленгации "Заря" заменена на более совершенную систему "Рассвет".

Одним из мероприятий по повышению допустимой массы корабля стала модернизация системы аварийного спасения, в основе которой лежало создание новой конструкции ДУ САС. Два центральных двигателя (основной и дополнительный) были заменены на двухкамерный двигатель. Две камеры этого двигателя включались по той же логике, но работали через совмещенный сопловой блок. Такая интеграция двигателей в единую конструкцию, существенно снизила массу ДУ САС.

Одновременно за счет уменьшения ее диаметра была улучшена аэродинамическая компоновка ОГБ САС и уменьшена масса балансировочного груза. Важным мероприятием был перенос сброса ДУ САС со 123-й на 115-ю секунду полета РН, что позволило совместить районы падения боковых блоков РН и ДУ САС и дало дополнительный выигрыш в массе. В сумме полезный груз РН был увеличен примерно на 60 кг.

Наиболее важное мероприятие по уменьшению массы корабля заключалось во внедрении новых парашютных систем, в которых был применен синтетический высокомодульный материал для строп и облегченный капрон для куполов парашютов, что позволило уменьшить массу парашютных систем на 120 кг (на 40%), а массу спускаемого аппарата– примерно на 140 кг. Освободился объем, и в СА был установлен контейнер для полезного груза. Была усовершенствована конструкция СА и парашютных систем.

Реализованные мероприятия позволяли осуществлять при необходимости полеты двухместного корабля к станции на орбите с наклонением 65° при использовании ракеты-носителя 11А511У-2. В период с 21 по 30 мая 1986 года был проведен первый полет модифицированного корабля в беспилотном варианте.

Интересным вариантом корабля был "Союз ТМ", оснащенный андрогинной периферийной системой стыковки новой конструкции. Корабль входил в состав серии из трех изделий, которые предназначались для использования в качестве кораблей-спасателей для экипажей орбитального корабля "Буран" в его первых пилотируемых полетах. Первый корабль из этой серии был изготовлен, но в связи с закрытием программы "Буран" сориентирован на тему "Мир". Его пуск ("Союз ТМ-16", космонавты Г.М. Манаков, А.Ф. Полещук) состоялся 24 января 1993 года. В полете выполнено автоматическое сближение, ручное причаливание, стыковка и переход экипажа в станцию, чем подтверждены работоспособность новой системы стыковки и возможность использования третьего, бокового причала станции "Мир".

Корабль "Союз ТМ" отличает высокая надежность и безопасность полетов. За время его эксплуатации с 21 мая 1986 года по 10 ноября 2002 года были осуществлены запуски и полеты 34 кораблей этой серии, которые выполнили задачи транспортно-технического обеспечения (ТТО) орбитальной станции «Мир» и начало ТТО Международной космической станции.

Экипаж МКС

ПАРМИТАНО
Лука

КУК
Кристина

Введение

Любопытно, но в изначальных планах и "Союзы" и "Аполлоны" должны были стать аппаратами второго поколения. Но в США достаточно быстро осознали, что между последним полетом "Меркурия" и первым полетом "Аполлона" пройдет несколько лет, и для того, чтобы это время не пропало зря, была запущена программа "Джемини". А СССР ответил на "Джемини" своими "Восходами".

Также, для обоих аппаратов главной целью была Луна. США не жалели денег на лунную гонку, потому что до 1966 года СССР имел приоритет во всех значимых космических достижениях. Первый спутник, первые лунные станции, первый человек на орбите и первый человек в открытом космосе — все эти достижения были советскими. Американцы изо всех сил стремились "догнать и перегнать" Советский Союз. А в СССР задача пилотируемой лунной программы на фоне космических побед затмевалась другими насущными задачами, например, надо было догонять США по количеству баллистических ракет. Пилотируемые лунные программы — это отдельный большой разговор, а здесь мы поговорим про аппараты в орбитальной конфигурации, такой, в какой они встретились на орбите 17 июля 1975 года. Также, поскольку корабль "Союз" летает много лет и претерпел множество модификаций, говоря о "Союзе", мы будем иметь в виду версии близкие по времени к полету "Союз-Аполлона".

Средства выведения

Ракета-носитель, про которую обычно редко вспоминают, выводит космический корабль на орбиту и определяет многие его параметры, главными из которых будут максимальный вес и максимальный возможный диаметр.

В СССР для вывода нового корабля на околоземную орбиту решили использовать новую модификацию ракеты семейства "Р-7". На РН "Восход" заменили двигатель третьей ступени на более мощный, что увеличило грузоподъемность с 6 до 7 тонн. Корабль не мог иметь диаметр больше 3 метров, потому что в 60-х годах аналоговые системы управления не могли стабилизировать надкалиберные обтекатели.


Слева схема РН "Союз", справа — старт корабля "Союз-19" миссии "Союз-Аполлон"

В США для орбитальных полетов использовалась специально разработанная для "Аполлонов" РН "Saturn-I" В модификации -I она могла вывести на орбиту 18 тонн, а в модификации -IB — 21 тонну. Диаметр "Сатурна" превышал 6 метров, поэтому ограничения на размер космического корабля были минимальными.


Слева Saturn-IB в разрезе, справа — старт корабля "Apollo" миссии "Союз-Аполлон"

По размерам и весу "Союз" легче, тоньше и меньше "Аполлона". "Союз" весил 6,5-6,8 т. и имел максимальный диаметр 2,72 м. "Аполлон" имел максимальную массу 28 т (в лунном варианте, для околоземных миссий топливные баки были не полностью залиты) и максимальный диаметр 3,9 м.

Внешний вид

"Союз" и "Аполлон" реализовывали ставшую уже стандартной схему деления корабля на отсеки. Оба корабля имели приборно-агрегатный отсек (в США он называется сервисным модулем), спускаемый аппарат (командный модуль). Спускаемый аппарат "Союза" получился очень тесным, поэтому на корабль был добавлен бытовой отсек, который также мог использоваться как шлюзовая камера для выхода в открытый космос. В миссии "Союз-Аполлон" американский корабль также имел третий модуль, специальную шлюзовую камеру для перехода между кораблями.

"Союз" по советской традиции запускался целиком под обтекателем. Это позволяло не заботиться об аэродинамике корабля на выведении и располагать на наружной поверхности хрупкие антенны, датчики, солнечные батареи и прочие элементы. Также, бытовой отсек и спускаемый аппарат покрыты слоем космической теплоизоляции. "Аполлоны" продолжали американскую традицию — аппарат на выведении был закрыт лишь частично, носовую часть прикрывала баллистическая крышка, выполненная конструктивно вместе с системой спасения, а с хвостовой части корабль был закрыт переходником-обтекателем.


"Союз-19" в полете, съемка с борта "Аполлона". Темно-зеленое покрытие — теплоизоляция


"Аполлон", съемка с борта "Союза". На маршевом двигателе, похоже, местами вспучилась краска


"Союз" более поздней модификации в разрезе


"Аполлон" в разрезе

Форма спускаемого аппарата и теплозащита


Спуск корабля "Союз" в атмосфере, вид с земли

Спускаемые аппараты "Союза" и "Аполлона" похожи друг на друга больше, чем это было в предыдущих поколениях космических кораблей. В СССР конструкторы отказались от сферического спускаемого аппарата — при возвращении с Луны он потребовал бы очень узкого коридора входа (максимальная и минимальная высота, между которыми нужно попасть для успешной посадки), создал бы перегрузку свыше 12 g, а район посадки измерялся бы десятками, если не сотнями, километров. Конический спускаемый аппарат создавал подъемную силу при торможении в атмосфере и, поворачиваясь, менял ее направление, управляя полетом. При возвращении с земной орбиты перегрузка снижалась с 9 до 3-5 g, а при возвращении с Луны — с 12 до 7-8 g. Управляемый спуск серьезно расширял коридор входа, повышая надежность посадки, и очень серьезно уменьшал размеры района посадки, облегчая поиск и эвакуацию космонавтов.


Расчет несимметричного обтекания конуса при торможении в атмосфере


Спускаемые аппараты "Союза" и "Аполлона"

Диаметр 4 м, выбранный для "Аполлона", позволил сделать конус с углом полураствора 33°. Такой спускаемый аппарат имеет аэродинамическое качество порядка 0,45, а его боковые стенки практически не нагреваются при торможении. Но его недостатком были две точки устойчивого равновесия — "Аполлон" должен был входить в атмосферу ориентированным дном по направлению полета, потому что в случае входа в атмосферу боком, он мог перевернуться в положение "носом вперед" и погубить астронавтов. Диаметр 2,7 м для "Союза" делал такой конус нерациональным — слишком много места пропадало впустую. Поэтому был создан спускаемый аппарат типа "фара" с углом полураствора всего 7°. Он эффективно использует пространство, имеет только одну точку устойчивого равновесия, но его аэродинамическое качество ниже, порядка 0,3, а для боковых стенок требуется теплозащита.

В качестве теплозащитного покрытия использовались уже освоенные материалы. В СССР применяли фенол-формальдегидные смолы на тканевой основе, а в США — эпоксидную смолу на матрице из стеклопластика. Механизм работы был одинаковый — теплозащита обгорала и разрушалась, создавая дополнительный слой между кораблем и атмосферой, а сгоревшие частицы принимали на себя и уносили тепловую энергию.


Материал теплозащиты "Аполлона" до и после полета

Двигательная система

И "Аполлоны" и "Союзы" имели маршевые двигатели для коррекции орбиты и двигатели ориентации для изменения положения корабля в пространстве и выполнения точных маневров по стыковке. На "Союзе" система орбитального маневрирования была установлена впервые для советских космических кораблей. По каким-то причинам конструкторы выбрали не очень удачную компоновку, когда маршевый двигатель работал от одного топлива (НДМГ+АТ), а двигатели причаливания и ориентации — от другого (перекись водорода). В сочетании с тем, что на "Союзе" баки вмещали 500 кг топлива, а на "Аполлоне" 18 тонн, это привело к разнице запаса характеристической скорости на порядок — "Аполлон" мог изменить свою скорость на 2800 м/с, а "Союз" только на 215 м/с. Больший запас характеристической скорости даже недозаправленного "Аполлона" делал его очевидным кандидатом на активную роль при сближении и стыковке.


Корма "Союза-19", хорошо видны сопла двигателей


Двигатели ориентации "Аполлона" крупным планом

Система посадки

Системы посадки развивали наработки и традиции соответствующих стран. США продолжали сажать корабли на воду. После экспериментов с системами посадки "Меркуриев" и "Джемини" был выбран простой и надежный вариант — на корабле стояли два тормозных и три основных парашюта. Основные парашюты были резервированы, и безопасная посадка обеспечивалась при отказе одного из них. Такой отказ произошел при посадке "Аполлона-15", и ничего страшного не случилось. Резервирование парашютов позволило отказаться от индивидуальных парашютов астронавтов "Меркурия" и катапультных кресел "Джемини".


Схема посадки "Аполлона"

В СССР традиционно сажали корабль на сушу. Идеологически система посадки развивает парашютно-реактивную посадку "Восходов". После сброса крышки парашютного контейнера срабатывают последовательно вытяжной, тормозной и основной парашюты (на случай отказа системы установлен запасной). Корабль спускается на одном парашюте, на высоте 5,8 км сбрасывается теплозащитный экран, а на высоте

1 м срабатывают реактивные двигатели мягкой посадки (ДМП). Система получилась интересная — работа ДМП создает эффектные кадры, но комфортность посадки изменяется в очень широком диапазоне. Если космонавтам везет, то удар о землю практически неощутим. Если нет, то корабль может чувствительно удариться о землю, а если совсем не повезет, то еще и опрокинется на бок.


Схема посадки


Совершенно нормальная работа ДМП


Дно спускаемого аппарата. Три круга сверху — ДМП, еще три — с противоположной стороны

Система аварийного спасения

Любопытно, но, идя разными путями, СССР и США пришли к одинаковой системе спасения. В случае аварии специальный твердотопливный двигатель, стоявший на самом верху ракеты-носителя, отрывал спускаемый аппарат с космонавтами и уносил его в сторону. Посадка производилась штатными средствами спускаемого аппарата. Такая система спасения оказалась самой хорошей из всех использованных вариантов — она простая, надежная и обеспечивает спасение космонавтов на всех этапах выведения. В реальной аварии она применялась один раз и спасла жизни Владимира Титова и Геннадия Стрекалова, унеся спускаемый аппарат от горящей в стартовом сооружении ракеты.


Слева направо САС "Аполлона", САС "Союза", различные версии САС "Союза"

Система терморегуляции

В обоих кораблях использовалась система терморегуляции с теплоносителем и радиаторами. Покрашенные в белый цвет для лучшего излучения тепла радиаторы стояли на сервисных модулях и даже выглядели одинаково:

Средства обеспечения ВКД

И "Аполлоны" и "Союзы" проектировали с учетом возможной необходимости внекорабельной деятельности (выхода в открытый космос). Конструкторские решения также были традиционными для стран — США разгерметизировали весь командный модуль и выходили наружу через стандартный люк, а СССР использовал бытовой отсек в качестве шлюзовой камеры.


ВКД "Аполлона-9"

Система стыковки

И "Союз" и "Аполлон" использовали стыковочное устройство типа "штырь-конус". Поскольку при стыковке активно маневрировал корабль, и на "Союзе" и на "Аполлоне" были установлены штыри. А для программы "Союз-Аполлон", чтобы никому не было обидно, разработали универсальный андрогинный стыковочный агрегат. Андрогинность означала, что могли состыковаться любые два корабля с такими узлами (а не только парные, один со штырем, другой с конусом).


Стыковочный механизм "Аполлона". Он, кстати, использовался и в программе "Союз-Аполлон", с его помощью командный модуль стыковался со шлюзовой камерой


Схема стыковочного механизма "Союза", первая версия


"Союз-19", вид спереди. Хорошо виден стыковочный узел

Кабина и оборудование

По составу оборудования "Аполлон" заметно превосходил "Союз". Прежде всего, в состав оборудования "Аполлона" конструкторы сумели добавить полноценную гиростабилизированную платформу, которая с высокой точностью хранила данные о положении и скорости корабля. Далее, командный модуль имел мощный и гибкий для своего времени компьютер, который при необходимости можно было бы перепрограммировать прямо в полете (и такие случаи известны). Интересной особенностью "Аполлона" было также отдельное рабочее место для астронавигации. Оно использовалось только в космосе и было расположено под ногами астронавтов.


Панель управления, вид с левого кресла


Панель управления. Слева расположены органы управления полетом, по центру — двигателями ориентации, сверху аварийные индикаторы, снизу связь. В правой части индикаторы топлива, водорода и кислорода и управление электропитанием

Несмотря на то, что оборудование "Союза" было проще, оно было самым продвинутым для советских кораблей. На корабле впервые появился бортовой цифровой компьютер, а в состав систем корабля входило оборудование для автоматической стыковки. Впервые в космосе использовались многофункциональные индикаторы на электронно-лучевой трубке.


Панель управления кораблей "Союз"

Панорама спускаемого аппарата корабля "Союз-35"

Система жизнеобеспечения

Система жизнеобеспечения была традиционной для стран. В США использовалась кислородная атмосфера при пониженном давлении, в СССР — кислородно-азотная смесь при атмосферном давлении. Эта ситуация делала невозможной прямую стыковку кораблей. Пришлось делать специальный шлюзовой отсек. Причем если из "Аполлона" в "Союз" можно было перейти очень быстро, то для обратного перехода приходилось три часа сидеть в шлюзовом отсеке, дыша чистым кислородом, чтобы удалить из крови азот. Даже советские комбинезоны становились пожароопасными в атмосфере "Аполлонов", и пришлось разрабатывать специальную ткань, в которой советские космонавты смогли бы навестить "Аполлон". Как показала практика, неудобства кислородной атмосферы перевесили ее достоинства, уже на Спейс Шаттлах атмосфера была близка к земной, и сейчас на чисто кислородной атмосфере никто не летает.
Специфика атмосферы означала, что на старте "Аполлона" астронавты должны были быть в скафандрах. На "Союзах" же летали в спортивных костюмах до катастрофы "Союза-11", после чего для безопасности старт и посадка стали происходить только в скафандрах.
С точки зрения удобства кабина "Союза" маленькая и тесная, но это компенсируется бытовым отсеком.
Бытовые удобства на "Союзе" были заметно лучше — на "Аполлонах" стоял очень некомфортный туалет.

Система электропитания

"Аполлоны" использовали очень удобную для полетов длительностью 2-3 недели систему — топливные элементы. Водород и кислород, соединяясь, вырабатывали энергию, а полученная вода использовалась экипажем. На "Союзах" в разных версиях стояли разные источники энергии. Были варианты с топливными элементами, а для полета "Союз-Аполлон" на корабле установили солнечные батареи.

Заключение

И "Союзы" и "Аполлоны" оказались по-своему очень удачными кораблями. "Аполлоны" успешно слетали к Луне и станции "Скайлэб". А "Союзы" получили крайне долгую и успешную жизнь, став основным кораблем для полетов к орбитальным станциям, с 2011 года они возят на МКС и американских астронавтов, и будут возить их, как минимум, до 2018 года.

Но за этот успех была заплачена очень дорогая цена. И "Союз" и "Аполлон" стали первыми кораблями, в которых погибли люди. Что еще печальнее, если бы конструкторы, инженеры и рабочие меньше спешили и после первых успехов не перестали бы бояться космоса, то Комаров, Добровольский, Волков, Пацаев, Гриссом, Уайт и Чеффи были бы живы.

Дополнительные материалы

Сюжет о программе "Союз-Аполлон" ТВ Роскосмоса

История проекта

16 апреля 1962 г. вышло постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР о разработке комплекса «Союз» для пилотируемого облета Луны. В том же году в ОКБ-1 (ныне — Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева), где под руководством конструктора Сергея Королева были созданы «Восток» и «Восход», появился корабль нового поколения с индексом «7К-ОК» («ОК» — «орбитальный корабль»; впоследствии стал именоваться «Союз»). Работа по программе, получившей название «Союз», продолжалась в течение пяти лет. С Байконура было проведено два пробных запуска экспериментального «7К-ОК» в беспилотном варианте — 26 ноября и 9 февраля 1967 г.

Лунный корабль

Вместе с «7К-ОК» был создан корабль с индексом «7К-Л1», предназначавшийся для облета Луны. Его первый испытательный беспилотный запуск состоялся 10 марта 1967 г.

Всего в 1967-1970 гг. было осуществлено семь запусков корабля в беспилотном варианте (под названиями «Космос-146», «-154» и «Зонд-4», «-5», «-6», «-7», «-8»). Советские пилотируемые полеты к Луне так и не начались.

Серия «Союз» и ее модификации

Первый пилотируемый полет корабля типа «7К- ОК» («Союз-1») 23-24 апреля 1967 г. закончился аварией: при посадке не вышел основной тормозной парашют, в результате чего спускаемая капсула корабля врезалась в землю на скорости 180 км/ч, космонавт Владимир Комаров погиб.

После аварии конструкция корабля претерпела изменения, было проведено 6 запусков в автоматическом режиме (без космонавтов). Первый успешный запуск доработанного корабля в пилотируемом режиме состоялся 26 октября 1968 г. — в полет на «Союзе-3» отправился космонавт Георгий Береговой.

В 1969 г. в связи с работами по долговременным орбитальным станциям («Салют») на базе модификации «7К-ОК» началась разработка транспортного варианта кораблей — «7К- Т» («транспортный»). Он отличался наличием стыковочного лаза (до этого космонавты переходили из одного корабля в другой через открытый космос). Первый пилотируемый полет корабля «7К-Т» («Союз-10») с тремя космонавтами на борту состоялся 23 апреля 1971 г., но из-за неполадок космонавты не смогли попасть на орбитальную станцию «Салют-1» и полет был прерван досрочно. Следующий запуск состоялся 6 июня 1971 г.: корабль «Союз-11» доставил на «Салют-1» первый экипаж. Однако при возвращении 30 июня 1971 г. космонавты Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев погибли из-за разгерметизации спускаемого аппарата корабля (первые «Союзы» могли вмещать до трех космонавтов, но без скафандров). Это был второй и последний случай катастроф с кораблями типа «Союз».

После катастрофы «Союза-11» корабль «7К-Т» был модифицирован, экипаж уменьшен до двух космонавтов, чтобы они могли размещаться внутри спускаемого аппарата в скафандрах. Также были разработаны модификации для доставки экипажей на военные орбитальные пилотируемые станции «Алмаз». На орбиту летали варианты корабля, имевшие индексы «7К-С», «7К-МФ6». 17 июля 1975 г. корабль этого поколения («Союз-19») произвел стыковку на орбите с американским кораблем Apollo 18 («Аполлон-18»).

Всего в 1967-1981 гг. было осуществлено 55 запусков кораблей серии «Союз» («7К») разных модификаций: 38 полетов в пилотируемом варианте, 16 — в беспилотном и один аварийный запуск с двумя космонавтами. 5 апреля 1975 г. из- за аварии ракеты-носителя «Союз» корабль не вышел на околоземную орбиту, спускаемый аппарат с Василием Лазаревым и Олегом Макаровым отделился от ракеты и благополучно приземлился в Алтайской обл.

«Союз Т»

«Союз-Т» («Т» — «транспортный») подвергся значительной модернизации, был оснащен бортовым компьютером, новыми системой управления, усовершенствованной двигательной установкой. За счет переоборудования спускаемого аппарата в состав экипажа корабля могло входить до трех человек в скафандрах.

Первый запуск корабля в беспилотном варианте был проведен 4 апреля 1978 г. Первый полет с экипажем из двух космонавтов («Союз Т-2») состоялся 5-9 июня 1980 г. на станцию «Салют-6».

Всего в 1978-1986 гг. было проведено 17 запусков «Союзов Т»: 14 с космонавтами на борту и 3 в беспилотном варианте. 26 сентября 1983 г. не состоялся запуск корабля с Владимиром Титовым и Геннадий Стрекаловым на борту. За 48 секунд до старта произошло возгорание ракеты-носителя «Союз- У», в результате сработала система аварийного спасения (САС) — космонавты в спускаемой капсуле корабля благополучно приземлились на безопасном расстоянии от места старта.

«Союз ТМ»

В 1986 г. был разработан вариант «Союз ТМ» («ТМ» — «транспортный модифицированный»).

«>

Читайте также:  Материнская плата foxconn g41mxe

Рекомендуем к прочтению

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.