- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Если вы следили за злоключениями модуля «Наука», который уже много лет не могут запустить к МКС, и, по последним новостям, находят там все новые загрязнения, то вас могла возмутить эта история. Действительно, можно подумать что-то вроде: «ну промойте уже эти баки и трубопроводы или замените их и запускайте в конце концов!» На бытовом уровне это логично. Но если разобраться, то история «Науки» превращается в притчу, о том, что однажды достигнутый уровень технологии может быть легко забыт и потерян.
Модуль «Наука», фото РКК «Энергия»
В 2013 году собранный модуль «Наука» стали было готовить к пуску, но он провалил приемочное тестирование в РКК «Энергия» — в трубопроводах обнаружили металлическую стружку. Модуль в 2015 году вернули обратно в Центр им. Хруничева, трубопроводы заменили, но весной 2017 загрязнение нашли уже в баках. Планы запустить модуль в 2018 теперь невыполнимы, а в начале апреля появилась даже новость [1], что «Науку» вообще могут отменить. В конце апреля истекут две недели, взятые на оценку состояния систем модуля, и может быть оглашено какое-то новое решение.
Почему на устранение загрязнения уходит столько времени, и почему баки просто не заменили? В отличие от серийных бытовых агрегатов это сделать не так-то просто. Но, чтобы понять это, надо погрузиться в историю создания «Науки».
В лучших традициях эпических повествований, наш рассказ начинается аж в 1969 году. ОКБ-52 Челомея, создатель РН «Протон», разрабатывало военные орбитальные станции «Алмаз». Главной их задачей было фотографирование Земли в различных спектрах, и, следовательно, большое количество пленки, которую нужно было возвращать на Землю. Изначальный проект 1966 года хотел использовать модификацию корабля «Союз», но даже до сих пор у «Союзов» очень небольшие возможности по возвращению груза. Тяжелый «Протон» мог поднять на орбиту двадцать тонн, в три раза больше, чем ракета-носитель «Союз», которая выводила корабль «Союз», поэтому в 1969 году было решено сделать новый пилотируемый корабль. Так родился Транспортный корабль снабжения (ТКС).
Разрез ТКС, рисунок NASA/David S.F. Portree
Большая грузоподъемность «Протона» позволила создать тяжелый корабль из двух частей — возвращаемого аппарата (ВА) и функционально-грузового блока (ФГБ). Любопытная деталь — возвращаемый аппарат планировалось использовать многократно, и за время испытаний два ВА слетали в космос дважды.
ТКС на ракете-носителе «Протон», шпиль слева — система спасения
Ни один ТКС не запускался с экипажем, главным образом потому, что токсичное топливо ракеты-носителя «Протон» требовало гораздо более серьезных мер безопасности при подготовке к старту и создавало большие проблемы в случае аварии на первых секундах полета — возвращаемый аппарат не мог улететь далеко и на земле мог быть накрыт парами не сгоревшего топлива. Но в качестве грузовых кораблей ТКС летали неоднократно. А на базе уже готовой конструкции ФГБ стали делать модули орбитальных станций. ТКС состыковался со станцией «Салют-7» и поработал ее модулем.
ТКС, «Салют-7» и пристыкованный «Союз», в большем размере [2]
ФГБ стали модулями для станции «Мир» и служили буксирами, которые приводили и стыковали другие модули.
1 — ТКС, 2 — буксир на базе ТКС и модуль «Квант», 3 — модуль «Квант-2», рисунок Михаила Шмитова, «Техника молодежи» 2004 №9
На начало 90-х годов ФГБ осталось два. Из одного сделали ФГБ «Заря» — первый модуль МКС. Последний сначала был резервным на случай аварии «Зари», а в итоге из него стали делать модуль «Наука».
ТКС и ФГБ «Заря», схема с форума Авиабазы [3]
В оригинальной конструкции ФГБ шесть длинных и узких баков 77KM-6127-0. В двух хранится газ наддува под большим давлением, еще четыре хранят топливо и окислитель суммарной массой 2432 кг. Небольшой диаметр баков позволил разместить над ними радиаторы системы теплообмена и не выйти за максимальный диаметр 4,1 м.
Вид на торец баков, фото Анатолия Зака/russianspaceweb.com
Баки под радиаторами, фото Анатолия Зака/russianspaceweb.com
Конструктивно это не просто баки, а сложные агрегаты с перегородкой в виде сильфона (гармошки) между компонентом топлива и газом наддува. Сильфон, сходясь и расходясь как меха гармошки, позволяет диафрагме перемещаться внутри бака, что дает возможность многократно дозаправлять его от транспортных кораблей уже на орбите.
Схема бака, фотография из презентации [4] проф. В.А. Соловьева
Баки были произведены в 80-х годах, от оборудования, на котором их делали, ничего не осталось, производственные цепочки разрушены после распада СССР, и делать новые такие же баки надо будет с нуля. Когда в них попало загрязнение — неизвестно, оно вполне могло быть занесено еще в 90-х, и люди, которые совершили ошибку или халатность, уже как минимум не работают, а кого-то уже возможно и нет в живых. Просто промыть баки не получится — из-за сложной формы загрязнение будет удаляться только частями. Что же делать?
Когда ФГБ готовили к роли дублера «Зари», на него установили другие, укороченные баки. «Заря» не маневрировала активно для стыковки, ее ловили Спейс Шаттлом, поэтому объем топлива можно было сократить.
Вариант с укороченными баками, модель Анатолия Зака/russianspaceweb.com
Потом укороченные баки сняли, и одним из вариантов после обнаружения проблемы было бы поставить их снова. Этот вариант отпал, потому что в укороченных баках тоже нашли загрязнение. Косвенно это подтверждает версию, что его туда занесли еще в 90-х, но нам от этого не легче. Рассматривался еще вариант с одновременным использованием длинных и коротких баков, но и он в итоге отпал.
В России разрабатывается новый научно-энергетический модуль МКС, и у него тоже есть топливные баки. А что если поставить их?
Вариант с баками от НЭМ, модель Анатолия Зака/russianspaceweb.com
Но, увы, новые баки большего диаметра и не помещаются под радиаторами системы теплообмена. А если поднять выше радиаторы, то диаметр модуля станет больше 4,1 м, и надо будет делать еще и новый обтекатель для ракеты-носителя «Протон», потому что в существующие модуль не влезет по ширине.
Хорошо, у нас еще есть транспортные корабли «Прогресс», и можно попробовать взять баки оттуда. Баки производятся серийно, они маленькие, но их можно взять много, это не проблема.
Вариант с баками от «Прогресса», модель Анатолия Зака/russianspaceweb.com
Но и этот вариант не подошел — баки «Прогресса» больше по диаметру, и потребуют решения таких же, как у баков НЭМ, проблем с радиаторами и обтекателем. Плюс, они не разрабатывались для многократной заправки, и может возникнуть проблема невозможности дозаправлять их на орбите.
В итоге, по информации [5] Анатолия Зака, приняли решение вскрыть оригинальные баки по продольной оси и аккуратно их почистить. Эта операция должна дать доступ к сложным мехам сильфона для чистки, и не потребует новые уникальные детали — разрезать и заварить баки можно на существующем оборудовании.
Печальная история «Науки», на мой взгляд, показывает грани технологического прогресса, о которых редко задумываются. В отличие от компьютерной игры, где исследованная технология никуда не денется, в реальности очень легко после достижения определенного уровня откатиться вспять и потерять возможность делать конструкции, которые серийно производились десятилетия назад. И история «Науки» начинает напоминать потерянные технологии ракет-носителей «Энергия» или «Saturn-V»
Похожие истории по тегу «незаметные сложности» [6]
Автор: lozga
Источник [7]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/nauchno-populyarnoe/253503
Ссылки в тексте:
[1] новость: http://tass.ru/kosmos/4153589
[2] в большем размере: http://s44.radikal.ru/i104/1008/bc/7278ab725985.jpg
[3] схема с форума Авиабазы: http://forums.airbase.ru/2014/07/t58831,7--tks-transportnyj-korabl-snabzheniya-kb-chelomeya.9173.html#p2051036
[4] презентации: http://mfk.msu.ru/attachment/114/lection2.pdf
[5] информации: http://russianspaceweb.com/iss-fgb2-mlm-2017.html
[6] «незаметные сложности»: https://geektimes.ru/search/?q=%5B%D0%BD%D1%81%D1%80%D1%82%5D#h
[7] Источник: https://geektimes.ru/post/288366/
Нажмите здесь для печати.