«СОЮЗ-ТМА» модернизируется

Игорь АФАНАСЬЕВ, Дмитрий ВОРОНЦОВ

Пилотируемые космические корабли семейства «Союз» – основа российской пилотируемой космической программы – находятся в эксплуатации уже 40 лет. За это время они неоднократно модернизировались. Последняя модификация – «Союз-ТМА» – была разработана в 1996-2000 гг. в соответствии с контрактом с НАСА для использования по программе Международной космической станции. При этом основные изменения затронули конструкцию и внутреннюю компоновку спускаемого аппарата, что обеспечило выполнение антропометрических требований (отсюда и буква «А» в обозначении модели) американских партнеров России по МКС. Однако, несмотря на проведенные доработки, «Союз» по-прежнему еще имеет в своем составе целый ряд морально устаревших систем. Поэтому в настоящее время РКК «Энергия» осуществляет работы по дальнейшему совершенствованию космических кораблей серии «Союз» и «Прогресс».

Известно, что американская программа не предъявляет столь жестких требований к астронавтам, как отечественная. Так уж повелось исторически, но наша система отбора ориентировалась на достаточно «среднего» по росту и массе космонавта, что объяснялось стремлением уменьшить предельные габариты и массу космического корабля. Как показал опыт проведения международных работ в космосе на станции «Мир», довольно значительная часть американских астронавтов не попадает в установленную нами «нишу» для экипажа кораблей «Союз ТМ» – одни из-за того, что имеют слишком большой рост, другие, наоборот, из-за того, что их рост, скажем так, невелик. Это создает значительные трудности при размещении экипажа в креслах, а также может привести к нарушению центровки СА при спуске, что чревато уже значительными последствиями.

На «Союзе-ТМА» были проведены работы с тем, чтобы расширить рамки допусков членов экипажа как по росту, так и по массе. Доработки кресел в части увеличения их размеров и прочности привели к необходимости доработок гермокорпуса СА путем введения специальных выштамповок в зоне ног, вырос зазор между коленями и элементами оборудования корабля, а также увеличен угол открытия крышки входного люка. В зоне чашек кресел проведена замена ряда приборов на новые, менее габаритные, а также выполнен перенос агрегатов и оборудования вглубь СА, под кресла, изменена прокладка кабельной сети и трубопроводов в районе ног. Были доработаны и остальные системы и агрегаты корабля – пульты, система управления, перенастроены высотомер и парашютная система, двигатели мягкой посадки и т.п.

Однако, несмотря на проведенный «апгрейд», «Союз» вошел в XXI век, имея в своем составе целый ряд морально устаревших систем. Поэтому сейчас ведущее российское предприятие в области пилотируемой космонавтики-Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени академика С.П. Королева – осуществляет совершенствование кораблей серии «Союз» и «Прогресс» по нескольким направлениям.

Основные усилия направлены на постепенную замену морально устаревшего «борта», разработанного в 60-80-х гг. прошлого века, новым поколением цифрового оборудования. В первую очередь, модернизация затронет бортовой вычислительный комплекс (БВК) и телеметрическую систему (ТМС). Работы по этому направлению планировалось начать еще в 90-х гг., однако экономическая ситуация тех лет не позволила это сделать. Фактически планы начали исполняться с 2000 г.

Сейчас на кораблях «Союз-ТМА» и «Прогресс-М/М1» используется бортовая ЭВМ «Аргон-16», созданная еще в далеком 1974 г. (первый полет в космос – в августе 1974 г. на беспилотном корабле «Космос-670») по идеологии, заложенной разработчиком (НИИ «Аргон») еще в 1968 г. Несмотря на высокую надежность и большой технический ресурс (порядка 50 тыс. часов), «Аргон-16» уже не удовлетворяет возросшим требованиям к массогабаритным и техническим характеристикам. Достаточно сказать, что при массе около 83 кг (по другим данным – 70 кг) и потребляемой мощности 300 Вт, эта БЦВМ обладает быстродействием 200 тыс. оп./с; емкостью ОЗУ 8 кб (по другим данным – не более 2 кб) и ПЗУ – 64 кб. К тому же производство «Аргона-16» завершается, и найти элементы для поставки новых комплектов оборудования становится все труднее и дороже. На смену «цифровому ветерану» должна прийти ЦВМ-101 разработанная зеленоградским НИИ «Субмикрон». Она превосходит «Аргон-16» по всем характеристикам. Для сравнения: имея массу всего лишь 8,3 кг и объем чуть более 12 литров, быстродействие составляет 24 млн оп./с, емкость ОЗУ и ПЗУ – по 2 Мб. Потребляемая мощность ЦВМ-101 вшестеро меньше, чем у «Аргон-16» – всего лишь 46 Вт. Опытные образцы и первый летный комплект ЦВМ-101 уже изготовлены и проходят испытания и доводку, включая отладку программно-математического обеспечения.

Взамен аналоговой ТМС на новых кораблях будет устанавливаться цифровая малогабаритная бортовая информационная телеметрическая система (МБИТС), обеспечивающая существенный прирост технических характеристик при уменьшенных массе и габаритах.

Как и «Аргон-16», ЦВМ-101 будет пока установлена в приборно-агрегатном отсеке. Однако небольшие габариты позволяют разместить ее и в СА, что обеспечит многократное использование бортового компьютера и, соответственно, некоторое сокращение затрат на один полет. Кроме того, такое решение позволяет исключить ЦВМ КС-020М, которая сейчас используется для управления спуском СА. Соответственно надежность корабля возрастет, а массовая отдача несколько повысится.

Первоначально летно-конструкторские испытания указанных систем пройдут в беспилотных полетах – на четырех транспортных кораблях «Прогресс-М/М1» в 2008-2009 гг. Только после отработки и устранения возможных недостатков, состоится запуск модернизированного «Союза-ТМА» №701 с новыми системами. Предварительно старт намечен на сентябрь 2009 г. Вероятно, что первый испытательный полет модернизированного пилотируемого корабля будет совершен одним из самых опытных космонавтов России – А.Ю. Калери.

Планируется, что до 2010 г. в эксплуатации будут одновременно находиться как модернизированные, так и «старые» корабли. Название моделей модернизированных космических кораблей видимо не изменятся, но обновленный «Прогресс М1» получит новый заводской индекс 11Ф615А70, а усовершенствованный «Союз-ТМА» – 11Ф732А47.

Описанная модернизация – очередной шаг в замене бортовых систем «Союза» и «Прогресса». Несколько ранее «Союз-ТМА» уже получил новый пульт пилота с функциями выдачи полных данных навигационных параметров (высота полета, условия вхождения в связь с наземными пунктами, ожидаемая траектория посадки при необходимости быстрого спуска корабля и т.д.). Кроме того, в РКК «Энергия» произведена доработка системы охлаждения топлива в системе управления спуском, что в будущем позволит продлить время нахождения корабля в составе МКС с полугода до года.

В последующем, к 2010 году планируется завершить полную замену аналоговых бортовых систем кораблей серии «Союз» цифровыми. В частности, на пилотируемом корабле будет установлена новая инерциальная навигационная система. Насколько известно, полностью обновленный корабль условно называется «Союз-ТМА-Ц» (Ц – от «цифровой борт»).

Второе направление модернизации – создание модификации «Союза», способной совершать облет Луны. В октябре 2006 г. эта модификация была названа бывшим генеральным конструктором РКК «Энергия» Николаем Севастьяновым «Союзом-К». Очевидно, что суффикс «К» указывает на тему «Клипер». Как известно, весной 2006 г. РКК «Энергия» представила концепцию развития пилотируемой космонавтики. 30 января 2007 г., выступая на 30-х академических чтениях по космонавтике, Николай Севастьянов уточнил, что Корпорация предложила разработать программу, простирающуюся до 2050 г. и предусматривающую четырехэтапный план, включающий создание новой эффективной космической транспортной системы, исследования околоземного космоса, Луны и экспедицию на Марс.

Как следует из программы РКК «Энергия», в качестве первых шагов по созданию эффективной транспортной системы рассматривается полный перевод пилотируемого корабля «Союз» на «цифровой борт», который в последующем должен «перекочевать» на корабль «Клипер». Впрочем, перспективы последнего достаточно неопределенны, хотя проект «скорее жив, чем мертв» (во всяком случае, в конце июля появилась информация, что доработанный проект «Клипера» будет представлен на рассмотрение Роскосмоса к концу текущего года). В одном из интервью агентству РИА «Новости» Николай Севастьянов сообщал, что РКК «Энергия» начала последнюю фазу эскизного проекта корабля «Союз-К» и его «радикальное обновление будет готово к 2012-2013 гг.».

Третье направление совершенствования «Союзов», связанное с разработкой перспективной пилотируемой транспортной системы (ППТС) совместно с Европейским космическим агентством, находится в начальной стадии формирования концепции.

К сожалению, РКК «Энергия», в последнее время не балует общественность подробной информацией о планах дальнейшего совершенствования пилотируемых кораблей. Поэтому полной ясности, каким образом будут «пересекаться» проекты «Союз-ТМА-Ц», «Союз-К» и ППТС нет. На основе данных, которые доступны в печатных и сетевых СМИ, можно строить некоторые более или менее достоверные предположения. Представляется, что полностью обновленный по бортовым системам «Союз-ТМА-Ц» будет использоваться только для полетов на МКС. Соответственно, «Союз-К» может иметь аналогичные бортовые системы, но его СА будет способен к входу в атмосферу Земли со II космической скоростью за счет более мощной теплозащиты. Возможно, что бытовой и приборно-агрегатный отсеки «лунного» «Союза» будут несколько увеличены в соответствие с энергетикой и продолжительностью лунных миссий. Не исключено, что «Союз-К» лег в основу российских предложений для ЕКА по программе ППТС. Ряд экспертов, правда, не исключает, что отсеки ППТС будут базироваться на европейских наработках модуля МКС «Колумбус» и грузового беспилотного корабля ATV («Жюль Верн»). Данная программа сейчас проходит подготовительный этап проектирования, рассчитанный на 18 месяцев. По завершению этапа, в ходе которого должны быть выработаны требования к перспективной российско-европейской системе и определен ее технический облик, весной 2008 г. Совет министров стран-членов ЕКА примет решение о начале финансирования полномасштабной разработки, либо об отказе от нее.

При подготовке статьи использованы материалы Роскосмоса, РКК «Энергия», BBC, РИА «Новости», Space News, Flight International, ИТАР-ТАСС