Транспортни товарен кораб "Прогрес": модификации, характеристики

„Прогрес“ е транспортен космически кораб, който основно се поставя на орбита от ракетата-носител „Союз“. Преди това се използваше за снабдяване на съветските станции „Салют“ и „Мир“, а сега доставя товари, ракетни горива, вода и сгъстени газове на МКС 3-4 пъти годишно.

Първото пускане на космическия кораб „Прогрес” се проведе през 1978 г. След това доставката бе извършена до съветската космическа станция Салют-6. Оттогава товарният кораб е модифициран няколко пъти и няколко поколения са се променили, преди да се появи съвременният транспортен самолет Progress-MC.

Летателна програма

Товарен кораб за безпилотни товари се пуска в орбита от ракетата-носител „Союз-U“, но постепенно се извежда от експлоатация. В бъдеще Союз-2 ще отговаря за доставката на Прогрес към МКС.

Корабът може да пристигне с всяко пристанище на руския сегмент на Международната космическа станция. След свързване и сигурно закрепване екипажът отваря люка за разтоварване. Тъй като астронавтите могат да стигнат до Прогрес в орбита, корабът се класифицира като пилотиран, въпреки че е пуснат без хора.

Всички доставени се разтоварват на МКС. Транспортните средства на екипажа, кислород и газообразен азот се произвеждат за повишаване на налягането в атмосферата на космическата станция, а водата и ракетните горива се транспортират чрез специални транспортни системи към резервоари, инсталирани в руския сегмент.

Тогава "Прогрес" е натоварен с отломки и ненужни предмети, люкът е затворен и корабът е разкопчан. самолет не притежава термична защита и прави самоунищожително връщане в атмосферата, завършвайки полета си.

Кораб за напредък: характеристики

Космическият кораб, произведен от RSC Energia, се състои от три отделения: инструментално-модулни, компоненти за презареждане (вместо спуснато превозно средство Soyuz) и запечатан вагонен модул с докинг станция и система за подаване на ракетно гориво. Корабът има изстрелващо тегло до 7200 кг, дължина 7.23 м и максимален диаметър 2.72 м. Диаметърът на товарното отделение е 2.2 м.

"Прогрес" може да превозва до 1800 кг сух товар, 420 литра вода, 50 кг въздух или кислород и 850 кг ракетно гориво. За връщане на кораба корабът може да зареди от 1000 до 1600 кг боклук и 400 кг течни отпадъци. Автомобилът, напълно разгърнат в орбита, е широк 10,6 метра.

Progress е сертифициран за престой в пространството до 6 месеца. Според разписанието на полета, малко преди старта на следващия товарен кораб, устройството се изключва от станцията, освобождавайки докинг порта. По-рано „Прогрес“ след изпълнението изпълнява много допълнителни задачи, включително научни експерименти и технически демонстрации в космоса. За разлика от „Съюза“ транспортният кораб не може да раздели модулите си, тъй като не е предназначен за оцеляване.

Товарен отсек

Вместо спуснато превозно средство корабът „Прогрес“ има модул за компоненти за презареждане, който съдържа 4 резервоара за гориво, пълни с асиметрично диметилхидразиново гориво (хептил) и окислител (азотен тетроксид).

Освен това в отделението има 2 водни резервоара, в които можете да доставите до 420 кг вода на Международната космическа станция и да съберете до 400 кг течни отпадъци (отпадъчни води и урина). Освен това модулът за зареждане с гориво е снабден със сферични газови бутилки, които задържат до 50 кг сгъстен кислород, азот или въздух.

Ракетното гориво се изпуска през съединителите на докинг-интерфейса, откъдето влиза в горивната система на ISS чрез адаптер. За да се избегне замърсяване, горивните линии се промиват след употреба. Те не преминават през обитаемите отделения на космическата станция, така че членовете на екипажа не влизат в контакт с токсични химикали.

Газовите резервоари също се намират извън модула на екипажа, така че всички течове няма да доведат до изпускане на газ в атмосферата на МКС.

Отделение за инструментални единици

Дизайнът на този модул е ​​идентичен с този на Союз, но има малко по-различна конфигурация. Тя включва задвижваща система, система за захранване и датчици, както и бордови компютри. В запечатан контейнер са инсталирани системи за осигуряване на топлинни условия, електрозахранване, комуникации, телеметрия и навигация. Ненатоварената част на отделението за инструменти включва главния двигател и задвижващата система за течно гориво.

Електроцентралата се използва за маневри, които контролират ориентацията, приближават се до докинг и настройка на орбита, както и за придаване на спирачен импулс за де-орбитация. Космическият апарат Progress-M е оборудван с система за задвижване KTDU-80. Той включва 4 сферични резервоара, които могат да поемат до 880 кг UDMH (хептил) и азотен тетроксид N ₂ O ₄ . Основният двигател C5.80 може да работи с три нива на тяга. Номиналната тяга е 2950 N. KTDU-80 тежи 310 кг и осигурява усилване за 326-286 сек. Двигателят работи при налягане в камерата от 8,8 bar. KTDU-80 е с дължина 1,2 м и 2,1 м в диаметър.

В допълнение към основната си електроцентрала, Прогрес е оборудван с 28 многопосочни двигатели за управление на движението, всяка от които е 130 N. KDDU включва 4 резервоара за гориво и 4 резервоара със сгъстен хелиев газ за увеличаване на налягането в тях. Хептилът и окислителят, които остават неизползвани след скачване с МКС, попълват резервите на космическата станция (с изключение на обема, необходим за спиране).

Общото количество ракетно гориво може да варира от 185 до 250 кг. За орбитална корекция, Progress използва четири или осем от своите тласкачи за ориентационно управление, ориентирано в правилната посока. Основните двигатели, като правило, не се използват за това, тъй като това би създало натоварване на докинг интерфейса между МКС и транспортния кораб.

Инструменталният модул има захранваща система, състояща се от две слънчеви батерии, които се разгъват, когато устройството е в орбита. Разстоянието между батериите е 10,6 м. В допълнение, захранващата система включва вградени батерии.

Инструменталното отделение е оборудвано с главен полетен компютър, който отговаря за всички аспекти на мисията. След скорошна актуализация, Прогрес беше оборудван с цифров компютър CVM-101 и цифрова телеметрична система MBITS. Новият компютър е с 60 кг по-лек от стария Аргон-16. Преходът към цифровата система позволи на кораба да превози 75 кг допълнителен товар.

Всички авионика се намират в херметичното отделение на превозното средство Progress, което е два пъти по-дълго от това на союза, тъй като там се намира оборудването, което се намира в пилотирания самолет, разположен в докинг модула.

Летателна мисия

Стартира напредък върху ракета Союз-U (и Союз-2 от 2014 г.), която я доставя на определена орбита за по-малко от 9 минути. След отделянето от пусковия ускорител, космическият кораб разгръща слънчевите си батерии и комуникационните антени, за да завърши процеса на въвеждане на желаната траектория на полета. След това, Прогрес започва стандартна процедура за 34-обратен подход с Международната космическа станция. Налице е и ускорена версия на докинг с МКС само за 4 оборота, но това изисква определена динамика и прецизно пускане в орбита от ракетата.

Докато се приближава към космическата станция, Progress извършва корекции на траекторията, увеличавайки височината на полета и намалявайки разстоянието. В същото време транспортният товарен кораб извършва маневри, които подготвят основата за автоматичното скачване. Тази процедура започва на голямо разстояние от МКС. Progress използва радиосистемата CURS, която комуникира с колегите си на космическата станция, за да осигури на компютъра на автомобила навигационни данни, когато се приближава. Поради това по време на пътуването корабът маневрира и регулира курса.

На разстояние от 400 м, екипажът на борда на МКС може дистанционно да контролира транспортния кораб, използвайки системата TORU, която в случай на повреда в автоматизацията позволява ръчно скачване.

Когато „Прогрес“ наближава Международната космическа станция, тя започва да се изравнява по отношение на докинг станцията. След нивелиране, транспортният кораб остава на разстояние 200 м, като изчаква приключването на краткия подготвителен период, през който екипажът проверява подравняването и системите на самолетите. След като всичко е проверено, Прогресът възобновява подхода и нежно започва да избутва тласкащите устройства за акостиране със скорост от 0,1 m / s. След мек докинг, ключалките се блокират, образувайки сигурно закрепване на два самолета, след което започва стандартната едночасова проверка на стегнатостта на връзката. След това екипажът може да отвори люка на космическия кораб, за да започне разтоварване и товарене.

Докато „Прогресът“ е поставен, екипажът го освобождава, като прехвърля предмети към станцията. Горивото се изпомпва от командата от Земята, а водата - от командния панел на товарния модул. Газовете на турбините в обитаемите отделения се освобождават директно в транспортния кораб и по този начин влизат в МКС. След зареждане на отпадъците и течните отпадъци, люкът се затваря и Прогресът се откачва.

Товарният кораб може да изпълни допълнителна мисия за няколко седмици или да се подготви за по-бързото завършване на полета. Когато задачата на космическия кораб в орбита бъде завършена, двигателите й започват да извършват спиране и изгаряне в атмосферата над Тихия океан, така че останалите части да могат да паднат далеч от населените места.

"Прогрес-M1»

Тази така наречена модификация на горивото на космическия апарат Progress е проектирана специално за Международната космическа станция. RSC Energia преопакова средното отделение за зареждане, за да осигури повече гориво за МКС. Допълнителни резервоари за гориво бяха поставени в средното отделение поради резервоари за вода, които бяха преместени в предната част на кораба. 12 резервоара с азотна и кислородна смес за атмосферата на станцията се придвижват към външната страна на кораба около „врата“ между товарните и горивните модули.

Въведена е и нова цифрова система за контрол на полета, подход и докинг система KURS-MM, която заменя предишната версия.

Първият полет на М1 се състоя на 1 февруари 2000 г. на космическата станция "Мир". А на 6 август 2000 г. бе направено първото пускане на кораба "Прогрес" в МКС.

"Прогрес-М2"

От 1980 г. Energia разработва нова, по-голяма модификация на транспортния кораб с разширен товарен модул. Самолетът е доставен в космоса с помощта на ракетата "Зенит", способна да постави до 10-13 тона товари на ниска околоземна орбита. Първоначалните планове включват пускането от космодрома Плесецк на орбита с висок наклон (62 градуса към екватора), предназначена за станция Мир-2.

Сривът на СССР по същество унищожи всички планове за използване на Зенит като ракета за руската пилотирана космическа програма, тъй като се произвежда в независима Украйна.

По-късно RSC Energia възнамеряваше да използва М2 като кораб за доставка на МКС, но политическите и финансовите проблеми блокираха проекта в продължение на много години.

В края на 90-те години, когато руско-украинските отношения се стабилизираха, RSC Energia се опита да възстанови проекта на базата на Progress-M2. Публикуваните проекти на модула Enterprise и възможните бъдещи руско-украински отделения за ISS могат да използват хардуера, разработен за този проект.

Прогрес ММ

За първи път през 2008 г. модификацията на транспортния товарен кораб получи модерна цифрова система за управление на полета ЦВН-101, която замени остарял компютърен аргон-16. На борда се появи и нова миниатюрна радиотелеметрична система MBITS. Тези подобрения позволиха по-бърз и по-ефективен контрол на полета, като намалиха общата маса на авиониката с 75 кг и намаляха броя на модулите с петнадесет единици.

"Прогрес-MC»

Новото поколение товарен космически кораб беше пуснат за първи път на 21 декември 2015 г. Модернизацията на производството на превозни средства Progress, която също докосна пилотираните Союз, основно засегнати комуникационни и навигационни системи, заменена от модерна електроника. Космическият кораб бе оборудван с нови навигационни системи (CURS), радиокомуникации (ECTS) и позициониране (GPS / GLONASS), както и комуникационна линия за определяне на относителното движение. Тези промени не оказват съществено влияние върху външния вид на Прогреса, с изключение на броя на антените, разположени на транспортния кораб, и инсталирането на външни монтажни елементи за CubeSat сателити.

Устройството е в състояние да транспортира товари в херметически затворено товарно отделение и да доставя гориво, вода и сгъстени газове до космическата станция.

Прогрес-МС бе разработен за пускане на актуализираната ракета "Союз-2-1А", която позволи на кораба да достави голям полезен товар на МКС. Устройството все още е съвместимо със Soyuz-U, което постепенно отстъпва на нова версия, като редува полети между тях, така че проблемите могат да бъдат решени без значително прекъсване на веригата за доставки. Космическият кораб „Прогрес” може да се пристанизира към всяко пристанище на руския сегмент на МКС, но за тази цел обикновено се използват модулът „Пирс” и пристанището за сервизното помещение „Звезда”.

7 август 2017 г. Роскосмос обяви успешното приключване на полетните тестове на модела.

Курсът за модернизация

По време на прехода от версията MM към MS, корабът се променя само леко, както и не се променя съществено от въвеждането на устройството през 70-те години на миналия век, въпреки че вътре в него има редица съществени разлики.

Запазвайки единството на пилотирания и товарния вариант, руската космическа програма има уникалната възможност първо да въведе нови системи на безпилотно превозно средство и след задълбочена проверка да ги въведе на Союз.

Трябва да се отбележи, че промените в ракетното производство не се правят веднага. Модернизацията се извършва последователно, а понякога се комбинират нови и стари системи, за да може да се използва изпитаната технология, оставена като резерв в случай на проблеми. Същото се случва и с обновяването на кораба Progress-MM до версията MS. Тъй като Soyuz преминава от TMA-M версията към MS за около половин година, това дава възможност да се идентифицират и коригират всички недостатъци на безпилотния космически кораб, намалявайки общия риск.

ECTS-TCA

Модернизацията включва замяната на произведената в Украйна радиокомуникационна система Kvant-V с единната телеметрична система ECTS-TKA. Благодарение на това Русия започна самостоятелно да контролира производството на антени, фидери и комуникационна електроника. В допълнение, новата система за телеметрия и управление може да използва геостационарни комуникационни спътници на Луч за препредаване на телеметрия на земята и получаване на препредавани команди на участъци от орбитата, които са извън видимостта на руските наземни станции Клен-Р, работещи в Москва и Железногорск.

Друга актуализация на комуникациите беше въвеждането на комуникационна връзка с космическата станция по време на подхода, осигуряваща относителна навигация като допълнителен източник на навигационни данни. Progress-MS е оборудван с GPS и GLONASS приемници за точно определяне на времето, изчисляване на вектора на състоянието и определяне на орбитата, което ви позволява да изчислите по-точно пусковия импулс на двигателя, вече не разчитайки на проследяване от радар, което е възможно само при преминаването на наземни станции. 100% покритие ще осигури влизането на друга наземна станция, разположена в космодрома "Восточен".

Телевизионна система

Транспортният товарен кораб Progress-MS е оборудван с подобрена система за камера и използва цифрово предаване за осигуряване на по-добро качество на изображението на МКС и Центъра за управление на мисиите, което е необходимо за контролиране на процеса на сближаване и наслагване на видео и данни за дистанционно управление на космическия апарат ( ако е необходимо).

Подобренията, направени в системата за управление на полета, вградения софтуер и комуникационните системи, позволяват преминаването от аналогово към цифрово видео предаване, което подобрява качеството на изображението по време на швартоване.

Контрол на трафика и навигационна система

В най-новото поколение на руските кораби „Прогрес” и „Союз” навигацията е значително подобрена. Радиосистемата KURS-A замени новата цифрова KURS-NA.

COURSE позволява на космическия кораб да изпълнява подход, окончателно акостиране и скачване в автоматичен режим. В този случай сигналите, изпратени от целевата станция, се приемат от няколко антени и се използват за определяне на траекторията и ъглите на наклона за отдалечен подход, започвайки от 200 km, както и ъгъла на наклона, посоката и изгледа, разстоянието и скоростта на приближаване по време на швартоване. Всички компоненти на украинското производство бяха заменени и беше постигнато цялостно намаляване на теглото, като същевременно се увеличиха възможностите му. KURS-NA се нуждае само от една антена и осигурява по-точни измервания, позволяващи да се направи напълно автоматизирано скачване на космически кораб „Прогрес” или „Союз” с МКС.

Други подобрения

На външната повърхност на кораба за превоз на товари се появиха механизми за пускане на орбита в орбита. Извън всяко отделение сега могат да бъдат транспортирани до четири контейнера за пускане на малки спътници. Освен това, отвън на Прогрес-МС е инсталирана допълнителна защита на товарното отделение срещу микрометеороиди и космически отпадъци. За да се подобри надеждността на космическия кораб, докинг механизмът беше снабден с резервно устройство.