Союз (русский: Союз , IPA: [sɐˈjus] , букв. «Союз») — серия космических кораблей , находящихся в эксплуатации с 1960-х годов, совершивших более 140 полетов. Он был разработан для советской космической программы ОКБ Королева (ныне «Энергия» ). «Союз» пришел на смену космическому кораблю «Восход» и первоначально был построен как часть советской пилотируемой лунной программы . Он запускается на ракете "Союз" с космодрома Байконур в Казахстане . Между выводом на пенсию космического корабля «Шаттл» в 2011 году и демонстрационным полетом SpaceX Crew Dragon в 2020 году «Союз» служил единственным средством доставки экипажа на Международную космическую станцию или обратно , для чего он по-прежнему активно используется. Хотя в это время Китай действительно запускал пилотируемые полеты в Шэньчжоу , ни один из них не состыковался с МКС.
Первый полет «Союза» был беспилотным и стартовал 28 ноября 1966 года. Первый полет «Союза» с экипажем, «Союз-1» , стартовал 23 апреля 1967 года, но закончился аварией из-за отказа парашюта, в результате чего погиб космонавт Владимир Комаров . Следующий рейс был неуправляемым. «Союз-3» , запущенный 26 октября 1968 года, стал первым успешным полетом с экипажем по программе. Единственный другой рейс, потерпевший аварию со смертельным исходом, «Союз-11» , погиб экипаж из трех человек, когда в кабине произошла разгерметизация непосредственно перед входом в атмосферу. На сегодняшний день это единственные люди, которые, как известно, умерли выше линии Кармана . [1] Несмотря на эти ранние инциденты, «Союз» широко считается [2] самым безопасным и в течение длительного времени [3] самым экономичным пилотируемым космическим кораблем в мире, что подтверждается его беспрецедентной продолжительностью эксплуатационной истории. [4] [5] Космические корабли «Союз» использовались для перевозки космонавтов на советские космические станции «Салют» , а затем «Мир» и обратно , а теперь используются для перевозки на Международную космическую станцию (МКС) и обратно. По крайней мере, один космический корабль «Союз» постоянно пристыкован к МКС для использования в качестве спасательного корабля в случае чрезвычайной ситуации. На смену космическому кораблю придет шестиместный космический корабль «Орел» . [6]
Космический корабль «Союз» состоит из трех частей (спереди назад):
Орбитальный и служебный модули одноразовые. Орбитальный модуль отделяется и уничтожается при входе в атмосферу . Хотя это может показаться расточительным, оно уменьшает количество тепловой защиты, необходимой для входа в атмосферу, экономя массу по сравнению с конструкциями, содержащими все жилое пространство и средства жизнеобеспечения в одной капсуле. Это позволяет ракетам меньшего размера запускать космический корабль или может использоваться для увеличения доступного для экипажа обитаемого пространства (6,2 м 3 (220 куб. футов) в «Аполлоне-КМ» против 7,5 м 3 (260 куб. футов) в «Союзе») в массовом бюджете. Орбитальная и спускаемая части представляют собой обитаемое жилое пространство со служебным модулем, содержащим топливо, основные двигатели и приборы. «Союз» не подлежит повторному использованию; это расходный материал. Для каждой миссии необходимо создавать новый космический корабль «Союз». [7]
«Союз» может перевозить до трёх членов экипажа и обеспечивать жизнеобеспечение в течение около 30 человеко-дней . Система жизнеобеспечения обеспечивает атмосферу азота/кислорода с парциальным давлением на уровне моря. Атмосфера регенерируется с помощью баллонов с супероксидом калия (KO 2 ), которые поглощают большую часть углекислого газа (CO 2 ) и воды , производимых экипажем, и регенерирует кислород , а также баллонов с гидроксидом лития (LiOH), которые поглощают оставшийся CO 2 . [8]
Корабль во время старта защищен обтекателем полезной нагрузки , который сбрасывается вместе с САС на высоте 2 м.+1 ⁄ минуты после запуска. Имеет автоматическую систему стыковки. Корабль может управляться автоматически или пилотом независимо от наземного управления.
На корабле «Восток» использовалось катапультное кресло для спасения космонавта в случае неудачного запуска на малой высоте, а также при входе в атмосферу; однако, вероятно, это было бы неэффективно в первые 20 секунд после старта, когда высота была бы слишком мала для раскрытия парашюта. Вдохновленные LES « Меркурий » , советские конструкторы начали работу над аналогичной системой в 1962 году. Это включало разработку сложной сенсорной системы для мониторинга различных параметров ракеты-носителя и инициирования прерывания в случае неисправности ракеты-носителя. На основе данных о запусках Р-7 за прошедшие годы инженеры составили список наиболее вероятных режимов отказа корабля и смогли сузить условия прерывания до преждевременного отделения навесного ускорителя, низкой тяги двигателя, выхода из строя камеры сгорания. давление или потеря управления усилителем. Систему аварийного спасения космического корабля (SAS ) также можно было активировать вручную с земли, но, в отличие от американского космического корабля, у космонавтов не было возможности запустить ее самостоятельно .
Поскольку чисто отделить весь кожух полезной нагрузки от служебного модуля «Союза» оказалось практически невозможно, было принято решение разделить кожух между служебным модулем и спускаемым модулем во время прерывания полета. Для улучшения аэродинамической устойчивости при подъеме были добавлены четыре складных стабилизатора. Два испытательных запуска САС были проведены в 1966–1967 годах. [9]
Базовая конструкция SAS за 50 лет использования практически не изменилась, и все запуски «Союзов» осуществляются по ней. Единственная модификация произошла в 1972 году, когда из соображений экономии веса был снят аэродинамический обтекатель над соплами двигателей САС, поскольку модернизированный космический корабль «Союз 7К-Т» нес дополнительное оборудование жизнеобеспечения. Беспилотный паром снабжения «Прогресс» имеет макет аварийной башни и снимает стабилизаторы с кожуха полезной нагрузки. Было три неудачных запуска корабля «Союз» с экипажем: «Союз-18а» в 1975 году, «Союз Т-10а» в 1983 году и «Союз МС-10» в октябре 2018 года. Авария 1975 года была прервана после сброса спасательной вышки. В 1983 году ГАС корабля «Союз Т-10а» успешно спас космонавтов от пожара на стартовой площадке и взрыва ракеты-носителя. [10] Совсем недавно, в 2018 году, подсистема SAS в кожухе полезной нагрузки корабля «Союз МС-10» успешно спасла космонавтов от отказа ракеты через 2 минуты 45 секунд после старта, после того как аварийная вышка уже была сброшена.
Носовая часть космического корабля представляет собой орбитальный модуль ( по-русски : «бытовой отсек» , латинизировано : «бытовой отсек »), также известный как жилой отсек. В нем находится все оборудование, которое не понадобится для входа в атмосферу, например, эксперименты, камеры или груз. Модуль также содержит туалет, стыковочную авионику и средства связи. Внутренний объем 6 м 3 (210 куб. футов), жилая площадь 5 м 3 (180 куб. футов). На последних версиях «Союзов» (начиная с «Союза ТМ») было введено небольшое иллюминатор, обеспечивающее экипажу обзор вперед.
Люк между ним и спускаемым модулем может быть закрыт, чтобы изолировать его и при необходимости действовать как шлюзовой шлюз, чтобы члены экипажа могли выйти также через его боковой порт (рядом со спускаемым модулем). На стартовой площадке экипаж входит в космический корабль через этот порт. Такое разделение также позволяет адаптировать орбитальный модуль к конкретной миссии с меньшим риском для жизненно важного спускаемого модуля. Условия ориентации в условиях микрогравитации отличаются от условий ориентации в спускаемом модуле: члены экипажа стоят или сидят головой к стыковочному узлу. Также из-за орбитального модуля затруднено спасение экипажа на стартовой площадке или с помощью системы SAS.
Отделение орбитального модуля имеет решающее значение для безопасной посадки; без отделения орбитального модуля экипажу не выжить при посадке в спускаемый модуль. Это связано с тем, что орбитальный модуль будет мешать правильному раскрытию парашютов спускаемого модуля, а дополнительная масса превышает возможности основного парашюта и тормозных двигателей обеспечить безопасную скорость мягкой посадки. Ввиду этого орбитальный модуль отделялся до запуска возвратного двигателя до конца 1980-х годов. Это гарантировало, что спускаемый модуль и орбитальный модуль будут разделены до того, как спускаемый модуль будет выведен на траекторию спуска. Однако после проблемной посадки корабля «Союз ТМ-5» в сентябре 1988 года эта процедура была изменена, и теперь орбитальный модуль отделяется после возвратного маневра. Это изменение было внесено, поскольку экипаж ТМ-5 не мог сойти с орбиты в течение 24 часов после сброса орбитального модуля, в котором находились санитарные помещения и стыковочный воротник, необходимый для прикрепления к Миру . Риск невозможности отделения орбитального модуля фактически оценивается как меньший, чем риск того, что его помещения, включая туалет, потребуются после неудачного спуска с орбиты.
Спускаемый модуль (русский: Спускаемый Аппарат , латинизированный : спускаемый аппарат ), также известный как спускаемая капсула, используется для запуска и возвращения на Землю. Половина спускаемого модуля закрыта термостойким покрытием для защиты его при входе в атмосферу ; эта половина смотрит вперед во время входа в атмосферу. Сначала его замедляет атмосфера, затем тормозной парашют, а затем основной парашют, который замедляет корабль при приземлении. На высоте одного метра над землей для мягкого приземления срабатывают твердотопливные тормозные двигатели, установленные за теплозащитным экраном . Одним из требований к конструкции спускаемого модуля было обеспечение максимально возможного объемного КПД (внутренний объем, разделенный на площадь корпуса). Лучшей формой для этого является сфера, которую использовал спускаемый модуль новаторского космического корабля «Восток» , но такая форма не может обеспечить подъемную силу, что приводит к чисто баллистическому входу в атмосферу . Баллистический вход в атмосферу тяжел для пассажиров из-за сильного замедления, и его невозможно вывести за рамки первоначального схода с орбиты. Поэтому было решено использовать форму «фары», которую использует «Союз» - полусферическую верхнюю часть, соединенную слегка наклоненной (семь градусов) конической секцией с классическим теплозащитным экраном сферического сечения. Такая форма позволяет создавать небольшую подъемную силу из-за неравномерного распределения веса. Это прозвище было придумано в то время, когда почти каждая фара была круглой. Небольшие размеры спускаемого модуля привели к тому, что после гибели экипажа «Союза-11» его экипаж состоял всего из двух человек . Более поздний космический корабль «Союз-Т» решил эту проблему. Внутренний объем «Союза СА» — 4 м 3 (140 куб. футов); 2,5 м 3 (88 куб. футов) пригодно для использования экипажем (жилое помещение).
Система тепловой защиты на слегка конических боковых стенках отделена от конструкции и также обеспечивает защиту от микрометеороидов на орбите. [11] Слегка изогнутый тепловой экран внизу состоит из аблятора толщиной 21–28 мм (стеклофенольный композит), который удерживается кронштейнами на расстоянии примерно 15 мм от алюминиевой подложки АМг-6 толщиной 3,5 мм. Изоляция из кремнеземного волокна низкой плотности ВИМ. (толщиной 8 мм) находится в зазоре между аблятором теплозащитного экрана и алюминиевой подложкой». [11]
В задней части автомобиля находится сервисный модуль (русский: приборно-агрегатный отсе́к , латинизированный : приборно-агрегатный отсек ). Имеет гермоконтейнер в форме выпуклого консервного банка (приборный отсек, приборный отсек ), в котором размещены системы регулирования температуры, электропитания, дальней радиосвязи , радиотелеметрии , приборы ориентации и управления. Негерметичная часть служебного модуля (маршевый отсек, агрегатный отсек ) содержит маршевый двигатель и жидкостную двигательную установку , использующую N 2 O 4 и НДМГ , [12] для маневрирования на орбите и начала спуска обратно на Землю. . Корабль также имеет систему двигателей малой тяги для ориентации, прикрепленную к промежуточному отсеку ( переходной отсек ). За пределами служебного модуля расположены датчики системы ориентации и солнечная батарея, которая ориентируется на Солнце за счет вращения корабля. Неполное разделение служебного и спускаемого модулей приводило к возникновению аварийных ситуаций на кораблях «Союз-5» , «Союз ТМА-10» и «Союз ТМА-11» , что приводило к неправильной ориентации при входе в атмосферу (впереди входной люк экипажа). Выход из строя нескольких разрывных болтов не прервал связь между служебным и возвращаемым модулями на последних двух полетах.
Для схода с орбиты «Союз» использует метод, аналогичный методу командно-служебного модуля «Аполлон» США 1970-х годов. Космический корабль поворачивается двигателем вперед, и главный двигатель запускается для схода с орбиты на обратной стороне Земли перед запланированным местом посадки. Для входа в атмосферу требуется наименьшее количество топлива ; космический корабль движется по эллиптической переходной орбите Гомана к входной точке интерфейса, где сопротивление атмосферы замедляет его настолько, что он может упасть с орбиты.
Тогда на раннем космическом корабле «Союз» служебный и орбитальный модули будут одновременно отделяться от спускаемого модуля. Поскольку они соединены трубками и электрическими кабелями со спускаемым модулем, это поможет их разделению и позволит избежать изменения ориентации спускаемого модуля. [ нужна цитата ] Позже космический корабль «Союз» отсоединил орбитальный модуль перед запуском основного двигателя, что сэкономило топливо. После проблемы с посадкой корабля «Союз ТМ-5» орбитальный модуль в очередной раз отделяется только после спуска, что привело (но не вызвало) к аварийным ситуациям на кораблях «Союз ТМА-10» и «ТМА-11» . Орбитальный модуль не может оставаться на орбите в качестве дополнения к космической станции, так как шлюзовой люк между орбитальным и спускаемым модулями является частью возвращаемого модуля, и поэтому после отделения орбитальный модуль разгерметизируется.
Входные стрельбы обычно проводятся на «рассветной» стороне Земли, чтобы космический корабль мог быть замечен спасательными вертолетами во время его снижения в вечерних сумерках, освещенный Солнцем, когда он находится над тенью Земли. [ нужна цитата ] Корабль «Союз» предназначен для посадки на землю, обычно где-нибудь в пустынях Казахстана в Центральной Азии. Это контрастирует с первыми пилотируемыми космическими кораблями США и нынешним SpaceX Crew Dragon, которые приводнились в океане.
Космический корабль «Союз» подвергался непрерывной эволюции с начала 1960-х годов. Таким образом, существует несколько различных версий, предложений и проектов.
Сергей Королев первоначально продвигал концепцию окололунного комплекса «Союз АБВ» ( 7К-9К-11К ) (также известного как L1 ), в которой двухместный корабль «Союз 7К» будет встречаться с другими компонентами (9К и 11К) на околоземной орбите для организации лунной экспедиции. транспортное средство, компоненты которого доставляются проверенной ракетой Р-7 .
_drawing.svg/1280px-Soyuz_7K-OK(A)_drawing.svg.png)
Пилотируемые корабли «Союз» можно разделить на проектные поколения. «Союз-1» — «Союз-11» (1967–1971) были кораблями первого поколения с экипажем до трех человек без скафандров и отличались от последующих изогнутыми солнечными панелями и использованием автоматической стыковочной навигационной системы «Игла» , для которой требовался специальный радар. антенны. В это первое поколение вошли оригинальные корабли «Союз 7К-ОК» и «Союз 7К-ОКС» для стыковки с космической станцией «Салют-1» . Система стыковки зонда и тормоза позволила осуществить внутреннюю пересадку космонавтов с корабля «Союз» на станцию.
« Союз 7К-Л1» был разработан для запуска экипажа с Земли на облет Луны и был главной надеждой на советский облет Луны. В рамках программы «Зонд» в 1967–1970 годах он совершил несколько испытательных полетов ( от «Зонда 4» до «Зонда 8 »), которые привели к множественным отказам в системах входа в атмосферу 7К-Л1. Остальные 7К-Л1 были списаны. « Союз 7К-Л3» проектировался и разрабатывался параллельно с «Союзом 7К-Л1», но также был списан. У «Союза-1» возникли технические проблемы, а космонавт Владимир Комаров погиб в результате крушения космического корабля во время возвращения на Землю. Это был первый смертельный случай в истории космических полетов .
Следующей пилотируемой версией «Союза» стал «Союз 7К-ОКС» . Он был разработан для полетов на космические станции и имел стыковочный порт, позволяющий осуществлять внутренний переход между космическими кораблями. На «Союзе 7К-ОКС» было два полета с экипажем, оба в 1971 году. «Союз-11» , второй полет, разгерметизировался при входе в атмосферу, в результате чего погиб экипаж из трех человек.
Второе поколение, получившее название «Союз-Паром» или «Союз 7К-Т» , включало корабли «Союз-12» и «Союз-40» (1973–1981). У него не было солнечных батарей. На место солнечных батарей поставили две длинные тонкие антенны. Он был разработан на основе концепций военного корабля «Союз» , изученных в предыдущие годы, и был способен перевозить двух космонавтов в скафандрах «Сокол» (после катастрофы «Союза-11» ). Планировалось несколько моделей, но ни одна из них так и не полетела в космос. Эти версии получили названия «Союз П» , «Союз ППК» , «Союз Р» , «Союз 7К-ВИ» и «Союз ОИС» (Орбитальная исследовательская станция).
Версия «Союз 7К-Т/А9» использовалась для полетов на военную космическую станцию «Алмаз» .
«Союз 7К-ТМ» — космический корабль, использовавшийся в испытательном проекте «Аполлон-Союз» в 1975 году, в рамках которого произошла первая и единственная стыковка космического корабля «Союз» с командно-служебным модулем «Аполлон» . В 1976 году на нем также совершался полет в рамках миссии по изучению Земли «Союз-22» . «Союз 7К-ТМ» послужил технологическим мостом к третьему поколению.
Космический корабль « Союз-Т» третьего поколения ( 1976–1986 гг.) снова имел солнечные панели, позволяющие совершать более длительные полеты, переработанную систему сближения «Игла» и новую систему перемещения / ориентации . в сервисном модуле. Он мог перевозить экипаж из трех человек, теперь одетых в скафандры.
Транспортные средства экипажа «Союз-ТМ» (м: русский : модифицированный , латинизированный : модифицированный , букв. «модифицированный») были космическими кораблями «Союз» четвертого поколения и использовались с 1986 по 2002 год для перегоночных полетов на Мир и Международную космическую станцию (МКС).
«Союз ТМА» (а: русский : антропометрический , латинизированный : антропометрический , букв. « антропометрический ») имеет несколько изменений, отвечающих требованиям НАСА для обслуживания Международной космической станции (МКС), включая больший диапазон высоты и веса корабля. экипаж и усовершенствованные парашютные системы. Это также первый автомобиль одноразового использования, оснащенный цифровой технологией управления. «Союз-ТМА» внешне идентичен космическому кораблю «Союз-ТМ», но внутренние различия позволяют разместить на нем более высоких пассажиров с помощью новых регулируемых кушеток для экипажа.
« Союз ТМА-М» представлял собой модернизацию базового корабля «Союз-ТМА» с использованием нового компьютера, цифровых внутренних дисплеев, обновленного стыковочного оборудования, а общая масса корабля была уменьшена на 70 килограммов. Новая версия дебютировала 7 октября 2010 года с запуском корабля «Союз ТМА-01М» с экипажем 25-й экспедиции на МКС . [14]
Миссия «Союз ТМА-08М» установила новый рекорд самой быстрой стыковки экипажа с космической станцией. В миссии использовалась новая шестичасовая рандеву, что быстрее, чем предыдущие запуски «Союзов», которые с 1986 года занимали два дня. [15]
«Союз МС» — последняя плановая модернизация космического корабля «Союз». Его первый полет состоялся в июле 2016 года с миссией «Союз МС-01» . [16] [17] [18]
Основные изменения включают: [19] [20]
Беспилотные корабли «Прогресс» созданы на базе «Союза» и используются для обслуживания космических станций.
Хотя китайский космический корабль «Шэньчжоу» не является прямым производным от «Союза», он использует технологию «Союз ТМ», проданную в 1984 году [ нужна ссылка ] , а индийский орбитальный корабль имеет ту же общую компоновку, что и разработанная «Союзом». [ нужна цитата ]
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
Полный текст Mir Hardware Heritage в Wikisource
_spacecraft.jpg/1280px-Soyuz_19_(Apollo_Soyuz_Test_Project)_spacecraft.jpg)
