Союз (рус. Союз , IPA: [sɐˈjus] , букв. «Союз») — серия космических кораблей , которая находится в эксплуатации с 1960-х годов, совершив более 140 полетов. Он был разработан для советской космической программы ОКБ Королёва (ныне «Энергия» ). «Союз» пришёл на смену космическому кораблю «Восход» и изначально был построен как часть советских пилотируемых лунных программ . Он запускается на вершине одноимённой ракеты «Союз» с космодрома Байконур в Казахстане .
После распада Советского Союза Роскосмос , российское космическое агентство, продолжило разработку и использование «Союза». Между прекращением эксплуатации Space Shuttle в 2011 году и дебютом SpaceX Crew Dragon в 2020 году «Союз» был единственным средством доставки экипажа на Международную космическую станцию и обратно, и эту роль он продолжает выполнять. Конструкция «Союза» также повлияла на другие космические корабли, включая китайский « Шэньчжоу» и российский грузовой корабль «Прогресс» .
«Союз» — это одноразовый космический корабль, состоящий из трех основных секций. В спускаемом модуле космонавты размещаются во время запуска и возвращения в атмосферу. Орбитальный модуль обеспечивает дополнительное жилое пространство и место для хранения во время полета на орбите, но сбрасывается перед возвращением в атмосферу. Служебный модуль, отвечающий за движение и питание, также сбрасывается перед возвращением в атмосферу. Для дополнительной безопасности и аэродинамики космический корабль заключен в обтекатель с системой аварийного покидания во время взлета.
Первая миссия «Союза», «Космос-133» , была запущена в беспилотном режиме 28 ноября 1966 года. Первая пилотируемая миссия «Союза», «Союз-1» , была запущена 23 апреля 1967 года, но трагически закончилась 23 апреля 1967 года, когда парашют не раскрылся при входе в атмосферу, в результате чего погиб космонавт Владимир Комаров . Следующий полет, «Союз-2», был беспилотным. «Союз-3» был запущен 26 октября 1968 года и стал первой успешной пилотируемой миссией программы. Программа потерпела еще одну фатальную неудачу во время «Союза-11» , где разгерметизация кабины во время входа в атмосферу убила весь экипаж. Это единственные люди на сегодняшний день, о которых известно, что они погибли выше линии Кармана , общепринятого определения границы космоса. [1]
Несмотря на эти ранние трагедии, «Союз» заслужил репутацию одного из самых безопасных и экономически эффективных космических кораблей для пилотируемых полетов, что стало наследием, основанным на его беспрецедентной истории эксплуатации. [2] [3] [4] [5] Космический корабль служил основным видом транспорта для космонавтов на космические станции «Салют» , «Мир » и Международную космическую станцию (МКС) и обратно.
Космические корабли «Союз» состоят из трех основных отсеков (сверху вниз, при нахождении на стартовом столе):
Орбитальные и сервисные модули отбрасываются и уничтожаются при возвращении . Такой выбор конструкции, хотя и кажется расточительным, снижает вес космического корабля за счет минимизации необходимого количества тепловой защиты. В результате «Союз» предлагает больше обитаемого внутреннего пространства (7,5 кубических метров, 260 кубических футов) по сравнению с его аналогом «Аполлон» (6,3 м 3 , 220 кубических футов). Хотя модуль возвращения действительно возвращается на Землю, он не подлежит повторному использованию, для каждой миссии необходимо создавать новый космический корабль «Союз». [6]
«Союз» может перевозить до трех членов экипажа и обеспечивать жизнеобеспечение в течение около 30 человеко-дней .
Обтекатель полезной нагрузки защищает «Союз» во время запуска и сбрасывается в начале полета. Оснащенный автоматизированной системой стыковки, космический корабль может работать автономно или под ручным управлением.
Космический корабль «Восток» использовал катапультируемое кресло для спасения космонавта в случае отказа при запуске на малой высоте, а также во время входа в атмосферу; однако, оно, вероятно, было бы неэффективным в первые 20 секунд после старта, когда высота была бы слишком низкой для раскрытия парашюта. Вдохновленные Mercury LES, [ требуется цитата ] советские конструкторы начали работу над аналогичной системой в 1962 году. Это включало разработку сложной сенсорной системы для контроля различных параметров ракеты-носителя и запуска прерывания полета в случае неисправности ускорителя. Основываясь на данных о запусках Р-7 за эти годы, инженеры разработали список наиболее вероятных режимов отказа для ракеты и смогли сузить условия прерывания полета до преждевременного отделения пристегивающегося ускорителя, низкой тяги двигателя, потери давления в камере сгорания или потери наведения ускорителя. Система аварийного спасения космического корабля (SAS ) также могла быть активирована вручную с Земли , но в отличие от американских космических кораблей, у космонавтов не было возможности активировать ее самостоятельно .
Поскольку оказалось практически невозможным полностью отделить весь кожух полезной нагрузки от служебного модуля «Союз», было принято решение разделить кожух между служебным модулем и спускаемым модулем во время аварийного прекращения полета. Для улучшения аэродинамической устойчивости при подъеме были добавлены четыре складных стабилизатора. Два испытательных запуска SAS были проведены в 1966–1967 годах. [7]
Базовая конструкция САС осталась практически неизменной за 50 лет использования, и все запуски «Союза» оснащены ею. Единственное изменение было в 1972 году, когда аэродинамический обтекатель над соплами двигателей САС был снят из соображений экономии веса, поскольку переработанный космический корабль «Союз 7К-Т» нес дополнительное оборудование жизнеобеспечения. Беспилотный грузовой корабль « Прогресс» имеет фиктивную аварийную башню и удаляет стабилизаторы с кожуха полезной нагрузки. Было три неудачных запуска пилотируемого корабля «Союз»: «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 аварийной башни. В 1983 году САС «Союза Т-10а» успешно спасла космонавтов от пожара на стартовой площадке и взрыва ракеты-носителя. [8] Совсем недавно, в 2018 году, подсистема САС в обтекателе полезной нагрузки корабля «Союз МС-10» успешно спасла космонавтов при отказе ракеты через 2 минуты и 45 секунд после старта, после того как аварийно-спасательная башня уже была сброшена.
Носовая часть космического корабля — это орбитальный отсек ( бытовой отсек ), также известный как жилой отсек . В нем размещается все оборудование, которое не понадобится для возвращения, например, эксперименты, камеры или груз. Модуль также содержит туалет, стыковочную авионику и средства связи. Внутренний объем составляет 6 м 3 ( 210 куб. футов), жилое пространство — 5 м 3 (180 куб. футов). На более поздних версиях «Союза» (начиная с «Союза ТМ») был введен небольшой иллюминатор, обеспечивающий экипажу обзор вперед.
Люк между ним и спускаемым модулем может быть закрыт, чтобы изолировать его, чтобы при необходимости он действовал как шлюз, чтобы члены экипажа также могли выйти через его боковой порт (рядом с спускаемым модулем). На стартовой площадке экипаж входит в космический корабль через этот порт. Такое разделение также позволяет настраивать орбитальный модуль в соответствии с миссией с меньшим риском для жизненно важного спускаемого модуля. Условие ориентации в условиях микрогравитации отличается от такового для спускаемого модуля, поскольку члены экипажа стоят или сидят головами к стыковочному порту. Кроме того, спасение экипажа на стартовой площадке или с помощью системы SAS осложнено из-за орбитального модуля.
Разделение орбитального модуля имеет решающее значение для безопасной посадки; без разделения орбитального модуля экипаж не сможет выжить при посадке в спускаемом модуле. Это связано с тем, что орбитальный модуль будет мешать правильному раскрытию парашютов спускаемого модуля, а дополнительная масса превышает возможности основного парашюта и тормозных двигателей по обеспечению безопасной скорости мягкой посадки. В связи с этим орбитальный модуль отделялся до включения возвратного двигателя до конца 1980-х годов. Это гарантировало разделение спускаемого модуля и орбитального модуля до того, как спускаемый модуль будет выведен на траекторию возвращения. Однако после проблемной посадки «Союза ТМ-5» в сентябре 1988 года эта процедура была изменена, и теперь орбитальный модуль отделяется после маневра возвращения. Это изменение было сделано, поскольку экипаж ТМ-5 не мог сойти с орбиты в течение 24 часов после того, как они сбросили свой орбитальный модуль, в котором находились их санитарные объекты и стыковочный узел, необходимый для присоединения к «Миру» . Риск невозможности отделения орбитального модуля фактически оценивается как меньший, чем риск необходимости использования находящихся в нем удобств, включая туалет, после неудачного схода с орбиты.
Спускаемый модуль (русский: Спускаемый Аппара́т , романизированный : spuskáyemy apparát ), также известный как возвращаемая капсула, используется для запуска и возвращения на Землю. Половина спускаемого модуля покрыта термостойким покрытием для защиты во время входа в атмосферу ; эта половина обращена вперед во время входа в атмосферу. Сначала он замедляется атмосферой, затем тормозным парашютом, а затем основным парашютом, который замедляет корабль для посадки. На высоте одного метра над землей запускаются твердотопливные тормозные двигатели, установленные за тепловым экраном, для обеспечения мягкой посадки. Одним из требований к конструкции спускаемого модуля было то, чтобы он имел максимально возможную объемную эффективность (внутренний объем, деленный на площадь корпуса). Наилучшей формой для этого является сфера — как использовалась в спускаемом модуле первого космического корабля «Восток» , — но такая форма не может обеспечить подъемную силу, что приводит к чисто баллистическому входу в атмосферу . Баллистические возвращения тяжелы для пассажиров из-за высокого торможения и не могут быть управляемы за пределами их первоначального увода с орбиты. Поэтому было решено использовать форму «фары», которую использует «Союз» — полусферическая верхняя часть, соединенная едва наклоненной (семь градусов) конической секцией с классическим сферическим тепловым экраном. Такая форма позволяет создавать небольшую подъемную силу из-за неравномерного распределения веса. Прозвище было придумано в то время, когда почти каждая фара была круглой. Небольшие размеры спускаемого аппарата привели к тому, что после гибели экипажа « Союза-11» в нем находился экипаж всего из двух человек . Более поздний космический корабль «Союз-Т» решил эту проблему. Внутренний объем «Союза СА» составляет 4 м 3 (140 куб. футов); 2,5 м 3 (88 куб. футов) пригодны для экипажа (жилого пространства).
Система тепловой защиты на слегка конических боковых стенках отделена от конструкции, чтобы также обеспечить защиту от микрометеоритов на орбите. [9] Слегка изогнутый тепловой экран внизу состоит из «аблятора толщиной от 21 до 28 мм (стеклофенольный композит), который удерживается кронштейнами примерно в 15 мм от алюминиевой подложки AMg-6 толщиной 3,5 мм. В зазоре между аблятором теплозащитного экрана и алюминиевой подложкой находится волокнистая изоляция из кремнезема низкой плотности VIM (толщиной 8 мм). [9]
В задней части корабля находится служебный модуль ( прибо́рно-агрегатный отсе́к ) . Он имеет герметичный контейнер в форме раздутой банки (приборный отсек, priborniy otsek ), в котором размещены системы терморегулирования, электропитания, дальней радиосвязи , радиотелеметрии , а также приборы ориентации и управления. Негерметичная часть служебного модуля (агрегатный отсек, agregatniy otsek ) содержит основной двигатель и жидкостную двигательную установку , использующую N 2 O 4 и НДМГ [10] для маневрирования на орбите и начала спуска на Землю . Корабль также имеет систему двигателей малой тяги для ориентации, присоединённую к переходному отсеку ( perekhodnoi otsek ). Снаружи служебного модуля находятся датчики системы ориентации и солнечная батарея, которая ориентируется на Солнце вращением корабля. Неполное разделение служебного и возвращаемого модулей привело к аварийным ситуациям во время полета кораблей «Союз-5» , «Союз ТМА-10» и «Союз ТМА-11» , что привело к неправильной ориентации при входе в атмосферу (сначала люк для входа экипажа). Отказ нескольких пироболтов не разорвал связь между служебным и возвращаемым модулями в последних двух полетах.
«Союз» использует метод, аналогичный методу командно-сервисного модуля «Аполлон» США 1970-х годов для схода с орбиты. Космический корабль разворачивается двигателем вперед, а главный двигатель запускается для схода с орбиты на дальней стороне Земли перед запланированным местом посадки. Это требует наименьшего количества топлива для возвращения в атмосферу ; космический корабль движется по эллиптической переходной орбите Хохмана к точке входа в атмосферу, где атмосферное сопротивление замедляет его достаточно, чтобы сойти с орбиты.
Ранние космические корабли «Союз» затем имели служебный и орбитальный модули, одновременно отсоединяемые от спускаемого модуля. Поскольку они соединены трубками и электрическими кабелями с спускаемым модулем, это способствовало их разделению и позволяло избежать изменения ориентации спускаемого модуля. [ требуется цитата ] Позднее космические корабли «Союз» отделяли орбитальный модуль до запуска основного двигателя, что экономило топливо. После проблемы с посадкой «Союза ТМ-5» орбитальный модуль снова отделялся только после запуска двигателя возвращения, что привело (но не вызвало) [ требуется цитата ] аварийных ситуаций «Союза ТМА-10» и «ТМА-11» . Орбитальный модуль не может оставаться на орбите в качестве дополнения к космической станции, поскольку шлюзовой люк между орбитальным и возвращаемым модулями является частью возвращаемого модуля, и поэтому орбитальный модуль разгерметизируется после разделения.
Вход в атмосферу обычно осуществляется на «рассветной» стороне Земли, так что спасательные вертолеты могут видеть космический корабль, когда он спускается в вечерних сумерках, освещенный Солнцем, когда он находится выше тени Земли. [ необходима цитата ] Корабль «Союз» предназначен для посадки на землю, обычно где-то в пустынях Казахстана в Центральной Азии. Это контрастирует с ранними пилотируемыми космическими кораблями США и нынешним SpaceX Crew Dragon, которые приводняются в океане.
Космический корабль «Союз» непрерывно совершенствовался с начала 1960-х годов. Таким образом, существует несколько различных версий, предложений и проектов.
Сергей Королев изначально продвигал концепцию окололунного комплекса «Союз-АБВ» ( 7К-9К-11К ) (также известного как Л1 ), в котором двухместный корабль «Союз-7К» должен был встречаться с другими компонентами (9К и 11К) на околоземной орбите для сборки лунного экскурсионного корабля, компоненты которого доставлялись бы проверенной ракетой Р-7 .
_drawing.svg/1280px-Soyuz_7K-OK(A)_drawing.svg.png)
Пилотируемые космические корабли «Союз» можно классифицировать по поколениям конструкций. «Союз-1» — «Союз-11» (1967–1971) были кораблями первого поколения, перевозившими экипаж из трех человек без скафандров и отличавшимися от последующих своими изогнутыми солнечными панелями и использованием автоматической навигационной системы стыковки «Игла» , которая требовала специальных радиолокационных антенн. Это первое поколение включало в себя оригинальный «Союз-7К-ОК» и «Союз-7К-ОКС» для стыковки с космической станцией «Салют-1» . Система стыковки зонда и стыковочного гнезда позволяла осуществлять внутренний переход космонавтов из «Союза» на станцию.
Союз 7К-Л1 был разработан для запуска экипажа с Земли для облета Луны и был главной надеждой для советского окололунного полета. Он имел несколько испытательных полетов в программе Зонд с 1967 по 1970 год ( Зонд 4 - Зонд 8 ), которые привели к многочисленным отказам в системах возвращения 7К-Л1. Оставшиеся 7К-Л1 были списаны. Союз 7К-Л3 был спроектирован и разработан параллельно с Союзом 7К-Л1, но также был списан. Союз 1 страдал от технических проблем, и космонавт Владимир Комаров погиб, когда космический корабль разбился во время возвращения на Землю. Это был первый смертельный случай в полете в истории космических полетов .
Следующей пилотируемой версией «Союза» стал « Союз 7К-ОКС» . Он был разработан для полетов на космической станции и имел стыковочный узел, который позволял осуществлять внутренние перемещения между космическими кораблями. «Союз 7К-ОКС» совершил два пилотируемых полета, оба в 1971 году. «Союз-11» , второй полет, разгерметизировался при входе в атмосферу, в результате чего погибли три члена экипажа.
_drawing.png/1280px-Soyuz_7K-TM_(APAS)_drawing.png)
Второе поколение, называемое Союз-перегонщик или Союз-7К-Т , включало Союз-12 — Союз-40 (1973–1981). Он не имел солнечных батарей. Вместо солнечных панелей были установлены две длинные тонкие антенны. Он был разработан на основе военных концепций «Союза», изученных в предыдущие годы, и был способен перевозить двух космонавтов в скафандрах «Сокол» (после аварии «Союза-11» ). Было запланировано несколько моделей, но ни одна из них не летала в космос. Эти версии назывались «Союз П» , «Союз ППК» , «Союз Р» , «Союз 7К-ВИ» и «Союз ОИС» (орбитальная исследовательская станция).
Модификация «Союз 7К-Т/А9» использовалась для полетов на военную космическую станцию «Алмаз» .
Союз 7К-ТМ был космическим кораблем, использовавшимся в испытательном проекте «Аполлон-Союз» в 1975 году, в ходе которого была осуществлена первая и единственная стыковка космического корабля «Союз» с командно-служебным модулем «Аполлон» . Он также был запущен в 1976 году в рамках миссии по исследованию Земли «Союз-22» . Союз 7К-ТМ служил технологическим мостом к третьему поколению.
Третье поколение космических кораблей «Союз-Т» ( 1976–1986 ) снова оснащалось солнечными батареями, что позволяло проводить более длительные миссии , усовершенствованной системой сближения «Игла» и новой системой двигателей перемещения/ориентации на служебном модуле. Он мог перевозить экипаж из трех человек , теперь одетых в скафандры.
Транспортные корабли «Союз-ТМ» ( модифицированный ) были четвёртым поколением космических кораблей « Союз » и использовались с 1986 по 2002 год для перегоночных рейсов на станцию « Мир » и Международную космическую станцию (МКС) .
Союз ТМА (A: русский : антропометрический , романизированный : antropometricheskii , букв. « антропометрический ») имеет несколько изменений для удовлетворения требований, запрошенных НАСА для обслуживания Международной космической станции (МКС), включая большую свободу по высоте и весу экипажа и улучшенные парашютные системы. Это также первый одноразовый корабль, оснащенный технологией цифрового управления. Союз-ТМА выглядит идентично космическому кораблю Союз-ТМ снаружи, но внутренние различия позволяют ему размещать более высоких пассажиров с новыми регулируемыми креслами для экипажа.
Союз ТМА-М был усовершенствованной версией базового Союза-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 Союза ТМА-01М , перевозившего экипаж 25-й экспедиции МКС . [12]
Миссия «Союз ТМА-08М» установила новый рекорд самой быстрой стыковки экипажа с космической станцией. В миссии использовалось новое шестичасовое рандеву, быстрее, чем предыдущие запуски «Союзов», которые с 1986 года занимали два дня. [13]
Союз МС — последняя запланированная модернизация космического корабля «Союз». Его первый полет состоялся в июле 2016 года с миссией «Союз МС-01» . [14] [15] [16]
Основные изменения включают в себя: [17] [18]
Беспилотные космические корабли «Прогресс» созданы на базе кораблей «Союз» и используются для обслуживания космических станций.
Хотя китайский космический корабль «Шэньчжоу» не является прямым производным от «Союза», он использует технологию «Союза ТМ», проданную в 1984 году [ нужна ссылка ] , а индийский орбитальный корабль имеет ту же общую компоновку, что и впервые созданный «Союз». [ нужна ссылка ]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
Полный текст Mir Hardware Heritage в Wikisource
_spacecraft.jpg/1280px-Soyuz_19_(Apollo_Soyuz_Test_Project)_spacecraft.jpg)
