Надирный стыковочный узел что такое

Прекрасная РОСС будущего

Что мы знаем о станции, куда переедут российские космонавты с МКС

В этом апреле Россия, кажется, определилась с будущим своей пилотируемой космонавтики. Международная космическая станция в ближайшее десятилетие опустится с орбиты Земли на дно Тихого океана. А после этого, судя по всему, наши космонавты будут летать на околоземную станцию РОСС, первые элементы которой в минувшую пятницу показала журналистам РКК «Энергия». Давайте разберемся в анатомии будущей станции: что уже построено, а что еще в проекте.

Краткая история национальных станций

Идея создать свою высокоширотную национальную станцию (ВШНС) обсуждалась еще в 2014 году. Роскосмос тогда предлагал развернуть ее к 2019 году и выйти из программы МКС в 2020-м. В апреле 2015 года на нее откликнулся президент РФ, когда объявил, что к 2023 году планируется создать на орбите собственную станцию.

В концепции 2014 года станцию собирались строить из российских модулей, исходно предназначавшихся для достройки российского сегмента МКС. Базовым модулем должен был стать многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Прямо сейчас он — на Байконуре, готовится лететь к МКС в июле (о его сложной судьбе читайте в нашем материале «Роковая стружка»). К «Науке» предполагалось пристыковать узловой модуль (УМ) «Причал» — он тоже уже построен и ждет отправки к МКС. Третьим «кирпичиком» станции должен был стать Научно-энергетический модуль (НЭМ), который тоже строился для МКС. А шлюзовую камеру для выходов космонавтов в открытый космос потом думали приспособить для программы российского участия в окололунной станции.

«Фишкой» ВШНС был космический аппарат «ОКА-Т», проект которого разрабатывался с начала 2010-х годов. Этот модуль предназначен для проведения экспериментов в невесомости вне станции — чтобы избежать вибраций от динамических операций и жизнедеятельности экипажа. «ОКА-Т» работала бы отдельно от станции и стыковалась к ней только для заправки топливом и смены расходных материалов и образцов в научной аппаратуре. Также к станции мог быть пристыкован трансформируемый модуль, патент на который был получен в РКК «Энергия» — внутри размещалась центрифуга короткого радиуса, созданная в Институте медико-биологических проблем РАН для профилактики воздействия невесомости на космонавтов. Для доставки экипажей и грузов планировалось использовать корабли «Союз-МС» и «Прогресс-МС».

Концепция российской орбитальной станции 2014 года. В центре шарообразный узловой модуль «Причал», справа к нему пристыкован НЭМ, слева — МЛМ («Наука»), в зенит смотрит шлюзовой модуль, в надир — трансформируемый (надувной) модуль, а над ним — свободнолетающий модуль ОКА-Т

Источник

На «Союзе» к МКС и обратно

В Orbiter есть приключения, от которых веет чем-то неуловимо домашним. В самом деле, что может быть привычнее полёта на «Союзе» к МКС, если это событие происходит в реальности четыре раза в год? Отличное качество аддонов, которые сделали энтузиасты, обещает множество позитивных эмоций, а архивы ЦУПа с информацией о реальном полёте позволяют глубже погрузиться в атмосферу современной космонавтики.

Предупреждение

Этот полёт сложен для начинающих. Если у вас нет опыта полётов в Orbiter и понимания терминологии, рекомендую сначала потренироваться на ПТК НП:

План полёта

Подготовка к полёту

Установка и настройка

Этап 1. Старт с Земли

Я выбрал сценарий полёта «Союза ТМА-8», главным образом потому, что он один из последних в сборнике сценариев (МКС уже достаточно большая), и старт происходит днём. В принципе, никто не мешает вам выбрать любой другой сценарий «Союза».
«Союз ТМА-8» стартовал 30 марта 2006 года с экипажем из космонавта Роскосмоса Павла Виноградова, астронавта NASA Джеффри Уильямса и первого бразильского космонавта Маркоса Понтеса (страница с краткими биографиями):

Старт рано утром, поэтому на этой фотографии ещё ночь

Старт и выведение происходят полностью автоматически. Единственное замечание — во избежание глюков не советую на выведении ставить ускорение времени больше х10, а во всем последующем полёте больше х100.

И Orbiter

А такие кадры пока только в симуляторе. Третья ступень после отделения дренирует баки, удаляясь от только что выведенного «Союза»

Рекомендую сохранить сценарий по Ctrl-S. Ну и можно включить какой-нибудь космический эмбиент, для пущей атмосферности:

Этап 2. Маневры для рандеву с МКС

Итак, мы на орбите, солнечные батареи и антенны раскрыты, начинаем путь к МКС. Прежде всего, необходимо отметить особенности корабля «Союз» в симуляторе:
У корабля есть четыре экрана дополнительной информации, которые переключаются кнопкой U:

Пустой экран
В этом режиме дополнительная информация не выводится и не может помешать другим МФД.

Общее правило полётов на «Союзе» — никуда не торопимся, не злоупотребляем автоматическими режимами поддержания ориентации, экономим топливо.
Лучше развернуться за две-три минуты парой импульсов, чем потратить несколько килограмм топлива на автоматическом развороте.
Импульсный режим очень необычен для Orbiter’а, у других кораблей он практически не встречается, поэтому к нему надо привыкнуть.
Также в клавишах управления есть очень неэргономичная и мешающая ролевой составляющей клавиша — разгерметизация бытового отсека (в норме производится перед разделением отсеков на этапе посадки) — кнопка A без каких-либо модификаторов. Неосторожное нажатие (а по Shift-A вызывается МФД совмещения орбит) — и разгерметизация бытового отсека делает невозможным нормальное ролевое продолжение дальнейшего полёта.

Совмещение плоскостей орбит

Посмотрим параметры орбиты реального полёта:

Если бы не ошибка по наклонению, выведение было бы практически идеальным. А так нам придётся сначала совместить плоскости орбит «Союза» и МКС:

Целых полградуса. Многовато, но деваться некуда. Предлагаю выполнить коррекцию на первом витке (в реальности первый маневр выполнялся через четыре часа после старта). Следующий узел восходящий, значит, надо будет развернуть корабль «вниз» от плоскости орбиты. Не забудьте открыть крышку КТДУ за несколько минут до узла — во первых, она блокирует запуск двигателя, во-вторых, МФД с закрытой крышкой не может посчитать длительность импульса. Вспомним эмпирическое правило — двигатель запускается в момент, когда до узла остается половина расчетного времени работы двигателя:

Начало маневра

Результат

В конце маневра стоит подработать маневровыми двигателями для максимального совмещения орбит. Обратите внимание, что мы потратили целых 20% топлива.
После маневра рекомендую перевести ДПО на минимальный импульсный режим, включить автоматическую систему поддержания солнечной ориентации (она достаточно экономная) кнопкой K и сохранить сценарий.

Синхронизация орбиты с МКС

Смотрим параметры орбиты «Союза» и МКС по МФД «Орбита»:

30 марта, 03:52 UTC, заканчивается первый виток

30 марта, 19:40 UTC, пора готовиться к маневру
Небольшой совет: подготовиться к маневру будет легче, если не торопясь сориентировать корабль на противоположной стороне орбиты против вектора орбитальной скорости (на торможение). Спустя пол-витка «Союз» «сам» займет практически верное положение, которое останется только слегка подкорректировать.
Результата маневра по МФД «Переход» толком не видно — линии сливаются. Переключаемся на МФД «Синхронизация орбит»:

Неплохо, у нас ещё четыре орбиты на то, чтобы подготовиться к синхронизации орбит. Снова включаем режим ориентации на Солнце и ждём:

Наша задача — поднимая перицентр уменьшить параметр DTmin до нуля:

Сближение и стыковка — через виток. Забавно, счетчик времени показывает, что вместо реальной двухсуточной схемы получилась односуточная — так когда-то «Союзы» летали к орбитальным станциям «Салют». Схема не очень удачная — к концу первых суток ярче всего проходит период адаптации к невесомости, и 40-60% экипажа (по статистике) страдают от тошноты. Но нам в виртуальном полёте это не грозит, так что смело идём на стыковку.

Необходимые операции по подготовке стыковки:
Узнать, к какому узлу мы стыкуемся. Исторически, «Союз ТМА-8» стыковался к надирному узлу модуля «Заря», в нумерации сценария это узел номер 1.
Настроить МФД «Стыковка». Включаем МФД «Стыковка», выбираем целью первый стыковочный узел и выводим данные на ИЛС.
Выключить систему ориентации МКС. Нажатием F3 открываем меню кораблей и выбираем ISS. Нажатием кнопки End над блоком курсорных клавиш выключаем систему ориентации. Переключая экраны аналогично «Союзу» по U убеждаемся, что система выключена:

Теперь МКС перестала медленно поворачиваться вокруг своей оси, и мы можем спокойно стыковаться.
Рассчитать дальность начала торможения. С одной стороны, мы не хотим врезаться в МКС. Но, с другой стороны, мы не хотим затормозить слишком далеко, чтобы не пришлось снова тратить топливо на разгон, торможение и ориентацию. Используя только школьные формулы ускорения, скорости и пройденного расстояния, не учитывая расход топлива и уменьшение массы корабля, получаем следующую простую табличку, которая говорит нам, на каком расстоянии надо начинать торможение для данной скорости сближения:

Обратите внимание, что при разнице в скоростей 100 м/с хватит всего 6 км, а при разнице скоростей 200 м/с нужно уже 23 км! Поэтому мы всячески старались уменьшить разницу скоростей ранее в сценарии.

Этап 3.Сближение и стыковка

Вот схема реального сближения и стыковки «Союза ТМА-8» отсюда:

У нас, конечно же, другие параметры полёта, потому что мы выполняли другие маневры. Но из этой картинки есть один полезный совет — стыковаться удобнее днём.
А мы тоже приближаемся к МКС:

Дальность 30 км, пора разворачиваться против вектора скорости относительно МКС.

Дальность 3 км, скорость сближения 20 м/с. Если вы снова посмотрите на схему реальной стыковки, мы идем со скоростью того же порядка, ЦУП не будет нас штрафовать за превышение скорости и опасные маневры.

Дальность 1,2 км. МКС ясно различима и приближается просто с пугающей быстротой. Единственное, что успокаивает — видно, что мы немного промахиваемся и пролетим чуть в стороне, а не врежемся в станцию.

Я начал тормозить с 400 м, пусть будет небольшой запас. Расстояние 200 м, относительная скорость 0. Если у вас ночь, лучше подождать выхода из тени Земли — удобнее стыковаться будет.

Стыковка

А где, собственно говоря, надирный стыковочный узел модуля «Заря»? Вот фото МКС от июля 2006 года с миссии STS-121 «Спейс шаттла»:

Эта фотография сделана с противоположной стороны МКС относительно предыдущей картинки. Таким образом, нам надо теперь сместиться назад и вниз (где у МКС верх, низ, право и лево), повернуть корабль стыковочным узлом вверх и приступить к стыковке. Напоминаю, что топлива у нас не так уж и много, поэтому стоит маневрировать аккуратно и не спешить.

МКС сильно меньше сегодняшней, но все равно впечатляет.
Выключаем МФД кнопкой PWR на экране, переводим экран дополнительной информации в режим стыковки, по Ctrl-O выбираем цель стыковки (ISS), нажатием кнопки O выбираем порт 0 (явно айтишники сценарий делали, раз нумерацию с нуля начинают 🙂 ) и выпускаем стыковочный штырь кнопкой Y.

Надирный узел модуля «Заря» обозначен стрелкой. Но наша задача прицелиться не непосредственно в него, а в мишень для ручной стыковки. Дело в том, что точка, из которой мы смотрим, расположена на месте перископа, и мы видим картинку, как если бы смотрели в ВСК (визир специальный космический). «Точка взгляда» перископа находится чуть в стороне от узла, поэтому и целиться мы должны в специальную мишень. Главная неприятность — мишень может быть не видна, и даже включенная фара её не освещает. Если вы не понимаете, как и куда целиться, включите снова МФД «Стыковка», с ним всё становится понятней. Вот правильное положение:

Внешний вид

Есть стыковка! Что особенно приятно — топлива ещё 513 кг, целых 58%!

Этап 4. Возвращение на Землю

Отстыковываемся от МКС по Ctrl-D.

Смотрим схему посадки реального «Союза ТМА-8» и координаты этапов посадки:

Для нас важно, что долгота начала торможения 324°, т.е. 36° западной долготы. Долгота места посадки 67°, таким образом, «Союз» начинает тормозить за

100° градусов до места посадки.
Готовимся к посадке. Включаем МФД «Аэродинамическое торможение», выбираем как цель «Soyuz Landing Site» и переключаем его в режим карты. Ориентируем корабль против вектора орбитальной скорости (кормой вперед). Ждём 36° западной долготы и начинаем торможение. Тормозим до тех пор, пока расчетный недолёт не составит примерно 100 км.

На высоте примерно 150 км разгерметизируем бытовой отсек (кнопка A) и двумя нажатиями J производим разделение отсеков:

После разделения отсеков выбираем как цель место посадки заново. Спускаемый аппарат в реальности управляется только по крену и тангажу, в симуляторе есть ещё и рыскание. Занимаем положение «кормой вперед» и на первых порах не вмешиваемся в управление — корабль в атмосфере сориентируется самостоятельно:

При необходимости можно выполнять небольшие маневры креном, управляя подъемной силой. Необходимо отметить, что пространство для маневра весьма ограничено, можно исправить только небольшие ошибки:

Парашюты и двигатели мягкой посадки вводятся автоматически:

Ошибка в 15 км, максимальная перегрузка 4,7 g — для ручной посадки отличный результат!

Маркос Понтес вернулся на Землю на «Союзе ТМА-7», третьей на «Союзе ТМА-8» приземлилась Ануше Ансари — уроженка Ирана, гражданка США и четвертый космический турист.

Источник

Смена «Пирса»: зачем на МКС понадобился еще один модуль

24 ноября стартует транспортный грузовой корабль, который доставит на МКС новый модуль под названием «Причал». Его главная задача — обеспечить стыковку со станцией разных объектов, включая новые модули и грузовые корабли. Это второй модуль, запущенный Россией в 2021 году после долгого перерыва в 11 лет. Специально для транспортировки «Причала» был модифицирован корабль серии «Прогресс». По сути, его грузовой отсек заменили на новый модуль, скрепив их вместе. В пятницу «Причал» состыкуется с МКС, однако эксперты не исключают, что в будущем он может быть отсоединен и перемещен в состав новой российской орбитальной станции.

Второй пошел

Согласно плану Роскосмоса, 24 ноября в 16.06 с космодрома Байконур должна стартовать ракета-носитель «Союз-2.1б» с новым модулем для российского сегмента МКС «Причал». На нем отсутствуют собственные двигатели, поэтому ему требуется «тягач», способный модуль его выше с орбиты выведения и пристыковать к станции.

В качестве такого средства доставки используется модифицированный транспортный грузовой корабль «Прогресс-М-УМ». Суть изменений в этой версии том, что двигательный отсек обычного «Прогресса» будет подключен к «Причалу» через особый модуль.

«Причал» — это второй модуль (после «Науки») нового этапа развития российского сегмента МКС и второй модуль, запускаемый в 2021 году. Начавшая летом свою службу на орбите «Наука» была первым российским сегментом МКС, запущенным в течение последних 11 лет.

Сборка узлового модуля «Причал»

Эскизные проекты «Причала» были утверждены в 2011 году, в течение 2014-го были проведены заводские контрольные испытания, и семь лет модуль находился на хранении. В 2021 году работы над проектом снова перешли в активную стадию.

«Причал» нужен для продолжения наращивания станции с помощью новых модулей, сообщили «Известиям» в РКК «Энергия» им. С.П. Королева, где модуль был разработан и произведен. Всего на нем шесть портов, пять из которых предназначены для стыковки кораблей «Союз» и «Прогресс», а также новых модулей, а один — для его соединения с модулем «Наука».

— Будет обеспечена возможность перестыковки в автоматическом режиме научно-энергетического модуля (он пока еще не запущен. — «Известия») и других объектов с осевого узла на боковые и, при необходимости, обратно, — пояснили в РКК «Энергия». — Средства перестыковки управляются и контролируются пассивной гибридной системой — так называется рука-манипулятор.

Очеловеченный «Причал»

Соединенный с «Прогрессом» «Причал» похож на человека с огромными головой и глазами, но крохотными руками и ногами. Роль туловища выполняет «Прогресс», а модуль, имеющий форму шара, смотрится как голова. На белом фоне модуля выделяются темно-красные порты для стыковки — глядя на «Причал» издалека, их вполне можно принять за глаза. На российском развлекательном ресурсе даже организовали конкурс, в ходе которого нужно дорисовать модуль в его человекообразном варианте.

«Причал» — относительно небольшой модуль массой чуть больше 4,5 т и объемом гермоотсека 19 кубометров (примерно как кухня в хрущевке). Гермоотсек, в котором размещено оборудование и есть место для работы космонавтов, поделен на обитаемую и приборную зону с помощью панелей интерьера.

Узловой модуль «Причал»

— По сути, «Причал» заменит утопленный летом «Пирс», который выполнял такую же роль узлового модуля, — пояснил член-корреспондент Российской академии космонавтики Андрей Ионин. — Ведь после присоединения к МКС «Науки» у России почти не осталось возможностей для пристыковки и новых модулей и кораблей.

Вместе с новым модулем корабль привезет на МКС 700 кг разных грузов — ресурсную аппаратуру и расходные материалы, средства водоочистки, медицинского контроля и санитарно-гигиенического обеспечения, средства технического обслуживания и ремонта, а также стандартные продукты для экипажа 66-й основной экспедиции. В итоге масса объединенного с модулем транспортного корабля превысит 8 т.

УМ на орбите

«Причал» должен пристыковаться к МКС через двое суток после старта, вечером в пятницу 26 ноября. Прежде корабль сделает 34 витка вокруг Земли. Это классическая схема, которую используют для минимизации рисков при запуске.

— «Прогресс М-УМ» — не обычный грузовой корабль, это, можно сказать, неординарный объект, — отметил в беседе с «Известиями» источник из ракетно-космической отрасли. — Из-за его необычной формы (грузовой корабль и прикрепленный к нему маленький модуль) у него могут быть особенности при движении вокруг Земли. Вместе с модулем корабль весит чуть более 8 т (обычный «Прогресс» — около 7 т). Безусловно, корабль полностью проработан, но в реальных условиях еще не испытан. Если в полете возникнут проблемы, у специалистов будет больше времени на их решение.

Сейчас к модулю «Наука» пристыкован «Прогресс МС-17». 25 ноября в 14:18, если полет «Прогресса М-УМ» пойдет по плану, МС-17 отсоединят и тем самым освободят стыковочный узел. Этот узел довольно хрупкий — его нужно защищать от радиации. Чем меньше он будет находиться в открытом состоянии, тем лучше, пояснил источник.

— Если у «Причала» вдруг возникнут проблемы на старте, узел может повредиться без защиты, которую пока обеспечивает МС-17. Если же «Прогресс М-УМ» благополучно стартует, но возникнут проблемы в ходе полета, стыковку можно будет перенести на сутки или двое, благо запас топлива это позволяет, — добавил собеседник.

Новый модуль и старая станция

Может возникнуть закономерный вопрос, почему Роскосмос продолжает запускать новые модули к МКС, хотя станция, согласно сообщениям СМИ, уже почти выработала свой ресурс. Но, как пояснил источник «Известий», такие действия вполне логичны.

— Например, у модуля «Наука» практически истекал срок действия. Лучше он поработает несколько лет на МКС, чем пропадет вовсе, — сообщил пожелавший остаться неназванным эксперт. — «Причал» тоже ждал своего часа много лет, запустить его быстрее и легче, чем ту же «Науку», поэтому нет смысла ждать, пока заработает новая российская станция. Тем более что есть теоретическая возможность отсоединить модули от МКС и прикрепить их на новое место.

Как сообщили «Известиям» в Роскосмосе, «Причал» должен обеспечить возможность его стыковки (в том числе одновременной) как с кораблями «Союз» и «Прогресс», так и с пилотируемым транспортным кораблём нового поколения «Орел».

Кроме того, как напомнили в Роскосмосе, федеральная космическая программа предусматривает создание Научно-энергетического модуля (конкурс выиграла РКК «Энергия»). Контракт на его изготовление заключен. В дальнейшем он может быть присоединен к «Причалу».

Источник