Text
                    РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ КОРПОРАЦИЯ
ЭНЕРГИЯ
ИМЕНИ С.П. КОРОЛЁВА
ПЕРВОЕ ДЕСЯТИЛЕТИЕ
XXI ВЕКА
2001-2011

Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева в первом десятилетии XXI века
2011
УДК 629.7
ББК 39.6
Р19
Главный редактор В.А. Лопота
Члены редакционной коллегии: Н.И. Зеленщиков, А.В.Вовк, В.М. Филин, И.С.Радугин, А.Г. Деречин, Н.А. Брюханов, А.Ф. Стрекалов, Л.Т. Баранов, В.П. Рябов, А.Е. Кареев, В.А. Марченко, М.В. Комаров, А.Л. Мартыновский, Т.В. Федорова, Б.В. Шагов, Р.С. Хамитов, Т.В. Шаповалова.
Авторы: В.А. Лопота, Н.И. Зеленщиков, А.Ф. Стрекалов, В.А. Соловьев, А.В. Вовк, В.М. Филин, И.С. Ра-дугин, Н.А. Брюханов, В.Г. Алиев, А.В. Марков, А.Г. Деречин, А.В. Толяренко, А.А. Кузнецов, С.Н. Вовк, В.В. Синявский, Л.Т. Баранов, В.П. Рябов, А.Е. Кареев, М.В. Комаров, А.Л. Мартыновский, С.В. Гродзен-ский, Б.М. Самсонов, В.П. Шаповалова, А.Н. Симанкова, В.А. Марченко, А.В. Купцов, Т.В. Федорова, Б.В. Шагов, Р.С. Хамитов, А.М. Хабаров, Т.В. Шаповалова, В.В. Цветков, В.А. Морозов, А.М. Слободяник, Н.А. Кабанов, А.А. Бонин, А.В. Литвинов, В.Д. Вачнадзе, А.Д. Шацкий, Б.Л. Дондэ, А.В. Юров, Д.Д. Мирошин, Б.Ф. Яник, В.В. Васильев, И.В. Сорокин, С.А. Красильников, В.Д. Благов, Б.В. Хоценко, В.М. Капустин, О.Ю. Руслякова, А.Б. Железняков, А.Л. Плетницкий, В.Н. Веселов, Ю.А. Токавищев, А.Н. Щербаков, В.И. Кузнецов, В.Д. Сазонов, С.Л. Козлова, А.В. Сухоручкин, В.В. Тесленко, С.В. Бесчастнов, С.Б. Савельев, В.П. Корсун, В.Н. Лобанов, И.В. Фролов, В.С. Ковтун, В.Ю. Беляев.
Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королева в первом десятилетии XXI века.
(2001-2010). — М. : РКК «Энергия». 2011. — с. 832 — К 65-летию образования Корпорации и 50-летию начала эры пилотируемых полетов.
Научное издание
Настоящее издание является продолжением серии книг по истории Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева и приурочено к 65-летию образования Корпорации и 50-летию начала эры пилотируемых полетов.
На страницах книги представлен десятилетний (2001—2010) период деятельности ОАО «Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева». Хроническое недофинансирование работ по государственным заказам, смена руководства, вопреки мнению коллектива, грянувший мировой финансовый кризис значительно осложняли ситуацию. Но коллектив предприятия, следуя традициям, заложенным его основателем, основоположником практической космонавтики, главным конструктором академиком С.П. Королевым, всегда достойно выходил из самых трудных положений. Продолжалась реализация проектов в рамках Федеральной космической программы России, ФЦП «Глонасс», а также крупномасштабных международных проектов: Международная космическая станция, «Морской старт», «Наземный старт» и других, свидетельствующих о планомерном наращивании исследований и освоении космического пространства.
Книга представляет несомненный интерес для широкого круга читателей.
ISBN 978-5-91820-051-3
© Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева, 2011
Создай простоту из беспорядка, из разногласий гармонию, среди трудностей найди возможности
От редакционной коллегии
«Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева в первом десятилетии XXI века (2001 — 2010)» — третий том истории Корпорации.
Прошедшее десятилетие не обошлось без серьезных потрясений. Непродуманные решения об изменении состава руководства Корпорации, их принятие без учета специфики работ предприятия и мнения коллектива привели к двухлетней стагнации и изменению творческого климата Корпорации, что, безусловно, отрицательно сказалось на ее развитии. Полномочия единоличного исполнительного органа РКК «Энергия», избранного в 2005 г., пришлось досрочно прекратить в 2007 г. решением Внеочередного Общего собрания акционеров.
Новое руководство вынуждено было принимать оперативные решения для восстановления квалифицированного кадрового потенциала, стабилизации финансовой работы организации, увеличения портфеля заказов, отказа от кабальных убыточных контрактов, заключенных
прежним единоличным исполнительным органом, и переходить к стратегии ускоренного развития Корпорации.
Работы велись по направлениям в соответствии с утвержденными Федеральными космическими программами, Федеральной целевой программой «Глонасс» и коммерческими контрактами.
В 2008—2009 гг. были определены основные направления стратегии развития, начата модернизация производственно-технологической базы и освоение новых ключевых космических технологий, которые будут положены в основу развития перспективных направлений космонавтики и сохранения конкурентных преимуществ РКК «Энергия» на рынке космических услуг.
Книга написана непосредственными участниками работ. Редакционная коллегия приносит искреннюю благодарность всем, кто принимал активное участие в ее подготовке.
3
Предисловие
26 августа 2011 г. исполняется 65 лет организации, деятельность которой имеет исключительное историческое значение. Масштабы ее за период, незначительный поземным меркам, приобрели размах, непревзойденный до настоящего времени. Рождение отечественной ракетной техники. Создание ракетно-ядерного щита страны на суше и море, первая космическая ракета, продолжающая и сегодня служить стране. Первые в мире шаги по исследованию космического пространства (искусственный спутник Земли, исследовательские полеты к Луне, Марсу, Венере), первые отечественные космические аппараты связи «Молния» и наблюдения Земли «Зенит». Первый полет нашего соотечественника Ю.А. Гагарина в космическое пространство и сохранение лидирующих позиций в пилотируемой космонавтике на протяжении пятидесяти лет, включая создание первого поколения орбитальных станций, многоразовой космической системы «Энергия-Буран», системы транспортно-технического обслуживания на базе пилотируемых кораблей типа «Союз» и грузовых «Прогресс». Все это — основные вехи творческого пути коллектива.
Перестроечный и постперестроечный разрушительные периоды оказались самыми сложными за все годы работы предприятия. Если в трудные послевоенные годы руководители ОКБ-1 встречали понимание руководства страны и реально ощущали его поддержку, то теперь приходилось бороться за выживание. Но самое страшное — бороться со скептиками, с обвинениями в адрес создателей космической техники, с европейскими, заокеанскими и отечественными искателями «правды» о настоящих первопроходцах. И тем не менее этот период был ознаменован новыми космическими рекордами: строительство станции нового поколения, первого в мире стартового комплекса морского базирования, развитие современных технологий для нового поколения автоматических аппаратов наблюдения, связи и решения других перспективных задач.
Сегодня перед Корпорацией стоят новые задачи — в новых экономических условиях сделать правильный выбор интеграционных процессов, протекающих в отечественной ракетно-космической промышленности, сохранить и преумножить свой потенциал для последую
щих этапов развития мировой космонавтики, обеспечив доступ к будущим межпланетным проектам и высоким технологиям, создаваемым высокоразвитыми странами на этапах их разработки.
К концу первого десятилетия третьего тысячелетия человечество практически отработало все технические решения, позволяющие осваивать околоземные орбиты и исследовать планеты Солнечной системы с использованием автоматических космических аппаратов и устройств.
Для перехода к освоению планет земной группы и получения качественно новых знаний, расширяющих представления об окружающем мире, человечеству предстоит сделать следующий шаг и, прежде всего, в создании эффективных средств перемещения человека в пределах Солнечной системы и формировании экологически замкнутых систем для этих целей.
Очевидно, это произойдет в условиях глобализации мировой экономики, формирования единого информационного пространства. Особенности интегрированных процессов, протекающих при этом, более всего отразятся на направлениях развития и темпах осуществления космических программ.
Время и прогресс диктуют свои условия. Проекты освоения Солнечной системы будут чрезвычайно сложными технически, их реализация не под силу какой-либо одной стране и потребует объединения достижений в области науки, технологий и ресурсов наиболее развитой части земной цивилизации. Только на таких условиях страны-участники получат неоспоримые преимущества в экономическом развитии и закрепят за собой бесспорное лидерство.
Таким образом, на новом этапе развития космонавтики успех, безусловно, будет сопутствовать тем, кто создаст условия для разработки и освоения ключевых технологий, востребованных в перспективных программах. При этом самым необходимым станет умение сформировать оптимальную организационную инфраструктуру, восприимчивую к инновационному развитию и производству космических средств нового поколения в конкурентной среде мирового рынка в возможно короткие сроки при минимальных затратах.
4
ЭНЕРг I
С* СВИЧА
I h
ЭНЕРГИЯ^ имения
АО «РАКЕТНО-
	| КОСМИЧЕСКАЯ*^
4
КОРПОРАЦИЯ "ЭНЕРГИЯ? ИМЕНИ С.П. КОРОЛЕВА»	4 '
ОАО «Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева»
Открытое акционерное общество «Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева» — стратегическое предприятие России, головное по пилотируемым космическим системам. Большое внимание уделяет работам по созданию новых космических технологий, включая разработку специализированных автоматических космических систем различного назначения, ракетных систем для выведения космических аппаратов на орбиту. Проявляет активность на зарубежном рынке ракетных и космических услуг. Является лидером по внедрению наукоемких космических технологий для производства продукции некосмического профиля.
Структура:
•	Головное конструкторское бюро;
•	филиал «Байконур»;
•	ЗАО «Завод экспериментального машиностроения РКК "Энергия"»;
•	ЗАО «Волжское КБ»;
•	ЗАО «ПО "Космос" РКК "Энергия"»;
•	развитая социальная инфраструктура.
В собственности государства 38% акций Корпорации.
Историческая справка
Современное название предприятие получило в 1994 г. До этого оно было известно как Особое конструкторское бюро-1 (ОКБ-1), Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), Научно-производственное объединение (НПО) «Энергия».
На предприятии в середине 40-х — начале 50-х г. XX в. были созданы первые отечественные баллистические ракеты различных типов — от мобильных сухопутных комплексов тактического назначения до баллистических ракет подводных лодок и стратегических межконтинентальных носителей термоядерного оружия. Здесь разработаны 14 стратегических ракетных комплексов, 11 из которых сданы на вооружение и переданы в серийное производство на другие заводы, в том числе комплексы первых жидкостных и твердотопливных ракет, включая ракеты на высоко- и низкокипящих компонентах жидкого топлива. Первая космическая ракета Р-7 до настоящего
времени остается одной из самых надежных космических ракет в мире. Этими проектами были заложены основы дальнейшего развития ракетного вооружения страны.
С начала 50-х годов предприятие инициировало и возглавляло работы практически по всем направлениям развития космонавтики. Первый искусственный спутник Земли (1957) и первая ракета космического назначения типа Р-7 («Спутник»), доставившая его на орбиту, первый полет человека в космическое пространство, осуществленный гражданином нашей страны Ю.А. Гагариным (1961), первые автоматические аппараты, запущенные к Луне и планетам Солнечной системы — Венере и Марсу (1959— 1969), первые спутники для научных исследований (с 1957 г.), первая «мягкая» посадка на Луну (1966) — все это было создано и осуществлено благодаря гениальной мысли и инициативе талантливого инженера и организатора, главного конструктора отечественных ракетно-космических систем, основоположника практической космонавтики академика С.П. Королева.
При головной роли предприятия созданы и эксплуатировались:
•	отечественные пилотируемые космические корабли «Восток» (1960—1963), на одном из которых совершил полет Ю.А. Гагарин, «Восход» (1964—1968), «Союз» (1966—1981), «Союз Т» (1979—1986), «Союз ТМ» (1986-2002);
•	отечественные грузовые космические корабли «Прогресс» (1978—1989), «Прогресс М» (с 1989 г.);
•	орбитальныестанции«Салют»( 1971 ),«Салют-4» (1974—1977), «Салют-6» (1977—1982), «Салют-7» (1982—1991) и многомодульная станция «Мир» (1986—2001), ставшая первым Международным исследовательским космическим центром, на котором выполнялись проекты «Евромир», «Мир—Шаттл», «Мир—НАСА»;
•	космическая орбитальная обсерватория «Гамма» астрофизического и геофизического направлений (1990— 1992);
•	космические аппараты «Зенит» для детальной фотосъемки земной поверхности (1962);
•	первые отечественные спутники связи «Молния-1» (1965), современные спутники связи «Ямал -100» (1999),
6
ОАО «Ракетно-космическая корпорация" Энергия" имени С.П. Королева»
«Ямал-200» (2003), созданные на базе универсальной космической платформы «Виктория»;
•	многоразовая космическая система «Энергия —Буран» с крупнейшей в мире ракетой-носителем «Энергия» (1987), которая до настоящего времени не имеет технических аналогов в мире, и многоразовым орбитальным кораблем «Буран» (1988);
•	разработаны и другие проекты, направленные на развитие перспективных средств ракетно-космической техники (пилотируемые лунные комплексы Л 1, ЛЗ, ракета-носитель сверхтяжелого класса Н1, многоцелевой орбитальный комплекс, марсианский пилотируемый комплекс, спутник дистанционного зондирования Земли «БелКА» и др.).
Предприятие являлось активным участником международных космических программ: «Союз—Аполлон», «Интеркосмос». В 1991 — 1998 гг. впервые в мире в рамках транснациональной компании осуществлена разработка комплекса «Морской старт».
Основные направления деятельности
Пилотируемые космические системы
•	разработка (с 1993 г.) и эксплуатация (с 1998 г.) Российского сегмента (PC) Международной космической станции (МКС), включая координацию работ по нему российских и зарубежных предприятий, участие в создании и эксплуатации функционального грузового блока «Заря», создание и эксплуатация служебного модуля «Звезда» (2000), стыковочного модуля-отсека «Пирс» (2001), малых исследовательских модулей «Поиск» (2009), «Рассвет» (2010);
•	изготовление и обеспечение полетов по программе МКС кораблей «Прогресс М», «Прогресс Ml», «Союз ТМ» (с 2000 г.). Разработка, изготовление и эксплуатация в рамках программы МКС грузового корабля «Прогресс М-М» (с 2008 г.) и пилотируемых кораблей «Союз ТМА» (с 2002 г.), «Союз ТМА-М» (с 2010 г.);
•	обеспечение проведения программ фундаментальных и научно-прикладных космических экспериментов и исследований с использованием средств PC МКС, кораблей типа «Союз» и «Прогресс»;
•	разработки но развитию PC МКС, включая проекты многоцелевого лабораторного, энергетических и узловых модулей с максимальным использованием достижений робототехники;
•	разработка перспективного пилотируемого транспортного корабля нового поколения с использованием
новейших достижений в области кибернетики, нанотехнологий, микроэлектроники и др.;
•	создание и поставка российских систем для европейского грузового корабля ATV (система дозаправки, система стыковки, стыковочный узел и система управления российскими системами), обеспечение интеграции корабля с PC МКС.
Автоматические космические системы
•	разработка, изготовление и эксплуатация (с 1999 г.) спутников связи на базе универсальной космической платформы «Виктория» собственной разработки;
•	создание на базе этой платформы специализированных спутников для решения задач в интересах государственных и коммерческих заказчиков, в том числе спутников дистанционного зондирования Земли.
Ракетные системы
•	разработка и производство разгонных блоков типа ДМ (с 1969 г.), ДМ-SL (с 1998 г.), используемых в качестве космических ступеней ракет-носителей типа «Протон» и «Зенит-ЗЗА», включая разработку и производство современных модернизаций этих блоков, в том числе разгонного блока ДМ-ЗЛБ для проекта «Наземный старт»;
•	создание и эксплуатация (с 1999 г.) совместно с компаниями США, Украины и Норвегии ракетно-космического комплекса морского базирования «Морской старт» для запусков коммерческих спутников на высокие околоземные орбиты с помощью ракет-носителей «Зенит-ЗЗЛ», создание, оснащение и интеграция в состав комплекса его ракетного сегмента в целом;
•	участие в создании ракетно-космического комплекса наземного базирования «Наземный старт» как варианта развития комплекса «Морской старт» применительно к возможностям космодрома Байконур;
•	разработка предложений по модернизации и повышению энергетических характеристик российских ракет-носителей в интересах решения задач выведения на околоземные орбиты космических аппаратов различного назначения.
Перспективные программы
•	дальнейшее освоение околоземного пространства на базе развития PC МКС и его потребительских свойств, создание транспортной пилотируемой космической системы нового поколения;
•	разработка пилотируемых космических систем для осуществления межпланетных экспедиций;
•	разработка и создание космических телекоммуникационных и энергетических систем на базе крупногабаритных космических антенн и рефлекторов.
7
ОАО «Ракетно-космическая корпорация ” Энергия" имени С.П. Королева»
Оказание услуг
•	обеспечение технической подготовки и полетов космонавтов и астронавтов в рамках контрактов с зарубежными космическими агентствами и организациями;
•	размещение полезных нагрузок зарубежных агентств и организаций на борту PC МКС, кораблей типа «Союз», «Прогресс», использование в их интересах российской научной аппаратуры;
•	проектирование, изготовление, испытания и эксплуатация ракетно-космической техники для российских государственных ведомств и коммерческих заказчиков из России и других стран по согласованию с Роскосмосом, в том числе создание спутников связи и набл ю дения;
•	инжиниринговые услуги, консультации в области разработки, создания и эксплуатации наукоемких и сложных инженерных космических систем орбитальной и наземной инфраструктуры по обращениям сторонних организаций и согласованию с Роскосмосом.
Награды
Предприятие награждено четырьмя орденами Ленина, орденом Октябрьской революции, имеет Благодарность Президента Российской Федерации.
Сотрудники
В различные периоды работы организации ее возглавляли академики С.П. Королев (1946—1966), В.П. Мишин (1966-1974), В.П. Глушко (1974-1989), Ю.П. Семенов (1989—2005). В настоящее время деятельностью Корпорации руководит член-корреспондент РАН В.А. Лопота.
В Корпорации работают три действительных члена и два члена-корреспондента Российской академии наук, 197 кандидатов и 29 докторов наук. Ведущие ученые наряду с производственной деятельностью занимаются педагогической работой, в их числе 20 человек имеют ученое звание профессора. За выдающиеся достижения в создании уникальных образцов ракетно-космической техники и освоении космического пространства 25 сотрудникам предприятия было присвоено звание Героя Социалистического Труда, а С.П. Королев и В.П. Глушко дважды удостоены этого звания. Лауреатами Ленинской, Государственных премий и премии Правительства Российской Федерации стали более 200 работников предприятия. Многие сотрудники награждены орденами и медалями. Дважды Героями Советского Союза стали 16 сотрудников, Героями Советского Союза — семь сотрудников предприятия (космонавты). Звания Героя Российской Федерации удостоены 17 сотрудников Корпорации (космонавты).
8
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
Международная космическая станция
Строительство Российского сегмента МКС
История создания МКС
В 90-х годах прошлого века были заключены несколько соглашений между Правительствами России и США с целью строительства совместной Международной космической станции (МКС), которая стала бы воплощением передовых идей на базе опыта, накопленного нашими странами за последние годы в области космонавтики, а также позволит привлечь к строительству крупного космического объекта партнеров из Канады, Европы и Японии.
Российский сегмент (PC) является частью Международной космической станции и предназначен для проведения широкой программы фундаментальных и научно-прикладных исследований и экспериментов с использованием научной аппаратуры, разработанной в различных странах. Он является базой для отработки новых технических средств и технологий, предназначенных для использования на Земле и в перспективных космических проектах, таких как строительство и эксплуатация крупных сооружений на околоземной орбите, межпланетные перелеты,
Российский сегмент МКС: 1 - научно-энергетическая платформа; 2 - функциональный грузовой блок; 3 - модуль стыковочный складской; 4 - исследовательский модуль 1; 5 - стыковочный отсек 2; 6 - исследовательский модуль 2; 7 - исследовательский модуль 3; 8 - универсальный стыковочный модуль (взамен стыковочного отсека 1); 9 - служебный модуль
строительство и эксплуатация планетных и лунных баз, космическое производство и др. Кроме того, участие России в больших проектах, подобных МКС, способствует скорейшей интеграции российских технических и научных предприятий в мировое космическое сообщество.
Национальной программой РФ планировалось построение Российского сегмента (PC) МКС в базовой конфигурации, включающей девять модулей.
Российское космическое агентство поручило РКК «Энергия» роль головной организации по строительству и интеграции Российского сегмента, включая функциональный грузовой блок(ФГБ).
Строительство PC МКС
Развертывание станции предполагалось начать с функционального грузового блока — американского модуля российской разработки и изготовления, технически интегрированного в состав PC МКС. Запуск его, ознаменовавший начало строительства станции на орбите,
ФГБ «Заря» в автономном полете
10
Служебный модуль «Звезда» в составе МКС
состоялся 20 ноября 1998 г. Модуль получил официальное название «Заря».
12 июля 2000 г. был запущен базовый блок Российского сегмента — служебный модуль «Звезда» и состыкован со связкой модулей «Заря» + «Юнити».
Запуском и стыковкой с МКС транспортного пилотируемого корабля «Союз ТМ-31» с экипажем в составе российских космонавтов С.К. Крикалева, Ю.П. Гидзенко и американского астронавта У. Шеперда 2 ноября 2000 г. станция была переведена в режим постоянного пилотируемого полета. 17 сентября
Стыковочный отсек «Пирс» в составе PC МКС
2001 г. грузовой корабль-модуль «Прогресс М-СО1» доставил и интегрировал в состав Российского сегмента стыковочный отсек-модуль «Пирс».
Из-за постоянных трудностей с государственным финансированием работ по развертыванию PC МКС стала очевидной невозможность осуществления базового проекта в полном объеме. Поэтому в течение 2001 —2004 гг. проводился анализ вариантов дальнейшего развития сегмента. Важно было рассмотреть возможное его упрощение при выполнении всех требований и ограничений для PC МКС, принятых в рамках международных обязательств, и в то же
Упрощенный вариант PC МКС: 1 - научно-энергетическая платформа (упрощенная); 2 - функциональный грузовой блок; 3 - многоцелевой модуль; 4 - универсальный стыковочный модуль на базе ФГБ-2; 5-служебный модуль; 6 - стыковочный отсек 1
11
Пилотируемые космические комплексы и системы
время максимально использовать обязательства НАСА по доставке российского оборудования.
Один из промежуточных вариантов, в дополнение к ранее выведенным модулям, включал в себя упрощенную научно-энергетическую платформу (НЭП), универсальный стыковочный модуль (УСМ) на базе дублера модуля ФГБ и многоцелевой модуль. В данном варианте стыковочный отсек (СО1) не удаляется с МКС, а перестыковывается на зенитный порт служебного модуля (СМ) для сокращения габаритов ферменной конструкции упрощенной НЭП. Многоцелевой модуль(МЦМ) предполагалось создать в сотрудничестве с компанией SpaceHab (США).
По результатам дальнейших проработок секцией № 2 НТС Росавиакосмоса 20 февраля 2003 г. был одобрен следующий вариант наращивания PC МКС:
•	создание многоцелевого лабораторного модуля (МЛМ) на базе доработанного модуля ФГБ-2 и его стыковка к надирному порту ФГБ. Модуль имеет двигатели для управления МКС по крену, каюту для третьего члена экипажа, систему переработки урины, обеспечивает доставку и эксплуатацию манипулятора ERA. проведение научных исследований. При этом он сохраняет стыковочный порт на PC МКС при появлении на АС модуля Node-3\
•	создание научно-энергетического модуля (НЭМ) с использованием задела по НЭП. Модуль оснащается радиатором и оборудованием системы электроснабжения, восемью солнечными батареями, дополнительными универсальными рабочими местами. В состав модуля вводится герметичный шлюзовой отсек со стыковочным агрегатом для перестыковки СО1 со служебного на научно-энергетический модуль;
Вариант PC МКС 2003 г.: 1 - научно-энергетический модуль; 2 - функциональный грузовой блок; 3 - многоцелевой лабораторный модуль; 4-малый исследовательский модуль 2; 5-малый исследовательский модуль 1; 6-исследовательский модуль; 7-служебный модуль; 8-стыковочный отсек
•	создание исследовательского модуля (ИМ) с универсальными рабочими местами, предусмотрев возможность стыковки к нему двух малых исследовательских модулей.
В 2003 г. произошла гибель орбитального корабля системы «Спейс Шаттл» Columbia, после которой программа развертывания фактически была заморожена на три года.
В 2005 г. НАСА приняло решение завершить эксплуатацию системы «Спейс Шаттл» в 2010 г. и при этом сократить количество запусков для построения МКС. По соглашению между НАСА и Роскосмосом в числе сокращенных оказался запуск 9А. 1, который в 1996 г. был зарезервирован для выведения модуля НЭП (позже для НЭМ). При этом за НАСА осталось обязательство по доставке на ОК «шаттл» элементов дооснащения МЛМ (шлюзовая камера, радиатор, переносное рабочее место, запасной локтевой элемент манипулятора ERA).
В 2006 г. РКК «Энергия» предложила изменить конфигурацию МЛМ путем существенного расширения его задач как научной лаборатории и перенести место его стыковки с ФГБ на СМ. В то же время РКК «Энергия» предложила свою головную роль в создании МЛМ и единый интегрированный состав систем модуля без разделения их на модульную и станционную части. Последнее позволяло обеспечить переход на современную элементную базу и увеличить внутренний полезный объем модуля. Данные предложения были одобрены Роскосмосом в июле.
В связи с достигнутым между НАСА и Роскосмосом соглашением о доставке экипажей МКС только на кораблях «Союз ТМА» в период 2009—2015 гг. остро встал вопрос об увеличении количества стыковочных портов. После переноса места стыковки лабораторного модуля с ФГБ на СМ необходимо было сохранить стыковочный порт со стороны ФГБ.
В мае 2006 г. проектное подразделение Корпорации предложило создать новый модуль, который будет решать следующие задачи:
•	сохранение стыковочного порта со стороны ФГБ;
•	доставка грузов дооснащения МЛМ;
•	предоставление объема для хранения грузов в интересах PC МКС.
Доставка и стыковка модуля к МКС должна быть
Первые эскизы СГМ: а — на базе модуля СО; б — на основе модуля НЭП
12
Международная космическая станция
обеспечена НАСА с помощью орбитального корабля «шаттл» и манипуляторов корабля и станции в рамках ранее достигнутой договоренности о доставке грузов дооснащения МЛМ.
В течение 2006 г. РКК «Энергия» в инициативном порядке провела работы по определению облика модуля под названием «Стыковочно-грузовой модуль».
В мае 2007 г. Роскосмос и НАСА в модификации № 170 к контракту NAS15-10110 зафиксировали задачу включения такого модуля в состав МКС и доставку его средствами НАСА. При этом модуль должен был решать дополнительную задачу доставки 1 400 кг грузов НАСА во внутреннем объеме. Распоряжением от 14 июня 2007 г. № 261/0 началось его создание.
На этапе разработки эскизного проекта (ЭП) по предложению Роскосмоса модуль получил наименование «Малый исследовательский модуль №1» (МИМ1) и собственное имя — «Рассвет». Дополнительной задачей модуля стало размещение научной аппаратуры.
В 2007 г. было принято решение отказаться от трудновыполнимой задачи перестыковки устаревающего модуля СО1 и создать на базе задела его конструкции новый, расширив спектр его задач работами с научным оборудованием. Модуль получил наименование «Малый исследовательский модуль №2» (МИМ2) и собственное имя — «Поиск». После удаления из состава станции СО1 (перед стыковкой МЛМ) МИМ2 должен взять на себя функцию шлюзового модуля станции.
Общий вид МИМ1: 1 - активный стыковочный агрегат; 2 - телекамера стыковки; 3 - шлюзовая камера; 4 - FRGF; 5 - радиационный теплообменник дополнительный; 6 - стыковочная мишень; 7 - PVGF; 8 - локоть манипулятора ERA
Общий вид МИМ2: 1 - активный стыковочный агрегат; 2 - выходной люк для внекорабельной деятельности; 3 - магнитно-механический замок; 4 - пассивный стыковочный агрегат; 5 - базовая точка пассивная; 6 - поручни
Авторский осмотр МИ М2 в РКК «Энергия» перед отправкой на космодром Байконур
МИМ1 на контрольно-испытательной станции РКК «Энергия»
13
Пилотируемые космические комплексы и системы
PC МКС (I этап): 1-малый исследовательский модуль МИМ2; 2 - служебный модуль; 3 - многоцелевой лабораторный модуль; 4 - шлюзовая камера; 5 - манипулятор ERA; 6-малый исследовательский модуль МИМ1; 7 - функциональный грузовой блок
Благодаря использованию задела по конструкторской документации и отсутствию необходимости экспериментальной отработки МИМ2 удалось создать в рекордно короткие сроки.
10 ноября 2009 г. модуль «Поиск» был запущен на орбиту.
18 мая 2010 г. малый исследовательский модуль «Рассвет» был интегрирован с Международной космической станцией.
В течение 2010—2012 гг. планируется закончить изготовление и осуществить пуск МЛМ.
Международная космическая станция
PC МКС (II этап): 1 -малый исследовательский модуль МИМ1; 2 - многоцелевой лабораторный модуль; 3-научно-энергетический модуль2;	4-узловой модуль;
5 - научно-энергетический модуль 1;	6 - служебный
модуль; 7-малый исследовательский модуль МИМ2; 8 - функциональный грузовой блок
В рамках второго этапа развертывания Российского сегмента в период 2013—2015 гг. планируется запуск узлового модуля (УМ) и двух научно-энергетических модулей (НЭМ1 и НЭМ2), которые увеличат исследовательские возможности PC МКС.
В 2010 г. развернулись работы по определению проектного облика новых модулей. В этом же году выпущен эскизный проект на узловой модуль.
К концу 2010 г. на орбите функционировал пилотируемый комплекс Международной космической станции в составе модулей Российского сегмента: «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет», модулей Американского сегмента: «Юнити», «Дестини», «Хармони», жилого модуля «Транкилити» с модулем панорамного наблюдения «Купола», европейского «Колумбус» и японского «Кибо», шлюзовой камеры «Квест» и ферменных конструкций.
С 2000 по 2010 г. по российской национальной программе на борту станции работали 26 основных экспедиций и 17 экспедиций посещения.
Хронология полетов в рамках программы МКС представлена в Приложении 1.
14
Международная космическая станция
ФГБ «Заря»
В начале 1994 г. Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева (ГКНПЦ им. М.В. Хруничева) — один из основных российских партнеров РКК «Энергия» им. С.П. Королева по строительству PC МКС — приступил к созданию первого элемента станции — функционального грузового блока «Заря», на который возлагались следующие основные задачи:
•	стыковка к нему со стороны гермоадаптера элементов Американского сегмента, а со стороны конического днища и надирного стыковочного агрегата — элементов Российского сегмента;
•	многократный прием топлива от грузовых кораблей «Прогресс», его хранение и передача в баки служебного модуля для выполнения динамических операций — коррекции орбиты, ориентации и стабилизации МКС;
•	обеспечение электроэнергией станции на первом этапе и кратковременного пребывания экипажей;
•	довыведение ФГБ с опорной орбиты высотой 200 км на монтажную высотой 350...400 км;
•	ориентация, стабилизация и коррекция орбиты связки ФГБ + Node-1 до стыковки со служебным модулем;
•	стыковка связки ФГБ -I- Node-1 к служебному модулю.
Первоначально ГКНПЦ им. М.В. Хруничева взял на себя всю разработку и создание ФГБ и его систем, предоставив РКК «Энергия» роль изготовителя и поставщика приборов и агрегатов, необходимых для выполнения задач модуля в составе станции. Но, столкнувшись с рядом проблем разработки и создания бортовой вычислительной системы (БВС), системы управления движением ФГБ + Node-1 при телеоператорном режиме управления стыковкой к СМ, системы управления перекачкой топлива (СУПТ), системы стыковки, систем бортовых измерений для сбора и последующей передачи информации от систем ФГБ и пристыкованных к ФГБ кораблей на СМ, ГКНПЦ им. М.В. Хруничева вынужден был вернуться к традиционной схеме, отработанной при создании, подготовке и эксплуатации изделий серии 77КС («Квант-2», «Кристалл», «Спектр», «Природа»). В марте 1996 г. руководителями ГКНПЦ им. М.В. Хруничева и РКК «Энергия» было принято решение о разделении систем ФГБ на служебный и станционный борты.
Служебный борт должен обеспечивать функционирование модуля в автономном полете и при его сближении и стыковке со служебным модулем (аналогично модулям «Квант-2», «Кристалл», «Спектр», «Природа»). Все задачи управления модулем в составе станции возлагались на станционный борт, разработку
ФГБ готов к отправке на Байконур
которого взяла на себя РКК «Энергия».
Это решение позволило значительно сократить сроки создания ФГБ и его интеграцию в состав Российского сегмента.
Запуск блока планировался на ноябрь 1997 г., но в ходе работ американская сторона выдвинула дополнительные требования, реализация которых привела к необходимости сварочных работ на почти собранном изделии. Пришлось демонтировать приборы, для которых сварка представляла угрозу, и провести необходимые доработки. Новым сроком запуска был определен июнь 1998 г. Однако, когда ФГБ прошел значительную часть электро- и пневмоиспытаний на техническом комплексе космодрома Байконур, из-за задержки срока пуска служебного модуля американская сторона перенесла дату запуска на 20 ноября. Модуль был на три месяца законсервирован, затем работы по его подготовке продолжились. 20 ноября 1998 г. в 8 ч 40 мин стартовала ракета- носитель «Протон», которая успешно вывела ФГБ «Заря» на расчетную околоземную орбиту.
Автономный полет ФГБ «Заря»
15
Пилотируемые космические комплексы и системы
Это был первый модуль МКС, поэтому он должен был «ждать» на орбите служебный модуль «Звезда». Первоначально планировалось, что автономный полет ФГБ «Заря» будет продолжаться 120 сут, затем — 340 сут. Фактически в автономном полете он находился более 600 сут.
26 июля 2000 г. функциональный грузовой блок состыковался со служебным модулем «Звезда».
Служебный модуль «Звезда»
Служебный модуль «Звезда» согласно проекту является основным (базовым) модулем Российского сегмента МКС, выполняющим основные его функции: управление PC (т.е. управление всеми остальными модулями PC МКС), решение задач управления ориентацией всей станции со стороны PC МКС (эта функция, как одна из основных, была определена НАСА и согласована с РКК «Энергия»), обеспечение жизнедеятельности экипажа станции, взаимодействие при интегрированном управлении всей МКС, осуществляемое центральным компьютером Американского сегмента, расположенного в модуле LAB.
Схема и кооперация создания служебного модуля были аналогичны схеме и кооперации создания базового блока станции «Мир»: за корпус нес ответственность ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, за бортовые системы и служебный модуль в целом — РКК «Энергия». Основные бортовые системы служебного модуля, отвечающие за его управление на всех участках полета: система управления бортовым комплексом (СУБК), система управления движением и навигацией (СУДН) и бортовая цифровая вычислительная система (БЦВС) — создавались на основе опыта, приобретенного при построении станции «Мир», и с учетом ряда новых функций, определяемых работой PC МКС в составе станции и его взаимодействием с Американским сегментом. Было организовано взаимодействие с предприятиями Европейского космического агентства Matra Marconi Space, Daimler Vehicle Aerospace и др., которое привело в итоге к соглашению между ЕКА и РКА о проекте разработки и создания бортовых вычислительных средств для СМ европейской промышленностью согласно техническому заданию РКК «Энергия». В процессе формирования структур бортовых систем, проводимого рабочими группами НАСА, «Боинг» и РКК «Энергия», была предложена структура системы ориентации и навигации станции, состоящая из двух равноправных систем: СУДН Российского сегмента, установленной в СМ, и СУДН, размещаемой в Американском. После скрупулезного анализа, длившегося месяц, специалисты НАСА утвердили это предложение. В итоге после совместных проработок
и согласований была принята структура бортовой вычислительной системы PC МКС, совместимой с аналогичной структурой БВС АС, размещенной на модуле LAB. В основе этой структуры бортовой вычислительной системы — центральная машина МДМ (мультиплексор-де-мультиплексор), выполняющая синхронизацию и передачу управляющей информации всем вычислительным системам АС по сетевым шинам мультиплексного канала обмена (МКО) с системой периферийных МДМ АС.
Информационной шиной МКО БВС АС соединяются с центральной вычислительной машиной (ЦВМ) Российского сегмента. Последняя в свою очередь выполняет синхронизацию терминальной ВМ PC, осуществляющей функции СУДН PC и управления бортовыми системами СМ.
Компьютеры СУДН PC и АС также соединены отдельной цифровой магистралью. Режим работы всех ЦВМ — параллельный, с распределенным решением задач управления бортовой аппаратурой МКС, в том числе:
•	ЦМ МДМ LAB — управление всеми МДМ Американского сегмента, в том числе с радиоканалом АС связи с ЦУП г. Хьюстона; синхронизация всех ЦВМ;
•	ЦМ СМ — управление всеми ЦВМ Российского сегмента, взаимодействие по командной радиолинии с ЦУП г. Королева и при отказе ЦМ МДМ — синхронизация терминальных ВМ PC;
•	МДМ системы управления движением АС и ТВМ PC параллельно решают задачи управления движением по схеме master/slave, т.е. одна машина ведущая (она осуществляет управление), вторая — ведомая (рассчитывает управление и всегда готова «перехватить» управление при отказе ведущей).
Служебный модуль «Звезда»
16
Международная космическая станция
Эта структура определила структуру наземных комплексов отладки в РКК «Энергия» и в Центре Джонсона (г. Хьюстон). Стенды (SVF в г. Хьюстоне и НКО в г. Королеве) имеют в основе все четыре ЦВМ и соответствующие для каждой части станции свои периферийные устройства и моделирующие системы. Она же определила последовательность и структуру отладочных процедур отработки и квалификации программного обеспечения (4 bocks tests).
В системе ориентации и навигации PC использовалась аппаратура СУДЫ: датчики БИНС, звездные датчики и т.п. Для приема и передачи специальной информации (релейные команды, унитарные коды, аналоговые сигналы и т.п.) были разработаны устройства сопряжения (УС) различных модификаций.
Терминальная ВМ (ТВМ) служебного модуля посредством УС и приборов СУБА осуществляет управление и контроль всей бортовой аппаратуры служебного модуля. Этим ТВМ выполняют интегрированное управление всей аппаратурой борта и решение всех задач СУДН, что дало основание назвать такую объединенную систему (БЦВС, СУДН, СУБА) бортовым комплексом управления (БКУ).
В БКУ служебного модуля использовалась новая цифровая телеметрическая система БИТС-2, информация которой, помимо того что передавалась на пункты НКУ с помощью ТВ-передатчиков и АРУ, по цифровой магистрали МКО была доступна терминальной ВМ, позволяя выполнять автономный анализ состояния бортовых систем в БВС.
Новая командная радиолиния «Регул» имеет основной канал передачи и приема цифровой информации в ЦВМ СМ. Кроме того, она обладает рядом прямых команд для интеграции работы директивного контура СУБА.
Все эти новые технические решения позволили создать основу для перехода к полной цифровизации бортовых систем в последующих разработках.
Основное место в этих работах занимают разработки программного обеспечения для всех бортовых вычислительных средств, отработки и интеграции бортовых систем, осуществленные за счет использования единой БВС и ее программно-математического обеспечения (ПМО). Было создано ПМО для ЦВМ, ТВМ, УС 21, УС 22, УС 23, а также для компьютера центрального поста (КЦП), ноутбуков, используемых как локальные пульты взаимодействия экипажа с БКУ и БВС.
С учетом опыта управления полетом ОК «Мир» был создан специальный стенд-тренажер для проверки управляющих массивов, разрабатываемых Главной оперативной группой управления ЦУП при проведении летных испытаний и эксплуатации станции. На этом стенде регулярно проверяются все процедуры управления ЦУП (обычно это суточная программа), а также моделирова
ние штатного управления. Последующий опыт эксплуатации PC МКС показал эффективность предусмотренных методов.
Бортовой комплекс управления, включая БВС, его ПМО, стендовую базу, создавали специалисты отделения 03:
РМ. Самитов, Н.К. Беренов, С.Г. Самсонов, А.Н. Скиданов — бортовая цифровая вычислительная система;
В.И. Платонов, В.С. Семячкин, В.П. Ширяев, С.Н. Тимаков, А.Я. Борисенко, М.Б. Черток, С.А. Савченко, А.И. Пахомов, А.С. Варятин, В.С. Рыжов, Д.Н. Дибров, В.М. Гордеев, М.В. Михайлов — система управления движением и навигацией;
Д.Б. Путан, Е.Л. Львов, С.Ю. Снегирев, В.А. Гаршин — система управления бортовым комлексом;
К.А. Качуровский, С.Б. Величкин, С.В. Моисеев, В.М. Ионичев, Ю.В. Стишов — стендовая база;
Ю.М. Захаров, С.И. Гусев, Т.В. Ильина, В.А. Тезин, РА. Панов, И.В. Алдашкин, Л.П. Семенова, Ю.А. Воронин, О.К. Воронин, Е.А. Микрин — ПМО БКУ и интеграционные работы.
После напряженной работы в течение нескольких лет в условиях хронического государственного недофинансирования программы PC МКС завершилось изготовление на заводе ГКНПЦ им. М.В. Хруничева служебного модуля. 31 мая 1998 г. он был доставлен на контрольно-испытательную станцию (КИС) Завода экспериментального машиностроения (ЗЭМ) Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева для заводских электрических испытаний бортовых систем модуля, включая совместные испытания с взаимодействующими системами кораблей «Союз ТМ», «Прогресс» и станционными системами модуля «Заря».
Решающую роль в комплектации СМ аппаратурой и оборудованием бортовых систем сыграл Совет главных конструкторов, который принял решение начать разработку, отработку и изготовление бортовых систем, не дожидаясь выделения необходимого финансирования. К сожалению, неоднократные обращения генерального конструктора РКК«Энергия» им. С.П. Королева Ю.П. Семенова к Президенту Российской Федерации Б.Н. Ельцину и Правительству РФ о необходимости финансирования работ по станции не достигали цели, обещания Правительства оставались «пустыми». Лишь единовременное финансирование НАСА в размере около 60 млн долл, позволило за 1997 г. и первую половину 1998 г. практически завершить изготовление, экспериментальную отработку и поставку всех основных бортовых систем комплексного стенда (электрического аналога) и штатного модуля.
Существенную помощь в разработке БВС и стендов отладки оказала разработка DMS-R, выполненная ЕКА
17
Пилотируемые космические комплексы и системы
за свой счет в обмен на поставку стыковочного узла для нового европейского корабля ATV.
К этому времени удалось также решить проблемы, связанные с освоением в производстве нового провода с изоляцией из многослойного лака типа МС-16-15 для изготовления бортовой кабельной сети и радиочастотного 4-парного провода типа 4РД-100-3-21 (разработки ФГУП ОКБ КП г. Мытищи) с целью изготовления кабелей цифрового контура бортовой вычислительной системы. Благодаря усилиям В.В. Кудрявцева, Ю.С. Карпова и ГК. Седова были проведены большой объем отработки и сертификация провода типа МС-16-15, а совместные квалификационные испытания провода в лаборатории фирмы «Уайт Сэнде Тест» (штат Нью-Мехико) окончательно убедили американских специалистов в безопасности его применения в бортовой кабельной сети (БКС) служебного модуля. В результате удалось снизить массу БКС СМ по сравнению с бортовой кабельной сетью базового блока ОК «Мир» почти на 1 500 кг.
После завершения монтажно-сборочных работ (установка 197 блоков и 99 кабелей), защитных операций и подключения автоматизированной испытательной системы (АИС) 26 августа 1998 г. на служебный модуль было подано питание и начались заводские электроиспытания бортовых систем. После 887 проверок автономных испытаний по 58 ТУ, 322 частным программам и проведения комплексных проверок бортовых систем на режимах полета, отработки и проверки шести версий программноматематического обеспечения БВС модуль 21 апреля 1999 г. был передан на заключительные операции перед его отправкой на ЗИХ ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, откуда ему предстояла дорога на Байконур.
На этапе КИС наиболее активно трудились коллективы испытателей, возглавляемые В.И. Гавриловым и А.П. Кижаевым, бригада ГКНПЦ им. М.В. Хруничева под руководством А.А. Печникова и В.Н. Наумова. Особо следует выделить разработчиков систем Д.Б. Путана, А.И. Бирюка, В.П. Гордеева, Р.М. Самитова, С.Ю. Романова, В.С. Бобровича, В.М. Каплуна и др.
19 мая 1999 г. служебный модуль был доставлен на космодром Байконур для заключительного этапа подготовки к запуску.
К 1 июня завершились работы по установке модуля в сборочный стенд, дооснащение его аппаратурой, оборудованием и кабелями, транспортируемыми вне изделия, подключение наземных и технологических кабелей для связи и питания с наземным оборудованием автоматизированной испытательной системы (установлены для испытаний 46 блоков и около 155 кабелей) и начались проверочные включения систем. Комплексная бригада, состоящая из представителей РКК«Энергия», ЗАО «ЗЭМ»,
РКЗ и КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, целого ряда смежных организаций (РНИИ КП, МНИИРС, НПО «Фазотрон», ВНИИЭМ, НИИХиммаш, Машзавод «Звезда», НИИ ТП и др.), работала в напряженном режиме. Нельзя не отметить доброжелательные отношения и взаимопонимание исполнителей в процессе всего цикла операций. Четкость и слаженность в действиях, взаимозаменяемость и контроль были достигнуты, безусловно, благодаря опыту и прекрасным организационным способностям руководителей — Н.И. Зеленщикова, В.В. Москвина, В.В. Егорова, Н.Н. Матвеева, А.А. Печникова, В.Н. Наумова и др.
С учетом того, какую важную роль в построении Международной космической станции играет служебный модуль, все проверочные испытания на техническом комплексе проводились очень тщательно, особенно впервые примененных на модуле систем: радиосистемы управления связью (РСУС) «Регул», «Лира», телеметрической системы БИТС 2-12, бортовой вычислительной системы, для которой использовались центральная и терминальная вычислительные машины разработки ЕКА, системы управления бортовой автоматики, в цифровой контур которой были введены алгоритмы управления системами терморегулирования, кислородообеспечения «Электрон ВМ», пожарообнаружения, научной аппаратурой и т.д. Дополнительные проверки потребовались для вновь введенных для развития МКС межбортовых радиолиний (МБРЛ).
Электрические проверки бортовых систем СМ (проверочные включения (ПВ) в объеме около 400 проверок) были завершены в сентябре 1999 г. (первый этап) практически в полном объеме в соответствии с техническим планом и отработанными версиями ПМО, включая проверку герметичности в вакуумной камере.
Однако имелись довольно веские основания для повторного цикла испытаний служебного модуля:
•	необходимость подтверждения надежности ракеты-носителя «Протон» после двух ее аварийных запусков (не менее двух-трех успешных пусков PH);
•	планировалось поставить летную версию ПМО после отработки на наземном комплексе отладки (НКО) и комплексном стенде (КС) для перепроверки с ней штатного СМ в ноябре 1999 г.;
•	выполнение регламентных работ по ряду систем (с поканальными их проверками), так как поканальные проверки большинства из них выполнялись на этапе заводских испытаний на КИС ЗЭМ в августе 1998 — марте 1999 г.
Было принято решение о втором цикле испытаний СМ, включая поканальную проверку основных систем, с учетом летной версии ПМО БВС и регламентных работ,
18
Международная космическая станция
в том числе проверку герметичности систем и второй этап испытаний в вакуумной камере. К этому времени наземный запасной комплект инструментов и принадлежностей (ЗИП), практически полностью сформированный согласно документации, находился на техническом комплексе.
Перед началом второго цикла электроиспытаний состоялось ознакомление экипажей станции с бортовыми системами, доставляемым оборудованием, трассами ВнеКД служебного модуля; выполнялись тренировки и отработка бортовой документации по обслуживанию систем СМ с первыми экипажами МКС. В этих работах участвовали российские космонавты и американские астронавты, а также представители НАСА, РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина и РКК «Энергия» им. С.П. Королева:
экипаж МКС-0 (основной — Г.И. Падалка, Н.М. Бударин; дублирующий — В.Г. Корзун, С.Е. Трещев);
экипаж МКС-1 (Уильям Шепард, Ю.П. Гидзенко, С.К. Крикалев);
экипаж МКС-2 (Ю.В. Усачев, Джеймс Восс, Сьюзен Хелмс);
экипаж МКС-3 (Кеннет Бауэрсокс, В.Н. Дежуров, М.В. Тюрин);
экипаж МКС-4 (Ю.И. Онуфриенко, Карл Уолз, Дэниел Берш);
экипаж МКС «такси» (Т.А. Мусабаев, Н.В. Кужель-ная).
Работы обеспечивали специалисты РКК «Энергия»: Л.Г. Шевченко, Т.Н. Жаркова, В.Я. Диденко, И.А. Рожкова, О.В. Смирнова, А.Ф. Полещук, Е.Г. Лохин, О.Г. Артемьев, Ф.Р Слепченко.
Электрические испытания бортовых систем второго цикла (проверочные включения в объеме около 300 проверок) успешно завершились к 17 мая 2000 г. Кроме того, дополнительно выполнены повторные проверки в объеме примерно 400 ПВ.
25 июня после завершения всех сборочных работ провели взвешивание СМ, которое в основном подтвердило правильность принятых решений по дооснащению и массовому контролю. Была зафиксирована масса модуля почти на 500 кг легче допустимой стартовой.
7 июля 2000 г. был осуществлен запуск ракеты-носителя «Протон», доработанной согласно задачам служебного модуля. Он был успешным, и это определило дальнейшую судьбу СМ.
Служебный модуль, заправленный компонентами топлива, сжатыми газами и водой, прибыл в МИК площадки 92 для заключительной подготовки к стыковке с PH «Протон». 8 июля ракета космического назначения (РКН) была транспортирована и установлена на
«Накатка» головного обтекателя на СМ «Звезда»
19
Пилотируемые космические комплексы и системы
Служебный модуль «Звезда» на стартовой позиции. Слева направо: Н.И. Зеленщиков, Ю.П. Семенов, А.И. Киселев, Л.Т. Баранов, А.К, Недайвода, А.Л. Мартыновский, Н.И. Чекин, Ю.Н. Зотов
пусковой установке стартового комплекса для пятидневного цикла стартовой подготовки.
В подготовку СМ на техническом и стартовом комплексах большой вклад внесли специалисты РКК«Энергия»: М.П. Кашицын, О.В. Яковенко, О.А. Будаев, А.В. Алпатов, А.Д. Шарипов, А.Г. Деркач, ГВ. Литвинович, В.В. Цветков, ЮД. Захаров, С.В. Моисеев, В.А. Кормушина, С.Ю. Романов, О.А. Гудков, В.М. Цихоцкий, А.В. Чубуков, И.И.Хамиц, М.А. Шутиков, И.М. Филиппов, ГА. Веселкин, А.В. Вдовенко, В.П. Кураленко, П.В. Мазу-
ров и др.
Старт СМ «Звезда»
Запуск служебного модуля «Звезда» был осуществлен 12 июля 2000 г. в 8 ч 56 мин 6 с по московскому летнему времени. Раскрытие внешних элементов конструкции, построение начальной ориентации, отработка режимов автономной коррекции и стабилизации с помощью бортовой инерциальной навигационной системы (БИНС), тест двухим -пульсной коррекции орбиты объединенной двигательной установкой и т.д. прошли по штатной программе. Стыковка модуля «Звезда» к ранее состыкованным модулям « Заря »+« Юн ити » состоя -лась на четырнадцатые сутки автономного полета 26 июля
в 4 ч 45 мин по московскому летнему времени в зоне радиовидимости российских наземно-измерительных пунктов.
За внесенный при создании служебного модуля вклад многие участники работ были отмечены Почетными грамотами НАСА и Росавиакосмоса, благодарностями в приказе директора Росавиакосмоса, памятными подарками РКК «Энергия» им. С.П. Королева.
С 26 июля по 2 ноября 2000 г. служебный модуль находился в составе МКС в так называемом «беспилотном» режиме. 6 августа был запущен грузовой корабль «Прогресс М1-3», доставивший на СМ оборудование для дооснащения (примерно 615 кг) его бортовых систем, обеспечивающих полет станции с экипажем (аппаратуру СУДН, терморегулирования, связи и телевидения, два компьютера IBM ThinkPad, систему «Воздух» (очистка атмосферы от СО2), систему кислородообеспе-чения «Электрон ВМ», санитарно-гигиеническое оборудование, пищу и установку для ее приготовления, одежду, средства личной гигиены и индивидуальной защиты космонавтов, различные инструменты, а также бортовую документацию).
8 сентября 2000 г. в числе американских астронавтов на корабле «шаттл» («Атлантис» STS-106 2А.2В) стартовали Ю.И. Маленченко и Б.В. Моруков. Они выполнили разгрузку корабля «Прогресс МПЗ», дооснащение служебного оборудования, включая блоки 800 А и приборы СЭП, отладку, ремонт и профилактические работы с бортовыми системами СМ для их подготовки к прибытию первой основной экспедиции МКС-1 в составе У. Шепарда, С.К. Крикалева, Ю.П. Гидзенко (позывной — «Ураган»).
Стыковочный отсек «Пирс»
В соответствии с Российской национальной программой строительства и эксплуатации МКС в 1995—1997 гг. в РКК «Энергия» развернулись работы, связанные с изготовлением второго модуля Российского сегмента — стыковочного отсека (СО).
Основные функции этого модуля — дооснащение МКС специализированным отсеком и обеспечение вне-корабельной деятельности (выходы в открытый космос в процессе развертывания PC МКС и выполнения программы научно-прикладных исследований), а также создание дополнительного порта для стыковки и функционирования в составе станции российских транспортных пилотируемых и грузовых кораблей.
Средством доставки и интеграции стыковочного отсека в состав PC МКС являлся специализированный грузовой корабль, создававшийся на базе транспортного грузового корабля «Прогресс М». Разработка
20
Международная космическая станция
Стыковочный отсек «Пирс» на контрольноиспытательной станции РКК «Энергия»
Стыковочный отсек «Пирс» (Байконур, площадка 254)
документации, экспериментальная отработка, изготовление летного стыковочного отсека и грузового корабля для его доставки шли параллельно с изготовлением и подготовкой к пуску служебного модуля «Звезда», что в условиях дефицита госбюджетного финансирования программы МКС не могло не привести к пролонгированию сроков его подготовки и пуска. Однако в 2000 г. подготовка летного и экспериментальных изделий для сопровождения полета стыковочного отсека заметно активизировались. В октябре летный СО был собран и передан на контрольно-испытательную станцию.
Согласно программе создания тренажно-стендовой базы для тренировок экипажей МКС по выполнению ВнеКД в 2000 г. были подготовлены две экспериментальные установки. В конце года состоялись первые тренировки по отработке целевых задач выхода в от
крытый космос экипажей МКС-2, МКС-4, в первом квартале 2001 г. — экипажей МКС-3, МКС-5.
В июне 2001 г. грузовой корабль-модуль «Прогресс М-СО 1», получивший название «Пирс», прошел полный цикл заводских контрольных испытаний и в июле был отправлен на технический комплекс.
15 сентября 2001 г. после завершения полного цикла подготовки на космодроме Байконур грузовой корабль-модуль стартовал к станции.
17 сентября он был успешно пристыкован к на-дирному порту служебного модуля «Звезда» PC МКС. У экипажа появилась возможность осуществлять выходы с целью интеграции модуля в состав станции — создания дополнительного порта для стыковки и функционирования транспортных пилотируемых и грузовых кораблей, монтажа на наружной поверхности стыковочного отсека двух грузовых стрел, обеспечивающих транспортировку как переносимых по поверхности станции грузов целевого назначения, так и работающих при выходе в открытый космос операторов.
За время эксплуатации модуля «Пирс» в составе PC МКС в целях обеспечения развертывания станции и выполнения программы научно-прикладных исследований к концу 2010 г. выполнен 31 выход в открытый космос.
«Прогресс М-СО 1» во время заключительной стадии подготовки на космодроме Байконур
«Прогресс М-СО1» на стартовой позиции
21
Пилотируемые космические комплексы и системы
Лопота Виталий Александрович (1950 г.р.) в 1981 г. окончил Ленинградский политехнический институт, где продолжил работу. С 1991 г. — директор, главный конструктор Центрального научно-исследовательского и опытно-конструкторского института робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК). С июля 2007 г. — Президент Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева, генеральный конструктор, технический руководитель, заместитель председателя Госкомиссии по летным испытаниям пилотируемых космических комплексов. Председатель Совета директоров предприятий наукограда Королев. Член-корреспондент РАН, доктор технических наук. Заслуженный деятель науки Российской Федерации, награжден орденами «За заслуги перед Отечеством» IV степени, «Почета», медалью «В память 300-летия Санкт-Петербурга» и другими наградами
22
Международная космическая станция
Малый исследовательский модуль «Поиск»
В соответствии с «Федеральной космической программой России на 2006—2015 годы» в 2007 г. в РКК «Энергия» развернулись работы, связанные с изготовлением малого исследовательского модуля № 2(МИМ2) — «Поиск».
Назначение МИМ2:
•	организация дополнительного порта, обеспечивающего стыковку транспортных кораблей типа «Союз» и «Прогресс» к станции после стыковки МИМ2 с модулем «Звезда»;
•	обеспечение внекорабельной деятельности в качестве отсека для шлюзования двух космонавтов;
•	предоставление до 2 м3 полезных объемов в гермоотсеке для размещения научной аппаратуры (НА) и хранения грузов;
•	обеспечение транзитной передачи топлива от транспортных грузовых кораблей (ТГК) типа «Прогресс» через свои магистрали дозаправки с обеспечением дренажа перед расстыковкой с ТГК;
•	размещение двух базовых точек для установки внешней научной аппаратуры и грузовой стрелы (ГСтМ);
•	доставка в гермоотсеке до 870 кг грузов для PC МКС.
Комплекс целевых нагрузок (КЦН) малого исследовательского модуля «Поиск» предназначен для выполнения научных экспериментов, предусмотренных Долгосрочной программой научно-прикладных исследований (НПИ) на Российском сегменте Международной космической станции, а также для проведения работ с коммерческими полезными нагрузками при внекорабельной (ВнеКД) деятельности.
Основные технические характеристики МИМ2
Масса, кг.......................................3 670
Максимальная длина (по плоскостям стыка стыковочных агрегатов), мм.4 049
Максимальный диаметр корпуса, мм................2 550
Диаметр проходного сечения люков, мм............800
Диаметр люка для обеспечения внекорабельной деятельности, мм...............1 000
Объем гермоотсека, м3.........................<12,5
Объем для хранения грузов и НА, м3.............>2,0
Средства доставки на орбиту...Ракета-носитель «Союз»,
Корабль-модуль
«Прогресс М-МИМ2»
Малый исследовательский модуль «Поиск»: а — внешний вид;
б — в составе грузового корабля
Фун кцион и ро-вание КЦН нового модуля осуществляется с использованием ресурсов, предоставляемых как его собственными бортовыми системами, так и служебными системами СМ. В структуру комплекса входят универсальные рабочие места для проведения экспериментов, механические адаптеры для установки аппаратуры, собственно научная аппаратура, а также кабели для ее подключения к электрическим (информационным) интерфейсам модуля.
Для размещения научной аппаратуры в герметичном отсеке модуля «Поиск» выделяется объем 0,2 м3. Для визуально-инстру
ментальных наблюдений используются два иллюминатора диаметром 228 мм. Предусмотрено подключение аппаратуры к имеющимся бортовым электророзеткам и каналам передачи телеметрической информации. На внешней поверхности модуля для установки аппаратуры создано универсальное рабочее место (УРМ) с механическим интерфейсом в виде базовой точки пассивной. Электропитание, управление и контроль состояния аппаратуры, установленной на УРМ, обеспечиваются ресурсами служебного модуля.
Научная аппаратура доставляется на PC МКС транспортными грузовыми кораблями «Прогресс» и устанавливается в модуле «Поиск» после начала его функционирования в составе сегмента.
В соответствии с технологией сменных полезных нагрузок размещение, подключение и активация научной аппаратуры на модуле «Поиск» осуществляется поэтапно, по мере ее готовности в течение 2010 г. и последующих лет, исходя из наличия на модуле свободных рабочих мест и ресурсов.
К	онтракт с Роскосмосом на создание МИМ2 был подписан 17 ноября 2007 г., а 26 декабря вышел
23
Пилотируемые космические комплексы и системы
Космонавт М. Сураев и астронавт Д. Уилльямс во время процедуры ознакомления с МИМ2
10 ноября 2009 г. с космодрома Байконур в 17 ч 22 мин 4 с по московскому времени осуществлен запуск транспортного грузового корабля-модуля «Прогресс М-МИМ2».
12 ноября корабль-модуль после автономного двухсуточного полета состыковался с Международной космической станцией, в составе которого на станцию был доставлен модуль «Поиск» — четвертый модуль PC МКС.
8 декабря 2009 г. приборно-агрегатный отсек корабля-модуля «Прогресс
МИМ2 «Поиск» на ТКРКК «Энергия» (Байконур)
Приказ президента Корпорации о его создании. От стадии разработки проекта до завершения заводских испытаний и запуска МИМ2 в составе ко-рабля-модуля «Прогресс М-МИМ2» прошло два года. Уложиться в такие короткие сроки удалось, безусловно, благодаря тому, что МИМ2 создан с максимальным использованием задела по стыковочному отсеку СО1 «Пирс» и кораблю-модулю «Прогресс М-СО1». Был проведен ряд доработок по результа-
там эксплуатации модуля «Пирс», а также доработок, обусловленных необходимостью проведения научных исследований. Уже через год, в ноябре 2008 г., был изготовлен корпус МИМ2, а в апреле 2009 г. начались его комплексные испытания на КИС, которые завершились 2 сентября испытаниями в барокамере.
Важным процессом являлась стыковка МИМ2 в составе корабля-модуля с МКС. Для успешного осуществления этой ответственной операции на модуле «Звезда» PC МКС были проведены следующие подготовительные работы: 8 и 10 июня 2009 г. в соответствии с программой полета Международной космической станции российский космонавт Геннадий Падалка (командир основной экспедиции МКС-20) и астронавт НАСА Майкл Баррат (бортинженер-1 МКС-20) осуществили два выхода в открытое космическое пространство. Целью первого выхода была установка антенн радиотехнической системы «Курс» на зенитный порт служебного модуля «Звезда» с подключением к ним кабелей, последующий контроль их установки путем фотографирования с использованием грузовой стрелы; второго — завершение монтажных работ на зенитном причале служебного модуля «Звезда»: установка конусной крышки стыковочного агрегата вместо плоской, которая временно закрывала причал.
7 сентября 2009 г. модуль в составе корабля-модуля «Прогресс М-МИМ2» был отправлен на космодром Байконур, где началась подготовка к запуску.
М-МИМ2» завершил свой полет и в соответствии с программой вошел в плотные слои земной атмосферы над заданным районом акватории южной части Тихого океана.
Приборно-агрегатный отсек полностью выполнил возложенную на него задачу — доставил на Международную космическую станцию малый исследовательский модуль «Поиск».
14 января 2010 г. в соответствии с программой полета Международной космической станции российские космонавты Олег Котов (бортинженер МКС-22, командир
Корабль-модуль «Прогресс М-МИМ2» в полете (вверху); прибор но-агрегатный отсек «Прогресс М -МИМ2» перед затоплением
24
Международная космическая станция
Модуль «Поиск» в составе Российского сегмента станции
МКС-23) и Максим Сураев (бортинженер МКС-21) осуществили плановый выход в космическое пространство.
Целью выхода было завершение монтажных работ на зенитном причале служебного модуля «Звезда» МКС:
•	прокладка и подключение кабелей «Курс-П» между модулями «Звезда» и «Поиск»;
•	установка антенн АР-ВКА, 2АР-ВКА на модуле «Поиск»;
•	установка мишени контроля стыковки на модуль «Поиск»;
•	прокладка и подключение кабеля Ethernet между модулями «Звезда» и «Поиск»;
•	установка клапанов ЭВТИ и поручней в зонах выходных люков ВЛ 1 и ВЛ2 на модуле «Поиск»;
•демонтаж платформы с контейнером «Биориск» на модуле «Пирс».
Эти операции проводились для подготовки модуля «Поиск» Российского сегмента МКС к приему транспортных грузовых кораблей «Прогресс М» и пилотируемых кораблей «Союз ТМА».
После интеграции в состав Российского сегмента на МИМ2 планируется развертывание работ с целью реализации новых экспериментов согласно Долгосрочной программе и продолжение ряда исследований, уже начатых ранее.
Разработка, создание и испытания малого исследовательского модуля МИМ2 осуществлялись под непосредственным руководством В.А. Лопоты, Н.И. Зелен-щикова, Ю.И. Григорьева, С.Ю. Романова коллективами в следующем составе:
Л.К. Черных, С.А. Красильников, М.А. Костенко, Н.В. Федорова, А.Н. Куликов, Т.Н. Иванова, П.В. Косенков, Г.И. Цыганкова, О.А. Кирилова, Л.В. Шарашо-ва, С.В. Николаева, В.И. Ермаков, С.К. Лапин — общая координация работ;
Н.А. Брюханов, А.Г. Бидеев, И.И. Хамиц, М.А. Шу-тиков, В.В. Цветков, Д.В. Карасев, А.В. Павличенко, Н.В. Колесник, А.В. Лямзин, Н.А. Шебанов, В.Б. Ай-нулов, В.А. Милованов, РИ. Беглов и др. — проектное направление;
А.Г. Чернявский, РМ. Магжанов, А.М. Золотарев, Б.Ю. Фролов, И.В. Смирнов, С.А. Горяйнов, Е.В. Долганов, С.Н. Колосов, В.Г. Лазарев, П.В. Мазуров, В.М. Папазов и др. — конструкторское направление;
Е.А. Микрин, РМ. Самитов, Н.К. Беренов, А.В. Вдовенко, В.Е. Вишнеков, С.И. Гусев, С.Ю. Снегирев, С.А. Андрианов, Е.Л. Лепетюхина, А.Ю. Макеев, С.Н. Маслов, Ю.А. Зорин, В.В. Козлов, А.Н. Мартынов, В.А. Михеев, Т.Н. Текунова, Н.Н. Лифарь, Л.Е. Лисицына, А.В. Булатов, А.В. Поливода, А.В. Перетрухин, Б.Ф. Рядинский, В.П. Шебанов и др. — разработка бортовых систем, системы управления и ее программного обеспечения;
А.А. Басов, Ю.А. Беляшкин, А.П. Елчин, Д.В. Лагутин, А.М. Ракитин, Т.С. Гуршилова, В.Е. Черненко, С.В. Журова, Л.Н. Ефанова, Е.В. Уткина и др. — разработка СОТР, СОЖ;
М.П. Кашицын,В.В. Квашнин, А.К. Кудряков, В.Н. Пе-ревозников, Н.К. Петров, А.А. Привалов, М.Ю. Семенов, О.В. Яковенко, В.А. Лагутин, А.Н. Ганцев, А.Г. Абаренов, А.М. Кондратов, В.П. Наумкин, Ю.В. Попов, О.В. Бураков, А.В. Данилов, А.М. Чеботарев, А.В. Пантюлина и др. — наземная отработка и испытания;
А.В. Толяренко, М.В. Лихачев, В.И. Абрамов, ГА. Козлова, В.И. Кузнецов и др. — подготовка рабочего места испытаний;
Л.Т. Баранов, Н.Н. Матвеев, А.Е. Подолинский, В.И. Овчинников, О.П. Шавырин, Г.Р. Стрекалов, В.П. Шевченко и др. — подготовка и испытания наТК;
А.Ю. Калери, С.В. Бронников, С.С. Киреевичев, А.Ф. Полещук, В.Г. Сорока, А.А. Новожилов, Д.В. Дуду-кин, В.Я. Диденко, Т.Н. Жаркова, В.С. Ульянов, Л .Г. Шевченко — подготовка экипажей.
В изготовлении, испытаниях, подготовке и запуске модуля МИМ2 принимали активное участие представители ЗАО «ЗЭМ»: А.Ф. Стрекалов (генеральный директор), А.В. Алпатов, А.Н. Андриканис, Е.А. Булатов, В.П. Василенков, В.И. Горбунов, С.А. Горохов, Е.В. Демусенко, С.Н. Егорцев, К.В. Миронов, А.А. Епишин, М.П. Калин, А.П. Кижаев, В.А. Ильенков, Е.Ю. Никитанова, Н.В. Корешев, А.С. Краснопольский, В.И. Вишнеков, В.А. Луценко, В.П. Кочка, А.И. Литвиненко, В.Г. Нефтеев, В.А. Пащенко, Б.В. Хворостов, С.Ю. Шачнев, В.А. Кулешов, В.Д. Стефанович, И.Г. Калинина, ГЛ. Чернова, А.А. Шитиков и др.
25
Пилотируемые космические комплексы и системы
Малый исследовательский модуль «Рассвет»
В соответствии с «Федеральной космической программой России на 2006—2015 годы» в 2007 г. в РКК «Энергия» приступили к разработке и изготовлению малого исследовательского модуля №1 (МИМ1) — «Рассвет».
Назначение модуля:
•	организация порта, обеспечивающего стыковку транспортных кораблей типа «Союз» и «Прогресс» к МКС после стыковки МИМ1 с ФГБ;
•	доставка на МКС грузов НАСА в соответствии с модификацией №170 контракта /VAS15-10110 между НАСА и Роскосмосом по оказанию услуг НАСА в период с 2006 по 2011 г., а также грузов НАСА, предназначенных для членов экипажа Роскосмоса;
•	предоставление зон хранения грузов и организация рабочих мест для полезных нагрузок в гермоотсеке после перемещения грузов НАСА из МИМ1 на Американский сегмент (АС) МКС;
•	доставка на МКС и хранение до переноса на многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) грузов дооснащения МЛМ: шлюзовой камеры, радиатора, локтя манипулятора ERA, переносного рабочего места.
Подход грузовых и транспортных кораблей к надир-ному причалу мог обеспечить и пристыкованный к МКС переходной модуль простой конфигурации. Но в условиях, когда одной из главных задач станции является выполнение программы научных экспериментов, создавать модуль только для стыковки было бы нецелесообразно.
В результате было принято решение создать модуль, который предоставит возможность проведения научных экспериментов, обеспечит стыковку российских кораблей, доставку на МКС дополнительных грузов. Новый модуль
Основные технические характеристики МИМ1
Масса в составе ОК «шаттл», кг.................8	004
Максимальная длина (по плоскостям стыка стыковочных агрегатов), мм.6 000
Максимальный диаметр корпуса, мм...............2	205
Диаметр проходного сечения люков, мм............800
Объем гермоотсека, м3.........................<17,4
Объем для хранения грузов и НА, м3................5
Объем для интеграции НА, м3.......................3
позволит увеличить рабочий объем, выделяемый для работы с научной аппаратурой (НА). После выведения на орбиту в состав комплекса его целевых нагрузок будет вводиться оборудование, необходимое для предоставления расширенного спектра услуг для проведения экспериментов. В гермоотсеке будут организованы пять универсальных рабочих мест, оснащаемых
МИМ1 в полетной конфигурации
механическими адап-
терами и целевым оборудованием.
Учитывая обязательства НАСА по доставке российского модуля на МКС, а также имеющийся на предприятии задел по материальной части научно-энергетического модуля, было решено использовать с доработкой готовые корпуса и комплектующие для создания нового изделия. Таковы были предпосылки создания МИМ1.
Контракт с Роскосмосом был подписан в октябре 2007 г. Создать модуль предстояло в крайне сжатые сроки, что удалось благодаря заделу по научно-энергетическому модулю.
В отличие от функционирующих в настоящее время в составе Российского сегмента МКС модулей МИМ1 должен был доставляться на орбиту американским «шаттлом». Кроме того, в его составе на орбиту предстояло доставить оборудование элементов дооснащения многоцелевого лабораторного модуля: локоть манипулятора ERA, радиатор и шлюзовую камеру. Производство и испытания радиатора и шлюзовой камеры объединили с задачей создания МИМ1. Для модуля и доставляемого оборудования заново создавалась вся документация, проводился большой объем экспериментальной отработки; проведены статические, модальные, вибропрочностные, электрические и другие виды испытаний. Многие из них потребовали создания новых сложных экспериментальных установок испытательной базы. Возникли технические проблемы при изготовлении основания экспериментальной установки для динамических испытаний крупногабаритных изделий. Пришлось выпустить три комплекта конструкторской и технологической документации, чтобы найти вариант, соответствующий возможностям завода.
26
Международная космическая станция
1роведение модальных испытаний макета МИМ1
два устройства сопряжения УС-17, поскольку не удалось договориться с ее поставщиками о стоимости и сроках поставки.
Впервые в РКК «Энергия» проводили статические, динамические и модальные испытания, изготовление оснастки и экспериментальных установок для модулей таких размеров. Были сложности и в процессе динамических испытаний, когда оперативно пришлось усилить основание экспериментальной установки. Кроме того, из-за большого объема испытаний очень напряженно работали и специалисты, которые проводили и сопровождали все этапы.
Формирование приборного состава системы управления, разработку ее программно-математического обе-
Подготовка к вибропрочностным (динамическим) испытаниям макета МИМ1
Доставка модулей на орбиту с космодрома Байконур—процесс отработанный. Отправка в США МИМ1 с оборудованием дооснащения МЛМ и комплектом наземного технологического оборудования, а также персонала РКК «Энергия» потребовала решения целого ряда новых организационных и технических вопросов, таких как оформление таможенных документов, подписание на уровне руководителей Роскосмоса и НАСА контрактов на транспортировку и проведение работ, обеспечение пребывания российских специалистов в США.
Другим важным моментом являлась стыковка МИМ1 с МКС, которая выполнялась при помощи манипулятора «шаттла» и канадского манипулятора станции. Это тоже сложный технологический и технический процесс, включающий как сопряжение интер
фейсов «шаттла» и манипулятора станции с МИМ1, так и обеспечение механической стыковки МИМ1 и ФГБ с проведением сложных математических расчетов и моделированием на стендовых базах НАСА и РКК «Энергия».
Кроме подготовки технической документации потребовалось провести большой цикл расчетов и подтвердить соответствие изделия требованиям американской стороны, в том числе и с точки зрения нагрузок. Именно поэтому и был выполнен полный цикл экспериментальной отработки.
МИМ1 создавался практически одновременно с другим малым исследовательским модулем — МИМ2, и в то время, когда завод уже работал по программе удвоенного объема выпуска пилотируемых и грузовых кораблей.
Уже на этапе изготовления МИМ1 пришлось заменить в составе системы бортовых измерений малогабаритную информационно-телеметрическую систему на
спечения и испытания на наземном комплексе отладки (НКО), американских стендах SVF, SAIL осуществляли специалисты НТЦ-ЗЦ. Впервые для полезной нагрузки, выводимой в составе ОК «шаттл», были введены как сквозные испытания, так и тренировки персонала ЦУП и экипажа «шаттл» с задействованием подобного комплекса штатного контура управления: стенд МИМ1 в летной конфигурации, лаборатория Авионики и программного обеспечения «шаттл» (SAIL) в летной конфигурации, Лаборатория Робототехники Канадского манипулятора SSRMS (в составе SVF) в летной конфигурации, члены экипажа «шаттл» (П. Селлерс, Г. Рейсман), ответственные за перенос и стыковку МИМ1 на орбите, наземные телеметрические комплексы «шаттла» и МКС, штатные операционные группы ЦУП-Хьюстон и ЦУП-Москва. Сложность подобного взаимодействия
усугублялась еще и тем, что МИМ1 — это первая полезная нагрузка «шаттла», имеющая с ним информационно-
МИМ1 с установленным на него доставляемым оборудованием в ходе комплексных электроиспытаний на КИС
27
Пилотируемые космические комплексы и системы
Октябрь 2009 г. Осмотр МИМ1 в КИС РКК «Энергия» экипажем ОК «шаттл» STS-132
Выгрузка оборудования МИМ1, доставленного самолетом Ан-124
Декабрь 2009 г. Презентация модуля «Рассвет» перед отправкой в США. Слева направо: Н.И. Зеленщиков, В.А. Лопота, А.А. Кузнецов, А.Ф. Стрекалов
Декабрь 2009 г. Модуль в помещении компании «Астротек» (США, штат Флорида)
логический интерфейс и циклическую телеметрию. Кроме того, МИМ1 — это еще и первая полезная нагрузка Канадского манипулятора, оказывающая на него сильное механическое воздействие при стыковке за счет работы автоматики ССВП. В связи с этим, с одной стороны, многое приходилось делать впервые, с другой — оставаться в рамках графиков подготовки сразу всех изделий и интересов всех групп.
В конце августа 2009 г. были завершены проверки в барокамере герметичности корпуса и пневмогидросистем МИМ1. Модуль был передан на контрольно-испытательную станцию для автономных и комплексных испытаний бортовых систем, в том числе с использованием комплексного стенда служебного модуля «Звезда» Международной космической станции и корабля «СоюзТМА». В октябре на МИМ1 было установлено доставляемое оборудование — шлюзовая камера (ШК) и радиационный теплообменник дополнительный (РТОд), а также проведены обмеры критических точек МИМ1 с установленными на нем оборудованием.
К декабрю 2009 г. изготовление и испытания МИМ1 были завершены, и 15 декабря модуль был отправлен в США для предполетной подготовки и запуска в составе ОК «шаттл».
17 декабря самолет Ан-124 «Руслан» с модулем и комплектом наземного технологического оборудования прибыл на посадочную полосу аэродрома Космического центра им. Кеннеди. После разгрузки оборудование было доставлено в здание подготовки компании «Астротек» (ранее «Спейсхэб»), где модуль вместе с оборудованием дооснащения многоцелевого лабораторного модуля — шлюзовой камерой и радиатором с декабря 2009 г. по март 2010 г. прошел цикл автономных и заключительных испытаний.
В соответствии с графиком подготовки сначала в октябре 2009 г. в КИС, а затем в марте 2010 г. в здании SPPF компании «Астротек» (США) были проведены практические занятия экипажей МКС и «шаттла» с МИМ 1, в том числе со стыковочным механизмом, конструкция которого обеспечивала его демонтаж на орбите
28
Международная космическая станция
в случае нештатной стыковки и необходимости возвращения модуля назад в отсек полезного груза «шаттла».
Был доработан сам стыковочный механизм и изготовлены специальные приспособления, обеспечивающие его демонтаж в процессе внекорабельной деятельности.
Все операции ВнеКД отрабатывались в гидролаборатории ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина». Для этого в РКК«Энергия» был разработан и изготовлен специальный макет МИМ1 — экспериментальная установка МИМ1 — ВКД. После завершения ее сборки в конце января 2010 г. представители РКК«Энергия» и ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина» провели специальные испытания с целью оценки средств ВнеКД для обеспечения интеграции МИМ1 с PC МКС. Уже с 3 февраля начались практические занятия экипажей по выполнению целевых задач основной экспедиции МКС-24.
После завершения автономной подготовки 3 апреля МИМ1 был доставлен в здание подготовки модулей для МКС Космического центра им. Кеннеди и официально передан НАСА для интеграции с орбитальным кораблем «шаттл».
14 мая 2010 г. корабль «Атлантис» с российским модулем стартовал к станции, а 18 мая при помощи двух манипуляторов (один размещен на орбитальном корабле, другой — на МКС) модуль «Рассвет» был пристыкован к надирному стыковочному узлу функционального грузового блока «Заря» PC МКС.
После интеграции «Рассвета» в состав PC МКС на модуле планировалось развертывание работ с целью
МИМ1 в отсеке полезного груза «шаттла» «Атлантис»
Перенос (вверху) и стыковка МИМ1 к ФГБ
выполнения новых экспериментов Долгосрочной программы и продолжение ряда исследований, уже начатых ранее на PC МКС, — трех экспериментов по изучению физико-химических процессов, а также перенос и продолжение пяти экспериментов, ранее начатых на служебном модуле.
Разработка, создание и испытания малого исследовательского модуля МИМ1 осуществлялись под непосредственным руководством В.А. Лопоты, Н.И. Зелен-щикова, А.А. Кузнецова, С.Ю. Романова коллективами в следующем составе:
И.А. Алексеев, А.А. Апалько, Л.А. Биткова, ГВ. Гончарова, Л.Н. Зеленина, Е.Б. Канаев, Ю.Н. Кожухина, Е.А. Корженкова,Т.В. Кузишина,И.Н. Кузнецова, Н.В. Му-хамеджанова, С.Ю. Фещенко, Т.В. Парсегова, С.В. Петро-жицкая, Ю.С. Ромашкина, С.Б. Савельев, Е.В. Сорокоу-мова, А.А. Супрун, ГН. Тимофеева, ТА. Ушакова — общая координация и контрактное обеспечение;
Н.А. Брюханов, РМ. Абдулхаликов, В.Б. Айнулов, РИ. Беглов, А.Г Бидеев, А.В. Кузнецов, Р.А. Соломкин, И.М. Филиппов, И.И. Хамиц, М.А. Шутиков и др. — проектное направление;
А.Г. Чернявский, РМ. Магжанов, И.М. Безмозгий, С.А. Горяйнов, Е.В. Долганов, А.С. Жидков, К.С. Исаен-ко, С.А. Кашо, С.Н. Колосов, В.Г. Лазарев, П.В. Мазуров, В.М. Папазов, Б.Ф. Простаков, А.Н. Софинский и др. — конструкторское направление;
Е.А. Микрин, Н.К. Беренов, В.И. Болдырев, А.В. Вдовенко, В.Е. Вишнеков, С.И. Гусев, В.В. Дорофеева, А.С. Зернов, Ю.А. Зорин, А.А. Иванов, Д.С. Кашубин, В.В. Козлов, В.А. Кормушина, Е.Л. Львов, А.Н. Мартынов, В.А. Михеев, С.В. Моисеев, Н.В. Орловский, В.Н. Павлов, А.В. Перетрухин, Д.Б. Путан, Е.Н. Рябко, Б.Ф. Рядинский, РМ. Самитов, А.Н. Скиданов, А.И. Суб-чев, И.А. Фролов, В.П. Шебанов идр. — разработка бортовых систем, системы управления и ее программного обеспечения;
29
Пилотируемые космические комплексы и системы
С.Ю. Романов, А.А. Басов, Ю.А. Беляшкин, А.П. Ел-чин, Д.В. Лагутин, А.В. Никонов и др. — разработка СОТР, СОЖ, РТОд;
М.П. Кашицын, Б.И. Антонов, С.С. Бобылев, Н.А. Дребезгов, В.В. Квашнин, А.К. Кудряков, В.С. Межин, В.В. Обухов, В.Н. Перевозников, Н.К. Петров, А.А. Привалов, М.Ю. Семенов, В.И. Тройников, Э.В. Щербаков, О.В. Яковенко и др. — наземная отработка и испытания;
А.В. Толяренко, М.В. Лихачев, Е.С. Ершова, А.А. Ефимов, А.М. Гарбар, И.Г. Дмитриев, М.С. Кузнецов, Н.В. Максимовский, В.И. Поваров, И.Ю. Синицына, А.В. Терехов и др. — подготовка рабочего места испытаний и отправка оборудования МИМ1 в США;
А.Ю. Калери, М.В. Андреева, Д.О. Ахмеров, А.Г. Ки-реевичев, С.С. Киреевичев, А.В. Липканский, Е.Г. Лохин, А.Ф. Полещук, Е.В. Романова, Е.Ю. Терехина, В.С. Ульянов, 3.В. Цыганкова, ТА Чибискова, Л.Г. Шевченко— подготовка экипажей.
Наиболее значимый вклад в выполнение работ ЗАО «ЗЭМ» внесли: А.Ф. Стрекалов (генеральный директор), А.В. Алпатов, А.Н. Андриканис, Е.А. Булатов, В.П. Василенков, В.И. Горбунов, С.А. Горохов, Е.В. Демусенко, С.Н. Егорцев, А.А. Епишин, М.П. Калин, А.П. Кижаев, Н.В. Корешев, А.С. Краснопольский, В.А. Луценко, А.П. Колбасов, В.П. Кочка, В.А. Кости-онов, А.И. Литвиненко, В.Г. Нефтеев, В.А. Пащенко, Б.В. Хворостов, С.Ю. Шачнев и др.
Многоцелевой лабораторный модуль «Наука»
Решением Роскомоса от 20 августа 2004 г. первоочередной задачей развития Российского сегмента МКС было определено создание в кратчайшие сроки многоцелевого лабораторного модуля (МЛМ) с использованием материально-технического задела дублера модуля «Заря» — ФГБ-2.
Во исполнение этого решения РКК «Энергия» им. С.П. Королева и ГКНПЦ им. М.В. Хруничева в 2004— 2005 гг. разработали техническое задание, эскизный проект и значительный объем конструкторской документации.
Однако детальный анализ технических и потребительских характеристик, проведенный в процессе проектных и конструкторских работ, показал, что при определенном в проекте техническом облике МЛМ его возможностей для решения целевых задач и развития PC МКС явно недостаточно.
По результатам проработки с участием представителей РКК «Энергия» им. С.П. Королева, ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, ЦНИИмаш и организации «Агат» были подготовлены и согласованы с головными организациями, а затем и утверждены Роскосмосом: Заключение
Дублер модуля «Заря» — ФГБ-2
по обоснованию необходимости уточнения технического облика и характеристик многоцелевого лабораторного модуля и концепции PC МКС и Решение «Об уточнении технического облика, порядка выполнения работ по многоцелевому лабораторному модулю и развитии Российского сегмента Международной космической станции (PC МКС)».
Этим документом на РКК «Энергия» возлагалась роль генерального подрядчика при создании и вводе в эксплуатацию МЛМ.
Предполагалось, что после интеграции в состав Российского сегмента МКС модуль будет обеспечивать:
•	функционирование комплекса целевых нагрузок для выполнения программы научно-прикладных исследований;
•	функционирование шлюзовой камеры, предназначенной для работы с целевыми нагрузками, в том числе с использованием манипулятора ERA;
•	функционирование европейского манипулятора ERA (включая хранение ЗИП ERA для восстановления работоспособности манипулятора в случае необходимости);
Основные технические характеристики МЛМ
Масса на опорной орбите, кг....................20	700
Масса в составе PC МКС, кг..................До	24 000
Длина, мм......................................13 120
Диаметр зоны размещения полезного груза под обтекателем, мм............................4 250
Внутренний объем гермоотсеков, м3................70
Внутренний объем для размещения НА, м3............8
Мощность электропитания для проведения научных экспериментов, кВт......................2,5
30
Международная космическая станция
•	управление МКС по крену и передачу топлива из баков ТГК в баки PC МКС;
•	предоставление порта для стыковок российских транспортных грузовых кораблей типа «Прогресс М» и транспортных пилотируемых кораблей типа «Союз ТМА»;
•	предоставление порта для стыковки модуля дооснащения PC МКС;
•	хранение доставляемых в интересах PC МКС грузов;
•	производство кислорода для удовлетворения потребностей экипажа от двух до шести человек;
•	функционирование каюты для третьего российского члена экипажа и ассенизационно-санитарного устройства (по отдельному решению Федерального космического агентства);
•	функционирование бортовой мастерской PC МКС.
Кроме того, МЛМ доставит европейский манипулятор ERA, грузы и топливо на Российский сегмент.
Для выведения МЛМ на опорную орбиту будет использована ракета-носитель «Протон-М».
Грузы дооснащения МЛМ: шлюзовая камера (ШК) и радиационный теплообменникдополнительный(РТОд) уже доставлены на МКС на ОК «шаттл» совместно с МИМ1 и будут храниться на нем до прибытия МЛМ. Элементы дооснащения установлены на МИМ1 с обеспечением необходимых механических и электрических интерфейсов.
Шлюзовая камера — составная часть модуля, транспортируемая на орбиту отдельно от него и стыкуемая к боковому стыковочному агрегату МЛМ в условиях орбитального полета с помощью манипулятора ERA.
Она предназначена для выполнения следующих задач:
•	извлечения полезных грузов из гермоадаптера МЛМ для размещения их на внешней поверхности станции;
•	приема полезных грузов от манипулятора ERA и перемещения их во внутренний объем шлюзовой камеры и далее в герметичный адаптер МЛМ;
•	научных экспериментов во внутреннем объеме шлюзовой камеры (при условии отсутствия тепловыде-
Подготовка РТОд к монтажу на МИМ1
ления оборудованием эксперимента);
• научных экспериментов снаружи шлюзовой камеры на выдвинутом столе и на специальном организованном месте.
Радиатор и шлюзовая камера прошли полный цикл экспериментальной отработки, автономные, а затем и комплексные испытания в составе МИМ1 на КИС РКК «Энергия» и в США в здании подготовки компании «Астротек».
В марте 2009 г. они были окончательно установлены на МИМ1 и 14 мая доставлены на орбиту в составе орбитального корабля «шаттл».
Примерка агрегата внешней крышки шлюзовой камеры МЛМ
Основные технические характеристики ШК
Масса, кг......................................465
Длина, мм.....................................1	200
Диаметр, мм....................................500
Внутренний объем, м3...........................2,1
Максимальная масса полезного груза, размещаемого в ШК, кг..........................150
Максимальный объем ПГ, м3......................0,3
Основные технические характеристики РТОд
Масса стартовая, кг.............................797
Масса после заправки, кг........................610
Число панелей.....................................3
Габариты в сложенном положении, мм3...........3	100x3 450x1 290
Габариты в рабочем положении, мм3.............7	600x3 450x825
Хладопроизводительность, кВт....................2,3
31
Пилотируемые космические комплексы и системы
Радиационный теплообменник дополнительный является составной частью системы обеспечения теплового режима (СОТР) МЛМ. Он предназначен для рассеивания избыточной тепловой энергии в дополнение к расчетной хладопроизводительности СОТР
После переноса и стыковки радиатора к лабораторному модулю он будет обеспечивать прием теплоносителя, поступающего из СОТР МЛМ, его прохождение по гидравлическим магистралям теплообменника и возврат теплоносителя обратно в магистрали СОТР После стыковки радиатора выполняются его раскрытие и заправка теплоносителем.
Разработка, создание и эксплуатация PC МКС в составе модулей «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет», «Наука» осуществлялись под непосредственным руководством Ю.П. Семенова, В.А. Лопоты, Н.И. Зеленщикова, Ю.И. Григорьева, О.И. Бабкова, В.В. Рюмина, А.А. Кузнецова коллективами в следующем составе:
Г.С. Бакланов, Л.В. Быкова, РГ. Демидкин, Е.И. Журавлев, М.Н. Иванов, Т.Н. Иванова, Е.Б. Канаев, Е.И. Ко-бекгаева, М.А. Костенко, А.Н. Куликов, С.Л. Николаев, А.А. Супрун, Н.В. Федорова, А.М. Хабаров, PC. Хамитов, Л.К. Черных, Б.В. Шагов, В.И. Яин — общая координация и контрактное обеспечение;
Н.А. Брюханов,В.Б. Айнулов,С.С. Бобылев,Л.А. Горшков, А.А. Жидяев, Н.Б. Жуков, И.А. Зубко, В.Д. Мамьянов, С.Н. Панфилова, Н.К. Петров, В.Н. Петухов, А.С. Рязанова, С.Ф. Стойко, В.И. Токарев, И.М. Филиппов, И.И. Ха-миц, В.В. Цветков, Н.А. Шебанов, М.А. Шутиков и др. — проектное направление;
И.С. Ефремов, В.А. Алексашин, А.А. Алимов, В.С. Бо-брович, В.А. Борисов, Ю.А. Воробьев, Ю.А. Глазунов, С.А. Горяйнов, М.Г. Гостев, Е.В. Долганов, А.Н.Домо-рацкий, Е.И.Дрошнев, Б.С. Зеленов, А.М. Золотарев, В.С. Казанин, Л.И. Киселев, В.А. Козлов, А.М. Котович, В.А. Луковников, В.А. Лямин, РМ. Магжанов, П.В. Мазуров, О.Г. Макаров, В.М. Митюхина, И.А. Мордвинников, Е.Ф. Саватеев, ДД. Самусев, В.И. Сенькин, И.В. Смирнов, В.А. Тюльменков, ТИ. Ухарская, Б.Ю. Фролов и др. — конструкторское направление;
В.Н. Бранец, Н.К. Беренов, А.И. Бирюк, В.В. Бирюков, Е.Г Бобров, В.И. Болдырев, Ю.Н. Борисенко, Ю.А. Васин, А.В. Вдовенко, ГА. Веселкин, А.Б. Веселов, В.Е. Вишнеков, Д.В. Волочек, ТА. Голик, В.М. Гордеев, И.Н. Гребенник, С.Н. Грязнов, В.М. Гудсков, М.И. Губанов, Ю.П. Давыдов, Л.Л.Дондэ, Т.К. Драгунова, М.Н. Жарков, В.А. Давыдова, В.В. Дорофеева, ГН. Дунаева, Н.А. Епихина, Э.В. Захаржевская, А.С. Зернов, В.Д. Зиновьев, И.П. Каверина, В.Д. Калганов, В.П. Калмыков, Ю.С. Карпов, Н.И. Кожевникова,
В.А. Кормушина, В.М. Каплун, В.В. Кудрявцев, А.И. Кудрявцев, В.М. Кулеватов, В.П. Кураленко, В.В. Куянцев, Л.Е. Лисицина, Е.Л. Львов, А.С. Лялина, С.М. Майоров, Г.И. Максимкин, В.А. Михеев, В.В. Мосунов, РМ. Са-митов, ГК. Седов, И.М. Обманкин, Т.К. Омаров, В.Н. Павлов, В.И. Папичев, В.Н. Платонов, Ю.П. Прокудин, И.И. Прядехина, А.С. Пуляткин, Д.Б. Путан, О.М. Розенберг, Б.Ф. Рядинский, О.В. Самелик, С.Г. Самсонов, В.С. Семячкин, А.Н. Скиданов, С.С. Смагин, Н.Н. Смирнов, В.С. Сыромятников, ТИ. Тикунова, В.И. Тихонов, Ю.И. Турбин, С.А. Урусов, ГА. Усачев, Н.Н. Феклюнин, И.А. Фролов, Л.А. Цветкова, Б.С. Чижиков, А.И. Ширяев, А.А. Агеев, А.П. Бежко, С.Б. Величкин, В.А. Гаршин, С.И. Гусев, И.В. Дунаева, ЮД. Захаров, ТВ. Ильина, Е.А. Микрин, С.В. Моисеев, Н.В. Орловский, С.Ю. Снегирев и др. — система управления и разработка ее программного обеспечения;
С.Ю. Романов, И.Б. Беляков, Ю.А. Беляшкин, О.А. Гудков, А.П. Елчин, Н.М. Журавлева, Н.А. Коледов, Ю.Б. Куликов, И.А. Кузнецов, С.И. Кузнецов, Ф.М. Лебедев, М.Л. Лузгачев, В.Б. Лыфарь, В.М. Мартынов, В.И. Михайлов, А.А. Нежурин, Л.В. Пеева, Н.Н. Протасов, А.М. Ракитин, Л.Н. Сарычев, А.В. Семенов, О.В. Сургучев, Ю.И. Сухов, А.А. Телегин, ГК. Тощева, В.М. Ци-хоцкий, В.Ф. Широков, Т.К. Широкова, А.М. Щербаков, В.П. Фомичева и др. — агрегаты и системы СОТР, СОЖ;
М.П. Кашицын, В.В. Москвин, Б.И. Антонов, О.В. Бураков, А.В. Воротилин, А.М. Домнин, В.В. Егоров, С.И. Желудков, Б.И. Зуйков, В.С. Иванов, В.В. Квашнин, А.К. Кудряков, В.И. Кузнецов, П.П. Масенко, Н.Н. Матвеев, А.О. Меркулов, А.И. Палицын, А.Е. Подолинский, В.Д. Свирилин, А.В. Толяренко, А.М. Чеботарев, Н С. Шапкин и др. — наземная отработка и испытания;
В.А. Соловьев, Ю.А. Скурский, А.П. Александров, Ю.П. Антошечкин, В.Д. Благов, А.Н. Барышников, С.В. Бронников, С.С. Киреевичев, А.Г. Котов, А.Ф. Полещук, В.И. Станиловская, А.И. Спирин, А.П. Терентьев, В.С. Ульянов, ТА. Чибискова, Е.Н. Четвериков, О.С. Цыганков и др. — летные испытания.
Наиболее значимый вклад в выполнение работ ЗАО «ЗЭМ» внесли: А.Ф. Стрекалов (генеральный директор), А.Н. Андриканис, Б.М. Бочаров, А.А. Борисенко, Е.А. Булатов, В.Е. Гальперин, В.И. Горбунов, С.А. Горохов, Е.В. Демусенко, Ю.Ф. Евсюков, А.А. Епишин, В.А. Ефи-мовский, В.Ф. Захаров, В.А. Ильенков, О.Ю. Калашников, М.П. Калин, А.П. Кижаев, Н.В. Корешев, А.С. Краснопольский, В.А. Кузьмин, М.А. Купцов, В.А. Кулешов, П.А. Лановенко, В.А. Луценко, В.П. Мишанин, И.И. Оби-ралин, А.Н. Прозоров, Н.М. Редькин, В.А. Севастьянов, В.С. Семенов, А.М. Фролов, А.В. Юров, В.М. Яковлев.
32
Эксплуатация станции
Развитие концепции эксплуатации МКС
Целью эксплуатации МКС является постоянное присутствие представителей Земной цивилизации в околоземном космическом пространстве для расширения знаний о Земле, Вселенной и возможности непосредственного участия человека в освоении планет Солнечной системы.
В процессе эксплуатации станции основными задачами являются:
•	выполнение этапных задач полета;
•	обеспечение безопасности экипажа;
•	обеспечение жизнеспособности станции;
•	выполнение целевой программы (достижение поставленных целей полета);
•	управление полетом Российского сегмента станции и кораблей «Союз» и «Прогресс» (планирование полета, реализация плана, контроль полета, принятие и реализация решений по результатам контроля), оценка работы их бортовых систем;
•	оценка эффективности технических решений, принятых на стадиях проектирования и доработки станции и кораблей, анализ технологии управления их полетом в целях ее дальнейшего совершенствования;
•	получение информации, необходимой для подготовки предложений и рекомендаций по совершенствованию перспективных космических средств;
•	материально-техническое обеспечение МКС в ходе ее полета.
Спецификой эксплуатации МКС по сравнению со станциями «Мир» и «Салют» является необходимость всесторонней координации действий международных партнеров в процессе создания ее элементов и их функционирования в составе станции.
В основу сотрудничества международных партнеров при эксплуатации МКС положены два принципа. Первый — единоначалие как основа координирования и интеграции деятельности всех звеньев контура управления и партнеров. Второй — соблюдение национальных интересов стран, участвующих в проекте. В соответствии с «Меморандумом о взаимопонимании» — официальным документом, который регулирует отношения между партнерами, координирующая и интегрирующая роль отведена НАСА (Национальное космическое агентство США).
Защиту национальных интересов обеспечивают различные многосторонние советы и группы.
Экипаж, как одно из звеньев системы, осуществляющей эксплуатацию станции, определен как единый интернациональный коллектив, работающий под началом его командира (поочередно российский космонавт и американский астронавт).
Если с начала пилотируемого полета МКС до конца мая 2009 г. на ее борту работали два-три человека (из двух человек экипаж состоял с апреля 2003 г. по июль 2006 г., когда полеты американских «шаттлов» были прерваны в связи с гибелью корабля «Колумбия»), то после этого периода начиная с апреля 2010 г. — шесть человек: трое — россияне, трое — граждане США и стран-партнеров.
Что же изменилось в эксплуатации станции по сравнению с предыдущим периодом? Что дает увеличение численности экипажа станции с точки зрения эффективности полета МКС? Какие проблемы возникли? Как они решаются?
Увеличение количества космонавтов, одновременно работающих на станции, естественно, приводит к увеличению их рабочего времени, которое может быть отведено на выполнение научной программы, проведение различного рода прикладных работ, экспериментов и исследований. Присутствие большего количества подготовленных космонавтов позволяет выполнить обширную работу в области целого ряда научных направлений, требующих исследований в космосе. Для этого планируется расширить номенклатуру российских исследований, экспериментов и прикладных работ, дооснастив станцию необходимой научной аппаратурой и оборудованием. С этой целью в ноябре 2009 г. и мае 2010 г. к станции были пристыкованы малые исследовательские модули МИМ-2 и МИМ-1 соответственно. Этот процесс планируется продолжить путем дальнейшего наращивания Российского сегмента многоцелевым лабораторным модулем МЛМ. При этом, естественно, увеличивается объем работ, связанных с эксплуатацией станции — с ее материально-техническим обеспечением и управлением полетом.
Опыт эксплуатации орбитальных станций и других космических аппаратов научно-исследовательского
33
Пилотируемые космические комплексы и системы
назначения показал, что одной из важных задач, которые требуется решать при создании научной аппаратуры для МКС, является обеспечение высокой надежности ее функционирования, исключающей необходимость частой замены, что позволит потоянно наращивать ком-плексирование аппаратуры, расширяя спектр исследований. Как представляется, эта задача может решаться только постановкой технологии ее изготовления и процедуры приемки на уровень, достигнутый сейчас в отношении служебных систем станции, к которым предъявляются весьма высокие требования.
Выполнение задач полета МКС в ходе ее эксплуатации в значительной мере обеспечивается благодаря эффективной организации и накапливаемому опыту управления полетом.
В результате увеличения численности экипажа станции возник ряд проблем, связанных с ее эксплуатацией. Усложняется процесс управления полетом. Если раньше на станции постоянно находился один «Союз» в качестве средства спасения экипажа в случае аварии, то теперь к ней пристыкованы два корабля, а в случае «прямой пересменки» экипажа — еще и третий. Наземный персонал управления полетом (а его численность остается прежней) в этот период вынужден заниматься одновременно тремя кораблями. Раньше в течение года к МКС стартовали два «Союза» и четыре «Прогресса», в настоящее время — четыре «Союза» и шесть «Прогрессов». Это практически удвоенное количество ответственных полетных операций, во время которых персонал управления работает с повышенными нагрузкой и напряжением. Так же увеличивается весь объем работ по эксплуатации кораблей.
Изменяется процесс планирования работы экипажа. Ориентировочно на 30% возрос обмен информацией между российскими и американскими специалистами в ходе планирования полета вследствие увеличения объема работы экипажа и необходимости выявления взаимовлияния различных ее видов, выполняемых на двух сегментах. Для компенсации возникающей перегрузки персонала потребовалась дальнейшая автоматизация процесса планирования полета, развитие применяемой в настоящее время автоматизированной системы планирования. Оказалось необходимым и уточнение процедур взаимодействия российской и американской групп планирования.
Требуется обеспечить радиосвязь каждого из трех российских космонавтов, выполняющих самостоятельно сложную работу или исследование, общение с группой управления, с техническими и научными специалистами. Необходимо изыскивать возможность создания дополнительных каналов связи.
Увеличение объема научных работ, исследований и экспериментов на станции требует передачи с борта большего объема информации и доставки на Землю полученных материальных объектов и образцов. Для этого вводится в состав бортовых радиосредств Российского сегмента МКС высокоскоростная система передачи данных по линии «борт-Земля», а также предоставляются дополнительные возможности доставки со станции кораблями «Союз» различного рода накопителей информации и материалов, полученных в ходе экспериментов. Последнее стало осуществимо, поскольку вместо двух кораблей «Союз», возвращавшихся со станции на Землю в течение года, теперь четыре.
Особо следует отметить усложнение работ экипажа и наземного персонала управления полетом при возникновении нештатных ситуаций. К ним следует отнести прежде всего пожар, который невозможно локализовать, разгерметизацию модулей станции, в которых находятся средства жизнеобеспечения экипажа, или отсеков, через которые осуществляется проход космонавтов к кораблям «Союз». В этих ситуациях в срочном порядке, во-первых, требуется изолировать аварийные модули от остальных отсеков, чтобы сохранить жизнеспособность станции. Во-вторых, если экипаж покидает станцию в полном составе, ему необходимо разделиться на две заранее сформированные команды, которые должны «разойтись» по двум «Союзам». Если же авария произойдет во время «прямой
Усложнение процесса управления полетом пилотируемых космических аппаратов				
ПКА	Количество операций	Количество управляющих воздействий	Количество ТМ-параметров	Особенности управления полетом
«Восток» 1961	5	48	400	Сеансное управление одиночным объектом
«Союз» 1966	30	256	1000	Управление разовыми и числовыми командами, с 1979 г. цифровой и аналоговые контуры управления
«Мир» 1986	500	4 096	14 000	«Суточное» управление различными объектами
МКС 1998	5 000	>8 000 Многоуровневые и многовариантные программы	30 000	Распределенное управление из ЦУП-Х и ЦУП-М
МКС 2010	94 000	>12 000 Многоуровневые и многовариантные программы	>50 000	Распределенное управление из нескольких центров
34
Международная космическая станция
пересменки» экипажей, когда на станции будут находиться девять человек, то необходимо распределиться в три «Союза» (третий — это тот, который доставил на станцию очередную смену из трех космонавтов). Это наиболее сложный случай. Все корабли должны незамедлительно, до утраты работоспособности станции, в определенном порядке отстыковаться и отойти от нее, а затем поочередно, в течение до двух суток от момента входа в них экипажа (на большее время запас средств жизнеобеспечения корабля не рассчитан) совершить посадку. В этой ситуации от экипажа и наземного персонала управления полетом требуются оперативное принятие выверенных решений и их реализация. В экипаже, по крайней мере, четыре человека (три россиянина и один американец или два россиянина и два американца) должны быть подготовлены к управлению кораблем «Союз» — по два таких космонавта на каждый корабль в случае аварийного покидания МКС. На третьем «Союзе» в составе смены, прибывающей на станцию, также должны быть два космонавта, подготовленные к управлению. Периодически на МКС необходимо планировать и проводить тренировки экипажа по срочному покиданию станции. Это весьма сложная и ответственная операция, в которой наряду с экипажем станции задействован и персонал управления полетом. Каждый раз при изменении конфигурации станции (а она изменяется с присоединением новых модулей или при стыковке прибывающих кораблей к различным ее причалам) специально сформированная для этой цели команда российских специалистов совместно с американскими коллегами разрабатывает и уточняет детальную схему покидания станции и передает космонавтам соответствующие инструкции. Затем, в ходе выполнения этой операции, группа управления полетом должна контролировать процесс покидания и предоставлять космонавтам необходимые рекомендации.
Достаточно сложной проблемой в настоящее время является поддержание состояния МКС в случае отказов в системах обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) космонавтов. Как на Российском, так и на Американском сегменте СОЖ рассчитаны только на трех человек. При их неисправности на одном из сегментов использование ресурсов другого возможно только в течение непродолжительного времени. Потребуется либо ремонт отказавшего оборудования, либо срочная доставка с Земли исправных элементов, либо, если невозможно ни первое, ни второе, спуск трех человек на Землю с последующим восполнением экипажа после восстановления работоспособности отказавшей системы. Поэтому необходим на станции резерв хотя бы
наиболее критичных средств жизнеобеспечения, чтобы уменьшить напряженность в критических ситуациях.
Проблемой последнего времени вполне обоснованно можно считать и переполнение станции доставляемыми на нее грузами и отработавшим оборудованием. Выходом из этой ситуации является уменьшение количества долго хранящихся на станции грузов, проведение на станции тщательной инвентаризации с выявлением редко используемых приборов и излишних запасных элементов, удаление всего лишнего, как в свое время было сделано на станции «Мир». Кардинальным решением проблемы стала доставка на МКС специального американского модуля для хранения грузов.
При экипаже станции из шести человек Российский сегмент полностью обслуживают российские космонавты, а Американский — астронавты США и стран-партнеров. Такое «распределение» позволяет повысить качество и своевременность обслуживания. При этом не исключается взаимная помощь российских космонавтов и американских астронавтов, а также их совместное участие в ряде операций, например при выходах в открытый космос.
Так, например, ответственность за спасение экипажа в случае пожара и разгерметизации станции, за дозаправку станции топливом, уклонение от космического мусора, поддержание профиля орбиты возложена на ЦУП-М, поддержание непрерывной ориентации МКС, обеспечение глобальной связью — на ЦУП-Х.
Развитие системы управления полетом МКС
В соответствии с принятыми соглашениями каждый партнер, участвующий в программе Международной космической станции, управляет полетом «своей» части станции. Так, до 2008 г. управление полетом МКС осуществлялось двумя Центрами: группой управления Российским сегментом МКС в ЦУП-М и группой управления Американским сегментом в ЦУП-Х.
С появлением в 2008 г. в составе станции европейского модуля «Колумбус» и началом полетов европейского грузового корабля ATV к управлению подключились две европейские группы управления XX^Vi-Columbus (Германия) и ЦУП-ATV (Франция). После стыковки к МКС японского модуля «Кибо» и началом полетов японских грузовых кораблей HTV подключилась также и японская группа управления U^Yl-Kibo.
Каждый партнер для управления своим сегментом использует собственные наземный и бортовой контуры управления, т.е. фазы управления полетом, такие как планирование операций, их реализация, анализ
35
Пилотируемые космические комплексы и системы
состояния бортовых систем и хода выполнения операций, принятие решений, выполняются каждой из групп управления полетом самостоятельно. Наличие нескольких Центров управления приводит к необходимости тщательной взаимной координации действий, составления интегрированных планов полета МКС, автоматизированного обмена планами, телеметрией, командами и другой информацией всеми партнерами.
При управлении полетом МКС ЦУП партнеров работают в тесном взаимодействии, обмениваясь всеми необходимыми видами информации по заранее согласованным интерфейсам и в соответствии с заранее разработанными процедурами.
Организация управления полетом МКС
Для взаимодействия ЦУП-М и ЦУП-Х и вновь присоединившихся партнеров при управлении полетом МКС расширена наземная информационная сеть, которая обеспечивает обмен данными со всеми партнерами в единой системе цифровых стандартов.
Основную связь между ЦУП-М и ЦУП-Х поддерживает трансатлантический канал с пропускной способностью 2,048 Мбит/с.
U^Vi-Columbus выполняет также функции центрального узла связи.
Резервирование в сети обеспечивается только для средств передачи данных и голосовой связи, отнесенных к категории критически важных для полета.
Между Хьюстоном и Москвой существуют также две дополнительные трансатлантические линии. Этот интерфейс используется в основном для передачи данных, не относящихся к полетам (для служебной связи, электронной почты, телеконференций и т.д.). Однако в случае выхода из строя основной и резервной линий основного ин
терфейса, критически важных для полета, передача этих данных и голосовая связь автоматически переключаются на дополнительные каналы, что позволяет продолжить поддержку операций.
При полете ATV технология взаимодействия между российским и американским персоналом в основном сохранилась. Ответственность за взаимодействие с персоналом управления ATVвозложена на ЦУП-М.
Для взаимодействия с персоналом ATV-CC в структуру Главной оперативной группы управления (ГОГУ) введены дополнительные специалисты, знакомые со спецификой этого корабля, в ЦУП-ATV размещена российская консультативная группа, в ЦУП-М — европейская.
Взаимодействие с персоналом управления модулями «Колумбус» и «Кибо» обеспечивает ЦУП-Х. Американский, европейский и японский ЦУП также имеют своих представителей в ЦУП партнеров.
Взаимодействие ЦУП партнеров строится с учетом опыта работы, сложившейся специализации персонала и используемых технических средств ЦУП и наземного комплекса управления (НКУ), а также особенностей взаимодействия с международными партнерами (ЦУП-Х, ЦУП-А7¥идр.).
Основным средством отработки взаимодействия персонала международных партнеров являются совместные тренировки.
Принятие решений и взаимодействие с международными центрами
Ситуации при оперативном управлении полетом МКС настолько разнообразны, что нет точного подсчета их количества и возможности ввести единый критерий качества вариантов решения. Имеется только перечень основных параметров, который может оказаться неполным. Как правило, отсутствуют количественные связи между этими параметрами.
Для процессов принятия оперативных решений, особенно в нештатных ситуациях, характерны ограниченный резерв времени, стремительная динамика протекающих процессов и высокий уровень неопределенности ситуации управления. Все это накладывает строгие требования к безошибочности и качеству, а также своевременности принимаемых решений. Тем самым лицо, принимающее решение, ставится в достаточно жесткие условия. Процесс осложняется тем, что варианты решений необходимо оценивать сразу по нескольким критериям. Причем стоимость последствий в случае неверно принятых решений весьма значительна. Кроме того, нештатная ситуация, как правило, затрагивает Российский, Американский и сегменты других партнеров по МКС.
36
Международная космическая станция
Поэтому были выработаны и согласованы правила принятия решений и действий групп управления международных партнеров в нештатных ситуациях. Они заключаются в следующем.
Если решение о действиях на сегменте принимается его владельцем оперативно и эти действия влияют на сегмент партнера, то решение согласовывается с партнером следующим образом:
•	в случае нештатной ситуации на одном из сегментов (PC или АС), которая приводит к риску для МКС в целом и/или для экипажа, ЦУП, осуществляющий управление этим сегментом, в кратчайшие сроки уведомляет другие ЦУПы. При этом руководитель полета (РП) аварийного сегмента несет ответственность и обладает полномочиями принятия любых мер, необходимых для безопасности экипажа и МКС;
•	при неисправностях или отклонениях, возникших на одном из сегментов, которые не влияют на операции по всей станции, но требуют энергичных действий, РП этого сегмента имеет право принимать необходимые меры без их предварительного согласования с группой руководства полетом МКС, но должен информировать ее в ближайшие сроки.
Для обеспечения высокой надежности организована возможность резервного управления сегментом через средства сегмента партнера. При этом российская и американская стороны обладают следующими полномочиями:
•	в случае нарушения связи с сегментом съем телеметрии и выдача команд по критическим функциям сегмента осуществляется через наземный и орбитальный сегменты партнера;
•	в случае утраты ЦУП-М возможности управления полетом своего сегмента все задачи поддержания
Процент времени радиовидимости МКС за один виток	
Средства наземного контура	Максимум 20%
Средства АС	Около 100%
Спутники ретрансляторы PC (два спутника)	Около 80%
Реализованные сеансы связи по управлению полетом PC МКС, сентябрь 2010 г.			
Параметры	Средства PC	Средства АС	Всего
Количества с/св	78	157	235
Объемы КПИ	431	1368	1799
Совместное использование российских и американских средств при управлении полетом PC МКС
функционирования Российского сегмента (так называемый «режим выживания») решаются Российской региональной группой управления (РРГУ), находящейся в ЦУП-Х, с применением обмена информацией между РРГУ и PC через американские наземный и орбитальный сегменты. Резервное управление Американским сегментом в аналогичной ситуации осуществляется Хьюстонской группой поддержки (ХГП), дежурящей в ЦУП-М, с использованием российских наземного и орбитального сегментов.
Действия, основанные на этих принципах, позволяют максимально использовать возможности партнеров и тем самым повысить надежность полетных операций на МКС в целом.
Развитие командно-измерительного комплекса PC МКС
Наземный комплекс управления PC МКС создавался в соответствии с «Техническим заданием на дооснащение наземного комплекса управления пилотируемыми космическими аппаратами для обеспечения управления полетом Российского сегмента Международной космической станции» и предназначен для автоматизированного контроля, управления полетом и информационного обмена с Российским сегментом в целом и каждым кораблем в отдельности, начиная с этапа предстартовой подготовки на стартовом комплексе и до участка спуска и посадки включительно. При создании НКУ PC МКС использовался опыт, накопленный при управлении орбитальным комплексом «Мир».
В состав технических средств НКУ PC МКС входят наземные радиотехнические комплексы управления и спутниковые комплексы передачи данных.
За прошедшее десятилетие в командно-измерительном комплексе и ЦУП был осуществлен переход от морально устаревшей и выработавшей свой ресурс спутниковой системы «Связка» на систему информационного обмена широкополосной информации в НКУ PC МКС с использованием магистральной цифровой сети связи на базе волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и улучшенную систему спутниковой связи «Приморка».
С 2007 г. в состав НКУ PC МКС были введены технические средства из состава гражданской компоненты Единого ГосНАКУ
В связи с тем, что многие используемые средства командно-измерительного комплекса выработали технический ресурс, начиная с 2003 г. проводится не только модернизация существующих технических средств Единой командно-телеметрической системы (ЕКТС),
37
Пилотируемые космические комплексы и системы
Перспективный спутниковый контур управления полетом («Поток-М»)
Перспективный наземный контур управления полетом («Клен»)
но и ввод новых, созданных на современной элементной базе.
Планируется создание и ввод в комплекс управления PC МКС спутникового контура управления на базе спутников-ретрансляторов «Луч-5», который позволит обеспечить непрерывность контроля бортовых систем и связи с экипажем станции.
В состав НКУ будут введены технические средства для приема высокоскоростной (до 100 мГб/с) информации с PC МКС, которые позволят принимать на Земле результаты научных экспериментов, высококачественные снимки земной поверхности, существенно расширить диапазон экспериментов.
Информационно-вычислительный комплекс ГОГУ
Информационное обеспечение ГОГУ выполняется двумя автоматизированными комплексами:
•	информационно-вычислительным комплексом (ИВК) ЦУП, выполняющим свои функции в реальном масштабе времени: обработку и отображение на индивидуальных средствах ГОГУ телеметрической информации, формирование и передачу командно-программной информации в бортовой компьютер КА;
•	информационно-вычислительным комплексом ГОГУ, выполняющим функции в послесеансном режиме.
Информационно-вычислительный комплекс ГОГУ впервые создан для программы МКС и является современной мощной вычислительной инфраструктурой, сочетающей в себе как передовые программно-технические средства, так и проверенные временем информационные комплексы.
Первоочередной задачей информационно-вычислительного комплекса ГОГУ является обеспечение автоматизированного управления полетом PC МКС.
Основу информационно-вычислительного комплекса составляет ядро локальной вычислительной сети (ЛВС) ГОГУ, включающее системы:
•	информационно-аналитические (ИПСО11);
•	автоматизированного планирования полета (СИРОПП, СПОМ);
•	регистрации и обработки полетных данных;
•	обмена данными между группами ГОГУ (электронная почта, файл-серверы, система «Документ»);
•	решения задач баллистического характера в интересах обеспечения необходимыми баллистическими данными групп ГОГУ;
•	обмена файлами между ЦУП и бортом МКС (система «Регул-Пакет»).
Аппаратная часть комплекса делится на две части: первая обеспечивает сетевое взаимодействие, а вторая — работу вычислительных средств.
Вычислительные средства представлены кластерами высокой готовности, системами хранения данных и системами резервного копирования.
Клиентская часть комплекса представлена универсальными рабочими местами, объединенными в локальную вычислительную сеть, что позволяет применять методы сквозного администрирования.
38
Международная космическая станция
Анализ работы бортовых систем
Задачи анализа работы бортовых систем и обеспечения необходимых ресурсов решались на основе методологии, использовавшейся при эксплуатации ОС «Мир». Эта методология предусматривала использование двухуровневой структуры управления служебными системами, что позволяет своевременно выявлять «узкие» места в управлении и вовремя реализовывать необходимые рекомендации для их «расшивки». В основе методологии лежал принцип постепенной детализации порядка эксплуатации систем при разработке перспективных и текущих планов на основе знаний о техническом состоянии системы в момент разработки планов эксплуатации. Это позволяет на каждом из этапов планирования учитывать весь спектр ограничений по эксплуатации систем.
Практическое применение данной методологии реализовывается через структуры групп обеспечения функционирования систем, в состав каждой из которых входят две подгруппы — подгруппа методического обеспечения и подгруппа оперативного контроля.
Первая участвует в составлении планов эксплуатации систем, а после этого, с целью проверки возможности их реализации, проводит моделирование наиболее важных задач с использованием математических моделей.
Вторая подгруппа — оперативного контроля в процессе летной эксплуатации служебных систем оценивает состояние систем на каждом сеансе связи.
Существенной особенностью эксплуатации служебных систем является использование в бортовом контуре управления специального программного обеспечения, которое позволяет:
Иерархическая структура форматов отображения телеметрической информации
Автоматизированный анализ работы бортовых систем
•	использовать широкий спектр алгоритмов контроля систем Российского сегмента;
•	предоставлять персоналу групп анализа форматов отображения ТМ-параметров в буквенно-цифровом виде и в виде мнемосхем;
•	передавать телеметрические статусные данные через информационные каналы (бортовые и наземные) Американского сегмента для круглосуточного мониторинга состояния бортовых систем Российского сегмента.
Важной особенностью стала возможность их интеграции с аналогичными системами международных партнеров, в первую очередь с Американским сегментом. При этом взаимодействие с международными партнерами относительно порядка совместной эксплуатации осуществлялось в соответствии с разработанными правилами полета.
В связи с расширением информационных потоков в настоящее время внедряются иерархические форматы отображения первичной телеметрической информации в ЦУП и специальное математическое обеспечение автоматизированного анализа на стенде генерального конструктора РКК «Энергия».
Первичная ТМИ со стенда предоставляется разработчикам бортовых систем, а результаты автоматизированного анализа — специалистам ГОГУ в ЦУП.
Главными результатами деятельности специалистов группы анализа являются:
•	контроль работы систем в текущем сеансе связи;
•	подготовка рекомендаций для последующих сеансов;
•	подготовка рекомендаций разработчикам по улучшению эксплуатационных характеристик систем функционирующих и перспективных изделий.
39
Пилотируемые космические комплексы и системы
Развитие средств и методов планирования полета МКС
В мае 2009 г. начался новый этап в развитии МКС. На борту постоянно работают шесть членов экипажа, а периодически (с прилетом «шаттлов»)до 13. Пристыкованы новые модули, дополнительные транспортные и грузовые корабли. Таким образом, объем информации, который приходится принимать, обрабатывать и передавать международным партнерам, увеличился в десятки раз.
Это, безусловно, потребовало изменения принципов планирования и интеграции планов. Появился термин «посегментное» управление: каждый партнер «своими силами» должен выполнять работы на своем сегменте. Если для выполнения работы на Российском сегменте требуется астронавт НАСА, эта операция заносится в список «кроссегментных» операций и все заимствованные таким образом ресурсы учитываются впоследствии в балансах вкладов. На Земле экипажи готовятся и тренируются в основном для работ на своем сегменте. Однако план полета по-прежнему остается единым для всего орбитального комплекса и основной принцип — распределенное планирование — не изменился.
На всех этапах полета необходимы согласование и интеграция разработанных планов полета с планами партнеров. Чтобы при обмене планами и их согласовании исключить разночтения, необходимо представлять результаты планирования в электронном виде в форматах, согласованных со всеми международными партнерами.
В этих условиях решить проблему составления эффективных, гибких планов и, что не менее важно, проблему их оперативной корректировки в процессе полета МКС возможно лишь путем передачи большего числа функций автоматизированным системам планирования. Автоматизация должна охватывать анализ исходных данных, планирование с использованием приоритетов полетных операций, математическое моделирование, распределение ресурсов, формирование и сравнение вариантов планов, оптимизацию, верификацию и оценку их реализуемости.
Подход к автоматизации планирования заключается в том, чтобы с помощью высокопроизводительных вычислительных средств автоматически осуществлять и проверять те операции, для которых логика выполнения и необходимые массивы исходных данных могут быть достаточно надежно формализованы.
Планирование ограниченного числа операций, требующих параллельного анализа и обработки разнородных исходных данных, эвристического подхода к поиску приемлемого варианта решения, предоставлено высококвалифицированным специалистам, работающим в режиме диалога с автоматизированной системой планирования.
В перспективе решение неформализованных задач будет целесообразно осуществлять с помощью автоматизированных экспертных систем.
Концепция автоматизированной системы планирования заключается в создании программно-технических инструментальных средств, обеспечивающих групповую работу по формированию базовых компонентов планирования, разработке плана отдельного сегмента, приведению к требуемому формату и интеграции в единый план полета. Эта концепция использовалась при создании российской системы планирования.
Новый этап развития МКС повлекза собой необходимость разработки новой системы планирования с учетом тех замечаний, которые возникли во время эксплуатации предыдущей версии, с учетом развития систем планирования международных партнеров и новых условий.
Основные процедуры, учитывающие правила и ограничения полетных операций при составлении планов (распределении в них полетных операций), формализуемы и интерпретируются однозначно, а соответственно их использование в процессе планирования подлежит автоматизации.
В 2009 г. закончена разработка технического задания на новую автоматизированную систему планирования (АСП PC МКС). Был выбран исполнитель разработки новой системы — Центр тренажеростроения и подготовки персонала в г. Новочеркасске.
Ниже представлена блок-схема АСП PC МКС, которая будет состоять из модулей: долгосрочного, краткосрочного и детального планирования, анализа выполнения программы полета и модуля работы с бортовым детальным планом.
Состав создаваемой автоматизированной системы планирования:	— 2010 г.,	- 2011-2012 гг.
40
Международная космическая станция
Внедрение новой автоматизированной системы планирования позволит повысить качество, надежность, эффективность и безопасность управления МКС в целом, а также даст возможность решать задачу разработки планов полета для шести человек экипажа с учетом новых модулей и дополнительных транспортных кораблей без значительного увеличения персонала группы планирования.
Командно-программное управление PC МКС
Командно-программное управление (КПУ) космическим аппаратом заключается в решении двух основных задач: формировании командно-программной информации (КПИ) и передаче ее в бортовой комплекс управления.
Двухсегментное построение МКС потребовало изменения организации процесса командно-программного управления по сравнению с организацией управления полетом орбитальной станции «Мир». Новая организация расширила возможности управления PC МКС за счет передачи КПИ в реальном масштабе времени и использования командной системы Российского и Американского сегментов.
Для решения задач КПУ в составе ГОГУ PC МКС предусмотрена группа командно-программного управления (ГКПУ), которая решает все операционные задачи КПУ: ведет разработку КПИ и ее отработку на математических моделях, выдачу в бортовой комплекс управления (БКУ) во время сеансов связи с PC МКС.
Бортовой комплекс управления PC МКС построен на базе бортовой вычислительной системы (БВС), имеющей развитые средства прямого (непосредственного) и отложенного во времени управления всеми бортовыми системами по программам, передаваемым из ЦУП. Эти средства структурированы по уровням управления и решаемым задачам и унифицированы по информационному интерфейсу с наземным комплексом управления. Управление системами PC МКС через БВС потребовало использования в ЦУП специального математического обеспечения (СМО) формирования массивов цифровой информации (МЦИ) для следующих бортовых программных комплексов служебного модуля:
•	программно-временного управления (ПВУ);
•	суточной программы полета;
•	бортовой программы полета;
•	расписания сеансов связи;
а также суточных программ полета малых исследовательских модулей МИМ2 и МИМ1, ПВУ модуля ФГБ.
В свою очередь, использование разнообразных типов цифровой управляющей информации для БКУ невозможно без специальных средств обеспечения
надежности КПУ. К ним относятся СМО формирования МЦИ с использованием специализированных проблемно-ориентированных языков описания исходных текстов, трансляторов с развитыми функциями синтаксического и семантического контроля, а также математические модели БКУ для проверок корректности сформированных массивов КПИ.
Создание и внедрение метода командно-программного управления, предусматривающего математическое моделирование работы БКУ в процессе формирования МЦИ, позволило оперативно проверять всю разработанную КПИ на полноту, корректность, соответствие исходным данным. Сочетание моделирования с отработками программ полета на стенде наземного комплекса отладки (НКО) значительно повысило надежность ее формирования. Это подтверждает тот факт, что в период полета PC МКС общее количество ошибок персонала управления, обеспечивающего КПУ, составляет в среднем 2—4 ошибки в год, что на порядок меньше, чем было на начальном этапе полета орбитальной станции «Мир».
Из представленного ниже графика следует, что объем КПИ, разрабатываемой и передаваемой в БКУ, непрерывно растет. Это объясняется усложнением орбитальной станции, вводом в ее состав новых элементов, расширением функций БКУ. При этом численность персонала управления не увеличивается, а эффективность управления значительно возрастает.
Сравнение объемов КПИ ОС «Мир» и МКС
Командная радиолиния PC МКС на базе радиотехнической системы управления и связи «Регул-ОС» обеспечила переход к обмену КПИ между ЦУП и БКУ в реальном масштабе времени. Массивы КПИ передаются непосредственно в БВС служебного модуля из командного сервера в ЦУП в бортовую вычислительную систему PC МКС в составе единого цифрового потока (ЕЦП).
41
Пилотируемые космические комплексы и системы
Передача КП И в БКУ непосредственно в ходе сеанса связи
Нет ограничений по выдаче команд Возможна повторная выдача отдельных команд и произвольной последовательности команд
Возможна оперативная смена программы сеанса связи
Требуется широкополосный канал связи в реальном времени
Метод командно-программного управления в реальном времени
Доступ операторов ГОГУ к ресурсам командной радиолинии осуществляется через командный сервер, связанный с ЦВМ PC МКС трактом передачи информации, образованным наземным радиотехническим комплексом «Уран-Ц» (размещен в ЦУП), волоконно-оптическими линиями связи, наземными станциями «Квант-П» (размещены на командно-измерительных пунктах НКУ) и бортовой аппаратурой РСУС «Регул-ОС» в составе служебного модуля. Интерфейс операторов с командным сервером обеспечивают специализированные рабочие станции — командные процессоры. Командный сервер может обслуживать одновременно несколько командных процессоров, открывая тем самым доступ к командной радиолинии (КРЛ) с нескольких рабочих мест в ЦУП-М, а также из ЦУП-X для резервирования КРЛ Американского сегмента.
Операторы ГОГУ могут выдавать команды и массивы цифровой информации в БКУ в ручном и в автоматическом режиме в соответствии с программой сеанса связи. Программа представляет записанную в память рабочей станции циклограмму обмена информацией между командным процессором и БВС МКС. Циклограмма содержит, помимо идентификаторов команд и МЦИ, временные и логические условия выдачи команд и МЦИ, условные и безусловные переходы по программе сеанса связи. Обмен КПИ через командный сервер и ЕЦП обеспечил возможность выдавать команды и МЦИ, незапланированные заранее в БКУ, в реальном масштабе времени. Благодаря этому метод выдачи команд позволяет парировать нештатные ситуации входе текущего сеанса связи, не дожидаясь следующего сеанса.
Наличие в составе международного наземного сегмента МКС двух независимых российских и американ
ских командных и телеметрических систем, а также бортового информационного интерфейса между Российским и Американским сегментами позволяет резервировать каналы управления Российским и Американским сегментами. Для этого потребовалось создать интерфейс между ЦУП-М и ЦУП-Х для обмена в реальном масштабе времени командной и телеметрической информацией. Использование американского канала значительно расширило возможности управления полетом Российского сегмента МКС. Например, стали возможны стыковки российских транспортных кораблей к МКС вне зон видимости российских НИП благодаря возможности передавать команды и телеметрическую информацию через ЦУП-Х и спутниковую систему связи TDRSS. С другой стороны, в случае потери ориентации МКС и нарушения связи между ЦУП-Х и МКС по радиоканалу S-диапазона через систему TDRSS возможно управление Американским сегментом в зоне радиовидимости российского НКУ.
Таким образом, применение новых подходов в решении задач КПУ PC МКС обеспечило безусловное выполнение программы полета PC МКС с высокой степенью надежности в условиях постоянного расширения задач управления, объемов КПП без увеличения численности персонала. Это подтверждает правильность принятых технических решений и организационных мероприятий.
Взаимодействие с экипажем
из шести человек
Важнейшим звеном процесса управления бортовыми системами и целевыми нагрузками PC МКС является экипаж, выполняющий работы на основе планов полета с использованием бортовой документации во взаимодействии с ЦУП.
Бортовая документация представляет собой комплект инструкций, регламентирующих действия экипажей по управлению служебными системами и целевыми нагрузками. Документация разрабатывается с использованием специальных приемов представления информации, их основная цель и назначение — максимально уплотнить смысловую нагрузку в тексте бортовых инструкций. Поскольку бортовая документация является долгосрочной, в процессе полета требуется ее дополнение в виде исходных данных на проведение экспериментов, уточнение методик в зависимости от текущего состояния систем. Кроме того, требуется передача на борт информации о планах работ экипажей, баллистических данных, обеспечивающих срочные посадки, данных о зонах связи и т.п.
42
Международная космическая станция
Таким образом, при управлении полетом PC МКС ежедневно на борт передается в цифровом виде набор радиограмм. В процессе выполнения операций, особенно экспериментов, на борту накапливаются данные в виде текстовых сообщений, фотоизображений, файлов с результатами работы научной аппаратуры. Эту информацию необходимо также ежедневно передавать на Землю.
Оперативная информация передается на борт и принимается с борта с использованием средств файлового обмена по каналам связи «Регул», БИТС2-12 и американским средствам связи TDRSS.
При необходимости экипаж может распечатать переданную ему информацию на бортовом принтере.
Другим средством взаимодействия экипажа с Землей являются голосовые переговоры. Они позволяют оперативно решать многочисленные вопросы как о планах предстоящих работ, так и об особенностях проведения технического обслуживания и ремонта, выполнения экспериментов и т.д. При этом члены экипажа могут вести переговоры со специалистами по системам, учеными, разработчиками оборудования.
Благодаря увеличению состава экипажа до шести человек значительно увеличивается число выполняемых работ на борту МКС, включая количество экспериментов.
Эти обстоятельства потребовали расширения информационного обмена с экипажем и более тщательной координации действий всех его членов.
Передача информации на борт МКС планируется таким образом, чтобы еще при подготовке к любой работе экипаж имел все необходимые данные. Как правило, они предоставляются за сутки-двое до начала работ, чтобы заранее уточнить все нюансы. При выполнении сложных операций в ЦУП дежурят специалисты, готовые в интерактивном режиме консультировать экипаж.
Очень широко применяется передача фотоизображений, по которым оперативно оценивается состояние оборудования и предоставляются соответствующие рекомендации.
Постоянный рост количества операций, выполняемых экипажем, привел в последнее время к необходимости создания электронной бортовой документации (ЭБД), обладающей рядом преимуществ:
•	возможностью размещения на переносном малогабаритном электронном устройстве;
•	сопровождением операций наглядными интерактивными схемами (например, схемой сборки/разборки прибора);
•	простотой ввода новых данных и их поиска.
В перспективе ЭБД должна полностью заменить бортовую документацию (БД) на бумажных носителях при условии создания многофункциональной инфор
мационной системы (МИС) поддержки деятельности экипажа.
МИС позволит экипажу решать логические задачи, обеспечит поток необходимой информации, автоматическое внесение изменений данных, связь с фотобазой данных и системой инвентаризации, оперативную корректировку процедур с Земли.
Моделирование полета МКС
Эксплуатация станций невозможна без предварительного моделирования полетных операций. В ГОГУ еще на стадии эксплуатации ОК «Мир» этими вопросами занималась специальная группа — группа математического моделирования. Организация ее была обусловлена в первую очередь необходимостью обеспечивать постоянно ориентированный полет орбитальной станции «Мир» необходимой расчетной-уставочной и баллистико-навигационной информацией для планирования и реализации полетных операций и научных экспериментов. На этапе развертывания МКС группа была преобразована в Центр математического моделирования (ЦММ).
Первой и наиболее важной задачей, которая ставилась перед этой структурой, была подготовка исходных данных для групп планирования ГОГУ. При разработке ПМО для планирования полета МКС, в отличие от ОК «Мир», потребовался новый подход к обеспечению подобной информацией.
Вторая задача — создание специальных баз данных (БД) ГОГУ.
В Центре на базе серверов ГОГУ были созданы базы данных: баллистико-навигационная, масс-инерционных характеристик, ориентаций, энергоприхода на солнечные батареи PC МКС, сеансов американских спутников-ретрансляторов и видимости наземных пунктов, расходов топлива на полетные операции. Кроме того, сотрудники ЦММ совместно с американскими партнерами по программе разрабатывают БД внешнего облика МКС с учетом положений подвижных элементов на всех сегментах станции для целей моделирования затенений внешних датчиков и антенн.
Третья задача — моделирование ориентаций МКС для осуществления полетных операций и экспериментов.
В отличие от системы управления движением (СУД) ОК «Мир» на МКС система управления движением и навигацией (СУДН) используется на двух сегментах. Российская СУДН управляет ориентацией с помощью двигателей ориентации (ДО), а американская — с помощью гиродинов, используя ДО PC для разгрузки. Одной из наиболее сложных работ стало создание ПМО
43
Пилотируемые космические комплексы и системы
интерфейса обмена и согласования информации по ориентации станции между ЦММ ГОГУ и группой ADCO ЦУП-Х. Данная информация должна удовлетворять требованиям систем управления обоих (PC и АС) сегментов, форматы данных должны передаваться по закрытым и открытым каналам обмена и отличаться высокой степенью надежности. При подготовке к старту первого европейского транспортного корабля (ATV) было модифицировано ПМО для включения в обмен данными об ориентации МКС европейской стороны.
Четвертая задача — обеспечение моделирования стыковок и расстыковок российских транспортных кораблей.
Подготовка любой стыковки российского транспортного корабля требует большого объема моделирования работ различных систем на сегментах МКС. Требования к ориентации станции, принятые для АС МКС, а также требования к работе аппаратуры сближения и стыковки на PC МКС, с учетом возможности перехода на ручной режим управления, привели
к необходимости отказаться от некоторых ограничений, существовавших на ОК «Мир», таких как стыковка только над зонами российских НИП и на светлой стороне орбиты. На МКС была использована концепция стыковки в вечернем терминаторе или в начале тени с использованием фары ТК и с привлечением американских средств связи через спутники-ретрансляторы TDRSS. Обострились проблемы с моделированием стыковок после развертывания всех солнечных батарей на Американском сегменте.
Большая площадь, чувствительность к работе реактивных двигателей Российского сегмента, конструктивные особенности, связанные с температурным режимом лонжеронов, обусловили необходимость очень тесного взаимодействия российских и американских специалистов по моделированию, чтобы учесть все ограничения на обоих сегментах при выборе ориентации стыковок, расстыковок и перестыковок российских ТК. Потребовалось наладить четкое взаимодействие ЦММ ГОГУ и групп НАСА (WO, VIPER, САТО, ADCO).
КА N* 1 HU N* 211
Вм ДМВ1
VM.
1182(2) Ма-364
1183(3) Ье»а-361
гаи-18
Твил курса * 06:53:00
Тоблета » 08.03:54
Тзависатя » 08:12:00
Тпрнчад * 08:17:00
Ткасания «• 08:26:00
Имл.	Время	Дальность	Модуль имл.	Время раб.	тип да
1	6.28.51	386.28 км	22 56 м/с	58.2 се*	сад
2	6.52.66	187.99 км	78 м/с	19.6 сек	
3	7.13.67	96.24 км	25.96 м/с	66.4 сек	сад
4	7.54.48	2.43 км	6 36 м/с	22.6 сек	сад
5	7.59.49	.98 км	4.46 м/с	83.8 сек	/"
6	8.62.16	.56 км	1.17 м/с	13.8 сек	дао
TORS	Зон* Ku-диапазона	Зона S -диапазона
275		06:48:40 - 06:52:45
Th	06:53:05 - 02:21:48	06:53:05 - 07:23:35 07:27:51 • 07:30:51
46	07:32 00 - 08:01:14	0^:32.00 • 08:02:36
275		08:02:56  08:11:12 08:22:38 - 08:31:00
171	08:31:20 • 08:54:31	08.31:20 - 08:53:45 08:57:09 - 09:05:01
46	09:06:57 - 09.48:41 09:49:50 - 09:54:36	09	154:3б
275		09:56 40 -10:34:47
Циклограмма связи при проведении стыковки ТК «Союз ТМА-18»
44
Международная космическая станция
Пятая задача — курирование работ и выпуск решений о проведении коррекций орбиты МКС.
В отличие от ОК «Мир», где все коррекции были плановыми и проводились в интересах формирования заданного профиля орбиты, при эксплуатации МКС потребовалось разработать и обеспечить коррекции, связанные с уводом от столкновения с элементами космического мусора, с помощью двигательной установки ТГК «Прогресс» и ATV.
Шестая задача — расчет энергоприхода от солнечных батарей Российского сегмента.
Данная задача усложнилась из-за появления больших подвижных конструкций на Американском сегменте (солнечные батареи и радиаторы). Постоянное изменение конфигурации МКС (стыковки транспортных кораблей к PC и АС МКС) также усугубило проблемы из-за необходимости учета затенений российских солнечных батерей элементами конструкции станции.
Седьмая задача — моделирование полей зрения антенн, телекамер и иллюминаторов на PC МКС.
Еще при моделировании полетных операций ОК «Мир» была доказана эффективность графического метода (моделирование затенений траекторий Солнца, спутников-ретрансляторов, НИП и т.д.). В процессе аналогичных расчетов на МКС задачи усложнились многократно. Наращивание МКС, появление больших подвижных конструкций, постоянно изменяемая конфигурация из-за стыковок транспортных кораблей к станции потребовали создания мощного аппаратно-программного комплекса графического моделирования. В ЦММ он базируется на использовании трехмерной конструкции МКС и ПО 3D Мах.
Восьмая задача — обеспечение групп ГОГУ (ГП, ГЦН, ГП ТГК и т.д.) баллистико-навигационной информацией для планирования полетных операций и научных экспериментов. Большой задел, сделанный на этапе эксплуатации ОК «Мир», позволил большую часть экспериментов выполнить без модернизации ПМО ЦММ. Но новые эксперименты (GTS, ROKVISS, тесты МБРЛ) международных партнеров потребовали разработки нового ПМО с согласованными форматами для обмена данными.
Много сил и времени было затрачено на разработку ПМО для экспериментов «Отражение», «Плазма-Прогресс», «Радар—Прогресс», проводившихся на ТГК «Прогресс» в автономном полете после расстыковки с МКС.
Особенности совместного управления МКС и ATV
С включением в состав МКС Европейского грузового корабля ATV, интегрированного в Российский сегмент, на российскую сторону в основном было возложено взаимодействие с ЦУП-АЛ/ во время выполнения совместных операций реального времени.
На автономных этапах полета ATV (от выведения и до стыковки, от расстыковки и до схода с орбиты) полное командное управление кораблем ATV и ответственность за принятие решений по управлению полетом возлагается на ЦУП-ЛТК
От начала совместных операций (с дальности 100 км) и до расстыковки ответственность за принятие решений по управлению полетом и безопасность экипажа возлагается на российскую сторону. При этом функция командного управления ATVсохраняется за ЦУП-АТЦ за исключением операций дозаправки МКС топливом из ATV и двигательной поддержки станции (ориентация МКС, подъем орбиты, уклонение от космического мусора). Командное управление этими операциями осуществляет ЦУП-М, который также руководит работой экипажа и может давать ему указания по обеспечению безопасности при операциях стыковки (выдача с пульта команды «Увод А ТУ»).
ЦУП-ATV может выйти на контакт с экипажем при необходимости выдачи каких-либо разъяснений по технологии выполняемых на системах АТУопераций.
Для взаимодействия ЦУПов в каждом располагается группа консультантов.
Таким образом, в период эксплуатации станции в 2000—2010 гг. технология управления МКС постоянно развивалась и совершенствовалась в соответствии с изменением условий эксплуатации и усложнением задач:
•	в несколько десятков раз возросло количество полетных операций;
•	в 3—4 раза увеличился поток обрабатываемой ТМИ и выдаваемых на борт команд;
•	до шести человек увеличилась численность экипажа МКС;
•	управление полетом стало распределяться между пятью Центрами управления: ЦУМ-М (г. Королев, Россия), ЦУП-Х (г. Хьюстон, США), ЦУП-АТЕ (г. Тулуза, Франция), Liyn-Columbus (г. Оберпфаффенхофен, Германия), ЦУП-HTV(г. Пукуба, Япония).
Применяемая в настоящее время технология управления полетом удовлетворяет текущим требованиям по обеспечению эксплуатации входящих в состав PC МКС космических аппаратов и модулей с учетом существенного заимствования ресурсов Американского сегмента.
45
Пилотируемые космические комплексы и системы
Вместе с тем, в связи с прогнозируемым расширением круга задач, усложнением перспективной космической техники, возрастанием требований к повышению эффективности эксплуатации PC МКС и безопасности полета без использования американских ресурсов необходимо совершенствование технологии и средств управления полетом, в том числе:
•	ввод в эксплуатацию спутниковой системы управления «Луч-5» с необходимым дооснащением PC МКС (система «Поток») и транспортных кораблей (система ЕКТС);
•	разработка перспективной автоматизированной системы планирования программы полета;
•	введение в контур управления результатов автоматизированного анализа работы бортовых систем на стенде генерального конструктора в РКК «Энергия»;
•	ввод в эксплуатацию многофункциональной информационной системы обеспечения деятельности экипажа,
•	ввод в эксплуатацию высокоскоростной (до 100 Мб/с) радиолинии передачи на Землю результатов научных исследований;
•	создание единой виртуальной модели МКС для использования всеми партнерами при планировании совместных полетных операций.
Проблемы и направления их решения
С какими проблемами мы столкнулись после увеличения численности экипажа до шести человек? Что следует принять для их устранения?
Проблемы управления полетом МКС, возникающие в результате увеличения ее экипажа, можно назвать проблемами переходного периода, или, как говорится, проблемами роста. Для их преодоления потребовались определенные усилия, а также затраты времени и средств.
К числу основных можно отнести следующие:
1.	Прежде всего, это усложнение управления полетом, вызванное увеличением количества транспортных кораблей «Союз» и транспортных грузовых кораблей «Прогресс». Если раньше на станции постоянно находился один «Союз» в качестве средства спасения экипажа при некоторых авариях на станции, то теперь к станции пристыковано два «Союза», а в период «пересменки» экипажа еще и третий. Российскому наземному персоналу управления полетом (а его численность остается прежней) в этот период приходится обслуживать одновременно работу трех кораблей. Если раньше в течение одного года к МКС стартовали два корабля «Союз» и четыре корабля «Прогресс», то сейчас — четыре «Союза» и шесть «Прогрессов». Это практически удвоение количества ответственных полетных операций,
в которых персонал управления работает с повышенной нагрузкой и напряжением (сближение и стыковка кораблей со станцией, дозаправка станции топливом, маневры, спуск экипажа с орбиты и т.д.).
Опыт предыдущей эксплуатации PC МКС и некоторые усовершенствования технологии управления позволили обеспечить управление полетом при возросшем количестве служебных операций без увеличения численности российского персонала на том же уровне надежности.
Возросла нагрузка и на американский персонал управления, который, как известно, кроме управления Американским сегментом, осуществляет общую координацию операций всех партнеров. С повышенной нагрузкой помог справиться ряд мер по совершенствованию процедур в реальном масштабе времени и принятие совместных решений.
Усложняли процессы управления постоянные сдвиги дат старта американских «шаттлов». При плотном графике полетов кораблей «Союз», «Прогресс», ATV, HTV это приводило к многочисленным перепланировкам программы МКС.
2.	Существенно возрос объем обмена информацией между российскими и американскими специалистами входе планирования полета экипажа из шести человек. Это вызвано увеличением объема работы экипажа и необходимостью выявления взаимовлияния различных ее видов, выполняемых на двух сегментах. Для компенсации перегрузки персонала потребуется продолжение автоматизации процесса планирования полета. В РКК «Энергия» такие работы уже начаты. Срок окончания — 2012 г.
3.	Обеспечение глобальной радиосвязи с Российским сегментом. Если на Американском сегменте эта проблема решена за счет использования системы TDRSS, то на Российском она все еще ждет своего решения. Кардинальным решением было бы внедрение дополнительных линий связи с использованием отечественных спутниковых систем. В настоящее время такие планы реализуются. Ввод в эксплуатацию Российской глобальной спутниковой системы «Луч-5» ожидается в 2012 г.
4.	Предстоящее значительное увеличение объема научных исследований на PC МКС порождает проблему передачи с борта станции возросшего количества научной информации. Для этого в состав бортовых радиосредств Российского сегмента МКС необходимо ввести высокоскоростную (до 100 Мб/с) систему передачи данных «борт — Земля» для оперативного анализа проводимых экспериментов. Эта проблема может быть разрешена к 2012 г.
5.	При полете на МКС шести человек необходимо обеспечить резерв средств жизнеобеспечения, чтобы уменьшить напряженность в критических ситуациях, сделав системы СОЖ более устойчивыми к отказам.
46
Международная космическая станция
Все системы СОЖ Российского и Американского сегментов, учитывая их высокую критичность для выполнения программы полета, должны быть резервированы вторым комплектом или аналогичной системой, работающей по другому принципу, чтобы при одном отказе основной системы резервная могла обеспечить жизнедеятельность экипажа сегмента в полном объеме за счет ресурсов собственного сегмента. При такой конфигурации СОЖ даже при двух отказах на одном сегменте возможно продолжение штатной программы за счет заимствования свободных ресурсов сегмента партнера до доставки комплекта ЗИП и проведения ремонта.
6.	Одной из насущных проблем является устойчивая тенденция загромождения станции доставляемыми на нее грузами, оборудованием и предметами, редко используемыми в полете. Действительно, для работы и жизнедеятельности увеличившегося вдвое экипажа с Земли требуется доставлять большее, чем прежде, количество грузов. На корабле «Дискавери» осуществлена доставка на МКС специального модуля для хранения грузов. В период полета МКС, когда ее экипаж составлял три человека, в обслуживании бортовых систем сегментов станции участвовали все члены экипажа. Теперь же, когда обитателей станции стало в два раза больше, Российский сегмент обслуживают космонавты РФ, а Американский — астронавты США и стран-партнеров. Такое распределение позволяет повысить качество и своевременность обслуживания.
В разработке и развитии технологии управления полетом Международной космической станции принимали активное участие:
В.А. Соловьев, Ю.А. Скурский, В.Д. Благов, В.Б. Дане-ев, В.Е. Любинский — разработка концепции, основных принципов развития технологии управления полетом, структуры Главной оперативной группы управления;
М.М. Матюшин, А.В. Волчков,	В.И. Шевяков,
И.А. Тополь, С.А. Бугрова, Н.Е. Громова — разработка
структуры оперативных групп управления, организация работы и тренировок смен ГОГУ;
Е.И. Жук, В.И. Станиловская, С.Е. Смирнова, А.М. Беляев, В.Е. Зайцев — развитие автоматизированных средств планирования полета;
А.А. Коваленко, А.Н. Брега, Л.Н. Порошина, А.В. Кормилицин, В.Н. Распопов, В.С. Матвеев, Н.В. Сковородников, Б.З. Емельянов — разработка и эксплуатация системы командно-программного управления;
М.Ю. Беляев, В.М. Стажков, А.И. Манжелей, Д.Н. Рулев, В.Н. Пантелеймонов, Н.М. Ефимов, Н.И. Тимофеева, И.Н. Терешина, А.С. Шубников, А.В. Тулупов, М.А. Скуратова, А.П. Корнеев, А.В. Масленников, Е.В. Бабкин, А.Г. Завьялова — организация Центра математического моделирования, разработка программно-математического обеспечения и его эксплуатация;
А.Г. Котов, А.В. Колесников, О.А. Овчаренко, И.М. Разинкова, А.С. Решетников, И.Н. Алешина — раз-витиесредствавтоматизированной поддержки действий экипажа;
Ю.П. Антошечкин, А.И. Спирин, ГГ Григорьянц, С.Г. Новиков, О.К. Савцов, А.И. Смирнов, ТВ. Крутова, В.А. Фонштейн, П.Г. Смирнов, И.Н. Цыплихин, А.М. Крутов — развитие средств и методов оперативного анализа работы и эксплуатации бортовых систем;
Д.А. Калашников, А.П. Терентьев, В.М. Колганов, В.А. Сазанов — организация оперативного планирования и анализа работы бортовых и наземных радиотехнических средств управления;
Н.Н. Черленяк, О.В. Волков, В.В. Котеля, Д.В. Колесов, Х.У. Сайгираев, А.М. Рогатин — развитие средств информационно-вычислительного комплекса ГОГУ и разработка программно-математического обеспечения.
47
Транспортно-техническое обеспечение
Пилотируемые космические корабли «Союз ТМ», «Союз ТМА», «Союз ТМА-М»
С момента завершения в начале 2001 г. эксплуатации орбитального комплекса «Мир», длившейся более 15 лет, работы по транспортным кораблям типа «Союз» и «Прогресс» в отличие от прошлых лет продолжались уже только в направлении обеспечения эксплуатации и обслуживания Международной космической станции (МКС).
Однако, несмотря на то, что программа пилотируемых полетов была резко сокращена, улучшений условий подготовки и выполнения полетов транспортных кораблей не произошло. По-прежнему Корпорация вела эти работы в условиях недостаточного финансирования космических программ со стороны Правительства России.
Основными направлениями работ по транспортным кораблям в 2001 —2010 гг. являлись:
•	выполнение регулярных полетов транспортных кораблей к МКС;
•	анализ и устранение замечаний, выявленных в ходе полетов кораблей;
•	подготовка кораблей к условиям полета на ракете-носителе «Союз» повышенной грузоподъемности и модернизированной ракете-носителе «Союз-ФГ»;
•	решение проблем замены бортовых приборов и агрегатов в связи с угрозой их снятия с производства;
•	продолжение работ по модернизации кораблей;
•	подготовка модифицированного по контракту с НАСА корабля «Союз ТМА» к первому и последующим полетам с заменой им базового корабля «Союз ТМ»;
•	подготовка и проведение летно-конструкторских испытаний корабля серии «Союз ТМА-М» с модернизированными системами управления движением и навигацией (СУДН) и бортовых измерений (СБИ).
Пилотируемый космический корабль «Союз ТМ»
Для обслуживания МКС в 2000—2002 гг., до введения в эксплуатацию корабля «Союз ТМА», использовались корабли «Союз ТМ-31», «Союз ТМ-32», «Союз ТМ-33», «Союз ТМ-34».
31 октября 2000 г. осуществлен пуск корабля «Союз ТМ-31» с экипажем первой основной экспедиции
(МКС-1) в составе: Уильям Шепард, Ю.П. Гидзенко, С.К. Крикалев. Стыковка с МКС состоялась 2 ноября. С этого момента Международная космическая станция, состоящая из функционального грузового блока «Заря», служебного модуля «Звезда» и американского модуля «Юнити», была переведена в режим непрерывного пилотируемого полета.
Экипаж МКС-1 в процессе орбитального 140-суточного полета выполнил широкую программу фундаментальных и научно-прикладных исследований и экспериментов и возвратился на Землю на космическом корабле «Дискавери» STS-102.
Экипаж М КС-1: (слева направо) С.К. Крикалев, У. Шепард, Ю.П. Гидзенко
Важное значение имел выполненный в 2001 г. полет корабля «Союз ТМ-32». Старт его с первой экспедицией посещения (ЭП-1) состоялся 28 апреля 2001 г., а 30 апреля он состыковался со станцией.
В составе экипажа корабля впервые в истории осуществил полет «космический турист» — гражданин США Деннис Тито, оплативший свой полет из личных средств. Руководство НАСА высказывало озабоченность тем обстоятельством, что Тито не проходил подготовку по программе МКС и его действия могли нанести ущерб безопасности станции, и вплоть до самого старта возражало против полета.
И только принципиальная позиция, занятая российской стороной, ее гарантии качественной подготовки
48
Ведущий конструктор В.П. Гузенко сопровождает экипаж ЭП-1 (сверху вниз): Т.А. Мусабаев, Д. Тито, Ю.М. Батурин
секциями теплообменника
полета Д. Тито и обязательства по контролю его действий российскими членами экипажа ТА. Мусабаевым и Ю.М. Батуриным в конечном счете вынудили американских партнеров снять свои возражения.
Корабль «Союз ТМ-32» отличался тем, что на нем впервые применялся в бытовом отсеке холодильно-сушильный агрегат (ХСА), разработанный для корабля «Союз ТМА» и изготовленный на ЗАО «Завод экспериментального машиностроения РКК "Энергия"». В новом агрегате регулирование теплопроизводи-тельности осуществляется посредством перепуска потока теплоносителя между в отличие от схемы измене
ния расхода воздуха механизмом заслонок, как это было в прежних ХСА разработки АО НПО «Наука». В процессе автономного полета корабля и в составе станции новая конструкция агрегата работала без замечаний.
При проведении перед полетом пневмовакуумных испытаний корабля «Союз ТМ-32» в барокамере обнаружили повышенную негерметичность контура жилых отсеков (КЖО). Непосредственно на техническом комплексе была создана комиссия (председатель С.Ю. Романов), которая установила, что вероятным местом течи могут быть внешние патрубки ХСА в местах пайки, стыки трубопроводов КЖО в районе ХСА или сильфон — компенсатор трубопровода. Точнее определить место не удалось из-за отсутствия доступа к некоторым элементам и стыкам. Замеренная течь была незначительна и допустима: при пересчете на рабочие условия за 200 суток полета утечка теплоносителя в объем спускаемого аппарата могла составить 0,4 см3, а обратное натекание газа в магистрали не должно было превысить 12,6 см3. Важно было подтвердить стабильность течи. С этой целью провели 10-кратное циклическое нагружение контура давлениями от 50 мм рт. ст. (вакуумирование) до 2 кгс/см3 (избыточных) и обратно. После нагружений величина течи не изменилась, и корабль был допущен клетным испытаниям. В полете замечания к герметичности контура не повторились.
Следует отметить, что в автономном полете корабля «Союз ТМ-32» в процессе сближения со станцией
отмечались сбои в работе обоих датчиков инфракрасной вертикали (ИКВ), которые благодаря принятым мерам (использование резервных режимов работы системы управления движением) не повлияли на выполнение программы. Последующий анализ показал, что причиной сбоев стал производственный дефект, допущенный при изготовлении только этой пары датчиков.
Экипаж экспедиции посещения (ТА. Мусабаев, Ю.М. Батурин и Деннис Тито), выполнив задачи в процессе автономного полета корабля и его стыковки со станцией, а также исследования на ее борту, осуществил посадку на корабле «Союз ТМ-31» 6 мая 2001 г. Приземление спускаемого аппарата прошло в заданном районе. Однако отмечалось повышенное отклонение реальной точки посадки от расчетной: около 48 км вместо допустимых 30 км.
Для анализа причин и обстоятельств ситуации Распоряжением генерального конструктора от 7 мая 2001 г. была создана комиссия под председательством В.А. Тимченко. В процессе ее работы после рассмотрения результатов радиоконтроля предспусковой орбиты и исключения путем расчетов по метеоданным ветрового сноса были определены отклонения на высоте ввода парашютов, характеризующие работу системы управления спуском (СУС): недолет 54 км, отклонение вправо от трассы 28,3 км и суммарное отклонение около 61 км. Анализ телеметрической информации по записям регистрирующей аппаратуры «Мир» показал, что все системы корабля работали нормально и в заданных режимах. Помимо отклонения точки посадки зафиксированы еще два:
•	максимальная продольная перегрузка при спуске достигала 6,3...6,4 единицы при расчетной 4,2;
•	время начала управления по дальности превышало на 47,6 с расчетное, что соответствовало перелету примерно в 350 км на высоте входа СА в атмосферу.
Баллистический анализ и моделирование работы СУС показали, что все случившееся может быть объяснено только отклонением угла ориентации корабля по тангажу примерно на минус 7,4° (наклон оси корабля двигателями к Земле) в начале выдачи тормозного импульса. В этом случае время начала управления, перегрузки и промах на высоте ввода парашютов совпадают с зафиксированными в полете. Дальнейший анализ позволил установить, что система управления движением корабля «Союз ТМ-31» работала так, как и должна была работать в принятом для этого корабля автоматическом режиме выдачи тормозного импульса. Как сказано выше, имели место замечания по работе датчиков инфракрасной вертикали при спуске «Союза ТМ-32».
Эти замечания потенциально могли проявиться и на корабле «Союз ТМ-31», так как их анализ ко времени спуска
49
Пилотируемые космические комплексы и системы
последнего завершен не был. Поэтому для максимального снижения вероятности сбоев в цикле спуска было принято решение сразу же после построения ориентации отключить датчики ИКВ (как потом выяснилось, вполне исправные) и перейти в режим «орбитальной памяти», который поддерживает орбитальную систему координат, изменяя угол тангажа по времени полета в соответствии с заложенной вБЦВМ «Аргон-16» константой — угловой скоростью орбитального движения. Однако эта константа примерно на 0,00213°/с превышала реальную угловую скорость при движении по расчетной орбите высотой 410 км. В результате за время полета в орбитальной памяти (около 51,2 мин) накопилась ошибка по углу тангажа, которая и привела к перелету при входе в атмосферу. Система управления спуском была поставлена в нерасчетные начальные условия, но работала без замечаний и парировала перелет, что сопровождалось ухудшением точности посадки.
Комиссия констатировала также, что командир корабля и бортинженер (Т.А. Мусабаев, Ю.М. Батурин) допустили ошибки при выполнении спуска. В частности, экипаж не перешел к ручному управлению спуском, что по бортдокументации следует сделать при перелете более 30 с (было 47,6 с), а при техническом анализе полета назвал перелет в 29 с. Это внесло трудности в работу комиссии. Кроме того, экипаж не включил бортовой магнитофон (нет записи репортажа экипажа) и контрольный датчик угловых скоростей БДУС1-3 (нет телеметрии по углам тангажа, рыскания и крена).
Следует особо подчеркнуть, что ЦУП рекомендовал космонавтам проверить ориентацию корабля с помощью визира-ориентатора (ВСК) перед входом в тень и поправить ее при необходимости. Однако экипаж оценил ориентацию как «достаточно хорошую» (по стенограмме переговоров) и мер не принял. И, как оказалось, напрасно: анализ показал, что ситуация могла кардинально измениться, если бы рекомендации ЦУП были выполнены надлежащим образом. Ошибка по углу тангажа к моменту входа в тень лежала в пределах 4,5...5°, а ее дальнейшее накопление составило 2,5°. Если бы экипаж исключил накопившуюся ошибку перед входом в тень, то с учетом точности +Г ручного построения ориентации отклонение по углу тангажа к моменту начала выдачи тормозного импульса находилось бы в пределах 1,5...3,5°. Это задержало бы вход в атмосферу всего на 20 с (вместо допустимых 30 с) и обеспечило работу СУС в расчетных условиях
Если раньше, до запуска «Союз ТМ-32», единственным внебюджетным источником поступлений от полетов пилотируемых кораблей были выплаты национальных космических агентств ряда стран за полеты своих космонавтов, то теперь был создан прецедент по привлечению
личных капиталов. В течение 2001 г. Корпорация, развивая наметившуюся тенденцию, энергично вела поиск кандидатов для полета в качестве туристов на кораблях «Союз», приобщая к этому поиску своих иностранных партнеров. 23 октября за подписями Ю.Н. Коптева и Ю.П. Семенова вышло решение о коммерческих полетах на МКС в 2002—2003 гг., которое разрешало коммерческое использование двух мест на каждом корабле в целях сокращения бюджетного дефицита за счет привлечения внебюджетных источников финансирования программ МКС. Однако только в конце года определились возможные кандидаты на полет в качестве туристов, и с ними начались активные переговоры.
На очередном корабле «Союз ТМ-33» согласно контракту в составе экипажа должен был находиться представитель КН ЕС. Подготовка к запуску началась на технической позиции космодрома 21 августа 2001 г. До этого корабль, отправленный на космодром 28 февраля, с 6 марта находился в режиме хранения.
Корабль «Союз ТМ-33» собран, испытан, заправлен и состыкован с переходным отсеком PH
«Накатка» головного обтекателя
50
Международная космическая станция
19 октября осуществлена перестыковка корабля «Союз ТМ-32» в ручном режиме управления с надир-ного порта функционального грузового блока (ФГБ) на новый причал стыковочного отсека, доставленного кораблем «Прогресс М-С01» в 2000 г. В результате был освобожден причал, выбранный для стыковки следующего корабля, и вместе с тем опробован в ручном режиме стыковки новый порт на СО 1.
На следующий день на площадке 17 космодрома Байконур под председательством В.В. Алавердова состоялось заседание Межгосударственной комиссии, посвященное утверждению состава экипажа.
Предстоящий полет был восьмым совместным рос-сийско (советско)-французским полетом на орбитальных станциях «Салют», «Мир», а в данном случае на МКС и вызвал громадный неподдельный интересу общественности. В день запуска на космодром прибыли многочисленные
представители EKA, КНЕС, Министерства обороны РФ, различных агентств России и других стран.
Запуск корабля «Союз ТМ-33» осуществлен 21 октября 2001 г. с российско-французским экипажем второй экспедиции посещения (ЭП-2) на МКС в составе: В.М. Афанасьев — командир, Клоди Эньере — бортинженер-1, К.М. Козеев — бортинженер-2.
В Центр управления полетами наблюдать стыковку корабля «Союз ТМ-33» со станцией МКС прибыл премьер-министр Франции господин Лионель Жоспен. Стыковка выполнена 23 октября на надирный порт ФГБ. Кораблем на станцию доставлены срочные грузы массой около 100 кг, в том числе ремонтное оборудование для Российского сегмента МКС и научное оборудование экспедиции посещения.
В рамках ЭП-2 проводились медико-биологические и геофизические эксперименты, визуальные наблюдения
Ракета космического назначения перед вывозом на старт
Экипаж корабля «Союз ТМ-33» перед полетом.
К.М. Козеев, В.М. Афанасьев, Клоди Эньере на заседании Межгосударственной комиссии по утверждению состава экипажа
Байконур, 20 октября 2001 г. После утверждения экипажа корабля «Союз ТМ-33». Сидят (слева направо) Н.В. Кужельная, С.В. Залетин (дублирующий экипаж), К.М. Козеев, Ю.П. Семенов, К. Эньере (Франция), В.М. Афанасьев, В.В. Алавердов, Ж.-П. Эньере
Экипаж на «нулевой» отметке стартовой позиции перед посадкой в корабль «Союз ТМ-33»
51
Пилотируемые космические комплексы и системы
МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ	С
ЦУП, 23 октября 2001 г. Премьер-министр Франции Лионель Жоспен (второй справа) и министр исследований Франции P.-Ж. Шварценберг (первый слева) после успешной стыковки корабля «Союз ТМ-33»
и видеосъемки. Выполнены работы по международным контрактам «Андромеда» и Pocari Swea.
Возвращение корабля «Союз ТМ-32» с экипажем ЭП-2 осуществлен 31 октября 2001 г. Приземление спускаемого аппарата прошло нормально и без замечаний. 2 ноября, вечером, экипаж возвратился в Москву на аэродром Чкаловский.
Особенность полета ЭП-2 состояла в том, что впервые бортинженером корабля был назначен иностранный астронавт — француженка Клоди Эньере. Она размещалась в левом кресле спускаемого аппарата и исполняла обязанности бортинженера как на «Союзе ТМ-33», так и при спуске на «Союзе ТМ-32» (18 июня 2002 г. Клоди Эньере была назначена министром исследований и новых технологий Франции).
Следует также отметить, что на корабле «Союз ТМ-33» были внесены отдельные изменения, связанные с необходимостью обновления приборов и оборудования. В частности, были внедрены: унифицированные с кораблем «Прогресс» и проверенные на нем двигатели причаливания и ориентации, датчик ориентации антенн спускаемого аппарата разработки и изготовления РКК «Энергия», новые вентиляторы системы терморегулирования и новый гидронасос прокачки через ХСА морской воды, включаемый при посадке на воду.
2 ноября в Центре подготовки космонавтов состоялся прием, организованный КНЕС по случаю успешного завершения полета второй экспедиции посещения МКС и выполнения французской программы «Андромеда».
В 2001 г. продолжались работы над повышением грузоподъемности существующей PH «Союз». С этой целью были разработаны новые оптимизированные
программы управления, основанные на выполненных в предыдущие годы исследованиях в части уточнения районов падения боковых блоков PH и условий в момент их отделения. Результаты обобщены в техническом решении, утвержденном РКК «Энергия» (Ю.П. Семенов), ГНПРКЦ«ЦСКБ — Прогресс» (Д.И. Козлов), НТСКБ «Полисвит» ПО «Коммунар» (В.М. Свищ) и Росавиакосмосом (начальник управления В.Е. Нестеров). Это решение определяло порядок завершения работ по подготовке и внедрению новых программ управления и устанавливало допустимые стартовые массы кораблей «Союз» в пределах 7 110...7 130 кг при «зимних» пусках (с 1 ноября по 31 марта) и 7 085...7 105 кг при «летних» для стартов с 1-й и 31-й площадки соответственно. К такому итогу привели многолетние разработки по максимально возможной компенсации потерь выводимой массы, значение которой для существующей PH «Союз» до отказа от синтина составляло 7 190 кг.
Поскольку применение новых программ выведения было сопряжено с усилением аэродинамического воздействия на корабль при сбросе головного обтекателя, в 2001 г. продолжался анализ условий работы всех внешних элементов конструкции корабля и поиск мероприятий по их усилению в целях повышения допустимого для них скоростного напора. Если в предыдущем году удалось поднять предельное его значение до 9,9 кгс/м2 (общее для пилотируемых и грузовых кораблей) и принять решение о соответствующих доработках конструкции с корабля «Союз ТМ-34», то теперь задача состояла в том, чтобы повысить скоростные напоры до 12 кгс/м2 (только для пилотируемых кораблей). Это сняло бы все проблемы применения оптимизированных программ управления PH «Союз» и соответствовало бы условиям выведения пилотируемых кораблей на PH «Со-юз-ФГ» при запусках с любой стартовой позиции. Для решения этой задачи потребовались дополнительные исследования, поиск способов защиты внешних элементов и испытания отдельных фрагментов конструкции и оборудования (уплотнения и электроразъемы стыковочного агрегата, антенны аппаратуры «Курс» и др.). Работы к концу года завершились положительно. Была подтверждена допустимость воздействия на конструкцию корабля во время сброса головного обтекателя скоростного напора 12 кгс/м2 при условии проведения необходимых мероприятий, в основном связанных с установкой дополнительной защиты на внешних элементах. В 2002 г. планировалось провести доработки конструкции для этого уровня скоростного напора.
В течение 2001 г. на ЗАО «ЗЭМ РКК "Энергия”» шли работы по сборке и испытаниям на КИС корабля «Союз ТМ-34», последнего в этой серии.
В начале 2002 г. завершились его электрические испытания. 28 февраля корабль был отправлен на технический
52
Международная космическая станция
комплекс космодрома, где с начала марта развернулись работы по его подготовке к полету. К этому времени определился основной экипаж. По контракту между Росавиакосмосом и РКК «Энергия» с одной стороны, и Итальянским космическим агентством (ASI) и ЕКА — с другой, в него в качестве бортинженера вошел гражданин Италии Роберто Виттори. Вторым иностранным участником полета стал гражданин ЮАР Марк Шаттлворт, заключивший контракт с Росавиакосмосом и РКК «Энергия», как космический турист, оплачивающий полет из своих личных средств. В качестве командира экипажа был назначен Ю.П. Гидзенко.
10 апреля 2002 г. в РКК «Энергия» состоялось заседание Совета главных конструкторов, на котором рассматривались вопросы готовности МКС к приему корабля, результаты его испытаний на технической позиции и программа исследований в ходе полета экспедиции посещения (исследования в интересах AS1 и эксперименты М. Шаттлворта в соответствии с условиями контрактов). Заслушав сообщение РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина о готовности экипажа и заключения главных конструкторов и ответственных специалистов по системам корабля и наземным средствам, Совет принял решение о дальнейшем плане подготовки корабля и о проведении его запуска. Был также поднят вопрос о недопустимости снижения темпа пусков, что может привести к потере технологий и снижению надежности полетов.
11 апреля 2002 г. коллегия Росавиакосмоса, опираясь на решение Совета главных конструкторов, утвердила план подготовки и проведения полета с запуском корабля «Союз ТМ-34» 25 апреля 2002 г. На коллегии также горячо обсуждалась ситуация, связанная с сокращением числа пусков в год, объясняемым финансовыми причинами. Серьезные опасения вызывала проблема снижения надежности полетов. Все эти выводы были приняты к сведению и учтены для дальнейшего планирования работ.
При подготовке корабля на космодроме было получено замечание по второму полукомплекту системы «Курс»: в процессе испытаний в безэховой камере отмечены флуктуации в канале изменения скорости вдоль линии визирования. Они не нарушали работу системы, но были на границе значений, которые установлены как допустимые в алгоритмах контроля, используемых в регулярно проводимых при сближении тестах (проверках) исправности полукомплектов. Вместе с тем во время длительных электрических испытаний корабля на КИС и техническом комплексе такие тесты ни разу не дали отрицательного результата. На основании анализа, подтверждающего работоспособность системы управления движением (СУД) с указанным полукомплектом, система
«Курс» была допущена к полету. При этом разработана дополнительная методика, по которой с целью сохранения резерва экипаж в полете мог снять запрет на использование второго полукомплекта, если по результатам теста это замечание повторится.
Второе замечание относилось к автономной регистрирующей системе «Мир-ЗА» и состояло в том, что в записях отсутствовала оцифровка по шкале времени. Система также была допущена к полету, поскольку существуют методики восстановления этой шкалы при послеполетном анализе. Следует также отметить, что в связи с обнаруженной неисправностью (единичный отказ одного из элементов в передатчике) на корабле заменили радиотехническую систему «Квант».
После завершения электрических испытаний, испытаний на герметичность в барокамере и примерок экипажей 15 апреля 2002 г. корабль «Союз ТМ-34» был заправлен топливом. Затем прошли заключительные операции по подготовке к запуску. 22 апреля завершилась общая сборка
Беседа с экипажем после примерок на корабле «Союз ТМ-34»
Общая сборка корабля «Союз ТМ-34» и ракеты-носителя «Союз-ФГ»
53
Пилотируемые космические комплексы и системы
Заседание Межгосударственной комиссии по утверждению экипажей «Союз ТМ-34»
25 апреля 2002 г.
Старт корабля «Союз ТМ-34»
корабля и ракеты-носителя. В этот же день состоялись заседания технического руководства и Межгосударственной комиссии, на которых подводились итоги работ, заслушивались доклады о готовности к пуску и было принято решение о проведении работ на стартовом комплексе. Утром 23 апреля ракетно-космический комплекс был доставлен на стартовую позицию, где началась подготовка к пуску. В резервный стартовый день Межгосударственная комиссия утвердила основной и дублирующий экипажи третьей экспедиции посещения МКС.
Тем временем станция готовилась к приему корабля, и 20 апреля 2002 г. экипаж перестыковал корабль «Союз ТМ-33» с надирного причала ФГБ на СО1.
Запуск корабля «Союз ТМ-34» с экипажем в составе Ю.П. Гидзенко, Р. Вит-тори и М. Шаттлворта состоялся 25 апреля 2002 г., а 27 апреля корабль пристыковался к станции. Замечаний к работе бортовых систем не было. Экипаж успешно решил задачу плановой замены корабля «Союз ТМ-33», выполнявшего в составе станции функцию корабля - спасателя.
После выполнения намеченной программы исследований экипаж ЭП-3 в том же составе возвратился на Землю на корабле «Союз ТМ-33», который приземлился утром 5 мая 2002 г.
Посадка спускаемого аппарата прошла без замечаний,
но в процессе послеполетного анализа обнаружилось серьезное нарушение установленных правил предспуско-вой комплектации кораблей экипажем. При подготовке корабля «Союз ТМ-33» к спуску на нем должным образом были размещены ложементы кресел и скафандры, но не было заменено остальное индивидуальное снаряжение космонавтов (теплозащитные костюмы и гидрокостюмы, плавсредства «Нева»), предназначенное для использования в нештатных ситуациях при посадке. Поэтому экспедиция посещения спускалась на корабле «Союз ТМ-33» с чужим снаряжением, оставив на борту МКС свое (но тоже чужое) для основной экспедиции. Снаряжение не понадобилось, поскольку нештатных ситуаций не произошло, но имело место явное и грубое нарушение требований безопасности. Во избежание подобных случаев в дальнейшем РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина рекомендовано учесть случившееся при подготовке экипажей, а ЦУП — усилить контроль за их действиями в полете.
Корабль «Союз ТМ-34» был последним из изготовленных кораблей этой серии, и в 2002 г. эстафету полетов к МКС предстояло принять новому модифицированному кораблю «Союз ТМА».
Подготовка к открытию люка спускаемого аппарата
Вопросы членам экипажем после выхода из спускаемого аппарата
54
Международная космическая станция
Проблемы модернизации транспортных кораблей в 2001—2002 гг.
В 2001 г., как и в предыдущие годы, одними из самых актуальных оставались вопросы комплектации кораблей приборами и оборудованием. Выше говорилось о том, что руководство Корпорации непрерывно занималось их решением, отслеживая динамику организационноэкономических изменений на смежных предприятиях и своевременно принимая меры для поддержания или для восстановления производства комплектующих. Корпорация, вкладывая собственные средства в закупку материалов и элементной базы, перераспределяла заказы между смежными организациями, при этом часть оборудования изготавливалась на ЗАО «ЗЭМ».
В первой половине года в центре внимания оказалось состояние работ, связанных с заменой ключевых приборов системы управления движением (СУД): бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК), датчиков угловых скоростей и акселерометров бесплатфор-менной инерциальной навигационной системы (БИНС). Следует отметить, что идея замены именно этих элементов наряду с общей идеей совершенствования СУД была положена еще в 1997 г. в основу модернизации транспортных кораблей. С тех пор в этом направлении практически непрерывно велись работы, но, к сожалению, с переменным успехом.
В течение прошедших лет были разработаны два полномасштабных проекта модернизированных кораблей: сначала «Союз ТММ» и на его базе «Прогресс-ММ» (вариант обновления практически всех систем кораблей), азатем «СоюзТМС» и, соответственно, «Прогресс-МС» с минимально необходимыми изменениями систем, вытекавшими из условий эксплуатации кораблей в комплексе МКС и учитывавшими задачи замены оборудования. Оба проекта постигла одна и та же участь: работы пришлось прекратить из-за отсутствия финансирования. Тем не менее, к середине 2001 г. удалось добиться относительных успехов в создании бортовой машины ЦВМ101 и блоков устройств сопряжения (БУС) для нее. Появились их первые лабораторные образцы, и началась экспериментальная отработка.
В июне 2001г. на совещании у Н.И. Зеленщикова вновь рассматривались проблемы модернизации кораблей «Союз» и «Прогресс», пути развития работ и возможности их финансирования. Еще раз была подтверждена неизбежность модернизации и определены ее направления:
•	совершенствование системы управления движением с внедрением ЦВМ 101 и новых датчиков БИНС (блок «Барс»);
•	установка в качестве резервных двух дополнительных двигателей причаливания и ориентации (ДПО) в канале
торможения корабля для повышения уровня безопасности при причаливании;
•	внедрение в систему радиосвязи «Рассвет М» передатчика системы «Коспас—Сарсат» с доработкой антенн спускаемого аппарата для повышения надежности поиска при посадке вне границ штатного района приземления;
•	завершение работ, организованных в соответствии со специальным техническим решением, обеспечивающих установку термоохладителей на баках системы исполнительных органов спуска для улучшения условий хранения перекиси водорода и повышающих летный ресурс системы.
На совещании были даны поручения о подготовке организационных документов о модернизации кораблей. Однако дальше обсуждения проекта приказа дело не продвинулось из-за неопределенности в вопросе об источниках финансирования.
Во второй половине 2001 г. проявились технические трудности в создании блока «Барс», разработка которого велась на ФГУП ПО «Корпус» (г. Саратов, генеральный директор В.В. Безрученко). Этот блок был задуман как универсальный прибор для БИНС, объединявший в себе обе необходимые группы средств измерений — акселерометры и датчики контроля угловых скоростей. Если для акселерометров использовались чувствительные элементы и конструктивные основы шестиосного блока измерения линейных ускорений (БИЛУ) корабля «Союз ТМА», то для контроля угловых скоростей разрабатывались новые измерители волоконно-оптического типа. Неудачи в работах по этим измерителям и поставили под вопрос возможность создания блока «Барс». В ноябре 2001 г. заместитель генерального конструктора В.Н. Бранец внес предложение о создании бесплатформенного измерительного блока (БИБ) на базе динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ), серийно выпускаемых устройств для измерения угловых скоростей. Заказ на БИБ предполагалось разместить в НИИ ПМ (А.П. Мезенцев). Это предложение означало отказ от универсального блока «Барс» и переход к использованию вместо него пары приборов: БИЛУ и БИБ. Такой вариант не только снимал трудности, связанные с созданием «Барса», но и открывал новые перспективы. Проработки, выполненные рабочей группой (П.Н. Куприянчик, В.А. Тимченко, С.П. Ермолаев, В.С. Рыжков и др.), показывали, что компактные БИБ со временем могут размещаться в спускаемом аппарате и вместе с БИЛУ использоваться для организации автономной БИНС по управлению спуском на базе новой бортовой вычислительной машины КСО20-М, уже внедренной в СА корабля «Союз ТМА». Реализация этого варианта на последующем этапе модернизации позволила бы избавиться отустаревших гироскопических приборов системы управления спуском (БДУС-2 и КИ00-18).
55
Пилотируемые космические комплексы и системы
В начале 2002 г., так же как и в 2001 г., все более тревожным становилось экономическое положение ФГУП ПО «Корпус», что грозило срывом производства главных гироскопических приборов кораблей «Союз» и «Прогресс»» (датчиков угловых скоростей КХ97-010М, проектное наименование ИУС ОРТ). Модернизация кораблей с заказом новых датчиков угловых скоростей, именуемых как бесплатформенный инерциальный блок, снимала этот вопрос, но по мере ее завершения, т.е. через два-три года. Требовались срочные меры для того, чтобы обеспечить ближайшие полеты. Кризис развивался, и 24 апреля 2002 г. арбитражный суд Саратовской области возбудил производство по делу о несостоятельности (банкротстве) ФГУП ПО «Корпус». Тем самым была введена процедура наблюдения за деятельностью предприятия с назначением временного управляющего. Вскоре на предприятие выехали Н.И. Зеленщиков и В.Н. Бранец для выяснения реального положения дел, однако однозначных и конкретных результатов поездка не дала.
21 мая 2002 г. по приглашению Ю.Н. Коптева и Ю.П. Семенова РКК «Энергия» посетил губернатор Саратовской области Д.Ф. Аяцков. Он ознакомился с направлениями деятельности Корпорации, трудностями в комплектации транспортных кораблей приборами и, в частности, с угрожающей срывом пилотируемых полетов чрезвычайной ситуацией на ФГУП ПО «Корпус». В результате визита была достигнута договоренность о максимальной помощи со стороны администрации области в восстановлении производства требуемых Корпорации приборов.
В сложившейся обстановке, с учетом негативного влияния идущих процессов, принимались срочные меры для комплектации очередных кораблей, запуски которых намечались на ближайшие сроки. В мае—июне 2002 г. были взяты на учет все наличные приборы КХ97-010М. и БИЛУ, включая технологические образцы и заделы по новым приборам в ФГУП ПО «Корпус», а затем установлен порядок использования матчасти и план первоочередных поставок с этого предприятия. Одновременно велась подготовка к заключению договора с НИИ ПМ (А.П. Мезенцев) о завершении отработки и подготовке производства прибора «Дельта», ранее разработанного в качестве аналога основного измерителя угловых скоростей КХ97-010М и способного заменить последний практически без изменений в конструкции кораблей. Но кардинальное решение проблемы зависело все-таки от темпов и сроков модернизации СУД.
22 мая вышел Приказ генерального конструктора о порядке дальнейшего ведения работ в этом направлении. Предписывалось продолжить в текущем году разработки нового бортового вычислительного комплекса
и приборов бортовой инерциальной навигационной системы в смежных организациях и обеспечить их финансирование из средств Корпорации, а также развернуть работы в РКК «Энергия» в части определения структуры и схемы СУД, подготовки программно-математического обеспечения системы и стендовой базы для ее отработки. По результатам года планировался выпуск инженерной записки, которая должна уточнить технические основы модернизации с учетом ситуационных изменений в кооперации смежных предприятий. Согласно Приказу в июне 2002 г. был разработан план-график, определивший порядок дальнейших работ и сроки их выполнения.
Таким образом, в середине 2002 г. в крайне напряженной обстановке, угрожавшей срывом программы пилотируемых полетов, были приняты первоочередные возможные меры как по преодолению кризиса в комплектации ближайших по срокам пусков кораблей измерителями угловых скоростей и акселерометрами, так и в направлении кардинального решения проблем путем модернизации СУД и кораблей в целом.
В обеспечение поставок измерителей (приборы ИУС ОРТ и БИЛУ) были приняты жесткие организационные меры. В частности, разработаны детальные графики изготовления приборов и установлен контроль хода работ в ФГУП ПО «Корпус», который осуществлялся отделом 035 (В.С. Рыжков) и службой кооперации завода (Г.В. Брицко). С большим трудом во второй половине года удалось обеспечить поставки необходимых приборов для грузовых и пилотируемых кораблей, причем на самых последних этапах их подготовки к пуску. Так, корабль «Союз ТМА-1» был укомплектован измерителями угловых скоростей (ИУС ОРТ) только в середине цикла испытаний на ТК. Связанные с поздними поставками трудности преодолевались использованием на КИС технологических приборов и вели к переносу на ТК ряда разделов испытаний. Несмотря ни на что запуски кораблей программы 2002 г. состоялись в установленные сроки.
Как было отмечено выше, наряду с совершенствованием системы управления движением велись работы и в других направлениях модернизации кораблей «Союз»: установка двух резервных двигателей ДПО в канале торможения корабля для повышения уровня безопасности при причаливании и внедрение системы термоэлектрических охладителей (СТЭО) на баках системы исполнительных органов спуска (СИОС) в целях улучшения условий хранения перекиси водорода. При реализации первого из этих мероприятий необходимо было для установки двух ДПО доработать конструкцию переходного отсека корабля, элементы пневмогидросхемы КДУ и трубопроводы системы терморегулирования, а для управления новыми резервными двигателями и их выбора внести
56
Международная космическая станция
изменения в блок автоматики ДПО, систему управления движением и систему управления бортовым комплексом (СУБК), включая пульт «Нептун-МЭ». Кроме того, необходимы были сопутствующие доработки в системе бортовых измерений, наземной испытательной станции 11Н6110 и контрольно-проверочной аппаратуре систем. В целом изменения носили комплексный характер, затрагивали многие бортовые системы и наземное оборудование, требуя корректировки как конструкторской, так и эксплуатационной документации.
Доработки по установке резервных ДПО были утверждены и приняты к реализации с корабля «СоюзТМА-5» техническим решением от 23.10.2002 г. Что касается термоохладителей на баках СНОС, то работы по их внедрению продолжались в течение всего 2002 г. в соответствии стехническим решением от 14.09.2000г., предписывавшим реализацию данного мероприятия с этого же корабля. Указанным решением и выпущенным в его развитие планом-графиком предусматривалось создание самой системы термоэлектрических охладителей, доработка пневмогидроагрегата (ПГА) СНОС для установки охладителей и системы терморегулирования (СТР) для снятия тепла со СТЭО, изменения в конструкции СА по прокладке дополнительных трубопроводов СТР и по их вводу в контейнер ПГА, а также доработка СУБК и системы измерений для подачи питания на СТЭО и контроля ее работы.
По состоянию на начало года была выпущена вся конструкторская документация. В середине года завершились автономные испытания СТЭО в ОАО «Импульс». 4 июня 2002 г. на стендовой базе отдела 374 (С.Н. Кулаков) начались комплексные тепловакуумные ресурсные испытания заправленного ПГА со СТЭО при заданном цикле 585 сут, с окончанием в январе 2004 г. После завершения этого этапа было запланировано провести огневые испытания СИОС с использованием того же ПГА с перекисью, который участвует в проверке ресурса, и выдерживаемых вместе с ним в той же барокамере двигателей. Эти эксперименты должны были подтвердить летный ресурс в 380 сут. В конце года с положительными результатами завершились вибропрочностные испытания доработанной конструкции спускаемого аппарата и ПГА на динамическом макете СА, включая проверку герметичности после вибровоздействий. Таким образом был сделан шаг вперед в направлении внедрения СТЭО, что должно снять все проблемы хранения перекиси водорода в орбитальном полете.
В конце 2002 г. велись проработки по линии совершенствования транспортных кораблей, заключавшегося в модернизации конструкции солнечных батарей (СБ). Работы, начатые в соответствии с Приказом президента Корпорации от 02.12.2002 г., предусматривали внедрение
«трехслойной» композитной конструкции, основы и технология которой были отработаны для космических аппаратов «Ямал». В рамках этой задачи рассматривались различные конструктивно-компоновочные схемы СБ с применением двух вариантов фотопреобразователей: из монокристаллического и аморфного кремния. В результате была выбрана схема с монокристаллическими элементами, аналогичная по конструктивно-компоновочным решениям существующим СБ, но с заменой каркасной конструкции панелей на «трехслойную». При этом для увеличения энергоресурсов пилотируемых кораблей «Союз» в преддверии модернизации его систем увеличена площадь фотопреобразователей, поскольку прогнозируется повышение уровня постоянного электропотребления за счет непрерывной работы новых бортовых вычислителей в течение всего автономного полета, и в то же время целесообразно создание резерва энергоресурсов для парирования нештатных ситуаций. В целях унификации конструкции и единообразия технологических процессов предполагалось использовать для пилотируемых и грузовых кораблей СБ одной конструкции, несмотря на некоторую их избыточность для кораблей «Прогресс», но с учетом того, что эта избыточность расширяет возможности по проведению экспериментов в автономном полете кораблей. В связи со значительным объемом работ, включая дополнительную экспериментальную отработку, и недостаток финансирования окончательного решения по этой модернизации принято не было.
Во второй половине года шла углубленная проработка основ модернизации системы управления движением транспортных кораблей и разработка структурных схем ддя них. Работы были актуальны не только в плане совершенствования аппаратуры и размещения заказов на стабильных производствах, но и по причине многих допустимых, но нежелательных отклонений от технической документации, которые сопровождали тяжело дававшиеся поставки приборов и с которыми приходилось мириться. Аналогичные сложности возникали при комплектации пилотируемых кораблей. Например, в августе 2002 г. было принято решение о передаче в ФГУП ПО «Корпус» трех поставленных ранее приборов КХ97-010М для демонтажа еще пригодных датчиков угловых скоростей и их использования при изготовлении аналогичных новых приборов для корабля «Союз ТМА». В результате для собранных таким образом приборов существенно снизился гарантийный срок (1,5 года вместо семи лет).
В ноябре 2002 г. отделом 038 (С.П. Ермолаев) были разработаны основные положения о модернизации СУД, а в декабре отделом 103 (В.В. Цветков) подготовлена инженерная записка по этому вопросу. В результате
57
Пилотируемые космические комплексы и системы
проработок подтвердились ранее предложенные решения о переходе к использованию нового бесплатфор-менного измерительного блока как измерителя угловых скоростей для БИНС, о внедрении новой центральной вычислительной машины ЦВМ 101 в комплекте с блоками устройств сопряжения (БУС101-1 и БУС 101-2), о сохранении вычислителя КСО20-М в спускаемом аппарате, что обеспечивало построение СУД на основе двухмашинного вычислительного комплекса, об организации мультиплексного канала межмашинного обмена и автономном БИНС в САдля решения задачи управления спуском.
К новым элементам в идеологии модернизации относились и предложения о создании нового блока измерения перегрузок БИПС-М силами РКК «Энергия» на базе серийно выпускаемых акселерометров, о задействовании в резервном аналоговом контуре прибора «Дельта» и об исключении специального программника КСО71 из состава СУБКс передачей задач по формированию программ управления системами в СУД. В частности, предлагалось возложить выполнение программных функций на вычислительные средства при работе дискретного контура и на модифицированный блок согласующих устройств (БСУ-7М) при работе аналогового контура управления. Последний должен также выдавать метки времени в систему бортовых измерений. Что касается этапов модернизации СУД, то первым и наиболее важным из них был определен этап установки на грузовых и пилотируемых кораблях полностью обновленного орбитального дискретного контура управления. При его внедрении безопасность экипажа пилотируемого корабля должна обеспечиваться, во-первых, упреждающей отработкой контура на грузовых кораблях и, во-вторых, сохранением аналогового орбитального контура и прежней системы управления спуском, а экипажа станции при стыковке грузовых кораблей — использованием тоже аналогового телеоператорного режима управления (ТОРУ). В качестве второго этапа модернизации СУД рассмотрен вариант установки в спускаемом аппарате корабля «Союз ТМА» приборов БИБ и БИБС-М, с использованием которых на базе существующего вычислителя КСО20-М предложено организовать упомянутую автономную БИНС в СА, т.е. создать новую систему управления спуском. И в этом случае сохраняется ради безопасности экипажей резервный (и тоже аналоговый по своим приборным решениям) режим резервного баллистического спуска.
Изложенное показывает, что в задаче проведения модернизации СУД с исключением отработки системы в беспилотных полетах важная роль отводится резервному контуру управления. Отсюда появилось еще
одно направление: заблаговременная замена некоторых ключевых приборов аналогового контура, над которыми нависла угроза снятия с производства, и их проверка в летных условиях еще до внедрения модернизированной системы управления движением.
Летом 2002 г. были приняты два важных решения. Первое касалось завершения наземной отработки измерителей угловых скоростей «Дельта» и проведения летных испытаний этих приборов в составе грузового корабля «Прогресс М-49». В соответствии со вторым были начаты работы над созданием силами Корпорации на основе серийно выпускаемых волоконно-оптических гироскопов нового блока датчиков угловых скоростей (БДУС-ЗМ)для резервного контура управления спуском, начиная с его установки на корабле «Союз ТМА-5».
В течение всего 2002 г. во ФГУП «Субмикрон» (В.Г. Сиренко), г. Зеленоград, велись разработка вычислительного комплекса ЦВМ101, БУС101-1 и БУС 101-2, изготовление первых технологических экземпляров этих приборов и подготовка их служебного (встроенного) программного обеспечения. Работы курировал отдел 039 (Н.К. Беренов). Параллельно отделом 037 (И.В. Орловский) создавалась операционная система ЦВМ101 и технология разработки программного обеспечения СУД, а в отделе 033 (В.С. Семячкин) шли работы по функциональным программам системы с использованием языка высокого уровня. В середине года началась отработка на персональных компьютерах первой версии операционной системы. В ноябре состоялись предварительные пробные включения ЦВМ 101 на НКО-1 с математическими моделями БУС 101 и имитаторами систем-абонентов. Таким образом, к концу года был создан заметный задел как по аппаратным средствам нового вычислительного комплекса, так и по его программному обеспечению.
При подготовке упомянутой выше инженерной записки выявились сложности с обеспечением теплового режима приборов БИНС в спускаемом аппарате пилотируемых кораблей на втором этапе модернизации. Дело в том, что приборы разрабатывались, исходя из их размещения на термоплатах, т.е. из условий жидкостного тер-мостатирования. Для приборных отсеков кораблей такие условия приемлемы. Но жидкостное термостатирование в спускаемом аппарате проблематично, во-первых, из-за опасности выпадания конденсата, во-вторых, из-за отсутствия контура термостатирования на съемном днище аппарата в зоне установки приборов и, в-третьих, из-за отсутствия свободных объемов в СА для установки дополнительного снимающего первые две трудности контура охлаждения (насосы, трубопроводы, автоматика, термоплаты и др.). Рассматривался и другой вариант с размещением приборов в отсеке на специальных
58
Международная космическая станция
теплоемких платах с реализацией дополнительного обдува. Окончательно вопрос мог быть решен только после детальных проработок на последующих стадиях проектирования, и такие работы были начаты.
Следует отметить, что идеология и технические основы модернизации СУД базировались на решениях, уже реализованных на модернизированном пилотируемом корабле «Союз ТМА», в процессе создания которого были доработаны системы корабля и вопросы их взаимодействия. В результате на пилотируемых кораблях внедрены и используются в составе спускаемого аппарата вычислительная машина КС020-М, блоки измерения линейных ускорений БИЛУ и построенный на основе вычислительной техники пульт космонавтов «Нептун-МЭ». Этап работ по «Союзу ТМА» стал по существу предварительным этапом модернизации СУД. Необходимо также подчеркнуть важное исходное положение в стратегии модернизации, заключающееся в том, что совокупность наземных испытаний и предусмотренная этапность летной отработки позволят обойтись без беспилотного пуска корабля «Союз ТМА», сэкономить тем самым значительные средства и обеспечить бесперебойное выполнение программы МКС. Однако работы над модернизацией кораблей «Союз» и «Прогресс» в 2001 —2002 гг. не могли быть развернуты в полной мере из-за трудностей с финансированием.
Корпорация смогла выделить средства только на договоры со смежными организациями о создании новых приборов СУД и на собственные работы, которые касались проработок интерфейсов с другими системами и определения изменений в конструктивно-компоновочной схеме корабля. Тем не менее в 2002 г. удалось конкретизировать технические основы модернизации системы управления движением, определить пути разработки новых ключевых приборов этой системы и подготовить базу для работ по кораблям в целом. В то же время были организованы и продолжались работы по другим направлениям модернизации кораблей «Союз» — установке резервных тормозных микродвигателей и внедрению термоохладителей на баках с перекисью водорода.
Модернизированный пилотируемый корабль «Союз ТМА»
В соответствии с контрактом A44S15-1O110 (модификация 22 от 19 июня 1996 г.) корабль «Союз ТМ», оставаясь российским транспортным кораблем, для эксплуатации в составе МКС был модифицирован в интересах и по техническому заданию НАСА под названием «Союз ТМА». Основные направления модернизации заключались в расширении диапазона антропометрических
Основные характеристики корабля «Союз ТМА»
Масса корабля, кг..........................До	7 220
Масса спускаемого аппарата, кг..............2	900
Численность экипажа, чел.....................2-3
Длина по корпусу, мм........................6	980
Максимальный диаметр, мм...................2 720
Размах солнечных батарей, мм...............10 700
Масса груза, расчетная, кг (при экипаже из 3 чел.): доставляемая...............................До	180
возвращаемая..............................До	50
удаляемая (отходы)......................До	180
Полетный ресурс, сут:.........................200
автономный полет...........................5,2
параметров космонавтов до принятых в НАСА норм: масса от 50 до 95 кг, рост (стоя) — от 150 до 190 см, рост (сидя) — от 80 до 99 см; снижение ударных нагрузок при посадке на 15...30%. Для выполнения международного контракта и в соответствии с Приказом президента Корпорации от 22 июля 1996 г. № 102 в проектном отделе, которым руководил В.А. Тимченко, было разработано Дополнение к эскизному проекту с исходными данными для разработки рабочей документации.
Проведены следующие доработки:
Кресла экипажа: удлинены на 50 мм; изменено положение подножки; увеличена полнота сечения чашки в области таза космонавта; установлен новый регулируемый амортизатор на три диапазона нагружения; установлены регулируемые привязная система и физиологическая ручка кресла, а также датчики для трех компонентов ударных перегрузок; сняты кронштейны крепления ручек управления кораблем РУО и РУД и установлены на корпусе СА (регулируемые выдвижные механизмы); упрочнен каркас кресла.
Двигатели мягкой посадки: введены двухсекционные двигатели (два из шести) в едином корпусе и с независимыми друг от друга зарядами и средствами инициирования (центральная цилиндрическая секция, периферическая кольцевая секция), выбираемыми автоматикой комплекса средств приземления (КСП) в зависимости от массы СА (экипаж из одного или двух-трех человек) и вариантов посадки на основной (ОСП) или запасной парашютной системе (с полной ликвидацией основной и при неотстреле ее крышки).
59
Пилотируемые космические комплексы и системы
Автоматика системы приземления: заменен гамма-высотомер «Кактус-1В» на модернизированный «Кактус-2В» с введением трех вариантов сочетаний высот включения ДМП + ДМПМ, скоростей настройки и коэффициентов коррекции для посадки на ОСП и ЗСП. Заменен блок барореле на модернизированный (ББ-2); коммутатор БКСП - на два прибора: БЛСП и БКПСП (для обеспечения размещения увеличенного в размерах кресла и многоразового использования прибора БЛСП).
Система терморегулирования: заменен холодильно-сушильный агрегат в СА и БО на новый (разработки РКК «Энергия»), уменьшенный по габаритам для размещенья удлиненного кресла. Установлен новый распределительный кран, с помощью которого теплоноситель КЖО СТР дискретно перераспределяется между секциями ХСА, обеспечивая тепло- и влагосъем в режимах «тах» (работают два вентилятора), «min» (работает один) и «Выкл.» (проводится вентиляция только отсека). Заменены одноканальные сигнализаторы давления на трехканальные. Введены каналы автоматического управления работой жидкостного и воздушного электронагревателей при полете в составе станции. Доработаны трубопроводы и БКС с изменением их прокладки в кабине СА.
Система обеспечения жизнедеятельности: изменено место установки нового баллона с кислородом для размещения увеличенного по габаритам кресла. Доработана автоматика для обеспечения полного сброса кислорода в атмосферу перед приземлением. Доработан пневмощиток подачи кислорода комплекса средств спасения при разгерметизации из-за увеличенных по габаритам кресел и для исключения соударения коленей «боковых» космонавтов с агрегатами щитка при взведении кресел перед посадкой. Использованы новые материалы и технологии изготовления полетных теплозащитных гидрокостюмов и скафандров с частичным изменением их мест размещения в кабине.
Пульт космонавтов «Нептун-МЭ»: с целью размещения кресел увеличенных размеров и экипажа с увеличенной антропометрией разработан новый пульт управления кораблем, в котором значительно уменьшена высота передней панели (на 70 мм). Это позволило увеличить зазоры до коленей космонавтов и угол открытия крышки входного люка.
Модернизированный пульт космонавтов (разработка НИИ АО, Ю.А. Тяпченко) был выполнен с использованием современных электронных компонентов — жидкокристаллических мониторов, цифровых плат компьютерной обработки. С целью «преемственности» были сохранены (виртуальные) индикаторы команд, однако применение компьютерных средств позволило по-новому представить форматы навигационных данных («Глобус») и увеличить
число форматов отображения. Вместе с тем наличие «старых» бортовых систем и приборов (СУБА) не позволило в полной мере провести модернизацию пульта.
Система управления спуском (СУС): для обеспечения работы системы в расширенном диапазоне центровочных характеристик СА (из-за существенного разброса масс и центровок космонавтов) с одновременным повышением точности посадки установлены: новый блок акселерометров; модернизированный спецвычис-литель КСО20-М и блок управления спуском.
Блок акселерометров (блок измерения линейных ускорений) содержит шесть измерительных каналов, оси чувствительности которых образуют додекаэдр и позволяют измерять компоненты полного вектора ускорения (перегрузки) до трех отказов измерителей.
Вычислитель КСО20-М представляет собой программируемую трехканальную ЦВМ с аппаратным мажорированием информации между каналами. Этим самым в систему управления спуском (СУС) введена ЦВМ с хорошо зарекомендовавшей себя схемой обеспечения надежности. Программное обеспечение КСО20-М было разработано специалистами отделения 03: (Л.И. Комарова, С.Н. Евдокимов, С.И. Климанов и др.).
Алгоритмы управления позволяют адаптировать управление при изменениях центровки СА; за счет более точного измерения потерянной скорости осуществлять управление углом крена с большей точностью, включая реализацию бокового маневра. Статистика полетов подтвердила ожидаемое увеличение точности (приблизительно в 2,5 раза).
Для отладки программного обеспечения СУС в РКК «Энергия» был создан стенд — наземный комплекс отладки компьютерных систем спускаемого аппарата.
Система автономной регистрации и запоминания информации: установлена новая система меньшей массы и габаритов для размещения увеличенного в размерах кресла. Новая система обеспечивает также запись речевой информации.
Система радиотелефонной связи и пеленгации «Рассвет-М»: для размещения кресла увеличенного размера уменьшены масса и габариты и изменено размещение моноблока модернизированной системы «Рассвет-М». Исключены режим KB-связи, телеграфный ключ и магнитофон с кассетами для записи речи.
Телевизионная система «Клест-М»: с целью увеличения свободного объема в надкресельной зоне кабины установлены две малогабаритные телекамеры КЛ-152 и снято видеоконтрольное устройство КЛ-107.
Система исполнительных органов спуска (СНОС): применено модернизированное топливо пероксид водорода (ПВ-К) с новым составом стабилизатора
60
Международная космическая станция
для уменьшения скорости разложения топлива; разделитель в баках из лакоткани заменен на разделитель из фторпласта-10; на баках установлена новая система термоэлектрического охлаждения для автоматического поддержания температуры баков 3+3°С; нанесены теплоизоляция на поверхности баков и специальное покрытие ПЭТФ-011 на внутренней поверхности контейнера пневмогидроагрегата.
Новые и модернизированные системы, агрегаты и оборудование были выполнены и отрабатывались на повышенный полетный ресурс в течение года, большинство из них неоднократно использовались в последующих полетах.
Аналогично базовому конструктивно корабль «Союз ТМА» состоит из трех отсеков: бытового, приборно-агрегатного и спускаемого аппарата, в котором размещаются экипажи при выведении корабля на орбиту и спуске.
Параллельно с выпуском эскизного проекта проводилось макетирование СА в несколько этапов, включая совместные контрольные примерки с участием испытателей НАСА, РКК «Энергия» и АО НПП «Звезда».
Корабль «Союз ТМА» в разрезе
18 февраля 1997 г. Директор завода А.А. Борисенко рассказывает делегации США, возглавляемой Д. Сен-сенбреннером, о модернизации корабля «Союз ТМА» для решения задач МКС
Сборка макета корабля «Союз ТМА» в Центре им. Джонсона. В первом ряду: Н.С. Шифрина, В. Сухолуцкий (НАСА), В.П. Гузенко, Ю.А. Соловьев, С.В. Бесчастнов, В.С. Бобрович, Б. Ритунский (НАСА), А.Е. Маликов. Во втором ряду: Т. Берри (НАСА), П.А. Лановенко. В люке бытового отсека: С.Л. Русаков, В.А. Ковылин
18 февраля 1997 г. РКК«Энергия» посетила делегация США во главе с сенатором Д. Сенсенбреннером для ознакомления с состоянием работ по МКС и кораблю «Союз ТМА».
В июне 1998 г. были изготовлены демонстрационные макеты спускаемого аппарата и бытового отсека корабля «Союз ТМА», установленные в Центре им. Джонсона (г. Хьюстон). Макеты до настоящего времени постоянно используется для тренировок американских астронавтов,
Экспериментальная отработка
Для подтверждения (верификации) доработок корабля была выполнена обширная программа работ и испытаний, а именно:
•	макетирование СА;
•	автономная отработка всех вновь созданных или доработанных приборов и оборудования корабля в организациях-разработчиках;
•	динамические испытания макета СА с определением амплитудно-частотных характеристик его конструкции и вибродинамические испытания на всех режимах штатной эксплуатации корабля;
•	копровые испытания СА — 11 сбросов на двух макетах;
•	самолетные испытания контейнера с ЗСП (ФАБ-3000) — пять сбросов;
•	самолетные испытания СА — четыре сброса на двух макетах;
•	тренировка и подготовка космонавтов и операторов ГОГУ (ЦУП) на новых и доработанных тренажерах и стендах РГНИИ ЦПКим. Ю.А. Гагарина и РКК «Энергия».
61
Пилотируемые космические комплексы и системы
Участники первого сброса копрового макета № 6А. Слева направо: М.Н. Зайцев, Г.В. Лясковец, В.Г. Рогов, Е.М. Коськин, Л.А. Трофимова, Е.П. Уткин, Ю.Ф. Павленко, С.В. Четкий
Участники самолетных испытаний после примерок и подготовки макета СА к контрольному полету. Слева направо: С.В. Павлов, М.А. Сперанский, Б.Ф. Макаров, С.И. Бакушкин (АК им. С.В. Ильюшина), А.П. Баринов, С.В. Кравчинский, Е.П. Уткин, А.В. Сухино-Фо-менко, Б.Н. Мочалов, Ю.П. Дороничев, сотрудники АК им. С.В. Ильюшина А.Г. Онищенко и В.И. Музыченко
Проведение наземных и летных испытаний СА в таком объеме с положительными результатами позволило без этапа беспилотных запусков перейти к пилотируемым полетам модернизированного корабля для замены корабля «СоюзТМ» в составе Международной космической станции.
Доставка основных экспедиций, экспедиций посещения на станцию и их возвращение кораблями «СоюзТМ» и «Союз ТМА» на Землю осуществлялись успешно.
Таким образом, в 2002 г. был создан пилотируемый корабль «Союз ТМА», который явился самой совершенной моделью в серии кораблей «Союз». Этому
Макет установлен на самолете-носителе
Приземление макета СА, сброшенного с самолета
способствовал ценный опыт разработки и эксплуатации техники пилотируемых полетов, накопленный РКК «Энергия» за более чем сорокалетний период. Корабль отличают высокая надежность и безопасность полетов, он продолжает обеспечивать транспортные операции на Международной космической станции.
Корабль «Союз ТМА-1», первый из новой серии модифицированных кораблей с расширенным диапазоном антропометрических параметров экипажа, был собран и передан на КИС 14 августа 2001 г. Поскольку проверку и отработку электрических сопряжений систем предстояло выполнить на первом штатном корабле, были установлены три этапа испытаний на КИС: отработочный, черновой и чистовой. Первый был закончен 10 декабря 2001 г., после чего корабль дорабатывался по выявленным замечаниям. Доработки завершились 26 февраля 2002 г., с 6 марта начался следующий этап — черновой.
Параллельно с испытаниями штатного корабля в РКК «Энергия» шли работы по вводу в строй комплексного моделирующего стенда (КМС), дооборудованного для моделирования полета «Союза ТМА», а в РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина создавался комплексный динамический тренажер (ТДК) для подготовки экипажей.
62
Международная космическая станция
Тренажер корабля «Союз ТМА» в Центре подготовки космонавтов
Первая очередь готовности КМС (без задач отработки процесса спуска) была введена в мае 2001 г. С этого времени началась проверка работы и логики взаимодействия систем корабля. В январе 2002 г. КМС был дооснащен и подготовлен к моделированию всех полетных режимов и программ, на нем началась отработка бортовой документации в обеспечение предстоящих тренировок экипажей.
С октября 2001 г. в РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина началась отладка ТДК- В феврале 2002 г. тренажер, проверенный и аттестованный специальной приемосдаточной комиссией, вступил в строй для плановых и целенаправленных тренировок к полетам на модифицированных кораблях «Союз ТМА».
Одним из новых и важных элементов оборудования корабля «Союз ТМА» стал пульт космонавтов «Нептун-МЭ», разработанный в НИИ АО (главный конструктор С.А. Бородин) для решения задач расширения диапазона антропометрических параметров экипажа (уменьшение габаритов пульта) и перехода на современную элементную базу. В первой половине 2001 г. была завершена ав
тономная экспериментальная отработка пульта, после чего на КИС начались проверки его электрических сопряжений с системами первого штатного корабля и на КМС проверки его функционирования в схеме корабля.
Следует отметить, что начало работ с новым пультом на КМС обеспечило возможность проверки работы с ним экипажа в процессе моделирования полета, т.е. проверки пульта в условиях реального управления системами корабля, и привлекло внимание как специалистов-разработчиков, так и космонавтов. Это объяснялось новыми
Пульт космонавтов «Нептун-МЭ»
Работы на КМС с новым пультом «Нептун-МЭ». Космонавты Н.В. Виноградов, Ю.В. Усачев (сидят) и А.П. Александров (стоит). Слева: Е.Н. Четвериков и С.В. Бронников
принципами управления, которые были заложены в конструкцию пульта «Нептун-МЭ». Если старый пульт содержал развернутые командно-сигнальные поля, то новый имел два интегрированных пульта управления (ИнПУ) и минимальное число сигнализаторов и клавиш прямого управления. ИнПУ по порядку и способам работы с ним экипажа стал подобен персональному компьютеру: вся информация хранится в системе и выдается на экран дисплея, доступ к ней обеспечивается через меню, управление ведется виртуальными клавишами, выбор позиций меню и клавиш осуществляется с помощью курсора и др. В оценке нового пульта «Нептун-МЭ» участвовали инженеры, операторы и опытные космонавты, ранее совершавшие полеты на «Союзе ТМ» (А.П. Александров, П.В. Виноградов, А.С. Иванченков и др.). В октябре 2001 г. были обнаружены замечания по конструкции пульта и условиям работы с ним экипажа.
19 ноября 2001 г. специально созданная комиссия (председатель В.А. Тимченко) провела анализ всех замечаний, разработала технические основы их устранения и дала рекомендации по доработкам.
На первом корабле серии «Союз ТМА» были рекомендованы и утверждены:
•	изменения в отдельных форматах (кадрах дисплея) и схеме их выбора (работа с меню) для упрощения операций;
•	корректировки (восстановления) текущего времени при перезапусках ИнПУ;
•	введение индикации выбранного блока ручного ввода информации и возможность работы с ним с любого ИнПУ;
•	обеспечение экипажа баллистико-навигационной информацией средствами пульта (трасса, подспутниковая точка и др.);
63
Пилотируемые космические комплексы и системы
•	доработка конструкции лицевых панелей пульта в основном для улучшения условий работы экипажа в перчатках с клавишами особо важных команд.
Все эти мероприятия, кроме последнего, были реализованы путем изменений в программно-математическом обеспечении (ПМО) пульта с внесением отдельных уточнений в ПМО системы управления спуском. Параллельно с работой комиссии отделением 03 (Е.А. Микрин) проведена подготовка технического решения по внедрению мероприятий на корабле «Союз ТМА». Заключение комиссии и техническое решение были согласованы с главным конструктором НИИ АО С.А. Бородиным и утверждены 11 февраля 2002 г. генеральным конструктором Ю.П. Семеновым.
В 2001 г. совместные с НАСА работы по пилотируемым кораблям типа «Союз» ограничивались согласованием вопросов текущего планирования полетов к МКС и обменом информацией о массе кораблей, составе доставляемых и возвращаемых грузов, результатах рассмотрения полученных в полете замечаний или текущих доработках кораблей (в плане допуска к полетам на МКС).
По инициативе и требованиям НАСА продолжались также проработки вопроса установки дополнительной противометеоритной защиты на внешней поверхности бытового отсека (БО) корабля «Союз» и грузового отсека корабля «Прогресс». К концу года удалось определить возможный вариант доработки конструкции, предусматривающий отведение существующего пакета экранновакуумной изоляции на 15 мм от корпуса БО с помощью наклеенных на него бобышек и установку снизу этой изоляции дополнительного слоя кремнеземистой ткани.
Однако в результате доработки масса корабля увеличивается примерно на 25 кг и на столько же уменьшается масса доставляемых грузов в каждом пуске. Вместе с тем нельзя не отметить явного усложнения конструкции. Этот вопрос наряду с вопросом об эффективности мер по дополнительной защите в плане снижения рисков для экипажа станции планировалось рассмотреть в процессе дальнейших проработок.
В начале 2001 г. в НАСА, в связи с ограничениями бюджетного финансирования, были приостановлены работы по созданию американского корабля-спасателя CRV. Это создавало предпосылки к возобновлению переговоров о заказах НАСА на услуги спасения, т.е. заказах дополнительных кораблей «Союз» для этапа эксплуатации МКС, когда экипаж станции будет состоять из шести человек. Однако НАСА не проявило инициативы, и в течение всего года какие-либо серьезные переговоры не проводились.
Следует отметить также, что не продвинулось вперед и решение вопросов обеспечения поиска СА и эвакуации экипажа в случае маловероятной, но возможной посадки
корабля «Союз» в резервных районах на территории США. В предыдущем 2000 г. НАСА проявляло интерес к этим вопросам и активизировало проработки, считая необходимым установить методы и порядок совместных действий и тем самым обеспечить готовность к проведению общими силами операции поиска и эвакуации. Однако в 2001 г. НАСА, во-первых, сообщило письмом, направленным в Росавиакосмос, теперь уже только о поддержке решений и действий российского агентства при необходимости такой операции и, во-вторых, не предприняло никаких реальных шагов в направлении продолжения совместных проработок. Можно предполагать, что эти видимые изменения в подходах были связаны опять же с финансовой стороной. Дело в том, что на переговорах, где определялись и разрабатывались технические аспекты поиска и эвакуации в резервных районах, выяснилась необходимость принятия решений о расходах сторон в совместной операции. Например, техническую поддержку процесса эвакуации СА (обслуживающий персонал, автотранспорт, подъемное оборудование и, возможно, авиатехника) от места посадки до принявшего российский самолет аэродрома должен, по предложению НАСА, осуществлять Центр им. Кеннеди, но соглашений об оплате НАСА его работ достичь не удалось.
Безусловно, важным событием 2001 г. стало завершение отработочного цикла испытаний на КИС первого модернизированного корабля «Союз ТМА». Для обеспечения подготовки летных испытаний этого корабля, отработки бортовой и эксплуатационной документации и тренировки экипажей был выполнен основной объем работ по вводу в строй моделирующего стенда в РКК «Энергия» и тренажера в РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина.
Подготовка корабля «Союз ТМА-1» к полету стала одной из главных задач 2002 г., которая в плане завершения работ по созданию корабля имела три важные особенности: необходимость анализа и устранения замечаний по результатам испытаний, всегда сопутствующих внедрению крупных доработок; сертификация готовности корабля непосредственно к пилотируемому полету без его проверки в беспилотном режиме и в строго лимитированные программой полета МКС сроки запуска. Все это требовало четкой организации работ и означало повышенную ответственность коллектива и руководства РКК «Энергия» за их выполнение.
Ситуация усугублялась срывами установленных сроков поставки ряда комплектующих, что случалось ранее и было бы вполне приемлемо при подготовке очередного серийного корабля, но крайне негативно влияло на планы отработки сопряжений и взаимодействия систем модифицированного корабля при его электрических испытаниях на КИС, а затем и на техническом комплексе (ТК) космодрома.
64
Международная космическая станция
В первой половине 2002 г. был завершен начавшийся 6 марта черновой цикл испытаний корабля на КИС, которому предшествовала доработка приборов, бортовых кабелей и программно-математического обеспечения пульта «Нептун-МЭ», вычислителя КСО20-М и системы запоминания информации (СЗИ) по результатам отработочного цикла испытаний, а также ПМО наземной испытательной аппаратуры. Черновой цикл подтвердил эффективность проведенных мероприятий, однако, как и отработочный цикл, проводился с использованием технологических приборов многих систем. В мае удалось укомплектовать корабль «Союз ТМА-1» штатными приборами, за исключением аппаратуры «Курс», измерителей угловых скоростей СУД (КХ97-010М), а также свободного гироскопа (КИ00-18) и блока измерения линейных ускорений в составе системы управления спуском. 16 мая Н.И. Зеленщиков утвердил комплексный график подготовки корабля к запуску, предусматривавший проведение проверочных включений систем на КИС с 16 мая по 25 июня, отправку на технический комплекс 25 июля и завершение заключительных испытаний этапа КИС уже на ТК до 10 августа 2002 г., объем которых подлежал уточнению по результатам работ на КИС. Таким образом, чистовой цикл заключительных контрольных испытаний, начавшийся 16 мая, предстояло завершить на ТК после доукомплектования корабля штатными приборами.
Техническое решение от 22 июля 2002 г. об отправке корабля «Союз ТМА-1» на космодром подытожило результаты испытаний на ЗАО «ЗЭМ» и позволило констатировать следующее:
•	не проведены проверки свободного гироскопа СУС и измерителей угловых скоростей СУД;
•	часть испытаний СУД проходила с технологическими приборами;
•	проверки сопряжений аппаратуры «Курс» выполнены с помощью комплекта этой аппаратуры, временно заимствованного с грузового корабля;
•	забракован и заменен комплект системы «Квант-В»;
•	обнаружен дефект в блоке обработки команд приборного отсека (БОКП), требующий его ремонта;
•	всего на чистовом цикле выявлено 223 замечания, по которым приняты соответствующие решения.
Техническое решение, допускающее отправку корабля на ТК без недостающих приборов и определяющее порядок устранения замечаний и доукомплектования, было утверждено генеральным конструктором Ю.П. Семеновым с примечанием: «с учетом проведения на ТК полного цикла испытаний без каких-либо сокращений». Это решение являлось неординарным, и принять его оказалось непросто. Большое число замечаний и «букет» отступлений от
десятилетиями устоявшегося порядка подготовки пилотируемых кораблей на ЗЭМ вызывали серьезную озабоченность и могли быть устранены в процессе работ на заводе. Но в то же время существовала необходимость отправки корабля на ТК, которая диктовалась сложившимися, к сожалению нелучшими по срокам, условиями ведения работ: с одной стороны, обновленная технология подготовки модифицированного корабля требовала резерва времени для испытаний на ТК, с другой стороны, общее время работ было ограниченным, поскольку «поджимали» сроки замены корабля «Союз ТМ-34», находившегося на МКС. После детального обсуждения ситуации был выработан наиболее оптимальный план: предусматривалось завершение заводских испытаний в цикле подготовки корабля на космодроме, а примечание в решении об отправке «с учетом проведения на ТК полного цикла испытаний...» требовало тщательного планирования работ, подчеркивало недопустимость любых отступлений и тем самым вселяло уверенность в том, что ничто не будет упущено.
Наряду с задачами подготовки корабля к запуску в центре внимания руководства Корпорации оказались вопросы технической сертификации готовности корабля к полету. На заседаниях штаба, регулярно проводившихся каждую неделю под председательством Н.И. Зеленщикова и посвященных разносторонним аспектам выполнения программы пилотируемых полетов, неоднократно рассматривалось состояние подготовки итоговой отчетной документации, необходимой для допуска корабля «Союз ТМА-1» к пилотируемому полету. Состав и план разработки этой документации был установлен Приказом генерального конструктора от 07.12.2001 г.
В соответствии с ним специализированные подразделения ГКБ должны были в июне 2002 г. выпустить отчеты по экспериментальной отработке и надежности систем, а отделение 10 (И.И.Хамиц) — завершить в августе-сентябре выпуск ряда итоговых отчетов, техническая координация подготовки которых осуществлялась заместителем начальника отделения В.А. Тимченко. Кроме того, предстояло завершить две позиции контракта с НАСА, непосредственно связанные с подготовкой запуска. Во-первых, провести совместное с НАСА рассмотрение готовности к полету и, во-вторых, согласовать пакет данных, представляемый в НАСА и содержащий сведения об изготовлении и испытаниях доработанных систем и конструкции спускаемого аппарата. Одно из поручений штаба предписывало подготовить сообщения о состоянии всех работ, а затем заслушать и обсудить их на специальном совещании под председательством Н.И. Зеленщикова. Совещание
65
Пилотируемые космические комплексы и системы
состоялось 18 июля 2002 г. Всесторонне рассматривалось положение дел по подготовке и осуществлению пилотируемого полета.
В преддверии отправки корабля «Союз ТМА-1» на космодром 6 августа 2002 г. Ю.П. Семенов провел расширенное совещание по всем вопросам его готовности. После сообщения Н.И. Зеленщикова о результатах предварительного рассмотрения состояния дел были заслушаны доклады об особенностях корабля и реализации требований эскизного проекта (В.А. Тимченко), экспериментальной отработке и выпуске отчетной документации (В.П. Гузенко), а также об испытаниях на КИС (М.П. Кашицын). Руководители подразделений и служб Корпорации подтвердили готовность к работам на техническом комплексе. Были также заслушаны сообщения о выпуске бортовой документации и документации по управлению полетом (В.А. Соловьев) и проведении тренировок экипажей (А.П. Александров). В заключение представитель заказчика (С.В. Капитанов) отметил, что вопросы, препятствующие продолжению работ, отсутствуют. В протоколе совещания были отражены итоги работ и возможность отправки изделия на технический комплекс для продолжения подготовки к запуску. Все отмеченные на совещании нерешенные вопросы нашли отражение в «Комплексном плане выполнения незавершенных работ в обеспечение запуска пилотируемого корабля «Союз ТМА-1», выпущенном 8 августа и контролировавшемся на всех дальнейших этапах работ.
Корабль «Союз ТМА-1» был отправлен на ТК в ночь с 9 на 10 августа 2002 г. По прибытии начались его испытания по расширенному циклу, который включал и электрические проверки систем, характерные для КИС, и традиционные для ТК работы, т.е. обеспечивал завершение заводских контрольных испытаний, полную проверку корабля и его подготовку к пуску. Непосредственно перед отправкой решением генерального конструктора от 6 августа 2002 г. срок запуска был перенесен с 22 на 28 октября с учетом возможностей использования спутников «Молния» в контуре управления полетом.
В августе 2002 г. подходили к концу многолетние проектно-конструкторские и исследовательские работы по модернизации комплекса средств приземления (КСП) корабля «Союз ТМА», которые проводились в связи с расширением диапазона антропометрических параметров экипажа и необходимостью сохранения (улучшения) условий при ударном воздействии на экипаж в процессе приземления. Как уже отмечалось, была выполнена доработка систем КСП (кресла экипажа, двигатели мягкой посадки, гамма-лучевой высотомер, автоматика системы приземления) и осуществлены копровые и самолетные испытания спускаемого аппарата (СА)
с проверкой характеристик и взаимодействия всех его систем и конструкции. Заключительный этап работ заключался в проектном анализе результатов модернизации КСП, сопровождавшемся статистическим моделированием процессов приземления, и проводился сектором Е.П. Уткина (с 2002 г. А.Н. Новикова) отдела 103 (В.В. Цветков). Работа завершилась выпуском сводного отчета о надежности комплекса средств посадки и безопасности экипажа, который был утвержден генеральным конструктором 4 сентября 2002 г. Он содержал результаты модернизации КСП, методику и результаты расчетов надежности и безопасности посадки, анализ процесса приземления на основе критериев переносимости экипажем ударных перегрузок и учета влияния всех случайных условий посадки (грунт, уклоны местности, скорость снижения и раскачка на парашюте, время года и т. д.), рекомендации по выбору параметров настройки высотомера. Констатировалось, что цели и задачи модернизации КСП выполнены, вертикальные скорости посадки уменьшены примерно на 30% по своим максимальным значениям, соответственно снижены ударные перегрузки и, несмотря на расширение диапазона посадочных масс спускаемого аппарата, сохранен общий уровень безопасности приземления, присущий кораблям «Союз ТМ» (0,996 при спуске с орбиты). Помимо того, в отчете содержались сведения о безопасности приземления при посадке СА по трассе полета в случае аварии ракеты-носителя на участке выведения. Эти сведения с использованием данных о надежности систем модернизированного корабля с учетом характеристик и схемы работы системы аварийного спасения (САС), которая доработкам не подвергалась, и с использованием статистических материалов по авариям PH позволили выполнить контрольный проектный анализ вопросов безопасности полета на активном участке. По результатам анализа был подготовлен отчет о безопасности экипажа корабля «Союз ТМА» при подготовке к пуску и выведении на орбиту, утвержденный генеральным конструктором Ю.П. Семеновым 26 августа 2002 г. и согласованный с ЦСКБ (главный конструктор А.М. Солдатенков). В нем было показано, что доработки корабля практически не повлияли на показатели безопасности, а ее количественная оценка определяется значением не менее 0,995.
С учетом исследований участков приземления и выведения на орбиту, с привлечением данных о надежности систем и схеме полета корабля лабораторией 104 (А.Ф. Диденко) были выполнены комплексные расчеты, результаты которых представлены в отчетах о надежности корабля «Союз ТМА» (выпущен 16.08.2002 г.) и об оценке безопасности экипажа корабля (выпущен 21.09.2002 г.).
66
Международная космическая станция
В этих документах утверждалось, что полученная расчетным путем вероятность выполнения программы полета при первом запуске корабля составляет 0,9...0,93, а после успешного выполнения одного-двух полетов может использоваться ее экспериментальная оценка на уровне 0,99. Вероятность благополучного возвращения экипажа вне зависимости от степени выполнения программы полета оценивалась значением 0,992. Оба показателя соответствовали требованиям ТТЗ на корабли «Союз» — 0,95 и 0,99 соответственно.
Как и во всех предыдущих случаях модернизации средств приземления пилотируемых кораблей («Союз», «Союз Т», «Союз ТМ»), в РКК «Энергия» было подготовлено межведомственное заключение о допуске средств посадки корабля «Союз ТМА» к пилотируемым полетам. В его основу положены положительные результаты отработки модифицированного КСП и выводы отчета о надежности и безопасности. В августе—сентябре 2002 г. заключение было подписано всеми участниками работ и согласовано с руководителями ведущих предприятий, в частности с ОАО «НПП Звезда» (Г.И. Северин), МКВ «Искра» (М.Д. Граменицкий), ЦНИИ РТК (В.А. Лопота), ФГУП «НИИ парашютостроения» (В.В. Лялин), ГНЦ РФ ИМБП (А.И. Григорьев), ГЛИЦ им. Чкалова МО (Ю.П. Трегубенков), РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина (П.И. Климук) и с 1382 ПЗ (С.В. Капитанов). Но неожиданно последовал отказ представителей Авиационно-космической службы (АКС) ВВС, которые принимали участие в самолетных испытаниях, однако, сославшись на предстоящую реорганизацию, уклонились от подписи. При этом представители АКС высказывали сомнения в необходимости и даже возможности согласования заключения на уровне руководства ВВС. В этой непростой ситуации Ю.П. Семенов обратился к первому заместителю Главнокомандующего ВВС А.А. Ноговицыну и, утвердив заключение 30 сентября 2002 г., направил к нему на следующий день заместителя начальника отделения В.А. Тимченко для доклада о положении дел. В течение двух дней была получена подпись АКС ВВС (В.Г. Алешенков), а 3 октября заключение согласовал заместитель Главнокомандующего ВВС по вооружению Д.А. Морозов. Следует отметить, что А.А. Ноговицын с большим вниманием отнесся к личному обращению генерального конструктора Корпорации, принял меры и при рассмотрении документа выразил уверенность в продолжении плодотворного сотрудничества ВВС и космической промышленности.
Завершающим этапом в разработке всей документации был выпуск итогового отчета РКК «Энергия» о готовности корабля «Союз ТМА» к летным испытаниям, утвержденного генеральным конструктором 4 октября 2002 г.
В нем был представлен анализ всех аспектов проектирования, разработки и экспериментальной отработки модифицированного корабля, включая состояние конструкторской и эксплуатационной документации и результаты отладки программно-математического обеспечения бортовых систем, и подтверждалась готовность корабля клетным испытаниям при условии выполнения незавершенных работ, главным образом испытаний на техническом комплексе.
Предстоящий полет первого модифицированного корабля серии «Союз ТМА» носил характер испытательного, что учитывалось при назначении и подготовке экипажей. С точки зрения выполнения программы работы МКС корабль «Союз ТМА-1» должен был пилотировать так называемый «экипаж-такси», задачей которого являлась доставка на станцию корабля-спасателя для дежурства. Фактически экипаж помимо решения указанной задачи осуществлял четвертую экспедицию посещения (ЭП-4), должен был выполнить свою программу исследований на станции и формировался с учетом контракта между ЕКА, Росавиакосмосом и РКК «Энергия» на полет европейского астронавта. Основной экипаж: командир С.В. Залетин, бортинженер Франк Де Винне (гражданин Бельгии) и дублирующий: командир Ю.В. Лончаков, бортинженер А.И. Лазуткин — были утверждены решением Межведомственной комиссии (МВК) от 20 марта 2002 г. Третий член основного экипажа — участник космического полета, как указывалось в решении, подлежал определению, и это было связано с продолжавшимся поиском внебюджетных поступлений средств от коммерческих полетов. В середине года наметилась возможность участия в полете Лэнса Басса, лидера одной из популярных американских музыкальных групп, в качестве космического туриста на контрактной основе. 1 июля 2002 г. решением Росавиакосмоса, РКК «Энергия» и РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина он был определен кандидатом на полет в составе ЭП-4 и допущен вскоре к тренировкам в ЦПК. Но вследствие отсутствия платежей, предусмотренных условиями контракта, Л. Басс в первых числах сентября был отстранен от тренировок. Запуск корабля предполагался в двухместном варианте. Однако через месяц по предложению П.И. Климука, поддержанному РКК «Энергия» и Росавиакосмосом, в состав основного экипажа решением МВК от 2.10.2002 г. в качестве бортинженера-2 был включен командир дублирующего экипажа Ю.В. Лончаков, прошедший полный цикл тренировок и имевший необходимое индивидуальное снаряжение. Решение повышало возможности контроля новых систем и режимов в испытательном полете. Вместе с тем по-прежнему сохранялась возможность переоборудования корабля в двухместный, например в случае полета
67
Пилотируемые космические комплексы и системы
дублирующего экипажа, и была подготовлена дополнительная комплектация, в частности устанавливаемый в правое кресло контейнер полезного груза.
Старт и стыковка к МКС корабля «Союз ТМА-1» означали смену типа корабля, дежурящего на станции в обеспечение безопасности доставляемых «шаттлами» основных экипажей. В то же время экипаж корабля «Союз ТМА-1», выполнявший ЭП-4, возвращался по плану полета на корабле «Союз ТМ-34», т.е. на корабле прежнего типа. Конструктивные особенности кораблей были таковы, что при одинаковом индивидуальном снаряжении (скафандры, одежда и др.) они имели разные кресла космонавтов с невзаимозаменяемыми ложементами. Вкупе с требованиями безопасности (все снаряжение для спуска должно сопровождать экипаж) эти особенности диктовали необходимость установки на корабле «Союз ТМА-1» двух дополнительных комплектов ложементов: три старого образца для планового спуска экипажа ЭП-4 и три новых — для основной экспедиции на случай эвакуации с МКС на модифицированном корабле. Эти дополнительные комплекты были установлены в виде двух упаковок в бытовом отсеке. Такое одноразовое мероприятие не влияло на выполнение программы автономного полета корабля, но имело свои негативные последствия: сокращение свободного объема в бытовом отсеке, во-первых, затрудняло работу экипажа и, во-вторых, препятствовало размещению в отсеке доставляемого полезного груза сверх определенных пределов. Последнее привело к ограничению массы выводимого груза до 100 кг. Следует отметить, что многолетняя работа над созданием модернизированной ракеты-носителя «Союз-ФГ» позволила увеличить допустимую стартовую массу корабля до 7 220 кг (данные на октябрь 2002 г.) Фактическая масса корабля «Союз ТМА-1» составила 7 100 кг, включая массу полезного груза. Образовавшийся при подготовке к запуску этого корабля резерв массы в 120 кг объясняется в основном тем, что масса экипажа была примерно на 60 кг меньше максимальной, масса полезного груза по отношению к возможному значению снизилась примерно на 50 кг, а «сухая» масса корабля была близка к номинальной (разброс при изготовлении в пределах 30 кг). Таким образом, достигнутые высокие энергетические характеристики PH «Союз-ФГ» снимали на описываемый момент проблему обеспечения массовых характеристик пилотируемых кораблей, поскольку возможное в дальнейшем из-за влияния названных факторов повышение массы корабля составляло в сумме 140 кг, а при их учете как независимых случайных величин не превышало 85 кг, т.е. практически находилось в пределах резерва. Проектные требования к подготовке запуска корабля «Союз ТМА-1», его характеристикам, составу и балансу
масс, включая вышеупомянутые особенности и параметры, с учетом выведения корабля на PH «Союз-ФГ» были определены техническим решением от 3 октября 2002 г. Что касается скоростных напоров при сбросе головного обтекателя, то на корабле, как отмечено в решении, проведены доработки для защиты внешних элементов конструкции от воздействия напоров до 9,9 кгс/м2, в то время как на расчетной траектории выведения во время сброса обтекателя напор не превышал 6,7 кгс/м2.
В июле—августе 2002 г. отделением 38 (М.П. Ка-шицын) под контролем Н.И. Зеленщикова завершался выпуск эксплуатационной документации для подготовки корабля на космодроме. Необходимо было с учетом изменений однозначно определить исходное состояние бортовых систем и агрегатов модифицированного корабля в момент старта и уточнить нештатные ситуации во время предстартовой подготовки. После дополнительных проработок и анализа возможных вариантов было выпущено Дополнение к эскизному проекту, утвержденное 16 августа 2002 г. Параллельно в отделении 11 (В.А. Соловьев) велись работы над выпуском эксплуатационной документации для управления полетом, пик которых пришелся на сентябрь 2002 г., а завершение — на середину октября. В процессе их выполнения также стали необходимы уточнения проектных материалов, главным образом касающиеся изменения программы полета модифицированного корабля в нештатных ситуациях, вызываемых отказами в новых и доработанных бортовых системах. Проработки и анализ были организованы распоряжением первого заместителя генерального конструктора Н.И. Зеленщикова от 8.08.2002 г. По их результатам было также выпущено Дополнение эскизного проекта по программе полета корабля «Союз ТМА», утвержденное генеральным конструктором 4 октября 2002 г. Следует отметить, что в центре внимания при проработках нештатных ситуаций были отказы нового электронного пульта космонавтов «Нептун-МЭ». Основные решения состояли в следующем:
•	если отказывает один из двух интегрированных пультов управления (ИнПУ), то полет продолжается, управление ведется со второго: с него выдаются команды на подготовку средств связи, цепей вентиляции скафандров и снятие блокировки автоматики комплекса средств спасения (КСС), что обеспечивает управление этими средствами тумблерами пульта (в случае выхода из строя второго ИнПУ), хотя и приводит к повышенному электропотреблению;
•	при отказе двух ИнПУ управление полетом осуществляется по командной радиолинии (КРЛ) из ЦУПа, возможности экипажа ограничены «релейной» частью пульта и выполняется, как правило, досрочный спуск;
68
Международная космическая станция
•	в случае, когда отказ второго ИнПУ произошел после перевода призмы визира-ориентатора (ВСК-4) на установленной штатной программой полета дальности от станции (30...40 км), разрешается стыковка под контролем экипажа через оптическую систему.
Все эти непростые решения, тщательно рассмотренные широким кругом специалистов, включая космонавтов, исходили прежде всего из условий обеспечения безопасности экипажей корабля и станции и в дальнейшем были отражены в бортовой документации.
Во второй половине августа на техническом комплексе начались испытания корабля после установки на борт прибывшего вместе с кораблем оборудования. В это время в Москве активно велась подготовка и отладка на стендах и на комплексно-моделирующем стенде (КМС)уточненной версии программно-математического обеспечения пульта космонавтов с параллельной доработкой взаимодействующего с ним ПМО вычислителя КСО20-М. Целью работ было устранение накопившихся в предыдущих испытаниях замечаний. Новые версии ПМО подлежало внедрить в бортовом комплексе управления уже в процессе испытаний корабля на космодроме. Одновременно со стороны ГКБ и ЗЭМ(В.Н. Бранец, П.Н. Куприянчик, В.С. Рыжков, Г.В. Брицко) предпринимались усилия для комплектации корабля аппаратурой «Курс» и, что было главной трудностью, измерителями угловых скоростей (ИУС ОРТ), изготовление которых велось с большим отставанием и трудностями в ФГУП ПО «Корпус» (г. Саратов).
Аппаратура «Курс» была доставлена на технический комплекс 2 сентября, но ИУС ОРТ удалось получить только 20 сентября. После установки приборов на изделие начались сквозные испытания корабля «Союз ТМА-1», первым этапом которых, в отличие от традиционного цикла, были проверочные включения систем. Работы велись по новому составленному на ТК графику подготовки корабля к запуску, при двухсменном режиме работы персонала. В процессе электрических испытаний при выполнении совместных проверок блока ручного ввода информации (БРВИ) и пульта «Нептун-МЭ» было выявлено замечание: на индикаторах пульта несанкционированно (ложно) появлялся символ «А», который свидетельствовал об искажении отображения заложенной в БЦВК «Аргон-16» информации. Как показал анализ, причиной оказался разогрев оптронов в блоке согласования пульта при длительном обмене по линии «БРВИ-пульт». Вместе с тем исследования НИИ АО (С.А. Бородин) позволили установить, что, во-первых, замечание не проявляется в этой конкретной «ячейке» пульта при времени работы менее 15 мин, а во-вторых, явления, обусловленные разогревом и охлаждением оптронов, носят стабильно
повторяющийся характер. На основе изложенного техническим решением от 4.10.2002 г. было принято решение о допуске пульта к применению в составе корабля «Союз ТМА-1» с ограничением времени непрерывной работы с каждым БРВИ не более 5 мин, что не противоречило требованиям выполнения программы полета и было введено в бортовую документацию. Тем же решением предписывалось провести доработку пульта с корабля «Союз ТМА-2».
7 октября 2002 г. в РКК «Энергия» состоялось заседание Совета главных конструкторов, который рассмотрел итоги полета МКС с апреля по октябрь 2002 г. и состояние дел по кораблю «Союз ТМА-1». Совет, приняв к сведению результаты испытаний корабля, одобрил предложенный РКК «Энергия» план работ по подготовке его к запуску 28 октября 2002 г., а также программу проведения четвертой экспедиции посещения (ЭП-4) сучас-тием астронавта ЕКА (Бельгия) продолжительностью 10 сут, включая программу исследований и экспериментов на этапе ЭП-4. Следует отметить, что ко времени проведения Совета электрические испытания корабля были завершены, начались его испытания в барокамере, а на 18 октября планировалась заправка корабля компонентами топлива.
15 октября при очередном запуске с северного космодрома (г. Плесецк) потерпела аварию ракета-носитель типа «Союз». На космодроме Байконур началось тревожное время, поскольку причины аварии могли повлиять на подготовку ракеты-носителя «Союз-ФГ», а до начала необратимых операций (заправка корабля топливом) оставались считанные дни. Работы были приостановлены, но вскоре были получены предварительные выводы комиссии, созданной для анализа обстоятельств аварии. Комиссия установила, что отказ одного из двигателей первой ступени произошел из-за попадания постороннего предмета в его турбонасосный агрегат, и рекомендовала контрольную прокрутку турбин на готовящейся к пуску PH, что было выполнено и подтвердило отсутствие дефектов. В результате заправка корабля топливом завершилась на два дня позднее плана, а запуск был перенесен с 28 на 30 октября. 27 октября состоялись заседания технического руководства и Государственной комиссии, на котором были заслушаны доклады всех специалистов и служб о готовности к полету и принято решение о переходе к работам на стартовой позиции. Утром 28 октября состоялась транспортировка и установка ракетно-космического комплекса в стартовое сооружение. Следует подчеркнуть, что обе составные части комплекса: и PH «Союз-ФГ», и корабль «Союз ТМА» — готовились к своему первому пилотируемому полету. Это понимали и учитывали все участники подготовки.
69
Пилотируемые космические комплексы и системы
/ ноября 2002 г. Корабль «Союз ТМА-1» в процессе причаливания к МКС (фото через иллюминатор станции)
Старт корабля «Союз ТМА-1» с экипажем в составе С.В. Залетина — командира, Франка де Винне — бортинженера-1, Ю.В. Лончакова — бортинженера-2 состоялся 30 октября 2002 г. в 6 ч 11 мин по московскому времени, а 1 ноября была осуществлена успешная стыковка корабля к стыковочному отсеку (модуль «Пирс») станции.
Системы корабля в автономном полете и при стыковке функционировали практически без замечаний, но в ходе сближения возникли аномалии из-за отклонений в работе пассивной части аппаратуры «Курс» на Российском сегменте МКС. Вхождение в связь активного комплекта аппаратуры «Курс» на корабле («Курс А») и пассивного на служебном модуле («Курс П») прошло нормально по антенне АКР-ВКА (№ 1), и на дальности около 160 км уровни сигналов соответствовали ожидаемым. Но вскоре уровни понизились, стали наблюдаться многократные потери захвата, сопровождавшиеся переходами в режим тест-контроля аппаратуры «Курс» и переключениями с одного комплекта антенн на другой (АКР-ВКА), установленных на солнечных батареях служебного модуля (СМ). Произведенные по командам из ЦУП переходы ко вторым полукомплектам сначала «КурсА», затем «КурсП» не изменили характера происходящего. Процесс нормализовался только после перемещения корабля в зону преимущественного приема антенны АКР-ВКА, установленной на панели батареи в четвертой плоскости СМ, что произошло на дальности менее 2 км. Последующий анализ показал, что случившееся никак не связано с системами корабля и относится к аппаратуре «КурсП» СМ. Таким образом, при сближении корабля «Союз ТМА-1» на Российском сегменте МКС проявился тот же самый дефект, который имел место при стыковке корабля «Прогресс Ml -8», но не дал о себе знать
ни в трех других реальных стыковках 2002 г., ни в двух специально организованных тестах («Прогресс М-46» и «Прогресс Ml -9»).
После завершения исследований на борту станции экипаж ЭП-4 приступил к подготовке спуска на корабле «Союз ТМ-34»: осуществил установку своих резервных ложементов и монтаж возвращаемого оборудования. В это время оказалось, что изданном корабле отсутствует парашютный высотомер — ручной барометрический прибор, который позволяет экипажу контролировать высоту над местом посадки и вовремя сгруппироваться в креслах в ожидании посадочного удара. Оставалось предполагать, что прибор был случайно «похищен» предыдущим экипажем ЭП-3. Радиограммой на борт экипажу было передано указание использовать на корабле «Союз ТМ-34» высотомер с корабля «Союз ТМА-1», а экипажу основной экспедиции на случай внепланового спуска рекомендован способ контроля высоты по времени от момента взведения кресел. Кроме того, было принято решение о регламентации места хранения высотомера на борту корабля и о доставке прибора с очередным грузовым кораблем.
Планирование спуска корабля «Союз ТМ-34» имело особенности. Как отмечено выше, вначале старт корабля «СоюзТМА-1» намечался на 22 октября 2002 г., и в этом случае посадка корабля «Союз ТМ-34» осуществлялась бы с соблюдением всех требований в дневное время (через час после восхода Солнца). Перенос даты старта на 28 октября привел к тому, что посадка проходила за 1,5 ч до восхода Солнца. Это не противоречило техническим характеристикам спускаемого аппарата и его систем, а близость рассвета позволяла начать поисково-эвакуационные операции без особых отклонений от требований (один час после приземления). Вынужденный перенос старта на 30 октября сдвинул время посадки еще на один час (2,5 ч до восхода), что осложняло поиск и эвакуацию. Поэтому силы Федерального управления авиационно-космического поиска и спасания (ФПСУ) усиленно и заблаговременно готовились к организации ночных операций и полетов.
Корабль «Союз ТМ-34», последний в этой серии кораблей, приземлился 10 ноября 2002 г. с экипажем ЭП-4 на борту в штатном районе северо-восточнее г. Аркалык ночью, в 5ч 4 мин по местному времени, в условиях ясной морозной погоды (температура минус 9°С) на ровную поверхность с мерзлым песчано-глинистым грунтом при ветре около 6...7 м/с. Снижение спускаемого аппарата на парашюте наблюдалось по вспышкам его донного светоимпульсного маяка, открывшегося после сброса лобового щита. Передовой вертолет Ми-8 осуществил ночную посадку вблизи спускаемого аппарата уже через 12 мин после
70
Международная космическая станция
Ночная операция по эвакуации экипажа корабля «Союз ТМ-34». Справа один из двух впервые примененных ФПСУ переносных светильников (мотор-генератор, надувной пленочный каркас, электролампа наверху)

Экипаж в креслах-шезлонгах после выхода из спускаемого аппарата
Параметры посадки корабля «Союз ТМ-34»
(первый контакт с грунтом) в сравнении с областью их физически допустимых значений:
vn — вертикальная скорость приземления;
а — угол отклонения оси спускаемого аппарата от местной вертикали;
-----,----— верхние границы области допустимых значений параметров при контакте с грунтом
в зонах 1 и 2 днища соответственно
приземления последнего. Вскоре прибыл весь наряд сил и средств. Осмотр на месте показал, что двигатели мягкой посадки сработали, аппарат лежит на боковой поверхности примерно в 25 м от места первого контакта с грунтом, видны следы его повторных ударов о грунт до останова, характерные для такого движения повреждения конструкции корпуса. Системы находятся в нормальном послепосадоч-ном состоянии, работает верхний светоимпульсный маяк. Все поисково-эвакуационные операции (обслуживание аппарата, эвакуация экипажа, транспортировка аппарата и др.), начавшиеся в темноте, были завершены в светлое время суток и в установленном порядке.
В средствах массовой информации со ссылкой на высказывание экипажа появилось сообщение о том, что посадка корабля «Союз ТМ-34» была «жесткой». Выполненный в РКК «Энергия» послеполетный анализ
телеметрической информации показал, что все системы корабля работали без отклонений, параметры посадки находились в расчетных пределах. В частности, вертикальная скорость приземления была близка к своему номиналу и составляла около 2,8 м/с, ударная осевая перегрузка в узлах крепления кресел при первом контакте с грунтом не превышала 13 ед., что соответствует среднему значению по совокупности предыдущих посадок, а перегрузки при повторных четырех ударах находились в пределах 4...9 ед. Анализ по зонам допустимых кинематических параметров показал, что параметры условий посадки были оптимальными и находились ниже допустимых границ.
Об этом же свидетельствует неглубокая (до 10 мм), малая по размерам (в пределах 160 мм) и близкая к полюсу вмятина на днище аппарата, которая появилась
71
Пилотируемые космические комплексы и системы
в результате первого удара и в условиях мерзлого грунта могла образоваться только при относительно слабых воздействиях. Таким образом, посадка спускаемого аппарата корабля «Союз ТМ-34» прошла в расчетных условиях, по ударным перегрузкам была не более жесткой, чем всегда, а высказывания космонавтов связаны скорее всего с тем, что экипаж недостаточно подготовился к посадке, проходившей в ночное время.
В этом году по принятой программе полета МКС на этапе, когда ее экипаж состоит из трех человек, на заводе шло изготовление очередных пилотируемых кораблей, но теперь уже серии «Союз ТМА», из расчета двух запусков в год. Очередной корабль был собран и передан на КИС в конце ноября. Среди недоработок по этому кораблю отмечались «хронические» отставания по поставкам бортовых систем и оборудования. В частности, по состоянию на конец декабря 2002 г. на корабле отсутствовали штатные экземпляры пульта космонавтов «Нептун-МЭ», вычислителя КСО20-М и блока измерения линейных ускорений, а в испытаниях на КИС использовались их технологические варианты. Следующий корабль в это время находился на стадии сборки отсеков. Работы по нему шли в соответствии с графиком, обеспечивающим подготовку корабля к запуску в установленный срок. Изготавливались корпуса отсеков следующих кораблей.
Таким образом, в 2002 г. на ЗАО «ЗЭМ» шло изготовление кораблей, необходимых для выполнения плана пилотируемых полетов в 2003 г., и создавались заделы на 2004 г.
В течение 2002 г. продолжались работы с кораблями типа «Союз» и «Прогресс», которые велись совместной рабочей группой по российским кораблям (руководители: В.А. Тимченко от РКК «Энергия» и Деннис М. Ной от НАСА). В основном обсуждались и решались текущие вопросы по характеристикам кораблей, доставляемым и возвращаемым грузам, особенностям возникавших в полете ситуаций и по некоторым аспектам планирования операций, например по поставкам в НАСА упаковок индивидуального снаряжения и ложементов (УСИЛ), доставляемых на МКС в «шаттлах» вместе с экипажами и используемых при необходимости для спуска последних в корабле «Союз ТМА».
Но один из вопросов носил принципиальный характер и был непосредственно связан с подготовкой запуска корабля «Союз ТМА-1». Дело в том, что контрактом с НАСА была предусмотрена линейная позиция «Совместное рассмотрение летной сертификации» корабля с расширенным диапазоном антропометрических параметров экипажа, по которой в отличие от других не предусматривалась подготовка отчетных материалов. Для обеспечения выплат по этой позиции и исключения
недоразумений в трактовке результатов сертификации корабля необходимо было определить содержание и место указанного рассмотрения, а также форму его документального подтверждения.
В середине года директор программы В.В. Рюмин направил по этому поводу запрос в НАСА. В конце августа У. Герстенмайер, директор программы МКС в НАСА, прислал ответ с предложением организовать в НАСА встречу, посвященную обсуждению результатов модификации и подготовки к полету корабля «Союз ТМА», и провести соответствующую техническую презентацию на SORR, т.е. совместить рассмотрение этих вопросов с оценкой готовности к новому этапу полета МКС, которая традиционно проводится в НАСА за 3—4 недели до очередного запуска любого корабля или модуля. Предложение было принято, встреча прошла в Центре им. Джонсона (Хьюстон, США) с 3 по 11 октября 2002 г. Делегация РКК «Энергия» (В.А. Тимченко, Е.П. Уткин) столкнулась на этой встрече с большими трудностями из-за разного понимания способов верификации требований к кораблю. Американские специалисты неожиданно поставили вопрос о верификации «Союза ТМА» по положениям, принятым для Российского сегмента в целом. В этом случае требовалось выпустить ряд дополнительных отчетов, включая примерно 10 отчетов об опасностях с их анализом на Комиссии НАСА по безопасности. Такой новый подход не мог быть принят хотя бы потому, что до запуска корабля оставалось меньше месяца. В результате острых дискуссий, анализа существующих совместных документов и консультаций с различными группами специалистов НАСА удалось подтвердить совместным решением достаточность верификации по положениям, установленным для российских кораблей, как это и делалось ранее для «Союза ТМ», т.е. подтвердить приемлемость уже разработанного комплекта документов. Техническая презентация была успешно проведена на SORR 8 октября 2002 г., и руководство программы МКС со стороны НАСА поддержало по совокупности докладов запуск корабля «Союз ТМА-1». В протоколе октябрьской встречи зафиксировано, что указанная выше линейная позиция контракта выполнена и что протокол будет основанием для осуществления выплат по ней. Следует также отметить, что после передачи в октябре из Росавиакосмоса в НАСА подготовленного в РКК «Энергия» короткого видеофильма о самолетных испытаниях спускаемого аппарата был исчерпан старый конфликт, связанный с вопросом о наблюдении американскими специалистами этого вида испытаний. Такое наблюдение входило в условия контракта, но посещение представителями НАСА базы ВВС, где проводились испытания, стало невозможным из-за сложной политической
72
Международная космическая станция
обстановки в 1999 г. Взамен по обоюдной договоренности и был предоставлен видеофильм, что исключало формальные претензии по невыполнению «буквы контракта» и, следовательно, снимало основание для задержек в расчетах по контракту.
В 2002 г. оставался открытым вопрос о заказе НАСА «услуги спасения», т.е. об использовании на МКС второго корабля типа «Союз» в качестве специального корабля-спасателя. Работы по собственному CRV в НАСА практически не велись, вяло обсуждались проблемы и сроки увеличения экипажа МКС до шести человек. Рассматривался альтернативный вариант создания на станции «убежища» для экипажа взамен дежурства дополнительного корабля-спасателя на ее борту, но до конца года определенных выводов, помимо предложений о дальнейших проработках, сделано не было. Не продвинулись вперед обсуждение и решение старых вопросов: целесообразность усиления противометеоритной защиты бытового и грузового отсеков транспортных кораблей; заблаговременная подготовка операций поиска и эвакуации кораблей «Союз» в случае их маловероятной посадки вне границ штатного района приземления.
Одним из дополнительных направлений работ стали исследования возможности запуска пилотируемого корабля «Союз» из Гвианского космического центра в Куру. 4 октября 2002 г. в бюро ЕКА в Москве состоялось совещание представителей ЕКА, Росавиакосмоса и головных предприятий космической отрасли, участвующих в обеспечении подготовки и запуска транспортных пилотируемых кораблей. На повестке дня стоял вопрос об использовании космодрома в Куру для выполнения полетов по пилотируемым программам. В результате Европейским космическим агентством было принято решение о заключении контракта с РКК «Энергия» на проведение анализа технических возможностей реализации пилотируемых полетов с космодрома Куру. В преддверии контракта в октябре-декабре в ГКБ проводились проработки, сроки и порядок завершения которых определил Приказ президента Корпорации от 24.12.2002 г. Цели этих проработок состояли в определении состава потребной наземной инфраструктуры, включая стартовые сооружения и технический комплекс, в анализе вопросов интеграции пилотируемого корабля «Союз» и ракеты-носителя, рассмотрении планов проведения испытаний и подготовки к пуску, анализе вопросов обеспечения безопасности и организации спасательных операций в случае аварии на стартовом комплексе и в процессе выведения корабля на орбиту. Работы позволили выявить технические особенности организации запуска пилотируемого корабля «Союз ТМА» из Гвианского космического центра в Куру и определить направление и содержание работ
по дооснащению этого центра, что создает предпосылки для оценки специалистами ЕКА объемов потребного финансирования и самой возможности работ.
Следует подчеркнуть, что наиболее важным событием 2002 г. в области пилотируемых полетов был запуск модифицированного корабля «Союз ТМА-1» 30 октября, на осуществление которого были направлены усилия руководства и коллектива Корпорации и многих смежных предприятий. Факт его успешной стыковки со станцией означал рождение еще одного транспортного средства в славном поколении кораблей «Союз». Вместе с тем завершился этап эксплуатации кораблей «Союз ТМ», которые долгие годы обеспечивали работу орбитального комплекса «Мир», а затем и МКС.
В 2003 г. работы по созданию транспортных кораблей «Союз» и «Прогресс» продолжались в направлении обеспечения эксплуатации Международной космической станции. По-прежнему Корпорация испытывала трудности в связи с недостаточным финансированием космических программ Правительством России.
Основными направлениями деятельности этого периода являлись:
•	регулярные полеты кораблей к МКС;
•	анализ и устранение замечаний, выявленных в ходе полетов;
•	завершение летных испытаний корабля «Союз ТМА»;
•	решение проблем замены приборов и оборудования в связи с угрозой их снятия с производства;
•	продолжение модернизации кораблей.
В 2003 г. начался этап эксплуатации кораблей «Союз ТМА», первый из которых («Союз ТМА-1») в начале года находился на станции и обеспечивал безопасность экипажа. В соответствии с намеченной программой полета МКС смена экипажа станции планировалась в марте 2003 г. с использованием «шаттла», как и последующие смены экипажа по программе 2003—2004 гг. Замену кораблей «Союз ТМА» в этот период времени предполагалось осуществлять в режиме «такси», когда экипажи доставляют очередные корабли на станцию, одновременно выполняя экспедиции посещения. В состав таких экипажей включались космонавты, участвующие в полетах на коммерческой основе.
1 февраля 2003 г. произошло неожиданное и трагическое событие — потерпел катастрофу американский космический корабль «Колумбия», в которой погибли семь астронавтов НАСА: Рик Хасбенд — командир корабля, Уильям Маккул, Майкл Андерсон, Калпана Чавла, Лорел Кларк, Дэвид Браун (США) и Илан Рамон (Израиль). Они ушли из жизни в расцвете сил, выполняя космический полет. Их имена навечно останутся в истории покорения космоса.
73
Пилотируемые космические комплексы и системы
Катастрофа потрясла общественные круги и специалистов Соединенных Штатов Америки, занимающихся космической техникой. Переживали случившееся в странах-партнерах по программе МКС. Остро и с пониманием восприняли трагедию в России, где накоплен большой и не во всем радужный опыт выполнения многих пилотируемых программ и где хорошо знают цену достижениям в космосе.
Избегая технических комментариев и оценок, что является делом специалистов НАСА, следует все же отметить некоторые обстоятельства полета. Старт корабля «Колумбия» в составе многоразовой системы «Спейс Шаттл» состоялся 16 января 2003 г. В задачи полета, получившего обозначение STS-107 и продолжавшегося 16 сут. на орбите наклонением 39°, входили научно-технические и технологические эксперименты, причем полет проводился в рамках американской национальной программы вне связи с работами по МКС. После выполнения на орбите предусмотренных операций 1 февраля был выдан тормозной импульс, и корабль перешел на траекторию снижения. В начале участка движения в атмосфере появились отклонения некоторых телеметрических параметров от нормы и были зафиксированы включения двигателей ориентации для парирования возмущений по каналу рыскания, а в 7 ч 59 мин 32 с по хьюстонскому времени (16 ч 59 мин 32 с по московскому) связь с кораблем прекратилась. Случилось это на высоте примерно 60 км при скорости, соответствующей числу Маха около 18, т.е. в зоне максимальных значений тепловых воздействий и аэродинамических нагрузок. С Земли наблюдали оставленный «шаттлом» огненный шлейф, распадавшийся на отдельные трассы, что свидетельствовало о разрушении корабля. Затем поступило сообщение об обнаружении его обломков в северо-восточной части Техаса.
Вследствие катастрофы полеты кораблей типа «шаттл» стали невозможны до завершения анализа причин аварии и проведения необходимых мероприятий. Все это резко повысило значение кораблей «Союз ТМА» в программе МКС, поскольку на длительное время они оказались единственным транспортным средством для доставки на станцию экипажей. Первые же консультации с НАСА показали, что в новых условиях целесообразно продолжить эксплуатацию МКС в пилотируемом режиме. Однако необходимо коренным образом перестроить программу полета станции с сокращением (если не исключением) работ по ее строительству и экономным расходованием располагаемых ресурсов, учитывая тот грузопоток, который могут обеспечить корабли «Прогресс». При этом ближайшая смена экипажа МКС могла быть доставлена только кораблем «Союз ТМА-2» и перенесена с марта, как планировалось, на апрель 2003 г. Дальнейшие замены
экипажа следовало приурочить к установленным ранее срокам запуска кораблей «Союз ТМА», т.е. проводить с интервалом около полугода. Происходящие изменения оказали влияние на вопросы подготовки экипажей. Если раньше экипажи МКС доставлялись «шаттлом» и готовились к полету на «Союзе» в маловероятной ситуации аварии на станции и только в части режимов спуска с орбиты, то теперь экипажи должны обеспечивать и надежную стыковку корабля к станции. Иначе говоря, командир корабля и бортинженер должны быть подготовлены к управлению кораблем на всех участках полета. Таким образом, в феврале 2003 г. стала очевидной необходимость существенных изменений в программе, хотя на тот период времени согласованных решений между НАСА и Росавиакосмосом еще не было.
Тем временем на ЗАО «ЗЭМ» шла подготовка очередного корабля «Союз ТМА-2», который мало отличался от своего предшественника. На нем были проведены лишь некоторые доработки для решения производственных проблем. В частности, начиная с этого корабля были установлены в СА блоки вентиляции скафандров, приборы управления ими и датчик-сигнализатор давления разработки РКК «Энергия», а дискретная антенная решетка (ДКАР) командной радиолинии заменена на вторую дублирующую всенаправленную антенну (ВНА) из-за снятия блока логики ДКАР, вызванного трудностями его изготовления в РНИИ КП. Теперь антенны системы «Квант-В» на «Союзе ТМА» стали такими же, как на грузовых кораблях.
В феврале закончились электрические испытания корабля, и в ночь с 4 на 5 марта 2003 г. он был отправлен на ТК. За два дня до отправки предусмотренные документацией контрольные замеры показали, что зазор между лобовым щитом и теплозащитой корпуса спускаемого аппарата по внешнему обводу превышает допустимое значение (1 мм) на отдельных участках периметра щита. В частности, на наветренной поверхности отклонение составляло 0,1 мм, а в подветренной (затененной при спуске) зоне — 0,4 мм. Специально созданная комиссия (председатель И.С. Ефремов) пришла к выводу о допустимости отклонений в отношении надежности тепловой защиты и подтвердила работоспособность конструкции в целом.
С момента прибытия корабля на технический комплекс до его запуска оставалось чуть более полутора месяцев. На космодроме был составлен и принят к исполнению напряженный график подготовки корабля, предусматривающий на многих этапах работу практически в две смены. В марте 2003 г. между РКК «Энергия», Центром им. Джонсона, НАСА и Росавиакосмосом продолжались переговоры, целью которых была разработка новой программы в обеспечение фунционирования МКС
74
Международная космическая станция
и согласование всех аспектов ее реализации. В результате была подтверждена необходимость продолжения работы МКС в пилотируемом режиме, но с экипажем из двух человек. Сокращение численности диктовалось возможностями доставки грузов кораблями «Прогресс», число пусков которых (три-четыре в 2003 г.) ограничивалось. Это объяснялось как финансовыми причинами, так и состоянием изготовления кораблей по ранее утвержденным планам.
В марте—апреле 2003 г. на технической позиции космодрома полным ходом шла подготовка к полету корабля «Союз ТМА-2». Параллельно проводился анализ замечаний в части блока измерения линейных ускорений, полученных во время испытаний на КИС по одному из шести каналов измерений. Прибор сняли и, устранив обнаруженный дефект, снова установили на борт, после чего в полном цикле испытаний отклонения отсутствовали. Однако перед первым летным применением прибор тщательно исследовался на предмет возможного влияния такого рода замечаний. Результаты анализа показали целесообразность усиления бортовых алгоритмов диагностики БИЛУ. С этой целью для корабля «СоюзТМА-2» была, во-первых, разработана, отработана на стендах и опробована на космодроме новая версия программно-математического обеспечения (ПМО) КСО20-М и, во-вторых, подготовлена и проверена программная вставка в ПМО «Аргон-16», закладываемая на борт перед выполнением динамических операций. Для находящегося на орбите корабля «Союз ТМА-1» разработана методика контроля экипажем выдачи тормозного импульса для схода с орбиты, проверенная и отработанная на комплексном моделирующем стенде (КМС) и тренажерах в РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина. Кроме того, рекомендована к использованию при спуске указанная выше программная вставка для «Аргона-16». Следует отметить,
Заправка баков спускаемого аппарата перекисью водорода
Заключительные операции после заправки топливом
что экипаж МКС-7, который ранее готовился к полету на орбитальном корабле системы «Спейс Шаттл», прошел дополнительную серию тренировок в РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина по управлению кораблем «Союз ТМА» на участках выведения, автономного полета, сближения и стыковки.
Электрические испытания и проверки в барокамере корабля «СоюзТМА-2» были завершены 1 апреля. После выполнения заключительных операций (перед заправкой топливом) и тре
нировок экипажей была проведена заводская операция по взвешиванию и балансировке, перенесенная на технический комплекс из-за временной приостановки работ на балансировочном стенде ЗАО «ЗЭМ» в связи с реконструкцией цеха 439. Далее работы велись в соответствии с традиционным технологическим планом. Утром 24 апреля ракетно-космический комплекс был установлен в стартовое сооружение. Как всегда, в резервный стартовый день Государственная комиссия утвердила состав экипажа.
В дни подготовки корабля космодром Байконур посетил и наблюдал запуск Председатель Совета Федерации Федерального Собрания РФ С.М. Миронов.
26 апреля 2003 г. На стартовом сооружении в день запуска корабля «Союз ТМА-2» (в центре — Ю.П. Семенов, Ю.П. Коптев и С.М. Миронов)
75
Пилотируемые космические комплексы и системы
Фотография в предстартовый день с основным (сидят слева) и дублирующим экипажем корабля «Союз ТМА-2»
26 апреля 2003 г. Старт корабля «Союз ТМА-2»
Старт корабля «Союз ТМА-2» состоялся 26 апреля 2003 г. с экипажем в составе: Ю.А. Маленчен-ко — командир корабля (Россия) и ЭдвардЛу — бортинженер (США). Стыковка со станцией была успешно выполнена 28 апреля в автоматическом режиме к причалу ФГБ.
Спуск корабля «Союз ТМА-1» с орбиты был осуществлен утром 4 мая с экипажем в составе: Н.М. Бударин — командир корабля (Россия), Кеннет Бауэрсокс, исполнявший на корабле обязанности бортинженера, и Дональд Петтит (оба астронавты США). Расстыковка со станцией, короткий автономный полет, ориентация корабля перед спуском, выдача тормозного импульса и разделение
Брифинг с участием Председателя Совета Федерации Федерального Собрания РФ С.М. Миронова, посвященный очередному полету пилотируемого корабля
корабля прошли нормально. Но движение спускаемого аппарата (СА) в атмосфере осуществлялось в режиме баллистического спуска (БС) вместо запланированного автоматического управляемого спуска (АУС). Об этом свидетельствовало место приземления, которое отстояло на 430 км (недолет) от точки посадки при АУС. Оперативная информация о месте приземления была получена на основе KB-пеленга системы «Круг» по радиосигналам, передававшимся со стропной антенны основного парашюта. Поисковый самолет некоторое время вел переговоры с экипажем на участке парашютирования, но затем связь прекратилась. Следует отметить, что силы и средства, выделяемые на операцию поиска и эвакуации каждого спускаемого аппарата, в последние годы по причине финансовых ограничений были заметно сокращены и ориентированы на обеспечение работ главным образом в расчетной зоне приземления, установленной для АУС.
В сложившейся ситуации для обнаружения СА к предполагаемому месту его посадки были направлены два вертолета, базировавшиеся на космодроме Байконур. Отсутствие связи с экипажем после посадки держало в напряжении техническое руководство и весь персонал ЦУП. Наконец вертолеты обнаружили СА визуально и приземлились вблизи. На поиск ушло примерно 2 ч 40 мин. Вскоре были получены первые сообщения о благополучном исходе посадки и об удовлетворительном самочувствии экипажа. Осмотр СА показал, что все его системы работали нормально. Аппарат лежал на боку, его верхняя («морская») антенна, направленная к земле, полурас-крылась и касалась грунта, а антенны УКВ-диапазона на днище остались в исходном сложенном состоянии. Как потом стало ясно, эти антенны были заблокированы с пульта экипажем, который действовал в соответствии с бортдокументацией, а в ней не было определено условие блокировки антенн, что по существу и послужило причиной отсутствия связи и сигналов пеленга.
Для анализа причин перехода от режима автоматического управляемого спуска корабля «Союз ТМА-1» к баллистическому Приказом генерального конструктора была создана комиссия под председательством Н.И. Зеленщикова. Расшифровка записей новой, впервые примененной электронной системы запоминания информации (СЗИ) была выполнена уже 7 мая. В результате получены как голосовой репортаж экипажа при спуске, так и телеметрические данные по участку спуска. Последние показали, что команда на переход в режим баллистического спуска была сформирована бортовой автоматикой на внеатмосферном участке полета примерно через 3 мин после разделения, т.е. за 1,5...2 мин до начала управления спуском.
76
Международная космическая станция
В этом интервале времени система управления спуском (СУС) осуществляет стабилизацию СА поперечной осью (ось Z) по перпендикуляру к плоскости траектории, позволяя аппарату свободно вращаться в указанной плоскости. Разворот же СА к балансировочному углу атаки осуществляется позднее под действием аэродинамических сил при входе в атмосферу. Анализ телеметрии показал, что при спуске корабля «Союз ТМА-1» в начале автономного полета СА наблюдалось постепенное увеличение угла рыскания. Для его парирования прошла одна команда на включение двигателей СИОС, но дальнейшие команды на двигатели из блока управления спуском (БУСП-М) не выдавались. Угол рыскания СА при умеренной угловой скорости около 0,3°/с возрос до 54°, произошло замыкание концевых контактов гироскопа КИОО-18 (признак потери управляемости) и сформировалась команда на переход в режим баллистического спуска.
В этом режиме производится закрутка СА по крену до угловой скорости около 13°/с, что обеспечивает в среднем нулевое аэродинамическое качество и, следовательно, баллистический спуск. Далее по траектории осуществляется демпфирование угловых скоростей по трем осям (по крену относительно указанного значения). Поэтому нельзя называть такой спуск неуправляемым, так как осуществляется управление движением СА вокруг центра масс. Правда, при баллистическом спуске управление формированием траектории полета в атмосфере отсутствует.
Параметры реализованного кораблем «Союз ТМА-1» баллистического спуска соответствовали расчетным, максимальная перегрузка составила около 8,1 ед., замечания к бортовым системам отсутствовали, а точность посадки оказалась неожиданно высокой: отклонение
Команда технического обслуживания РКК «Энергия» готовит аппарат к эвакуации. Видна установленная экипажем выносная КВ-антенна
Спускаемый аппарат после посадки. Справа внизу видна коснувшаяся грунта антенна
Днище СА со следами скольжения по грунту. Донные антенны (три под углом 120° друг к другу) находятся в исходном сложенном состоянии
точки на высоте ввода парашютов от расчетной составило 2 км (недолет) при возможном разбросе до +135 км.
Комплекс средств приземления, включая основную парашютную систему и двигатели мягкой посадки (ДМП), работал нормально. Сама посадка была действительно «мягкой»: осевые ударные перегрузки лежали на уровне 5...7 ед., что более чем в два раза ниже среднестатистических значений для корабля «СоюзТМ». Можно считать, что это связано с выполненными на корабле «Союз ТМА» доработками по совершенствованию средств посадки (гамма-лучевой высотомер, его настройки, автоматика системы приземления, секционированные ДМП). Члены экипажа после посадки самостоятельно вышли из СА, развернули выносную KB-антенну, закрепив ее на верхнем шпангоуте аппарата, и подсоединили кабель питания.
77
Пилотируемые космические комплексы и системы
Однако связи по этому каналу тоже не было, поскольку космонавты забыли подключить антенну к схеме с помощью ручного переключателя.
12 мая 2003 г. комиссия в соответствиии с планом приступила к исследованиям причин отсутствия командна включение двигателей для стабилизации СА, и в частности к анализу работы прибора БУСП-М. План предусматривал проверку работы СУС в комплексной схеме на КИС без разборки СА, а затем автономные испытания приборов. Параллельно проводился анализ электрических схем, проверка эксплуатационной и сопроводительной документации, повторная оценка результатов испытаний корабля на КИС.
Автономные испытания показали, что прибор БУСП-М корабля «Союз ТМА-1» исправен, соответствует требованиям документации и функционирует нормально. При электрических испытаниях прибора в составе СА, возвращенного на КИС после полета, многократные попытки воспроизвести замечание к успеху не привели. Близкое к полетному замечание было получено при искусственном отключении канала прибора (в схеме «два из трех») и лишь в одном из двадцати опытов. Но в полете таких отключений не было. Наконец, тщательный анализ схемной документации прибора, включая исследования на специально созданной математической модели, позволил выявить особенность электрической схемы блока формирования команд (БФК), входящего в прибор. Оказалось, что при крайне редком сочетании входных сигналов (с гироскопа и датчиков угловых скоростей) возможна ситуация, аналогичная произошедшей в полете и приводящая к прекращению выдачи команд на двигатели.
Вероятность повторения такой ситуации весьма низкая (по оценкам не более 1/7 000), о чем свидетельствуют 48 успешных управляемых спусков кораблей типа «Союз Т» и «Союз ТМ» с применением БУСП-М. Малая вероятность косвенно подтверждается и трудностями в воспроизведении замечания при послеполетных исследованиях. В процессе работы комиссии была подтверждена также возможность доработки БУСП-М для устранения выявленной особенности схемы путем установки в приборе дополнительных элементов без изменения его общей логики работы и функциональных трактов. Комиссия рекомендовала доработать прибор БУСП-М, установленный на корабле «Союз ТМА-3», чтобы гарантированно исключить повторение случившегося, и дала заключение о допуске находящегося на станции корабля «Союз ТМА-2» к дальнейшему полету, включая этап возвращения экипажа, без ограничений.
При подготовке выводов и заключения комиссии учитывалось, что баллистический спуск является одним из штатных вариантов возвращения экипажей в СА
(вдополнение к режимам автоматического и ручного управляемого спуска) и может быть реализован в любом из полетов в случае неполадок, связанных с потерей управляемости спускаемого аппарата и автоматически выявляемых элементами бортовой диагностики. Поскольку такой режим аттестован по всем своим параметрам, включая переносимость экипажем перегрузок, его использование допускается также по решению экипажа или ЦУП в зависимости от оперативной ситуации, например при необходимости срочного спуска с посадкой вне границ штатного района в Казахстане.
Таким образом, режим баллистического спуска, предусмотренный еще на стадии проектной разработки корабля типа «Союз» в целях повышения надежности и безопасности полета экипажа, является отличительной и уникальной особенностью кораблей, позволяющей совершать спуск даже при отказах, ведущих к потере управляемости спускаемого аппарата. При этом реализация спуска возможна как средствами основного контура управления, так и аналоговым резервным контуром.
Комиссия под руководством Н.И. Зеленщикова, рассмотрев комплексно все обстоятельства спуска и посадки корабля «Союз ТМА-1», дала также дополнительные рекомендации, касающиеся доработок СА:
•	провести доработку ПМО «Нептун-МЭ», начиная с корабля «Союз ТМА-3», чтобы исключить позиционирование курсора на исполнительных клавишах командных матриц;
•	решить вопрос о введении мобильной аппаратуры спутниковой связи;
•	провести проработки с целью совершенствования радиосистем и антенно-фидерных устройств, обеспечивающих уверенное определение координат СА после его посадки в любой точке земного шара.
Следует отметить, что факт возвращения корабля «Союз ТМА-1» в режиме баллистического спуска привлек внимание как технических кругов стран-участниц проекта МКС, так и представителей средств массовой информации. Работа комиссии сопровождалась просьбами сотрудников НАСА и ЕКА об ознакомлении с ходом работ и непрерывными вопросами журналистов. Поэтому руководство Корпорации сочло необходимым обнародовать результаты анализа еще до выпуска официального заключения комиссии. 26 июля 2003 г. в РКК «Энергия» для журналистов российских и международных компаний и агентств, а также представителей НАСА и ЕКА состоялась пресс-конференция, на которой председатель комиссии Н.И. Зеленщиков рассказал о проделанной работе и полученных выводах, а также о значении и результатах полета первого модифицированного корабля «Союз ТМА-1». Материалы пресс-конференции были
78
Международная космическая станция
26 июля 2003 г. Н.И. Зеленщиков проводит пресс-конференцию по поводу баллистического спуска корабля «Союз ТМА-1»
изложены в официальном пресс-релизе, помещенном вскоре после ее завершения на сайте РКК «Энергия» им. С.П. Королева.
Полет корабля «Союз ТМА-1» был первым испытательным полетом корабля новой модификации, и впервые в отечественной практике осуществлен в пилотируемом режиме без предварительной проверки доработанных систем в беспилотном пуске. Тщательная наземная экспериментальная отработка, включая самолетные и копровые испытания спускаемого аппарата, позволила совместить летные испытания корабля с выполнением задач регулярного полета на МКС, что сэкономило значительные средства. Результаты испытаний первого летного образца корабля имеют особо важное значение, так как подтверждают готовность корабля к дальнейшей эксплуатации в составе станции.
В автономном полете корабля до стыковки со станцией прошли испытания нового пульта управления «Нептун-МЭ»,холодильно-сушильныхагрегатов и измерителя линейных ускорений, а во время спуска и посадки были проверены конструкция СА, система запоминания информации и все элементы доработанного комплекса средств приземления. Переход корабля «Союз ТМА-1» на баллистический спуск оказался связанным с той частью контура управления, которая осталась прежней, т.е. доработкам не подвергалась. До реализации АУС дело не дошло. Тем не менее телеметрическая информация показала, что вычислитель КС020-М и его алгоритмы работали в индикаторном режиме в соответствии со сложившимися условиями и вовремя выдали предусмотренные команды (набор кажущейся скорости 25,6 м/с и перегрузка 4,2 ед.). Таким образом в испытательном полете корабля «Союз ТМА-1» были проверены все его новые
системы и элементы конструкции, кроме доработанной системы управления спуском, летные испытания которой оказались выполненными не в полной мере.
Тем временем на ЗАО «ЗЭМ» продолжалось изготовление пилотируемых кораблей. Передача на КИС корабля «Союз ТМА-3» состоялась 25 мая 2003 г. В его конструкцию и системы был внесен ряд изменений, которые носили характер плановых (этапных) доработок по накопившимся замечаниям или касались рекомендаций комиссии, данных после анализа последнего приземления. Так, на кораблях, начиная с «Союза ТМА-3», по техническим решениям выполнены:
•	доработка БА ДПО СУД для повышения управляющих моментов при ориентации и стабилизации корабля (по замечанию на «Прогрессе М-46» в июне 2002 г.);
•	внедрение автоматического выключения СЗИ через 12 мин после посадки сдоработкой приборов СУБК(запла-нировано в 2001 г. по результатам самолетных испытаний);
•	расширение телеметрического контроля цепей питания приемников системы «Квант-В» (принято в 2002 г. в целях выяснения причин замечаний по несанкционированному отключению приемников на пилотируемых кораблях);
•	завершение доработок по автоматическому управлению электрическими нагревателями СОТР (запланировано в 1999 г. после снятия промежуточного контура подогрева со служебного модуля);
•	установка лазерного дальномера ЛДИ-11 вместо ЛПР-1 с безопасной для экипажа МКС длиной волны и иллюминатора с просветляющими покрытиями стекол в обеспечение заключительного эксперимента (запланировано в 2001 г. по результатам проработок 1997 г.);
•	внедрение новых версий программного обеспечения бортовых вычислительных средств: МО-19 для БЦВК «Аргон-16», ПМО версии 3.19 для спецвы-числителя КСО20-М и ПМО версии 5.02 для пульта «Нептун-МЭ» (по итогам первого полета корабля «Союз ТМА» и замечаниям на КИС);
•	доработка прибора БУСП-М для устранения той особенности его электрической схемы, которая привела к спуску корабля «Союз ТМА-1» в баллистическом режиме (по рекомендации комиссии).
Все изменения прошли проверку при электрических испытаниях и в необходимых случаях отработаны на моделирующих стендах. Отправка корабля «Союз ТМА-3» на технический комплекс состоялась в ночь с 14 на 15 августа 2003 г. В это время на корабле отсутствовали два измерителя угловых скоростей ИУС ОРТ, входящие в СУД корабля, и блок датчиков угловых скоростей (БДУС-П) системы управления спуском. Недостающие приборы были доставлены в середине сентября, что позволило
79
Пилотируемые космические комплексы и системы
Сборка ракеты космического назначения
Посадка корабля «Союз ТМА-2»
РКН на старте. Завершается сведение ферм обслуживания
Спускаемый аппарат корабля «Союз ТМА-2»
завершить электрические испытания, и в конце месяца начались заключительные операции подготовки к пуску. 16 октября корабль в составе ракетно-космического комплекса (РКК) был доставлен на старт.
Запуск корабля «Союз ТМА-3» состоялся 18 октября 2003 г. с экипажем в составе: А.Ю. Калери — командир корабля (Россия), Педро Дуке — бортинженер-1 (Испания), Майкл Фоэл — бортинженер-2 (НАСА, США), а 20 октября была выполнена автоматическая стыковка корабля к причалу модуля «Пирс».
Корабль «Союз ТМА-2» возвратился с орбиты утром 28 октября в режиме управляемого спуска с экипажем в составе: Ю.И. Маленченко — командир корабля (Россия), Педро Дуке — бортинженер-1 (Испания) и Эдвард Лу — бортинженер-2 (НАСА, США).
27 октября на этапе подготовки корабля к отстыковке от МКС средства Американского сегмента около 22 ч по московскому времени зафиксировали отклонение станции от заданной ориентации. Оперативный анализ показал, что на станцию действовал возмущающий
момент от ДПО корабля, а по докладу экипажа на корабле оказался включенным режим ручной ориентации в аналоговом контуре (РО АК), причем по команде с пульта «Нептун-МЭ». По решению ЦУП режим РО АК был выключен, что сняло возмущающий момент. Тем самым неожиданно возникшая нештатная ситуация была парирована, станция сохраняла ориентацию и подготовка к спуску продолжалась по намеченному плану.
Спуск прошел без замечаний с максимальной перегрузкой 4,8 ед. Результирующая ошибка в работе системы управления корабля (по совокупности операций на орбите и при спуске) оценивается значением около 12 км на высоте 10 км. Таким образом, летные испытания модифицированной системы управления спуском корабля прошли успешно. Корабль приземлился в районе г. Аркалык в 7 км от заданной точки посадки. Все системы спускаемого аппарата работали нормально. Посадка произошла на ровную степную поверхность с глинисто-песчаным грунтом при приземном ветре 2...3 м/с. Максимальные ударные перегрузки на креслах не превышали 10... 12 ед., что лежит
80
Международная космическая станция
Начало работ по обслуживанию спускаемого аппарата после эвакуации экипажа
Погрузка аппарата на поисково-эвакуационную машину
в пределах допустимых для экипажа воздействий (на уровне средних возможных значений). Нарядом сил и средств ФПСУ обеспечено своевременное обнаружение СА, проведение на месте посадки необходимых работ и эвакуация экипажа и аппарата.
Кроме того, на месте посадки специалистами РКК «Энергия» осуществлена успешная проверка работы мобильных спутниковых систем связи «Инмарсат» и «Иридиум», которые были доставлены на борт МКС кораблями «Союз ТМА-3» и «Прогресс М-48» соответственно и затем установлены на корабле «Союз ТМА-2» перед спуском.
В заключение изложенного следует остановиться на особенностях планирования и оценки условий посадки модифицированного корабля «Союз ТМА». Доработанная СУС корабля помимо повышения точности управления дает возможность задавать боковой маневр при спуске, т.е. осуществлять прицеливание в географическую
точку. Это позволило внедрить новую схему планирования посадки: теперь на территории Казахстана выбраны 13 районов в виде кругов радиусом около 25 км, в один из которых и осуществляется прицеливание. Вместе с тем Гидрометеоцентр России выдает прогноз профиля ветра по высотам для заданного района, по которому в ЦУПе рассчитывается снос СА на парашюте и вводятся поправки в уставки на спуск для смещения точки прицеливания на высоте 10 км с целью компенсации влияния ветра. В частности, при посадке корабля «Союз ТМА-2» применение такой методики позволило уменьшить отклонение точки приземления за счет ветра до 5 км при реальном ветровом сносе в 16,5 км.
Важной особенностью корабля «Союз ТМА» являются также датчики перегрузок, установленные на каждом кресле космонавта благодаря расширенным возможностям новой системы записи информации. Датчики позволяют оценивать ударные воздействия на экипаж по данным прямых измерений вместо применявшихся ранее косвенных методов: сравнение кинематических параметров СА (скорость и наклон к грунту) с зонами их допустимых значений, определенными по данным копровых испытаний. Немаловажно и то, что измерения перегрузок позволяют непрерывно, от полета к полету, расширять базу данных о переносимости перегрузок.
Нештатная ситуация на корабле «Союз ТМА-2» при его подготовке к спуску рассматривалась в процессе послеполетного анализа специально созданной комиссией под председательством В.В. Рюмина. Учитывая данные телеметрической информации, стенограммы переговоров с экипажем и результаты работ на возвращенном в КИС спускаемом аппарате, комиссия установила, что в процессе доукладки грузов в тесной кабине аппарата одним из членов экипажа было оказано сильное механическое воздействие на пульт в районе клавиш включения «РОАК» и «РУД» (ручка управления движением) панели особо важных команд. Такое воздействие привело к деформации (прогибу) фальш-панели пульта, нажатию ею колпачков указанных клавиш и несанкционированному включению режима РО АК. С этого времени в течение 34,5 мин в импульсном режиме, о чем свидетельствует относительно небольшой расход топлива (8 кг), постоянно работал двигатель ДПО-Б на агрегатном отсеке корабля. Это подтвердил анализ действовавшего на станцию момента и факт задействования на корабле именно комплекта ДПО-Б. Источником выдачи команды на двигатель, как удалось установить с учетом логики и особенностей работы в РО АК, оказалась ручка управления ориентацией (РУО), которая при тех же операциях доукладки грузов была случайно отклонена на угол около 3...4° и удерживалась в этом положении каким-то грузом или фиксатором.
81
Пилотируемые космические комплексы и системы
Работа ДПО-Б сопровождалась миганием транспаранта на пульте, на что по причине занятости и дефицита времени члены экипажа не обратили внимания.
Комиссия пришла к выводу, что конструкция передней панели пульта «Нептун-МЭ» в месте расположения клавиш «РО АК» и «РУД» не обеспечивает необходимой устойчивости к несанкционированным механическим воздействиям, возможным в условиях ограниченного пространства при доукладке в СА возвращаемого груза, и рекомендовала провести доработку пульта, начиная с корабля «Союз ТМА-4». Кроме того, было сделано заключение о необходимости отсоединить клавиши особо важных команд от командной матрицы, чтобы исключить возможность формирования через последнюю несанкционированных команд при одновременном нажатии клавиш. Эту доработку рекомендовалось выполнить на корабле «Союз ТМА-5». В своем заключении комиссия допустила пульт «Нептун-МЭ» корабля «Союз ТМА-3» к дальнейшей эксплуатации в соответствии с программой полета при условии, что экипаж будет проинструктирован об особенностях работ с пультом.
В октябре 2003 г. при полете корабля «Союз ТМА-3» в составе станции было зафиксировано сначала снижение скорости вращения основного вентилятора холодильно-сушильного агрегата (ХСА) в спускаемом аппарате, а затем его отключение с переходом на резервный вентилятор того же ХСА. Комиссия (председатель А.Г. Железняков), проводившая анализ замечания, подтвердила нормальную работу основного вентилятора при наземной подготовке и в автономном полете корабля. Контрольные проверки, осуществленные с помощью экипажа, показали, что ротор вентилятора вращается свободно, а при команде на включение слышна работа реле автомата переключения, подающего питание на вентилятор. Это позволяет предполагать сохранность бортовых цепей до входа в ХСА. Комиссия пришла к выводу, что вероятная причина замечания состоит в отказе электронной схемы электродвигателя или схемы автомата переключения. Действующей документацией предусмотрено дублирование вентиляторов и продолжение полета на одном из них в случае отказа второго, а при двух отказах — досрочный спуск для обеспечения безопасности экипажа, что соответствует общим требованиям к МКС и ее элементам. Тем не менее комиссия в своем заключении от 29.12.2003 г. рекомендовала провести ремонтно-восстановитель-ные работы в два этапа: первый — установка кабель-вставки в обход автомата переключения; второй — разборка и сборка ХСА для замены блока вентиляторов, если кабель-вставка не помогла. Техническим решением от 30.12.2003 г. были определены сроки и порядок
подготовки этого необычного для корабля ремонта, включая доставку на корабле «Прогресс Ml -11» нового блока вентиляторов и кабель-вставок.
24 ноября 2003 г. корабль «Союз ТМА-4» по окончании сборки был передан в КИС. На корабле был выполнен небольшой объем изменений, связанных в основном с переходом на новую элементную базу (три прибора управления терморегулированием, блоки настройки антенн системы «Рассвет» и сопутствующие доработки СУБК), а также с улучшением условий работы РУО и датчиков давления в СА согласно замечаниям экипажа.
В конце года на ЗАО «ЗЭМ» шла сборка спускаемого аппарата и бытового отсека корабля «Союз ТМА-5» и близилось к завершению изготовление его приборноагрегатного отсека.
В 2003 г. пилотируемые корабли стали в связи с приостановкой полетов «шаттлов» единственным средством доставки грузов со станции на Землю. Запросы превышали возможности кораблей, но для двух полетов в год удалось найти оптимальные решения по загрузке кораблей на спуск, позволившие удовлетворить основные потребности в возвращении грузов. Корабли «Союз ТМА» участвовали также в транспортировке грузов на станцию и в утилизации отходов. Всего в 2003 г. было возвращено около 100 кг груза, доставлено на МКС 390 кг груза и удалено со станции 280 кг отходов.
Основным итогом деятельности Корпорации по пилотируемым кораблям в 2003 г. стало завершение летной отработки модифицированного корабля «Союз ТМА», бортовые системы и конструкция которого были проверены на всех участках полета.
Полученные замечания носили локальный характер и устранялись в установленном порядке (улучшение схемы прибора БУСП-М, доработка лицевой панели пульта «Нептун-МЭ» и его ПМО). В течение года Корпорация параллельно с летными испытаниями корабля обеспечила успешное выполнение всех задач пилотируемых полетов к МКС, включая смену экипажей станции, которую ранее планировалось осуществлять с помощью системы «Спейс Шаттл».
Российские космические корабли «Союз ТМА» и «Прогресс» в течение 2004 г. и до середины 2005 г. оставались единственными транспортными средствами, поддерживающими эксплуатацию МКС, и в условиях прекращения полетов «шаттлов» решали все задачи как по доставке и смене экипажей станции, так и по обеспечению необходимого для их существования грузопотока.
В начале 2004 г. на ЗАО «ЗЭМ» продолжались электрические испытания корабля «Союз ТМА-4». По-прежнему основной трудностью было отсутствие рада комплектующих. Так, по состоянию на 15 января 2004 г., т.е. практически
82
Международная космическая станция
в конце намеченного цикла работ на КИС, корабль еще не был укомплектован гироскопом КИОО-18, приборами БИЛУ и БДУС-П (контур управления спуском) и двумя из трех измерителей угловых скоростей ИУС ОРТ (основной контур управления движением). Вскоре состоялась поставка КИОО-18 и БИЛУ (блок измерения линейных ускорений), позволившая выполнить основной объем испытаний в конце января 2004 г., но с технологическим прибором БДУС-П (блок датчиков угловых скоростей) и при одном ИУС ОРТ. И снова завершение заводских испытаний из-за приближающегося срока запуска перенесли на технический комплекс. Отправка корабля на космодром состоялась 20 февраля 2004 г. К этому сроку корабль был полностью укомплектован, но некоторые приборы пришлось отправить вместе с кораблем для установки уже на космодроме.
В середине января было выпущено заключение комиссии (председатель С.Ю. Романов) по замечаниям к корректирующей двигательной установке (КДУ) корабля «СоюзТМА-3», находящегося на МКС. Замечания состояли в следующем. После выполнения первых двух маневров сближения, проводившихся с использованием второй секции КДУ обнаружилось понижение давления в магистрали наддува этой секции на коротком участке между закрытым клапаном подачи газа и обратными клапанами баков. В соответствии с программой полета дальнейшее сближение проводилось с использованием первой секции и завершилось без замечаний. Но на 12-е сутки полета уже в составе станции в этой секции начало понижаться давление, причем в такой же магистрали и на том же самом ее участке. Комиссия провела комплексный анализ для обнаружения возможного места негерметичности, проверки результатов изготовления и наземных испытаний корабля, а также для оценки влияния обнаруженной негерметичности на функционирование КДУ в полете. В результате комиссия констатировала, что базовый блок КДУ изготовлен без отступлений от конструкторской документации, испытания установки на герметичность прошли без замечаний и в полете утечки газа в шар-баллонах и в наддуваемых полостях баков отсутствуют. Точное место и причину негерметичности установить не удалось, но утечки в рассматриваемых магистралях были крайне незначительны, несущественны с точки зрения потери газа при работе КДУ и на программу полета корабля не влияют.
Комиссия допустила КДУ корабля «Союз ТМА-3» к проведению динамических операций, предусмотренных программой.
В марте 2004 г. начались ремонтно-восстановительные работы на холодильно-сушильном агрегате корабля «Союз ТМА-3». Первый этап оказался
безуспешным: после установки кабель-вставки вращение вентилятора по-прежнему отсутствовало, что указывало на дефект в схеме электродвигателя. В середине апреля экипаж приступил ко второму этапу ремонта. Космонавт А.Ю. Калери демонтировал блок вентиляторов и установил вместо него новый, проработав в спускаемом аппарате более 7 ч. В результате этой операции функционирование холодильно-сушильного агрегата полностью восстановилось.
Одной из важных задач года стало завершение доработок систем и конструкции корабля «Союз ТМА-5», связанных с дальнейшей модернизацией пилотируемых кораблей. Из общего пакета мероприятий по модернизации систем на этом корабле выполнена установка: системы термоэлектрических охладителей (СТЭО) на баках пневмогидроагрегата (ПГА) системы исполнительных органов спуска в целях улучшения условий хранения перекиси водорода (техническое решение от 14.09.2000 г.); двух резервных двигателей причаливания и ориентации (ДПО) в канале торможения корабля для повышения уровня безопасности при причаливании (решение от 23.10.2002 г.), а также измерителей угловых скоростей БДУС-ЗМ и блока логики БУБС, которые разработаны Корпорацией, изготавливаются на ЗАО «ЗЭМ» и вместе заменяют снимаемый с производства «покупной» прибор БДУС-3 (решения от 4.09.2002 г. и от 28.05.2003 г.). Внедрение последних двух приборов проводится с целью своевременного обновления резервного контура управления спуском, упреждающего общую модернизацию системы управления движением.
По состоянию на январь 2004 г. в полном объеме была выполнена автономная отработка СТЭО и закончены работы по вибропрочностным испытаниям спускаемого аппарата с этой системой и конструкции переходного отсека корабля с дополнительными ДПО. Комплексные тепловакуумные ресурсные испытания СТЭО, проводившиеся на экспериментальной установке в барокамере, завершились в феврале, подтвердив эффективность системы. В течение полуторагодового цикла испытаний температура на баках поддерживалась с помощью термоохладителей в пределах 3±3°, а рост давления в перекисной полости охлажденного бака составил около 0,2 атм вместо 2...3 атм при отсутствии термоста-тирования. Это позволяло увеличить расчетный ресурс хранения перекиси водорода в полете до года и исключить влияние температур атмосферы и корпуса СА на условия хранения. Огневые испытания, проведенные с использованием прошедшего тепловакуумные испытания заправленного ПГА и хранившихся в той же барокамере двигателей, подтвердили годовой ресурс СНОС в целом. Что касается приборов резервного контура управления
83
Пилотируемые космические комплексы и системы
спуском, то создание блока логики БУБС завершено еще в 2003 г., а в первой половине 2004 г. велись экспериментальная отработка БДУС-ЗМ и изготовление летного экземпляра.
На корабле «Союз ТМА-5» также заменены на аналоги четыре блока настройки антенн в связи с переходом на новую элементную базу и фильтр ассенизационного устройства с вентилятором для унификации с системой станции. Кроме того, введено отображение на пульте космонавтов дополнительной информации о работе КДУ (давления в магистралях подачи топлива перед основным двигателем). Таким образом, на корабле «Союз ТМА-5» помимо текущих изменений реализованы три крупных мероприятия, направленные на поэтапную модернизацию кораблей.
В процессе сборки спускаемого аппарата корабля «Союз ТМА-5» сложилась критическая ситуация с комплектацией парашютными системами, монтаж которых по отработанной технологии должен выполняться до балансировки СА. Еще в октябре 2003 г. НИИ парашюто-строения представил ЗАО «ЗЭМ» договор на изготовление систем и, не имея достаточных оборотных средств, ожидал аванса для своевременной закупки материалов. В ноябре и декабре того же года в РКК «Энергия» были направлены тревожные письма о возможном срыве сроков поставки из-за отсутствия средств. Однако аванс был перечислен только в январе 2004 г., причем не в полном объеме. В результате срок изготовления с начала марта, как требовалось по графику завода, сместился на середину апреля.
Начались поиски мероприятий для компенсации наметившегося отставания в сборке. Одно из них состояло в повторном применении запасной парашютной системы (ЗСП) с корабля «СоюзТМА-2» и позволяло сэкономить пять дней в цикле работ. Такое решение, принятое в начале марта, основывалось на практике повторного использования ЗСП, снятых с отлетавших кораблей и успешно применявшихся без переукладки в самолетных испытаниях СА с полной проверкой функционирования.
Рассматривались и возможности сокращения отставания за счет изменения технологии изготовления корабля. В частности, по предложению ЗЭМ прорабатывался вариант балансировки СА и его передачи на общую сборку без основной (ОСП) и запасной парашютных систем с последующим их монтажом по новой технологии на уже собранном корабле. Однако этот вариант был отклонен по двум основным причинам: балансировка СА без основной и запасной парашютных систем вносила большие ошибки в расчет положения его центра масс, а новая технология монтажа не была отработана. Дальнейшие работы велись на основе форсирования графиков
выполняемых на ЗЭМ операций. Монтаж парашютных систем на СА завершился в апреле, что позволило в первой половине мая приступить к общей сборке корабля «Союз ТМА-5» и передать его на КИС в конце
этого месяца.
Во второй половине февраля 2004 г. на космодроме началась подготовка к пуску корабля «Союз ТМА-4».
Работы шли без отклонений от традиционного графика выполнения операций на техническом комплексе, но, чтобы принять решение о вывозе корабля на старт, необходимо было дополнительное подтверждение готовности к спуску находившегося на станции корабля «Союз ТМА-3» в связи с указанным выше замечанием об утечках газа в магистралях наддува баков КДУ- 14 апреля по намечен
ному плану в рамках теста системы управления движением были проведены очередные проверки двух секций наддува. Их результаты поначалу вызывали озабоченность,
поскольку скорость падения давления в проверявшихся полостях объемом около 60 см3 каждая измерялась уже не часами, а минутами, и было зафиксировано снижение давления в шар-баллоне. Однако тщательный анализ, выполненный специалистами Корпорации под руководством Н.А. Брюханова и С.Ю. Романова с участием представителей ФГУП «КБхиммаш», позволил установить, что потери газа по-прежнему незначительны и не влияют на работоспособность КДУ, а изменение давления в шар-баллоне закономерно, так как имел место поднаддув баков. На основе этого анализа было подготовлено и направлено на технический комплекс заключение о допуске КДУ корабля «Союз ТМА-3» к спуску по штатной программе с двумя носившими профилактический характер рекомендациями: отказ от подрыва пироклапанов объединения секций наддува во избежание нежелательных ударных воздействий и контроль экипажем давлений в шар-баллонах при выдаче тормозного импульса на случай
Вывоз корабля «Союз ТМА-4»
84
Международная космическая станция
Старт корабля «Союз ТМА-4»
повышения утечек с переходом, при необходимости, к использованию резервных режимов спуска. С учетом выводов и рекомендаций заключения было принято решение о продолжении подготовки корабля «Союз ТМА-4», и 17 апреля состоялся вывоз корабля в составе ракетно-космического комплекса на старт.
Запуск корабля «Союз ТМА-4» осуществлен 19 апреля 2004 г. с экипажем в составе: Г.И. Падалка — командир корабля (Россия), Андре Кейперс — бортинженер-1, астронавт ЕКА (Нидерланды) и Майкл Финк—
борт-инженер-2, астронавт
НАСА (США). Стыковка корабля к МКС выполнена 21 апреля в автоматическом режиме и прошла без замечаний. Корабль доставил на станцию 149 кг полезного груза.
Тем временем продолжались работы по подготовке спуска корабля «Союз ТМА-3». Было рассмотрено и принято предложение специалистов отделения 27 (А.В. Сорокоумов) об объединении секций КДУ по то
пливным магистралям, что позволило вернуться в условиях запрета на подрыв пироклапанов линий наддува к обычному порядку использования всего имеющегося топлива, т.е. сняло вопрос о возможном дефиците топлива в случае работы на одной секции баков. Отделение 03 (Е.А. Микрин) провело проработки и уточнило методику выполнения штатного спуска, предусмотрев в ней указанный выше контроль давлений в шар-баллонах наддува и способ перехода к применению ДПО-Бт при падении давления ниже 40 атм. Последние проверки линий наддува, проведенные 26 апреля, полностью подтвердили сделанные ранее выводы.
Спуск корабля «Союз ТМА-3» был совершен 30 апреля 2004 г. с экипажем в составе: А.Ю. Калери — командир корабля (Россия), Андре Кейперс — бортинженер-1 (Нидерланды) и Майкл Фоэл — бортинженер-2 (США). Корабль доставил на Землю 60 кг полезного груза (утилизация отходов не проводилась).
Выдача тормозного импульса осуществлена штатно при нормальной работе КДУ, движение в атмосфере проходило в режиме управляемого спуска. Аппарат приземлился на восходе Солнца примерно в 70 км от г. Аркалык в условиях ровной степной поверхности и ясной погоды
Приземление спускаемого аппарата корабля «Союз ТМА-3» (вверху слева) и эвакуация экипажа
при приземном ветре около 2 м/с и температуре воздуха около 0°С. Спускаемый аппарат сохранил вертикальное положение и остановился примерно в 2 м от места работы двигателей мягкой посадки. Ударные перегрузки на экипаж не превышали 11... 12 ед. Отклонение точки посадки от расчетной составило 9,4 км. Поисково-эвакуационные силы своевременно прибыли к месту приземления, развернули и закрепили на СА снабженное трапами технологическое оборудование, эвакуировали экипаж, а затем провели техническое обслуживание и эвакуацию аппарата. Таким образом, обоснованные выводы специалистов Корпорации о незначительном влиянии утечек газа из магистралей КДУ позволили выполнить спуск и посадку корабля в оптимальном режиме без отклонений от штатной программы.
Вместе с тем на этапе спуска получено замечание о работе системы управления движением корабля: с помощью БЦВК «Аргон-16» был выдан тормозной импульс 115,2 м/с, но по телеметрической информации с вычислителя КСО20-М его значение составило 116,1м/с. Оба вычислителя используют данные шестиосного блока измерения линейных ускорений. Однако «Аргон-16» принимает информацию с трех его каналов, а КСО20-М с шести, и нерасчетные отклонения в каналах измерений могут сказаться на результатах определения импульса. Комиссия под председательством В.Н. Бранца после анализа обстоятельств спуска, технических характеристик и опыта эксплуатации БИЛУ установила, что в полете имели место существенные и разные отклонения выходных сигналов его измерительных каналов. В отдельных случаях нулевые сигналы (при отсутствии ускорений)
85
Пилотируемые космические комплексы и системы
превышали допустимые паспортные значения в 6...8 раз. Моделирование спуска «Союза ТМА-3» на основе данных по БИЛУ, полученных до начала тормозного импульса, привело к тем же отличиям в значении последнего. Возможными причинами отклонений нулевых сигналов БИЛУ комиссия сочла влияние вибраций конструкции корабля в месте установки прибора (версия ФГУП ПО «Корпус») и смещение нуля от включения к включению при относительной стабильности в одном включении (вывод на основе летных данных). Следует отметить, что измерения вибраций, выполненные в дальнейшем с помощью и в пределах возможностей находящегося на МКС оборудования, не выявили их опасных уровней.
Комиссия рекомендовала продолжить совместные с ФГУП ПО «Корпус» исследования по БИЛУ, а для кораблей «Союз ТМА-4» и «Союз ТМА-5» разработать методику проведения спуска, предусматривающую калибровку (проверку сигналов) блока непосредственно перед спуском вплоть до начала выдачи тормозного импульса с введением при необходимости оперативных поправок по нулевым сигналам прибора в «Аргон-16» и в КСО20-М. Такая методика была внедрена техническим решением от 21.09.2004 г. Забегая вперед, отметим, что поправки на корабле «Союз ТМА-4» были введены за сутки до спуска и по результатам предспусковой калибровки БИЛУ изменять их не потребовалось. Прибор работал без замечаний, а значение тормозного импульса по данным двух вычислителей соответствовало расчетному.
При послеполетном анализе состояния СА корабля «Союз ТМА-3» выявилась негерметичность контейнера основной парашютной системы. Последующий осмотр показал, что на его внутренней поверхности слева вблизи шпангоута люка контейнера (при виде на люк снаружи) имеется повреждение ударного характера с нарушением гермоконтура. Конфигурация повреждения позволила установить, что удар мог быть нанесен вертлюгом парашютной системы при его движении снизу вверх. В соответствии с документацией вертлюг находится внутри камеры основного парашюта, вместе с ней покидает контейнер и отделяется только после натяжения стренг. Версия удара вертлюгом при выходе камеры была отклонена после макетирования возможных вариантов ее движения под усилием от тормозного парашюта. Подозрение в несанкционированном отделении вертлюга еще внутри контейнера было снято после анализа записей перегрузок, подтвердивших нормальную работу основной парашютной системы, в том числе факт штатного отделения вертлюга после выхода камеры. Таким образом, «летные» версии были исключены. Важным обстоятельством стали следы алюминия, обнаруженные на тыльной стороне ветрлюга, т.е. снизу на той его части, где закреплены стренги подвески
спускаемого аппарата. Эти следы могли появиться только после приземления. Если вертлюг, снижаясь на «погасшем» куполе парашюта, попал в контейнер остановившегося вертикально аппарата или был уложен туда в дальнейшем при техническом обслуживании, то указанные стренги идут из контейнера вверх, и рывок за них может вызвать выявленное повреждение. Причем удар по контейнеру произойдет именно снизу вверх и тыльной частью вертлюга. С учетом малой вероятности попадания в контейнер из-за неизбежного сноса вертлюга по ветру на парашюте можно предполагать, что повреждение получено при послеполетном обслуживании в процессе укладки вертлюга и стренг в контейнер.
Приземление корабля «Союз ТМА-3» состоялось, как показали данные телеизмерений, при наличии полного давления наддува в одном из баков пневмогидроагрегата системы исполнительных органов спуска. Эта нештатная ситуация (по документации перекись водорода перед приземлением сливается, а рабочее давление во всех баллонах с газами сбрасывается до нулевых или минимально возможных остаточных значений) никак не повлияла на безопасность посадки в сложившихся условиях. Группа технического обслуживания, как и положено в таких случаях, осуществила продувку пневмогидроагрегата, подготовив СА к транспортировке. Проведенный отделением 27 (А.В. Сорокоумов) анализ показал, что сброс газа из баллонов наддува и из баков пневмогидроагрегата проходил с большой задержкой. В частности, к моменту посадки давление в первом баке сохранилось на рабочем уровне в 16,8 кгс/см2, а во втором снизилось до 4,6 кгс/см2, в то время как по статистике сброс газа завершается еще за 400...500 с до приземления.
Как показали расчеты, площади проходных сечений в специальных пленочных мембранах, прорываемых после окончания топлива, оказались в несколько раз ниже расчетных, чем объясняется снижение расхода газа. В заключении по анализу подчеркивалось, что замечание не влияет на работоспособность двигательной установки и безопасность послеполетных работ с СА и СНОС допускается кдальнейшим полетам. На будущее запланировано провести дополнительные исследования для определения причин нештатного функционирования прорывных мембран и разработать по их результатам соответствующие рекомендации.
Отправка