Лучше поздно, чем никогда: модуль «Наука» наконец-то отправляется к МКС
Вполне возможно, будущие историки космонавтики назовут первые десятилетия XXI века эпохой долгостроев. Речь идет о ряде амбициозных космических проектов, на которые были выделены внушительные средства, но чьи даты запуска так часто сдвигались, что многие попросту перестали верить в то, что они когда-нибудь действительно покинут Землю. К ним можно отнести американскую сверхтяжелую ракету SLS, космический телескоп «Джеймс Уэбб», а также российский лабораторный модуль «Наука».
Но если все пройдет хорошо, уже сегодня список долгостроев уменьшится на одну позицию. Всего через несколько часов ракета «Протон-М» должна будет вывести «Науку» на орбиту. По этому случаю мы бы хотели рассказать об истории этого проекта и его непростом пути к космосу.
От дублера «Зари» до «Науки»
Начало 1990-х стало весьма сложным периодом для российской космической отрасли. Отсутствие финансирования, разрушение привычных хозяйственных схем — все это буквально поставило ее на грань выживания. Впрочем, справедливости ради стоит сказать, что ситуация в американской пилотируемой программе тоже была не из простых. НАСА все еще переживало последствия катастрофы шаттла Challenger, а давно разрабатывавшийся проект орбитальной станции Freedom забуксовал и был готов рухнуть под грузом многочисленных технических и финансовых проблем.
В этой ситуации руководства двух стран нашли разумный компромисс и решили объединить усилия в космосе, создав Международную космическую станцию (МКС). В 1995 году компания Boeing подписала с ГКНПЦ им. Хруничева контракт на строительство функционально-грузового блока «Заря», который должен был стать первым элементом нового орбитального форпоста человечества. Соглашение предусматривало и создание модуля-дублера на тот случай, если с «Зарей» что-то произойдет. Он получил обозначение ФГБ-2. Оба модуля создавались на базе советского транспортного корабля снабжения (ТКС), изначально разработанного с целью доставки грузов на военные станции «Алмаз». Его конструкция предоставляла ряд важных преимуществ вроде солнечных батарей, большого внутреннего объема, а также собственных двигателей, позволявших модулю самостоятельно выполнять все необходимые маневры.
«Заря» успешно отправилась в космос в 1998 году. На тот момент ФГБ-2 был готов примерно на 80%. Вскоре руководство Центра им. Хруничева попыталось продать его американцам. Но переговоры ни к чему не привели, так что недостроенный модуль был законсервирован. О нем вновь вспомнили лишь в следующем веке. В 2004 году руководство Росавиакосмоса (теперь госкорпорация «Роскосмос») приняло решение переоборудовать ФГБ-2 в многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) с его последующим включением в состав МКС.
Изначально заявлялось, что запуск МЛМ состоится в 2007 году. Правда, этот срок начал быстро сдвигаться. 2007-й превратился в 2009-й, потом в 2011-й, затем в 2013-й. Но, несмотря на постоянные переносы, казалось, что еще немного — и МЛМ все же полетит. Модуль оснастили солнечными батареями, стыковочным узлом, всеми необходимыми системами и инструментами. Было достигнуто соглашение с Европейским космическим агентством об установке на МЛМ 11-метрового роботизированного манипулятора ERA. Это устройство должно помогать космонавтам добираться в нужные точки орбитального комплекса, а также снимать и ставить приборы и устройства на внешнюю поверхность МКС. В 2010 году шаттл Atlantis даже привез на станцию некоторые запчасти для ERA и МЛМ. Примерно тогда же модуль получил собственное название — «Наука».
Опасная стружка
В конце 2012 года «Наука» была доставлена из Центра им. Хруничева в РКК «Энергия» для проведения предстартовых испытаний. Вскоре грянул гром в виде официального сообщения о том, что в связи с большим количеством заводского брака модуль не прошел проверки и будет возвращен изготовителю для доработок.
Впоследствии выяснилось, что ключевой проблемой «Науки» стала стружка в трубопроводах. Наличие посторонних объектов в топливной системе в теории может привести к тому, что они попадут в двигатели и выведут их из строя. Если это произойдет во время запуска, то «Наука» попросту не доберется до МКС. Дело в том, что в силу значительной массы (20,3 тонны) ракета «Протон-М» может вывести модуль только на низкую опорную орбиту. После этого он должен самостоятельно добраться до МКС, используя собственные двигатели. Если же по какой-то причине силовые агрегаты выйдут из строя, «Наука» быстро сойдет с орбиты, и тогда все вложенные в нее средства окажутся потрачены впустую.
Так что следующие несколько лет ушли на то, чтобы полностью заменить все трубопроводы «Науки». Пока шел ремонт, дата запуска продолжала регулярно сдвигаться. Но затем все стало только хуже: было объявлено, что в топливных баках модуля тоже найдено аналогичное загрязнение.
Топливные баки «Науки» являются наследием ТКС. Их главная конструктивная особенность заключается в возможности многократных дозаправок. Именно благодаря этому «Заря» на первых годах существования МКС не только обеспечивала станцию энергией, но и регулярно использовалась для коррекций курса и удержания заданной орбиты.
Казалось бы, проблему загрязнения баков можно решить путем их замены. К сожалению, в случае с «Наукой» этот вариант оказался неприменим. В запасных баках нашлось аналогичное загрязнение, а изготовить новые оказалось невозможно из-за того, что выпускавший их завод давно прекратил свою деятельность.
Поэтому было принято решение промыть баки. Но и тут все оказалось не так просто, как хотелось бы. Все дело в конструкции. Внутри баков «Науки» установлены сильфоны — гофрированные цилиндры из нержавеющей стали с мембраной, похожие на меха гармоники. При необходимости подать топливо сильфон растягивается под действием газа и выталкивает его из бака. При заправке происходит обратный процесс. Проблема в том, что при промывке баков из-за трения сильфонов об их стенки образуется новая стружка и все нужно начинать снова.
Поэтому через некоторое время специалисты начали рассматривать откровенно экзотические варианты решения проблемы вроде установки на «Науке» одноразовых баков от разгонного блока «Фрегат». Но в итоге от этой идеи все же решили отказаться. Вместо этого в 2019 году был принят компромиссный вариант. Инженеры снова вскрыли модуль и еще раз промыли топливную систему, после чего «Науку» допустили к запуску, но с одним важным условием: после запуска модуль использует свои двигатели лишь для того, чтобы добраться до МКС, после чего они больше не будут активироваться.
И вот в августе 2020 года многострадальная «Наука» наконец-то прибыла на Байконур, после чего приступила к различным испытаниям, призванным подтвердить ее готовность работать в космосе. Запуск модуля назначили на июль 2021 года. Правда, и тут не обошлось без некоторых эксцессов. Весной этого года на высоком уровне было объявлено о намерении России после 2024 года выйти из проекта МКС и сосредоточиться на создании национальной орбитальной станции. Она же, в свою очередь, будет создаваться на основе модулей, изначально предназначавшихся для МКС.
Все это подняло закономерный вопрос о судьбе «Науки». Однако вскоре стало понятно, что ее не планируется задействовать в этом проекте. По словам представителей индустрии, за годы простоя на Земле модуль уже израсходовал значительную часть своего ресурса, что делает бессмысленной идею придержать его для новой станции.
В начале июля «Наука» вновь появилась на новостных радарах. Уже после того, как госкомиссия признала его готовым к запуску, модуль был срочно возвращен в цех на доработку. По неофициальным данным, все дело в том, что специалисты забыли закрыть теплоизоляцией датчики модуля, причем первыми на это обратили внимание космоблогеры, заметившие недочет на фотографиях, опубликованных на официальном сайте «Роскосмоса». Сама госкорпорация так и не прокомментировала эти слухи.
Будущее «Науки»
Хотя запуск «Науки» и является этапным событием, но было бы неправильно сказать, что на этом вся тяжелая работа будет завершена. Начнем с того, что она займет порт, к которому сейчас пристыкован модуль «Пирс». Так что первым делом для «Науки» потребуется освободить место. Получив подтверждение успешного запуска, «Роскосмос» начнет операцию по отстыковке «Пирса» и его последующего свода с орбиты. Для этого будет задействован корабль снабжения «Прогресс МС-16».
После того как «Наука» состыкуется с МКС (к слову, чтобы добраться до станции, модулю нужно восемь дней), космонавтам потребуется выполнить серию длительных выходов в открытый космос с целью интегрировать новую систему в состав комплекса. Еще около года уйдет на всевозможные летные испытания, калибровки и ввод оборудования в эксплуатацию. И, наконец, в конце осени к «Науке» пристыкуют узловой модуль «Причал». Он будет использоваться в качестве стыковочного узла для кораблей снабжения.
Но все эти усилия определенно того стоят, поскольку «Наука» существенно расширит возможности российского сегмента МКС. И речь не только о лабораторных изысканиях. Модуль добавит к нему целых 70 м3 жилого пространства. «Наука» оснащена каютой для члена экипажа, что обеспечит собственным «жильем» третьего российского космонавта (ранее для этого использовался американский сегмент). Также на ней установлен резервный туалет, системы жизнеобеспечения и шлюзовая камера. Да и наличие собственных солнечных батарей позволит несколько уменьшить энергетическую зависимость от американского сегмента.
Что касается непосредственно самой науки, то для лабораторных исследований в модуле предусмотрено более 30 универсальных рабочих мест. Интересной особенностью является то, что часть из них размещена на внешнем корпусе. Предполагается, что по мере необходимости научное оборудование и приборы будет помещаться в шлюз и затем устанавливаться манипулятором на универсальные адаптеры снаружи модуля. Это должно позволить сократить необходимость в количестве выходов в открытый космос.
В то же время не стоит забывать, что «Наука» — это детище нулевых и не все ее конструктивные решения выглядят эффективно по современным меркам. Например, научные стойки являются узкоспециализированными, что означает, что под каждый определенный эксперимент нужно создавать конкретную аппаратуру и приборы. Для сравнения, в конструкции стоек лабораторных модулей американского сегмента применен более гибкий универсальный подход с намного большей степенью автоматизации.
Также нельзя не отметить, что изначальный план предполагал, что после запуска «Науки» российский сегмент МКС будет расширен за счет Научно-энергетического модуля. Однако в этом году было решено передать его в базовый модуль национальной орбитальной станции. Так что «Наука» и «Причал» станут последними элементами российского сегмента МКС.
В завершение же стоит сказать, что «Науку» можно смело назвать наглядной квинтэссенцией современной российской космонавтики. В истории модуля сплелось все: и благие намерения, и инновационные подходы в сочетании с советским техническим заделом, удивительно неэффективным управлением и традиционной толикой отечественной безалаберности. Конечно, будь модуль запущен в намеченные сроки, он бы наверняка уже давно вписал свое имя в историю космонавтики благодаря выполненным на нем экспериментам и исследованиям. С другой стороны, еще несколько переносов, и «Наука», скорее всего, уже никогда не покинула бы Землю. А так, пусть даже и с усеченным сроком жизни, модуль по крайней мере упростит быт космонавтов и обеспечит их новыми инструментами для ведения научных изысканий. Так что это именно тот случай, когда уж лучше поздно, чем никогда.
Старт ракеты-носителя «Протон-М» с модулем «Наука» запланирован на среду, 21 июля, в 17:58:25 мск.
ОБНОВЛЕНИЕ: запуск прошел успешно, модуль «Наука» выведен на околоземную орбиту.
Россия выходит из проекта МКС: плюсы, минусы, подводные камни
Новый «Мир». Какая орбитальная станция нужна России
МКС — 20 лет. Оно того стоило?
