Prevozna tovorna ladja "Progress": spremembe, značilnosti

Progress je transportno vesoljsko plovilo, ki ga v glavnem odlaga v orbito izstrelitveno vozilo Sojuz. Prej je bil uporabljen za oskrbo sovjetskih postaj Salyut in Mir, zdaj pa prinaša tovor, raketno gorivo, vodo in stisnjene pline v ISS 3-4 krat na leto.

Prvo lansiranje vesoljskega plovila Progress je potekalo leta 1978. Nato je bila izvedena dostava na sovjetsko vesoljsko postajo Salyut-6. Od takrat je bila tovorna ladja večkrat spremenjena in nekaj generacij se je spremenilo, preden se je pojavilo moderno transportno letalo Progress-MC.

Program letenja

Tovorno ladjo brez posadke odpelje v orbito izstrelitveno vozilo Sojuz-U, vendar se postopoma razgradi. V prihodnje bo Soyuz-2 odgovoren za zagotavljanje napredka ISS.

Ladja lahko pristane v katerem koli pristanišču ruskega segmenta Mednarodne vesoljske postaje. Po priključitvi in ​​varnem pritrjevanju posadka odpre loputo za razkladanje. Ker lahko astronavti dosežejo napredek v orbiti, je ladja razvrščena kot posadka, čeprav se začne brez ljudi.

Vse dostavljeno je razloženo na ISS. Za povečanje tlaka v atmosferi vesoljske postaje nastajajo predmeti, kisik in plinasti dušik, posoda za gorivo in raketno gorivo pa se s posebnimi transportnimi sistemi prenaša na cisterne, nameščene v ruskem segmentu.

Potem je "Progress" obremenjen z razbitinami in nepotrebnimi predmeti, loputa je zaprta in ladja se odcepi. Zrakoplovi nima toplotne zaščite in se samodejno uniči v ozračje, s čimer zaključi svoj let.

Ladja v napredku: značilnosti

Vesoljsko plovilo, ki ga proizvaja RSC Energia, je sestavljeno iz treh oddelkov: instrumentalno-modularnih, komponent za oskrbo z gorivom (namesto vozila za spust Soyuz) in zaprtega tovornega modula s priključno enoto in sistemom za dovajanje raketnega goriva. Ladja ima lansirno težo do 7200 kg, ima dolžino 7,23 m in največji premer 2,72 m. Premer prtljažnika je 2,2 m.

Progress lahko prenaša do 1.800 kg suhega tovora, 420 litrov vode, 50 kg zraka ali kisika in 850 kg raketnega goriva. Za povratno vožnjo lahko ladja naloži od 1000 do 1600 kg smeti in 400 kg tekočih odpadkov. Vozilo, ki je v celoti razporejeno v orbiti, je široko 10,6 metrov.

Progress je certificiran za bivanje v prostoru do 6 mesecev. V skladu z voznim redom, tik pred začetkom naslednje ladje za prevoz tovora, je naprava odklopljena od postaje in sprostila priklopno pristanišče. Pred tem je Progress po dostavi opravil številne dodatne naloge, vključno z znanstvenimi poskusi in tehničnimi demonstracijami v vesolju. V nasprotju z Unijo prevozna ladja ne more ločiti svojih modulov, ker ni namenjena preživetju.

Prtljažni prostor

Ladja Progress ima namesto spuščenega vozila modul za polnjenje komponent, ki vsebuje 4 rezervoarja za gorivo, napolnjena z asimetričnim dimetil hidrazinskim gorivom (heptil) in oksidant (dušikov tetroksid).

Poleg tega ima predelek dva vodna rezervoarja, v katera lahko dostavite do 420 kg vode na Mednarodno vesoljsko postajo in zberete do 400 kg tekočih odpadkov (odpadne vode in urin). Poleg tega je modul za polnjenje opremljen s sferičnimi plinsko jeklenkami, ki držijo do 50 kg stisnjenega kisika, dušika ali zraka.

Raketno gorivo se odvaja skozi priključke vmesnika za združevanje, od koder vstopi v sistem za gorivo ISS preko adapterja. Da bi se izognili kontaminaciji, se cevi za gorivo po uporabi splaknejo. Ne gredo skozi naseljene oddelke vesoljske postaje, tako da člani posadke ne pridejo v stik s strupenimi kemikalijami.

Tudi plinski rezervoarji se nahajajo zunaj modula posadke, tako da morebitno puščanje ne bo povzročilo izpusta plina v atmosfero ISS.

Prostor za instrumentalno enoto

Zasnova tega modula je identična Soyuzu, vendar ima nekoliko drugačno konfiguracijo. Vključuje pogonski sistem, sistem oskrbe z električno energijo in senzorje ter vgrajene računalnike. V zaprti posodi so nameščeni sistemi za zagotavljanje toplotnih pogojev, napajanje, komunikacije, telemetrija in navigacija. Neugorjeni del predela instrumenta vključuje glavni motor in pogonski sistem za tekoče gorivo.

Elektrarna se uporablja za manevre, ki nadzorujejo orientacijo, približujejo se za priklop in nastavitev orbite, kot tudi za dajanje zavornega impulza za odstranjevanje iz orbite. Vesoljsko plovilo Progress-M je opremljeno s pogonskim sistemom KTDU-80. Vključuje 4 sferične rezervoarje, ki lahko vsebujejo do 880 kg UDMH (heptil) in dušikov tetroksid N ₂ O ₄ . Glavni motor C5.80 lahko deluje s tremi stopnjami potiska. Nazivna sila je 2950 N. KTDU-80 tehta 310 kg in omogoča dvigovanje 326-286 s. Motor deluje pri tlaku v komori 8,8 bar. KTDU-80 ima dolžino 1,2 m in premer 2,1 m.

Poleg glavne elektrarne je Progress opremljen z 28 motorji za večsmerno krmiljenje gibanja, pri čemer je potisk vsakega od njih 130 N. KDDU vključuje 4 rezervoarje za gorivo in 4 rezervoarje s komprimiranim plinom helija za povečanje tlaka v njih. Heptil in oksidant, ki ostane neuporabljen po priklopu z ISS, dopolnjujeta rezerve vesoljske postaje (z izjemo prostornine, potrebne za zaviranje).

Skupna količina raketnega goriva se lahko giblje od 185 do 250 kg. Za korekcijo orbite, Progress uporablja štiri ali osem svojih potisnikov za usmerjevalno kontrolo, usmerjeno v pravo smer. Glavni motorji se praviloma ne uporabljajo za to, saj bi to povzročilo obremenitev na vmesniku med ISS in transportno ladjo.

Instrumentni modul ima napajalni sistem, ki je sestavljen iz dveh sončnih baterij, ki se razprostirajo, ko je naprava v orbiti. Baterijski razpon je 10,6 m. Poleg tega je v električni sistem vgrajene baterije.

Prostor za instrumente je opremljen z glavnim računalnikom za letenje, ki je odgovoren za vse vidike misije. Po nedavni posodobitvi je bil Progress opremljen z digitalnim računalnikom CVM-101 in digitalnim telemetrijskim sistemom MBITS. Novi računalnik je za 60 kg lažji od starega Argona-16. Prehod na digitalni sistem je ladji omogočil prevoz 75 kg dodatnega tovora.

Vse letalske elektronike se nahajajo v hermetičnem predelu vozila Progress, kar je dvakrat dlje od tistega v Soyuzu, saj se tam nahaja oprema, ki je bila v zrakoplovu s posadko, ki se nahaja v priključnem modulu.

Letalska misija

Napredek je bil dosežen na raketi Soyuz-U (in Soyuz-2 od leta 2014), ki jo dostavi na določeno orbito v manj kot 9 minutah. Po ločitvi od sprožilnega pospeševalnika vesoljsko vozilo postavi svoje sončne baterije in komunikacijske antene, da zaključi postopek vstopa v želeno pot leta. Po tem, Progress začne s standardnim postopkom pristopa s 34 obrati z Mednarodno vesoljsko postajo. Na voljo je tudi pospešena različica priklopa z ISS v samo štirih zavojih, vendar to zahteva določeno dinamiko in natančno spuščanje v orbito z lansirnim vozilom.

Medtem ko se približuje vesoljski postaji, Progress izvede korekcije trajektorije, poveča višino leta in zmanjša razdaljo. Hkrati prevozna tovorna ladja izvaja manevre, ki pripravljajo osnovo za avtomatsko združevanje. Ta postopek se začne na veliki razdalji od ISS. Progress uporablja radijski sistem CURS, ki komunicira s sogovornikom na vesoljski postaji, da bi zagotovil navigacijskim podatkom računalnik vozila, ko se približuje. Zaradi tega ladja med potovanjem manevrira in prilagaja smer.

Na razdalji 400 m lahko posadka na krovu ISS na daljavo nadzoruje transportno vozilo s sistemom TORU, ki v primeru samodejne napake omogoča ročno spajanje.

Ko se Progress približuje Mednarodni vesoljski postaji, se začne spuščati glede na svojo priključno postajo. Po poravnavi ostane transportna ladja na razdalji 200 m in čaka na dokončanje kratkega pripravljalnega obdobja, med katerim posadka preveri poravnavo in sisteme zrakoplovov. Potem ko je vse preverjeno, Progress nadaljuje s pristopom in nežno zažene svoje potisnike za privez pri hitrosti 0,1 m / s. Po mehkem priklopu se ključavnice blokirajo in tvorijo varno pritrditev dveh zrakoplovov, nato pa se začne standardna enourna kontrola tesnosti povezave. Potem lahko posadka odpre loputo za začetek razkladanja in natovarjanja.

Medtem ko je Progress zasidran, ga posadka osvobodi in prenese predmete na postajo. Gorivo se črpa po ukazu iz Zemlje, voda pa po ukazu iz nadzorne plošče tovornega modula. Turbinski plini v bivalnih prostorih se sprostijo neposredno znotraj transportne ladje in tako vstopijo v ISS. Po nakladanju smeti in tekočih odpadkov se loputa zapre in Progress je odvezan.

Tovorna ladja lahko v nekaj tednih opravi dodatno nalogo ali pa se pripravi na hitrejši zaključek leta. Ko bo naloga vesoljskega plovila v orbiti dokončana, bodo njegovi motorji začeli z zaviranjem in sežigom v ozračju nad Tihem oceanu, tako da bodo preostali deli padli daleč od poseljenih površin.

Napredek-M1

Ta tako imenovana modifikacija goriva za vesoljsko plovilo Progress je bila zasnovana posebej za Mednarodno vesoljsko postajo. RSC Energia je prepolnila sredinski oddelek za oskrbo z gorivom, da bi zagotovila več goriva za ISS. Dodatni rezervoarji za gorivo so bili nameščeni v srednji predel zaradi vodnih rezervoarjev, ki so bili premaknjeni na sprednji del plovila. 12 rezervoarjev z mešanico dušika in kisika za atmosfero na postaji se je premaknilo na zunanjo stran ladje okrog vratu med moduli tovora in goriva.

Uveden je bil tudi nov digitalni sistem kontrole letenja, prileta in priklopa KURS-MM, ki je nadomestil prejšnjo različico.

Prvi let M1 je bil 1. februarja 2000 na vesoljski postaji Mir. 6. avgusta 2000 je bila na ladjo ISS prvič uvedena tovorna ladja Progress.

Progress-M2

Energia od leta 1980 razvija novo, težjo spremembo transportne ladje z razširjenim tovornim modulom. Letalo je bilo dostavljeno v vesolje z uporabo rakete Zenith, ki je bila sposobna postaviti do 10-13 ton tovora v nizko zemeljsko orbito. Začetni načrti so vključevali spuščanje iz kozmodroma Plesesk v orbito visokega nagiba (62 stopinj do ekvatorja), namenjene postaji Mir-2.

Padec ZSSR je v bistvu uničil vse načrte za uporabo Zenitha kot rakete za ruski vesoljski program s posadko, saj je nastal v neodvisni Ukrajini.

Kasneje je RSC Energia načrtovala uporabo M2 kot dostavne ladje za ISS, vendar so politični in finančni problemi zastali projekt že več let.

V poznih devetdesetih letih, ko so se rusko-ukrajinski odnosi stabilizirali, je RSC Energia poskušala obnoviti projekt na podlagi Progress-M2. Objavljeni projekti modula Enterprise in morebitni prihodnji rusko-ukrajinski oddelki za ISS bi lahko uporabljali strojno opremo, razvito za ta projekt.

Napredek MM

Prvič predstavljena leta 2008, je modifikacija transportne tovorne ladje prejela sodoben digitalni sistem za nadzor letenja TsVN-101, ki je nadomestil zastareli računalniški Argon-16. Tudi na krovu se je pojavil nov miniaturni radijski telemetrijski sistem MBITS. Te izboljšave so omogočile hitrejši in učinkovitejši nadzor letenja, zmanjšanje skupne mase letalske elektronike za 75 kg in zmanjšanje števila modulov za petnajst enot.

Progress-MC

Prvovrstno tovorno vesoljsko plovilo nove generacije je bilo lansirano 21. decembra 2015. Posodobitev proizvodnje vozila Progress, ki se je dotaknila tudi pilotskih, predvsem prizadetih komunikacijskih in navigacijskih sistemov, je nadomestila sodobna elektronika. Vesoljsko plovilo je bilo opremljeno z novimi navigacijskimi sistemi (CURS), radijskimi komunikacijami (ECTS) in pozicioniranjem (GPS / GLONASS) ter komunikacijsko linijo za določanje relativnega gibanja. Te spremembe niso bistveno vplivale na videz programa Progress, z izjemo števila anten, ki so bile nameščene na transportni ladji, in namestitve zunanjih nosilcev za satelite CubeSat.

Naprava je sposobna prevažati tovor v zračnem prostoru in dostavljati gorivo, vodo in stisnjene pline v vesoljsko postajo.

Progress-MC je bil razvit za lansiranje na posodobljeno raketo Soyuz-2-1A, ki je ladji omogočila, da je na ISS dostavila veliko koristnega tovora. Naprava je še vedno združljiva s Soyuz-U, ki se postopoma umika novi različici, ki izmenično leti med njima, tako da se težave lahko rešijo brez večje prekinitve dobavne verige. Vesoljsko plovilo Progress lahko pristane z vsakim pristaniščem ruskega segmenta ISS, vendar se v ta namen običajno uporabljata modul Pirs in pristanišče za storitve Zvezda.

7. avgust 2017. Roscosmos je napovedal uspešen zaključek testov letenja modela.

Tečaj za modernizacijo

Med prehodom iz verzije MM v MS se je ladja spreminjala le rahlo, saj se od uvedbe naprave v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja ni bistveno spremenila, čeprav so znotraj nje nekatere pomembne razlike.

Ruski vesoljski program, ki ohranja izenačenost različic s posadko in tovorom, ima edinstveno priložnost, da najprej uvede nove sisteme na nenadzorovanem vozilu in jih po temeljitem preverjanju predstavi na Soyuzu.

Treba je opozoriti, da se spremembe v proizvodnji raket ne izvajajo takoj. Modernizacija se izvaja dosledno, včasih pa se združijo novi in ​​stari sistemi, da bi lahko uporabili časovno preverjeno tehnologijo, ki je ostala kot rezerva v primeru težav. Enako velja za nadgradnjo ladje Progress-MM v različico MS. Ker se Soyuz prestavi iz različice TMA-M v državo članico za približno pol leta, to omogoča identifikacijo in odpravo morebitnih napak na vesoljskih plovilih brez posadke, kar zmanjšuje celotno tveganje.

ECTS-TKA

Posodobitev vključuje zamenjavo radijskega sistema Kvant-V, proizvedenega v Ukrajini, z enotnim telemetrijskim sistemom ECTS-TKA. Zaradi tega je Rusija začela samostojno nadzorovati proizvodnjo anten, podajalnikov in komunikacijske elektronike. Poleg tega lahko novi sistem za telemetrijo in vodenje z Luchom uporabi geostacionarne komunikacijske satelite za ponovno oddajanje telemetrije na zemljo in sprejemanje ponovno oddanih ukazov na delih orbite, ki so zunaj vidnega polja ruskih zemeljskih postaj Klen-R, ki delujejo v Moskvi in ​​Železnogorsku.

Druga posodobitev komunikacij je bila uvedba komunikacijske povezave s vesoljsko postajo med pristopom, ki je zagotavljala relativno navigacijo kot dodaten vir navigacijskih podatkov. Progress-MS je opremljen s sprejemniki GPS in GLONASS za natančno določanje časa, izračunom vektorja stanja in določanjem orbite, kar omogoča natančnejši izračun zagonskega impulza motorja, ki se ne more več zanašati na sledenje z radarjem, kar je možno le s prehodom zemeljskih postaj. 100% pokritost bo zagotovila vstop druge zemeljske postaje, ki se nahaja na kozmodru Vostochny.

TV sistem

Transportni tovornjak Progress-MS je opremljen z izboljšanim sistemom kamer in uporablja digitalni prenos za zagotavljanje boljše kakovosti slike ISS-u in Centru za nadzor misije, ki je potreben za nadzor procesa zbliževanja in prekrivanja videa in podatkov za daljinsko upravljanje vesoljskega plovila ( po potrebi).

Izboljšave sistema upravljanja letenja, programske opreme na vozilu in komunikacijskih sistemov so omogočile prehod z analognega na digitalni video prenos, ki je izboljšal kakovost slike med privezom.

Sistem za nadzor prometa in navigacijo

V najnovejši generaciji ruskih ladij Progress in Soyuz se je navigacija bistveno izboljšala. Radijski sistem KURS-A je zamenjal nov digitalni KURS-NA.

TEČAJ omogoča, da vesoljsko plovilo izvede prilet, končni privez in priklop v avtomatskem načinu. V tem primeru signale, ki jih pošilja ciljna postaja, sprejema več anten in se uporabljajo za določanje krivulje in kotov nagiba za oddaljeni pristop, ki se začne od 200 km, kot tudi kot nagiba, smeri in pogleda, razdalje in hitrosti prileta med privezom. Vse komponente ukrajinske proizvodnje so bile zamenjane in doseženo je bilo skupno zmanjšanje teže ob povečanju zmogljivosti. KURS-NA potrebuje samo eno anteno in zagotavlja natančnejše meritve, kar vam omogoča popolno avtomatizirano spajanje vesoljskega plovila Progress ali Soyuz z ISS.

Druge izboljšave

Mehanizmi za spuščanje satelitov CubeSat v orbito so se pojavili na zunanji površini tovornega prometnega vesoljskega plovila. Zunaj vsakega oddelka je zdaj mogoče prevažati do štiri kontejnerje za zagon majhnih satelitov. Poleg tega je bila na zunanji strani Progress-MC nameščena dodatna zaščita tovornega prostora pred mikrometeoroidi in vesoljskimi odpadki. Za izboljšanje zanesljivosti vesoljskega plovila je bil priključni mehanizem opremljen z rezervnim pogonom.