Текст: Михаил Котов
За последний год в российской космонавтике следует отметить сразу два достижения – совершен полет грузового космического корабля "Прогресс" к Международной космической станции по сверхкороткой схеме за три с половиной часа, а также удалось вернуться к короткой схеме при пилотируемых полетах – шесть часов вместо двух с лишним суток.
Максимальная точность
В настоящее время высота орбиты Международной космической станции составляет примерно 400 километров. Точнее сказать не получится, ведь станции часто приходится совершать маневры, чтобы избежать столкновения с космическим мусором. Кроме того, даже на такой высоте на нее воздействует атмосфера Земли. Молекулы азота и кислорода сталкиваются со станцией, постепенно тормозят ее, что приводит к уменьшению высоты орбиты. Время от времени приходится даже включать двигатели пристыкованных к станции космических кораблей, чтобы вернуться на прежнюю орбиту.
Именно поэтому полеты космических кораблей и стыковка со станцией до сих пор остаются сложной, требующей труда большого количества специалистов задачей. Каждый раз приходится учитывать множество факторов, чтобы постараться максимально точно угадать положение станции в момент стыковки. Влияет на это даже солнечная активность, под ее воздействием за несколько суток станция может изменить свою орбиту на несколько метров от расчетных параметров.
Поэтому исторически полеты на "Мир", а затем и Международную космическую станцию осуществлялись по двухсуточному способу. То есть с момента взлета проходит примерно двое суток, за которые космический корабль успевает сделать приблизительно тридцать витков. В это же время корабль должен постепенно сформировать такую орбиту, чтобы оказаться недалеко от цели, погасить относительную скорость, сблизиться и состыковаться.
Для выхода к станции с нужной скоростью и на требуемой орбите космический корабль выполняет "Гомановский переход" на фазирующую орбиту, биэллиптический переход, затем сближение со станцией и выравнивание скорости. При этом, конечно, запасы топлива и, соответственно, количество маневров ограничены.
Когда речь идет о грузовом космическом корабле, это не столь важно: продукты, вода и баллоны с воздухом могут полежать лишние пятьдесят часов. Но если подумать об экипаже, скрючившемся в тесном отсеке космического корабля "Союз", каждый лишний час дорогого стоит. После такого полета длиной в двое суток даже самые подготовленные специалисты должны восстанавливаться и работают с меньшей эффективностью.
Российские специалисты уже достаточно долго работают над уменьшением времени полета до Международной космической станции.
И вот в 2018 году, наконец, получилось совершить настоящий прорыв. 10 июля 2018 года им удалось запустить к Международной космической станции грузовой космический корабль "Прогресс МС-09" по новой двухвитковой схеме – всего за три с половиной часа от старта до стыковочного узла. Новые схемы запуска вначале всегда отрабатывают на грузовых космических кораблях, и лишь убедившись в их полной безопасности, внедряют на пилотируемых кораблях.
Разница более чем в пятнадцать раз по сравнению с привычными и отработанными годами тридцатью витками. За счет чего этого удалось достичь? Нужно понимать, что один из главных параметров при выполнении запуска к станции – это фазовый угол, то есть угол между кораблем и станцией в плоскости орбиты. Чем больше фазовый угол, тем меньше требований предъявляется к точному времени запуска. При двухсуточной схеме он составляет 200–400 градусов, а при запуске по двухвитковой схеме – всего 30±15 градусов.
Вот и получается, что запуск для такой схемы должен быть выполнен практически секунда в секунду. Есть и еще одна проблема – ракета не выводит космический корабль на орбиту с точностью до одного метра, ее приходится корректировать, чтобы обеспечить стыковку. Поэтому первый коррекционный импульс корабль получает сразу после вывода. На следующем витке его орбиту анализируют и дополнительно корректируют. На следующем витке, а это примерно через 90 минут, корабль уже должен выйти на стыковку со станцией.
Точность работы ювелирная, любая ошибка сразу приведет к необходимости переводить схему на двухсуточный полет и корректировать орбиту дополнительно. В 2013 году впервые российские пилотируемые корабли перешли на шестичасовую схему полета (четыре витка). Затем произошел откат к двухсуточной, и вот в 2018 году – вновь шестичасовая. Таким образом, российской космонавтике удалось зафиксировать новый, пусть и малозаметный вне отрасли рекорд. Непилотируемый корабль запускается по двухвитковой схеме за три с половиной часа, а пилотируемый – по четырехвитковой, за шесть с лишним. В будущем теоретически есть даже возможность перейти на одновитковую схему. Но это будет сделано только после полной обкатки двухвитковой.
Польза скорости
Зачем это может понадобиться? С пилотируемой космонавтикой понятно. Это не только удобство полета и уменьшение нагрузки на космонавтов, но и возможность в будущем, если понадобится, осуществлять заброску специалистов на Международную космическую станцию максимально быстро в случае острой необходимости, например, при тяжелой болезни одного из членов экипажа. Да, для этого потребуется ракета с полностью автоматизированным запуском, как в свое время "Зенит". И ожидается, что "Союз-5", создающийся во многом на его основе, будет иметь такую функцию.
Кроме того, сокращенное время полета заметно сэкономит время работы всех наземных служб, уменьшит нагрузку на космонавтов и сотрудников ЦУП. А возможность в кратчайшие сроки обеспечивать сборку на орбите космических аппаратов из нескольких модулей может открыть и возможности для военных. Возможность оперативной доставки на орбиту топлива или экипажа для космических аппаратов двойного назначения откроет большие возможности в будущем. Также это даст возможность держать на орбите необитаемые космические станции двойного назначения, чтобы в случае необходимости буквально за несколько часов активировать их при помощи пилотируемой миссии.
Сбрасывать со счетов возможную милитаризацию космического пространства в будущем не стоит, а короткая схема доставки, меньшее логистическое плечо, это всегда очень важно. Теперь осталось дождаться, когда на двухвитковую схему переведут пилотируемые космические аппараты, что позволит достигать орбитальной станции практически через три часа с момента старта.
©"Новый оборонный заказ. Стратегии"
№ 2 (55) 2019г. , Санкт-Петербург
