Dopravní nákladní loď "Progress": modifikace, vlastnosti

Pokrok je dopravní kosmická loď, která je umístěna hlavně na oběžnou dráhu loďou Soyuz. Dříve byla použita k zásobování sovětských stanic Salyut a Mir a nyní dodává do ISS náklad, raketové palivo, vodu a stlačené plyny 3-4krát ročně.

První uvedení kosmické lodi Progress se uskutečnilo v roce 1978. Poté byla dodávka provedena na sovětskou kosmickou stanici Salyut-6. Od té doby byla nákladní loď několikrát upravena a několik generací se změnilo, než se objevila moderní dopravní letadla Progress-MC.

Letový program

Námořní nákladní loď je vypuštěna na oběžnou dráhu loďou Soyuz-U, která však postupně vyřazuje z provozu. V budoucnu bude Soyuz-2 zodpovědný za doručení programu Progress do ISS.

Loď může přistát s jakýmkoli přístavem ruského segmentu Mezinárodní kosmické stanice. Po připojení a bezpečném upevnění posádka otevře poklop pro vykládku. Protože se astronauti mohou dostat na dráhu Progress na oběžné dráze, je loď klasifikována jako posádka, i když je spuštěna bez lidí.

Všechna dodaná vozidla jsou na ISS vyložena. Posádka přepravuje předměty, kyslík a plynný dusík se vyrábějí za účelem zvýšení tlaku v atmosféře kosmické stanice a voda a raketové palivo se dopravují přes speciální dopravní systémy do nádrží instalovaných v ruském segmentu.

Pak se "Pokrok" naplní trosky a zbytečnými předměty, poklop je uzavřen a loď je odpojena. Letadla nemá tepelnou ochranu a dělá samodestruktivní návrat do atmosféry a dokončí svůj let.

Progress ship: vlastnosti

Kosmická loď vyráběná společností RSC Energia se skládá ze tří oddílů: instrumentální-modulární, čerpací komponenty (namísto vozu Sojuz) a uzavřený nákladový modul s dokovací jednotkou a systémem dodávky raketového paliva. Loď má startovní hmotnost až 7200 kg, délku 7,23 ma maximální průměr 2,72 m. Průměr nákladního prostoru je 2,2 m.

Pokrok je schopen nést až 1800 kg suchého nákladu, 420 litrů vody, 50 kg vzduchu nebo kyslíku a 850 kg raketového paliva. Pro zpáteční cestu může loď nakládat 1000 až 1600 kg odpadu a 400 kg tekutého odpadu. Vozidlo, plně nasazené na oběžné dráze, je široké 10,6 metru.

Pokrok je certifikován pro pobyt v prostoru po dobu až 6 měsíců. Podle letového plánu, krátce před spuštěním další nákladní lodi, je zařízení odpojeno od stanice a uvolní se dokovací port. Dříve společnost Progress provedla řadu dalších úkolů včetně vědeckých experimentů a technických demonstrací ve vesmíru. Na rozdíl od "Unie" není dopravní loď schopna oddělit své moduly, protože není určena k přežití.

Nákladní rampa

Namísto sjezdového vozidla má loď Progress modul pro doplňování paliva, který obsahuje 4 palivové nádrže naplněné asymetrickým dimetylhydrazinovým palivem (heptyl) a oxidačním činidlem (tetroxidem dusíku).

Kromě toho má oddíl 2 vodní nádrže, do kterých můžete dopravit až 420 kg vody na Mezinárodní kosmickou stanici a sbírat až 400 kg tekutého odpadu (odpadní vody a moči). Modul doplňování paliva je navíc vybaven kulovými lahvemi, které drží až 50 kg stlačeného kyslíku, dusíku nebo vzduchu.

Plynové palivo je vypouštěno přes konektory dokovacího rozhraní, odkud vstupuje do palivového systému ISS prostřednictvím adaptéru. Aby se zabránilo kontaminaci, palivové potrubí se po použití vypláchne. Neprocházejí obytnými prostory vesmírné stanice, takže členové posádky nepřicházejí do styku s toxickými chemikáliemi.

Plynové nádrže se nacházejí také mimo modul posádky, takže žádné úniky nevedou k uvolnění plynu do atmosféry ISS.

Přístrojová jednotka

Návrh tohoto modulu je totožný s Soyuzem, ale má trochu jinou konfiguraci. Zahrnuje pohonný systém, napájecí systém a senzory, stejně jako palubní počítače. V uzavřeném kontejneru jsou instalovány systémy pro zajištění tepelných podmínek, napájení, komunikace, telemetrie a navigace. Nevytlačená část prostoru pro přístroj obsahuje hlavní motor a pohonný systém pro kapalná paliva.

Elektrárna se používá pro manévrování ovládání orientace, přiblížení k dokování a nastavení oběžné dráhy, stejně jako pro dodávání brzdného impulsu pro de-oběžnou dráhu. Kosmická loď Progress-M je vybavena pohonným systémem KTDU-80 s korekční brzdou. Zahrnuje 4 kulové tanky, které mohou obsahovat až 880 kg UDMH (heptyl) a tetroxidu dusíku N ₂ O ₄ . Hlavní motor C5.80 může pracovat se třemi úrovněmi tahu. Jmenovitý tah je 2950 N. KTDU-80 váží 310 kg a poskytuje podporu 326-286 s. Motor pracuje při tlaku v komoře 8,8 baru. KTDU-80 má délku 1,2 ma průměr 2,1 m.

Vedle své hlavní elektrárny je Progress vybaveno 28 víceotáčkovými motory pro řízení pohybu, jejichž tah je 130 N. KDDU obsahuje 4 palivové nádrže a 4 nádrže se stlačeným héliovým plynem pro zvýšení tlaku v nich. Heptyl a okysličovadlo, které zůstanou po připojení k ISS nevyužité, doplňují rezervy vesmírné stanice (s výjimkou objemu potřebného pro brzdění).

Celkové množství raketového paliva se může pohybovat od 185 do 250 kg. Pro orbitální korekci využívá Progress čtyři nebo osma trysek pro řízení orientace orientované správným směrem. Hlavní motory se zpravidla nepoužívají, protože by to vytvořilo zatížení na rozhraní mezi ISS a přepravní lodí.

Přístrojový modul je vybaven napájecím systémem sestávajícím ze dvou solárních baterií, které se odvíjejí, když je zařízení na oběžné dráze. Rozteč baterie činí 10,6 m. Napájecí systém navíc obsahuje vestavěné baterie.

Přístrojová část je vybavena hlavním letovým počítačem, který odpovídá za všechny aspekty mise. Po nedávné aktualizaci byl program Progress vybaven digitálním počítačem CVM-101 a digitálním telemetrickým systémem MBITS. Nový počítač je o 60 kg lehčí než starý Argon-16. Přechod na digitální systém umožnil lodi přepravovat 75 kg dodatečného nákladu.

Všechna avionika jsou umístěna v oddělení hermetického přístroje vozidla Progress, což je dvakrát delší než v případě vozu Soyuz, neboť se nachází zařízení, které bylo umístěno v posádce v posádce.

Letová mise

Na raketě Soyuz-U (a Soyuz-2 od roku 2014) je zahájen pokrok, který je doručen na danou dráhu za necelých 9 minut. Po oddělení od akcelerátoru spuštění kosmická loď nasadí své solární baterie a komunikační antény, aby dokončily proces zadávání požadované dráhy letu. Poté začíná Progress s Mezinárodní kosmickou stanicí standardní postup s 34 otáčkami. K dispozici je také urychlená verze dokovací stanice s ISS za pouhých 4 otáček, což však vyžaduje určitou dynamiku a přesné uvedení na startovní plochu na oběžnou dráhu.

Při přiblížení k vesmírné stanici provádí Progress korekce trajektorie, zvyšuje letovou nadmořskou výšku a snižuje vzdálenost. Zároveň přepravní nákladní loď provádí manévry, které připravují základnu pro automatické dokování. Tento postup začíná ve velké vzdálenosti od ISS. Progress využívá rádiový systém CURS, který komunikuje se svým protějškem na vesmírné stanici, aby poskytl počítaču vozidla navigační data, jakmile se přiblíží. Díky tomu během plavby manévruje a upravuje trasu.

Ve vzdálenosti 400 m mohou posádky na palubě ISS dálkově řídit dopravní prostředek systémem TORU, který v případě automatického selhání umožňuje dokování ručně.

Když se Progress blíží k Mezinárodní vesmírné stanici, začne se vyrovnávat s dokovací stanicí. Po vyrovnání zůstává dopravní loď ve vzdálenosti 200 m a čeká na dokončení krátkého přípravného období, během kterého posádka zkontroluje vyrovnání a systémy letadel. Poté, co je vše zkontrolováno, Progress pokračuje v přiblížení a jemně spouští tyče pro ukotvení rychlostí 0,1 m / s. Po měkkém ukotvení se zámky vzájemně blokují a vytvářejí bezpečnou nástavbu dvou letadel a pak začíná standardní hodinová kontrola těsnosti spojení. Poté může posádka otevřít poklop kosmické lodi, aby zahájila vykládku a nakládání.

Zatímco Progress je ukotven, posádka ho uvolní a přenáší položky na stanici. Palivo je čerpáno příkazem ze země a vodou pomocí příkazu z ovládacího panelu nákladního modulu. Turbínové plyny v obytných prostorech jsou propuštěny přímo uvnitř přepravní lodi a tak vstupují do ISS. Po naplnění odpadu a tekutého odpadu se poklop zavře a Progress je odpojen.

Lodní nákladní loď může během několika týdnů dokončit další misi nebo se připravit na rychlejší dokončení letu. Po dokončení úkolu kosmické lodi na oběžné dráze se její motory začnou brzdit a spálit v atmosféře přes Tichý oceán, takže zbývající části by se mohly dostat daleko od osídlených oblastí.

Progress-M1

Tato takzvaná modifikace palivové kosmické lodi Progress byla navržena speciálně pro mezinárodní vesmírnou stanici. RSC Energia přebalila střední palivové oddělení, aby poskytla více paliva do ISS. Další palivové nádrže byly umístěny ve středním prostoru kvůli nádrži na vodu, která byla přesunuta na přední část nádoby. 12 nádrží se směsí dusíku a kyslíku pro atmosféru stanice se přesunula na vnější stranu lodi kolem "krku" mezi nákladním a palivovým modulem.

Bylo také představeno nové digitální řízení letu, přístup a dokovací systém KURS-MM, který nahradil předchozí verzi.

První let M1 se uskutečnil 1. února 2000 na vesmírné stanici Mir. A 6. srpna 2000 se uskutečnilo první uvedení nákladní lodi Progress do ISS.

Pokrok-M2

Od roku 1980 vyvinula společnost Energia novou, těžší úpravu přepravní lodi s rozšířeným modulem nákladu. Letouny byly dodány do vesmíru pomocí rakety Zenith, schopné přenášet až 10 až 13 tun nákladu na nízkou oběžnou dráhu blízkou Zemi. Počáteční plány zahrnovaly spuštění z kosmodromu Plesetsk do oběžné dráhy s vysokým sklonem (62 stupňů k rovníku) určené pro stanici Mir-2.

Kolaps SSSR v podstatě zničil všechny plány na použití Zenith jako rakety pro ruský vesmírný program s posádkou, protože byl vyroben v nezávislé Ukrajině.

Později společnost RSC Energia plánovala využívat M2 jako dodávající loď k ISS, nicméně politické a finanční problémy projekt pozastavily po mnoho let.

Koncem devadesátých let, kdy se rusko-ukrajinské vztahy stabilizovaly, se společnost RSC Energia pokusila o obnovení projektu na základě programu Progress-M2. Publikované projekty modulu Enterprise a případné budoucí rusko-ukrajinské oddíly pro ISS by mohly využívat hardware vyvinutý pro tento projekt.

Pokrok MM

Poprvé představený v roce 2008 byl modifikací přepravní nákladní lodi zaveden moderní digitální systém řízení letu TsVN-101, který nahradil zastaralý počítač Argon-16. Také na palubě se objevil nový miniaturní rádiový telemetrický systém MBITS. Tato zlepšení umožňují rychlejší a účinnější řízení letu, snížení celkové hmotnosti avioniky o 75 kg a snížení počtu modulů o patnáct jednotek.

Progress-MC

Nová nákladní kosmická loď nová generace byla poprvé uvedena 21. prosince 2015. Modernizace výroby vozidel Progress, která se dotkla i pilotovaného systému Soyuz, postihla především komunikační a navigační systémy nahrazené moderní elektronikou. Kosmická loď byla vybavena novými navigačními systémy (CURS), radiokomunikacemi (ECTS) a polohováním (GPS / GLONASS), jakož i komunikační částí pro určení relativního pohybu. Tyto změny významně neovlivnily vzhled programu Progress, s výjimkou počtu antén nasazených na přepravní lodi a instalace externích držáků pro satelity CubeSat.

Zařízení je schopné přepravovat náklad ve vzduchotěsném nákladovém prostoru a dopravovat palivo, vodu a stlačené plyny do vesmírné stanice.

Společnost Progress-MC byla vyvinuta pro uvedení na trh s aktualizovanou raketou Soyuz-2-1A, která umožnila lodi dodat ISS velkou užitečnou zátěž. Zařízení je i nadále kompatibilní se systémem Soyuz-U, který postupně ustupuje do nové verze, střídající se mezi nimi, takže problémy je možné vyřešit bez významného přerušení dodavatelského řetězce. Kosmická sonda Progress může přistát s jakýmkoli přístavem ruského segmentu ISS, ale pro tento účel se obvykle používají modul Pirs a port servisního prostoru Zvezda.

7. srpna 2017. Roscosmos oznámil úspěšné dokončení letových zkoušek modelu.

Cesta k modernizaci

Během přechodu z MM na verzi MS se loď zvnějšku měnila jen mírně, stejně jako od zavedení zařízení v 70. letech 20. století se nezměnilo, přestože uvnitř existují určité významné rozdíly.

Zajištění shodnosti varianty s posádkou a nákladu má ruský vesmírný program jedinečnou příležitost poprvé představit nové systémy na bezpilotním vozidle a po důkladném ověření je představit na Soyuzu.

Je třeba poznamenat, že změny v produkci raket nejsou prováděny okamžitě. Modernizace se provádí důsledně a někdy se kombinují nové a staré systémy, aby bylo možné v případě problémů použít časově testovanou technologii jako rezervu. Totéž se stává při modernizaci lodě Progress-MM na verzi MS. Vzhledem k tomu, že Soyuz se zhruba půl roku přestěhuje z verze TMA-M do ČS, je možné identifikovat a opravit chyby bezpilotních kosmických lodí a snížit celkové riziko.

ECTS-TKA

Modernizace zahrnuje výměnu rádiového komunikačního systému Kvant-V vyráběného na Ukrajině s jednotným telemetrickým systémem ECTS-TKA. Díky tomu začalo Rusko samostatně řídit výrobu antén, napáječů a komunikační elektroniky. Navíc nový telemetrický a řídící systém je schopen využívat družicové geostacionární družice Luch pro retransmisi telemetrie na Zemi a přijímání retransmisních příkazů na úsecích oběžné dráhy, které jsou mimo zorné pole ruských pozemních stanic Klen-R působících v Moskvě a Zheleznogorsku.

Další aktualizací komunikace bylo uvedení komunikačního spojení s kosmickou stanicí během přístupu a relativní navigace jako další zdroj navigačních dat. Systém Progress-MS je vybaven přijímačem GPS a GLONASS, který přesně určuje čas, vypočítá stavový vektor a určuje oběžnou dráhu, což umožňuje přesnější výpočet počátečního impulsu motoru, který se již spoléhá na sledování radarem, což je možné pouze při průjezdu pozemními stanicemi. 100% pokrytí zajistí vstup další pozemní stanice umístěné u kosmodromu Vostochny.

Televizního systému

Dopravní nákladní letadlo Progress-MS je vybaveno vylepšeným kamerovým systémem a používá digitální přenos, aby poskytoval ISS a Mission Control Center lepší kvalitu obrazu, což je nezbytné k řízení procesu konvergence a překrytí videa a dat pro dálkové ovládání kosmické lodi v případě potřeby).

Vylepšení systému řízení letů, palubního softwaru a komunikačních systémů umožnily přepnout z analogového na digitální přenos videa, což zlepšilo kvalitu obrazu při kotvení.

Řízení dopravy a navigační systém

V nové generaci ruských lodí Progress a Soyuz se navigace výrazně zlepšila. Radiový systém KURS-A nahradil nový digitální KURS-NA.

COURSE umožňuje kosmické lodi provádět přiblížení, konečné ukotvení a dokování v automatickém režimu. V tomto případě jsou signály odeslané z cílové stanice přijímány několika anténami a používají se k určení trajektorie a úhlů roztečí při přiblížení na dlouhé vzdálenosti od 200 km, jakož i úhlu sklonu, směru a pohledu, vzdálenosti a rychlosti přiblížení při kotvení. Všechny součásti ukrajinské výroby byly nahrazeny a bylo dosaženo celkového snížení hmotnosti při současném zvyšování jeho schopností. KURS-NA potřebuje pouze jednu anténu a poskytuje přesnější měření, což umožňuje plně automatizované dokování sondy Progress nebo Soyuz s ISS.

Další vylepšení

Mechanizmy pro spuštění družic CubeSat na oběžnou dráhu se objevily na vnějším povrchu kosmické lodi. Mimo každé oddělení lze nyní přepravit až čtyři kontejnery pro spuštění malých družic. Kromě toho byla navenek Progress-MC instalována další ochrana nákladového prostoru proti mikrometeoroidům a prostorovým nečistotám. Pro zlepšení spolehlivosti kosmické lodi byl dokovací mechanismus vybaven záložním pohonem.