НА ОРБИТЕ СТАНЦИЯ "МИР"
Доктор технических наук Ю. СЕМЕНОВ, кандидат технических наук Л. ГОРШКОВ.

• В Советской программе космических исследований сделан еще один важный шаг — 20 февраля этого года на околоземной орбите начала работать большая научная лаборатория нового поколения, орбитальная станция "Мир". Она была выведена на орбиту мощной ракетой-носителем "Протон", такой же, какой выводилась, в частности, станция "Салют-7", вот уже более четырех лет несущая свою космическую службу. То, что новая станция "Мир" и станции предыдущего поколения выводятся на орбиту одной и той же ракетой, определило близость некоторых их важных характеристик, в частности общей массы, внешних геометрических обводов, ряда основных размеров. Есть сходные черты и в ряде основополагающих технических конструктивных решений (см. "Наука и жизнь" №4, 1981).

• И в то же время станция "Мир" с полным основанием названа станцией нового поколения. Она рассчитана на принципиально новые технологии научных исследований, в ней значительно улучшены условия для работы и отдыха экипажа, и, наконец, самое важное — удалось заметно поднять ее эффективность. Это проявилось, например, в том, что экипаж освобожден теперь от ряда вспомогательных работ и может намного больше времени уделять основному делу — научным исследованиям. Или еще, скажем, в том, что появляется возможность заметно снизить требуемый грузопоток, идущий на станцию с Земли.

• Наш рассказ о станции "Мир" начнем, с ее "анкетных данных" — с некоторых важных технических характеристик.

• Общая длина станции — 13,13 м, она, как и станция семейства "Салют", состоит из четырех отсеков (см. рисунок на II— III стр. цветной вкладки) — основного, рабочего отсека, переходного отсека, промежуточной камеры и негерметичного агрегатного отсека. В агрегатном отсеке установлены два маршевых двигателя с тягой по 300 кг каждый. С их помощью станция может маневрировать в пространстве, в частности менять орбиту. В агрегатном отсеке находятся также 32 двигателя системы ориентации с тягой по 14 кг каждый.

• Длина рабочего отсека — 7,67 м, его наибольший диаметр — 4,2 м. Примерно такой же диаметр и у агрегатного отсека, а переходной в его цилиндрической части имеет диаметр 2,2 м. Общая масса станции после ее выведения на орбиту примерно 21 т.

• Для станции "Мир" выбрана рабочая орбита высотой до 300-400 км, плоскость которой наклонена по отношению к плоскости экватора на 51,6 градуса.

• Транспортный корабль доставляет на станцию экипаж в составе 2-3 человек, но на ней могут работать и 5-6 человек, доставленных на борт двумя транспортными кораблями. Состав атмосферы в помещениях станции такой же, как и на Земле, давление — 800-970 мм ртутного столба.

• Для приема транспортных кораблей, как пилотируемых, так и грузовиков, на станции "Мир", как и на "Салютах", имеются два стыковочных узла — один со стороны переходного отсека, другой — со стороны агрегатного. Но, кроме того, на переходном отсеке станции "Мир" есть еще четыре стыковочных агрегата, они предназначены для включения в орбитальный комплекс нового для космической техники элемента — самостоятельных научных модулей, которые стартуют с Земли, стыкуются со станцией и расширяют ее научный арсенал. Эти модули, как и транспортные корабли, первоначально причаливают к основному (осевому) стыковочному агрегату, расположенному на торцевой части переходного отсека. После этого механический манипулятор переносит научный модуль на один из четырех боковых стыковочных агрегатов.

• На этих модулях может быть размещено оборудование для тех или иных систем самой станции и установки для технологических экспериментов в космосе. Во всех случаях экипаж имеет свободный доступ к оборудованию, установленному в модулях,— из переходного отсека в каждый из них можно попасть через люк диаметром 0,8 м. Такой же люк ведет из рабочего отсека станции в переходной.

• Совершенно очевидно, что сам принцип дополнения научного, технического и технологического оборудования станции отдельно доставленными на нее модулями и особенно возможность их замены по мере появления новых исследовательских задач — все это качественно меняет ситуацию, резко увеличивает возможности выполнения на орбите разнообразных научных исследований. Сама станция получила наименование "базовый блок", так как она теперь стала основой для построения многоцелевого постоянно действующего орбитального комплекса, возможности которого и решаемые задачи в значительной мере определяются специализированными научными модулями, фактически расширяющими станцию, увеличивающими ее объем. Сама же станция "Мир", сам базовый блок орбитального комплекса, главным образом обеспечивает необходимые условия для работы и отдыха экипажа, со станции осуществляется управление работой всего комплекса, отсюда он снабжается электроэнергией, здесь работают радиотехнические системы, поддерживающие связь с Землей для передачи научной информации и телеметрии.

• Кстати, о связи. Особенность радиотелефонной, телевизионной и телеметрической связи с космическим аппаратом, находящимся на низкой (сотни километров) околоземной орбите искусственного спутника Земли, состоит в том, что он в лучшем случае лишь около четверти витка проходит над территорией нашей страны. А бывают такие витки, когда аппарат вообще не пролетает над нашими наземными приемными пунктами. Чтобы ликвидировать или по крайней мере сократить паузы, во время которых аппарат, в частности орбитальная станция, остается без связи с Землей, в различные районы Мирового океана направляют суда, они ретранслируют радиосигналы, идущие с борта станции на Землю и с Земли на борт.

• Сейчас Земля может поддерживать со станцией "Мир" практически круглосуточную связь благодаря использованию спутников-ретрансляторов, находящихся на так называемой геостационарной орбите (высота около 36 тыс. км — см. статью "Большая телевизионная сеть страны", "Наука и жизнь" № 2, 1986).

• Надежная круглосуточная связь между станцией и Землей не только создает удобства для экипажа и позволяет передавать со станции научную и телеметрическую информацию по мере ее поступления, без вынужденных перерывов. Возможность непрерывной связи со станцией "Мир" имеет особое значение еще и потому, что ее бортовые вычислительные средства могут образовывать единый комплекс с мощными наземными ЭВМ и такой прямой контакт "машина — машина" открывает новые возможности для автоматического контроля и управления системами станции для проведения научных экспериментов.

• А теперь вернемся к тем особенностям станции "Мир", которые связаны с принципиально новой стратегией расширения орбитального комплекса — с использованием больших сменяемых модулей.

• Установка оборудования в отдельно доставляемых на станцию модулях позволяет освободить от научных приборов значительный объем рабочего отсека. В нем стало просторнее, и появилась возможность улучшить бытовые условия экипажа. На станции "Мир" впервые созданы, так сказать, личные помещения, их по аналогии с морскими судами назвали каютами.

• Площадь этих кают не очень-то велика, но они дают возможность человеку уйти, если захочется, из общего помещения, побыть наедине с собой. Это важный момент психологического комфорта, особенно для тех, кто работает на борту много месяцев. Появилось на станции и устройство для умывания. На станциях "Салют" экипаж периодически пользовался душевой установкой, устраивал себе банный день. Но вместо умывания "водой из-под крана", вместо этой привычной и часто выполняемой в земных условиях процедуры космонавтам приходилось лишь вытираться влажными гигиеническими салфетками. Появление на борту станции умывальника может показаться мелочью, но, думается, эта мелочь внесет немалый вклад в приближение непростого бортового быта к привычным земным нормам.

• Превращение станции в большой орбитальный комплекс сделало целесообразной иную, чем это было до сих пор, систему сближения и стыковки прибывающих транспортных кораблей. Когда к станции "Салют" с Земли приходит пилотируемый транспортный корабль, то сама станция с помощью своих небольших реактивых двигателей системы ориентации разворачивается в пространстве так, чтобы ее стыковочный агрегат был направлен в сторону приближающегося корабля. Расчеты показали, что нецелесообразно разворачивать подобным образом весь орбитальный комплекс станции "Мир" — значительно проще и, так сказать, дешевле (по расходу горючего и рабочего тела для двигателей ориентации) сделать так, чтобы транспортный корабль, приблизившись к станции на несколько сот метров, облетел ее и сам подошел к назначенному стыковочному агрегату. Для того чтобы этот маневр облета и стыковки выполнялся четко и надежно, созданы современные системы автоматики и радиотехнические средства, они невидимыми нитями радиоволн связывают станцию с кораблем, сами ведут и разворачивают его, с высокой точностью подводят к стыковочному узлу.

• Нужно вообще отметить, что система управления орбитальным комплексом станции "Мир" поднята на новую, значительно более высокую ступень по сравнению с ранее использовавшимися системами. Это прежде всего относится к системе управления движением, которая решает следующие задачи: ориентацию станции относительно центра масс; коррекцию ее орбиты; наведение транспортных кораблей и научных модулей на станцию. Для решения этих задач в систему управления движением входят цифровой вычислительный комплекс, акселерометры — датчики угловых скоростей, солнечные и звездные датчики, приборы ручной ориентации, инфракрасные датчики, которые, ориентируясь по тепловому излучению, находят направление на центр Земли (вертикаль), и другие приборы. В системе используется новая стратегия автоматического перевода станции в заданное пространственное положение после длительного полета в экономичном "произвольном режиме", то есть без определенной ориентации. Необходимые команды исполнительным механизмам выдает бортовая ЭВМ, в память которой от датчиков вводятся данные о том, в каком положении находилась станция во время последней точной ее ориентации, а от акселерометров вычислительная машина узнает, в каком направлении и насколько она перемещалась за прошедшее время.

• Еще одна важная новинка — в системе ориентации, кроме реактивных двигателей малой тяги, используются установки, не требующие расхода запасов рабочего тела. Это гироскопические стабилизаторы, или коротко гиродины. Их основа — маховики, они раскручиваются электродвигателями, получающими в итоге бесплатную энергию от солнечных батарей. Вращающийся маховик становится той "точкой опоры", относительно которой можно повернуть станцию: управляя кинетическим моментом гиродинов, можно управлять и разворотами станции, то есть сделать то же самое, что и с помощью реактивных двигателей системы ориентации, но без расхода массы. Гиродины будут установлены в научных модулях, с их помощью будет выполняться основной объем операций ориентирования станции, и благодаря этому резко снизится общий расход рабочего тела двигателей ориентации, а значит, необходимость пополнять его запасы, доставлять рабочее тело с Земли транспортными кораблями.

• Заметно изменилась по сравнению с "Салютами" система энергопитания орбитальной станции "Мир". В ее состав входят две панели солнечных батарей (вместо трех на "Салютах") с размахом около 30 м и общей площадью почти 80 кв. м. Эти панели, как и раньше, подзаряжают аккумуляторную батарею, которая непосредственно питает бортовую сеть постоянным напряжением 28,5 В. Однако если раньше допускались отклонения от номинального питающего напряжения на несколько вольт в ту и другую стороны, то теперь оно стабилизировано и может меняться не более чем на 0,5 В. Это в целом повышает надежность работы всего электронного, электротехнического, радио— и иного оборудования, не говоря уже о том, что в ряде случаев отпадает необходимость в "индивидуальных" стабилизаторах напряжения, без которых не могли обходиться некоторые приборы. Максимальная мощность источников электропитания почти 9 кВт, этого хватило бы, чтобы прокормить 150-200 телевизоров.

• Претерпела существенные изменения и система терморегулирования, которая должна не только поддерживать нужную температуру в герметичных отсеках самой станции, в транспортных кораблях и научных модулях, но и обеспечивать заданный тепловой режим элементов конструкции корабля, приборов и оборудования как внутри отсеков, так и снаружи. В системе теплоснабжения вместо традиционных змеевиков использовано такое надежное и эффективное теплотехническое устройство, как тепловые трубы (см. "Наука и жизнь" № 5, 1977), и это лишь одно из нововведений, благодаря которым система терморегулирования стала значительно более совершенной. Можно задавать различную температуру теплоносителя в жидкостном контуре охлаждения воздуха, и она будет автоматически поддерживаться. При этом в жилой зоне будут сохраняться выбранная экипажем температура в интервале от 18 до 28 градусов Цельсия и относительная влажность воздуха в пределах от 30 до 70 процентов.

• Трудно, пожалуй, найти бортовую систему или комплекс научных и инженерных решений, реализованных на станции "Мир", которые не представляли бы собой шаг вперед по сравнению со станциями предыдущего поколения. В ряде случаев, как видно из приведенных примеров, произошли изменения весьма существенные. Все это позволяет поднять на новую ступень, сделать более эффективными программы научных исследований и работ в интересах различных отраслей народного хозяйства страны, разработку и проверку на орбите перспективных космических технологий, новых приборов и систем космической техники. Первые шаги по использованию станции "Мир" в качестве основы большого орбитального комплекса уже сделаны: на борту станции почти два месяца (с 15 марта по 5 мая этого года) успешно работал ее первый экипаж — опытные летчики-космонавты Л. Кизим и В. Соловьев. Эта первая экспедиция показала, что станция "Мир" в полной мере оправдывает надежды, которые возлагались на нее разработчиками. Теперь впереди большая работа по созданию и реализации новых программ, в том числе международных, работа, которая позволит станции делом поддержать свое благородное название и внести вклад в мирное использование космического пространства.
  
  
  

  «Наука и жизнь» 1986, №9, с. 15

  
  

  ХРОНИКА КОСМИЧЕСКОЙ ЭРЫ

• Первый экипаж орбитальной станции "Мир" прибыл на нее 15 марта 1986 года, и первый цикл работ космонавтов на борту станции длился около двух месяцев, после этого Л. Кизим и В. Соловьев совершили первый в истории космонавтики перелет с одного орбитального аппарата на другой — 5 мая они покинули "Мир" на своем транспортном корабле "Союз-Т-15" и на следующий день прибыли на борт станции "Салют-7", которая с 21 ноября 1985 года летала в автоматическом режиме. Выполнив запланированный цикл работ на этой станции, космонавты совершили еще один орбитальный перелет и 29 июня вернулись на станцию "Мир". Во время их отсутствия на эту станцию прибыл усовершенствованный транспортный корабль "Союз ТМ", предназначенный для перевозки людей с Земли на орбитальные станции. После недели полета в составе комплекса "Мир" — "Союз ТМ" — "Прогресс-26" транспортный корабль "Союз ТМ" отошел от станции, и 30 мая его спускаемый аппарат вернулся на Землю. А 16 июля завершили четырехмесячный полет и космонавты Л. Кизим и В. Соловьев.

История "Мира"

 

Полтора десятка лет работы станции "Мир" несомненно относятся к пиковым достижениям отечественной пилотируемой космонавтики. И главное достижение - опыт сборки крупного космического объекта непосредственно в космосе. Запустить на орбиту что-то очень большое в 1970-е годы СССР было не под силу. У нас не было "Сатурна", а грузоподъемность самой тяжелой отечественной ракеты "Протон" ограничивалась 20 т. Именно поэтому наши "Салюты" в два раза легче "Аполлонов", которые к орбитальным станциям не относились. Выход был найден в модульной конструкции, выстроенной вокруг базового блока, фактически мало чем отличавшегося от стандартного "Салюта" в гражданском варианте. Станция "Мир", строительство которой началось в 1986 году, включала в себя шесть пристыкованных модулей.