«Земля и Вселенная» 1993 №1 (январь - февраль)



Зарубежная
космонавтика



Проект «Гермес»

Ж. ВАЛЕНТИНИ,
П. БРЮДЬЕ
Управление Космических транспортных систем ESA, Париж


«Гермес» — многоразовый пилотируемый космоплан, один из основных элементов космической инфраструктуры Европы, создание которой планируется в этом десятилетии. Его первый, полет, возможно, состоится в 1998 г., а создается он для обслуживания европейской орбитальной космической станции «Колумбус». Корабль сможет взаимодействовать с российским орбитальным комплексом «Мир» и с международной орбитальной станцией «Фридом». Эксперименты будут проводиться и на борту самого космического самолета.



«ГЕРМЕС» И «КОЛУМБУС»

Нынешняя программа Европейского космического агентства (ESA) предусматривает первоочередное развитие тех элементов космической инфраструктуры, которые потребуются для реализации перспективных проектов в различных областях науки, прикладных исследований и технологий. Для этого европейцам придется овладеть всеми видами операций на орбите. Первым шагом станет запуск и эксплуатация в околоземном пространстве орбитальной станции (ОС), называемой в планах ESA «автоматической свободнолетающей лабораторией». Предусматривается, что она будет обслуживаться во время регулярных визитов корабля «Гермес» (это будет происходить не реже двух раз в год). Станцию выведут в космос ракетой-носителем (РН) «Ариан-5» (Земля и Вселенная, 1992, № 2, с. 64), а связь с ней намерены осуществлять через систему европейских ретрансляционных спутников. Лаборатория представляет собой космический аппарат, по размерам равный двум сегментам европейской космической станции «Спейслэб», которая сейчас регулярно выводится в космос в грузовом отсеке кораблей «Спейс Шаттл». Внутри нее подготавливаются 40 мест для установки 22-х стандартных блоков системы технического обслуживания и жизнеобеспечения и 18 блоков научного оборудования.

«Гермес» также будет запускаться РН «Ариан-5». Он сможет пристыковаться к станции «Колумбус» для выполнения различных операций, а затем, отделившись, совершать посадку в заданном районе Земли.

На орбиту выйдет возвращаемый космоплан, в котором разместится экипаж, часть полезной нагрузки, и одноразовый ресурсный модуль, пристыкованный к кораблю. В модуле будет находиться основная часть груза, шлюзовая камера и стыковочное устройство, он также обеспечит космонавтам дополнительный жилой объем.

ПОЛЕТЫ «ГЕРМЕСА» К СТАНЦИИ «КОЛУМБУС»

«Гермес» разрабатывается на основе концепции так называемого «планового полета к свободнолетающей лаборатории». С учетом этого и определялись функциональные и эксплуатационные требования к космоплану. Проектирование «Гермеса» ведется с некоторым «запасом гибкости», что позволит дорабатывать его по мере уточнения конструкции ОС «Колумбус».

На этом рисунке запечатлена стыковка европейского космоплана «Гермес» с орбитальной станцией «Колумбус»

Обычный плановый полет «Гермеса» планируется организовать следующим образом: после старта отводится два дня на выведение корабля на орбиту, сближение и стыковку с орбитальной станцией, а затем еще одни сутки на необходимую активацию объединенных бортовых систем станции и корабля. Далее — шестидневная работа на станции (обслуживание ее систем) и одни сутки даются экипажу на подготовку к спуску и приземление. Для непредвиденных ситуаций предусматривается двухсуточный резерв.

В состав экипажа «Гермеса» войдут два «специалиста по космоплану» (командир и пилот) и один «специалист по станции» (бортинженер экспедиции). После стыковки со станцией ее обслуживанием займутся как минимум двое астронавтов (предусмотрен 10-часовой рабочий день всех членов экипажа, а общие трудозатраты за время всего полета должны составить не менее 120 человеко-часов).

ПОЛЕТЫ «ГЕРМЕСА» К СТАНЦИИ «ФРИДОМ»

Такие полеты предусматриваются «Меморандумом о взаимопонимании ESA и NASA». В качестве наиболее вероятных сейчас рассматриваются полеты по следующим программам:

— посещение ОС «Фридом» для выяснения возможности стыковки и совместной работы станции и корабля как единой системы;

— обеспечение европейских космонавтов, которые будут работать на борту «пристыкованной лаборатории «Колумбус»1, дополнительными транспортными и эксплуатационными возможностями;

1Текущей программой ESA предусматривается выведение в космос двух (несколько отличающихся по конструкции) орбитальных лабораторий под названием «Колумбус». Одной из них («свободнолетающей») предстоит находиться в самостоятельном беспилотном полете, вторая («пристыкованная») войдет в состав станции «Фридом». На ее борту должны будут работать два европейских космонавта (Прим. ред.).

— полет по «программе поддержки» кораблей «Спейс Шаттл». Для его осуществления будет нужно провести перепланирование программы и переоснащение находящегося на Земле корабля «Гермес». Подготовка к нему потребует от одного до трех месяцев с момента принятия решения. Возможно, это позволит несколько снизить транспортные расходы при плановом обслуживании орбитальной станции, а в случае необходимости даже обеспечить их минимальный объем с помощью одних лишь кораблей «Гермес». С «Гермесом» можно также провести и операцию по спасению восьми астронавтов станции «Фридом». Для этого корабль может быть подготовлен не позднее, чем через 60 дней после получения задания. Спасательную операцию можно будет осуществить и в отношении «свободнолетающей лаборатории», отличие состоит лишь в том, что при причаливании к станции «Фридом» «Гермес» может быть просто присоединен к стыковочному узлу с помощью дистанционного манипулятора.

ПОЛЕТЫ «ГЕРМЕСА» К КОМПЛЕКСУ «МИР»

Такая возможность предусмотрена «Соглашением ESA и СССР о сотрудничестве в космической деятельности». Примерные задачи полетов таковы:

— посещение станции «Мир» для проверки возможности совмещения систем «Гермеса» и станции;

— спасательная экспедиция;

— эксплуатационное обеспечение европейской программы экспериментов на борту ОС «Мир».

Для полета к «Миру» необходимы приблизительно такие же ресурсы как и при выполнении полетов по основной программе. Технические проблемы в этом случае также не представляются особенно трудными. Разница состоит лишь в том, что ОК «Мир» находится на орбите высотой около 450 км с наклонением 51,6°, а в этом случае масса полезного груза снизится до 1000 кг.

Размеры «Гермеса» с ресурсным модулем


ДРУГИЕ ПОЛЕТЫ И НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Конструкторы рассчитывают, что бортовые системы корабля будут служить в течение 15 лет, и каждый из двух космопланов, которые предполагается построить, должен совершить по 30 полетов. Для этого нужно, чтобы четко выполнялись управление и слежение за полетом, обслуживание и переоснащение космопланов, определение состава и сборка полезных грузов, подготовка экипажей. Если рассмотреть эти процессы более детально, то они распадаются на несколько этапов и выглядят так:

Работы по проведению космического полета. Включают планирование операций, анализ задач полета, обучение астронавтов, подготовку центров управления, обучение наземного персонала, проверки и испытания, слежение за космопланом и ресурсным модулем на орбите, поддержание двухсторонней связи, связь с Центрами управления и инженерного обеспечения, управление наземными ресурсами, необходимыми для обеспечения полета, и послеполетная оценка результатов.

Работы по обслуживанию космоплана, изготовлению и приемке ресурсного модуля:

— соединение космоплана и ресурсного модуля, их испытание и подготовка к транспортировке (в Европе);

— соединение космоплана и ресурсного модуля; их соединение с РН «Ариан-5»; поддержание в готовности экипажа; текущий и предстартовый отсчет времени (Куру, Французская Гвиана);

— подготовка посадочных площадок, послепосадочное обслуживание космоплана и уход за экипажем (в местах посадки).

В обслуживание груза входят работы с ним с момента получения от потребителя до запуска на орбиту: сборка, транспортировка и т. п.; и с момента посадки до доставки заказчику: возвращение, разборка, транспортировка и испытания полезной нагрузки.

Работы по снабжению предусматривают создание комплекта запасных частей и расходуемых материалов, удовлетворение потребностей транспортных и обеспечивающих служб и т. п.
Устройство орбитального космического корабля «Гермес» и его ресурсного модуля: 1 — топливные агрегаты; 2 — звездный датчик; 3 — устройство измерения инерции; 4 — устройства грубого управления положением; 5 — устройства точного управления положением; 6 — литиевые батареи; 7 — распределитель напряжения; 8 — испаритель воды; 9 — стойка основного посадочного шасси; 10 — устройство управления поверхностью; 11 — входной люк; 12 — катапультирующиеся кресла; 13 — туалет; 14 — жилой объем; 15 — полезная нагрузка; 16 — крышка люка переходного туннеля; 17 — емкость для хранения кислорода; 18 — бак с водой; 19 — разделительные устройства; 20 — двигатели тонкого движения; 21 — емкость для отходов; 22 — патроны с LiOH; 23 — топливный бак; 24 — стыковочное устройство; 25 — EVA-люк; 26 — раскрываемые фреоновые радиаторы


Так художник представляет себе станцию «Фридом» с пристыкованным к ней орбитальным кораблем «Гермес»

Планирование операций в космосе включает прежде всего «стратегический» анализ требований предстоящего полета. Это выполняется в начале пятилетнего периода, предшествующего запуску, и заканчивается изданием согласованного «Плана работ», где дается первый обзор ресурсов, которые придется затратить для осуществления полета. Следующий шаг — создание «Оперативно-тактического плана», содержащего основные данные и обобщение требований заказчика. Этот этап заканчивается за два года до старта и на его основе готовится вся последующая документация.

Работы по подготовке экипажа:

— одногодичная базовая подготовка для ознакомления и приобретения основных знаний и навыков;

— 18-месячная специальная подготовка — изучение различных систем, пилотирования и т. п.;

— 18-месячная подготовка по программе конкретного полета.

ОБЗОР НАЗЕМНЫХ СЛУЖБ

Наземным службам, отвечающим за совершение «Гермесом» полета, предстоит решать множество самых разнообразных задач, в числе которых:

— принятие решений по планированию и подготовке полета; коммуникационное и навигационное обеспечение (им займется Главный Центр управления полетами);

— управление полетом «Гермеса» будет производиться специальным центром в сотрудничестве с лабораториями Центра пилотируемых полетов;

— наземное обслуживание космоллана выполнят в корпусах сборки «Гермеса» в Европе и в Куру;

— наземное обслуживание груза предстоит выполнять в Центре инженерной поддержки — после определения состава груза, в «Центре свободнолетающей лаборатории» при приемных испытаниях, у производителя груза, и в местах сборки космопланов;

— окончательную сборку и испытания «Гермеса» (сборки космоплана и ресурсного модуля с установленным полезным грузом) произведут на монтажном комплексе в Куру;

— установка «Гермеса» на РН «Ариан-5» — в сборном комплексе в Куру.

«Гермес» сможет приземляться в различных местах, но основными сейчас считаются площадки в Альмерии (Испания) и в Рошамбо (Французская Гвиана). Есть и пять запасных аэродромов для посадки в случае штатных ситуаций: три — при аварийном завершении полета и две — при прерывании выведения на орбиту.

Бюллетень ESA № 66,
материал публикуется с
некоторыми сокращениями,
перевод А. О. БОГДАНОВА