Как «Федерация» готовится к полёту
Через несколько лет серия космических кораблей «Федерация» придёт на смену пилотируемым «Союзам».
Наталья Леонидовна Бурцева, преподаватель факультета журналистики Института массмедиа РГГУ, аспирант, Королёв, Россия, natalya.burtseva@rsce.ru
Статья журнала ВКС, №3/4 (88/89) декабрь 2016
В РКК «Энергия» проводят опытно-конструкторские работы. Уже изготовлена технологическая капсула из композитных материалов. На ней будут проводиться многочисленные испытания, динамические и статические. Затем построят лётный корабль. В программе пилотируемой космонавтики прописан график, которого разработчикам необходимо придерживаться. Выводить на околоземную орбиту космический корабль будет ракета-носитель «Ангара-А5П». Старт планируют провести с космодрома «Восточный».
.jpg)
Макеты перспективного транспортного корабля (ПТК) «Федерация» на авиасалоне МАКС. На переднем плане макет 2015 года
.jpg)
Макет перспективного транспортного корабля «Федерация», представленный на форуме «Армия – 2016». Автор фото: Александр Омельянчук
Работы по созданию комплекса нового корабля идут полным ходом. Специалисты разрабатывают конструкторскую документацию, создают макеты и стенды, экспериментальные образцы составных частей и оборудования.
Это самый ответственный этап, именно сейчас проверяются и уточняются характеристики и облик корабля, заложенные в проектной документации. Создаются «в металле», в программном коде, в технических и организационных решениях ключевые элементы проекта. Очень скоро начнётся строительство лётного изделия и его макетов для различных видов испытаний.
– Это динамические и статические испытания на прочность, тепловакуумные испытания и испытания на герметичность, испытания парашютной системы и системы посадки, морские испытания; это отдельные виды экспериментальной отработки системы жизнеобеспечения, действий поисково-спасательного комплекса после приземления корабля, отработка алгоритмов деятельности экипажа и много-много других больших и малых испытаний и экспериментов, направленных как на разработку элементов и составных частей, так и на подтверждение эффективности, надёжности и безопасности функционирования корабля в целом, – поясняет Марк Серов, ведущий космонавт-испытатель лётно-испытательного отдела РКК «Энергия», разработчик перспективно-транспортной системы (ПТС) «Федерация».
Земля – Луна
ПТК (перспективный транспортный корабль) «Федерация» полетит к Луне – и это принципиальное отличие данной разработки от корабля «Союз». «Федерации» предстоит оснащать околоземные орбитальные станции и объекты на окололунных орбитах: доставлять космонавтов и грузы, обеспечивать спасение экипажей. Корабль сможет до 30 суток находиться в автономном полёте, а значит, появится возможность для самых сложных научных экспериментов в условиях невесомости.
– Новый корабль предназначен для межпланетных перелётов, – говорит Владимир Солнцев, президент РКК «Энергия». – Все технологии перелёта к Красной планете нужно отработать, и подготовка лунной экспедиции подходит для этого лучше всего. Мы отрабатываем с американцами возможность стыковки наших кораблей. С Европой и Америкой обсуждаем возможность создания орбитальной лунной станции. Наши подходы где-то совпадают, а в чём-то отличаются. Но я считаю, что согласованный сейчас проект ФКП с прицелом на лунную программу как раз наиболее оптимален, эффективен и логичен.
Техническое задание на «Федерацию» предъявляет к разработчикам очень непростые требования. Необходимо создать многоразовый корабль, способный выполнять миссии в ближнем и дальнем космосе, длительный автономный перелёт; совершать точное приземление на подготовленный полигон; доставлять достаточно большое количество грузов и расширенный по составу экипаж; обеспечивать возможность управления одним пилотом и иметь высокую экономическую эффективность.
– Наши коллеги и конкуренты из других фирм-разработчиков космической техники такой комплекс задач перед собой не ставят. Мы же подняли планку очень высоко, – комментирует Марк Серов. – Нам бы хотелось создать умную машину, позволяющую реализовывать действительно прорывные проекты освоения космоса, в которых синергия возможностей человека и машины даст качественное изменение в практике космических полётов. Для реализации подобного подхода разработчикам, и в частности нашей команде – лётно-испытательному отделу фирмы С. П. Королёва, приходится иногда пересматривать, казалось бы, незыблемые истины. Например, то, что конструктивные элементы корабля можно делать не из металла, а из композитных углепластиков; что с помощью твёрдотопливной двигательной установки можно снизить посадочную скорость до нуля.
Использование сенсорных экранов на пульте экипажа и единой многоканальной ручки управления, многоразовый стыковочный агрегат, солнечные батареи из арсенида галлия, новейшие теплозащитные материалы – эти и многие другие решения являются инновационными не только для отечественной, но и для мировой космонавтики.
.jpg)
Испытание макета ПТК «Федерация»
Стенд эргономической отработки
Для экспериментальной отработки интерфейса будущего корабля специально создан эргономический стенд. Здесь тестируют систему управления.
Для нового корабля специалисты разработали и новый модульный пульт управления. На трёх независимых экранах выдаётся вся информация о циклограмме полёта и состоянии корабля.
.jpg)
– Мы использовали сенсорные технологии, то есть на пульте нет ни одной физической клавиши, они все только виртуальные, – объясняет ведущий космонавт-испытатель лётно-испытательного отдела РКК «Энергия» Марк Серов (на фото). – «Человеко-машинный» интерфейс новый, с новыми подходами. Здесь преобладает образное представление, графика, мнемосхемы.
Не будет у космонавтов и журнала бортовой документации – вся информация перед глазами на экране.
Мы хотим сделать «умный» корабль, чтобы у экипажа уходило меньше времени на подготовку для работы в нём.
.jpg)
Технические характеристики «Федерации»Длина корабля – 6,1 мПерегрузка при спуске – 3 GОбщая масса при полётек орбитальной станции – 14,4 тонны,при полёте к Луне – 20 тоннМасса возвращаемого аппарата – 9 тоннГрафик подготовки и запуска космического корабля «Федерация2020 год – изготовление лётного образца2021 год – первый беспилотный испытательный полёт2023 год – первый пилотируемый испытательный полётС 2025 года – ежегодные полёты к спутнику Земли2030 год – пилотируемая посадка на Луну. К 2035 году Россия планирует начать строительство базы на Луне.Лунная база способна вмещать до 12 человек.Многоразовая системаГлавное отличие нового корабля – на нём смогут летать в космос несколько раз: 10 полётов на низкую орбиту; не менее 10 кратковременных полётов к Луне; при длительной лунной экспедиции со стыковкой с окололунной орбитальной станцией возможности корабля предусматривают три полёта.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Примерка: проверено на себе
Корреспондент журнала «ВКС» Наталья Бурцева побывала внутри макета корабля «Федерация» во время испытаний, которые проводили конструкторы-испытатели лётно-испытательного отдела РКК «Энергия». Ей есть с чем сравнивать, ведь в своё время она также «примеряла» «Союзы». Наталья оценила эргономику салона:
– В перспективном корабле, конечно, намного комфортнее и просторнее, чем в «Союзе». Свободный объём на каждого члена экипажа ощутимо увеличен. Сразу видно участие в проектировании дизайнеров: всё продумано до мелочей, чтобы жизнь экипажа в корабле отвечала современным эргономическим стандартам. Например, новые кресла – ложементы для экипажа – стали гораздо удобнее. Пульт управления откидной, чтобы в полёте было больше свободного места. Из кресла бортинженера я спокойно смогла дотянуться до фиксирующего устройства, откинуть пульт из верхнего положения для управления. Все клавиши пульта досягаемы, можно дотянуться до самой крайней кнопки. Даже кабинка туалета как в лучших авиалайнерах...
.jpg)
На фото: корреспондент журнала «ВКС» Наталья Бурцева и ведущий космонавт-испытатель лётно-испытательного отдела РКК «Энергия» Марк Серов
.jpg)
На фото: специалисты РКК «Энергия» в роли космонавтов. Идут испытания макета ПТК «Федерация»
Новые материалы и конструкции
В космических кораблях «Федерация» будут использованы новые материалы и конструкции, новая парашютная система, двигатели мягкой посадки.
«Федерация» будет возвращаться с окололунной орбиты со второй космической скоростью. Новые элементы поэтапно отработают на девяти беспилотных кораблях.
В проектировании используются композитные материалы. Оболочка командного отсека за счёт композита станет значительно легче.
– Оболочки космических кораблей во всём мире производились и производятся из алюминиевых сплавов, но количество и длина сварных швов ограничивают возможности конструкторов, – говорит Владимир Солнцев. – Любой шов – это зона высокой концентрации напряжения. А композит позволяет «наматывать» поверхности любой сложности и конфигурации. Мы уходим от сварки, других соединений. Получается «монокок», то есть единый несущий элемент. Но здесь ещё есть над чем подумать. Впереди – цикл испытаний и поиск правильных решений.
Новая теплозащита возвращаемого аппарата рассчитана на вход в атмосферу при возвращении от Луны со второй космической скоростью.
– Для «Федерации» используются теплозащитные материалы с плотностью в три раза меньшей по сравнению с применяющимися на кораблях «Союз ТМА», – комментирует Владимир Солнцев. – Конструктивно теплозащита представляет собой панели значительно большего размера, чем плитки на американском Шаттле или нашем «Буране». Для обеспечения многоразового использования возвращаемого аппарата панели теплозащиты выполняются заменяемыми при межполётном обслуживании.
.jpg)
Испытатели РКК «Энергия» внутри макета ПТК «Федерация»
.jpg)
Александр Мисуркин, космонавт-испытатель, Герой России:– Недавно мне удалось в прямом и переносном смысле прикоснуться к нашему будущему кораблю. Поймал себя на новом чувстве. Ещё издали увидев макет, вдруг почувствовал, что всё, что творилось вокруг, стало вдруг каким-то незначительным фоном. Меня магнитом потянуло к кораблю. Мурашки пробежали по спине, как бывает, когда встречаешься с кем-то важным и недоступным, с чем-то желанным и непознанным. Я прикоснулся к нему, и вдруг мне захотелось с ним заговорить – такое со мной впервые, честное слово. Когда я немного познакомился с макетом, сердце преисполнилось радости от понимания: мы можем! Мы можем создавать новое, мы можем не плестись, догоняя кого-то в космических разработках, а сами задавать стандарты, тренды, быть ориентирами для кого-то ещё! Я очень благодарен всем, кто трудится над созданием нашего нового корабля, и желаю им удачи, смелых и правильных решений!
.jpg)
Каким будет экипаж «Федерации»
– В конечном итоге все новые решения нацелены на повышение эффективности процессов изготовления и эксплуатации нового корабля, надёжности и безопасности работы экипажа, – рассказывает Марк Серов. – Всё это вместе является основными факторами конкурентоспособности и экономической эффективности программы в целом.
Совместно с коллегами из проектных отделов и подразделений нашего лётно-космического центра мы занимаемся проектированием деятельности экипажа ПТК. Это, в свою очередь, имеет прямое влияние на процессы отбора и подготовки будущих экипажей «Федерации».
Наблюдается некий диссонанс между существующей практикой отбора и подготовки космонавтов и потребностями программы лётных испытаний новейшего пилотируемого комплекса. Диссонанс обусловлен, прежде всего, глубокой новизной и сложностью создаваемого изделия. С точки зрения технической подготовки, новизны и сложности задач прямое заимствование из практики подготовки экипажей по программе МКС попросту невозможно.
Кроме того, в сегодняшних условиях также практически невозможно параллельное создание изделия и учебно-тренировочных средств экипажа, эксплуатационной документации, необходимых для подготовки космонавтов.
Эта проблема не нова. Такая же ситуация складывалась при подготовке лунной программы и создании корабля «Союз» в 1960-х годах, при создании корабля «Буран» в 1980-х. Мы вернулись к этой проблеме на новом витке развития. Хотя рецепт решения давно известен и в космонавтике, и в смежных отраслях. Испытывать новое изделие должен тот, кто его создавал. Королёв «придумал» лётно-испытательный отдел именно с целью обеспечения участия специалистов фирмы в космических испытаниях, а затем использования опыта полётов в создании новой космической техники.
Сотрудники испытательного подразделения настолько глубоко погружены в проект корабля именно как специалисты по действиям и рабочим местам экипажа, что альтернативы им в космическом экспертном сообществе, даже среди опытных космонавтов, просто не существует.
В процессе разработки корабля постоянно проводится совместная работа со специалистами Центра подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина. Ведь в конечном итоге после развёртывания комплекса им предстоит работать с оборудованием.
– Мы глубоко убеждены, что экипаж для лётных испытаний должен формироваться из космонавтов с опытом полёта на МКС, специалиста фирмы-разработчика и, возможно, представителя медико-биологического сообщества. Корабль создаётся и для того, чтобы в соответствии со Стратегией российской пилотируемой космонавтики на период до 2035 года осуществлять «расширение круга специалистов, участвующих в космической деятельности» для решения целевых задач, – отмечает Марк Серов.
Из четырёх членов экипажа управлять кораблём может один пилот, задача остальных космонавтов – выполнять программу научно-прикладных исследований на орбитальных, лунных или межпланетных пилотируемых комплексах.
Использованы фотографии ГК «Роскосмос»
4147 
