За два витка до орбиты: «Роскосмос» добрался до МКС за рекордное время (5 фото + 1 видео)
Категория: Космос
15 апреля 2019
Как попасть на станцию
(«Союз МС-05» и «Прогресс МС-07», пристыкованные к МКС)
Орбита Международной космической станции находится примерно на высоте 400 километров от поверхности Земли. Раньше, когда американцы использовали для полётов на станцию космические челноки «Спейс шаттл», она была ниже. В последние годы орбиту подняли: так реже приходится совершать манёвры, чтобы избежать столкновения с космическим мусором. Но даже на такой высоте на станцию действует земная атмосфера — молекулы азота, кислорода и других газов сталкиваются с МКС и постепенно тормозят её, снижая орбиту. Поэтому время от времени космонавты включают двигатели пристыкованных к станции космических кораблей, чтобы восстановить необходимую высоту.
Четыреста километров — это совсем не много по земным меркам. Преодолеть их самолёту хватит полчаса, машине — несколько часов, а космическому кораблю, чтобы долететь до МКС, до недавнего времени требовались сутки или двое.
Почему так долго, у него же космические скорости в несколько километров в минуту?
Дело в том, что на самом деле космический корабль проходит гораздо большее расстояние. При использовании двухсуточной схемы он делает около тридцати витков вокруг Земли, постепенно, за несколько облётов, формируя орбиту, необходимую для стыковки. Нужно погасить относительную скорость, сблизиться и состыковаться со станцией. За это время корабль делает так называемый Гомановский переход на орбиту фазирования, биэллиптический переход, затем сближение со станцией и выравнивание скорости — и всё это за несколько коротких манёвров, чтобы не израсходовать впустую запас топлива. При этом станция всё время двигается: уклоняется от космического му#ора или тормозится атмосферой — и всё это тоже процесс непостоянный, который сильно зависит от солнечной активности.
Сложнее сложного
Расчёт траектории — дело очень и очень сложное. Специалисты заранее пытаются учесть все факторы и сделать каждый полёт максимально безопасным. Но если в случае с космическими грузовыми кораблями двое суток полёта — не самая большая проблема, то для космонавтов это очень серьёзное испытание. После почти пятидесяти часов в ложементах членам экспедиции приходится восстанавливаться по прибытии на станцию.
Именно поэтому специалисты «Роскосмоса» уже давно работали над сокращением времени полёта, и сейчас им удалось уменьшить его до трёх с половиной часов.
Впервые показать такой результат удалось в июле 2018 года, когда грузовой космический корабль «Прогресс МС-09» достиг станции всего за два витка вокруг Земли — это заняло три часа сорок минут. Сейчас же удалось ещё немного уменьшить время — до трёх часов двадцати минут. Естественно, что отработка такой сложной и новой технологии ведётся на грузовых кораблях, чтобы уменьшить возможные риски.
Добиться рекордного времени российским специалистам удалось за счёт максимально плотного и сверхчёткого выполнения команд по корректировке орбиты. Первую корректировку космический корабль совершает практически сразу после отделения от ступени ракеты-носителя. На следующем витке вычисляется точная орбита корабля и выдаётся следующая коррекция. Малейшее отклонение — и придётся прямо во время полёта переходить на суточную схему, в которой гораздо больше «возможностей для манёвра».
Но одного строгого выполнения команд для подобной схемы недостаточно. Запуск с Земли должен быть выполнен в определённое время, секунда в секунду.
Это позволяет уменьшить фазовый угол между плоскостями орбит космического корабля и станции. Чем меньше фазовый угол, тем меньше сложных манёвров требуется, чтобы приступить к стыковке. При двухсуточной схеме он составляет 200-400 градусов, а при запуске по двухвитковой схеме — всего 12-18 градусов. Поэтому и запускать по сверхкороткой схеме корабль можно лишь два раза в сутки, когда максимально совпадают плоскости орбит, и далеко не каждый день в месяце.
Немного истории
Если посмотреть рекорды сверхбыстрых стыковок, то можно узнать, что в далёком 1968 году два беспилотных «Союза» во время миссий «Космос-212» и «Космос-213» произвели стыковку на орбите всего через 47 минут после старта второго корабля.
Автоматическая стыковка менее чем через час, о каких тогда рекордах говорит сейчас «Роскосмос»?
Нужно понимать, что тогда стыковки производились на меньших высотах: перигей орбиты «Космоса-212» составлял всего 186 километров.
Кроме того, у СССР работали две стартовые площадки для ракет-носителей типа «Союз», что позволяло запускать корабли из одного места, практически друг за другом. «Космос-212» взлетел 14 апреля 1968 года, а «Космос-213» — всего сутки спустя, что и позволило состыковать космические аппараты так быстро и точно.
К слову, рекорд пилотируемой стыковки по самой быстрой схеме принадлежит в настоящее время американцам и составляет 94 минуты. Именно столько времени потребовалось, чтобы соединить в космосе космический корабль с астронавтами на борту «Джемини-11» с мишенью «Аджена». Опять же стоит уточнить, что это гораздо более простой манёвр, чем те, что совершают космические корабли для стыковки с Международной космической станцией.
Куда торопимся?
А зачем нужна сверхбыстрая схема стыковки? Во-первых, это удобство космонавтов, которым потребуется гораздо меньше сил, чтобы добраться до станции. Во-вторых, это возможность доставки на Международную космическую станцию скоропортящихся компонентов для проведения опытов, — например, заготовок для генетических экспериментов, — которые с каждым годом становятся всё сложнее.
Кроме того, возможность доставить ракету за несколько часов — это серьёзное усиление безопасности станции. В случае необходимости или серьёзного ЧП в будущем на станцию может быть отправлена помощь. Да, запуск может производиться не каждый день и всего дважды в сутки, но это гораздо лучше, чем нынешние два дня полёта. Просто, вполне возможно, потребуются дополнительные резервные космодромы. Впрочем, это уже дело будущего.
Пока же отдел баллистики РКК «Энергия» и его руководитель, главный энтузиаст уменьшения времени полёта Рафаил Фарвазович Муртазин, мечтают о ещё более скоростных запусках — за один виток. И это вполне реально, хотя и очень сложно.
В ближайшее время двухвитковую схему окончательно обкатают на грузовых космических кораблях, и, вполне возможно, уже в следующем году по ней к Международной космической станции полетят и космонавты. Пока же действующим считается рекорд полёта за шесть с половиной часов, установленный в 2013 году. Так что не исключено, что в недалёком будущем космонавты смогут достигать МКС за полтора часа. А это едва ли не быстрее, чем большинство москвичей добираются до работы.
