Commercial Resupply Services 2

Commercial Resupply Services 2 (CRS-2) — это вторая фаза программы Коммерческой доставки грузов (Commercial Resupply Services), реализуемой Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США. Программа направлена на доставку грузов и научного оборудования на Международную космическую станцию (МКС), а также возвращение результатов экспериментов на Землю с использованием коммерческих космических кораблей, разработанных частными компаниями. CRS-2 является продолжением и развитием первой фазы программы (CRS-1), которая началась в 2008 году.

История

Предпосылки и первая фаза

После завершения программы «Спейс шаттл» в 2011 году США лишились собственной возможности доставлять крупные грузы на МКС. Для обеспечения работы станции NASA в 2008 году запустило программу Commercial Resupply Services (CRS-1), в рамках которой были заключены контракты с компаниями SpaceX (на корабль Dragon) и Orbital Sciences Corporation (позже Orbital ATK, ныне Northrop Grumman) (на корабль Cygnus). Первый полёт по CRS-1 состоялся в 2012 году. К середине 2010-х годов стало очевидно, что потребности МКС в грузопотоке растут, а технические возможности кораблей-участников требуют обновления.

Конкурс и заключение контрактов

В 2014 году NASA объявило о начале конкурса на вторую фазу программы — CRS-2. Основными требованиями к участникам были: увеличение грузоподъёмности, возможность доставки грузов как внутри герметичного отсека (для экипажа), так и снаружи (на внешних платформах), а также способность возвращать грузы на Землю. В январе 2016 года NASA объявило победителей конкурса. Контракты на общую сумму до 14 миллиардов долларов были заключены с тремя компаниями:

• SpaceX — с кораблём Dragon 2 (в грузовом варианте Cargo Dragon);
• Orbital ATK (позже Northrop Grumman) — с кораблём Cygnus (усовершенствованная версия);
• Sierra Nevada Corporation (SNC) — с кораблём Dream Chaser (крылатый космоплан).

Первоначально предполагалось, что полёты начнутся в 2019 году, однако из-за задержек в разработке и испытаниях первый полёт по CRS-2 состоялся в декабре 2020 года.

Участники программы

SpaceX (Cargo Dragon)

SpaceX, американская частная аэрокосмическая компания, использует грузовую версию многоразового корабля Dragon 2. Корабль способен доставлять до 6 тонн груза в герметичном отсеке и до 1 тонны в негерметичном (внешнем) контейнере. Важной особенностью является возможность возвращения на Землю с грузом до 3 тонн, что критически важно для доставки результатов экспериментов. Cargo Dragon стыкуется с МКС автоматически, без помощи манипулятора станции. Первый полёт по контракту CRS-2 (миссия SpaceX CRS-21) состоялся 6 декабря 2020 года. По состоянию на 2024 год SpaceX выполнила более 20 миссий в рамках CRS-2.

Northrop Grumman (Cygnus)

Northrop Grumman, американская оборонная и аэрокосмическая корпорация, использует корабль Cygnus (усовершенствованная версия — Cygnus Enhanced). Корабль доставляет грузы только в герметичном отсеке (объёмом до 27 кубических метров, грузоподъёмность до 3,75 тонны). Cygnus не имеет системы возвращения на Землю — после завершения миссии он сгорает в атмосфере вместе с мусором. Стыковка с МКС производится с помощью манипулятора Canadarm2. Первый полёт по CRS-2 (миссия NG-15) состоялся 20 февраля 2021 года. Cygnus также используется для поднятия орбиты МКС за счёт собственных двигателей.

Sierra Nevada Corporation (Dream Chaser)

Sierra Nevada Corporation (SNC) — американская частная компания, разрабатывающая многоразовый космоплан Dream Chaser (грузовой вариант — Dream Chaser Cargo System). Корабль представляет собой крылатый аппарат, способный возвращаться на Землю и приземляться на взлётно-посадочную полосу, что обеспечивает мягкую доставку грузов. Dream Chaser может доставлять до 5,5 тонн груза в герметичном отсеке и до 1,5 тонны в негерметичном. Первый полёт по контракту CRS-2 (миссия SNC-1) планировался на 2024 год, но был отложен на 2025 год из-за задержек в разработке.

Характеристики и технические особенности

Грузоподъёмность и типы грузов

CRS-2 предусматривает доставку следующих типов грузов:

• Внутренние грузы (в герметичном отсеке): продукты питания, вода, одежда, научное оборудование, эксперименты, запасные части для станции.
• Внешние грузы (на негерметичных платформах): батареи, радиаторы, научные инструменты, требующие прямого контакта с космическим вакуумом.
• Возвращаемые грузы: результаты экспериментов, образцы, вышедшее из строя оборудование (только корабли Cargo Dragon и Dream Chaser).

Стыковка и возвращение

• Cargo Dragon стыкуется с МКС автоматически с помощью системы стыковки IDSS (International Docking System Standard).
• Cygnus стыкуется с помощью манипулятора Canadarm2, управляемого астронавтами.
• Dream Chaser также стыкуется автоматически, но использует систему стыковки, совместимую с IDSS.

Многоразовость

• SpaceX использует многоразовые капсулы Cargo Dragon (каждая капсула может совершать до 5 полётов) и многоразовые первые ступени ракет Falcon 9.
• Dream Chaser также является многоразовым (рассчитан на 15 полётов).
• Cygnus является одноразовым кораблём.

Значение и результаты

Обеспечение работы МКС

CRS-2 является основным логистическим каналом для МКС после завершения программы «Спейс шаттл». Без этих поставок поддержание жизнедеятельности экипажа, проведение научных экспериментов и обслуживание станции были бы невозможны. Программа обеспечивает доставку около 90% всех грузов на МКС (остальные 10% доставляются российскими кораблями «Прогресс» и «Союз»).

Развитие коммерческой космонавтики

CRS-2 стимулировала развитие частной космической индустрии в США. Компании-участники получили многомиллиардные контракты, что позволило им инвестировать в технологии и снизить стоимость запусков. Например, SpaceX использовала опыт CRS для разработки пилотируемого корабля Crew Dragon. Sierra Nevada Corporation, в свою очередь, разрабатывает Dream Chaser для возможных пилотируемых миссий в будущем.

Научные исследования

Благодаря CRS-2 на МКС доставляются сотни научных экспериментов в год. Среди них — исследования в области биологии (рост растений в невесомости), физики жидкости, материаловедения, астрономии и медицины. Возвращаемые грузы позволяют учёным на Земле анализировать образцы, подвергшиеся воздействию космической среды.

Критика и ограничения

Зависимость от частных компаний

Некоторые эксперты критикуют программу за чрезмерную зависимость NASA от ограниченного числа частных подрядчиков. В случае банкротства или технических проблем одной из компаний поставки на МКС могут быть нарушены.

Задержки и стоимость

Разработка Dream Chaser затянулась на несколько лет, что привело к пересмотру контрактов и дополнительным расходам. Кроме того, стоимость отдельных миссий (например, Cygnus) остаётся высокой по сравнению с российскими кораблями «Прогресс».

Экологические аспекты

Одноразовые корабли Cygnus сгорают в атмосфере, что создаёт риск падения несгоревших фрагментов на Землю. SpaceX и SNC, напротив, используют многоразовые аппараты, снижающие количество космического мусора.

Источники

• NASA. «Commercial Resupply Services 2 Overview». NASA.gov, 2020.
• SpaceX. «Cargo Dragon User Guide». SpaceX.com, 2021.
• Northrop Grumman. «Cygnus Spacecraft Fact Sheet». NorthropGrumman.com, 2022.
• Sierra Nevada Corporation. «Dream Chaser Cargo System». SNCspace.com, 2023.
• Berger, E. «NASA Awards $14 Billion in Commercial Resupply Contracts». Ars Technica, 2016.
• «Commercial Resupply Services». Encyclopedia Astronautica, 2024.