Cygnus

Cygnus — это американский беспилотный грузовой космический корабль, разработанный компанией Orbital Sciences Corporation (ныне часть Northrop Grumman Space Systems) для доставки грузов на Международную космическую станцию (МКС) в рамках программы Commercial Orbital Transportation Services (COTS) и последующих контрактов Commercial Resupply Services (CRS) с NASA. Корабль предназначен для одноразового использования, сгорая в плотных слоях атмосферы после завершения миссии.

История создания

Программа COTS была инициирована NASA в 2006 году для стимулирования частных компаний к созданию систем доставки грузов на МКС в замен завершаемой программы Space Shuttle. В 2008 году NASA заключила контракт с Orbital Sciences Corporation на сумму 1,9 миллиарда долларов на разработку и демонстрацию грузового корабля и ракеты-носителя. В 2013 году компания была переименована в Orbital ATK, а в 2018 году — в Northrop Grumman Space Systems.

Первые полёты Cygnus планировались на 2011 год, но из-за технических задержек первый демонстрационный полёт (Cygnus Orb-D1) состоялся 18 сентября 2013 года. Корабль был запущен ракетой-носителем Antares 110 с космодрома Уоллопс (Виргиния, США). Стыковка с МКС прошла успешно 29 сентября 2013 года. После этого NASA заключило с Orbital контракт CRS-1 на 8 миссий, а затем и последующие контракты.

Конструкция

Корабль Cygnus состоит из двух основных модулей: служебного (Service Module) и грузового (Pressurized Cargo Module).

Служебный модуль

Служебный модуль (SM) содержит двигательную установку, системы энергоснабжения, связи, терморегулирования и управления. Он представляет собой цилиндрическую конструкцию, на которой крепятся солнечные батареи. Двигательная установка включает в себя основной двигатель для манёвров на орбите и корректирующие двигатели малой тяги. Солнечные батареи, как правило, выполнены в виде двух крыльев, разворачиваемых после выхода на орбиту.

Грузовой модуль

Грузовой модуль (PCM) — герметичный отсек, предназначенный для размещения грузов, доставляемых на МКС. Внутренний объём составляет около 27 кубических метров. Модуль оснащён системой стыковки, совместимой с американским сегментом МКС (стыковочный узел CBM — Common Berthing Mechanism). Грузовой модуль не имеет собственных двигателей и систем жизнеобеспечения, его функции ограничены герметичным хранением.

Технические характеристики

• Стартовая масса: до 6 000 кг (в зависимости от модификации).
• Масса полезного груза: до 3 750 кг (в миссиях CRS-2).
• Объём герметичного отсека: 27 м³.
• Длина: 6,4 м (включая служебный модуль).
• Диаметр: 3,1 м (грузовой модуль).
• Двигательная установка: один основной двигатель на жидком топливе (гидразин/азотный тетраоксид) и несколько двигателей малой тяги.
• Солнечные батареи: два крыла, суммарная мощность до 3,5 кВт.
• Система стыковки: CBM (Common Berthing Mechanism).

Модификации

Первоначально Cygnus выпускался в двух модификациях: Standard (стандартный) и Enhanced (улучшенный). Впоследствии все корабли стали выпускаться в улучшенной версии.

• Standard (Cygnus 1): использовался в первых двух миссиях (Orb-D1 и CRS-1). Имел грузоподъёмность до 2 000 кг и объём грузового отсека 18,9 м³. Длина корабля составляла 5,1 м.
• Enhanced (Cygnus 2, 3 и далее): начиная с миссии CRS-2 (2015 год) используется удлинённый грузовой модуль, что увеличило объём до 27 м³ и грузоподъёмность до 3 750 кг. Длина корабля возросла до 6,4 м. Эта модификация стала стандартной.

Миссии и полёты

Все полёты Cygnus осуществляются с помощью ракет-носителей семейства Antares (разработка Orbital/Northrop Grumman) или, в исключительных случаях, с помощью Falcon 9 компании SpaceX (после потери ракеты Antares в 2014 году). Стыковка с МКС происходит по стандартной процедуре: корабль подходит к станции, затем захватывается манипулятором Canadarm-2 и пристыковывается к свободному порту модуля Unity или Harmony.

После завершения миссии (обычно через 30–90 дней) Cygnus отстыковывается от МКС и, как правило, выполняет дополнительную задачу — сход с орбиты с последующим сгоранием в атмосфере. В некоторых миссиях на борту Cygnus проводятся научные эксперименты, например, по сжиганию материалов в условиях микрогравитации (эксперимент Saffire).

К 2024 году выполнено более 20 миссий Cygnus, все успешные, за исключением аварии ракеты-носителя Antares в 2014 году (миссия Cygnus CRS-3 была потеряна). Корабль доставил на МКС сотни тонн грузов, включая продовольствие, оборудование, научные приборы и топливо.

Применение

Основное назначение Cygnus — обеспечение логистики МКС. В рамках контрактов CRS-1 и CRS-2 корабль доставляет:

• Продовольствие и воду для экипажа.
• Научное оборудование и материалы для экспериментов.
• Запасные части для систем станции.
• Топливо для двигателей МКС.
• Оборудование для выхода в открытый космос.

Кроме того, Cygnus используется для утилизации отходов: после отстыковки от МКС корабль заполняется мусором и сгорает в атмосфере.

Интересные факты

• Название «Cygnus» (Лебедь) выбрано в честь созвездия, что продолжает традицию Orbital называть свои проекты в честь созвездий (например, ракета-носитель Antares — Антарес).
• В отличие от российского корабля «Прогресс», Cygnus не имеет собственной системы автоматической стыковки — стыковка осуществляется с помощью манипулятора МКС.
• Cygnus — единственный грузовой корабль, который может быть запущен с Восточного побережья США (с космодрома Уоллопс) и с Западного (с базы Ванденберг, хотя такие запуски не проводились).
• В 2017 году корабль Cygnus впервые использовался для эксперимента по сжиганию материалов в открытом космосе (Saffire-II).

Критика

Основные критические замечания в адрес Cygnus касаются его высокой стоимости по сравнению с альтернативными грузовыми кораблями (например, Dragon 2 от SpaceX) и зависимости от одноразовой ракеты-носителя Antares, которая также разрабатывалась Orbital. Кроме того, отсутствие возможности возврата грузов на Землю (в отличие от Dragon) ограничивает его функциональность. Однако Cygnus остаётся важным элементом программы МКС, обеспечивая резервирование грузопотока.

Источники

• NASA. Commercial Resupply Services (CRS) Contracts.
• Orbital ATK / Northrop Grumman. Cygnus Spacecraft Fact Sheet.
• NASA. Cygnus Spacecraft Overview.
• SpaceNews. Cygnus Missions and History.
• Wikipedia. Cygnus (spacecraft).