Космический корабль Союз

Союз — это серия советских и российских многоместных пилотируемых космических кораблей, предназначенных для полётов по околоземной орбите, а также для доставки экипажей на орбитальные станции и возвращения их на Землю. Разработка корабля началась в начале 1960-х годов под руководством Сергея Павловича Королёва в ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия» имени С. П. Королёва). «Союз» является одним из самых массовых и надёжных пилотируемых космических аппаратов в истории: по состоянию на 2024 год выполнено более 150 пилотируемых полётов. Корабль стал основным средством доставки космонавтов на Международную космическую станцию (МКС) после завершения программы Space Shuttle в 2011 году и остаётся таковым до ввода в строй новых российских и американских кораблей.

История создания

Предпосылки и начало разработки

В начале 1960-х годов перед советской космической программой стояла задача создания корабля, способного выполнять более сложные манёвры на орбите, чем одноместный «Восток». Предполагалось, что «Союз» станет частью программы облёта Луны, а затем и высадки на неё. Первоначальный проект (обозначение «Север») предусматривал полёт экипажа из трёх человек. После отказа от лунной гонки в пользу орбитальных станций, «Союз» был переориентирован на транспортные задачи.

Первые полёты

Первый беспилотный запуск корабля «Союз» (обозначение «Космос-133») состоялся 28 ноября 1966 года. Первый пилотируемый полёт был запланирован на 23 апреля 1967 года. Экипаж в составе Владимира Комарова стартовал на корабле «Союз-1». Из-за неполадок в системе ориентации солнечных батарей и нераскрытия одной из панелей полёт был прерван досрочно. При возвращении на Землю из-за конструктивного дефекта парашютной системы основной и запасной парашюты не раскрылись, и корабль врезался в землю на большой скорости. Владимир Комаров погиб. Эта катастрофа стала первой гибелью космонавта в полёте.

После длительной доработки конструкции, в 1968 году состоялся успешный беспилотный полёт «Союза-2», а затем пилотируемый полёт «Союза-3» с Георгием Береговым. В 1969 году были проведены первые групповые полёты («Союз-4» и «Союз-5»), в ходе которых впервые в мире была осуществлена стыковка двух пилотируемых кораблей и переход космонавтов из одного корабля в другой через открытый космос.

Эволюция модификаций

За десятилетия эксплуатации «Союз» прошёл несколько глубоких модернизаций, получивших буквенные обозначения:

• 7К-ОК (Орбитальный Корабль) — первая модификация, использовавшаяся до 1970 года.
• 7К-Т (Транспортный) — модификация для доставки экипажей на орбитальные станции «Салют». Из-за ограничений по массе экипаж был сокращён до двух человек, а солнечные батареи были заменены на химические источники тока. Эта версия использовалась, в частности, на станции «Салют-6».
• 7К-ТМ — модификация для совместного полёта «Союз-Аполлон» (1975 год). Отличалась изменённой системой стыковки, совместимой с американским кораблём.
• 7К-ТМФ — модификация с солнечными батареями, использовавшаяся на станции «Салют-7».
• «Союз Т» (Транспортный) — глубокая модернизация 1979–1986 годов. Восстановлен экипаж из трёх человек, установлены новые солнечные батареи, улучшены системы управления и жизнеобеспечения.
• «Союз ТМ» (Транспортный Модернизированный) — модификация 1986–2002 годов. Разработана для станции «Мир». Отличалась новыми двигателями, системой сближения «Курс» и улучшенной теплозащитой.
• «Союз ТМА» (Транспортный Модернизированный Антропометрический) — модификация 2002–2011 годов. Создана для полётов на МКС. Кресла были перепроектированы для размещения космонавтов более высокого роста и веса (по требованиям NASA). Улучшена система управления движением.
• «Союз ТМА-М» — переходная модификация с цифровой системой управления (ЦВМ-101).
• «Союз МС» (Модернизированный Спутник) — текущая модификация, эксплуатируемая с 2016 года. Включает обновлённую систему управления, новую систему связи (спутниковую), улучшенные солнечные батареи, систему аварийного спасения и более мощные двигатели причаливания.

Конструкция

Корабль «Союз» состоит из трёх основных отсеков, последовательно соединённых друг с другом.

Спускаемый аппарат (СА)

Спускаемый аппарат — единственная часть корабля, возвращающаяся на Землю. Он имеет форму сегментарно-конического тела (усечённый конус сферической формы). Такая форма обеспечивает аэродинамическое торможение в атмосфере и позволяет создать подъёмную силу для управления траекторией спуска. В СА размещаются космонавты в креслах-ложементах, панели управления, часть научной аппаратуры. Внутренний объём составляет около 3,5 м³. Снаружи СА покрыт теплозащитным экраном из абляционного материала, который сгорает и уносит тепло при входе в атмосферу. Максимальная перегрузка при спуске составляет около 3–4 g. Приземление происходит на парашютной системе (один вытяжной, один тормозной и один основной парашют площадью около 1000 м²) и с помощью шести твердотопливных двигателей мягкой посадки, которые включаются за 0,5–1 секунду до касания земли.

Бытовой отсек (БО)

Бытовой отсек (орбитальный отсек) имеет форму цилиндра со сферическими днищами. Он служит для размещения экипажа в нерабочее время, для проведения научных экспериментов, для хранения грузов и для перехода в стыковочный узел. В БО находится стыковочный агрегат (обычно типа «штырь-конус»), через который осуществляется стыковка с орбитальной станцией. После стыковки экипаж переходит из БО на станцию. Перед спуском БО отделяется от СА и сгорает в плотных слоях атмосферы.

Приборно-агрегатный отсек (ПАО)

Приборно-агрегатный отсек (двигательный отсек) имеет форму цилиндра с коническим переходом. В нём размещены основные системы корабля:

• Двигательная установка — основной жидкостный ракетный двигатель (КРД-442) для орбитальных манёвров, а также двигатели ориентации и причаливания.
• Система электропитания — солнечные батареи (две панели размахом около 10 м) и аккумуляторные батареи.
• Система терморегулирования — радиаторы, жидкостные контуры, обеспечивающие поддержание температуры в отсеках.
• Система управления движением (СУД) — гироскопы, датчики ориентации (звёздные, солнечные, инфракрасные).
• Бортовой вычислительный комплекс (БВК) — цифровая вычислительная машина (ЦВМ-101 на «Союзе МС»).

Система аварийного спасения (САС)

На вершине корабля (над бытовым отсеком) установлена система аварийного спасения — твердотопливный двигатель, который в случае аварии ракеты-носителя на старте или на начальном участке полёта мгновенно отрывает СА с космонавтами от ракеты и уводит его в сторону. САС сбрасывается после выхода на безопасную высоту (обычно через 2–3 минуты после старта).

Технические характеристики (модификация «Союз МС»)

Полёты и эксплуатация

Программа «Интеркосмос»

В 1970-1980-х годах «Союз» активно использовался в программе «Интеркосмос», в рамках которой на орбиту летали космонавты из социалистических стран (Чехословакия, Польша, ГДР, Болгария, Венгрия, Вьетнам, Куба, Монголия, Румыния), а также из Франции, Индии, Сирии, Афганистана.

Станция «Мир»

С 1986 по 2000 год «Союз ТМ» и «Союз Т» служили основным транспортным средством для доставки экипажей на орбитальную станцию «Мир». За это время было выполнено более 60 пилотируемых полётов. Корабль также использовался для возвращения экипажей и для проведения ремонтных работ.

Международная космическая станция (МКС)

С 2000 года «Союз» является одним из двух (наряду с американскими кораблями Dragon и Starliner с 2020-х) пилотируемых кораблей, доставляющих экипажи на МКС. После прекращения полётов Space Shuttle в 2011 году и до 2020 года «Союз» оставался единственным средством доставки астронавтов на станцию. Корабли «Союз МС» пристыковываются к российскому сегменту МКС (модули «Звезда», «Поиск», «Рассвет»). Стыковка обычно происходит через 2–4 часа после старта (по короткой двухвитковой схеме) или через 2 дня (по длинной схеме). В 2023 году в связи с утечкой теплоносителя из системы терморегулирования одного из «Союзов МС» была проведена внеплановая замена корабля.

Коммерческие полёты

С 2009 года «Союз» используется для коммерческих полётов. Первым космическим туристом на «Союзе» стал американский бизнесмен Чарльз Симони (2007 год). В последующие годы на МКС летали туристы из США, Канады, Японии, Южной Кореи и других стран. С 2021 года «Роскосмос» возобновил программу туристических полётов, в том числе в рамках соглашения с компанией Space Adventures.

Аварии и нештатные ситуации

Несмотря на высокую надёжность, в истории «Союза» были аварии и нештатные ситуации:

• «Союз-1» (1967) — гибель Владимира Комарова из-за нераскрытия парашюта.
• «Союз-11» (1971) — разгерметизация спускаемого аппарата перед входом в атмосферу. Погибли Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев. После этой катастрофы экипаж был сокращён до двух человек (до появления «Союза Т»), и введено обязательное ношение скафандров при спуске.
• «Союз-18А» (1975) — авария ракеты-носителя на высоте около 145 км. Сработала САС, экипаж (Василий Лазарев, Олег Макаров) приземлился с перегрузкой до 21 g, но выжил.
• «Союз Т-10-1» (1983) — пожар ракеты-носителя на старте. САС сработала за 2 секунды до взрыва, экипаж (Владимир Титов, Геннадий Стрекалов) был спасён.
• «Союз МС-10» (2018) — авария ракеты-носителя «Союз-ФГ» на 119-й секунде полёта. Сработала САС, экипаж (Алексей Овчинин, Ник Хейг) благополучно приземлился.

Перспективы

В 2020-х годах «Роскосмос» приступил к созданию нового пилотируемого корабля «Орёл» (ранее — «Федерация»), который должен заменить «Союз» в 2030-х годах. Однако до ввода «Орла» в эксплуатацию «Союз МС» останется основным пилотируемым кораблём России. Планируется также создание модификации «Союз МС-2» с улучшенными характеристиками.

Источники

• «Конструкция космических кораблей „Союз“» (РКК «Энергия»)
• «История пилотируемой космонавтики» (под ред. В. П. Мишина)
• «Ракетно-космическая корпорация „Энергия“: 1946–2016» (юбилейный сборник)
• «Союз МС: техническое описание» (Госкорпорация «Роскосмос»)
• «Аварии и катастрофы в пилотируемой космонавтике» (В. А. Алексеев, 2015)
• Данные с сайта NASA (раздел о пилотируемых полётах на МКС)