Служебный модуль Звезда

Служебный модуль «Звезда» — это функционально-грузовой блок (ФГБ-2, изделие 17КСМ), третий и основной жилой модуль российского сегмента Международной космической станции (МКС). Разработан и изготовлен Государственным космическим научно-производственным центром имени М. В. Хруничева (ГКНПЦ им. Хруничева). Модуль обеспечивает начальное развёртывание станции, управление её ориентацией и коррекцией орбиты, а также предоставляет условия для жизнедеятельности экипажа. «Звезда» была запущена 12 июля 2000 года и пристыкована к функционально-грузовому блоку «Заря» 26 июля 2000 года, став первым обитаемым модулем МКС.

История создания

Предпосылки и разработка

Проектирование модуля «Звезда» началось в середине 1980-х годов в рамках советской программы создания орбитальной станции «Мир-2». Первоначально модуль, известный как «Базовый блок» (ББ) станции «Мир-2», должен был стать её центральным элементом. После распада СССР и объединения российских и американских космических программ в 1993 году проект «Мир-2» был свёрнут, а его базовый блок было решено адаптировать для использования в качестве служебного модуля нового международного проекта — МКС.

Разработка велась в ГКНПЦ им. Хруничева под руководством главного конструктора Юрия Павловича Семёнова. В конструкцию были внесены значительные изменения: заменены системы управления, связи и стыковки для соответствия международным стандартам. Строительство модуля затянулось из-за хронического недофинансирования российской космической отрасли в 1990-х годах, что привело к переносу сроков запуска с 1998 на 2000 год.

Запуск и стыковка

Запуск модуля «Звезда» был осуществлён 12 июля 2000 года в 04:56 UTC с космодрома Байконур ракетой-носителем «Протон-К». После вывода на орбиту возникли проблемы с нераскрытием солнечных батарей и нештатной работой системы ориентации, что было устранено экипажем и наземными службами в течение нескольких дней. 26 июля 2000 года в 00:44 UTC модуль успешно пристыковался к кормовому стыковочному узлу функционально-грузового блока «Заря». С этого момента МКС стала обитаемой — 2 ноября 2000 года на борт прибыла первая долговременная экспедиция (МКС-1).

Конструкция и устройство

Корпус и компоновка

Модуль «Звезда» имеет герметичный корпус, состоящий из двух основных отсеков: рабочего (РО) и переходного (ПхО). Рабочий отсек представляет собой цилиндр диаметром 2,9 метра с двумя сферическими днищами. Переходный отсек — меньший по размеру цилиндр, соединяющий рабочий отсек с кормовым стыковочным узлом. Общий герметичный объём модуля составляет около 89 кубических метров, из которых 46,7 кубометра приходится на рабочий отсек.

Снаружи корпуса установлены два радиатора системы терморегулирования, панели солнечных батарей (две основные и одна резервная), антенны связи и датчики системы ориентации. Масса модуля при запуске составляла около 20,3 тонны, длина — 13,1 метра, максимальный диаметр — 4,35 метра (по корпусу).

Стыковочные узлы

Модуль оснащён тремя стыковочными узлами:

• Кормовой узел (активный гибридный стыковочный агрегат) — предназначен для стыковки с грузовыми кораблями «Прогресс» и пилотируемыми «Союз».
• Носовой узел (пассивный) — обеспечивает стыковку с функционально-грузовым блоком «Заря».
• Надирный узел (пассивный, расположен снизу) — использовался для стыковки с малыми исследовательскими модулями «Поиск» (МИМ-2) и «Рассвет» (МИМ-1).

Системы жизнеобеспечения

Модуль «Звезда» является основным поставщиком кислорода и воды для экипажа МКС. В его состав входят:

• Система «Электрон-ВМ» — электролизёр, разлагающий воду на кислород и водород. Кислород подаётся в атмосферу модуля, водород сбрасывается за борт.
• Система регенерации воды — собирает конденсат из воздуха и перерабатывает его в техническую воду.
• Система очистки воздуха — удаляет углекислый газ с помощью регенеративных патронов (система «Воздух»).
• Туалет (ассенизационно-санитарное устройство, АСУ) — вакуумный, с отдельным сбором твёрдых и жидких отходов.

Система управления движением и навигации

Модуль «Звезда» оснащён двигательной установкой, которая используется для коррекции орбиты МКС и поддержания её ориентации. В состав входят:

• Два основных двигателя (тяга по 300 кгс) — для манёвров изменения орбиты.
• 16 двигателей ориентации (тяга по 13,3 кгс) — для управления положением станции.
• Гироскопы (система силовых гироскопов, СГС) — для поддержания ориентации без расхода топлива.
• Топливные баки — общая заправка модуля составляет до 5,5 тонн горючего (гептил) и окислителя (амил).

Основные функции

Управление станцией

«Звезда» выполняет функции центрального поста управления МКС. В её рабочем отсеке расположены пульты управления движением, системами жизнеобеспечения и бортовыми компьютерами. Экипаж проводит здесь сеансы связи с ЦУПом (Центр управления полётами, г. Королёв) и выполняет основные операции по управлению станцией.

Обеспечение жизнедеятельности

Модуль обеспечивает проживание экипажа: в нём находятся спальные места (две каюты), обеденный стол, холодильник, медицинская аптечка и средства гигиены. В рабочем отсеке также установлены беговая дорожка и велоэргометр для поддержания физической формы космонавтов.

Стыковка грузовых кораблей

Кормовой стыковочный узел «Звезды» является основным портом для приёма грузовых кораблей «Прогресс» (Россия) и ранее — европейских «ATV» (Automated Transfer Vehicle). Эти корабли доставляют топливо, воду, продукты и научное оборудование.

Модернизации и доработки

Замена систем

В ходе эксплуатации на модуле неоднократно проводились модернизации. В 2008 году была заменена система «Электрон-ВМ» на более надёжную версию. В 2012 году установлены новые панели солнечных батарей с повышенной эффективностью. В 2018 году проведена замена бортового компьютера на более производительный (ЦВМ-101).

Интеграция с другими модулями

После стыковки модуля «Звезда» к нему последовательно были пристыкованы другие элементы российского сегмента: малые исследовательские модули «Поиск» (2009) и «Рассвет» (2010), а также многоцелевой лабораторный модуль «Наука» (2021). «Звезда» служит центральным узлом для передачи данных и подачи электроэнергии между этими модулями.

Интересные факты

• Модуль «Звезда» является единственным на МКС, который имеет собственную двигательную установку, способную изменять орбиту всей станции. Без него МКС не могла бы поддерживать высоту полёта.
• Внутри модуля установлен «космический звонок» — колокол, в который бьют при стыковке нового корабля или при смене экипажа.
• Во время строительства модуля в 1990-х годах несколько раз вставал вопрос о его полной замене на американский модуль «Habitat», но из-за высокой стоимости и политических договорённостей было решено сохранить «Звезду».
• В 2020 году, к 20-летию работы модуля на орбите, на его корпусе была обнаружена утечка воздуха (микротрещина), которая была временно загерметизирована экипажем с помощью специальной заплаты.

Источники

• «Ракетно-космическая корпорация „Энергия“ имени С. П. Королёва: история и современность» (2004)
• «Международная космическая станция: российский сегмент» (ГКНПЦ им. Хруничева, 2010)
• «Мир-2: от проекта к МКС» (журнал «Новости космонавтики», № 7, 2000)
• «Служебный модуль „Звезда“: 20 лет на орбите» (Роскосмос, 2020)
• «ISS Program: Russian Segment» (NASA, 2021)