Транспортный корабль снабжения

Транспортный корабль снабжения — это класс космических аппаратов, предназначенных для доставки грузов, топлива, расходных материалов и научного оборудования на орбитальные станции, а также для возвращения на Землю отработавших ресурсов и результатов экспериментов. В отличие от пилотируемых кораблей, транспортные корабли снабжения, как правило, не имеют систем жизнеобеспечения для длительного пребывания экипажа и не рассчитаны на возвращение людей, хотя некоторые из них могут быть оснащены спускаемыми аппаратами для возврата грузов. Основные задачи таких кораблей — обеспечение бесперебойной работы орбитальных станций, пополнение запасов топлива, воды, воздуха, продовольствия и доставка нового оборудования.

История

Ранние проекты и первые полёты

Первые концепции транспортных кораблей снабжения появились в 1960-х годах, когда стало очевидно, что длительное пребывание человека на орбите требует регулярной доставки ресурсов. В СССР разработка автоматического грузового корабля началась в рамках программы «Союз». В 1978 году был запущен первый Прогресс (7К-ТГ) — модификация пилотируемого корабля «Союз», лишённая системы жизнеобеспечения экипажа и оснащённая грузовым отсеком. Он успешно состыковался со станцией «Салют-6» и доставил более 2,3 тонны грузов. Прогресс стал первым в мире серийным транспортным кораблём снабжения.

В США в 1970-х годах рассматривались проекты грузовых версий корабля «Аполлон» и шаттлов, но реализация откладывалась. Первым американским грузовым кораблём стал SpaceX Dragon (2010 год), созданный частной компанией SpaceX. Он был разработан в рамках программы NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) и стал первым коммерческим транспортным кораблём, способным возвращать грузы на Землю.

Развитие в XXI веке

С началом эксплуатации Международной космической станции (МКС) потребность в транспортных кораблях снабжения резко возросла. В 2000-х годах появились новые проекты: Cygnus (компания Orbital Sciences, ныне Northrop Grumman), HTV «Конотори» (Японское агентство аэрокосмических исследований, JAXA) и ATV «Жюль Верн» (Европейское космическое агентство, ESA). В 2010-х годах Китай запустил серию грузовых кораблей Тяньчжоу для своей орбитальной станции «Тяньгун».

В России в 2020-х годах разрабатывается новый транспортный корабль «Прогресс МС» — модернизированная версия с улучшенными системами управления и увеличенной грузоподъёмностью. Также ведётся проектирование перспективного корабля «Союз-ГВК» (грузовой возвращаемый корабль), который должен заменить «Прогресс» в 2030-х годах.

Классификация

Транспортные корабли снабжения классифицируются по нескольким признакам:

По способу возврата грузов

• Невозвращаемые — после доставки грузов корабль сгорает в атмосфере или затопляется в океане. Пример: «Прогресс», ATV, HTV, Cygnus.
• Возвращаемые — оснащены спускаемым аппаратом для возвращения на Землю грузов (например, результатов экспериментов, отработавшего оборудования). Пример: Dragon, «Тяньчжоу» (частично), перспективный «Союз-ГВК».

По типу стыковки

• Автоматические — стыковка с орбитальной станцией осуществляется без участия экипажа, по командам с Земли или с помощью автономной системы. Пример: «Прогресс», Cygnus.
• Полуавтоматические — стыковка контролируется экипажем станции с помощью телеметрии. Пример: HTV (стыковка с помощью манипулятора станции).

По назначению

• Универсальные — доставляют смешанные грузы (топливо, воду, оборудование, научные приборы). Пример: Dragon, «Прогресс».
• Специализированные — предназначены для доставки определённого типа грузов, например, топливные модули или контейнеры с научным оборудованием. Пример: ATV (основной упор на топливо и воду).

Устройство и характеристики

Типичный транспортный корабль снабжения состоит из нескольких основных отсеков:

• Грузовой отсек — герметичный или негерметичный контейнер для размещения грузов. В герметичных отсеках перевозятся чувствительные к вакууму грузы (продовольствие, научное оборудование, одежда), в негерметичных — топливо, баллоны с газами, крупногабаритное оборудование.
• Двигательная установка — включает маршевые двигатели для коррекции орбиты и маневров, а также двигатели ориентации. Используется для сближения со станцией и последующего сведения корабля с орбиты.
• Система стыковки — стыковочный узел, обеспечивающий механическое соединение со станцией и герметизацию. На современных кораблях применяются как активные (с подруливающими устройствами), так и пассивные стыковочные системы.
• Система управления — бортовой компьютер, навигационные приборы, датчики для автономной стыковки.
• Система терморегуляции — поддерживает заданную температуру внутри корабля.

Основные характеристики некоторых кораблей

Применение

Снабжение орбитальных станций

Основная функция транспортных кораблей снабжения — обеспечение работы долговременных орбитальных станций. На МКС регулярно (примерно раз в 2–3 месяца) прибывают грузовые корабли от разных стран-участниц. Они доставляют:

• Топливо для двигателей станции (гидразин, азотный тетраоксид);
• Воду и кислород (в баллонах или в виде электролизных установок);
• Продовольствие и предметы гигиены для экипажа;
• Научное оборудование и материалы для экспериментов;
• Запасные части и инструменты для ремонта.

После разгрузки корабли загружают отработавшими материалами, мусором и отходами, затем отстыковываются и сгорают в атмосфере Земли.

Доставка грузов на другие орбиты

В перспективе транспортные корабли снабжения могут использоваться для доставки грузов на лунную орбиту (например, в рамках программы NASA Artemis) или к марсианским станциям. В 2020-х годах разрабатываются проекты грузовых кораблей для лунной орбитальной станции Gateway.

Научные исследования

Некоторые корабли (например, Dragon) могут быть использованы для проведения автономных научных экспериментов в космосе, а также для возвращения результатов на Землю. Это позволяет проводить исследования в условиях микрогравитации без необходимости пилотируемых миссий.

Перспективы развития

В 2020-х годах ведутся работы над созданием многоразовых транспортных кораблей снабжения. Например, компания SpaceX разрабатывает Starship — сверхтяжёлую многоразовую систему, которая может доставлять до 100 тонн грузов на низкую околоземную орбиту. В России разрабатывается «Союз-ГВК» — грузовой возвращаемый корабль, который должен обеспечить доставку грузов на МКС и возврат их на Землю.

Китай планирует расширение флота грузовых кораблей «Тяньчжоу» для обслуживания своей многомодульной станции. Европейское космическое агентство рассматривает создание нового грузового корабля на базе технологий ATV.

Интересные факты

• Первый в мире транспортный корабль снабжения «Прогресс-1» (1978 год) доставил на станцию «Салют-6» 2,3 тонны грузов, включая топливо, воду, продовольствие и научное оборудование.
• Грузовой корабль Dragon компании SpaceX стал первым коммерческим аппаратом, который успешно состыковался с МКС (2012 год) и вернул грузы на Землю.
• Японский корабль HTV «Конотори» (в переводе «белый аист») не имеет собственной системы стыковки — он захватывается манипулятором станции и пристыковывается к порту.
• Европейский ATV «Жюль Верн» (2008 год) был самым тяжёлым грузовым кораблём своего времени — его стартовая масса превышала 20 тонн.
• В 2023 году российский «Прогресс МС-22» доставил на МКС рекордную партию топлива — более 1,5 тонн.

Источники

• Космонавтика: энциклопедия / под ред. В. П. Глушко. — М.: Советская энциклопедия, 1985.
• Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королёва: официальные материалы о кораблях «Прогресс».
• NASA: документация по программам COTS и CRS (Commercial Resupply Services).
• JAXA: отчёты о миссиях HTV «Конотори».
• ESA: данные о миссиях ATV.
• SpaceX: технические характеристики корабля Dragon 2.