Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Орбитальный корабль кроме целевой полезной нагрузки может также оснащаться сменными отсеками и универсальным оборудованием, предназначенным для обслуживания полезного груза. Устанавливаемые на ОК для решения задач полетов (сверх указанной минимальной массы) дополнительные средства по своему характеру делятся на две группы: составные части ОК и собственно полезный груз. Составные части ОК разрабатываются как элементы его конструкции и могут быть отсеками (стыковочный модуль, шлюзовая камера кабины) или универсальным оборудованием (манипулятор, узлы крепления ПГ). Сменные специализированные отсеки и агрегаты ОК используются для проведения орбитальных операций при выполнении заданного плана конкретного полета и обеспечивают соответствующую сферу деятельности экипажа, а универсальное оборудование применяется для установки ПГ и работы с ними. Сменные отсеки и оборудование в совокупности составляют сменные элементы ОК, устанавливаемые в зависимости от задач полета.

К числу сменных отсеков и универсального оборудования относятся:

• стыковочный модуль;

• выдвижная часть туннеля;

• андрогинный периферийный агрегат стыковки;

• штанга с антенной;

• система крепления манипулятора;

• бортовой манипулятор;

• выносное рабочее место экипажа;

• верхняя остронаправленная антенна ОНА-1;

• нижняя остронаправленная антенна ОНА-II;

• дополнительный бак окислителя;

• лабораторный отсек;

• водородный модуль;

• дополнительный бак горючего;

• средство перемещения космонавтов.

Стыковочный модуль (СМ) используется при стыковке на орбите с орбитальными станциями и другими космическими аппаратами и устанавливается в передней части отсека полезного груза (ОПГ). СМ представляет собой сферический отсек диаметром 2,67 метра, который в верхней части переходит в цилиндрический туннель с выдвижной частью и установленным на ней андрогинным периферийным агрегатом стыковки (АПАС-89), который обеспечивает стыковку с себе подобным в отличие от известной схемы «штырь – конус». Его периферийно расположенные три трапециевидных лепестка, центрирующие узлы при контакте, наклонены внутрь агрегата (к оси стыковки), а не наружу, как в проекте «Союз-Аполлон». Агрегат стыковки имеет люк диаметром около 0,8 метра для перехода экипажа в состыкованный с ОК космический аппарат и автоматически стыкуемые разъемы связей с ним. Таким же стыковочным узлом был оборудован запущенный к орбитальному комплексу «Мир» в 1989 году технологический модуль «Кристалл».

При подготовке к стыковке выдвижная часть туннеля тремя синхронно работающими электромеханическими системами телескопически выдвигается за обводы ОК в рабочее для стыковки положение и после стыковки образует единый герметичный контур с основным объемом СМ (общая высота СМ в рабочем положении около 5,7 метра). В случае отказа механизмов выдвижения и остановки выдвижной части туннеля в промежуточном положении предусмотрено ее аварийное отделение пиросредствами, что позволяет беспрепятственно закрыть створки перед спуском. На внешней поверхности СМ установлены четыре раскрывающиеся штанги с антеннами радиотехнических средств сближения, а также телевизионная камера для контроля стыковки. С кабиной экипажа СМ связан переходным туннелем. При открытых люках кабины и модуля обеспечивается выход экипажа в СМ и через люк АПАС переход в состыкованный КА. В задней части СМ находится еще один люк, на котором может быть установлен туннель для перехода в лабораторный отсек. Другим назначением стыковочного модуля является шлюзование экипажа при выходе в открытый космос.

Шлюзовая камера кабины (ШКК) разработана для выхода экипажа в открытый космос и может быть использована вместо СМ как более легкий отсек в случаях, когда решение задач полета не связано со стыковкой, и имеет системы многоразового шлюзования, аналогичные применяемым в СМ. В рабочем отсеке шлюзовой камеры могут одновременно находиться два космонавта, в выдвинутом тоннеле камеры – один.

Средство перемещения космонавта (СПК) предназначено для работы в открытом космосе в течение 4-6 часов. Имея микрореактивные двигатели, работающие на сжатом газе, СПК управляется космонавтом и позволяет ему выполнять координатные перемещения в пределах сотен метров и задавать любую ориентацию в космосе. На ОК могут быть установлены два СПК в специальных каркасах: один – по левому, другой – по правому борту. При подготовке к полету на СПК космонавт надевает скафандр в СМ или ШКК, выходит в ОПГ, занимает место в СПК и фиксируется в нем, после чего СПК отделяется от ОК. Аналогичное средство перемещения космонавта было испытано космонавтами А. Викторенко и А. Серебровым на орбитальном комплексе «Мир». Правда, там они были привязаны к станции тросом.

Выносное рабочее место (ВРМ) устанавливается на конце манипулятора, с его помощью космонавт может быть доставлен к месту предстоящих работ. ВРМ оснащено необходимым инструментом и средствами фиксации. В транспортном положении ВРМ размещено на борту отсека полезного груза. Оно устанавливается на штатное устройство захвата манипулятора космонавтом вручную.

Дополнительные баки для топлива устанавливаются в ОПГ в случае необходимости совершения полетов продолжительностью более 7 суток. Конструкция дополнительных баков выполнена так, что через них может быть проложен туннель для связи кабины экипажа с лабораторным отсеком.

Лабораторный отсек служит для размещения научно-исследовательской аппаратуры, устанавливается в отсеке полезного груза и соединяется с кабиной экипажа, СМ или ШКК герметичным туннелем. В первом полете на ОК был установлен блок дополнительных приборов 37КБ диаметром 4,1 метра, который явился прототипом лабораторного отсека. В блоке дополнительных приборов были размещены дополнительная аппаратура системы телеизмерений в целях увеличения объема регистрируемых параметров на начальном этапе летных испытаний и аккумуляторные батареи.

Система бортовых манипуляторов (СБМ) предназначена для работ с полезным грузом и включает два бортовых манипулятора, разработанных в Ленинградском Центральном научно-исследовательском и опытно-конструкторском институте робототехники и технической кибернетики, и телевизионные камеры для контроля их работы.

Манипулятор имеет сходную с RMS (канадский манипулятор шаттла) кинематическую схему и состоит из шести вращательных степеней подвижности и трех звеньев (плеча, локтя и кисти) и имеет одну транспортную степень (для начальной установки в грузовом отсеке корабля). Корневой узел и стыки звеньев имеют двухстепенные шарниры, каждый из которых снабжен электроприводами, а на конце кистевого звена установлено захватное устройство с воронкой-ловителем, поворачивающееся вокруг оси звена. Звенья манипулятора изготовлены из углепластика. Одна из трех телевизионных камер установлена на кистевом звене манипулятора, две другие – в ОПГ и имеют поворотные устройства. В зависимости от задач полета или потребности в резервировании на ОК могут быть установлены как два манипулятора (по левому и правому борту), так и один из них. Работа с манипулятором возможна в автоматическом и ручном режимах управления. Он имеет 6 степеней свободы, грузоподъемность 30 тонн, рабочую зону в сфере радиусом 15,5 метров и точность позиционирования 3 см.