Nave cargo da trasporto "Progress": modifiche, caratteristiche

Il progresso è un veicolo spaziale di trasporto, che viene posto principalmente in orbita dal veicolo di lancio della Soyuz. In precedenza, era utilizzato per rifornire le stazioni sovietiche Salyut e Mir, e ora trasporta merci, carburante per razzi, acqua e gas compressi alla ISS 3-4 volte all'anno.

Il primo lancio della navicella spaziale Progress avvenne nel 1978. Successivamente la consegna fu effettuata alla stazione spaziale sovietica Salyut-6. Da allora, la nave da carico è stata modificata più volte, e diverse generazioni sono cambiate, prima che il moderno velivolo da trasporto Progress-MC apparisse.

Programma di volo

Una nave cargo senza equipaggio viene lanciata in orbita da un veicolo di lancio Soyuz-U, ma viene gradualmente dismessa. In futuro, Soyuz-2 sarà responsabile della consegna dei Progress alla ISS.

La nave può attraccare con qualsiasi porto del segmento russo della Stazione Spaziale Internazionale. Dopo la connessione e il fissaggio sicuro, l'equipaggio apre il boccaporto per lo scarico. Dato che gli astronauti possono arrivare a Progredire in orbita, la nave è classificata come presidiata, sebbene sia lanciata senza persone.

Tutto consegnato viene scaricato sulla ISS. L'equipaggio trasporta oggetti, l'ossigeno e l'azoto gassoso sono prodotti per aumentare la pressione nell'atmosfera della stazione spaziale, e il carburante per l'acqua e il razzo viene trasportato attraverso sistemi di trasporto speciali ai serbatoi installati nel segmento russo.

Quindi "Avanzamento" viene caricato con detriti e oggetti non necessari, il portello è chiuso e la nave si sgancia. aereo non ha protezione termica e fa un ritorno autodistruttivo all'atmosfera, completando il suo volo.

Progresso: caratteristiche

Il veicolo spaziale prodotto da RSC Energia è costituito da tre compartimenti: modulari strumentali, componenti di rifornimento (invece del veicolo di discesa Soyuz) e un modulo di carico sigillato con unità di aggancio e sistema di alimentazione del carburante per razzi. La nave ha un peso di lancio fino a 7200 kg, ha 7,23 m di lunghezza e un diametro massimo di 2,72 m. Il diametro del vano di carico è 2,2 m.

Il progresso è in grado di trasportare fino a 1.800 kg di carico secco, 420 litri di acqua, 50 kg di aria o ossigeno e 850 kg di carburante per missili. Per il viaggio di ritorno la nave può caricare da 1000 a 1600 kg di rifiuti e 400 kg di rifiuti liquidi. Il veicolo, completamente schierato in orbita, è largo 10,6 metri.

Il progresso è certificato per rimanere nello spazio fino a 6 mesi. Secondo l'orario dei voli, poco prima del lancio della prossima nave da trasporto merci, il dispositivo viene disconnesso dalla stazione, liberando la porta di attracco. In precedenza, Progress dopo la consegna eseguiva molte attività aggiuntive, inclusi esperimenti scientifici e dimostrazioni tecniche nello spazio. A differenza della "Unione", la nave da trasporto non è in grado di separare i suoi moduli, perché non è destinata alla sopravvivenza.

Baia di carico

Invece del veicolo di discesa, la nave Progress ha un modulo per i componenti di rifornimento, che contiene 4 serbatoi di carburante riempiti con carburante dimetilidrazina asimmetrico (eptile) e un ossidante (tetrossido di azoto).

Inoltre, il comparto dispone di 2 serbatoi d'acqua in cui è possibile erogare fino a 420 kg di acqua alla Stazione Spaziale Internazionale e raccogliere fino a 400 kg di rifiuti liquidi (acque reflue e urina). Inoltre, il modulo di rifornimento è dotato di bombole di gas sferiche che possono contenere fino a 50 kg di ossigeno, azoto o aria compressa.

Il carburante per razzi viene scaricato attraverso i connettori dell'interfaccia docking, da dove entra nel sistema di alimentazione ISS attraverso un adattatore. Per evitare la contaminazione, le tubazioni del carburante vengono lavate dopo l'uso. Non passano attraverso i compartimenti abitati della stazione spaziale, in modo che i membri dell'equipaggio non entrino in contatto con sostanze chimiche tossiche.

I serbatoi di gas si trovano anche all'esterno del modulo dell'equipaggio, in modo che eventuali perdite non provochino il rilascio di gas nell'atmosfera dell'ISS.

Scompartimento di unità strumentale

Il design di questo modulo è identico al Soyuz, ma ha una configurazione leggermente diversa. Comprende il sistema di propulsione, il sistema di alimentazione e i sensori, nonché i computer di bordo. In un contenitore sigillato sono installati i sistemi per garantire condizioni termiche, alimentazione, comunicazioni, telemetria e navigazione. La parte non pressurizzata del vano strumenti comprende il motore principale e il sistema di propulsione a combustibili liquidi.

La centrale è utilizzata per le manovre che controllano l'orientamento, si avvicina per l'aggancio e la regolazione dell'orbita, oltre che per impartire un impulso di frenata per la de-orbitazione. La navicella Progress-M è equipaggiata con un sistema di propulsione a freni correttivi KTDU-80. Comprende 4 serbatoi sferici che possono contenere fino a 880 kg di UDMH (eptile) e il tetrossido di azoto N ₂ O ₄ . Il motore principale C5.80 può funzionare con tre livelli di spinta. La spinta nominale è 2950 N. Il KTDU-80 pesa 310 kg e fornisce una spinta per 326-286 s. Il motore funziona a una pressione nella camera di 8,8 bar. KTDU-80 ha una lunghezza di 1,2 me un diametro di 2,1 m.

Oltre alla sua centrale principale, Progress è equipaggiato con 28 motori di controllo del movimento multidirezionale, la spinta di ognuno dei quali è di 130 N. La KDDU comprende 4 serbatoi di carburante e 4 serbatoi con gas elio compresso per aumentare la pressione in essi. L'eptile e l'ossidante rimasti inutilizzati dopo l'attracco con la ISS ricostituiscono le riserve della stazione spaziale (ad eccezione del volume richiesto per la frenatura).

La quantità totale di carburante per razzi può variare da 185 a 250 kg. Per la correzione orbitale, Progress utilizza quattro o otto dei suoi propulsori per il controllo dell'orientamento orientato nella giusta direzione. I motori principali, di regola, non vengono utilizzati per questo, poiché ciò creerebbe un carico sull'interfaccia di collegamento tra la ISS e la nave da trasporto.

Il modulo dello strumento ha un sistema di alimentazione costituito da due batterie solari che si aprono quando il dispositivo è in orbita. La durata della batteria è di 10,6 m Inoltre, il sistema di alimentazione include batterie integrate.

Lo scomparto strumenti è dotato di un computer di bordo principale, che è responsabile di tutti gli aspetti della missione. Dopo un recente aggiornamento, Progress è stato dotato di un computer digitale CVM-101 e di un sistema di telemetria digitale MBITS. Il nuovo computer è più leggero di 60 kg rispetto al vecchio Argon-16. La transizione al sistema digitale ha permesso alla nave di trasportare 75 kg di carico aggiuntivo.

Tutti i dispositivi avionici si trovano nel comparto ermetico del veicolo Progress, che è due volte più lungo di quello della Soyuz, poiché è qui che si trova l'equipaggiamento che si trovava nell'aeromobile con equipaggio situato nel modulo di attracco.

Missione di volo

I progressi sono lanciati su un razzo Soyuz-U (e Soyuz-2 dal 2014), che lo porta a un'orbita data in meno di 9 minuti. Dopo la separazione dall'acceleratore di lancio, l'astronave dispiega le sue batterie solari e le antenne di comunicazione per completare il processo di ingresso nella traiettoria di volo desiderata. Dopo questo, Progress inizia una procedura standard di avvicinamento a 34-Turn con la Stazione Spaziale Internazionale. È inoltre disponibile una versione accelerata dell'aggancio con la ISS in soli 4 giri, ma ciò richiede una certa dinamica e un lancio preciso in orbita dal veicolo di lancio.

Mentre si avvicina alla stazione spaziale, Progress esegue le correzioni della traiettoria, aumentando l'altitudine di volo e riducendo la distanza. Allo stesso tempo, la nave da carico effettua manovre che preparano la base per l'attracco automatico. Questa procedura inizia a grande distanza dalla ISS. Progress utilizza il sistema radio CURS, che comunica con la sua controparte sulla stazione spaziale, al fine di fornire al computer del veicolo i dati di navigazione man mano che si avvicina. A causa di ciò, durante il viaggio la nave manovra e regola il percorso.

A una distanza di 400 m, l'equipaggio a bordo della ISS può controllare a distanza la nave di trasporto utilizzando il sistema TORU, che, in caso di guasto dell'automazione, consente l'aggancio manuale.

Quando Progress si sta avvicinando alla Stazione Spaziale Internazionale, inizia a salire di livello rispetto alla sua docking station. Dopo il livellamento, la nave da trasporto rimane a una distanza di 200 m, in attesa del completamento del breve periodo di preparazione, durante il quale l'equipaggio controlla l'allineamento e i sistemi dell'aeromobile. Dopo che tutto è stato controllato, Progress riprende l'approccio e avvia delicatamente i suoi propulsori per l'ormeggio alla velocità di 0,1 m / s. Dopo l'aggancio morbido, le serrature si bloccano, formando un attacco sicuro di due velivoli, e quindi inizia il controllo standard di un'ora della tenuta della connessione. Successivamente, l'equipaggio può aprire il portello della navicella per iniziare le operazioni di scarico e carico.

Mentre il Progresso è ancorato, l'equipaggio lo libera, trasferendo gli oggetti alla stazione. Il carburante viene pompato da un comando dalla Terra e acqua da un comando dal pannello di controllo del modulo cargo. I gas della turbina nei vani abitabili vengono rilasciati direttamente all'interno della nave da trasporto e quindi entrano nella ISS. Dopo aver caricato i rifiuti e i rifiuti liquidi, il portello si chiude e Progress viene sganciato.

La nave cargo può completare una missione aggiuntiva in poche settimane o prepararsi per un completamento più veloce del volo. Quando il compito del veicolo spaziale in orbita sarà completato, i suoi motori inizieranno a frenare e bruciare nell'atmosfera sopra l'Oceano Pacifico, in modo che le parti rimanenti possano cadere lontano dalle aree di terra popolate.

"Progress-M1»

Questa cosiddetta modifica del carburante della navicella Progress è stata progettata specificamente per la Stazione Spaziale Internazionale. RSC Energia ha reimpacchettato il vano centrale di rifornimento di carburante per fornire più carburante alla ISS. Ulteriori serbatoi di carburante sono stati collocati nel vano centrale a causa di serbatoi d'acqua che sono stati spostati nella parte anteriore della nave. 12 serbatoi con miscela di azoto e ossigeno per l'atmosfera della stazione si sono spostati sul lato esterno della nave attorno al "collo" tra i moduli di carico e di carburante.

È stato inoltre introdotto un nuovo sistema di controllo digitale del volo, approccio e docking KURS-MM, che ha sostituito la versione precedente.

Il primo volo della M1 si è svolto il 1 febbraio 2000 presso la stazione spaziale Mir. E il 6 agosto 2000 fu fatto il primo lancio della nave da carico Progress alla ISS.

"Progress-M2"

Dal 1980, Energia ha sviluppato una nuova e più pesante modifica di una nave da trasporto con un modulo cargo esteso. L'aereo è stato consegnato nello spazio usando il razzo Zenith, in grado di trasportare fino a 10-13 tonnellate di carico in un'orbita vicina alla Terra. I piani iniziali prevedevano il lancio dal cosmodromo di Plesetsk in un'orbita ad alta pendenza (62 gradi rispetto all'equatore) destinata alla stazione Mir-2.

Il crollo dell'URSS ha sostanzialmente distrutto tutti i piani per utilizzare Zenith come razzo per il programma spaziale con equipaggio russo, poiché è stato prodotto nell'Ucraina indipendente.

Successivamente, RSC Energia ha pianificato di utilizzare M2 come nave di consegna per la ISS, tuttavia problemi politici e finanziari hanno bloccato il progetto per molti anni.

Alla fine degli anni '90, quando i rapporti russo-ucraini si sono stabilizzati, RSC Energia ha cercato di ripristinare il progetto sulla base di Progress-M2. I progetti pubblicati del modulo Enterprise e gli eventuali futuri compartimenti russo-ucraini per la ISS potrebbero utilizzare l'hardware sviluppato per questo progetto.

Progresso MM

Per la prima volta presentato nel 2008, la modifica della nave da carico per il trasporto ha ricevuto un moderno sistema di controllo di volo digitale TsVN-101, che ha sostituito l'obsoleto computer Argon-16. Inoltre a bordo è apparso un nuovo sistema di telemetria radio in miniatura MBITS. Questi miglioramenti hanno permesso un controllo del volo più veloce ed efficiente, riducendo la massa totale dell'avionica di 75 kg e riducendo il numero di moduli di quindici unità.

"Progress-MC»

La navicella cargo di nuova generazione è stata lanciata per la prima volta il 21 dicembre 2015. La modernizzazione della produzione dei veicoli Progress, che ha toccato anche la Soyuz pilotata, ha interessato principalmente i sistemi di comunicazione e di navigazione, sostituiti dall'elettronica moderna. Il veicolo spaziale era equipaggiato con nuovi sistemi di navigazione (CURS), comunicazioni radio (ECTS) e posizionamento (GPS / GLONASS), nonché una linea di comunicazione per determinare il movimento relativo. Queste modifiche non hanno influenzato in modo significativo l'aspetto del progresso, ad eccezione del numero di antenne dispiegate sulla nave di trasporto e l'installazione di supporti esterni per i satelliti CubeSat.

Il dispositivo è in grado di trasportare il carico in un compartimento a tenuta stagna e di fornire carburante, acqua e gas compressi alla stazione spaziale.

Progress-MC è stato sviluppato per il lancio sul razzo Soyuz-2-1A aggiornato, che ha permesso alla nave di fornire un grande carico utile alla ISS. Il dispositivo è ancora compatibile con Soyuz-U, che sta gradualmente cedendo il passo a una nuova versione, alternando voli tra di loro in modo che i problemi possano essere risolti senza un'interruzione significativa della catena di approvvigionamento. La navicella Progress può attraccare con qualsiasi porto del segmento russo della ISS, ma per questo scopo vengono solitamente utilizzati il ​​modulo Pirs e la porta dello scompartimento di servizio Zvezda.

7 agosto 2017. Roscosmos ha annunciato il completamento con successo dei test di volo del modello.

Il corso per la modernizzazione

Durante la transizione dalla versione MM alla versione MS, la nave è cambiata leggermente dall'esterno e non ha subito cambiamenti significativi dall'introduzione del dispositivo negli anni '70, sebbene all'interno vi siano alcune differenze significative.

Mantenendo la comunanza della variante con equipaggio e carico, il programma spaziale russo ha l'opportunità unica di introdurre per la prima volta nuovi sistemi su un veicolo senza pilota e, dopo un'attenta verifica, introdurli sulla Soyuz.

Va notato che i cambiamenti nella produzione di missili non sono fatti immediatamente. L'ammodernamento viene effettuato in modo coerente, ea volte nuovi e vecchi sistemi vengono combinati per poter utilizzare la tecnologia testata nel tempo lasciata come riserva in caso di problemi. Lo stesso accade con l'aggiornamento della nave Progress-MM alla versione MS. Poiché Soyuz passa dalla versione TMA-M alla MS in circa sei mesi, ciò consente di identificare e correggere eventuali difetti della navicella spaziale senza pilota, riducendo il rischio complessivo.

ECTS-TCA

La modernizzazione include la sostituzione del sistema di comunicazione radio Kvant-V prodotto in Ucraina con il sistema di telemetria ECTS-TKA unificato. A causa di ciò, la Russia ha iniziato a controllare in modo indipendente la produzione di antenne, alimentatori ed elettronica di comunicazione. Inoltre, il nuovo sistema di telemetria e comando è in grado di utilizzare i satelliti di comunicazione geostazionari di Luch per ritrasmettere la telemetria a terra e ricevere comandi ritrasmessi su sezioni dell'orbita che sono fuori linea di vista dalle stazioni terrestri russe Klen-R che operano a Mosca e Zheleznogorsk.

Un altro aggiornamento delle comunicazioni è stato l'introduzione di un collegamento di comunicazione con la stazione spaziale durante l'approccio, fornendo la navigazione relativa come fonte aggiuntiva di dati di navigazione. Progress-MS è dotato di ricevitori GPS e GLONASS per determinare con precisione il tempo, calcolare il vettore di stato e determinare l'orbita, consentendo di calcolare in modo più preciso l'impulso di avviamento del motore, non più affidandosi al monitoraggio del radar, che è possibile solo con il passaggio delle stazioni di terra. Una copertura del 100% fornirà l'ingresso di un'altra stazione di terra situata nel cosmodromo di Vostochny.

Sistema TV

Il cargo da trasporto Progress-MS è dotato di un sistema di telecamere migliorato e utilizza la trasmissione digitale per fornire una migliore qualità dell'immagine all'ISS e al Centro di controllo missione, necessario per controllare il processo di convergenza e sovrapposizione di video e dati per il controllo remoto del veicolo spaziale (in se necessario).

I miglioramenti apportati al sistema di gestione del volo, al software di bordo e ai sistemi di comunicazione, hanno permesso di passare dalla trasmissione video analogica a quella digitale, migliorando la qualità dell'immagine durante l'ormeggio.

Controllo del traffico e sistema di navigazione

Nella nuova generazione delle navi russe Progress e Soyuz, la navigazione è notevolmente migliorata. Il sistema radio KURS-A ha sostituito il nuovo KURS-NA digitale.

IL CORSO consente al veicolo spaziale di effettuare l'avvicinamento, l'ormeggio finale e l'attracco in modalità automatica. In questo caso, i segnali inviati dalla stazione target vengono ricevuti da diverse antenne e vengono utilizzati per determinare la traiettoria e gli angoli di inclinazione per l'approccio a lungo raggio, a partire da 200 km, nonché l'angolo di inclinazione, direzione e vista, distanza e velocità di avvicinamento durante l'ormeggio. Tutti i componenti della produzione ucraina sono stati sostituiti e si è ottenuta una riduzione complessiva del peso aumentando le sue capacità. KURS-NA ha bisogno solo di un'antenna e fornisce misurazioni più accurate, permettendo di effettuare l'aggancio completamente automatizzato della navicella Progress o Soyuz con la ISS.

Altri miglioramenti

Meccanismi per il lancio dei satelliti CubeSat in orbita sono apparsi sulla superficie esterna del veicolo spaziale di trasporto merci. Al di fuori di ogni compartimento è ora possibile trasportare fino a quattro container per lanciare piccoli satelliti. Inoltre, all'esterno di Progress-MC, è stata installata una protezione aggiuntiva del vano di carico contro micrometeoriti e detriti spaziali. Per migliorare l'affidabilità del veicolo spaziale, il meccanismo di aggancio era dotato di un'unità di backup.