Ракета-носитель с кораблём «Союз МС-04» на старте. Фото Роскосмоса
Напомним: 1 декабря 2016 года запуск автоматического грузового корабля «Прогресс МС-04» был аварийно прекращён на участке выведения, вскоре после включения двигателя третьей ступени ракеты-носителя «Союз-У».
По результатам расследования аварии, которое завершилось 11 января 2017 года, наиболее вероятной причиной прекращения полёта признали «вскрытие бака окислителя третьей ступени в результате воздействия элементов, возникших при разрушении двигателя… из-за возгорания и дальнейшего разрушения насоса окислителя». Переводя с официально-делового на русский, можно сказать, что из-за внезапного отказа взорвался один из важнейших узлов двигателя; осколки, образовавшиеся при взрыве, повредили бак жидкого кислорода (окислителя) ступени; дальнейшее выведение на орбиту стало невозможным и прекратилось. Корабль достиг высоты около 190 км, вернулся в атмосферу и рассыпался в её плотных слоях «над труднодоступной безлюдной гористой местностью территории республики Тыва»…
Соответственно, «причиной возгорания насоса окислителя могло стать возможное попадание посторонних частиц в полость насоса либо нарушение технологии сборки двигателя, например, несоответствие зазоров между шнеком и втулкой, между плавающими кольцами и крыльчаткой, а также возможный дисбаланс и биение ротора турбонасоса». Тут уже чистая техника либо заводской брак. Проявившийся дефект идентифицировали как «производственный».
У большинства публики нередко возникает блокировка сознания во время сообщений отечественных СМИ о запуске очередного спутника на «Союзе» или о штатной посадке «Союза»… Неискушённый (или попросту уставший от потока «новостей») разум протестует, когда для того, чтобы понять, о чём идёт речь, его заставляют лишний раз сосредоточиться на смысле сообщения или всмотреться в индексы, сопутствующие названию корабля или ракеты. Чтобы как-то облегчить жизнь, в ближайших выпусках Offсянки будет представлен небольшой глоссарий ракетно-космических терминов и названий. Надеемся, даже для постоянных посетителей портала он будет полезен.
Третья ступень ракеты-носителя «Союз ФГ» с заменённым двигателем. Фото NASA
Возвращаясь к последствиям декабрьской аварии. Поскольку пилотируемые запуски осуществляются с использованием ракеты «Союз-ФГ», оснащённой тем же двигателем третьей ступени РД0110, что и «Союз-У», в январе 2017 года было принято решение заменить двигатели носителей для кораблей «Союза МС-04 »и «Прогресс МС-05». Третью ступень «Союза-У» для автоматического грузовика возвратили с космодрома Байконур в самарский Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс», где производятся эти ракеты. В то время носитель для «Союза МС-04» ещё находился в цехах завода.
В Самаре и была выполнена замена двигателей РД0110 производства Воронежского механического завода (ВМЗ) — на такие же, но из партии, изготовленной в другое время (по всей видимости, данного дефекта в них не было). Эти отзывы продукции на завод-изготовитель оказались не единственными. «Для исключения повторения подобной [аварийной] ситуации разработан план мероприятий, в настоящее время выпускаются дополнения к нему. В соответствии с планом, все блоки третьей ступени ракет-носителей, оснащённые двигателем 11Д55 [РД0110], будут отозваны на предприятие-изготовитель РКЦ «Прогресс» (Самара) для дополнительных проверок», — сообщил Роскосмос.
Учитывая характер и последствия аварии, подготовка к запуску пилотируемого корабля находилась под особым вниманием. Первоначально планировалось, что первым 22 февраля в космос уйдёт грузовик «Прогресс МС-05» на последней оставшейся ракете «Союз-У» с заменёнными двигателями, а 27 марта состоится старт «Союз МС-04» с экипажем — уже на ракете «Союз-ФГ».
«Прогресс» улетел вовремя и нормально достиг орбиты, а вот «Союз» остался в Монтажно-испытательном корпусе (МИК) космодрома. Дело в том, что в январе 2017 года при подготовке к запуску в системах этого корабля была обнаружена неполадка — негерметичность спускаемого аппарата.
Запуск транспортного грузового корабля «Прогресс МС-05». Фото Роскомоса
Один из «источников в ракетно-космической отрасли» сообщил, что «во время испытаний на Байконуре был выявлен ряд проблем, поэтому, скорее всего, вместо планировавшегося корабля полетит «Союз» с другим заводским номером». Так и вышло: номер 734 заменили номером 735, который готовился для миссии «Союз МС-05». Но сам Роскосмос официально утверждал, что решение о замене корабля никак не связано с состоянием матчасти.
Возможно, обмен имел иную причину. Ряд экспертов отмечали, что «ложементы кресел Юрчихина и Фишера в 735-м смотрятся лучше, чем в 734-м, поскольку изначально они в нем и должны были стоять». Эта версия имеет под собой основания.
Когда началась подготовка к миссии, экипаж «Союза МС-04», насчитывал трёх человек и состоял из российских космонавтов Александра Мисуркина (командир), Николая Тихонова (бортинженер-1) и астронавта NASA Марка Ванде Хея (Mark T. Vande Hei, бортинженер-2). Тренировки для полёта, старт которого намечался на 11 марта 2017 года, начались в Центре подготовки космонавтов (ЦПК) имени Ю. А. Гагарина, но «всё пошло не так».
После секвестирования космического бюджета России и невозможности запуска в ближайшее время многофункционального лабораторного модуля (МЛМ) «Наука», было принято решение сократить численность российских космонавтов, работающих на МКС. 28 октября 2016 года Роскосмос утвердил новые составы сразу четырёх длительных экспедиций — МКС-51/52, 52/53, 53/54, 54/55 на 2017 год.
В итоге экипаж «Союза МС-04» был полностью изменён — теперь в полёт должны были отправиться Фёдор Юрчихин и Джек Фишер, которые по предыдущему плану готовились к миссии «Союза МС-05» в мае 2017 года. Их дублёрами стали Сергей Рязанский и Рэндолф Брезник (Randolph James Bresnik). Место третьего космонавта занимал грузовой контейнер.
Впрочем, в прессе обсуждались и иные причины смены матчасти «Союза МС-04»: говорилось, в частности, что номер 734 был построен за бюджетные средства, а номер 735 — по контракту с NASA. Как реально эти факты связаны с заменами кораблей — сказать сложно, но пертурбации привели к переносу пуска с 27 марта «на двадцатые числа апреля», как сообщали источники в ракетно-космической отрасли.
Фёдор Юрчихин и Джек Фишер. Фото Роскосмоса
17 марта «Союз МС-04» поступил на испытательный стенд космодрома Байконур для проверки герметичности. Тесты, проводимые в вакуумной камере с использованием гелиево-воздушной смеси в проверяемых объёмах (считается, что на сегодня — это самый надёжный метод) заняли почти неделю.
29 марта прошли предстартовую проверку солнечные батареи корабля — в ходе испытаний их раскрывали, осматривали и проводили процедуру «засветки»: на панели направляли специальные лампы, контролируя уровень тока в бортовой кабельной сети. Всё шло штатно, разрывов цепей не было, солнечные батареи работали.
Одновременно с испытаниями оба экипажа МКС-51/52 — основной и дублирующий — приступили в ЦПК к сдаче экзаменов и комплексных экзаменационных тренировок. В отличие от студентов вузов, отдувающихся перед «преподами» за банальным столом, экипажи отчитывались о своих знаниях и умениях на специализированном тренажёре «Дон-Союз».
Интересно, что заключительный тест на устранение негерметичности (разумеется, виртуальной) на станции был сдан досрочно: космонавты получили выигрыш по времени… нарушив бортовые инструкции! «Может быть, не со всеми нештатными ситуациями мы достаточно чисто отработали, здесь есть определённого рода сложности, — поделился опытом Фёдор Юрчихин (это будет его пятый полёт, он уже провёл 537 суток в космосе). — … На станции у нас была разгерметизация, и экипаж очень хорошо выполнил свою работу. Я считаю, что мы справились хотя бы потому, что действовали не по документации. Мы спасли гораздо больше и быстрее, чем, если бы мы реально действовали по документации».
3 апреля было принято решение доставить экипажи на космодром, где через три дня они продолжили подготовку к полёту и тренировки: отработку баллистических операций на орбите, ручное причаливание корабля к станции, а также контроль укладок с научным оборудованием.
Подготовка экипажа к полёту продолжалась и на космодроме. Фото Роскосмоса
7 апреля начались операции по заправке «Союза МС-04» компонентами топлива и сжатыми газами. На следующий день корабль переместили в МИК космических аппаратов, где в специальном стапеле продолжилась его подготовка к предстоящему старту, намеченному на 20 апреля.
10 апреля «Союз МС-04» взвесили и состыковали с переходником, соединяющим корабль с третьей ступенью ракеты-носителя. Ещё через пять дней, учитывая штатное прохождение всех подготовительных и сборочных операций, техническое руководство Ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия» и Госкомиссия по проведению лётных испытаний пилотируемых космических комплексов приняли решение готовить носитель к вывозу на стартовый комплекс.
17 апреля ракету с кораблём вывезли на «Гагаринскую» площадку и установили в пусковое устройство. Через два дня Госкомиссия на Байконуре утвердила первый сокращённый с трёх до двух человек экипаж «Союза МС-04» в составе российского космонавта Фёдора Юрчихина и американского астронавта Джека Фишера (дублёры — космонавт Роскосмоса Сергей Рязанский и астронавт NASA Рэндолф Брезник).
20 апреля, за 8 часов до старта начался обратный отсчёт, за 5 часов — заправка ракеты компонентами топлива, за 2 часа 30 минут экипаж занял места в корабле. Поисково-спасательные операции запуска обеспечивала авиация Минобороны России, занявшая позиции по траектории запуска на оперативных аэродромах в Байконуре, Джезказгане, Караганде, Горно-Алтайске и Кызыле. В обеспечении старта принимали участие 125 военнослужащих, десять вертолётов Ми-8, три самолёта Ан-26 и Ан-12, а также 15 единиц наземной техники.
В 10:13:44 по Москве в расчётное время ракета-носитель ушла в полет. Через 10 минут «Союз МС-04» был успешно выведен на орбиту и приступил к сближению с МКС.
Старт «Союза МС-04» состоялся точно в назначенное время. Выведение прошло штатно
Впереди у экипажа 136 суток пребывания на орбите. Как уже говорилось, работать Юрчихину и Фишеру предстоит вдвоём. Это одна из основных сложностей предстоящего полёта: нагрузка на экипаж вырастет в полтора раза, по сравнению с экипажем из трёх человек. «Мы будем усердно работать на станции, когда останемся на ней вдвоём, и приложим все усилия, чтобы выполнить и полностью реализовать научную программу», — заявил перед полётом Джек Фишер. «Если раньше работу на МКС выполняли трое, то сейчас нам придётся передвигаться быстрее и делать это вдвоём Я думаю, что чувство плеча будет нам помогать. Ну и будем перемещаться быстрее», — добавил Фёдор Юрчихин.
Итоги экспедиции МКС-51/52 покажут, удалось ли реализовать планы повышения производительности орбитального труда космонавтов.
Всего в российских планах на 2017 год стояли три грузовых «Прогресса» (один, как мы помним, уже с февраля на орбите) и четыре «Союза МС». Кроме уже улетевшего должны стартовать «Союз МС-05» (плановая дата — 28 июля), «Союз МС-06» (16 сентября) и «Союз МС-07» (26 октября). В принципе, это число запусков обычно для пилотируемой программы.
Однако, как мы знаем, задачи на орбите придётся решать экипажу сокращённой численности. Вероятно, общие затраты на пилотируемые полёты в условиях секвестирования бюджета можно было бы снизить и иначе. Но альтернативное решение — запуск двух-трех кораблей вместо четырёх — могло привести к росту издержек на единицу продукции, «сломать» сложившийся технологический цикл и в итоге негативно отразиться на надёжности «Союзов». Так что выбранный вариант можно считать если не оптимальным, то рациональным.
Сейчас экипажи на МКС доставляет «Союз МС», в ближайшем будущем к нему присоединятся CST-100 и Dragon V2. Обратим внимание на слоган. Коллаж NASA
Тем не менее, в ближайшем будущем российские корабли ожидают более жёсткие испытания, чем снижение числа доставляемых космонавтов. Начиная с 2011 года, когда американские шаттлы «ушли на пенсию», «Союзы» (и ракеты, и корабли) были единственным средством доставки экипажей на МКС. Но в 2018 году всё может измениться. Как известно, по коммерческой пилотируемой программе CCP (Commercial Crew Program) американские частные фирмы создают два пилотируемых транспортных корабля — CST-100 (Boeing) и Dragon V2 (SpaceX). Оба будут обладать многоразовыми возвращаемыми аппаратами и заметно превосходить «Союзы» по функционалу — каждый в идеале сможет доставить на МКС и забрать с неё семь человек. При этом, следует заметить, что NASA, покупающее у частников услуги по доставке астронавтов, многоразовости не просит и требует экипаж в составе «не менее четырёх человек».
Пока программа CCP идёт с заметными задержками: в 2010 году, когда NASA заключило первые контракты на пилотируемые коммерческие полёты, предполагалось, что «частники» начнутся лет через пять. Суровая реальность исказила планы.
Агентство приобрело у Boeing шесть миссий, и первая должна была состояться в конце текущего года. Перед ней в апреле планировалось выполнить 30-дневный беспилотный полёт Boe-OFT, а в июле — пробный пилотируемый двухнедельный Boe-CFT. Но на самом деле первая миссия состоится (если не будет новых переносов) летом 2018 года, а вторая — не ранее августа 2018 года. В штатном режиме CST-100 вероятно сможет летать в 2019 году.
Кроме технических проблем с самим кораблём, на сроках сказывается и ситуация с носителем: надёжнейший Atlas V всё ещё не сертифицирован для пилотируемых полётов, а Boeing так и не решил проблем повышенных аэродинамических нагрузок на корабль и ракету в пилотируемых миссиях.
Пресс-конференция по кораблю CST-100. Фото Кена Кремера
У Илона Маска ситуация немногим лучше. Первый — беспилотный — полёт Dragon V2 сейчас намечается на конец 2017 года, а первый пилотируемый — на второй квартал 2018 года. У ракеты Falcon 9 также отмечаются проблемы с надёжностью, как показала прошлогодняя сентябрьская авария на стартовом комплексе.
Более того, уже в этом году компания SpaceX призналась, что в лопатках турбонасосных агрегатов двигателей возникают трещины. Возможно, они представляют опасность только при повторном использовании, а возможно — всегда. В любом случае, проблему придётся решать до начала пилотируемых пусков.
Также заметим, что системы аварийного спасения обоих кораблей всё ещё не прошли испытания в ситуации срабатывания при максимальном скоростном напоре.
Совершенно без злорадства заметим, что проблем у американских «частников» хватает. Недавно, Wall Street Journal опубликовал выдержки из черновика отчёта американской счётной палаты GAO (U.S. Government Accountability Office), касающиеся хода реализации программы CCP. В частности, ревизоры отметили низкую вероятность начала пилотируемых полётов даже в 2019 году.
Ситуация усугубляется тем обстоятельством, что NASA не стало заключать новых контрактов на доставку астронавтов на МКС российскими кораблями после 2018 года. Видимо, учитывая реалии, компания Boeing уже приобрела два места в «Союзах» в счёт погашения долгов РКК «Энергия» по проекту «Морской старт». Представляется, что так Boeing подстраховал свои обязательства перед NASA по коммерческой доставке астронавтов.
Вероятно, проблемы с программой CCP позволят «Союзу» удержать своё монопольное положение на рынке в течение ещё пары лет. Но нет никаких оснований считать, что американцы не смогут довести до ума CST-100 и Dragon V2. И когда они начнут регулярно летать, российские корабли могут остаться без работы. Точнее, потребность в них для нужд МКС резко снизится. Придётся их загружать по своим внутренним задачам, чего может оказаться недостаточно. Почему бы не вернуться к идее туристических полётов? И здесь встаёт вопрос: кто успеет первым — Россия или США?
В кабине «Дракона» помещается семь человек. Фото Robert C. Fisher
На первый взгляд, все преимущества за американскими кораблями — они семиместные, а значит, на первых порах будут вряд ли сильно загружены: для работы по программе МКС вполне достаточно 3-4 человек. Поэтому в каждый полёт кроме штатных астронавтов можно брать ещё 3-4 пассажиров. Условно говоря, каждое «платное» место может даже оказаться дешевле, чем на «Союзах».
Но на стороне последних — более-менее отлаженная инфраструктура подготовки «космических туристов». К тому же, вряд ли заокеанские конкуренты смогут решить все организационные вопросы по размещению туристов на борту корабля, запускаемого в интересах государственной программы. Потому здесь у России есть определённая фора. Сможем ли мы её реализовать — вот вопрос.