Космический грузовик: Транспортный корабль снабжения (ТКС), СССР

История создания и эксплуатации конкурента транспортного корабля «Союз» - уникального транспортного корабля снабжения ТКС.

ТКС или Транспортный корабль снабжения — советский многофункциональный космический корабль созданный в 1960-1970-е годы в ОКБ-52 (сейчас АО «ВПК «НПО машиностроения») под руководством Владимира Николаевича Челомея. Корабль предназначался для полетов на орбитальную станцию военного назначения «Алмаз».

ТКС создавался как альтернатива транспортным «Союзам» и превосходил их по многим параметрам. Носителем для него служила ракета «Протон» — самая мощная «рабочая лошадка» отечественной космонавтики, не считая сверхтяжелых Н-1 и «Энергии». Но после нескольких пусков, полностью готовый проект закрыли.

Впоследствии ТКС получил второе рождение, послужив основой для модулей орбитальных станций «Мир» и МКС.

Так в представлении художника выглядела стыковка Транспортного корабля снабжения (ТКС) и станции «Салют-7»

История создания транспортного корабля снабжения (ТКС)

Во второй половине 1960-х годов в СССР начинаются работы по орбитальной станции «Алмаз». Станция задумывалась как наблюдательный пункт на орбите, в котором длительное время будут жить космонавты и проводить съемку Земли с помощью мощного телескопа-фотоаппарата «Агат-1».

Естественно, для обслуживания такой станции потребуются регулярные рейсы грузовых и пилотируемых кораблей. Кроме того, требовались и обратные рейсы со станции на Землю, с грузом отснятых материалов и данных разведки. Предварительные расчеты показали, что грузоподъемности и вместительности кораблей «Союз» будет недостаточно для полноценного функционирования станции.

В 1967 году в Центральном конструкторском бюро машиностроения (ЦКБМ, ранее ОКБ-52) началась разработка транспортного корабля снабжения.

Основные задачи, поставленные перед ТКС:

• доставка на орбитальную пилотируемую станцию (ОПС) топлива, грузов и экипажа;
• подъем орбиты ОПС;
• управление полетом комплекса ОПС+ТКС в течение длительного времени;
• доставка экипажа на Землю;
• возврат на Землю спускаемого аппарата с полезным грузом в автоматическом режиме.

Первые эскизы ТКС были готовы в том же 1967 году. Однако потом в 1969 году разработка была прервана, в связи с задачей в кратчайшие сроки создать станцию «Салют» в связке с «Союзом», как «наш ответ американцам», высадившимся на Луне. К работе над ТКС вернулись в 1970 году, а через пять лет начались летно-конструкторские испытания.

Устройство транспортного корабля снабжения (ТКС)

Корабль состоит из двух основных блоков: возвращаемого аппарата (ВА) и функционально-грузового блока (ФГБ).

ФГБ представляет собой цилиндрический отсек, диаметром 2,9 м, который с одной стороны имел расширение до 4,1 м. В задней части ФГБ расположен стыковочный узел, с противоположной стороны присоединяется возвращаемый аппарат. Во внутреннем объеме отсека располагается электронная аппаратура и укладка с полезным грузом. ФГБ отделен от ВА герметичной стенкой, в которой находится люк для перехода экипажа.

Возвращаемый аппарат выполнен в виде усеченного конуса и своей формой напоминает американские корабли типа «Джемини». Внутри могут располагаться три космонавта или возвращаемый груз, массой до 500 кг. В верхней части ВА находится носовой отсек с реактивной системой управления спуском (РСУ), тормозной двигательной установкой (ТДУ) и парашютами. Сверху ТДУ во время старта крепилась аварийная двигательная установка (АДУ), которая отстреливалась на 170-й секунде полета.

Отличительной особенностью возвращаемого аппарата ТКС был переходный люк в ФГБ, расположенный в нижней части капсулы. При посадке — это самое теплонапряженное место корабля и такое расположение люка вызвало множество споров. Была опасность прогара люка и гибели космонавтов. Однако все последующие испытания показали надежность конструкции.

Еще один люк находится в боковой стенке ВА. Он предназначен для посадки и высадки экипажа.

Для доступа к переходному люку центральное из трех кресел космонавтов было сделано откидным. При стыковке со станцией космонавты должны были перейти из ВА в ФГБ, где около стыковочного агрегата находился пульт управления стыковкой. Эта схема отличается от применяемой в «Союзах», где космонавты во время стыковки находятся в своих креслах. Но в каком-то смысле в ТКС управлять стыковкой было бы удобнее, так как и пульт и иллюминаторы находятся рядом со стыковочным узлом, и нет необходимости использовать перископ.

Спускаемый аппарат, помимо всего прочего, был многоразовым. После приземления, теплозащиту на капсуле восстанавливали. Таким образом ВУ можно было использовать до 10 раз.

Перед конструкторами во время проектирования корабля стояла задача сделать его составные блоки максимально автономными. Поэтому ВА и ФГБ получили раздельные системы управления. По сути эти блоки могли выполнять каждый свою задачу. Например, ВА могли отправить на Землю, а ФГБ остался бы на орбитальной станции как дополнительный модуль.

ТКС был первым из отечественных кораблей, где часть электроники сделали цифровой. Создатели корабля не стали делать полностью цифровую систему управления, так как в то время цифровые системы были развиты слабо и полностью полагаться на них побоялись.

Для запуска ТКС была создана модификация «Протона» УР-500К-ТКС. В целом она мало отличалась от других «Протонов». Сверху ракеты устанавливался корабль, защищенный головным обтекателем. В отличие от «Союзов» обтекатель не закрывал корабль полностью, оставляя открытым возвращаемый аппарат. Это помогло упростить работу САС. Теперь при ее срабатывании не нужно было отстреливать обтекатель — ВА сразу отрывался от ракеты.

Еще одной особенностью САС ТКС была одновременная работа АДУ и ТДУ в аварийной ситуации. Это стало возможно благодаря особой конфигурации носового отсека, когда векторы тяги обеих двигательных установок направлены в одну сторону.

ТКС обладал и некоторым запасом расширения своих возможностей. Если отказаться от многоразовости корабля, то внутренний объем спускаемого аппарата можно было увеличить, и тогда число членов экипажа составило бы 6 человек.

Внешний вид космического корабля ТКС

Технические характеристики ТКС

• Экипаж — 0-3 чел.
• Стартовая масса — 21,62 т
• Внутренний объем — 49,88 куб. м.
• Длина в стартовом положении — 17,51 м
• Длина на орбите — 13,2 м
• Масса полезной нагрузки с ВА — 12,6 т
• Масса полезного груза без ВА — 5,2 т
• Емкость топливных баков — 3,8 т
• Мощность солнечных батарей — 3,5 кВт
• Жилой объем ВА — 3,5 куб. м.
• Масса возвращаемого груза — 50 кг с экипажем, 500 кг без экипажа.
• Длительность автономного полета — 4 сут.
• Длительность автономной работы в составе ОПС — 90 сут.
• Длительность автономного полета ВА — 3 ч.
• Максимальное время нахождения экипажа в ВА (автономном) — 31 ч.
• Тип топлива: АТ+НДМГ

Летно-конструкторские испытания космического корабля ТКС

В ходе ЛКИ, начавшихся в 1975 году, были проведены испытания элементов корабля на прочность и надежность. До 1979 года на Байконуре было осуществлено несколько успешных запусков САС. С 1976 года начались запуски в космос массо-габаритных макетов ТКС.

Макет представлял два возвращаемых аппарата, поставленных друг на друга. В космосе они должны были разделиться и сесть каждый самостоятельно. До 1979 года было произведено 4 пробных пуска. Первый запуск прошел успешно. На втором, из-за аварии ракеты, один возвращаемый аппарат был спасен САС, второй — уничтожен. Третий запуск — успешный. На четвертом оба аппарата были потеряны из-за замыкания электропроводки.

В целом результаты испытаний оценивались как успешные. Одна авария была связана с ракетой. В остальном, САС доказала свою надежность, автоматический спуск проходил в заданном режиме. Некоторые ВА побывали в космосе два раза.

Запуски самих ТКС (с ФГБ) начались в 1977 году, всего было проведено 4 пуска.

1. 17 июля 1977 г.  — «Космос-929». Первый запуск ТКС. В качестве ПН был использован балластный груз. Корабль провел несколько маневров на орбите. 17 августа ВА отделился и совершил посадку. ФГБ находился на орбите до 3 февраля 1978 г. и выполнил несколько самостоятельных маневров. За перемещениями корабля внимательно следили американцы, и думали, что русские испытывают какой-то межорбитальный буксир.
2. 25 апреля 1981 г. — «Космос-1267». Корабль находился в автономном полете до 19 июня, после чего был пристыкован к станции «Салют-6». ВА отделился от корабля месяцем раньше — 24 мая. Полноценной стыковки ТКС и станции не было, так как стыковочные узлы отличались. Совместный полет продолжался до 29 июля 1982 г. За это время ТКС несколько раз корректировал орбиту ОПС. После этого ТКС вместе с «Салютом» были сведены с орбиты.
3. 3 марта 1983 года — «Космос-1443». Корабль был успешно и полноценно пристыкован к станции «Салют-7», благодаря новой проставке для стыковочных агрегатов. Совместный полет продолжался до 14 августа 1983 г. После этого ВА вернулся на Землю с результатами экспериментов, а ФГБ работал на орбите еще 26 суток.
4. 27 сентября 1985 г. — «Космос-1686». Был пристыкован к ОПС «Салют-7». Корабль несколько раз поднимал орбиту станции. В ВА был установлен комплекс «Пион-К» для наблюдения за объектами потенциального противника. Корабль сошел в орбиты 7 февраля 1991 г.

Дальнейшая судьба космического корабля ТКС

В 1982 году госкомиссия решила отказаться от использования ТКС в качестве пилотируемого корабля. И этого несмотря на то, что к полетам было подготовлено множество космонавтов.

Четвертый ТКС уже готовился к пилотируемому полету. В срочном порядке он был переделан в автоматический (модификация ТКС-М). А после этого и остальные планы по выпуску ТКС были приостановлены.

Основной причиной отказа от корабля считается токсичное топливо ракеты «Протон» и самого ТКС. Однако существует мнение, что отказались от корабля по внутриполитическим мотивам. В дальнейшем в стране началась перестройка и развал Союза, и на ТКС не было лишних денег.

Уже изготовленные ФГБ были положены в основу нескольких космических аппаратов. ФГБ был использован при строительстве модуля «Квант» станции «Мир», и аппарата «Скиф-ДМ» («Полюс»), запущенного ракетой «Энергия». Модуль «Заря» Международной космической станции так же был сделан на основе ФГБ, как и его дублер – модуль «Наука» (ФГБ-2).

Неудачный опыт кооперации космических держав – «Экскалибур-Алмаз» на базе советского ТКС

Возвращаемому аппарату повезло меньше — он так и не нашел свое применение. На основе возвращаемого аппарата предлагалось сделать корабли-спасатели для американской станции «Freedom», а затем и МКС. Но идея не получила развития. С российской стороны не было средств, а американцы не захотели спонсировать чужие разработки.  В 1993 году два ВА были проданы на аукционе и попали в американский музей.

В 2005 году Центр Хруничева участвовал в конкурсе Роскосмоса на пилотируемый корабль нового поколения с проектом, в основу которого лег ВА ТКС. Но конкурс выиграла РКК «Энергия» с кораблем, который сейчас получил название «Федерация». Запускать ПТК от Центра Хруничева предлагалось на ракете-носителе «Ангара».

В том же году появилась компания «Excalibur Almaz». Это частная британская фирма, планировавшая совершать туристические полеты на модернизированных ВА ТКС. Ее российским партнером было НПО Машиностроения. Компания объявила о громких планах, и с гордостью завила, что использует великое советское наследие. В 2012 году компания планировала начать полеты, а к 2015 году собиралась продавать туры с облетом вокруг Луны. Стоимость путевки в космос оценивалась в 100 млн. фунтов.

Однако «Excalibur Almaz» так и не смогла найти инвесторов, а те, кто доверил компании свои деньги обратились в суд с обвинениями в мошенничестве. По слухам, организаторам пришлось распродать оставшиеся детали космических аппаратов. С 2012 года фирма прекратила свою деятельность.

Источник: http://mykosmos.ru/