Муртазин Р.Ф.«Быстрая» схема стыковки российских транспортных кораблей c МКС. Перспективы и развитие проекта.

В гостях интернет-портала «Планета Королёва»  заместитель начальника отдела баллистики РКК «Энергия», кандидат технических наук Рафаил Фарвазович Муртазин – разработчик «быстрой» схемы стыковки российских транспортных кораблей c МКС [Р.Ф. Муртазин – один из ведущих специалистов РКК «Энергия», которые стали инициаторами «быстрой» схемы сближения с МКС и активно осуществляли её разработку и внедрение – ред.].

Проводит интервью Волков Олег Николаевич, заместитель руководителя проекта «Великое начало».

Волков О.Н.: Рафаил Фарвазович, добрый день!

Муртазин Р.Ф.: Добрый день!

В.: Все любители космонавтики испытали 1 августа прошлого года лёгкий шок, когда узнали, что корабль «Прогресс М-16М» состыковался с МКС не через двое суток после старта, а буквально через пять часов после старта. 31 октября этот «фокус» был опять повторен. Расскажите, пожалуйста, откуда появилась идея «быстрой» стыковки и почему она стала возможной именно сейчас.

М.: Хороший вопрос, особенно слово «фокус»! Интересно очень!!! История вопроса началась, наверное, года три - четыре назад, и, честно сказать, с этим вопросом к нам в отдел баллистики обратился Александр Гдальевич Деречин [заместитель генерального конструктора РКК «Энергия» – ред.]. Как Вы помните, у нас [в России, в Роскосмосе – ред.] была группа космонавтов-туристов. Для них «быстрая» доставка на борт МКС являлась очень актуальной, потому что летать 50 часов или двое суток в ограниченном объёме корабля «Союз» (вот здесь у меня картинка: полкуба [0.5 куб. метра – ред.] на человека – это в спускаемом аппарате, и 1,2 куба в сумме с бытовым отсеком) – это, согласитесь, нелегко, особенно для женщин. Вспоминается, были некоторые проблемы у Анюши Ансари, ей было очень тяжело выдержать этот 2-суточный полет. Ну, вот для примера картинка из презентации характеризует свободный объём «Союза». Посмотрите, действительно достаточно тесно ребятам, особенно если они «габаритные». И представьте, они находятся в этом объёме очень и очень долго. В своих поездках на космодром, я часто разговаривал с нашими космонавтами (с Павлом Виноградовым, с Александром Калери) по этой проблеме. У них однозначное мнение: если есть возможность летать быстрее, это надо делать.

Вообще-то говоря, все первые стыковки начинались именно как «быстрые» стыковки – что у нас, что в Соединённых Штатах. Недавно отмечалось 50-летие полёта кораблей «Восток-3» и «Восток-4». Это первый групповой полёт, когда сначала выводился один аппарат, потом в эту же плоскость, в окрестность первого корабля выводился другой. Вот такая баллистическая схема была принята в Советском Союзе. Мы пользовались тем, что у нас две близко расположенные стартовые площадки. На орбиту суточной кратности (это примерно высота орбиты 200 км) запускался первый корабль, и ровно через сутки этот корабль «проходил» через стартовую площадку второго корабля [имеется в виду прохождение трассы полета – ред.]. Второй корабль выводился в этот момент, и оба корабля оказывались в близкой окрестности. Это была даже не «быстрая» стыковка, не «быстрое» сближение. Это было так называемое «прямое» выведение (Direct). Американцы тоже пошли по пути «быстрых» схем. Правда, у них стартовая площадка расположена очень удобно: они имели в день две попытки для запуска кораблей в одну плоскость. Каким образом это происходило? У них широта точки старта 28,5 градусов. Сначала запускался корабль-мишень с наклонением [орбиты – ред.] примерно 28,9 градусов на восходящей части витка [имеется в виду в точку на восходящей части орбиты – ред.]. Затем примерно через виток, уже на нисходящей части витка [имеется в виду в точку на нисходящей части орбиты – ред.], также через стартовую площадку космодрома на мысе Кеннеди [Канаверал – ред.] «проходил» корабль-мишень. И в этот момент стартовал корабль-перехватчик. У них использовался корабль-перехватчик «Джемини», а в качестве мишени работала третья ступень ракеты «Аджена». Вот таким образом они интенсивно провели в 1965-1966 году шесть пусков и отработали полностью схему стыковки. Этот опыт впоследствии ими был использован в лунной программе «Аполлон». Они трижды летали на орбитальную станцию «Скайлэб» уже по 6-витковой схеме со стыковкой через 8,5 часов после старта. Надо сказать, что рекорд времени на пилотируемую стыковку [по суммарному времени полёта пилотируемого корабля от старта до стыковки – ред.] также принадлежит американцам.

Историю забывают. Вот уже 47 лет прошло с тех пор, как через 94 минуты после старта состыковался пилотируемый экипаж [имеется в виду корабль «Джемини-11», командир экипажа Ч.П. Конрад – ред.].

У нас было примерно четыре полёта [по «быстрой» схеме – ред.]. Мы были близки к тому, чтобы побить этот рекорд. Я сейчас Вам напомню. В октябре 1967 года летали два «Космоса» [беспилотные корабли «Союз» – ред.]: «Космос-186» и «Космос-188». Стыковка произошла через 77 минут после старта корабля «Космос-188». Через полгода, в апреле 1968 года, запускали «Космос-212» и «Космос-213». Стыковка произошла через 47 минут после второго старта, или через 38 минут после выведения. Это вообще абсолютный рекорд! Следующим был полёт Г.Т. Берегового, который, к сожалению, не смог состыковаться, хотя сблизился до 200 метров быстрее, чем за час [планировалось сближение и стыковка его корабля «Союз-3» с беспилотным кораблём «Союз-2» – ред.]. Он должен был состыковаться раньше американца Ч.П. Конрада [за меньшее суммарное время – ред.] и установить рекорд.

Вот это были первые стыковки. Дальше началась эпоха полётов и стыковок к орбитальным станциям. Для этого перешли на суточные схемы сближения. Суточная схема была менее напряжённая, использовалась с 1969 по 1986 год до запуска станции «Мир». Но надо отметить, по односуточной схеме были разные мнения. Считается, что адаптация к невесомости у космонавта происходит примерно за двое – трое суток. А через сутки перед началом стыковки у космонавтов наступал самый острый период адаптации к невесомости. И не всегда космонавты могли перейти в «ручной» режим [управления сближением и причаливанием – ред.] и адекватно завершить операции по стыковке.

В.: Через сутки?

М.: Через сутки. Если Вы помните, у нас было несколько нестыковок при использовании суточной схемы. В 1986 году запустили станцию «Мир». Было принято решение попытаться не маневрировать станцией. До этого орбиту станции мы корректировали всегда для стыковки с кораблем по суточной схеме. За две недели до старта мы проводили коррекцию орбиты станции, «готовили фазу» [имеется в виду относительное угловое положение корабля и станции на орбите – ред.]. Ну, об этом мы ещё будем говорить. Переходя на 2-суточную схему, думали, что станция «Мир», как очень тяжёлая, маневрировать перед стартом корабля уже больше не будет. Вот с тех пор мы летали и летаем (с 1986 года по 2012 год – 26 лет) по 2-суточной схеме. Возникла задача, а почему бы не попробовать стыковаться быстрее. У меня для примера в презентации представлена 2-суточная схема.

В.: Когда появилась задача стыковаться быстрее, стало понятно, что это не должен быть возврат к односуточной схеме, нужно использовать тот опыт, который был накоплен ранее, в 60-х годах. Можно ли состыковаться за три-пять витков, т.е. в течение первого дня выведения, когда ещё нет периода острой адаптации к невесомости?

М.: Олег, правильно. Во-первых, врачи считают, что усталость от невесомости, падение физических кондиций наступают где-то после шестого-седьмого витка. Вот в этот момент наступает усталость, наступает депрессия. Сразу же после выведения, и это говорят мне летавшие космонавты, у космонавтов, наоборот, состояние, близкое к эйфории. После долголетнего ожидания полёта, предполетной суеты они, наконец, взлетают и… попадают в невесомость. Вот такие слова они мне говорили: «Ощущение, что после выведения можешь «всех порвать!» У космонавтов действительно в этот момент ощущается прилив сил. Они не обращают внимания на невесомость. Потом – да, потом начинается усталость, начинается рутина, начинается закрутка.

Если Вы знаете, наши корабли должны закручиваться «на Солнце» [имеется в виду закрутка корабля на орбите вокруг поперечной оси, ориентированной на Солнце, – ред.]. Начинает «работать Кориолис». Если ты новичок, ты начинаешь смотреть в иллюминатор, и у тебя усталость нарастает. И вот – резкая усталость, человек полностью перестаёт быть работоспособным. Поэтому важно успеть сближение и стыковку завершить за шесть витков.

Итак, временная граница нам была определена – состыковаться до наступления усталости у экипажа. С другой стороны, существует ещё ограничение – это зоны видимости НИП [наземных измерительных пунктов – ред.], в которых мы можем работать со станцией. Как Вы понимаете, после развала Союза число «глухих» витков, на которых командная связь с кораблем отсутствует, у нас увеличилось (число НИП уменьшилось). Последний виток, где есть ещё более-менее полноценная 12-13-минутная зона, где можно ещё передавать команды и пообщаться с экипажем, – это пятый виток. Значит, сближение надо было бы выполнить за пять витков, и не более. Первоначально все наши разработки «быстрой» схемы связывались с выполнением сближения за пять витков. Была разработана, так называемая, 5-витковая схема. В течение двух лет примерно мы ее разрабатывали, писали ТР [технические решения – ред.], разговаривали со смежниками. Много было рутинной работы. Надо было многих уговорить, постепенно завоевывая себе союзников. Примерно год с лишним назад мы пришли к выводу, что можно реализовать 5-витковую схему. Перед тем, как использовать её на «Союзе», естественно, надо было бы её отработать на «Прогрессе». Это очень правильный подход. «Прогресс» – это беспилотный аналог «Союза», который позволяет нам многое отработать. Но здесь мы попали в непростую ситуацию. Пятивитковая схема фактически уже была на бумаге, всё было прописано, но оказалось, что её нельзя реализовать для «грузовика». Не хватало резерва для «закрытия» каких-то команд [выполнения определённого перечня работ, включая формирование команд, – ред.], в данном случае телеоператорного режима. Зоны шестого витка практически не было. Такая проблема не могла возникнуть на «Союзе», но надо было отработать на грузовике. А на «грузовике» мы этот режим не могли отработать, потому что не хватало зоны [связи – ред.]. Все операции нужно было сделать до пятого витка, что означало сокращение фазового диапазона.

Итак, мы потихонечку подходим к такому понятию, как фазовый диапазон. Как уже говорилось, последнее время мы летали по 2-суточной схеме, и фазовый диапазон у нас был 150 градусов. Что такое фазовый диапазон? Начальный фазовый угол – это угловое расстояние между кораблем и станцией в момент выведения корабля. Фазовый диапазон включает в себя все допустимые [значения – ред.] начальные фазовые углы. А для реализации любой схемы сближения у Вас есть оптимальный начальный фазовый угол и плюс-минус половина фазового диапазона. У 2-суточной схемы этот диапазон порядка 150 градусов. У 5-витковой схемы этот диапазон составляет порядка 35 градусов. Это значительно меньше, чем у 2-суточной схемы. Но опыт баллистиков позволяет рассчитывать манёвры поддержания МКС на орбите таким образом, чтобы к заданной дате старта обеспечить необходимый фазовый угол. Если бы мы сокращали разработанную 5-витковую схему до 4-витковой схемы, то тогда у нас фазовый диапазон был бы уже не 30-35 градусов, а был бы всего 15-20 градусов. Число противников перехода к «быстрой» схеме увеличилось бы многократно. Они бы говорили, что обеспечить необходимый фазовый угол с такой точностью слишком сложная задача.

Примерно год назад я и Юрий Николаевич Борисенко, зам. начальника отдела, сидели у меня в кабинете и думали, как же нам выйти из этого положения. И вот тут, как часто бывает, когда тебя зажимают в жёсткие рамки, возникла идея. И эта идея оказалась плодотворной. Объясню, в чём её смысл. Обычно после выведения на РН [ракете-носителе – ред.] нам нужен как минимум виток для того, чтобы померить фактическую орбиту [её параметры – ред.]. Это означает, что мы теряем целый виток на фазирование, т.е. уменьшается фазовый диапазон! Было принято решение не ждать целый виток, а, используя номинальное значение вектора выведения, заранее рассчитывать первые два импульса фазирования. В этом случае мы не теряем первый виток для фазирования, и фазовый диапазон не уменьшается. Такой подход был использован впервые в практике задачи сближения. Это решение противоречило основному правилу: запустись, померяйся, выдай импульсы. Сейчас же предлагалось следующее: выдай импульсы, потом померяйся, потом корректируйся. Между вторым и третьим витком мы ввели два корректирующих импульса, учитывающих фактическое выведение на РН. Ну а в заключение после участка дальнего сближения, начинается автономный участок, тот, который успешно работает уже 26 лет и не изменяется в нашей схеме.

Собственно говоря, произошла такая склейка двух вариантов: «быстрый» дальний участок сближения и далее оставшийся без изменения, хорошо отработанный автономный участок сближения. Таким образом, мы вышли на четыре витка, даже чуть меньше четырех витков: 5 часов 40 минут – 5 часов 45 минут при сохранении фазового диапазона в 35 градусов. Вот такая была идея!

В.: А международные партнёры? У нас же международная станция и на кораблях «Союз» летают не только российские космонавты, не только туристы, но и американские астронавты, европейские. С ними насколько было сложно согласовать эту схему? Были ли среди них противники этой схемы или сразу была поддержка?

М.: Вопрос очень сложный. Во-первых, мы ещё не запустили ни один пилотируемый корабль по «быстрой» схеме. Мы провели три успешных эксперимента, я бы даже сказал три с половиной. Потому что работать мы начали в апреле прошлого года на «Прогрессе М-15М». На «Прогрессе М-15М» мы отработали возможность выдачи первых двух импульсов по номинальному вектору выведения. Затем по фактическому вектору состояния провели уточняющие коррекции, хотя далее сближение было проведено по стандартной 2-суточной схеме. На «Прогрессе М-16М», «Прогрессе М-17М» и «Прогрессе М-18М» уже отрабатывалась полноценная 4-витковая схема. И здесь у американцев, у европейцев не было никаких к нам претензий, т.к. это наш корабль «Прогресс». Некоторые замечания у них были из-за того, что для обеспечения необходимого фазового угла требовалось перенести дату старта на один день в плюс или на один день в минус от первоначальной даты. Но мы эту работу решали в рабочем порядке, у нас как-то планово получалось. «Грузовик» особенно никого не волновал. А вот когда дело стало подходить к запуску «Союзов», начались вопросы: «Как вы собираетесь обеспечить фазовый угол? Это очень сложная программа! А если это всё сорвётся?»

Что мы им сейчас объясняем? Если вы запускаете «Союз» по «быстрой» схеме, у вас начальный оптимальный фазовый угол 30 градусов. Если у вас до старта пролетел вблизи космический мусор и потребовались какие-то маневры, и вы со своим начальным фазовым углом «выпали» из допустимого диапазона в 35 градусов, то у вас всегда остается возможность запускаться по 2-суточной схеме. Вы к 30 градусам прибавляете 360, получаете 390 градусов и летите себе спокойно по 2-суточной схеме. Как говорят в преферансе, «стол не пострадал»!

Можно спокойно продолжать сближаться по 2-суточной схеме. Ее ведь никто не отменял, космонавты по ней тренированы. Мы всеми силами, с баллистической точки зрения, объясняли своим американским коллегам, что такое возможно. Тогда американцы пытались подойти к этой проблеме с другой стороны: что может быть космонавтам не очень хорошо, что через четыре витка с ними будет очень плохо и т.д., и т.п. Хотя здесь, мне кажется, они немного лукавят. Почему? Потому что они уже летали по «быстрой» схеме на «Джемини» – по 3-5-витковой схеме, они летали к «Скайлэбу» за шесть витков, а не, как мы предлагаем, за четыре витка. Мы им предложили: «Ребята, давайте слетаем хотя бы один раз по этой 4-витковой схеме, потом встретимся через год и поговорим». Вот такие вопросы у наших партнёров.

На уровне специалистов, наших коллег, после стыковки корабля «Прогресс-М-16М» было много восторженных откликов. Один коллега из ЕКА прислал письмо (а тогда была Олимпиада в Лондоне): «Русским надо вручить золотую медаль за самую быструю стыковку!». Вот такие дела.

В.: А какие-то дополнительные мероприятия на МКС нужно проводить, чтобы обеспечить «быструю» схему стыковки?

М.: Мы должны обеспечить необходимый фазовый угол. Если ничего не делать, то даже в заданную дату мы и по 2-суточной схеме не получим необходимые условия для запуска. Поэтому, зная годовой план полёта, мы готовим оптимальный угол путём проведения манёвров поддержания высоты орбиты МКС. В случае, если их правильно распределить, то к заданной дате вы обеспечиваете все условия для старта. Кроме того, маневрированием обеспечиваются условия не только для старта «Союза», но и для спуска и «грузовика», и «Союза». Причем спуск «Союза» – это самая ответственная операция. Потому что там работают поисковики, там надо обеспечить условия спасения экипажа в первую очередь и т.д.

Т.е. этими коррекциями мы обеспечиваем всё, сразу полную цепочку предстоящих событий. К чему я свожу это? В любом случае, будь то 2-суточная схема, будь то «короткая» схема, всё равно надо проводить манёвры. Нам вот такие замечания американцы говорят: «Мол, в связи с необходимостью обеспечить такие точные фазовые условия может потребоваться слишком много коррекций орбиты станции». Спешу уверить Вас, что число коррекций не увеличилось ни на йоту, ни на единицу. Оно даже уменьшилось немножко. Если в прошлом - позапрошлом годах их было 18, 20, 21, то в этом году у нас плановое число – 17 коррекций.

Были у них опасения, что возможно понадобятся тормозные коррекции. Так вот, никаких тормозных коррекций мы не будем делать. Мы понимаем, что это не оптимально и не выгодно. Все коррекции будут только на разгон. Т.е. в рамках задачи планирования стратегии коррекции мы обеспечиваем необходимый фазовый угол. Если вдруг мы не обеспечиваем эти условия, то, ещё раз повторяю, и у нас во всех документах записано, мы сближаемся по 2-суточной схеме. Так почему мы должны отказываться от «быстрой» схемы, если это никому не вредит? Или вы сразу сближаетесь по 2-суточной схеме, или сближаетесь по «быстрой» 4-витковой схеме. И, быть может, с какой-то малой вероятностью – ну, там, 5%, – у вас сложится ситуация, что вам придётся перейти на 2-суточную схему. Так давайте попробуем лететь по «быстрой» схеме. Это вот ответ на вопрос о дополнительных мероприятиях.

Ещё раз повторяю: искусство баллистиков и ЦУПа, и нашей «Энергии» [РКК «Энергия» – ред.] позволяет успешно обеспечивать необходимые фазовые условия. Ну, для примера. Последняя коррекция перед мартовским полётом будет, по-моему, 22 марта. Если до 22 марта произойдёт какое-нибудь событие, например, космический мусор пролетит и нам надо будет от него уклоняться, просто-напросто эту мартовскую коррекцию уберём. И всё равно попадем в заданный диапазон. Отнюдь не нулевой, а ±15 градусов. Если между 22 и 28 марта появляется у нас мусор, мы, естественно, должны уклоняться от него, но при этом мы не «выскочим» из оптимального фазового диапазона. Т.е. оптимальным распределением коррекций (то, о чем я сейчас говорил) можно в принципе решить эту задачу.

В.: Большое спасибо. Следующий вопрос. 28 марта будет старт пилотируемого корабля «Союз». Требуется ли какая-то специальная подготовка экипажа для того, чтобы стыковаться по «быстрой» схеме? Подбирался ли специально космонавт, который может это осуществить?

М.: Ну, вернемся немножечко назад. В 2011 году, когда не было ещё ни положительного опыта, не было вот этой 4-витковой схемы, но мы уже начинали «пробивать» этот вопрос. Везде получали отказ. В том числе мы получили отказ и от ИМБП [Институт медико-биологических проблем – ред.]. Они прислали нам письмо, что есть вопросы со скафандрами, с жизнеобеспечением. Одно дело – «железо» (ну, извините, любители «Прогресса»!), другое дело – человек. И вот, как сейчас помню, у меня очень хорошая память на даты, 27 декабря 2011 года состоялась встреча в ИМБП. От «Энергии» участвовали руководитель НТЦ Николай Константинович Петров, космонавт Павел Владимирович Виноградов и Ваш покорный слуга. Мы разговаривали с руководством ИМБП. Удалось убедить их! Нам дали «зёленую улицу» для отработки «быстрой» схемы на грузовиках.

Касательно возможности проведения «быстрой» схемы на «Союзах» было принято следующее:

1. Должно быть два российских космонавта,

2. Должен быть один опытный (летавший) космонавт,

3. Использование специальных фармакологических препаратов.

Наверное, это справедливо. Всё так сложилось, что человек, который нас так активно поддерживал, Павел Владимирович Виноградов, возможно, будет первым испытателем «быстрой» схемы.

В.: Волею судеб так сложилось, что выбор пал на него?

М.: Скажем так, мы старались, чтоб воля судеб пала на него. Наверное, если что-то захотеть, то всё может получиться.

В.: А объём тренировок должен быть увеличен? Когда тренировки начинаются и когда заканчиваются?

М.: Первая тренировка будет в пятницу 22 февраля [запись интервью выполнена до этой даты – ред.], т.е. чуть более месяца до старта. Уже методисты отрабатывали эти режимы. Мы сидели с ними, обсуждали. Все, в принципе, более-менее довольны. Я открою секрет: мы с Павлом Владимировичем и его бортинженером отрабатывали 4-витковую схему ещё в июне прошлого года. Космонавты, имеющие опыт полётов, меня хорошо поймут. Какая сейчас схема? Экипаж взлетает, проводит первые 2 манёвра, потом закрутка, и долго-долго экипаж ничего не делает. Им скучно. Не просто скучно, а ещё и тяжело. Стеснённый объём, да ещё режим закрутки корабля «на Солнце», который влияет на организм человека, особенно на новичка. В общем, через сутки им нехорошо, наверное.

А в новой схеме всё до того плотно «сшито», что им некогда скучать. Они всё время будут находиться под контролем, им надо всё время быть в тонусе. И опять же, когда ты всё время работаешь, как говорил Каманин (я читал его записки), не устаёшь. Космонавты не устают – всё время работают. И ещё есть проблема, которую «выкатывали» нам американцы – это продолжительный стартовый день: от подъёма до старта, от старта до стыковки и вплоть до открытия люков и перехода в МКС. Мы им показали, что стартовые сутки по новой схеме ничем не отличаются от первого стартового дня при 2-суточной схеме сближения. Ну, может быть, отличается на один дополнительный час. Но на это можно идти. Можно дальше работать, наверное, ещё улучшать эту схему. Ещё быстрее добираться. Как-то так.

В.: Раф, ты сейчас сказал, что 4-витковая схема – не предел, что можно стыковаться быстрее. Правильно ли я понял, что это будет и 3-витковая схема, и 2-витковая. А отработка будет на грузовиках?

М.: Ну, по поводу отработки скажу сразу: все модификации схемы сближения, конечно, резонно отработать на «грузовиках». «Грузовик» позволяет в случае возникновения нештатной ситуации безопасно перейти к 2-суточной схеме и довести корабль до стыковки, т.е. решить главную задачу – доставить груз на МКС. В этом смысле, мы, естественно, любую задачу, когда будем вносить изменения в системе, будем отрабатывать на грузовиках.

Теперь по поводу возможностей. Олимпийский принцип никто не отменял – быстрее, дальше, выше. Ну, в данном случае – быстрее. Значит, раньше мы стыковались за 50 часов, сейчас – за 5,5 часов. Мы в 9 раз увеличили «скорость»! И ещё плюс (это для скептиков «быстрой» схемы): у нас по трём грузовикам экономия топлива составила примерно 20 кг на каждый. А это примерно 7-8 процентов от общего расхода топлива корабля на сближение. Т.е. помимо сокращения времени полёта мы имеем и вполне материальный выигрыш по топливу. Откуда, спрашивается, взялся этот выигрыш? Это очень легко объяснить. В отличие от обычного полёта, где нам необходимо выполнить 7 режимов построения ориентации («закрутка», ОСК, снова «закрутка», снова ОСК и т.д.), здесь необходимо только раз, сразу после выведения, построить ОСК и далее лететь в этой ориентации вплоть до стыковки. Вот вам и экономия примерно 20 кг.

В.: Если умножить 20 кг на 6 грузовых кораблей и 4 «Союза», получаем 200 кг в год. «Цифра» получается более существенной.

М.: Главное, нас волнует вот что. Мы улучшаем энергетику «Союза», и это позволяет «Союзу» обеспечить стыковку на больших высотах. Сейчас мы ограничиваем высоту стыковки, а, следовательно, и высоту полёта МКС из-за необходимости обеспечить выход из нештатных ситуаций и иметь возможность проведения повторной стыковки. Дополнительная экономия топлива позволит «Союзу» летать выше. Это, в свою очередь, удовлетворит ещё одно требование американцев, которые жалуются, что не могут сейчас использовать полностью топливо ATV [европейского грузового корабля – ред.]. Если мы сможем поднять орбиту МКС, то автоматически сможем использовать всё топливо ATV для подъёма, т.е. здесь комплексно решается задача использования всех ресурсов МКС. Но это так, лирическое отступление.

Теперь по поводу улучшения. Проанализировав 4-витковую схему, видим, что в рамках этой же схемы, если не менять автономный участок, можно успешно решить задачу сближения и за 3 витка. Т.е. ещё сократить время полёта до МКС на 1,5 часа и облегчить условия для космонавтов. Что для этого требуется? Вообще-то говоря, требуется переход на новый носитель. Он не за горами. Это не фантастика. Это примерно 14-й год [2014 год – ред.]. Мы переходим на новый носитель [РН – ред.] с цифровой системой управления, у которого точность выведения будет в 5–5,5 раз лучше. Это позволит нам убрать корректирующие импульсы на втором витке. И сразу же после двух импульсов фазирования, которые мы делаем на первом витке, переходить к автономному участку сближения. При этом фазовый диапазон по нашему расчёту чуть-чуть уменьшится, но незначительно. Вместо 30–33 мы будем иметь 25–28 градусов. Вот такая возможность у нас существует.

Если углубляться в вопрос по улучшению «быстрой» схемы, то у нас есть ещё проработки. Правда, в этом случае потребуется менять существующий автономный участок сближения, и тогда можно решить задачу стыковки и за один виток.

17 июня 2010 года мы проводили НТС [научно-технический совет – ред.] предприятия, где подробно рассказывали, каким подходом мы собираемся воспользоваться. Это не фантастика! Это не «фокус»! Это такой строгий, честный, технический расчёт. Такое возможно.

В.: На самом деле со стороны это смотрится как фантастика! После запуска через виток, два или три витка космонавты могут состыковаться, обняться. Это важный психологический фактор. Потом, если есть какие-то проблемы на станции, доставка помощи на грузовом корабле или транспортном будет быстрее. Не нужно будет ждать скорую помощь 2 суток. Можно все организовать быстрее. Это действительно большой прорыв. Космонавты очень ждут своих товарищей, своих коллег. Я много лет работал в ЦУПе. И вот 2 дня, когда идёт автономный полёт, то столько разговоров: «Как там наши коллеги, все ли у них хорошо, как у них прошёл манёвр?» Т.е. они 2 дня живут только этим. Если в день старта космонавтам на станции будет обеспечена стыковка, и сразу они получат подарки от родных и близких, это будет серьёзным психологическим подарком, серьёзной психологической поддержкой экипажу, который уже несколько месяцев находится на орбите.

М.: Я ещё добавлю, Олег, в связи с этим. Последнее время, много слышал разговоров: «Союз» устарел, там не очень хорошие условия для космонавтов». Это да, если ты собираешься летать двое, а иногда ещё и трое суток (если будет нештатная ситуация). Но если ты собираешься летать час-два-три, то, наверное, можно посидеть на диванчике и быстро состыковаться. Корабль далеко себя не изжил. У него есть возможности развиваться и улучшаться. Ну, согласитесь, очень интересно, до какого результата (по времени стыковки) мы можем дойти. В конечном варианте, эта «цифра» – 94 минуты (американский результат) – наш ориентир. Да, конечно, в том полёте были созданы специальные условия, а сейчас мы собираемся лететь к станции, которая летает независимо от стартующего корабля. Но, если возможно выполнить одновитковое сближение, то почему не попробовать.

В.: Насколько я понимаю, тогда высота орбиты была ниже, чем сейчас у МКС.

М.: Они практически выводились на ту же орбиту, на которой летала и мишень. Это были совсем другие условия. Ещё раз говорю, что наши «грузовики» вполне можно вписать в Книгу рекордов Гиннесса - за 5,5 часов долетели до МКС. Если всё хорошо будет, то в марте у нас за 5 часов 40 минут от старта до МКС долетит пилотируемый корабль. Пока что результат [минимальное время – ред.] по достижению орбитальной станции – 8,5 часов. Это результат «Аполлона» при полёте к «Скайлэбу».

В.: А в каких ещё задачах помимо сближения с МКС может быть использована «быстрая» схема.

М.: Это хороший вопрос. Как Вы знаете, мы сейчас занимаемся разработкой нового корабля. Этот корабль должен летать к Луне. Так вот, если вы возьмете 20-тонный корабль и «посадите» на одну ракету, эта ракета должна иметь массу, по нынешним разработкам, не меньше 100 тонн. Это аналог РН «Энергия». Очень тяжёлая задача сейчас возродить ту технологию и сделать такую ракету. Да, можно говорить, что всё можно сделать. Но давайте будем прагматиками, будем реалистами. Это очень сложная задача!

Вот теперь представьте: вместо одной тяжёлой ракеты имеем две ракеты, выводящие по 60 тонн. Создание такой ракеты, как говорится, «на вытянутой руке». Её можно сделать даже на базе тех ракет, которые есть у нас сейчас. Вот вы запускаете одну ракету, а ровно через сутки запускаете другой корабль. И стыкуетесь. Фактически получилась 120-тонная ракета, и на ней можете лететь, куда хотите. Вот «прямой» резон использовать 2-пусковую схему. Нельзя затягивать процесс стыковки, потому что разгонные ступени эффективней при использовании криогенных компонентов: жидкий кислород и жидкий водород. Это даст нам большую характеристическую скорость за счёт большого удельного импульса топлива. Поэтому необходимо стыковаться как можно быстрее. И сразу же после стыковки, через 2-3 витка, выдавать разгонный импульс к Луне. И мы эту задачу сейчас можем решать. Мы отрабатываем её на наших «Союзах», наших «Прогрессах». Ну а потом можем использовать её и в лунных проектах.

В.: Я хотел бы ещё раз вернуться к экипажу. Ещё раз уточнить. Павел Виноградов был сторонником «быстрой» стыковки с самого начала. Понятно, что он был готов факультативно заниматься этой проблемой. Поэтому, наверное, он самый лучший первый космонавт, который может осуществить «быструю» стыковку. Готовы ли следующие космонавты после Павла Виноградова работать по «быстрой» схеме? Насколько увеличивается время тренировок?

М.: Ну, я могу сказать следующее. Во-первых, в ЦПК подготовлен тренажёр, который позволяет проиграть всю эту схему – от выведения до стыковки. Во-вторых, объём тренировок увеличился. Но, если раньше космонавты отрабатывали отдельно участок выведения и участок сближения, то теперь участок сближения не меняется. Он как для 2-суточной схемы, так и для «быстрой» схемы остаётся тем же самым. Собственно говоря, тренировка отработки первых двух витков и является отличием. Это дополнительная тренировка? Да, это, наверное, дополнительная тренировка. Но в том, хотя и напряжённом, графике, который существует у экипажа при подготовке, выделить дополнительное время – задача посильная. Ещё хочу сказать, что после того, как у нас отработали успешно даже не три «грузовика», а первые два «грузовика», мы увидели явно, что не только высшее руководство предприятия (хотя оно всё время нас поддерживало), но и Роскосмоса «обратилось лицом» к «быстрой» схеме. Нам рекомендовано попытаться как можно большее число стартов 2013 года провести по «быстрой» схеме сближения. Будем надеяться, что эта тенденция будет продолжена.

Вообще-то говоря, мы изначально планировали, что «быстрая» схема будет работать только для «Союзов». Но вот руководство посмотрело и нашло определённые выгоды использования новой схемы и для «грузовиков». По этой схеме требуется меньше ресурсов, не надо заказывать НИПы на 2 суток и т.д. Это тоже какая-то экономия.

В.: А кто-нибудь, кроме Виноградова, приступил к тренировкам? Можно назвать фамилии космонавтов, которые уже готовятся по новой схеме?

М.: Да, дублёром Виноградова является Олег Котов со своей командой. Они полетят осенью. Олег уже тренируется. Я думаю, теоретически Федор Юрчихин, который полетит в мае, уже подготовлен. Но сразу же после запуска экипажа Виноградова к тренировкам приступит и Юрчихин со своей командой. Кстати, Юрчихин полетит как россиянин один, а в составе экипажа будут ещё 2 американца.

В.: А по «быстрой» схеме требуется помощь второго члена экипажа? Или все может сделать один командир корабля?

М.: Вообще-то говоря, там всё автоматизировано. На бортинженера возлагается контроль: контроль правильности ввода уставок на первые два импульса, которые, в отличие от грузовика, экипаж будет вводить вручную после посадки экипажа в корабль. Так выгоднее, так удобнее, а по времени это 4–5 минут. Вот это будет операция, которую надо будет провести. А дальше будет работать машина – БЦВК [бортовой цифровой вычислительный комплекс – ред.]. ЦУП по измерениям первого витка выдаёт на корабль фактический вектор состояния после выведения с учётом первых двух импульсов, и дальше бортовая машина (с новым программным обеспечением) сама рассчитывает корректирующие импульсы и, собственно, ведёт автоматически корабль к станции. Естественно, командир должен будет контролировать все эти операции. По-видимому, здесь не так уж много работы для бортинженера. Один россиянин может справиться с этой задачей.

В.: Резервом для автоматической стыковки грузового корабля является режим «ТОРУ» [телеоператорный режим управления – ред.], при котором экипаж, находящийся на станции, осуществляет причаливание корабля в случае отказа системы «КУРС» [система взаимных измерений – ред.]. В случае пилотируемого полёта у нас основной режим автоматический, экипаж не принимает участия. Т.е. резервом является «ручная» стыковка экипажа, который только что стартовал. Как мы поняли, экипаж должен находиться в хорошем состоянии, у него усталости от полёта ещё нет. И, все-таки, Вы не думали как-то подстраховаться при стыковке по этой «быстрой» схеме и «режим ТОРУ» применить для пилотируемых кораблей?

М.: Это и не рассматривается сейчас. Во-первых, я баллистик. Но я понимаю эту задачу. Это было бы сложно. Нужно переделать аппарат полностью – его программное обеспечение. Здесь решение представляется следующим образом. Командир полностью ответствен за экипаж. Он должен наблюдать за всем, понимать своё состояние, чувствовать состояние своего экипажа. Если он видит, что по каким-то причинам экипаж не способен завершить в ручном режиме стыковку, он должен сообщить Земле, и Земля организовывает стыковку через двое суток. На любой фазе нештатной ситуации, которая может случиться при «быстрой» схеме, мы переходим на 2-суточную схему. Цена вопроса – дополнительные 70 кг топлива. Это топливо есть и расписано в запасах топлива на сближение. Вот таким образом будет решаться задача. Можно задать встречный вопрос. А если при 2-суточной схеме мы получили нештатную ситуацию? Что тогда? А там перенос ещё на одни сутки. Так что «быстрая» схема экономит ещё и ресурсы.

В.: Спасибо большое за интервью. Мы надеемся на успешную стыковку по «быстрой» схеме экипажа, который возглавляет Павел Виноградов, на то, что эта схема будет применена в лунной программе РКК «Энергия» и в других проектах нашего предприятия.

М.: Спасибо Вам. Большое спасибо за возможность с вашего портала обратиться к любителям космонавтики, которые наверняка здесь есть, интересуются этим вопросом. Может быть, будет меньше вопросов с их стороны, больше понимания и меньше будет скептиков. Будет больше людей, поддерживающих нашу идею.

Интервью с Р.Ф. Мурт...
Интервью с Р.Ф. Муртазиным

Использование предполётной информации в задаче «быстрого» сближения КК типа «СоюзТМА» с МКС
Презентация к докладу Р.Ф. Муртазина на XXXVII Королёвских Чтениях в МГТУ им. Баумана в январе 2013г.

 

 

 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

 

Международная космическая станция Автоматические космические системы Роскосмос РКК Энергия "Морской старт" и "Наземный старт" "Морской старт" и "Наземный старт"