«Транспортный корабль снабжения», в сокращении называемый ТКС, является многофункциональным космическим кораблем Советского Союза. Он был разработан на ОКБ-52, и предполагался в качестве транспорта, совершающего доставку экипажа и груза к орбитальной пилотируемой станции военного назначения под названием «Алмаз». Под видом автоматического грузового корабля, ТКС осуществлял стыковку с гражданскими орбитальными станциями «Салют», а также в качестве модифицированных вариантов — с «Международной космической станцией» и ОПС «Мир». В его состав входит специальный аппарат, который возвращается на Землю. Он служит для транспортировки членов экипажа, а также результатов, полученных при проведении исследований.
Особенности конструкции корабля
1 – возвращаемый аппарат; 2 – герметичное днище; 3 – двигатели коррекции и сближения; 4 – БЦВМ «Аргон-16»; 5, 18 – антенна; 6 – гироскопические приборы; 7 – блок ориентации на Солнце; 8 – антенна системы «Игла»; 9 – иллюминаторы; 10 – телевизионные камеры; 11 – коническое днище; 12 – аварийные батареи электропитания; 13 – коническая обечайка; 14 – ИК-вертикаль; 15 – оптический визир; 16 – цилиндрическая обечайка; 17 – орбитальный радиолокатор; 19 – агрегаты системы жизнеобеспечения; 20 – бак с водой; 21, 36 – сферические баллоны системы наддува и разгерметизации; 22 – аппаратура системы управления; 23, 30 – электронные блоки; 24, 29 – двигатели ориентации и стабилизации; 25 – сферические гелиевые баллоны системы наддува; 26 – буферные аккумуляторные батареи; 27 – блоки контроля и управления системы электропитания; 28 – солнечные батареи; 31 – цилиндрические баки с топливом; 32 – антенны системы поиска; 33 – пульт управления сближением и стыковкой; 34 – электронные блоки системы «Игла»; 35 – емкости с кислородом и азотом; 37 – антенны системы «Игла»; 38 – блоки поглотителей системы жизнеобеспечения; 39 – контейнеры с рационом питания.
В состав «Транспортного корабля снабжения» входили две части, каждая из которых имела возможность совершать полет в автономном порядке. Это – возвращаемый аппарат, а также функционально-грузовой блок. Изначально конструкторы предусматривали единую систему управления для обеих частей. Но были тщательно пересмотрены параметры и вес каждой из них, после чего разработчики приняли решения создать отдельную систему управления для возвращаемого аппарат и функционально-грузового блока. Как показали дальнейшие исследования, именно это и помогло «Транспортному кораблю снабжения» показать высокий уровень работы и в дальнейшем послужить основой для других космических транспортных средств.
Что касается функционально-грузового блока, то в его состав входят различные по диаметру секции. На передней панели находилась зона малого диаметра – 2,9 метра. Именно здесь и располагался возвращаемый аппарат. С обратной стороны отсека было специальное расширение, которое образовывали две конические проставки, максимальный диаметр которых достигал 4,1 метра. Там, где находилась хвостовая часть ТКС, было местонахождение активного стыковочного агрегата. Он имел специальное приспособление для того, чтобы осуществлять стыковку объектов, вес которых достигал 20 тонн. Передняя часть блока оснащена парой двигателей коррекции, тяга которых составляет 447 кгс. Включение двигателей могло происходить около сотни раз, объем их ресурса составлял 2600 с. С учетом того, что масса корабля была довольно внушительной, оказалось, что выгоднее было воспользоваться двигательной установкой, имеющей турбонасосную систему подачу. Топливо содержалось в восьми баках цилиндрической формы, которые располагались на внешней поверхности функционально-грузового блока. В этом же месте происходила установка основных агрегатов двигательной установки, двигателей стабилизации и ориентации, датчиков и антенн, радиаторов систем терморегулирования.
Возвращаемый аппарат, по характеру своей конфигурации, подобен спускаемым аппаратам КА «Аполлон» и КА «Джемини». Ему присущи высокие аэродинамические качества, благодаря чему появляется возможность осуществлять управляемый процесс спуска в атмосфере, при наличии небольших тепловых нагрузок. Вес такого аппарата превышает 7 тонн, а в длину он достигает практически 10,3 метра. В возвращаемом аппарате размещались специальные кресла для членов экипажа. Их разработкой занимался завод «Звезда». Центральное кресло могло откидываться, чтобы у космонавтов была возможность свободно добираться до переходного люка. На всех креслах имелись специальные механизмы для подготовки к посадке – в ногах имелся шарнир, а в головном отсеке система поглощения удара.
Перед посадкой особый пиропатрон взводил амортизатор, осуществлял подъем головной части кресла, а во время посадки заглушал энергию наносимого удара. Как показали дальнейшие исследования, такая система существенно снижала уровень перегрузок, связанных с ударами. В состав теплозащиты возвращаемого аппарата входит лобовой экран – донный полусферический сегмент, боковая теплозащита, а также сегмент носового отсека. Материалом для теплозащитного покрытия стала кремнеземная ткань, которую предварительно пропитывают фенолформальдегидной смолой. Во время воздействия высоких температур смола подвергается испарению, а приток тепла блокируется газообразными продуктами пиролиза. После того, как будет совершено возвращение, теплозащита может быть восстановлена и заново использована. Дно возвращаемого аппарат отличается наличием люка, диаметр которого составляет 550 мм, основным предназначением которого является доступ экипажа к функционально-грузовому блоку. Даже при том, что данный участок теплозащиты нагревается интенсивнее всего, данная схема отличилась высоким уровнем надежности в дальнейшем процессе эксплуатации. Помимо этого, дно возвращаемого аппарата оснащено навесным отсеком с системой жизнеобеспечения. Носовой отсек расположен в верхней части кабины. Он имеет реактивную систему управления спуском, парашютную и другие системы. В конце носового отсека находилась пороховая ТДУ, оснащенная четырьмя соплами, которые направлены назад, вдоль образующей конуса. Над пороховой ТДУ, при помощи короткого переходника, прикрепляли длинную цилиндрическую АДУ. Ее сопла направлялись вдоль образующей конуса возвращаемого аппарата.
Ресурсы возвращаемого аппараты были ограничены, главным образом, сроком хранения самого топлива. Сама конструкция этой части корабля отличалась чертами, характерными для авиационной промышленности. Здесь имелись 39 пиротехнических устройств двенадцати видов. Их конструкция основывалась на безосколочном принципе, они имели такие характеристики, как отказоустойчивость, высокий уровень надежности, имели небольшой вес и действовали в кратчайшие сроки. Данный проект отличался также тем, что здесь было очень много пиротехники.
Исторические сведения
Все события, относящиеся к данному проекту, находятся в неразрывной связи с теми событиями, которые имели место в процессе разработки орбитальной пилотируемой станции «Алмаз». Она предполагалась в качестве военного форпоста на орбите. Здесь должно было размещаться специальное оборудование фотографического характера для того, чтобы вести наблюдение за Землей из космоса. Для того чтобы данная станция постоянно находилась в обитаемом состоянии, доставляла груз, расходуемые материалы для оборудования, а также возвращала отснятые пленки, было необходимым наличие транспортного корабля. Эскизный проект орбитальной пилотируемой станции был представлен и защищен в 1966 году. В нем был предусмотрен транспортный корабль 7К-ТК. С учетом того, что корабль был небольших размеров, то доставляемый на нем груз имел небольшие габариты, а возвращаемый – и вовсе малые. Поэтому было принято решение создать свой собственный корабль. К 1969 году удалось осуществить выпуск новых эскизных проектов, в соответствии с которым был разработан «Транспортный корабль снабжения». В его состав должен был входить многоразовый возвращаемый аппарат, а также функционально-грузовой блок. Это был первый возвращаемый аппарат, в котором на дне находились люки с теплозащитой.
В то время, когда работы по созданию «Транспортного корабля снабжения» были в самом разгаре, появилась идея использовать корпус ОПС и системы судна «Союз» для разработки долговременной орбитальной станции в противовес планам вывода американской орбитальной космической станции под названием «Скайлэб». По этой причине конструкторы предпочли приступить к разработке нового проекта, который в дальнейшем получил название «Салют» и стал целым рядом станций. Что касается «Транспортного корабля снабжения», то для него предполагалось провести отработку на второй стадии использования станции. Только к 1973 году удалось возобновить полноценные работы по созданию данного судна. Конструкторам удалось создать корабль в нескольких вариантах, в дальнейшем предназначавшихся для тепловых и статистических испытаний, а также для того, чтобы космонавты могли тренироваться.
Начало полетов
Уже в 1975 году удалось приступить к проведению летно-конструкторских испытаний. На 51-й площадке космодрома Байконур пять раз удалось провести испытания системы спасения. Для того чтобы провести отработку возвращаемого аппарата, было создано некое массово-инерционное подобие «Транспортного корабля снабжения» под названием 82ЛБ72, в состав которого входила пара возвращаемых аппаратов, скрепленных со стороны дна. Впервые запуск удалось осуществить в 1976 году. Тогда два аппарата под названием «Космос-881» и «Космос-882» смогли совершить небольшой полет и приземлиться на территории Казахстана. В общей сумме удалось произвести четыре запуска, но при этом один из них окончился неудачей, а другой корабль взорвался еще на старте. Среди них было два возвращаемых аппарата, впервые совершивших по паре полетов.
Уже в 1977 году, первый «Транспортный корабль снабжения» — вышел в свой первый космический полет под именем «Космос-929». Спустя месяц, возвращаемый аппарат смог успешно приземлиться, а функционально-грузовой блок в течение шести месяцев осуществлял работу на орбите. С учетом того, что орбитальная пилотируемая станция «Алмаз» не присутствовала на орбите к тому времени, как предполагались полеты «Транспортного корабля снабжения» с осуществлением стыковок, ученые приняли решение осуществлять стыковки с одним из вариантов, представленных серией ДОС-«Салют». Уже к 1981 году удалось совершить запуск второго «Транспортного корабля снабжения» под названием «Космос-1267». Возвращаемый аппарат, принадлежащий этому кораблю, смог успешно возвратиться на земную поверхность, а функционально-грузовой блок совершил состыковку со станцией «Салют-6». Третий вариант «Транспортного корабля снабжения» — «Космос-1443», запуск которого был совершен в 1983 году — смог доставить к станции «Салют-7» практически 3 тонны груза, а также около 4 тонн топлива. Он на протяжении длительного времени смог проработать в качестве модуля и через полгода совершил посадку. Принадлежащий данному кораблю возвращаемый аппарат смог совершить удачную посадку и доставил груз весом практически 350 кг, а также результаты проводимых экспериментов. С тем же самым «Салютом-7» совершить состыковку удалось и четвертому «Транспортному кораблю снабжения» под названием «Космос-1686», который выпустили в космическое пространство в 1985 году. Данный модуль был использован также в качестве грузовика, поскольку на его борту было доставлено более 4 тонн груза, где присутствовали расходные материалы, оборудование, а также раздвижная ферма «Маяк». В баках содержалось 1,5 тонны топлива, для того, чтобы поддержать орбиту станции «Салют-7», осуществлять ее ориентацию и стабилизацию. На борту корабля было доставлено также научное оборудование для того, чтобы проводить все необходимые исследования. Ожидалось, что после того, как на орбитальной станции «Салют-7» завершатся все работы, то она будет сохранена на высокой орбите. Это должно было позволить в дальнейшем возобновить работы или же возвратить на земную поверхность во время проведения программы суден многоразового использования «Буран». Но, данную программу пришлось завершить сразу после того, как был совершен один испытательный полет. До этого момента на станции уже заканчивалось топливо, а после возрастания уровня солнечной активности — орбитальным комплексом начала резко теряться высота орбиты. В связи с этим, корабль сошел с орбиты в 1991 году в неуправляемом состоянии, а его обломки упали на Землю в нескольких местах.
Проблемные вопросы
Основная причина неудач «Транспортного корабля снабжения», а также того, что на нем так и не удалось совершить ни одного пилотируемого запуска, даже при наличии всех необходимых разрешений, заключалась не в самом корабле. В основном все зависело от его ракеты-носителя серии «Протон» и программы орбитальной пилотируемой станции «Алмаз». У топлива, используемого в «Протоне», слишком высокий уровень токсичности, что, в случае даже малейшей аварии на старте, могло стать причиной смерти всех членов экипажа в том случае, если бы комплекс средств обеспечения безопасности не сработал. Проблемным был также и вопрос касательно трансфера космонавтов на площадку и в «Транспортный корабль снабжения», поскольку здесь необходимы были хотя бы скафандры. Те корабли, которые остались, послужили основой для создания функционально-служебных и функционально-грузовых блоков. На этом этапе работа с «Транспортными кораблями снабжения» была практически прекращена. Основываясь на особенностях конструкции данного корабля, был разработан корабль для орбитальных космических полетов в целях туризма — «Эскалибур-Алмаз».
