Какие двигатели включала «Наука»? Что мы знаем о маневре модуля на орбите

Путешествие нового российского модуля «Наука» к Международной космической станции не выглядит простым, это вчера признал и глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин. Отраслевые источники говорили сначала о проблемах с раскрытием антенн, потом, когда этот вопрос удалось разрешить, — о сбоях в топливной системе. Вечером 22 июля специалисты ЦУПа смогли впервые включить двигатели и поднять орбиту модуля. Но, видимо, проблемы пока не исчезли. Разбираемся, что происходит с МЛМ.

После успешного запуска модуля прошел почти целый день без каких-либо официальных данных о его состоянии. Только вечером, 22 июля, «Роскосмос» сообщил, что модуль «Наука» впервые включил двигатели и успешно провел первую коррекцию орбиты МЛМ. Высота ближайшей к Земле точки орбиты — перигея — увеличилась примерно на 40 километров — со 190 до 230 километров, почти на 20 километров выросла высота апогея — с 345 до 364,9 километра.

Однако проблемы в топливной системе модуля, о которых вчера говорил источник, по всей видимости, никуда не делись.

По словам того же источника N + 1, вчерашняя коррекция была произведена не с помощью главных двигателей «Науки», а с помощью вспомогательных двигателей причаливания и стабилизации. «Главные двигатели так и не запустили», — сказал он, добавив, что по-прежнему не работают две емкости топливной системы. Причины неполадок, по его словам, точно не ясны: возможно, что повреждены сильфоны (гофрированные цилиндры в баках, которые отделяют газ наддува от топлива), возможно, что не открылись клапаны. В свою очередь, Анатолий Зак, создатель сайта RussianSpaceWeb, опираясь на свои источники, утверждает, что данных о повреждении мембран в баках нет.

Чтобы понять, что именно происходит на борту модуля, над разобраться в его двигательной и топливной системе.

Баки и двигатели

На борту ФГБ (то есть однотипных модулей «Заря» и «Наука») установлены три типа двигателей: главные двигатели они же двигатели коррекции и сближения (ДКС), двигатели причаливания и стабилизации (ДПС) и двигатели точной стабилизации (ДТС). Все они работают на традиционной для российской космонавтики топливной паре — несимметричный диметилгидразин (горючее) и тетраоксид азота (окислитель).

ДКС — это два жидкостных реактивных двигателя КРД-442 (индекс ГРАУ 11Д442) разработки КБХМ имени Исаева с номинальной тягой 417 килограмм-сил (4,09 килоньютона) каждый. Горючее и окислитель ДКС получают из четырех баков низкого давления с помощью турбонасосов. Эти же турбонасосы обеспечивает перекачку топлива из баков с низким давлением в баки с высоким давлением.

Именно пара ДКС должны обеспечивать коррекцию орбиты ФГБ на этапе автономного полета.

Двигатели причаливания и стабилизации (ДПС) — это 24 двигателя 11Д458 с тягой 40 килограмм-сил (392 ньютона). Еще 16 двигателей ДТС (17Д58Э) с тягой 1,36 килограмм-сил (13,3 ньютона) необходимы для точной стабилизации при стыковке.

Эти две группы двигателей получают горючее и окислитель из баков высокого давления методом вытеснительной подачи, то есть из другой части топливной системы, относительно независимой от тех баков, откуда получает топливо ДКС.

По данным нашего источника, именно двигатели ДПС использовались вчера вечером для коррекции орбиты МЛМ, что согласуется с версией о неполадках в топливной системе — если они произошли именно в той ее части, откуда получает горючее и окислитель главные двигатели ДКС.

Секунды и метры

Проверить, какие двигатели использовались для подъема орбиты МЛМ, можно, если сопоставить данные о результатах их работы. Для этого нужно вспомнить, как подымал свою орбиту «брат» МЛМа — ФГБ «Заря», масса которого после запуска была почти точно равна массе «Науки»: 20302 килограмма у МЛМ против 20265 у «Зари». 

Путешествие «Зари» на орбиту МКС было подробно описано в журнале «Новости космонавтики», в номере 1 за 1999 год. Тогда НК писал, что для подъема орбиты использовался только один из пары двигателей ДКС.

Первое тестовое включение двигателя ДКС №37 на 16-м витке продолжалось 10 секунд, при этом было достигнуто приращение скорости 2,05 метров в секунду.

Второе включение состоялось на 17 витке. Тогда двигатель проработал 100,9 секунды и обеспечил приращение скорости в 10 раз больше — 20,5 метра в секунду. Третье включение через день продолжалось 31,58 секунду (приращение скорости 6,5 метров в секунду, четвертое — 116,44 секунды (приращение 24,03 метра в секунду).

Таким образом, одна секунда работы ДКС давала ФГБ приращение скорости около 0,205 метра в секунду.

По информации «Роскосмоса», вечером 22 июля, двигатели МЛМ бы включены дважды: в 18:07 и в 20:19. Первый импульс продолжался 17,23 секунды, при этом скорость увеличилась на 1 метр в секунду. Второе включение двигателей продлилось 250,04 секунды, а прибавка скорости — 14,59 метров в секунду.

То есть одна секунда работы этих неназванных двигателей давала МЛМ прирост скорости в 0,05 метра в секунду. Секунда работы ДКС, как мы видели выше, дает существенной больший прирост скорости — 0,2 метра в секунду.

Из этого можно сделать вывод, что на борту МЛМ работали другие, менее мощные двигатели. Вероятно, это были двигатели ДПС.

Помимо того, что их тяга ниже сама по себе, при подъеме орбиты можно включать не все из них, а только те, что расположен по продольной оси станции. Кроме того, сопла некоторых из них направлены не прямо назад, а под углом 60 градусов — поэтому они расходуют топливо значительно менее эффективно, чем ДКС.

Можно предположить, что включались все-таки двигатели ДКС, но со сниженной почти на порядок тягой, однако данных о том, что эти двигатели могут так дросселироваться, нам найти не удалось. Кроме того, не очень ясно, какой смысл в таком снижении тяги.

По словам источника N + 1, угроза, что МЛМ не доберется до МКС, пока не снята: доступного топлива в той части топливной системы, которая не пострадала, может не хватить. По некоторым данным, для двигателей недоступно примерно 1,5 тонны топлива (всего на борту должно быть около 2,4 тонны топлива), но насколько точны эти сведения, неизвестно.