Роковая стружка

Российский модуль «Наука» должен был стать частью Международной космической станции еще 11 лет назад, но до сих пор остается на Земле. Несколько лет назад сначала в его трубопроводах, а затем и топливных баках нашли металлическую стружку, которая могла оставить его на земле навсегда. В минувшую пятницу Роскосмос объявил, что модуль в ближайшие дни все же отправится на Байконур. Судя по всему, решение о пуске было именно волевым: трубопроводы заменили, а вот от стружки в баках полностью избавиться не удалось — но теперь считается, что двигателям модуля она не повредит.

Последний из клана ТКС

Многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ, официально МЛМ-У, о смысле этого «У» мы расскажем ниже) «Наука» — это дублер «Зари», с которой в 1998 году началась Международная космическая станция. Оба они «наследники» советского пилотируемого корабля ТКС (транспортный корабль снабжения). Этот корабль еще в советские времена несколько раз летал в беспилотном режиме к орбитальным станциям, но от него в итоге отказались в пользу значительно более дешевых и легких «Союзов».

На базе функционально-грузового блока (ФГБ) этого корабля были построены модули для станции «Мир»: «Квант-2», «Кристалл», «Спектр» и «Природа», еще один ФГБ до этого поработал буксиром для «Кванта-1», самого первого модуля «Мира». После того, как «Заря» вышла на орбиту и успешно образовала там пару с американским «Юнити», на Земле остался последний из «клана транспортных кораблей снабжения» — готовый на 80 процентов ФГБ-2. Его начали строить в 1995 году на случай, если с «Зарей» что-то пойдет не так, и не стали доделывать.

Буквально в том же году Центр имени Хруничева предложил «Боингу» (Boeing), который опаздывал со сдачей второго американского модуля, создать на базе ФГБ-2 многоцелевой модуль для американской научной аппаратуры — вместо модуля «Дестини» (Destiny, «Судьба»). Стороны подписали меморандум о намерениях, но в июле 1999 года «Боинги» пересмотрели свой бюджет и отказались от этой идеи. «Дестини» американцы достроили, тот пристыковался к МКС в 2001-м, а ФГБ-2 продолжил ждать своего часа на Земле.

На основе беспризорного ФГБ

тяжелый транспортный корабль — он был бы способен доставить на МКС в три раза больше груза, чем «Прогресс» — или стыковочно-складской модуль, для чего пришлось бы его «выпотрошить»: снять служебные системы, лишние топливные баки. От обеих идей в итоге отказались.

Российская «Судьба»

Близнец «Зари» еще долго оставался никому не нужным, и доделывать его не спешили: в составе МКС его функции успешно выполняла сама «Заря». Наконец, в ноябре 2006 года Роскосмос принял решение построить на его базе многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) с целью «развития научно-исследовательских, прикладных и функциональных возможностей российского сегмента станции» — то есть все-таки сделать из него «российскую версию „Дестини“», как предлагал еще в 1998 году ГКНПЦ Хруничева «Боингу».

Это означало, что от оригинального ФГБ-2 должен был остаться только корпус и служебные системы — всю «начинку» извлекли, чтобы освободить место под научную аппаратуру, а точнее — под универсальные и специализированные рабочие места, предназначенные для установки исследовательских приборов. Тогда же было принято решение, что на внешней поверхности модуля будет установлен европейский манипулятор ERA. Эта 11-метровая рука будет помогать космонавтам добираться в нужные точки станции во время выходов в открытый космос, снимать и ставить приборы и устройства, размещенные на внешней поверхности МКС.

Тогда же Роскосмос назвал срок запуска нового модуля — 2009 год. Затем сроки, как это обычно бывает в отрасли, поползли «вправо»: в августе 2011 года Центр Хруничева планировал «вскоре» отправить МЛМ для испытаний в РКК «Энергия», чтобы запустить его в декабре 2012-го, но в декабре 2012 года модуль только привезли из Москвы в Королев на испытания.

Через полгода с небольшим после начала испытаний в «Энергии», источники сообщили журналистам: в модуле оказалось большое количество брака, например, «замусоренными оказались трубопроводы системы заправки горючим». Соответственно, запуск из-за этого сдвигался уже на начало 2014 года. После долгих разбирательств МЛМ отправили обратно в Центр Хруничева — для очистки трубопроводов.

Модуль вернулся на «родину» в самом конце 2014 года. Тогдашний глава Роскосмоса Олег Остапенко в ответ на вопрос, когда МЛМ отправится на орбиту, ответил: «Посмотрим. В нашем веке точно полетит».

Тогда же в названии модуля появляется буква «У» — «усовершенствованный». Никаких кардинальных улучшений при этом за переименованием не стоит, природа этой литеры в основном бюрократическая: по бумагам Роскосмос уже полностью оплатил создание и испытания модуля, поэтому в госконтракте ремонт пришлось проводить как модернизацию.

Дома МЛМ тихо провел еще три года, пока в апреле 2017-го не стало известно, что и в топливных баках модуля было обнаружено то же самое загрязнение, что в трубопроводах. Эта проблема заставила источники в ракетно-космической отрасли допустить, что модуль уже вообще никуда не полетит.

Это семейное

Баки, которые чуть было не «похоронили» проект, это 400-литровые емкости на внешней поверхности корпуса «Науки» , в которые заливается горючее (несимметричный диметилгидразин, НДМГ, он же «гептил») и окислитель (тетраоксид азота, он же «амил»). Из них топливо поступает в двигатели коррекции и сближения (ДКС, индекс 11Д442, разработаны в КБ Химмаш). Двигатели эти критически необходимы как минимум в момент вывода модуля на орбиту. Ракета «Протон» может вывести 24-тонный модуль только на опорную орбиту высотой около 180-200 километров, а на орбиту МКС высотой 400 километров он должен добраться сам.

Посторонние частицы в баках и трубопроводах теоретически могут попасть в двигатели и заглушить их: модуль застрянет на опорной орбите, а затем сгорит в атмосфере, повторив судьбу «Фобос-Грунта».

Баки точно такого же типа стояли на модулях «Мира» и других наследниках ТКС, в том числе и «Заре», которая благополучно добралась до целевой орбиты и «основала» там МКС. Все эти модули также приспособлены для многократной дозаправки в условиях невесомости — внутри них стоят сильфоны, гофрированные цилиндры с мембраной, похожие на меха гармоники. С одной стороны бака нагнетается газ (азот), сильфон растягивается и выталкивает топливо из бака. При заправке происходит обратный процесс.

«Бак представляет собой алюминиевую трубу с двумя днищами с концов, внутри находится сильфон из нержавеющей стали толщиной 0,3 миллиметра. У них цельная обечайка из алюминия, калиброванная, с допуском на точность по всему периметру 0,1 миллиметра. Сильфон сжимается за счет подачи азота в газовую полость и выдавливает топливо», — объясняет N + 1 один из сотрудников Центра Хруничева.

Появление в топливной системе стружки — металлических частиц размером сто микронов — было, по его словам, неизбежно, а удалить их почти нереально: «Сильфон из нержавейки при движении трется об алюминиевую обечайку, так что сколько ни мой баки, все равно в процессе работ получается стружка».

Заменить баки на запасные не получилось: в них тоже было найдено загрязнение, а идея сделать новые даже не рассматривалась всерьез — их производитель, завод «Серп и молот», не просто прекратил свою деятельность — к этому моменту на его территории уже было

около 90 зданий из 150-ти. Заводов, которые делали бы алюминиевую обечайку и нержавейку такой толщины для сильфона, в России больше нет, говорит собеседник

.

По данным портала RussianSpaceWeb, обсуждалась идея поставить на МЛМ баки еще одного строящегося модуля для МКС, научно-энергетического (НЭМ), но тот уже не принадлежит «династии ТКС», и потому баки у него другие: больше в диаметре и потому не поместились бы под радиаторы «Науки». Чтобы уместить их на модуле, Центру Хруничева потребовалось бы переделать еще и головной обтекатель ракеты «Протон».

В марте 2019 года было принято решение заменить «родные» баки на «одноразовые» сферические баки от разгонного блока «Фрегат» производства НПО Лавочкина. «Выпустили даже чертежи, долго колебались, одно время думали всё, не будем наши емкости ставить [оригинальные баки ФГБ], но отказались от этого варианта [установки баков „Фрегата“]», — говорит сотрудник Центра Хруничева.

Руководитель Центра Хруничева Алексей Варочко в интервью КП заявлял, что всего на МЛМ заменили 576 трубопроводов, а что касается баков, то их «разобрали, придирчиво проверили, испытали — никаких микротрещин и грязи не обнаружили».

Однако источник N + 1 рисует другую картину. По его словам, чтобы вернуться к родным бакам, их попытались отмыть. «Заняло это очень много времени, год, может и больше. Мойку сначала отрабатывали на стендовой емкости, потом мыли штатную. Отрезали одно днище [бака] и мыли отдельно сильфон и емкость. Мойку проводили в страшном аврале. Работали семь дней в неделю в две смены, постоянные комиссии и попытки помыть, испытания постоянные. Получаем протокол, что емкость чистая, через некоторое время — опять загрязнения. В итоге комиссия допустила их в дальнейшую работу, но с условием, что они будут использованы только один раз, для вывода на орбиту и стыковки», — говорит он.

На баках модуля появились дополнительные швы, а железных гарантий, что металлическая стружка больше в баках не появится, нет. Возможно, что точно такие же загрязнения были в однотипных баках модулей станции «Мира» и «Зари», и это то ли никого не смутило на этапе испытаний, то ли этого никто не заметил (например, потому, что процедура испытаний была другой и подобные частицы обнаружить просто не могла). Все это, однако, не помешало модулям добраться до цели.

«Боялись, что из-за загрязнения трубопроводы, клапаны, форсунки засорятся и двигатель заглохнет, — продолжает собеседник N + 1. — Но на заводе-изготовителе двигателей, в которые будет поступать топливо из емкостей, сказали, что эту стружку двигатель не заметит, проскочит через форсунки без проблем. Раньше на это внимания не обращали. Сейчас требования очень лихо закручены, а условного Королева, который напишет, что все это ерунда и допустит к запуску — больше нет».

Если все пойдет по плану, то в конце этой недели модуль погрузят и отправят на Байконур. Следующие девять месяцев уйдет на подготовку «Науки» к запуску — на модуль надо будет установить солнечные батареи и радиаторы, экранно-вакуумную теплоизоляцию (ЭВТИ), микрометеоритную защиту, европейский манипулятор, а потом провести последний цикл испытаний.

Пуск модуля назначен пока что на апрель 2021 года. На борту и внешней поверхности МЛМ предполагается установить около 30 унифицированных рабочих мест, пригодных для размещения научных приборов: посадочные места для аппаратуры, электрические разъемы и разъемы для кабелей управления, трубы для вакуумирования и так далее. Кроме того, в модуле будет оборудована каюта для одного из российских космонавтов и еще один туалет.