Модули МКС - Функционально-грузовой блок "Заря"

Функционально-грузовой блок (ФГБ) "Заря" является первым элементом Международной космической станции (МКС). Он разработан и изготовлен ГКНПЦ имени М.В.Хруничева (г.Москва, Россия) в соответствии с контрактом, заключенным с генеральным субподрядчиком по проекту МКС - компанией "Боинг" (г.Хьюстон, штат Техас, США). С этого модуля начинается сборка МКС на околоземной орбите. На начальной стадии сборки ФГБ обеспечивает управление полетом связки модулей, электропитание, связь, прием, хранение и перекачку топлива.

Основные технические характеристики

Компоновка

Компоновка ФГБ включает и себя приборно- грузовой отсек (ПГО) и герметичный адаптер (ГА), предназначенный для размещения бортовых систем , обеспечивающих механическую стыковку с другими модулями МКС и прибывающими на МКС кораблями. ГА отделен от ПГО герметичной сферической переборкой, в которой имеется люк диаметром 800 мм. На внешней поверхности ГА имеется специальный узел для механическою захвата ФГБ манипулятором корабля "Шаттл". Герметичный объем ПГО составляет 64,5 куб.м ., ГА - 7.0 куб.м. Внутреннее пространство ПГО и ГА разделено на две зоны: приборную и жилую. В приборной зоне размещены блоки бортовых систем. Жилая зона предназначена для работы экипажа. В ней находятся элементы систем контроля и управления бортовым комплексом, а также аварийного оповещения и предупреждения. Приборная зона отделена от жилой зоны панелями интерьера. ПГО функционально разделен на три отсека: ПГО-2 - это коническая секция ФГБ, ПГО-3 - примыкающая к ГА цилиндрическая секция, ПГО- 1 - цилиндрическая секция между ПГО-2 и ПГО-З

Основные элементы модуля

1. Узел крепления манипулятора
2. Баллоны со сжатым газом
3. Антенны
4. Активный стыковочный узел
5. Приборы ориентации на Землю
6. Топливные баки
7. Солнечные батареи
8. Пассивный стыковочный узел

Стыковочные агрегаты

ФГБ оснащен тремя стыковочными агрегатами.

Активный гибридный стыковочный агрегат установлен на переднем торцевом шпангоуте ПГО и используется для стыковки со служебным модулем. На заднем торцевом шпангоуте ГА имеется пассивный андрогинный периферийный агрегат стыковки (АПАС), предназначенный для стыковки с американским герметичным адаптером РМА-1, через который ФГБ будет соединен с модулем Node-1 "Единство" (Unity).

На ГА находится также пассивный стыковочный агрегат типа "конус". Он установлен перпендикулярно продольной оси ФГБ и предназначен для стыковки с пилотируемыми и грузовыми кораблями и со стыковочно-складским модулем MCC-1/DSM-1.

Реактивные двигатели

На ФГБ имеются три типа реактивных двигателей: двигатели коррекции и сближения (ДКС) , двигатели причаливания и стабилизации (ДПС) и двигатели точной стабилизации (ДТС).

В качестве двигателей коррекции и сближения (ДКС) используются два жидкостных реактивных двигателя типа 11Д442 многократного включения. Система подачи компонентов топлива - турбонасосная, имеющая два режима работы: режим тяги и режим перекачки. С помощью этих двигателей осуществляется коррекция орбиты ФГБ па этапе автономного полета, а система подачи обеспечивает также перекачку топлива из баков с низким давлением в баки с высоким давлением. Каждый из ДКС имеет тягу 417+ 16 кгс.

В качестве двигателей причаливания и стабилизации (ДПС) используются 24 жидкостных реактивных двигателя типа 1 1Д45 8 многократного включения с вытеснительной системой подачи компонентов топлива. Эти двигатели предназначены для стабилизации ФГБ. Каждый из ДПС имеет тягу 40 + 2,0 кгс.

Точная стабилизация ФГБ, необходимая при стыковке с кораблем "Спейс шаттл", обеспечивается с помощью 16 жидкостных реактивных двигателей типа 17Д58Э многократного включения с вытеснительной системой подачи компонентов топлива. Каждый из двигателей точной стабилизации (ДТС) имеет тягу 1,36 + 0,06 кгс.

Топливная система

Топливная система предназначена для хранения компонентов топлива и подачи их к двигателям.

Для двигателей ФГБ используется самовоспламеняющееся двухкомпонентное топливо, состоящее из горючего и окислителя. Горючее - несимметричный диметилгидразин, окислитель - азотный тетраксид.

Топливная система включает в себя две подсистемы: низкого давления и высокого давления. Подсистема низкого давления предназначена для хранения компонентов топлива и подачи их к двигателям большой тяги - ДКС. Подсистема высокого давления предназначена для хранения компонентов топлива и подачи их к двигателям малой тяги - ДПС и ДТС.

Горючее и окислитель хранятся в 16 топливных баках (по 8 баков для каждого компонента). В пяти баках горючее и в пяти баках окислитель находятся под высоким давлением, в остальных под низким.

Все баки вмещают в себя 6100 кг топлива. ФГБ запускается с частично заправленными баками, содержащими 3800 кг топлива. Дозаправка баков на орбите осуществляется от грузовых кораблей снабжения через гидравлические разъемы в стыковочных агрегатах. Такие разъемы имеются на нижнем стыковочном узле, который находится на ГА, а также на осевом стыковочном узле в передней части ПГО.

Система энергоснабжения

Система энергоснабжения (СЭС) ФГБ предназначена для обеспечения электропитанием постоянного тока всех потребителей данного модуля и модулей американскою сегмента на начальном этапе сборки МКС, а на более поздних этапах - для приема части электрической энергии от американского сегмента и служебного модуля и передачи ее на российский сегмент.

Первичным источником энергии на ФГБ являются солнечные батареи (СБ). В состав СБ входят две панели. Площадь фотоэлектрических преобразователей на каждой из них составляет 28 кв.м (7 м в длину и 4 м в ширину). Фотоэлектрические ячейки защищены с обеих сторон прозрачным покрытием из стекла и лицевой поверхностью обращены в одну сторону. 90% солнечной энергии улавливается поверхностью батарей, обращенной к Солнцу, и 10% энергии улавливается обратной стороной, что дает возможность использовать солнечный свет, отраженный от Земли.

Механизм раскрытия СБ позволяет производить их складывание и повторное раскрытие. В случае отказа электропривода панели СБ могут быть раскрыты или сложены вручную экипажем во время выхода в открытый космос.

Системы служебного борта и станционного борта

Функционально бортовые системы ФГБ разделяются на системы служебного борта и системы станционного борта.

Системы служебного борта обеспечивают работу ФГБ во время выведения его на орбиту, автономного полета и частично, когда он находится в связке с другими модулями МКС. В состав систем служебного борта входят:

• система управления (СУ);
• двигательная установка (ДУ);
• система подачи и перекачки топлива (СПиПТ);
• система управления бортовым комплексом (СУБК):
• система внутреннего освещения (СВО);
• командно-измерительная система (КИС) "Компарус ";
• радиотелеметрическая система БР-9ЦУ- 8;
• радиотелеметрическая система "Сириус-4";
• система электроснабжения (СЭС);
• система ориентации солнечных батарей (СОСБ):
• система обеспечения теплового режима (СОТР);
• система пожарообнаружения и пожаротушения (СПоПТ );
• активная радиотехническая система сближения и стыковки "Курс-А".

Системы станционного борта предназначены для обеспечения работы ФГБ в составе МКС. В состав станционного борта входят:

• система стыковки (СС);
• система интеграции и сопряжения (СИС);
• система обеспечения газового состава (СОГС);
• система телевидения (СТ);
• система телефонной связи (СТС);
• аппаратура сбора сообщений (АСС);
• бортовая вычислительная система (БВС);
• оборудование телеоператорного режима управления (ТОРУ) сближением и причаливанием;
• пассивная радиотехническая система сближения и стыковки "Курс-П".

Схема полета

ФГБ "Заря" выводится на эллиптическую орбиту ракетой- носителем "Протон". Минимальная высота этой орбиты составляет около 180 км, максимальная - около 340 км. После отделения от последней ступени ракеты- носителя на ФГБ раскрываются антенны систем "Курс" и " Компарус" и панели СБ, переводятся в рабочий режим соответствующие бортовые системы.

Управление полетом ФГБ осуществляется из российского Центра управления полетами - ЦУП-М (г.Королев Московской обл.). Причем передача команд возможна как через наземные станции слежения, расположенные на территории России, так и через американский Центр управления полетом - ЦУП-Х (г. Хьюстон, штат Техас), а также через спутники-ретрансляторы.

Во вторые сутки полета ФГБ проводится тестовое включение одного из двух двигателей большой тяги - ДКС. После теста с помощью этого двигателя дается импульс на повышение перигея орбиты до 250 км. На четвертые и пятые сутки включением все того же двигателя формируется круговая орбита высотой около 385 км - так называемая орбита сборки, на которой ФГБ будет ожидать прилета корабля "Спейс шаттл" STS-88 с модулем Node-1 "Единство" (Unity).

Полет STS-88 предстоит совершить кораблю "Индевор" ( Endeavour).

На третий день после старта "Индевор" подходит к ФГБ и захватывает его своим манипулятором. Для этого на герметичном адаптере (ГА) ФГБ имеется специальный узел. После механического захвата с помощью манипулятора ФГБ состыковывается с американским герметичным адаптером РМА- 1, который соединен с модулем Node-1. На следующии день двое a cтронавтов выходят в открытый космос для стыковки электроразъемов между ФГБ и РМА-1.

В последующие двое суток производится наддув РМА-1, выравнивание давления в ГА и РМА-1, контроль герметичности стыка между ГА и РМА- 1, контроль параметров атмосферы в ФГБ. Затем начинается подготовка к входу экипажа "Индевора" в ФГБ. Выравнивается давление в ГА и в приборно-агрегатном отсеке (ПГО) ФГБ. Астронавты входят сначала в ГА, затем открывают люк в ПГО и переходят туда. Предусматривается проведение телевизионной передачи из ФГБ во время нахождения там экипажа. В тот же день экипаж возвращается в свой корабль, герметично закрыв за собой люки.

Еще примерно сутки продолжается полет первых модулей МКС в связке с кораблем "Индевор". Затем корабль отстыковывается и, совершив облет, возвращается на Землю. МКС в составе ФГБ и Node-1 будет продолжать автономный полет. Ее следующим элементом должен стать служебный модуль, после прихода которого на МКС уже может постоянно находиться экипаж.

По материалам проспекта "Международная космическая станция. Функциональный грузовой блок "Заря"
Центра управления полетами Российского космического агентства

Схема модуля

Получите информацию о другом модуле МКС: