Станция "Мир" - как это было.

mir.jpg

Ведь были на Руси ученые, которые с линейкой в руках, без компьютеров и нанотехнологий первыми в мире могли творить великие вещи. От таких вещей мурашки по коже, дух захватывает, вчитываешься и вчитываешься в подобные вещи. Не то что сейчас - вбухиваем миллиарды в Роснано, а воз и ныне там. Господин Чубайс где результат вашено детища Роснано? Отсутпился от темы. Давайте о хорошем.

Настало время, когда для дальнейшего развития техники пилотируемых полетов возникла необходимость в разработке принципиально новых космических аппаратов. Научное производственное объединение «Энергия» в 1978 году приступило к созданию многомодульной орбитальной станции «МИР».

В новом проекте нашли свое воплощение весь многолетний опыт эксплуатации станции Салют и самые последние достижения во многих областях науки и техники того времени. Был взят курс на сборку большого космического комплекса на орбите из отдельных аппаратов-модулей.

В ходе проектирования рассматривались два варианта модулей:

  1. Малые модули - на базе корабля «Прогресс» и
  2. Большие модули - на основе крупногабаритных 20-ти тонных транспортных кораблей снабжения (ТКС)

 

В качестве базового блока была использована в основном конструкция «Салюта». Не смотря на то что внешние габариты базового блока не изменились внутренний объем рабочего отсека существенно увеличился за счет его перекомпоновки. Все панели интерьера стали легкосъемными, что упрощает доступ к бортовой аппаратуре, его ремонту или обслуживанию. Значительно улучшены условия работы и отдыха экипажа

Разработка станции «Мир» шла в период, когда на орбите успешно трудились станции «Салют 6» и «Салют 7» - их долговечность оказалась выше, чем предполагалось.  

На первом этапе работы с базовым блоком станции транспортные операции остались за пилотируемым кораблем «Союз» и грузовым кораблем «Прогресс». Одновременно на станции могли находиться пять целевых модулей. Каждый модуль оснащен различным исследовательским оборудованием и представляли из себя специализированные научные лаборатории.

Технологический модуль воплощал из себя мини завод по производству новых материалов и лекарственных препаратов. Модуль для исследования природных ресурсов Земли являлся пунктом сбора информации. Полностью собранная станция «Мир» это постоянно действующий 125-ти тонный орбитальный научный комплекс, который может дооснащаться в процессе его эксплуатации.

В 1983 г. перед коллективом головного конструкторского бюро НПО «Энергия» и конструкторское бюро «Салют» вместе с большой кооперацией других предприятий была поставлена задача обеспечить запуск новой орбитальной станции «Мир» в феврале 1986 г. к XXVII съезду КПСС. Конструкторские бюро.

В процессе разработки приборных зон проектантам и конструкторам приходилось решать противоречивые задачи: с одной стороны необохоима максимальная плотность компоновки, с другой стороны блоки аппаратуры должны быть рассредоточены для обеспечения необходимого доступа к любому из них при проведении ремонтных работ или для охлаждения работающей аппаратуры обдувом ее воздухом из системы вентиляции.

Много проблем возникло при прокладке трасс кабелей электропитания и управления всего приборного комплекса базового блока. На этапе разработке для создателей станции явилось неожиданностью значительно большая масса межблочных электрических кабелей. Это породило сразу две проблемы: дефицит общей массы базового блока станции и усложнение доступа к аппаратуре расположенной во многих приборных зонах. Для компенсации возникшей проблемы с дефицитом массы конструкторское бюро «Салют» увеличило на тонну грузоподъемность  ракетоносителей УР-500. Так же со станции была снята значительная часть аппаратуры с тем чтобы доставить ее на орбиту кораблями «Прогресс». Таким образом продолжение сборки станции было перенесено с завода на орбиту.

ur500.jpg

(ракетоноситель УР-500)

Сложной проблемой для конструкторов станции было обеспечение необходимой прочности и жесткости ее отсеков и многих мест их соединения. Наиболее мощные нагрузки конструкция и система станции испытывает на участке выведения на орбиту, в том числе вибрация, которая возникает при работе двигателей ракеты. Испытания работоспособности приборов и элементов конструкции проводились в ЦНИИМАШ на динамическом стенде с использованием специального аналога станции. На аппаратуру воздействуют и ударные нагрузки, которые возникают при срабатывании при отделения ступеней ракет. В некоторых местах станции ударные перегрузки достигают 200-400 единиц.

Так же перед разработчиками станции «Мир» стояла проблема однотипного соединения четырех целевых модулей с базовым блоком. Решение было найдено организацией «Нового причала» в виде сферического переходного отсека. Каждый модуль причаливает к осевому стыковочному узлу, а затем переносится на боковой узел с помощью манипулятора.

Для боковых узлов базового модуля предусмотрен только один стыковочный агрегат. После стыковки модуля он переставляется на соседний узел. Для этих целей был разработан манипулятор в НПО «Энергия» и изготовлен Азовским Механическим заводом – представляет электромеханическое устройство способное автоматически разворачивать модуль, поочередно, вокруг двух осей и с необходимой точностью подводить его к боковому стыковочному агрегату станции.

 

Таким образом, на переходном отсеке размещено пять стыковочных узлов. Шестой стыковочный узел расположен на агрегатном отсеке станции.

 

Помимо транспортных и грузовых кораблей к осевому узлу со стороны агрегатного отсека  причаливает первый десяти тонный экспериментальный модуль 37-КС. Этот модуль оснащен системой безрасходной гиросиловой ориентации станции. Использование на стации «Мир» подобных гиродинов в количестве шести штук в несколько раз позволяет сократить топливо доставляемое с Земли.

 

На модуле 37-КЭ установлена научная аппаратура для выполнения астрофизических исследований, новые системы регенерации атмосферы и воды.

В отличие от станции «Салют» система управления на станции «Мир»построена на новых принципах. Если на станции «Салют» ориентация выполняется непосредственно по сигналам датчиков инфракрасной вертикали с последующими разворотами и стабилизацией на гироскопах, то на станции «Мир» с помощью бортовой вычислительной машины строится опорная система координат, при этом используются датчики угловой скорости вращения станции.

solut_0.jpg

Развороты в пространстве производятся относительно опорной системы координат, которая периодически корректируется датчиками ориентации. Большое количество вычислительной техники, ее взаимодействия со всеми частями станции требовали тестирования.  Для подобной проверки системы управления был разработан специальный стенд по стоимости равный стоимости всей станции «Мир».

37-1.jpg

Разработчики терморегулирования столкнулись с комплексом сложнейших проблем. Электрическая мощность потребляемая ее системами возросла в четыре раза это повлекло за собой такое же увеличение выделяемого ими тепла. Его нужно отвести от приборов и излучить в космическое пространство, не увеличивая радиационной поверхности системы. Проблема отвода многих потоков тепловой энергии была решена новейшими разработками в системе вентилирования станции. В условиях невесомости очень трудно исключить застойные зоны и принудительная циркуляция воздуха это единственное средство газообмена в отсеках космического аппарата. Применение двух блоков кондиционирования обеспечило высокую производительность процесса охлаждения воздуха нагретого  работающими приборами.

 

В блоках кондиционирования БКВ-2 и БКВ-3 воздух также и осушается методом конденсации влаги, при этом возвращая до 30% воды потребляемой космонавтами. Блок БКВ-3 построен по совершенно новым технологиям: охлаждение и осушка воздуха в нем производится в нем при помощи фрионохолодильной установки. Это дало возможность кондиционировать воздух даже в тех режимах работы станции, когда сброс тепла в космическое пространство затруднен. Часть оставшегося тепла после охлаждения воздуха передается в контур обогрева станции для выравнивания поля температур.

Но и тут возникли сложности. Разработчики холодильной камеры столкнулись с проблемой перекачки фриона в условиях невесомости. Эту трудную задачу удалось преодолеть созданием компрессором специальной конструкции. После выработки ресурса компрессор менялся полностью. Система теплообмена между внутренней частью станции и радиационной поверхностью построена таким образом что полости тепловых трубы не были соединены друг с другом, а тепло переносится парами аммиака. Данная конструкция позволила увеличить теплообмен в несколько раз, тем самым сократив площадь радиатора. Не соединенные полости труб позволяют уменьшить опасность разгерметизации теплового контура даже после нескольких пробоев метеоритов. Все эти нововведения позволили увеличить  срок службы и долговечность конструкции терморегулирования.

 

Новые технические решения принятые при создании системы терморегулирования станции «Мир»  потребовали всесторонних и тщательных испытаний, как отдельных ее агрегатов так и всей системы в целом. Для отработки внешнего теплообмена станции на базе Химмаш в Загорске была построена одна из крупнейших  барокамер в мире. В ней могут испытываться космические аппараты диаметром до 6 м. и длинной до 22 метров.  При испытаниях были выявлены повышенные автоколебания в системе терморегулирования.

 

Для комплексной проверки работы  систем обеспечения жизнедеятельности и теплового режима внутри станции создана еще одна экспериментальная установка: барокамера объемом 700 куб.м. построенная на базе воинской части 52-529 ВВС. Камера позволяет производить испытания совместно с кораблем «Союз» и даже с одним из модулей.

 

Из-за высокого уровня энерговооруженности станции «Мир». Когда токи исчисляются сотнями ампер потребовались специальные тепловые испытания кабельной сети. Дело в том, что в условиях невесомости отвод тепла от электропроводки значительно ограничен из-за отсутсвия конвекции воздуха в отсеках. Перед учеными стал вопрос: «Как же сымитировать условия невесомости на Земле с точки зрения охлаждения кабелей?»  Оказывается, если удалить из отсека воздух, исключится возможность конвекции и процесс отдачи от кабелей будет таким же как при полете станции. Поэтому тепловые испытания кабелей ведутся в барокамере. В результате испытаний был выявлен значительный перегрев отсека. Пришлось оперативно заменить  большую часть силовых магистралей электропитания.

 

Извечная проблема загрязнения иллюминаторов связана с осаждение на внешней поверхности стекол налета, который является продуктом выделения материалов наружной поверхности станции. Кроме того, в предыдущих полетах отдельные иллюминаторы стали жертвами бомбардировки метеоритами. Поэтому на станции «Мир» иллюминаторы закрыты специальными управляемыми крышками, чтобы уменьшить на них воздействие условий космического пространства. Крышки иллюминаторов открываются экипажем только тогда, когда это необходимо. Что значительно уменьшает вероятность потери ими прозрачности.

 

Создатели станции не обошли стороной вопросы, связанные с комфортом экипажа: салон со столом сервантом, умывальная комната, душевая, холодильник – в какой-то степени приближают условия полета к Земным.

Продолжение часть 2

Комментировать

расс_тривать: