Kosminės programos » Sovietų Sąjunga/Rusija » Sojuz » Erdvėlaivis Sojuz

Erdvėlaivis Sojuz

Erdvėlaivio Sojuz kūrimas prasidėjo 1960 metais. Tuo metu Pirmojo ypatingojo konstravimų biuro (PYKB vadovas vyriausiasis konstruktorius Sergej Koroliov) 9 – tame projektavimo skyriuje (vadovas – inžinierius, kosminės raketinės technikos konstruktorius Michail Tichonravov) kartu su pirmojo erdvėlaivio Vostok projektavimu, pradėti kurti ir kitokie erdvėlaiviai (taip pat ir erdvėlaivis Mėnuliui apskrieti). Pirmosios studijos parodė, jog norint apskrieti Mėnulį, reikia surinkti erdvėlaivį iš kelių dalių žemoje dirbtinio Žemės palydovo (DŽP) orbitoje, nes to meto Sovietų galingiausia nešančioji raketa Vostok negalėjo tiesiogiai išvesti erdvėlaivio į Mėnulio orbitą.

1960 – 1961 metais 9 skyriuje buvo nagrinėjama kokį pilotuojamą aparatą, skirtą Mėnulio apskriejimui, surinkti DŽP orbitoje, o 1962 metais pradėtas šio aparato detalus projektavimas. Tada šis projektas pavadintas Sojuz (lietuviškai Sąjunga).

Į Sojuz Mėnulio kompleksą įėjo trys skirtingų tipų aparatai: 7K (dvivietis pilotuojamas erdvėlaivis), 9K (raketinis blokas) ir 11K (erdvėlaivis kuro saugykla).

7K9K11KSojuz Mėnulio kompleksas (7K-9K-11K): 1 – 7K prietaisų modulis; 2 – 7K nusileidimo aparatas; 3 – 7K buities modulis; 4 – 9K raketinis blokas greitintuvas; 5 – 9K susijungimo modulis; 6 – 11K erdvėlaivis kuro saugykla 9K greitintuvui

1962 gruodžio 24 dieną S. Koroliov patvirtino pirmąjį Sojuz (7K-9K-11K) eskizinį projektą, o 1963 kovo 7 dieną – erdvėlaivio 7K brėžinį. 1963 metais erdvėlaivio 7K projektavimas baigėsi ir buvo paskelbti erdvėlaivio, nusileidimo aparato konstrukcijos ir sistemų duomenys. Nuo 1963 metų vidurio pradėta leisti projektinė dokumentacija. PYKB komplekso Sojuz (7K-9K-11K) kūrimo darbai buvo palaiminti Sovietų Sąjungos Ministrų Tarybos sprendimais 1962 04 16 Nr. 346-160 ir 1963 12 03 Nr. 1284-435.

1963 metų pabaigoje S. Koroliov pradeda kurti erdvėlaivio 7K trivietį variantą, skirtą skrydžiams aplink Žemę. Greitai toks erdvėlaivis buvo suprojektuotas. Tačiau nuo 1964 metų pavasario visos jėgos buvo skirtos vienviečio erdvėlaivio Vostok perkonstravimui į trivietį erdvėlaivį Voschod.

Nuo 1964 m. rugpjūčio Vladimir Čelomej (vadovavusiam Eksperimentinio konstravimo biurio Nr. 52 vadovas) pradeda konstruoti erdvėlaivį Mėnulio apskriejimui, o tolimesnis Sojuz Mėnulio komplekso 7K-9K-11K kūrimas buvo nutrauktas.

Projektuotojų ir konstruktorių darbu buvo pasinaudota, kai 1964 m. pabaigoje S. Koroliov nusprendęė 7K erdvėlaivį panaudoti susijungimo sistemos sukūrti ir išbandyti DŽP orbitoje. Taip erdvėlaivis 7K, projektuotas Mėnulio apskriejimui, virto orbitiniu erdvėlaiviu 7K-OK.

1965 rugpjūtį PYKB patikslino erdvėlaivio 7K-OK (OK – orbitinis laivas) techninius reikalavimus. Erdvėlaivis buvo žymimas 11Ф615 ir paveldėjo ankstesnį pavadinimą Sojuz. Tai trivietis erdvėlaivis, skirtas manevravimo ir susijungimo operacijoms DŽP orbitoje bei įvairių eksperimentų – kosmonautų perėjimo iš vieno erdvėlaivio į kitą per atvirąjį kosmosą – atlikti.

Erdvėlaivio 7K-OK sukūrimo darbams vadovavo K. Bušuev, M. Tichonravov, K. Feoktistov (dizainas ir konstrukcija), B. Čertok (borto sistemos). Erdvėlaivio 7K sukūrimui iš pradžių vadovavo E. Frolov, o po to – A. Topol.

tk_7k-okErdvėlaivis Sojuz: 1 – aktyvaus susijungimo įrenginys; 2 – susijungimo įrenginio be vidinio perėjimo liuko skyrius; 3 – buities skyrius; 4 – sistemos Igla antena; 5 – kėdė Kazbek; 6 – nusileidimo aparatas; 7 – susijungimo su kitu erdvėlaiviu ir orientacijos varikliai; 8 – prietaisų skyrius; 9 – kuro komponentų skyrius; 10 – toroidinis įrangos skyrius; 11 – skriejimo orbitos varikliai; 12 – paieškos ir suartėjimo antena; 13 – temperatūros reguliavimo sistemos radiatorius; 14 – infraraudonųjų spindulių jutiklis; 15 – Saulės elementų baterija; 16 – periskopas artėjančio erdvėlaivio stebėjimui; 17 – išėjimo į atvirą kosmosą ir patekimo į erdvėlaivį liukas; 18 – turėklai pereiti iš vieno erdvėlaivio į kitą

Erdvėlaivis Sojuz buvo sudarytas iš trijų skyrių: nusileidimo aparato (NA), buities skyriaus (BS) ir prietaisų agregatų skyriaus (PAS). Skyriai sujungti mechaniškai ir nusileidimo iš orbitos metu buvo atskiriami naudojant pirotechnikos prietaisus. Erdvėlaivio masė 6,4 – 6,5 tonų, erdvėlaivio ilgis – 6,98 m, skersmuo – 2,72 m, dviejų gyvenamųjų skyrių (BS ir NA) hermetiškas tūris – 10,45 m³, laisvasis tūris – 6,5 m³. Erdvėlaivio skriejimo orbitoje aplink Žemę trukmė – iki 10 parų.

Sojuz-1 konstrukcijaSojuz-1 konstrukcija

Nusileidimo aparato masė – 2,8 t, skersmuo – 2,2 m, ilgis – 2,16 m, laisvasis tūris – 2,5 m³. NA paskirtis – 1-3 kosmonautų darbo vieta erdvėlaivio pakilimo į orbitą metu, erdvėlaivį valdant skrydžio metu ir nusileidimo metu. NA sudarytas iš aliuminio segmentinių kūgių, padengtų dviejų sluoksnių šilumine izoliacija: viršutinis patvarus sluoksnis iš sublimuojančios medžiagos (asbotekstolitas), apatinis lengvos šiluminės izoliacijos sluoksnis. NA dugne sumontuotas priekinis apsaugos ekranas, pagamintas iš presuoto asbotekstolito. Ekranas pirotechnikos prietaisais buvo atskiriamas nuo nusileidimo aparato leidimosi parašiutais etape. Viršutinis karkasas pagamintas iš titano lydinio. NA viršutinėje dalyje buvo 0,6 m skersmens liukas. NA turėjo tris iliuminatorius. Viename iš jų buvo montuojamas vaizdo ieškiklis – įrenginys erdvėlaivio orientacijos kontrolei Žemės atžvilgiu.

NA buvo pultas ir erdvėlaivio sistemų valdymo organai (Aviacijos pramonės ministerijos M. Gromov skraidymų tyrimų instituto Eksperimentinių konstravimų biuras, S. Darevskij), individualios amortizuojančios gultai Kazbek (gamykla Nr. 918, S. Aleksejev, nuo 1964 metų G. Severin). Centrinėje kėdėje sėdėjo ekipažo vadas, iš dešinės – borto inžinierius, iš kairės – tyrėjas. Deja, pirmasis ekipažas skriejo be skafandrų.

NA buvo gyvybės aprūpinimo sistema, kuri palaikė atmosferos sudėtį erdvėlaivio gyvenamuose skyriuose ir kontroliavo erdvėlaivio įgulos narių medicininių patikrų įrašus. Pagrindiniai gyvybės palaikymo sistemos elementų kūrėjai: gamykla Mokslas – atmosferos regeneratoriai, gamykla Nr. 918 – kosmonautų skrydžio kostiumai, asenizacijos įrenginiai ir nešiojamos avarinės penkių parų maisto atsargos, Medicinos – biologijos problemų institutas – maisto produktai ir medicinos įrenginiai, Specialus automatizuoto projektavimo konstravimų biuras – atmosferos dujų analizatorius. NA taip pat buvo borto parametrų automatinės registracijos sistema Mir-3 (Mokslinių tyrimų institutas – 88, I. Utkin), radijo ryšio priemonės ir įrangos konteineriai.

BS masė 1,2 – 1,3 tonų. BS sudarytas iš dviejų 2.2 m skersmens pussferių, sujungtų cilindro formos intarpu, kurio aukštis 0,3 m. BS tūris – 4 m³. Jis buvo naudojamas ir darbui, ir poilsiui. Jame kosmonautai atlikdavo mokslinius eksperimentus, valgydavo, ilsėdavosi grožėdamiesi Žemės vaizdais. BS turėjo du apžvalgos iliuminatorius ir du liukus. Apatinis liukas buvo skirtas ekipažui pereiti į NA, šoninis (skersmuo 0,64 m) – starto aikštelėje ekipažui patekti į erdvėlaivį ir kosmonautams išeiti į atvirąjį kosmosą. Kosmonautams išeinant į atvirąjį kosmosą visas BS buvo naudojamas kaip šliuzinė kamera. BS taip pat buvo išdėstyti valdymo prietaisai ir agregatai, buitinė technika ir mokslinė aparatūra. BS išorėje buvo sumontuotas susijungimo agregatas ir radijo komplekso antenos.

PAS masė 2,7 – 2,8 t, jo paskirtis – talpinti erdvėlaivio sistemų aparatūrą ir įrenginius. Konstrukcijos požiūriu PAS buvo sudarytas iš trijų skyrių: pereinamojo (P), prietaisų (Pr) ir agregatų (A).

P skyrius buvo pagamintas kaip santvara ir jungė NA su P skyriumi. Ant pereinamojo skyriaus buvo išdėstyta 10 susijungimo su kitu erdvėlaiviu ir orientacijos variklių (vieno trauka 10 kgs). Viduje pereinamojo skyriaus buvo trys vandenilio peroksido bakai, skirti susijungimo su kitu erdvėlaiviu ir orientacijos varikliams, ir dujų, skirtų pripūsti šiuos bakus, išstumiant iš jų vandenilio peroksidą, kai dirba minėtieji erdvėlaivio varikliai, balionai. P skyriaus skersmenyje buvo sumontuota komandinės radijo linijos vibro antena.

Pr skyrius buvo tarp P ir A skyrių. Tai buvo cilindro formos hermetiškas skyrius. Cilindro skersmuo 2,1 m, cilindro aukštis 0,52 m. Šis skyrius turėjo iš abiejų pusių nuimamus dangčius. Šiame skyriuje buvo orientacijos sistemos ir judėjimo valdymo prietaisai, radijo ryšio sistemos aparatūra, programuojamas laiko įrenginys, erdvėlaivio telemetrijos ir elektros tiekimo sistemos.

A skyrius buvo cilindro, kurio skersmuo 2,1 m, formos apvalkalas, kuris perėjo į kūgio formos apvalkalą ir baigėsi baziniu špantu, skirtu pritvirtinti erdvėlaivį prie nešančiosios raketos. A skyriuje buvo sumontuotas koregcinis stabdantysis variklių įrenginys KSVĮ-35 (Antrasis ypatingasis konstravimų biuras, A. Isajev) su pagrindiniu vienos kameros daugkartinio įjungimo (iki 25 kartų) varikliu, kurio trauka 417 kgs ir dubliuojančiu dviejų kamerų varikliu, kurio trauka 411 kgs, su generatoriaus dujų vairuojamomis tūtomis. Buvo įrengti du sferiniai bakai su degalais ir du bakai su oksidatoriumi, talpinantys iki 900 kg kuro. A skyriaus išorėje yra išdėstyti temperatūros reguliavimo sistemos radiatorius spinduolis, keturi susijungimo su kitu erdvėlaiviu ir orientacijos varikliai, kurių kiekvieno trauka po 10 kgs ir 8 orientacijos varikliai, kurių kiekvieno trauka po 1 – 1,5 kgs.

Laivo skyriai iš išorės buvo uždengiami ekranuojančia vakuumine šilumine izoliacija su viršutiniu žalios spalvos (ypatingai šlykščiai žalios) sluoksniu iš stiklo audinio. Visi nepilotuojami erdvėlaiviai turėjo automatinę susinaikinimo sistemą (Mokslinių tyrimų institutas – 137, V. Kostrov).

Erdvėlaivio orientacijos ir judėjimo valdymo sistema (Pirmojo ypatingojo konstravimų biuro 27 – tasis skyrius, B. Raušenbach) orientuodavo erdvėlaivį orbitoje ir atlikdavo manevrus. Sistema erdvėlaivį orientuodavo Saulės atžvilgiu taip, kad Saulės elementų plokštes būtų apšviestos. Trijų laipsnių giroskopai, kampinių greičių davikliai, akselerometrai, o taip pat orientacijos nustatymo prietaisai – Saulės, žvaigždžių, jonų davikliai ir Žemės infraraudonosios vertikalės davikliai (paskutinieji pradėti montuoti į 7K-OK erdvėlaivius) – buvo naudojami kaip jutikliai.

Orbitinio skrydžio metu erdvėlaivis turėjo komandinės radijo linijos sistemą, radijo telemetrijos sistemą BR-9 (mokslinių tyrimų institutas-885, M. Rezanskij), televizijos sistemą Krečet (Visasąjunginis televizijos mokslinių tyrimų institutas, I. Rosselevič), radijo ryšio sistemą „Zaria“ (Maskvos radijo ryšio mokslinių tyrimų institutas, J. Bykov), dirbančią trumpųjų ir ultra trumpųjų bangų diapazonuose ir užtikrinančią ryšį orbitoje, nusileidimo metu, pasidalinus erdvėlaiviui į skyrius (plyšinės antenos, įmontuotos į nusileidimo aparato liuko dangčio terminę apsaugą, pagalba), o taip pat nusileidimo aparato krypties nustatymą ir ryšį po jo nusileidimo.

Erdvėlaivio sistemos, prietaisai, įrenginiai gaudavo elektros energiją iš pagrindinės (talpa 300 Ah) ir rezervinės (talpa 75 Ah) sidabro cinko akumuliatorių baterijų, kurios buvo kraunamos nuo dviejų Saulės elementų baterijų, pritvirtintų prie erdvėlaivio PAS. Jos negalėjo suktis ir sekti Saulės padėtį, siekiant kuo intensyvesnio paviršiaus apšvietimo. Dviejų Saulės elementų baterijų plotas 14 m²,  atstumas tarp jų galų – 11 m, įtampa elektros grandinėje lygi 24V.

Erdvėlaivyje Sojuz buvo įrengta radiotechninė suartėjimo ir susijungimo sistema Igla (Mokslinių tyrimų institutas – 648, A. Mnacakanen), kuri leido erdvėlaiviams susijungti tiek automatiniu rėžimu (pagrindinis variantas), tiek rankiniu (atsarginis variantas). Sistemos Igla aparatūra buvo išdėstyta toro formos prietaisų skyriuje agregatų skyriaus gale (aplink korekcinio stabdančiojo variklių įrenginio 35 tūtas). Šis skyrius erdvėlaivyje 7K-OK paveldėtas iš Sojuz Mėnulio projekto.

Erdvėlaivių susijungimui buvo montuojami dviejų rūšių susijungimo agregatai: aktyvusis („kaištis“) ir pasyvusis („kūgis“). Agregatai standžiai mechaniškai sutraukdavo erdvėlaivius ir sujungdavo jų elektros jungtis. Vidinio perėjimo iš vieno erdvėlaivio į kitą nebuvo, ir todėl pereiti iš vieno erdvėlaivio į kitą buvo galima tik per atvirą kosmosą. Priklausomai nuo susijungimo įrenginio, erdvėlaiviai buvo skirstomi į du tipus: aktyviuosius (žymimi 7K-OK(A) ir turėjo lyginius gamyklinius numerius) ir pasyviuosius (7K-OK(P) su nelyginiais gamykliniais numeriais).

NA forma, jo masės centras ir nusileidimo valdymo sistema leido aparatui nusileisti valdomu režimu, esant aerodinaminei kokybei 0.25, o perkrovimams ne daugiau nei 3 – 4 G. NA leidimosi metu valdomas vandenilio peroksido dujiniais reaktyviniais varikliais. Nusileidimo valdymo sistemą sudarė du dujiniai varikliai, valdantys NA aparato judesius į kairę ir į dešinę masės centro ir vertikalios ašies, einančios per masės centrą, atžvilgiu, du dujiniai varikliai, valdantys nusileidimo aparato judesius atžvilgiu pagrindinės (horizontalios) skersinės ašies, einančios per masės centrą, atžvilgiu. Šių variklių trauka 7,5 kgs. Dar nusileidimo valdymo sistemą sudarė du dujiniai varikliai, valdantys nusileidimo aparato judesius išilginės ašies, einančios per masės centrą, atžvilgiu. Šių variklių trauka 15 kgs. NA galėjo leistis ir balistine trajektorija (nusileidimo atsarginis variantas) su 7 – 9 G ir didesnėmis perkrovomis.

Erdvėlaiviuose 7K-OK buvo sumontuotos dvi parašiutų sistemos (Parašiutų desantinės įrangos mokslinių tyrimų eksperimentinis institutas, F. Tkačiov, nuo 1968 metų N. Lobanov). Pagrindinio parašiuto kupolo plotas 1000 m², o atsarginio – 570 m². Parašiutai buvo sudėti į hermetiškus konteinerius, turinčius elipsinio cilindro formą (pagrindinio parašiuto talpos tūris 0,27 m³, o atsarginio – 0,17 m³).

Erdvėlaivių 7K-OK ekipažai visą nusileidimo laiką būdavo NA viduje. Šiam tikslui NA dugne, po numetamu ekranu, buvo sumontuoti keturi minkšto nusileidimo varikliai (gamykla „Iskra“, I. Kartukov). NA su pagrindiniu parašiutu leisdavosi 6 – 8 m/s greičiu. Minkšto nusileidimo varikliai įsijungdavo likus iki Žemės paviršiaus apie 1,5 m. ir NA greitį sumažindavo iki 0 m/s (tai pasakos – greitis apie 1 m/s). NA galėjo leistis tiek į sausumą, tiek į vandenį.

Erdvėlaiviui Sojuz sukurta nauja avarinio gelbėjimo sistema – AGS. Jos pagrindas – kietojo kuro variklių sistema (gamykla Iskra), montuojama ant erdvėlaivio apsauginio apvalkalo. Ji numetama beveik tuo pačiu momentu kaip ir erdvėlaivio apsauginis apvalkalas, nešančiajai raketai pakylus virš tankiųjų atmosferos sluoksnių. Skirtingai nuo erdvėlaivio Vostok (jo atjungimas nuo nešančiosios raketos įmanomas tik išsijungus jos varikliams), erdvėlaivio Sojuz AGS galėjo išgelbėti ekipažą erdvėlaivio aktyviame trajektorijos etape, kai dirba nešančiosios raketos varikliai.

Erdvėlaiviai Sojuz turėjo startuoti poromis vienos paros intervalu, tai buvo nuspręsta panaudoti dvi starto aikšteles: Nr. 1 (Gagarino) ir Nr. 31 (buvo naudojama tarpžemininių balistinių raketų R-7A kovinei parengčiai, o nuo 1964 metų nepilotuojamų erdvėlaivių startams).

Erdvėlaiviai būdavo iškeliami į orbitas, kurių apogėjus 220 – 230 km, perigėjus 180 – 210 km, orbitos kampas su ekvatoriaus plokštuma 51,7° laipsnio ir apskriejimo apie Žemę periodas 88,4 – 88,6 min.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *