25 мая произошло эпохальное для мировой космонавтики событие: впервые частный космический корабль (КК) совершил грузовой рейс и успешно стыковался с МКС. Скорее всего, аппарат Dragon компании SpaceX на долгое время станет основным транспортным средством, доставляющим экипажи и грузы на борт Международной космической станции. В будущем он окажет существенное влияние на космические программы не только США, но и России.
Как летал "дракон"
Первоначально запуск КК Dragon был запланирован на начало марта 2012 года, однако из-за ряда технических проблем его несколько раз откладывали. Только 22 мая ракета-носитель Falcon 9, разработанная компанией SpaceX, стартовала с мыса Канаверал, США. Вскоре корабль вышел на околоземную орбиту и начал готовится к стыковке с МКС. В ходе пролетов рядом со станцией были протестированы датчики и оборудование Dragon.
Сначала КК пролетел на расстоянии 10,4 км от МКС, что позволило испытать системы связи между постом управления МКС и кораблем, в частности, UNF-передатчик CUCU (на сленге астронавтов ее так и называют "ку-ку"). Эта система радиосвязи была доставлена на МКС шаттлом Atlantis еще в 2009 году. Она позволяет экипажу МКС удаленно управлять "драконом". Первой задачей CUCU была передача сигнала с центра управления полетами SpaceX на навигационную систему Dragon – для включения навигационных огней. Это испытание прошло успешно, и на третий день КК сблизился с МКС на расстояние 2,4 км, где состоялись тесты маневровых двигателей.
В ходе сближения безупречно работала навигационная GPS/инерциальная система навигации (SIGI). Не обошлось и без проблем. Так, в обзорном куполе МКС пропало изображение на одном из контрольных мониторов станции RWS: вместо изображения "окрестностей" МКС он начал показывать красные и белые полосы. Проблему удалось решить путем переключения питания, и монитор снова заработал. Чуть позже дала сбой система связи со стыковочным узлом на модуле МКС Harmony, куда должен был пристыковаться Dragon, но и эта неполадка была успешно устранена.
25 мая началась непосредственно стыковка. Dragon включил маневровые двигатели и сблизился с МКС на расстояние 1,2 км. С этого момента экипаж МКС приступил к проверке лазерной стыковочной системы LIDAR. Эта система представляет собой лазерный сканер, способный создавать 3D-изображение различных объектов.
Это новейшая технология, которая в перспективе позволит не только выполнять высокоточную стыковку в космосе, но и совершать посадку на другие планеты. LIDAR испытывали в феврале 2011 года в ходе миссии шаттла Discovery STS-133. Система LIDAR генерирует до 30 мощных лазерных импульсов в секунду, формируя объемную карту объекта на расстоянии от 10 тыс. до 1 м. Ориентируясь на эти изображения, бортовая навигационная система космического корабля выполняет плавную стыковку (или посадку).
Сначала Dragon приблизился к МКС на расстояние 250 м и был "отогнан" немного назад - для проверки возможности экстренного ухода от станции. После этого КК подошел к МКС на 200, а затем и на 100 м. В этот момент испытывались тепловизоры "дракона", которые позволяют увидеть все, что находится впереди корабля.
В конце стыковки Dragon приблизился к МКС на расстояние в 30 м. Именно в этот момент в будущем начнется полностью автоматическая стыковка. Однако в первом полете стыковку должен был выполнить роботизированный манипулятор МКС, к тому же, обнаружились проблемы с системой LIDAR. Специалисты SpaceX были вынуждены отвести КК назад на 70 м, чтобы перенастроить LIDAR – как оказалось, яркие световые блики от поверхности модуля МКС JAXA JEM создавали помехи лазерному радару. По команде с Земли LIDAR сузил поле зрения, и проблема исчезла.
После этого Dragon подошел МКС на расстояние 20 м, и член экипажа МКС Дон Петтит захватил его манипулятором Canadarm2 и пристыковал к Международной космической станции. Спустя некоторое время, необходимое для контрольных процедур, астронавты вошли в герметичный отсек "дракона" и начали выгрузку груза, доставленного первым в истории частным космическим "грузовиком". Затем в корабль погрузили примерно 600 кг оборудования и вещей, не нужных на МКС, и закрыли люк. 31 мая Dragon совершил успешную посадку в воды Тихого океана на расстоянии около 900 км от города Лос-Анджелес. Успешно отлетавший корабль был подобран спасательными судами и отправлен для изучения специалистам НАСА и SpaceX.
Таким образом, первая миссия частного космического корабля завершилась полным успехом. До сих пор только четыре государства (США, Россия, Япония и ЕС) могли собирать и выводить на околоземную орбиту грузовые корабли. Теперь это доступно и коммерческой компании, причем планы у SpaceX гораздо масштабнее, чем "подработка" космическим извозом.
Как выглядит "дракон"
Многим неспециалистам космический корабль Dragon может показаться шагом назад в сравнении с огромным многоразовым 100-т шаттлом, который мог выводить на околоземную орбиту до 24 т груза и возвращать рекордные 14 т.
Хоть КК компании SpaceX может поднимать и возвращать намного меньше груза, чем шаттл, по целому ряду параметров высокотехнологичный Dragon превосходит очень дорогой и сложный шаттл. Dragon сделан с расчетом на будущие дальние полеты и новейшие технологии посадки не на парашюте, а на струе реактивных двигателей. Для того, чтобы понять в чем новизна "дракона", сравним его с российским КК "Союз", который по сей день используется для доставки людей на МКС.
Прежде всего, спускаемый аппарат "дракона" отличается большим объемом герметичного отсека - 10 м3. Это позволяет перевозить до 7 астронавтов, в то время как в тесный (около 4 м³) герметичный отсек спускаемого аппарата "Союза-ТМА" помещаются только 3 космонавта, причем это после доработки, иначе рослые американские астронавты туда просто не влезали. В этом плане преимущества Dragon понятны – ему нужен один рейс для смены экипажа МКС, а не два, как "Союзу".
Благодаря современной электронной начинке внутри "дракона" минимум выступающих панелей и ящиков с оборудованием, что повышает комфорт экипажа и удобство наблюдения через широкие 30-см иллюминаторы. Кроме того, у КК Dragon в стыковочном узле большой переходный люк шириной 1,3 м, в то время, как у "Союза" он шириной всего 80 см, что затрудняет погрузку/разгрузку, особенно крупногабаритного оборудования.
Помимо большого объема герметичного спускаемого аппарата, у Dragon-а есть негерметичный транспортный невозвращаемый модуль объемом 14 м3. У "Союза" такого модуля нет, хотя есть так называемый бытовой отсек объемом около 5 м3, в котором находится груз и стыковочный узел. В этом плане конструкция КК Dragon гораздо совершеннее: "Союзу" при посадке приходится "выбрасывать в утиль" дорогой герметичный отсек, в котором при этом не разместишь никакого крупного оборудования. В свою очередь, в негерметичный и очень простой по конструкции большой модуль "дракона" можно установить самое разнообразное оборудование, например, телескоп, спутник, дополнительное горючее и кислород для дальних полетов. Разработан специальный расширитель данного отсека, увеличивающий его объем для внушительных 34 м3 (это в 3 с лишним раза больше салона пассажирской "Газели"). В перспективе это дает возможность совершать дальние полеты, например к Луне, Марсу или астероидам. Dragon оснащен топливными баками емкостью 1290 кг ("Союз-ТМА" 900 кг).
Ну и, конечно, в транспортном варианте Dragon по главному показателю, грузоподъемности, выигрывает даже у транспортного КК "Прогресс": первый может поднять на орбиту 6000 кг груза и вернуть 3000 кг, а второй только 2000 кг и ничего не может привезти обратно. Пилотируемый "Союз" может вернуть на Землю всего лишь около 100 кг, что слишком мало для современных научных экспериментов и перспективного промышленного производства на орбите.
Из первого рейса Dragon привезет ненужные на МКС панели управления, научные записи, кабели, баллоны, оборудование для экспериментов SETA-2, MSL-CETSOL и MICAST. Все это дорогостоящее снаряжение в противном случае просто было бы погружено на грузовой "Прогресс" или в бытовой отсек "Союза" и сгорело в атмосфере.
Dragon имеет 18 ракетных двигателей Draco, работающих на смеси четырехокиси азота (окислитель) и монометилгидразина (топливо). Эти двигатели "снимают" КК с ракеты-носителя в случае нештатной ситуации, а также позволяют маневрировать в космосе. Кроме того, в перспективе Dragon будет совершать посадку не с помощью парашютов, а на ракетной тяге, как "серьезные" корабли в фантастических фильмах. Такая схема посадки также пригодится и для приземления на безвоздушные небесные тела или Марс, где атмосфера разрежена и требует парашютов очень большой площади.
Ракета-носитель Falcon-9, которая подняла в космос Dragon, также разработана компанией SpaceX и относится к тому же классу тяжелых ракет, что и российский "Протон-М". Она может поднимать на низкую околоземную орбиту до 10 т груза, а в будущем получит уникальную систему спасения первой ступени с помощью ракетных двигателей.
Пилотируемая версия КК Dragon должна стартовать после 2015 года, а пока первый частный КК будет совершенствоваться и одновременно выполнять грузовые рейсы на МКС. В будущем SpaceX планирует отправить свой корабль к Луне, Марсу, астероидам и составить конкуренцию "правительственному" кораблю Orion, который разрабатывается компанией Boeing и изначально рассчитан на дальние полеты. Не исключено, что уже в ближайшей перспективе богатые корпорации будут наравне с правительствами крупнейших стран осваивать космическое пространство.