млм что это космос
Будет нам «Наукой»: 9 вопросов к модулю «Наука», отправленному к МКС
Как появился модуль «Наука»?
Мы привыкли, что каждые полтора часа над Землей делает виток самый большой рукотворный объект в космосе — Международная космическая станция (МКС). Ее размеры 109 x 73 x 27 метров, а масса — более 400 тонн. Вывести в космос такой объект за один раз не под силу никому. Поэтому придумали модульную систему для орбитальной станции. В космос запускаются отдельные блоки, такие как первый модуль «Заря», МЛМ или поменьше, а уже на орбите стыкуются в единую конструкцию, внутри которой космонавты могут жить как дома: воздух есть, они имеют некоторую защиту от радиации
Как все началось?
В 1993 году Россия и США заключили соглашение о создании общей станции, а в 1995 году наш Центр им. М. В. Хруничева начал делать первый модуль МКС — «Заря» — по заказу американцев. Чтобы подстраховаться, параллельно создавался дублер модуля «Заря» — ФГБ-2 (функционально-грузовой модуль), который был на 80% готов к 1998 году. Это был будущий модуль «Наука».
В 1998 году году «Заря» успешно была запущена и стала первым кирпичиком МКС. Россия переключила все внимание с ФГБ-2 на собственный модуль «Звезда». А будущая «Наука» осталась ждать своего часа в цеху — ее услуги пока были не нужны. Так началась более чем 20-летняя эпопея МЛМ «Наука» на Земле. В результате последующих приключений и получился МЛМ (многоцелевой лабораторный модуль) «Наука». Точнее МЛМ-У (многоцелевой лабораторный модуль усовершенствованный — это название он получил после долгих переделок, но давайте не будем его использовать, чтобы не множить сущности).
По размерам этот модуль сравним с первыми блоками МКС, самыми большими: 13 метров в длину и 4 метра в диаметре, объем герметичных отсеков — 70 кубических метров. Это почти 40% объема текущего российского модуля, который включает жилой блок «Звезда», функционально-грузовой блок «Заря», стыковочный и стыковочно-грузовые модули «Пирс» и «Рассвет», а также малый исследовательский модуль «Поиск». Объем последнего всего 12,5 кубического метра — в таких условиях приходится вести исследовательскую работу.
Но главное — не размеры «Науки», а функционал. Подробно о ее структуре мы расскажем ниже, но в целом этот модуль заточен под то, чтобы вести научную работу в промышленных масштабах. Ведь только на орбите есть условия для экспериментов, проверяющих решения для дальних межпланетных перелетов, только там есть невесомость и практически неотфильтрованная космическая радиация.
Почему он прождал на Земле более 20 лет?
В начале 2000-х решили, что ФГБ-2 можно превратить в склад и даже сдавать место в нем в аренду американцам. В процессе переделки демонтировалась часть аппаратуры, спиливались трубопроводы. Видимо, в тот момент в топливную систему попала металлическая стружка, из-за которой модуль мог вовсе остаться на Земле.
К 2004 году необходимость в складе отпала. Модуль решили переделать в лабораторию для научных экспериментов. Официально появилось название «МЛМ «Наука». Но объем переделок был таков, что их закончили только к 2012 году.
Что сделали со стружкой?
После очередной переделки модуля его проверили и обнаружили металлическую стружку в топливной системе. Видимо, при спиливании лишних баков мелкие частицы попали внутрь патрубков. Посторонние частицы могли нарушить работу двигателей, которые должны работать слаженно и бесперебойно. Мелкие металлические частицы могут нарушить подачу топлива и работу двигателей в целом. Поэтому трубопроводы по возможности заменили, топливную систему промыли.
Если топливную систему промыли, то из баков удалить металлическую стружку оказалось сложно. Внутри баков расположена «гармошка», которая растягивается при заполнении топливом, а потом сжимается, чтобы отдать его в двигатель. Были опасения, что стружка может проколоть «гармошку». Решили двигатели использовать только один раз, при этом подходе стружка не должна вызвать проблем.
Что изменилось в «Науке»?
Проще сказать, что осталось в «Науке» от ФГБ-2. Почти ничего, кроме корпуса и двигательной системы. Была обновлена электроника, в частности система управления, усовершенствована система жизнеобеспечения, а главное, появились места для проведения экспериментов — универсальные рабочие места (УРМ) и современное оборудование.
А операции снаружи можно проводить роборукой ERA размером 11,3 метра. Она может позиционироваться с точностью до 5 миллиметров, работает с грузами до 8 тонн, имеет 7 степеней свободы и 4 камеры. С ее помощью космонавтам будет легче работать в открытом космосе. А для некоторых операций и выход не понадобится: роборука поможет и нужные образцы на внешней оболочке станции перевернуть, и осмотреть снаружи корпус. Отметим, что ERA создана в Европейском космическом агентстве.
Что такое универсальные рабочие места?
Стандартные рабочие места с подведенным электричеством и прочими необходимыми коммуникациями. Все необходимые составляющие для экспериментов доставляются на орбиту в посылке — космонавтам остается собрать экспериментальную установку, как лего.
Всего на «Науке» 14 УРМ внутри модуля и 16 на его поверхности. То есть ученые могут планировать эксперименты не только на станции, но и снаружи, в условиях, максимально приближенных к открытому космосу.
Какой наукой можно заниматься на МЛМ?
Из передового научного оборудования отметим многозонную печь для выращивания кристаллов из расплавов металлов, термостаты для работы с биообъектами и перчаточный ящик.
Отдельное направление — это проверка влияния радиации. В эксперименте «Перепел» планируется вывести птенцов японского перепела в условиях МКС, несмотря на невесомость, температурный режим и радиацию. Аналогичный эксперимент на «Мире» завершился неудачей, пора исправляться. Замкнутый цикл воспроизводства фауны будет необходим в дальних пилотируемых экспедициях.
А внешние УРМ позволят проверить новые вещества в качестве смазки — как они реагируют на вакуум, космический холод и радиацию.
Условия для космонавтов
«Наука» — один из самых больших модулей МКС. Кроме научной составляющей она предлагает больше места для жизни и работы космонавтов. На ней размещены третье спальное место, туалет с системой восстановления воды из урины и система регенерации кислорода на 6 человек.
Новое пространство позволит добавить третьего российского космонавта в состав экспедиций или привезти космического туриста. По идее, идеальным было бы привезти ученого, который смог бы сам следить за экспериментом и оперативно вносить изменения, чтобы получить наилучший результат.
Теперь мы круче американцев?
Вопрос поставлен некорректно. Конечно, хочется выиграть в соревновании, но мы пока бежим в разные стороны. Или даже они бегут, мы плывем. Когда СССР и США устроили «лунную гонку», цель была одинаковая. На МКС нет единой задачи, которую стараются решить 15 государств (не только нам с американцами принадлежит станция). Каждая страна вносит посильный вклад и решает задачи, которые важны именно для нее. Поэтому соревнования пока не получится. Но можно сравнить возможности российских космонавтов без модуля и с ним.
Если модуль «Наука» удачно стыкуется с МКС, то научные возможности российского сегмента возрастут в разы. Конечно, МЛМ — это только инфраструктура, еще надо найти финансирование и эксперименты, которые, если помечать, дадут надежду на Нобелевскую премию. Не думаем, что шансы получить столь известную награду велики, но теперь хотя бы появится на это шанс!
Пока же будем напряженно следить за полетом 20-тонной «Науки» в надежде, что все пройдет успешно.
Роскосмос запустил модуль «Наука»
Ракета «Протон-М» с модулем «Наука».
21 июля 2021 года в 17:58 по московскому времени Роскосмос запустил к МКС многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука».
Ракета-носитель «Протон-М» с МЛМ «Наука» за несколько часов до пуска. Фотография сделана российским спутником дистанционного зондирования Земли «Ресурс-П».
Последний раз российский модуль отправлялся к МКС в 2010 году. Это был малый исследовательский модуль «Рассвет».
Модуль «Наука» начали строить еще в 1995 году. Изначально его позиционировали в качестве дублера блока «Заря» — первого модуля МКС. Через 9 лет, в 2004 году его решили преобразовать в полноценный летный модуль научного назначения со стартом в 2007 году. С тех пор запуск модуля постоянно откладывали. МЛМ «Наука» в обновленной версии ждала запуска с 2017 года. Эта процедура постоянно откладывалась из-за недоделок и проблем. Некоторые из них были устранены буквально перед стартом. Финальная версия сборки модуля «Наука» на Байконуре прошла более 700 проверок, включая электрические тесты и испытания в вакуумной камере.
МЛМ «Наука» после тестов.
Роскосмос опубликовал полное техническое описание элементов модуля «Наука». Заявленный срок службы модуля на МКС — 15 лет. Первые 12 месяцев после пуска модуль будет проходить различные этапы летных испытаний.
Пуск ракеты «Протон-М» с модулем «Наука» был осуществлен с пусковой установки N39 стартовой площадки N200 космодрома Байконур. Продолжительность активного участка полета ракеты-носителя до момента отделения модуля составила 580 секунд. Ракета-носитель «Протон-М» обеспечила выведение МЛМ «Наука» на низкую околоземную орбиту.
В настоящее время модуль «Наука» в штатном режиме отделился от третьей ступени ракеты-носителя «Протон-М» и начал выполнять сближение с МКС с помощью своих двигателей. Продолжительность выведения модуля в зону стыковки с МКС составляет 8 суток. Стыковка МЛМ «Наука» с МКС запланирована на 29 июля 2021 года в 16:26 по московскому времени.
Роскосмос уточнил, что по поступившей телеметрической информации, успешно произошло раскрытие антенн и солнечных батарей модуля.
Описание элементов ракеты «Протон-М» с модулем «Наука».
Циклограмма полета ракеты «Протон-М» с модулем «Наука».
Старт ракеты «Протон-М» с модулем «Наука».
Администратор НАСА Билл Нельсон поздравил Роскосмос с успешным запуском модуля «Наука».
Исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке Александр Блошенко сообщил, что на старте в составе модуля летит 200 кг научного оборудования и 300 кг специальных кронштейнов и креплений. Всего в дальнейшем на транспортных кораблях Роскосмос выведет еще 1,6 тонны научного оборудования для проведения экспериментов на МЛМ «Наука».
Текущая конфигурация МКС.
В связи с прибытием модуля «Наука» на МКС российским экипажем будет проведена отстыковка грузового корабля «Прогресс МС-16» (на фото выше — это модуль Progress 77) вместе со стыковочным отсеком модуля «Пирс». Именно это место на МКС займет модуль «Наука». Расстыковка и затопление модуля «Пирс» произойдет 23 июля.
Внешние элементы и узлы МЛМ «Наука».
Модуль «Наука» предназначен для реализации российской программы научно-прикладных исследований и экспериментов. После ввода в эксплуатацию МЛМ «Наука» российский сегмент МКС получит дополнительные объемы для обустройства рабочих мест и хранения грузов, размещения аппаратуры для регенерации воды и кислорода. Российские космонавты получат второй туалет, каюту для третьего члена экипажа, а также европейский манипулятор ERA, который позволит выполнять некоторые работы без выхода в открытый космос.
19 июля представитель Роскосмоса сообщил, что у скафандров для космонавтов на МКС выходит гарантийный срок, а новых на замену нет. На сегодняшний день на МКС остается по два скафандра текущего поколения «Орлан-МКС» и два запасных скафандра предыдущего поколения «Орлан-МК». Для каждого скафандра предусмотрен ресурс по числу разрешенных выходов в космос. В ближайшие дни космонавты займутся установкой модуля «Наука», что практически полностью исчерпает ресурс скафандров «Орлан-МКС».
Полноценный космический корабль и часть МКС: все о российском модуле «Наука»
«Наука» — многоцелевой лабораторный модуль российского сегмента Международной космической станции. Он создавался кооперацией предприятий в целях реализации программы научных экспериментов и расширения функциональных возможностей российского сегмента МКС. Рассказываем, чем он интересен и как будет работать.
Читайте «Хайтек» в
Из чего состоит модуль «Наука»
Для лабораторных исследований в модуле «Наука» предусмотрено более 30 универсальных рабочих мест (УРМ). Высокая степень автоматизации МЛМ позволит сократить количество дорогостоящих выходов в открытый космос — многие операции за бортом можно будет выполнять не выходя из станции.
Снаружи модуля будет установлено 13 универсальных рабочих мест и европейский манипулятор ERA для их автоматизированного обслуживания. В гермоотсеке модуля организуется 20 универсальных рабочих мест внутренних. Также там будут:
Внешнее оборудование модуля «Наука»
На модуле «Наука» будет установлен европейский робот-манипулятор ERA (European Robotic Arm) длиной 11,3 м, массой 600 кг, с максимальной грузоподъемностью 8 тонн, созданный для обслуживания российского сегмента МКС без выхода в открытый космос. Робот может перемещать отдельные крупные модули МКС, также способен захватывать и перемещать объекты с точностью до 5 мм.
До запуска МЛМ манипулятор ERA хранится в РКК «Энергия» в заполненном азотом контейнере.
22 октября 2020 года специалисты ЕКА и Airbus Defence and Space прибыли на Байконур и 23 октября приступили к работе с манипулятором ERA. Это первая из нескольких запланированных поездок специалистов ЕКА на Байконур в рамках подготовки манипулятора к запуску.
В мае 2021 года манипулятор European Robotic Arm (ERA) был установлен на многофункциональный лабораторный модуль «Наука».
С помощью системы СККО, размещенной на внешней поверхности МЛМ-У, появится 5 универсальных рабочих мест УРМ-Н, каждое из которых оснащается тремя адаптерами полезной нагрузки, благодаря чему общее количество мест для размещения научной аппаратуры составит 16 штук.
К стыковочному устройству (СУ) модуля «Наука» пристыкован своим устройством съемный гермоадаптер в форме шара с еще двумя и единственным на всю «Науку» иллюминатором.
Если закрыть крышку люка между основным помещением модуля и гермоадаптером, последний может стать и сам шлюзовой камерой, откуда космонавты выходят в открытый космос.
Автоматизированная шлюзовая камера имеет габариты 1200×500×500 мм, вес 1 050 кг и потребляет в пике 1,5 кВт энергии. Она предназначена:
Научная программа модуля «Наука»
Научно-исследовательская программа МЛМ включает эксперименты по трем направлениям «Долгосрочной программы целевых работ, планируемых на МКС до 2024 года»:
Планируемые эксперименты
Планируется использование инкубатора с перепелиными яйцами для исследования развития эмбрионов. Оборудование для исследования включает центрифугу, то есть яйца будут экспонироваться как в искусственной силе тяжести, так и в невесомости.
Эксперимент «Вампир» («вращающееся магнитное поле») позволит создать неохлаждаемые матрицы с уникальными техническими характеристиками для инфракрасных датчиков. Созданные в результате новые ИК-приборы крайне востребованы в малых аппаратах дистанционного зондирования Земли, группировка которых будет формироваться в рамках программы «Сфера».
В ходе эксперимента предполагается выращивание кристаллов для ИК-датчиков в условиях невесомости во вращающемся магнитном поле. В результате можно получить кристаллы с высокой степенью однородности свойств, чего нельзя сделать в условиях Земли.
Как модуль «Наука» вводили в эксплуатацию
Часть оборудования для «Науки» была доставлена на МКС еще в мае 2010 года вместе с модулем «Рассвет» — в частности шлюзовая камера и радиатор системы охлаждения, запасной локоть манипулятора ERA и переносное рабочее место для работы снаружи станции.
На летные испытания и полный ввод в эксплуатацию модуля отведено 12 месяцев с момента пуска.
22 января 2021 года руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев сообщил СМИ, что для интеграции модуля со станцией потребуется 7-8 выходов в открытый космос.
Провожаем «Науку»
Все, что нужно знать о полете нового российского модуля к МКС
Старт модуля «Наука» к МКС — без шуток эпохальное событие, мы ждем его больше 10 лет. Если все пройдет по плану, в составе российского сегмента появится третий большой модуль, новые места для жизни и работы космонавтов, дополнительная энергия. Однако старт — это только начало. Сам полет будет длиться восемь суток, а потом предстоит еще многое сделать, чтобы модуль смог начать полноценно работать. Рассказываем, как именно «Наука» будет лететь к МКС, как ее будут встречать, и чем пожертвует станция, чтобы принять в свой состав новый модуль.
«Наука», она же МЛМ-У, отправится к Международной космической станции с космодрома Байконур завтра вечером, 21 июля. Старт запланирован на 17:58:21 по московскому времени.
Трансляция старта
Смотреть интернет-трансляцию запуска в канале Роскосмоса на YouTube можно будет начиная в 16:30 по московскому времени 21 июля:
NASA TV начнет трансляцию в 17:00 по московскому времени:
На внешней поверхности модуля установлен европейский манипулятор ERA. Внутри — баки с водой, элементы систем терморегуляции, поручни для выходов в открытый космос, кабели. Модуль отчасти играет роль грузового корабля — ту, для которой создавались предки МЛМа, корабли ТКС (о родословной «Науки» мы рассказывали в материале «Роковая стружка»).
Контейнер с грузами, которые отправятся на МКС внутри модуля МЛМ: это емкости с водой, элементы манипулятора ERA, поручни для установки на внешней поверхности модуля, вентиляторы системы терморегуляции, кабели
Два других больших модуля: «Заря» и «Звезда» улетели на орбиту еще в 1998 и 2000 году, для их доставки потребовались два пуска ракет «Протон». Два модуля поменьше, стыковочный «Пирс» и малый исследовательский модуль (МИМ) «Поиск» были запущены в 2001 и в 2009-м, их привезли модифицированные грузовые корабли «Прогресс». Наконец, пятый российский модуль, «Рассвет», добрался к МКС в грузовом отсеке шаттла «Атлантис» 11 лет назад.
В первоначальных планах МКС никакой «Науки» не предусматривалось. Предполагалось, что Россия установит два больших исследовательских модуля и научно-энергетическую платформу с большими солнечными батареями. Потом место двух научно-исследовательских модулей в планах занял один-единственный — собственно, «Наука», а место научно-энергетической платформы — два научно-энергетических модуля, НЭМ. Однако НЭМы к МКС, скорее всего, уже не полетят — недостроенный модуль теперь планируется сделать базовым элементом национальной российской станции (о ней подробнее в материале «Прекрасная РОСС будущего»).
Отчасти «Наука» уже давно на МКС: еще 11 лет назад на станцию доставили несколько ее элементов, в том числе шлюзовую камеру и радиатор системы охлаждения. В мае 2010 года их привез шаттл «Атлантис» вместе с «Рассветом». Сейчас и шлюз, и радиатор, а также запасной локоть манипулятора ERA и переносное рабочее место для работы снаружи станции ждут своего часа на внешней поверхности станции.
Красным обозначены шлюзовая камера и панели радиаторов системы охлаждения, которые уже есть на МКС
Модуль «Рассвет» с элементами МЛМа
МЛМ и УМ могут стать последними элементами МКС вообще — если не сбудутся планы компании Axiom Space добавить к станции четыре частных модуля, два из которых уже заказаны в Европе.
Как устроен полет
Путешествие «Науки» к станции будет долгим: оно начнется вечером в среду, 21 июля и продлится почти восемь суток. За это время произойдет множество событий, не о всех них у нас есть точная информация, поэтому в некоторых случаях мы будем использовать данные о полете близнеца МЛМа — модуля «Заря».
Запуск и вывод на орбиту: Трехступенчатая ракета «Протон-М» с модулем МЛМ под обтекателем стартует в 17:58:21 по московскому времени с 39-й пусковой установки 200-й площадки космодрома «Байконур». Отсюда же в свое время взлетели базовый блок станции «Мир» и три других ее модуля, советские «Венеры» и «Веги», зонды «Марс-96» и «ЭкзоМарс».
Космодром Байконур, 81-я и 200-я площадки с пусковыми установками для “Протонов” в верхнем левом углу
Вторая ступень закончит работать на 330 секунде полета. Ракета в этот момент будет на высоте 138 километров, а скорость ее достигнет 4,4 километра в секунду.
Третья ступень проработает до 580-й секунды и выключится на высоте примерно 190 километров. Скорость ракеты достигнет 7,5 километра в секунду. На этом миссия «Протона» закончится, МЛМ отделится от него и отправится в самостоятельный полет. Примерно на 700-800 секунде полета, это было в случае с «Зарей», должны раскрыться солнечные батареи, включиться система управления и ориентации.
В этот момент модуль должен оказаться на эллиптической орбите с перигеем 190 километров, апогеем 350,1 километра и наклонением 51,6 градуса. После этого ему предстоит самостоятельно добраться до МКС, которая находится круговой орбите высотой 400 километров.
Путешествие на МКС: Дальше «Наука» полетит уже на своих маршевых двигателях — у модуля их два, они работают на топливной паре несимметричный диметилгидразин—тетраоксид азота.
Главная сложность на этом этапе полета состоит в том, что модулю нужно не только добраться до нужной орбиты, но еще и попасть в ту точку, где находится МКС.
Правила маневрирования на околоземной орбите крайне контринтуитивны: например, если вы попробуете догнать другой космический аппарат, который находится на той же орбите, привычным для земли методом — «выжав газ», то есть включив двигатель, то вы добьетесь прямо противоположного результата. После включения двигателя вы, во-первых, перейдете на более высокую орбиту — чем выше скорость аппарата, тем выше апогей орбиты. Во-вторых, вы начнете отставать от вашей цели, поскольку, чем выше орбита, тем длиннее период обращения.
Если же «тормозить», то ваша орбита, наоборот, снизится, но двигаться при этом вы будете быстрее, чем ваша цель, оставшаяся на более высокой орбите — поскольку на более низкой орбите период обращения короче. Когда корабли отходят от МКС и выдают тормозной импульс, они уходят ниже и при этом опережают станцию.
Задача свести в одной точке два объекта — МЛМ и МКС — крайне непроста, полет продлится больше недели. Причем это еще довольно быстро: «Звезда» в 2000 году летела к МКС две недели.
Для того, чтобы два корабля встретились на орбите, должны совпадать три параметра: их плоскость орбиты (одинаковый угол относительно экватора), высота и угол географической долготы. Как только это случится, их относительная скорость станет близка к нулю.
После выведения на орбиту высота апогея МЛМ будет 350,1 километра, перигея 190 километров, а наклонение к плоскости экватора 51,6 градуса — как у МКС. ЦУПу нужно будет не только поднять высоту орбиты модуля примерно до 420 километров, где находится станция, и сблизить «Науку» с МКС при помощи маневров.
МЛМ будет включать свои маршевые двигатели четыре раза. Первое включение поднимет апогей и сделает орбиту модуля эллиптической. Второе поднимет уже перигей, и снова сделает орбиту круговой. Это выведет «Науку» на временную фазирующую орбиту. На этой орбите модуль должен дождаться момента, когда фазовый угол — угол между модулем и МКС — достигнет нужного значения. После этого двигатели включат еще дважды, чтобы вывести «Науку» точно к станции и перейти к стыковке.