Корабли «на сушке»: как в вакуумной камере проверяют «грузовики» на герметичность
На Байконуре продолжается подготовка грузового корабля «Прогресс МС-31» к отправке на Международную космическую станцию (МКС). Если две недели назад он прошел тесты в безэховой камере, то теперь испытывается в вакуумной, где специалисты проверили его отсеки и бортовые системы на герметичность. Что представляют собой пневмовакуумные испытания, почему герметичность жизненно важна для работы космических аппаратов и какой была самая первая вакуумная камера на космодроме — в материале Pro Космос.
Подготовка полным ходом
На герметичность новый «грузовик» проверили в вакуумной камере, расположенной в монтажно-испытательном корпусе 254-й площадки Байконура. Цикл пневмовакуумных испытаний, которые стартовали 23 мая и продлились пять дней, проводили специалисты РКК «Энергия» и КЦ «Южный». Об успешном завершении тестов в Госкорпорации «Роскосмос» сообщили 28 мая, подчеркнув, что никаких замечаний при контроле герметичности отсеков и бортовых систем «грузовика» выявлено не было.
Две недели назад, 15 мая, «Прогресс МС-31» прошел испытания в другой камере — безэховой. Ее часто сравнивают с акустической кабиной, так как ее стены покрыты изнутри радиопоглощающим материалом, который аккуратно рассеивает звуковые и электромагнитные волны. Таким образом имитируется «тишина» космического пространства. Подробнее о безэховой камере и ее устройстве мы писали здесь.
После завершения испытаний в вакуумной камере космический корабль вернули на рабочее место. Там его подключили к испытательному оборудованию, чтобы продолжить подготовку «грузовика» к полету. Ожидается, что «Прогресс МС-31» отправится на орбиту в июле. Он будет запущен с Байконура при помощи ракеты «Союз-2.1а» в рамках программы 92-й миссии снабжения МКС.
Для чего нужна вакуумная камера
Вакуумная камера — незаменимый инструмент на важных этапах подготовки космической техники к полету за пределы Земли. Этот объект имитирует экстремальные условия «рабочей среды» космического аппарата и проверяет работоспособность его оборудования.
При наличии герметичных отсеков давление в них создает напряжение на все элементы конструкции корабля. При этом нагрузка соответствует той, которая создается в условиях реального орбитального полета. Что это дает? По словам специалистов, это позволяет до старта оценить механическое взаимодействие элементов «грузовика» — понять, как он будет себя вести в космическом вакууме.
Второй важный фактор — оценка утечек из герметичных отсеков. Просто поместив космический аппарат в вакуумную камеру сделать это не получится, поскольку в материале, из которого изготовлен корабль (и, главным образом, в тканях, покрывающих его снаружи) содержится много воздуха, влаги и конденсата. Последние даже в глубоком вакууме будут испаряться очень медленно. Поэтому перед решающей проверкой на герметичность корабль подвергается вакуумной сушке. Она проводится спустя несколько дней с момента, как собранное изделие помещают в камеру. В ходе этого процесса из материалов испаряются частицы конденсата, а с поверхности самого корабля — остатки газа и другие вещества.
И только потом проводится проверка утечек. «Через специальные трубопроводы можно подавать гелий внутрь отсеков и магистралей “Прогресса”. — рассказывают в РКК «Энергия». Этот безопасный низкомолекулярный газ традиционно используется в гелиевых течеискателях, поскольку с его помощью можно обнаружить даже крошечные трещины. И для этого даже не нужно присутствие человека — все показатели регистрирует исключительно автоматика. — Если где-то [в стенке отсека или трубопровода] будет микроскопическая течь, датчики внутри камеры “почувствуют” гелий и сообщат об этом специалистам».
Примечательно, что в атмосферных условиях проверить отсеки на микроутечки попросту невозможно. Одна из «помех» — такое явление, как гидропоршень в микронеплотностях. Последние образуются в результате капиллярной конденсации влаги из атмосферы. Другой причиной могут быть остатки технологической жидкости, к примеру, после гидравлических испытаний. Иными словами, как признают российские специалисты, на данный момент альтернативы вакуумной камере нет.
На герметичность — особый пунктик
Но что, если датчики обнаружат течь в корабле? В таком случае проверка сразу прерывается. Специалисты локализуют место утечки, устраняют недостаток, и весь процесс начинается снова. Как подчеркивают в «Энергии», риск образования микротрещин действительно есть, причем они могут появиться в ходе подготовки и транспортировки «грузовика» с предприятия-изготовителя.
Пренебрегать герметичностью корабля, даже грузового, нельзя, поскольку это может поставить под угрозу успех всей миссии. Примеров таких срывов достаточно: в 1963 году из-за разгерметизации перелетного отсека была потеряна межпланетная станция «Марс», в 1968 году по той же причине при посадке разбился спускаемый аппарат беспилотного корабля Л1, а в 1971 году погибли космонавты Владислав Волков, Георгий Добровольский и Виктор Пацаев, возвращавшиеся с орбиты на корабле «Союз-11». Поэтому вакуумные испытания проводят несколько раз — на этапе производства и на самом космодроме.
«Грузовику» нужно доставить на МКС ценный груз — вещи и продукты для космонавтов, а также оборудование для проведения экспериментов и исследований. Тесты в вакуумной камере проходят и пилотируемые корабли «Союз МС», причем есть небольшая разница. Если «Прогрессы» проходят проверку полностью «упакованными» в ткань экранно-вакуумной теплоизоляции, то «Союзы» — лишь частично «одеты».
Дело в том, что в конце полета спускаемому аппарату «Союза» нужно избавиться от теплоизоляции, чтобы она не мешала входу в атмосферу. Поэтому эту часть защиты крепят перед самым стартом с Байконура, тогда как остальной материал устанавливают еще в Королёве. Таким образом, в самой вакуумной камере «Союз» предстает в своем «натуральном» цвете.
Немного истории
Уникальная методика проверки герметичных отсеков и систем космических аппаратов, созданная отечественными специалистами, основана на высочайших требованиях к герметичности и более чем шестидесятилетнем опыте работы с ракетно-космической техникой. Эта методика обеспечивает герметичность орбитальных комплексов на весь расчетный срок их существования. В ней используются чувствительные методы, измеряющие минимальные утечки, соответствующие современным уровням стандартов качества.
Самая первая вакуумная камера на космодроме Байконур была объемом всего в один кубометр. В ней еще в 1957 году испытывали исторический аппарат — первый искусственный спутник Земли ПС-1. Камера получила обозначение СМ-483 и до сих пор находится в РКК «Энергия». Причем, как замечают специалисты, она до сих пор функциональна.
Со временем, по мере увеличения габаритов космических аппаратов, объемы вакуумных камер росли. Так, в 1959 году для испытаний кораблей «Восток» была построена камера СМ-357 объемом уже 20 кубометров (позднее ее увеличили до 30). Когда в нашей стране стали строить корабли серии «Союз», то под них пришлось разработать новый объект — СМ-702 объемом 280 кубометров. В этой камере можно было тестировать аппараты в собранном виде.
В 1978 году было решено построить на Байконуре вакуумный комплекс нового поколения для испытаний крупногабаритных изделий космической техники. Предполагалось, что камера будет достигать 11 метров в высоту, иметь 10 метров в диаметре, а ее объем составит около 1000 кубометров. Основное требование — соответствовать габаритам многоразового корабля «Буран», разработка которого как раз началась в то время. Камеру, получившую обозначение 17Т523, сдали в эксплуатацию в конце 1987 года. Испытывали в ней корабли «Союз», «Прогресс», модуль «Звезда», спутники связи «Ямал». Камера была реконструирована в 2016 году.
Самое популярное
