Как устроен и работает грузовой корабль «Прогресс МС»
3 июля 2025 года с космодрома Байконур к МКС был запущен «Прогресс МС-31» — современный вариант автоматического транспортного грузового корабля для снабжения орбитальных станций. В этом материале мы рассмотрим конструкцию, принцип работы и значение «Прогресса МС», включая подробности его истории, эксплуатации и развития.
Идея
В 1970 году в Центральном конструкторском бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ) Василия Мишина началась разработка долговременных орбитальных станций (ДОС). Первые полеты показали, что длительное пребывание и работа на орбите возможны, но ограничены запасами и ресурсом оборудования. Корабли «Союз», которые доставляли на станцию экипаж, не могли справиться с задачами снабжения, поскольку вместе с космонавтами могли привозить на орбиту лишь несколько десятков килограммов груза.
В 1971 году инженеры ЦКБЭМ Юрий Семенов, Константин Феоктистов и Виктор Овчинников предложили оснастить станцию вторым стыковочным портом. Это позволило бы принимать не только пилотируемые, но и грузовые корабли: космонавты, находящиеся на борту, могли бы заниматься разгрузочными работами.
Однако их идея не нашла поддержки. Василий Мишин, руководитель предприятия, стремился побыстрее завершить проект ДОС, чтобы сосредоточиться на пилотируемой лунной программе. Конкурирующее Центральное конструкторское бюро машиностроения (ЦКБМ) Владимира Челомея также хотело остановки программы ДОС в пользу продолжения собственных работ по пилотируемым орбитальным станциям (ОПС) «Алмаз». В апреле 1972 года Мишин и Челомей договорились прекратить полеты ДОС после запуска четвертой по счету станции. Министр общего машиностроения Сергей Афанасьев поддержал это решение.
В 1973 году внутри ЦКБЭМ возник кризис. Программа высадки на Луну Н1-Л3 буксовала, Мишин был непопулярен среди своих сотрудников, и группа его заместителей «вышла на верх» с предложением отстранить его от должности. Однако для того, чтобы закрыть программу и заменить руководителя, надо было предложить альтернативу.
Юрий Семенов выступал за продолжение работ по ДОС и общую переориентацию предприятия на эту тематику. Конфликт обострился, и секретарь ЦК КПСС Дмитрий Устинов лично посетил ЦКБЭМ для его разрешения. Ему представили станцию ДОС-3 и планы по ее усовершенствованию, включая установку второго стыковочного узла и системы дозаправки топливом. Идея понравилась, и Устинов попросил Мишина пересмотреть позицию.
На заседании Военно-промышленной комиссии (ВПК) в конце 1973 года Семенов упомянул о работах над кораблем снабжения. Председатель ВПК Леонид Смирнов и министр Сергей Афанасьев поддержали идею, а представитель заказчика Андрей Карась был против. Тем не менее разработка корабля снабжения получила зеленый свет.
Разработка
Оставалось множество вопросов: должен ли корабль быть пилотируемым? сможет ли он возвращать часть грузов (результаты экспериментов) на Землю? надо ли дозаправлять станцию, или орбиту можно корректировать двигателями корабля?
В ЦКБЭМ решили не возвращать аппарат, чтобы максимально увеличить объем и массу доставляемого груза. Исследования показали, что оптимальный с точки зрения экономики размер «грузовика» должен быть как у «Союза», после чего пришла идея… взять за основу элементы пилотируемого корабля.
Припасы и оборудование для космонавтов будут помещаться в герметичный грузовой (бывший бытовой) отсек со стыковочным узлом. А опасные жидкости и газы (компоненты топлива, сжатый кислород, сжатый воздух), чтобы минимизировать риск утечек, будут храниться в другом — негерметичном — отсеке. За счет снятия системы жизнеобеспечения и замены тяжелого спускаемого аппарата «Союза» более легкой оболочкой с размещенной внутри нее баками и баллонами удалось высвободить довольно значительный объем и массу, который заполнили доставляемые грузы и компоненты топлива.
Чтобы использовать для выхода на орбиту ту же ракету-носитель «Союз-У», инженеры ЦКБЭМ установили те же ограничения по массе и размерам, что и у «Союза». В то время на предприятии началась разработка нового пилотируемого корабля (7К-С, позже получил название «Союз-Т») и появилась дилемма: какой взять за основу грузовика — новый (7К-С) или старый (7К-Т)? 11 января 1974 года Семенов объявил Мишину, что по экономическим соображениям выбрали «старый».
В феврале 1974 года был завершен эскизные проект корабля снабжения 7К-ТГ (грузовой), а несколько месяцев спустя началось воплощение разработки в металл. Вскоре после этого Мишина сняли, ЦКБЭМ объединили с Конструкторским бюро энергетического машиностроения (КБЭМ) в Научно-производственное объединение (НПО) «Энергия», генеральным конструктором которого назначили Валентина Глушко. Производство «грузовиков» началось на заводе экспериментального машиностроения НПО «Энергия» в 1975 году, первый корабль был готов в ноябре 1977 года. Всего заказали пятьдесят экземпляров 7К-TГ.
Эволюция
Увы, двумя стыковочными узлами удалось оснастить лишь пятую по счету ДОС, которую запустили 29 сентября 1977 года под названием «Салют-6». Первый экипаж прибыл на станцию 11 декабря того же года, а через два месяца, 20 января 1978 года, с Байконура стартовал первый грузовой корабль 7К-ТГ, известный как «Прогресс-1».
Он пристыковался к «Салюту-6» 22 января, доставив 1300 кг грузов и 1000 кг топлива. В разгрузке участвовали космонавты Юрий Романенко и Георгий Гречко. 2 и 3 февраля топливо из «Прогресса» заполнило баки станции, а 5 февраля его двигатели скорректировали орбиту. Перед отстыковкой космонавты заполнили грузовой отсек мусором (упаковка, использованная одежда, отработавшее оборудование). 8 февраля «Прогресс» сошел с орбиты и сгорел в атмосфере над Тихим океаном в районе «точки Немо». Этот процесс обеспечил безопасную утилизацию отходов без загрязнения окружающей среды.
После этого беспилотные грузовики стали регулярно доставлять на станции припасы, научные инструменты, приборы и системы для ремонта и замены, оборудование и топливо. Они выполняли функции заправщиков, буксиров и даже помогали убирать мусор, который накапливался на борту.
В дальнейшем полеты «Прогрессов» стабильно продолжались. В первые десятилетия эксплуатации известны лишь пара серьезных экспериментов с участием грузовиков на орбите: это жесткая стыковка «Прогресса-6» и полет «Космоса-1669». На последнем одна из антенн системы сближения не раскрылась, тем не менее стыковка с «Салютом-7» успешно состоялась.
«Прогресс» не только доставлял грузы на станции, но и служил платформой для экспериментов и тестирования оборудования и новых технологий. Например, при запуске пяти грузовых кораблей испытывались катапультные кресла К-36М, которые должны были стать частью системы спасения многоразового корабля «Буран».
За время своего существования корабль неоднократно модернизировался, начиная с первоначальной модели и заканчивая серией «Прогресс МС», которая началась в 2015 году. Всего с 1978 года к «Салютам», «Миру» и МКС было отправлено 53 корабля «Прогресс», 67 «Прогрессов М», 11 «Прогрессов М1», 29 «Прогрессов М-М», 31 «Прогресс МС» и 3 варианта «Прогресса М» для доставки малых модулей — всего 184 грузовых корабля.
Современный «грузовик»
«Прогресс МС» представляет собой новейший вариант грузового корабля, оснащенный современными системами навигации, управления и защиты. Переход на цифровую электронику, применяемую как на автоматических, так и на пилотируемых кораблях, повысили его надежность и эффективность, что особенно важно для длительных миссий к МКС.
«Прогресс МС» решает следующие основные задачи:
доставка грузов — продовольствия, воды, личных вещей, научного и служебного оборудования и запасных частей;
дозаправка станции топливом, водой и газами для поддержания работы комплекса;
коррекция орбиты с использованием двигателей корабля для поддержания высоты полета МКС;
утилизация отходов — заполнение грузового отсека мусором, отходами и их уничтожение при входе в атмосферу.
Корабль имеет общую длину 7,2 метра, максимальный диаметр 2,7 метра, стартовую массу около 7,3 тонны, включая полезную нагрузку — до 2,6 тонны. В составе корабля имеются следующие отсеки:
1. Грузовой — герметичный модуль, стоящий на месте бытового отсека и снабженный системой крепления. Он обеспечивает сохранность грузов во время запуска и полета. Отсек предназначен для транспортировки таких грузов, таких как продовольствие и запчасти, одежда и научное оборудование, а также личные вещи экипажа. Максимальная масса грузов в этом отсеке может достигать 1,8 тонны. После стыковки с МКС экипаж разгружает отсек, а к концу полета корабля заполняет его отходами для утилизации (до 2,15 тонны).
2. Отсек компонентов дозаправки — это негерметичный модуль, стоящий на месте спускаемого аппарата и снабженный баками, трубопроводами и баллонами для хранения компонентов топлива, воды и сжатых газов. В отсеке на станцию доставляется до 470 кг топлива для двигательных установок МКС, около 420 литров питьевой воды и до 40 кг сжатых газов (кислорода и азота) для поддержания атмосферы на станции. Перекачивание этих ресурсов в системы комплекса после стыковки не требует непосредственного участия экипажа.
3. Приборно-агрегатный отсек. Это «мозг» и «сердце» корабля, где расположены основные системы управления, движения, связи и навигации. Здесь находятся:
двигательная установка: основной сближающе-корректирующие двигатель и 28 микродвигателей ориентации обеспечивают маневрирование и коррекцию орбиты;
система автоматической стыковки «Курс-НА». Она обеспечивает автономное сближение и стыковку с МКС, использует цифровую обработку сигналов, имеет одну антенну для определения дальности и положения корабля относительно станции.
новая система управления движением, которая ранее полагалась на наземные измерения параметров орбиты, имеет повышенную точность за счёт использования навигационных спутников ГЛОНАСС.
система связи с центром управления через геостационарные спутники «Луч» расширяет время доступности вне пределы прямой видимости наземных станций. Радиотехнические системы имеют модернизированные антенны и передатчики связи с Землей и МКС.
новая цифровая телесистема вместо аналоговой позволяет передавать данные между кораблём и станцией через бортовые радиоканалы.
цифровой блок резервного управления заменил прежнее аналогичное бортовое оборудование.
система электроснабжения с солнечными батареями и буферными аккумуляторами обеспечивают питание «борта».
Ряд ключевых модернизаций, примененных на серии «Прогресс МС», включает более компактную и точную систему «Курс-НА» с цифровыми компонентами (вдвое легче и втрое экономичнее предыдущей аппаратуры), усиленные экраны на корпусе для защиты от космического мусора, улучшенную телеметрию и связь через спутники-ретрансляторы. Панели солнечных батарей имеют устойчивые к деградации фотоэлектрические элементы повышенной эффективности.
Эти изменения позволили снизить количество отказов и повысить безопасность работы с кораблём. Например, после неудачи с «Прогрессом М-27М» в 2015 году (потеря управления из-за проблем с ракетой-носителем) были внедрены дополнительные проверки и улучшения.
Сейчас и завтра
«Прогресс МС» — незаменимый элемент логистики МКС. Без регулярных поставок грузов, топлива и воды станция не могла бы эффективно выполнять научные эксперименты и поддерживать жизнедеятельность экипажа. Система дозаправки компонентами топлива и двигательная установка корабля также играют ключевую роль в поддержании высоты орбиты МКС. Без таких коррекций станция постепенно снижалась бы, что могло бы привести к ее преждевременному входу в атмосферу.
По расчетам разработчиков, «Прогресс МС» останется основным грузовым кораблем для российского сегмента МКС до 2030 года, когда, согласно планам, станция может завершить свою работу.
В дальнейшем планируется использовать «Прогрессы» для снабжения Российской орбитальной станции (РОС). Возможные направления модернизации включают:
способность полета по орбитам с существенно отличным наклонением;
полностью автономную стыковку без участия экипажа.
интеграцию новых систем навигации и управления.
Кроме того, опыт эксплуатации «Прогресса МС» может быть использован для создания новых грузовых кораблей снабжения для лунных или межпланетных миссий.
Транспортные грузовые корабли «Прогресс» — это пример надежной и эффективной космической техники, которая на протяжении десятилетий обеспечивает бесперебойное снабжение орбитальных станций. Успешный запуск «Прогресс МС-31» 3 июля 2025 года подтвердил его важность для МКС и российской космонавтики в целом. Инженеры готовили корабль к полету почти три месяца — сделали подробный материал о том, как это было.
Благодаря постоянным модернизациям и высокой надежности «Прогресс МС» продолжает играть ключевую роль в исследовании космоса и поддержании международного сотрудничества на орбите.
