Самарский ЦСКБ-Прогресс разработал принципиально новый космоаппарат «Фотон-М»

16 июля на космодроме Байконур завершились работы по установке на борт КА «Фотон-М» №4 научной аппаратуры, были проведены проверки ее функционирования после установки на изделие.

Всего на борту спутника установлено 22 комплекта научной аппаратуры. Среди ее разработчиков - ведущие научно-исследовательские организации России. Исследования на борту спутника будут проводиться по нескольким направлениям: исследование физико-технических основ космической технологии и космического производства; отработка технологических процессов и установок; экспериментальное получение материалов и веществ в условиях космического полета; проведение биотехнологических экспериментов; изучение влияния открытого космоса на биообъекты.

Традиционно, основная часть научной аппаратуры в составе КА «Фотон-М» № 4 предназначена для экспериментов по космической технологии. Также будет продолжена программа экспериментов на живых организмах. В космос отправятся гекконы, мухи-дрозофилы, микроорганизмы и семена высших растений. Будут проведены исследования по гравитационной физиологии, экзобиологии, биотехнологии, радиобиологии и радиационной дозиметрии.

Научную значимость экспериментов комментирует В.А.Сычев, заместитель директора Института медико-биологических проблем РАН: «Проводимые эксперименты позволяют больше узнать о тех воздействиях, которым подвергается человек в условиях космического полета, и понять, как можно от них обезопасить космонавтов. Эти новые данные в конечном итоге необходимы, чтобы человек мог выйти за пределы Земли и двинуться в дальний космос. Полеты на «Бионе» и «Фотоне» - это вклад в будущее».

Отметим, что с начала космической эры возникла потребность апробирования в реальных условиях новых конструкционных материалов, приборов, агрегатов и целых систем, чтобы подтвердить их работоспособность при комплексном воздействии факторов космического полета. С другой стороны, необходимо изучение характеристик среды, в которой происходят космические полеты, для этого требуется всестороннее изучение космических лучей, рентгеновского и гамма-излучений, вариаций электрических полей и механизма их возникновения и т. д.

Так в 70-х годах прошлого столетия сформировалось новое направление науки – космическая технология. Такие факторы как невесомость и вакуум стали уникальной средой, предоставляющей возможности улучшения уже существующих и получения новых материалов. Появилась возможность, используя космическое пространство, физические условия космического полета получать кристаллы, металлы, композиционные материалы, биологические материалы со свойствами, недостижимыми на Земле.

Для решения этих задач специалистами ЦСКБ и завода «Прогресс» был создан автоматический космический аппарат (КА) «Фотон.

У автоматического КА в качестве научной лаборатории имеется ряд преимуществ по сравнению с орбитальными станциями. На борту автоматического КА за счет отсутствия помех, создаваемых экипажем, обеспечивается более стабильный и оптимальный для экспериментов уровень микрогравитации в течение всего полета; в спускаемом аппарате на Землю возвращается до 700 кг оборудования и полученных образцов; также автоматический КА позволяет максимально выполнить требования постановщиков экспериментов, а современная система телеметрии позволяет контролировать и корректировать ход экспериментов с Земли. Кроме того, эксперименты на автоматическом КА могут начинаться еще на Земле перед запуском или после старта, могут проводиться при спуске, как, например, эксперимент «Метеорит» на КА «Фотон-М» № 4.

Первый КА «Фотон» был запущен в 1985 году и провел на орбите 13 суток. Результаты экспериментов были очень востребованы, и с 1985 по 1999 на орбите успешно отработали 12 «Фотонов», т. е. запуски осуществлялись практически ежегодно. Длительность полетов составляла от 13 до 18 суток. Результаты экспериментов на КА серии «Фотон» обогатили науку новыми знаниями об особенностях протекания технологических процессов в космосе, что нашло свое применение в наземных технологиях.

С самого начала проекта КА типа «Фотон» и «Фотон-М» разрабатываются и изготавливаются РКЦ «Прогресс», комплексы бортовых технических средств создаются ФГУП «Конструкторское бюро общего машиностроения» (ныне Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - НИИСК), ЦНИИмаш и другие организациями. Сборка и электрические испытания КА проводятся в Самаре в РКЦ «Прогресс», здесь же проходят испытания с научной аппаратурой. Окончательная подготовка КА и монтаж научной аппаратуры происходят на космодроме.

Начиная с КА «Фотон» № 5 в постановке экспериментов принимали участие зарубежные ученые и специалисты. В 2002 году был создан модернизированный КА «Фотон-М» № 1 с улучшенными тактико-техническими характеристиками. Успешно выполнили миссию КА серии «Фотон-М» № 2 и 3, запущенные в 2005 и 2007 годах.

КА «Фотон» запускались с космодрома Плесецк. КА «Фотон-М» № 2 и № 3 были запущены с Байконура.

«Фотон-М» № 4 принципиально отличается от своих предшественников. Фактически осталась лишь конструкция спускаемого аппарата, с доработками, связанными с изменением состава бортовой обеспечивающей и научной аппаратуры. По конструкции «Фотон-М» № 4 схож с КА «Бион-М» № 1, за исключением системы жизнеобеспечения, которая была установлена на биоспутнике для живых «пассажиров». На «Фотоне-М» № 4 такой системы нет: живые организмы будут использовать тот запас кислорода, который находится в объеме спускаемого аппарата.

Перед разработчиками космического аппарата стояли задачи увеличить срок активного существования и улучшить характеристики микрогравитации на борту, для этого были заменены система электропитания и двигательная установка.

Ранее в «Фотонах» для обеспечения электроэнергией использовались химические источники тока, и когда они расходовались, полет завершался. Как правило, длительность полета составляла не более 20 суток. На КА «Фотон-М» № 4 бортовые аккумуляторы заряжаются за счет солнечных батарей, что увеличивает срок активного существования спутника на орбите в зависимости от программы экспериментов. В данном случае он составит 60 суток. Также за счет перехода на солнечные батареи среднесуточное энергообеспечение КА увеличено до 1400 Вт (среднесуточное электропотребление обеспечивающей аппаратуры до 500 Вт, среднесуточное электропотребление научной аппаратуры до 900 Вт).

Второе принципиальное отличие от предыдущих «Фотонов» - объединенная двигательная установка. При помощи этой установки есть возможность изменять параметры орбиты КА после отделения от РН. Если раньше спутник мог работать только на той орбите, на которую был выведен ракетой-носителем (около 300 км), то теперь появилась возможность изменить высоту орбиты. После отделения КА «Фотон-М» № 4 от РН будет запущена двигательная установка, и аппарат выводится на более высокую круговую орбиту (высота 575 км, наклонение 64,90), что позволит улучшить уровень микрогравитации до 10-6.

Кроме того, объединенная двигательная установка, за счет возможности корректировки орбиты, обеспечивает более точное приземление в заданном районе, куда уже будут подтянуты поисковые и эвакуационные средства. Это более оперативная схема работы, позволяющая существенно сократить время на доставку результатов экспериментов заказчикам.