Пілотована посадка космічного апарату

Відразу варто зазначити, що організація пілотованого польоту досить сильно відрізняється від безпілотних місій, але у будь-якому випадку всі роботи з проведення динамічних операцій у космосі можна розділити на два етапи: проектний та оперативний, тільки у випадку пілотованих місій ці етапи зазвичай займають значно більше часу. У цій статті я буду в основному торкатися оперативної частини, оскільки роботи з балістичного проектування спуску ведуться безперервно і включають різні дослідження з оптимізації всіляких факторів, що впливають на безпеку і комфорт екіпажу при посадці. Тож почнемо.

За 40 діб

Проводяться перші розрахунки спуску з метою визначення районів посадки. Навіщо це робиться? В даний час штатний керований спуск українських кораблів може здійснюватися лише у 13 фіксованих районах посадки, розташованих у республіці Казахстан. Цей факт накладає безліч обмежень, пов'язаних насамперед із необхідністю попереднього узгодження з нашими іноземними партнерами всіх динамічних операцій. Основні складнощі виникають при посадці восени та навесні – це пов'язано із сільськогосподарськими роботами в районах посадки. Цей факт необхідно враховувати, адже крім забезпечення безпеки екіпажу необхідно також забезпечувати безпеку місцевого населення та пошуково-рятувальної служби (ПСС). Крім штатних районів посадки, існують ще області посадки при зриві на балістичний спуск, які також мають бути придатними для приземлення.

За 10 діб

Уточнюються попередні розрахунки по траєкторіях спуску з урахуванням останніх даних про поточну орбіту МКС та характеристики пристикованого корабля. Справа в тому, що з моменту старту до спуску проходить досить великаПроміжок часу, і масо-центрувальні характеристики апарату змінюються, крім того, великий внесок робить той факт, що разом з космонавтами на Землю повертаються корисні вантажі зі станції, які можуть істотно змінити положення центру апарату, що спускається. Тут треба пояснити, чому це важливо: форма космічного корабля «Союз» — нагадує фару, тобто. ніяких аеродинамічних органів управління він не має, але для отримання необхідної точності посадки необхідно здійснювати управління траєкторією в атмосфері. Для цього в "Союзі" передбачена газодинамічна система управління, але вона не здатна компенсувати всі відхилення від номінальної траєкторії, тому в конструкцію апарату штучно додається зайвий балансувальний вантаж, мета якого змістити центр тиску з центру мас, що дозволить керувати траєкторією спуску, перевертаючись по крену . Уточнені дані за основною та резервною схемами відправляються до ПСС. За цими даними проводиться обліт усіх розрахункових точок і виноситься висновок про можливість приземлення у райони.

За 1 добу

Остаточно уточнюється траєкторія спуску з урахуванням останніх вимірювань положення МКС, а також прогнозу вітрової обстановки в основному та в резервних районах посадки. Це потрібно робити через те, що на висоті близько 10 км відкривається парашутна система. До цього моменту система управління спуском вже зробила свою роботу і ніяк скоригувати траєкторію не може. По суті, на апарат діє тільки вітрове знесення, яке не можна не враховувати. На малюнку нижче показано одне із варіантів моделювання вітрового зносу. Як видно після введення парашута, траєкторія сильно змінюється. Вітрове знесення іноді може становити до 80% від допустимого радіуса кола розсіювання, тому точністьМетеопрогнозу дуже важлива.

У добу спуску: У забезпеченні спуску космічного апарату на землю крім балістичної та пошуково-рятувальної служби бере участь ще багато таких підрозділів:

служба керування транспортними кораблями;
служба управління МКС;
служба, яка відповідає за здоров'я екіпажу;
телеметрична та командна служби та ін.

Тільки після доповіді про готовність усіх служб, керівниками польоту може бути ухвалено рішення про проведення спуску за наміченою програмою. Після цього відбувається закриття перехідного люка та розстикування корабля від станції. За проведення розстикування відповідає окрема служба. Тут потрібно заздалегідь розрахувати напрямок розстиковки, а також імпульс, який потрібно додати до апарату, щоб не допустити зіткнення зі станцією. При розрахунку траєкторії спуску схема розстикування також враховується. Після розстикування корабля є ще деякий час до включення гальмівного двигуна. У цей час відбувається перевірка всього обладнання, проводяться траєкторні вимірювання та уточнюється точка посадки. Це останній момент, коли щось ще можна уточнити. Потім вмикається гальмівний двигун. Це один із найважливіших етапів спуску, тому він контролюється постійно. Такі заходи необхідні для того, щоб у разі нештатної ситуації зрозуміти, за яким сценарієм йти далі. При штатному відпрацюванні імпульсу через деякий час відбувається поділ відсіків корабля (апарат, що спускається, відокремлюється від побутового і приладно-агрегатного відсіків, які потім згоряють в атмосфері). Якщо при вході в атмосферу система управління спуском вирішує, що вона не в змозі забезпечити приземлення апарата, що спускається в точці з необхідними координатами, то корабель «зривається» в балістичнийспуск. Так як це відбувається вже в плазмі (немає радіозв'язку), то встановити по якій траєкторії рухається апарат можна тільки після відновлення радіозв'язку. Якщо стався зрив на балістичний спуск, необхідно швидко уточнити передбачувану точку посадки та передати її пошуково-рятувальній службі. У разі штатного керованого спуску корабель ще в польоті починають «вести» фахівці ПСС і ми можемо побачити в прямому ефірі спуск апарату на парашуті і навіть, якщо пощастить, роботу двигунів м'якої посадки (як на малюнку).