Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Баяны великих предков или инженерные проблемы модуля «Наука»
lozga
Если вы следили за злоключениями модуля "Наука", который уже много лет не могут запустить к МКС, и, по последним новостям, находят там все новые загрязнения, то вас могла возмутить эта история. Действительно, можно подумать что-то вроде: "ну промойте уже эти баки и трубопроводы или замените их и запускайте в конце концов!" На бытовом уровне это логично. Но если разобраться, то история "Науки" превращается в притчу, о том, что однажды достигнутый уровень технологии может быть легко забыт и потерян.

01.jpg
Модуль "Наука", фото РКК "Энергия"

Факты и хронология


В 2013 году собранный модуль "Наука" стали было готовить к пуску, но он провалил приемочное тестирование в РКК "Энергия" - в трубопроводах обнаружили металлическую стружку. Модуль в 2015 году вернули обратно в Центр им. Хруничева, трубопроводы заменили, но весной 2017 загрязнение нашли уже в баках. Планы запустить модуль в 2018 теперь невыполнимы, а в начале апреля появилась даже новость, что "Науку" вообще могут отменить. В конце апреля истекут две недели, взятые на оценку состояния систем модуля, и может быть оглашено какое-то новое решение.

Почему на устранение загрязнения уходит столько времени, и почему баки просто не заменили? В отличие от серийных бытовых агрегатов это сделать не так-то просто. Но, чтобы понять это, надо погрузиться в историю создания "Науки".

Как грузовик станциями стал


В лучших традициях эпических повествований, наш рассказ начинается аж в 1969 году. ОКБ-52 Челомея, создатель РН "Протон", разрабатывало военные орбитальные станции "Алмаз". Главной их задачей было фотографирование Земли в различных спектрах, и, следовательно, большое количество пленки, которую нужно было возвращать на Землю. Изначальный проект 1966 года хотел использовать модификацию корабля "Союз", но даже до сих пор у "Союзов" очень небольшие возможности по возвращению груза. Тяжелый "Протон" мог поднять на орбиту двадцать тонн, в три раза больше, чем ракета-носитель "Союз", которая выводила корабль "Союз", поэтому в 1969 году было решено сделать новый пилотируемый корабль. Так родился Транспортный корабль снабжения (ТКС).

02.jpg
Разрез ТКС, рисунок NASA/David S.F. Portree

Большая грузоподъемность "Протона" позволила создать тяжелый корабль из двух частей - возвращаемого аппарата (ВА) и функционально-грузового блока (ФГБ). Любопытная деталь - возвращаемый аппарат планировалось использовать многократно, и за время испытаний два ВА слетали в космос дважды.

03.jpg
ТКС на ракете-носителе "Протон", шпиль слева - система спасения

Ни один ТКС не запускался с экипажем, главным образом потому, что токсичное топливо ракеты-носителя "Протон" требовало гораздо более серьезных мер безопасности при подготовке к старту и создавало большие проблемы в случае аварии на первых секундах полета - возвращаемый аппарат не мог улететь далеко и на земле мог быть накрыт парами не сгоревшего топлива. Но в качестве грузовых кораблей ТКС летали неоднократно. А на базе уже готовой конструкции ФГБ стали делать модули орбитальных станций. ТКС состыковался со станцией "Салют-7" и поработал ее модулем.

04.jpg
ТКС, "Салют-7" и пристыкованный "Союз", в большем размере

ФГБ стали модулями для станции "Мир" и служили буксирами, которые приводили и стыковали другие модули.

05.jpg
1 - ТКС, 2 - буксир на базе ТКС и модуль "Квант", 3 - модуль "Квант-2", рисунок Михаила Шмитова, "Техника-молодежи" 2004 №9

На начало 90-х годов ФГБ осталось два. Из одного сделали ФГБ "Заря" - первый модуль МКС. Последний сначала был резервным на случай аварии "Зари", а в итоге из него стали делать модуль "Наука".

06.jpg
ТКС и ФГБ "Заря", схема с форума Авиабазы

Промышленная археология баянов


В оригинальной конструкции ФГБ шесть длинных и узких баков 77KM-6127-0. В двух хранится газ наддува под большим давлением, еще четыре хранят топливо и окислитель суммарной массой 2432 кг. Небольшой диаметр баков позволил разместить над ними радиаторы системы теплообмена и не выйти за максимальный диаметр 4,1 м.

07.jpg
Вид на торец баков, фото Анатолия Зака/russianspaceweb.com

08.jpg
Баки под радиаторами, фото Анатолия Зака/russianspaceweb.com

Конструктивно это не просто баки, а сложные агрегаты с перегородкой в виде сильфона (гармошки) между компонентом топлива и газом наддува. Сильфон, сходясь и расходясь как меха гармошки, позволяет диафрагме перемещаться внутри бака, что дает возможность многократно дозаправлять его от транспортных кораблей уже на орбите.

09.jpg
Схема бака, фотография из презентации проф. В.А. Соловьева

Баки были произведены в 80-х годах, от оборудования, на котором их делали, ничего не осталось, производственные цепочки разрушены после распада СССР, и делать новые такие же баки надо будет с нуля. Когда в них попало загрязнение - неизвестно, оно вполне могло быть занесено еще в 90-х, и люди, которые совершили ошибку или халатность, уже как минимум не работают, а кого-то уже возможно и нет в живых. Просто промыть баки не получится - из-за сложной формы загрязнение будет удаляться только частями. Что же делать?

Когда ФГБ готовили к роли дублера "Зари", на него установили другие, укороченные баки. "Заря" не маневрировала активно для стыковки, ее ловили Спейс Шаттлом, поэтому объем топлива можно было сократить.

10.jpg
Вариант с укороченными баками, модель Анатолия Зака/russianspaceweb.com

Потом укороченные баки сняли, и одним из вариантов после обнаружения проблемы было бы поставить их снова. Этот вариант отпал, потому что в укороченных баках тоже нашли загрязнение. Косвенно это подтверждает версию, что его туда занесли еще в 90-х, но нам от этого не легче. Рассматривался еще вариант с одновременным использованием длинных и коротких баков, но и он в итоге отпал.

В России разрабатывается новый научно-энергетический модуль МКС, и у него тоже есть топливные баки. А что если поставить их?

11.jpg
Вариант с баками от НЭМ, модель Анатолия Зака/russianspaceweb.com

Но, увы, новые баки большего диаметра и не помещаются под радиаторами системы теплообмена. А если поднять выше радиаторы, то диаметр модуля станет больше 4,1 м, и надо будет делать еще и новый обтекатель для ракеты-носителя "Протон", потому что в существующие модуль не влезет по ширине.

Хорошо, у нас еще есть транспортные корабли "Прогресс", и можно попробовать взять баки оттуда. Баки производятся серийно, они маленькие, но их можно взять много, это не проблема.

12.jpg
Вариант с баками от "Прогресса", модель Анатолия Зака/russianspaceweb.com

Но и этот вариант не подошел - баки "Прогресса" больше по диаметру, и потребуют решения таких же, как у баков НЭМ, проблем с радиаторами и обтекателем. Плюс, они не разрабатывались для многократной заправки, и может возникнуть проблема невозможности дозаправлять их на орбите.

В итоге, по информации Анатолия Зака, приняли решение вскрыть оригинальные баки по продольной оси и аккуратно их почистить. Эта операция должна дать доступ к сложным мехам сильфона для чистки, и не потребует новые уникальные детали - разрезать и заварить баки можно на существующем оборудовании.

Итог


Печальная история "Науки", на мой взгляд, показывает грани технологического прогресса, о которых редко задумываются. В отличие от компьютерной игры, где исследованная технология никуда не денется, в реальности очень легко после достижения определенного уровня откатиться вспять и потерять возможность делать конструкции, которые серийно производились десятилетия назад. И история "Науки" начинает напоминать потерянные технологии ракет-носителей "Энергия" или "Saturn-V"


Я в социальных сетях:
Вконтакте, Facebook, Twitter, Instagram, YouTube

attentioneer.jpg

Записи из этого журнала по тегу «незаметные сложности»


промо lozga ноябрь 4, 2014 17:00
Разместить за 20 жетонов
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
Это, пардон, не утерянные технологии, а отсутствие запчастей для винтажной техники. Если сейчас начать паровоз строить, тоже столкнёшься с отсутствием комплектующих.

На начало 90-х годов ФГБ осталось два

В смысле, собранных или в процессе сборки?

И если баки были произведены в восьмидесятых, а загрязнение "возможно в девяностых", то с завода они пришли чистыми?


Паровоз сейчас собрать совсем не проблема и с нуля. А вот с ракетами другая история.

Да и производство баков, наверно, можно организовать, наверняка вся документация технологическая сохранилась, только это долго и дорого почти с нуля поднять все проищводсивенные цепочки, технологическую оснастку и т.п.

Искать надо. + дорого и долго. И руки из жопы.

Возможно. А попробуйте создать самолет класса "Илья Муромец" из тех же материалов. И с теми же движками.

Потому что они сертифицированы и испытаны. С новыми надо проходить весь цикл с нуля.

А сертификат на них действителен? Если нет, то процедуру по новой проходить.
И почему бы движки от ИЛ-4 не взять, они современнее и мощнее?

Ну завернёт у вас крыло от крутящего момента - ну чего такого!

А французкий атомный авианосец по той же статье проходит? Отличный пример потери технологий:


В октябре 2000 корабль совершил длительное плавание к берегам США, на базу Норфолк (шт. Вирджиния) во время которого в Карибском море 9 ноября у него от сильной вибрации отломился конец лопасти левого винта. Корабль на малой скорости был вынужден возвратиться в Тулон. Расследование показало, что оба рабочих и запасные винты имеют структурные дефекты в виде каверн у оснований лопастей. Вина за это была возложена на изготовителя, фирму «Атлантик Индастриз» (Atlantic Industries), которая к тому времени прекратила своё существование. Положение усугубило то, что вся документация, касающаяся разработки и производства винтов, погибла во время пожара. В качестве временного решения в апреле 2001 г. на корабль поставили запасные винты от списанных к тому времени авианосцев «Фош» и «Клемансо». Это ограничило скорость 24 узлами по сравнению с проектными 27 узлами. 5 марта 2001 г. на ходовых испытаниях корабль развил скорость 25,2 узла.

В июле-октябре «Шарль де Голль» снова встал в док из-за сильных шумов в районе правого винта, которые достигали 100 dB и делали всю кормовую часть корабля практически непригодной для жизни и деятельности экипажа.


Потеря технологий - это когда они пытаются повторить старое изделие на новом оборудовании, а у них не получается, или не получается того же качества.

Тут же изначально дефектные изделия. Плюс французские инженеры.

Насколько понимаю, авианосец сейчас в строю.


Потеря технологий - это когда они пытаются повторить старое изделие на новом оборудовании, а у них не получается, или не получается того же качества.

Эм... тут утеряна вся документация по винтам. Т.е. они даже воспроизвести их просто банально не могут. Что же это тогда?


Насколько понимаю, авианосец сейчас в строю.

Неа :) Он большую часть времени стоит в ремонтах :)

Французский авианосец "Шарль де Голль" встал на капремонт на полтора года
В феврале этого года.



Он большую часть времени стоит в ремонтах :)

Французские инженеры делали...

Французы с британцами сделали Конкорд летавший почти 30 лет.

Да я не принижаю французский инженерный гений. Просто виденная мной документация, что от них приходила, отличалась некоторыми... э-э-э... особенностями.

Скажем у них там свои тараканы. Как в принципе и в любой инженерной школе. Вот сейчас на вскидку не помню, но один из французских производителей автомобилей делает одноцветную проводку, за что нежно любим автоэлектриками.

Французские инженеры.

Они, дурашка, сделали до хрена полезных вещей, если ты не в курсе. Даже наш Супер-Пупер Джет летает на французских движках.

Re: Французские инженеры.

Экспортный. Для внутреннего рынка есть своей двигатель.

>Неа :) Он большую часть времени стоит в ремонтах :)

И тем не менее он в строю, регулярно ходит в боевые походы.

Ровно точно так же как и ТАКР Кузнецов :)

А зачем воспроизводить если технология не даёт качества?
Но как сам пример утраты - годно.

Не воспроизводить, а предъявить и заказать новые винты. Как бы фишка в том что не родные винты дают адовую вибрацию, что сказывается на времени жизни всего корабля.

"возможно в девяностых", то с завода они пришли чистыми?

%~))) "...ложечки-то нашлись, но вот осадок - остался !"©

Мне кажется. Тут дело в другом . Руководство не хочет запускать технику которая хранилась консервации много лет, когда можно попросить деньги на роспил под создание нового модуля . А загрязнение - это лишь повод. Расхерачить технику - при чистке - после чего сказать что она полностью не пригодна.
Хотя беда с грязью решается установкой сетки - фильтра между баком и двигателем. Да и вообще - вероятнее всего в двигателе есть определенный допуск по качеству поступающего топлива , стружка меньше пары миллиметров легко сгорит без влияния на тягу.

Фильтр тут не поможет - стружка может повредить сильфон.
Но да, никто не желает брать на себя ответственность за возможную аварию. Ибо скорей всего это не единственный косяк.

  • 1
?

Log in

No account? Create an account