Дебют Старлайнера
Восход солнца – ракета Atlas с космическим кораблем Starliner на пусковой установке.
После первого орбитального полета космического корабля Crew Dragon компании SpaceX в марте, в конце года настало время для конструкторского дебюта конкурента в рамках программы NASA Commercial Crew Program — Boeing Starliner. Хотя корабль выполнил две основные задачи, т. е. пережил беспилотный орбитальный полет, а затем благополучно приземлился в назначенном месте, связь с Международной космической станцией не была завершена.
Хотя это звучит невероятно, оказалось, что инженеры-гиганты, программисты, вероятно, не знают часов. По крайней мере, таков результат хода полета ОФТ, который в результате ошибки, не пойманной при испытаниях, едва не закончился вскоре после его начала пуском в Индийском океане, а может быть, даже и гибелью корабля . Перво-наперво.
Два корабля для НАСА
Одиннадцать лет назад НАСА озвучило предположения относительно космического корабля, который позволил бы получить постоянный доступ к МКС на «американских условиях» — запуск американской ракетой и с американской территории, возвращение также на территорию США или их прибрежные воды. Граничные условия для нового корабля были просты – в нем должно было быть не менее четырех человек, иметь возможность доставлять и возвращать грузы массой не менее 500 кг, обеспечивать экипажу бесперебойное спасение с момента входа в рубку до выхода из нее. это, 24 часа в сутки на срок не менее 210 дней (семь месяцев) – это последний курс, прикрепленный к МКС. НАСА не навязывало компаниям никаких решений и не исключало их. Таким образом, в 2009 году была создана трехэтапная экспериментальная программа соревнований CCP (Commercial Crew Program). Поскольку ход программы был подробно описан в статье «Дебют нового космического корабля» (ЛАИ, № 4/2019), я сейчас напомню о нем только в части, касающейся предложения Боинга.
На первом этапе (Commercial Crew Development, 2010-2011) на премии было выделено всего 50 миллионов долларов, из которых Boeing получил 18 миллионов на постройку корабля под фирменным наименованием CST-100. Во втором раунде (Commercial Crew Development Round 2, 2011-2012) из общей суммы 269,3 млн долларов США компания Boeing сначала получила 92,3 млн долларов США, а затем дополнительно 20,6 млн долларов США. В ходе третьего раунда (Commercial Crew Integrated Capability, 2012-2014) компания получила 480 млн долларов США на продолжение строительства корабля. С 2012 года, вне зависимости от проводимых программ, стартовали новые этапы конкурса, в том числе сертификация появляющихся кораблей в соответствии с требованиями НАСА.
В рамках контрактов Certification Products (2013-2014 гг.) компания Boeing получила около 10 млн долл. США, а самый крупный транш достался ей в рамках завершающей программы CCtCap (Commercial Crew Transportation Capability), реализованной в 2014-2019 гг. Boeing получил 4,2 миллиарда долларов, а второй победитель — SpaceX — 2,6 миллиарда долларов. В эти суммы вошли завершение кораблестроения, их сертификация, беспилотные полеты, а также пилотируемый испытательный полет к Международной космической станции и 2-6 регулярных полетов. Так что Боинг получил от НАСА в общей сложности 4,8209 миллиарда долларов на эти цели. Согласно условиям контракта, как минимум один из выбранных кораблей, то есть CST-100 или Crew Dragon, должен быть готов к первой регулярной миссии не позднее третьего квартала 2017 года.
Интеграция кабины со служебным модулем.
CST-100
Начнем с имени. CST — это аббревиатура Crew Space Transportation, а число 100, вопреки распространенному мнению, происходит не от условной границы, выраженной в километрах, с которой начинается космос, т. н. Линия Кармана. Это просто номер, присвоенный проекту, и он ни к чему не относится. Так как название было не очень броским, 4 сентября 2015 года компания Boeing сообщила, что корабль получил официальное название CST-100 Starliner, а времени осталось только на вторую часть. По определению, Starliner — это многоразовый (до 10 раз) пилотируемый космический корабль, предназначенный для работы на низкой околоземной орбите. Его основная задача будет заключаться в обеспечении и замене постоянных экипажей Международной космической станции и, возможно, других станций, например, запланированных Бигелоу. В нем могут разместиться до семи человек.
Он состоит из двух основных компонентов – модуля экипажа (СМ) и модуля обслуживания (СМ). Экипаж имеет форму усеченного конуса, его диаметр составляет 4,56 м, а высота около 2,2 м (эти и следующие данные являются приблизительными, так как компания еще не предоставила точную спецификацию корабля), а инкапсулированный объем 11 м3. Служебный модуль в форме низкого цилиндра имеет такой же диаметр, но его высота составляет около 2,5 м. При взлете верхняя часть корабля защищена стартовым люком высотой около 30 см и диаметром 1,7 м. Его масса около 100 кг, отбраковывается перед запуском РД второй ступени.
Вокруг верхней части рубки имеется бортик в виде воротника, закрывающий деликатные элементы конструкции, в основном стык и парашюты (корабль садится на три фонаря). Весит 150 кг. Швартовочный узел NDS/iLIDS обеспечивает автоматическую или ручную швартовку к одному из узлов МКС, оборудованному IDA (International Docking Adapter). Адаптеры IDA размещаются на разъемах PMA-2 и PMA-3 (Pressurized Mating Adapter), подключаемых к модулю Harmony (Node 2) станции. Внизу кабины имеется нижний теплозащитный экран в виде 750-килограммового щита. Между ними четыре амортизирующие подушки, надуваемые азотно-кислородной смесью. Кабина оснащена двигателями ориентации с гидразиновым приводом (90 кг).
Сухая масса кабины без груза и экипажа около 6,4 т, максимальная взлетная масса около 8,3 т, максимальная после посадки около 7,2 т. Служебный модуль имеет сухую массу около 3,3 т и вмещает около 2,3 т. ракетного топлива (гиперголическая смесь монометилгидразина и четырехокиси азота). На них установлены 20 маневровых двигателей OMAC с тягой по 6 кН каждый, четыре двигателя Launch Abort Engine (производная от двигателей РС-88) с тягой по 176,6 кН каждый и 28 двигателей системы ориентации RCS. На его дне установлены солнечные батареи, вырабатывающие более 2,9 кВт электроэнергии. Общая длина корабля составляет 5,03 м, а масса при первом взлёте порядка 13,9 т.
Поскольку диаметр корабля превышает диаметр второй ступени ракеты-носителя, вокруг верхнего адаптера монтируется кольцевой щит диаметром 4,56 м и высотой 1,8 м для предотвращения развития опасно высоких аэродинамических сил вскоре после запуска двигателя второй ступени. . Корабль строится и обслуживается в Центре обработки коммерческих экипажей и грузов (C2011PF), бывшем зале ОБТК-3, который используется для поддержки орбитальных аппаратов программы STS, расположенных в Космическом центре. Кеннеди (KSC).
Центр управления полетами Starliner расположен в одной из комнат здания Центра управления полетами (ЦУП), расположенного в Космическом центре. Джонсон (ОАО). Корабль имеет срок службы 60 часов в автономном полете или 210 суток (семь месяцев) в спячке на МКС. Базовой ракетой Starliner является Atlas-5, предлагаемая United Launch Alliance (ULA) в варианте N22, т.е. без стартового кожуха, с двумя вспомогательными ракетами AJ-60A и со сдвоенной двигательной установкой RL-10A-4-2 в вторая ступень DEC (Dual Engine Centaur). Эта ракета может стартовать с комплекса SLC-41 на мысе Канаверал. В дальнейшем ее заменит ракета «Вулкан», что сделает УЛА независимой от использования на первой ступени российских двигателей РД-180. В особых случаях, если Atlas по каким-то причинам был недоступен, Starliner мог быть Falcon-9 или Delta-4H.
При взлете максимальная перегрузка на любом этапе полета не превышает g+3,5. Было изготовлено три экземпляра кабины, получившие обозначения СВ-1, СВ-2 и СВ-3. Первый использовался во время PAT, третий предназначался для миссии Orbital Flight Test (OFT), а второй готовится к пилотируемой демонстрационной миссии Crew Flight Test (CFT). Основной посадочной площадкой для Starliner является ракетный полигон Уайт-Сэндс (Нью-Мексико), альтернативными являются испытательный полигон Дагуэй (Юта), Уилкокс-Плайя (Аризона) и авиабаза Эдвардс (Калифорния).
