CST-100 Starliner

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая Oleg ws (обсуждение | вклад) в 16:12, 8 февраля 2020 (Беспилотный запуск и возникшие проблемы). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
CST-100
Капсула для лётных испытаний „Boeing Crewed“
Капсула для лётных испытаний
„Boeing Crewed“
Общие данные
Разработчик Соединённые Штаты Америки Boeing
Производитель Соединённые Штаты Америки Boeing
Страна Соединённые Штаты Америки США
Назначение пассажирский
Задачи доставка астронавтов на/с МКС
Орбита Низкая опорная орбита
Срок активного существования 60 часов
Срок автономного существования 210 дней
Экипаж до 7 человек
Производство и эксплуатация
Статус беспилотное испытание
Всего запущено 1
Первый запуск 20 декабря 2019
(беспилотный)
Ракета-носитель Atlas-5 N22
Стартовая площадка SLC-41, Канаверал
Типичная конфигурация
Стартовая масса 13 000 кг
Топливо гидразин и N2O4
Габариты
Длина 5,03 м
Диаметр 4,56 м
Полезный объём 11 м3 (герметичный)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Boeing CST-100 Starliner (от англ. Crew Space Transportation) — американский частично многоразовый пилотируемый транспортный космический корабль, разрабатываемый с 2014 года компанией Боинг в рамках Программы развития коммерческих пилотируемых кораблей (Commercial Crew Transportation Capability, CCtCap), организованной и финансируемой НАСА.

Первый запуск корабля (частично успешный) состоялся в декабре 2019 года; миссия с экипажем запланирована на первый квартал 2020 года[1].

Стыковка корабля с МКС может производиться к Международному стыковочному адаптеру IDA-2 или IDA-3 системы стыковки NASA на модуле «Гармония»[2].

История

1 февраля 2010 года НАСА поддержала разработку космического аппарата Боинг, выделив компании грант в размере 18 млн долларов[3].

Первые изображения CST-100 были продемонстрированы публике на авиашоу в Фарнборо (Англия) в июле 2010 года[4]. Тогда же предполагалось, что CST-100 может быть введён в эксплуатацию в 2014 году[5].

В августе 2011 года компания Боинг сообщила, что CST-100 впервые отправится в космос в 2015 году — как в беспилотном, так и в пилотируемом варианте. В мае 2014 было заявлено о первом беспилотном испытательном запуске корабля в январе 2017 года; первый орбитальный полёт пилотируемого корабля с двумя астронавтами был запланирован на середину 2017 года[6].

16 сентября 2014 года Боинг стала одним из двух победителей конкурса в рамках подпрограммы CCtCap и получила контракт от НАСА на сумму 4,2 млрд долларов для завершения разработки корабля и его сертификации для полётов к МКС[7]. По условиям контракта, кабина каждого корабля должна вмещать экипаж в составе не менее четырёх человек и 100 кг грузов. Кроме того, аппарат должен обладать возможностью оставаться пристыкованным к станции в течение 210 дней, чтобы обеспечивать доставку астронавтов и космонавтов обратно на Землю, а в случае необходимости — их экстренную эвакуацию. НАСА рассчитывает, что новые корабли позволят увеличить экипаж станции до семи человек, и благодаря этому научным исследованиям можно будет уделять гораздо больше времени[8].

В августе 2016 года началась сборка корабля[9]. В октябре дату первого беспилотного запуска отложили на июнь 2018 года, пилотируемый сертификационный полёт — на август 2018 года.[10] В октябре 2017 первый беспилотный запуск в расписании перенесли на август 2018, первый пилотируемый — на ноябрь того же года[11].

На март 2018 года Боинг имел три капсулы «Starliner» («Starliner» 1, 2 и 3) находящихся в процессе производства: первый — тестовый модуль предназначен для испытаний и сертификации систем эвакуации экипажа; второй будет использован в пилотируемом испытательном полёте, он полетит после третьего, который используется для беспилотного полёта[12]. В апреле 2018 из неофициальных источников в СМИ поступила информация, что первый беспилотный запуск корабля будет перенесён ещё на три месяца — на 27 ноября 2018 года[13].

В августе 2018 года НАСА опубликовало новые ориентировочные даты для тестовых полётов корабля: беспилотный запуск ожидался в конце 2018 или в начале 2019 года, пилотируемый — в середине 2019 года[14]. В октябре 2018 года даты для тестовых полётов корабля были смещены соответственно на март и август 2019 года[15]. В апреле 2019 года даты были изменены: беспилотный пуск — в августе 2019 года, а пилотируемый — в конце 2019 года. Эти сроки также не были соблюдены.

3 апреля 2019 года NASA утвердило продление второй, пилотируемой, испытательной миссии корабля Starliner. Миссия продлится несколько месяцев, а не дней, как планировалось изначально; конкретные сроки указаны не были. Продление мотивировано необходимостью обеспечения непрерывного пребывания американских астронавтов на борту МКС на случай задержек разработки и запусков коммерческих кораблей, в условиях завершения приобретения мест для астронавтов на российских кораблях «Союз». Экипажем миссии станут астронавты NASA Николь Манн и Майкл Финк, а также тестовый пилот компании Boeing и бывший астронавт Крис Фергюсон[16].

Тестирование

Стендовые испытания САС

Внешние видеофайлы
Логотип YouTube Огневые испытания двигателей

В июле 2018 года появились данные об аномалии во время тестового прожига четырёх двигателей системы аварийного спасения, который проводился в июне перед испытаниями аварийного отделения корабля от ракеты-носителя на стартовой площадке[17]. В Боинге подтвердили, что после завершения прожига и отключения двигателей 4 из 8 клапанов, контролирующих подачу компонентов топлива, застряли в открытом положении, что привело к утечке гидразина. Компанией было принято решение отложить испытания для расследования причин аномалии и принятия корректирующих действий[18].

23 мая 2019 на полигоне в Нью-Мексико были проведены успешные наземные огневые испытания двигателей корабля Starliner, включая двигатели CAC и маневровые двигатели служебного отсека в разных режимах. Клапаны двигателей, неполадки которых вызвали утечку топлива на предыдущем испытании были перепроектированы и заменены новыми[19].

Pad Abort Test

Внешние видеофайлы
Логотип YouTube Анимация полёта от Boeing
Логотип YouTube Вебкаст испытания от NASA
Логотип YouTube Стабилизированное видео полёта
Старт корабля

4 ноября 2019 года было выполнено полётное испытание системы аварийного спасения, которое имитировало работу системы в случае аварии ракеты-носителя на стартовой площадке. Корабль Starliner взлетел со стенда на стартовом комплексе LC-32 ракетного полигона Уайт-Сендс в Нью-Мексико в 14:15 UTC. Четыре двигателя СAC работали в течение 5 секунд, а отдельные маневровые двигатели в течение 10 секунд, разогнав корабль до скорости более 1000 км/ч. Капсула достигла намеченной высоты около 1350 м, затем последовательно отсоединились служебный отсек и тепловой щит, после чего были выпущены тормозные, вытяжные и основные парашюты. Несмотря на то, что раскрылись только два основных парашюта из трёх, капсула мягко приземлилась на надувные подушки через 78 секунд после старта. По словам представителей NASA и Boeing, капсула спроектирована таким образом, чтобы успешно приземлится в случае отказа одного из основных парашютов. Испытания признаны успешными, поскольку приземление соответствовало приемлемым параметрам безопасности экипажа[20][21].

7 ноября компания Boeing сообщила, что причиной нераскрытия стала неправильная установка штыря, который соединял основной парашют с вытяжным парашютом. При просмотре фотографий, выполненных при укладке парашютов в соответствующие отсеки было обнаружено, что соединяющий парашюты штифт не был установлен корректно. По словам представителя компании, для исключения повторения проблемы потребуется только незначительные изменение в процедуре укладки[22].

Беспилотный запуск и возникшие проблемы

Капсула после успешной посадки

Запуск корабля к МКС в беспилотном варианте был произведён 20 декабря 2019 года[23] с авиабазы на мысе Канаверал (штат Флорида) с помощью ракеты-носителя Atlas V с российскими двигателями РД-180[24]. После того, как CST-100 успешно отделился от ракеты-носителя, произошёл непредвиденный сбой в системе расчёта полётного времени корабля. В результате этого сбоя было израсходовано много топлива, нужного для планировавшейся на следующий день стыковки с МКС. Кроме того, произошло непредвиденное временное прерывание сеанса связи с кораблём из-за которого был пропущен момент включения двигателей для выхода на орбиту сближения с МКС. В НАСА полагают, что сеансу связи помешали коммуникационные спутники Tracking and Data Relay Satellite System, в зазоре между полями покрытия которых в этот момент находился Starliner. В итоге, было принято решение отменить стыковку корабля с МКС и попытаться вывести корабль Starliner на орбиту, которая позволит ему вернуться на Землю в течение 48 часов[25]. Позднее двигатели корабля всё же включились и подняли перигей орбиты до 187 км. Несмотря на неудачную попытку стыковки корабля с МКС, специалистам NASA и Boeing удалось за время нахождения корабля на орбите провести множество запланированных испытаний[26].

22 декабря в 12:58 UTC Starliner совершил успешную посадку на полигоне Уайт-Сэндз в штате Нью-Мексико. Посадка прошла в штатном режиме при помощи трёх парашютов. Использованный в этом полёте корабль планируется доставить в штат Флорида, где он пройдёт подготовку для повторного использования[27].

Специалисты NASA, расследующие причины неполадок при пуске корабля Starliner, обнаружили серьезные ошибки в ПО корабля, разработанного компанией Boeing[28]

Конструкция

Спускаемый аппарат CST-100 («100» в названии корабля означает высоту 100 км, см. Линия Кармана[29]) будет больше, чем командный модуль Apollo, однако меньше спускаемого аппарата Orion. CST-100 разработан для совершения относительно недолгих путешествий.

Аппарат в перспективе будет использоваться для доставки грузов и экипажа. CST-100 сможет перевозить команду из 7 человек. Предполагается, что аппарат будет доставлять экипаж на Международную космическую станцию и орбитальный комплекс Бигелоу (Bigelow Aerospace Orbital Space Complex).[30] Срок в состыкованном состоянии с МКС — до 6 месяцев.

Головной обтекатель (небольшой обтекатель на стыковочном узле) CST-100 будет использоваться для увеличения обтекаемости капсулы воздухом, а после выхода из атмосферы будет выполнено его отделение. Позади панели обтекателя находится стыковочный узел для стыковки с МКС и, предположительно, другими орбитальными станциями. Для управления аппаратом предназначены 3 пары двигателей: два по бокам для маневрирования, два основных, создающих основную тягу, и два дополнительных. Капсула снабжена двумя иллюминаторами: спереди и сбоку. CST-100 состоит из двух модулей: приборно-агрегатного отсека и спускаемого аппарата. Последний предназначен для обеспечения нормального существования астронавтов на борту аппарата и хранения грузов, а первый включает в себя все необходимые системы управления полётом и будет отделён от спускаемого аппарата перед входом в атмосферу.

Одна из особенностей CST-100 — дополнительные возможности орбитального маневрирования: если топливо в системе, разделяющей капсулу и ракету-носитель, не использовано (в случае неудачного старта), оно может потом расходоваться на орбите.

Запуск CST-100 компания Boeing будет производить с помощью ракеты-носителя Atlas V в новом варианте N22 со стартовой площадки SLC-41 базы ВВС США на мысе Канаверал.

Система посадки

Для входа в атмосферу в корабле используется одноразовая теплозащита, спуск выполняется на парашютах. В отличие от аналогов, которые выполняют посадку в океан, Starliner садится на землю. Для смягчения удара в момент касания с землёй, он оснащается системой надувных подушек.[1]

Энергоснабжение

У CST-100 солнечные батареи расположены на задней стенке служебного модуля. Батареи состоят из трёх полос фотоэлектрических преобразователей, повёрнутых под разными углами для более эффективного захвата солнечного света. Батареи способны выдавать полезную мощность в 2,9 кВт[31].

Список полётов

Название миссии Дата, время (UTC) Экипаж Результат
запуска стыковки
с МКС
время в
состыкованном
состоянии с МКС
приземления на МКС с МКС/
1 Boe-OFT
(Orbital Flight Test)
20 декабря 2019
11:36 UTC[23]
стыковка отменена[32] 22 декабря 2019
12:58 UTC
Частичный успех
Первый испытательный полёт к МКС (без экипажа). Из-за сбоя таймера полётного времени, после отделения от ракеты-носителя корабль израсходовал слишком много топлива для коррекции своего расположения, исключив тем самым возможность произвести сближение и стыковку со станцией. Однако, Starliner совершил успешную посадку на полигоне в Нью-Мексико спустя 2 дня после запуска[33].
Планируемые полёты
2 Boe-CFT
(Crew Flight Test)
1 квартал 2020 года[1] 3 3
Второй испытательный полёт CST-100 Starliner к МКС (с экипажем или беспилотный)[34].

Аналогичные разработки

Сравнение с аналогичными проектами

Перейти к шаблону «Сравнение характеристик разрабатываемых пилотируемых космических кораблей»  Сравнение характеристик некоторых пилотируемых космических кораблей
Название Орёл Орион Crew Dragon CST-100 Starliner Мэнчжоу (КПКК НП) Гаганьян Starship
Разработчик Россия РКК «Энергия» Соединённые Штаты Америки Lockheed Martin Соединённые Штаты Америки SpaceX Соединённые Штаты Америки Boeing Китай CAST Индия ISRO Соединённые Штаты Америки SpaceX
Внешний вид SpaceX Dragon v2 (Crew) artist depiction (16787988882)
Назначение
  • к ОС на НОО (МКС)
  • грузовая модификация к ОС на НОО
  • автономно на НОО
  • к Луне (без посадки) (2018)[39][40]
  • к ОС на НОО (МКС)
НОО
  • к ОС на НОО
  • к Луне, Gateway
  • к Марсу[23]
При полёте на НОО
Год первого орбитального
беспилотного запуска
2028 (Ангара-А5)[44] 2014 (Delta IV Heavy) 2019 (Falcon 9) 2019 (Атлас-5) 2020 (LM-5B) 2024 (LVM-3) 2024
Год первого пилотируемого
полёта
2029 (Ангара-А5М(П))[44] 2020 2024 2026
Экипаж, чел. 4[45][46] 4[47] по контракту с НАСА — 4,
максимальная — 7
до 6[48]—7[43] 3[49] до 100[23]
Стартовая масса, т 14,4[45][46] 12 14 21,6[50] 1320 (4800 включая первую ступень)
Масса полезного груза в пилотируемом полёте, т 0,5[45][46] 0,1[51]
Масса полезного груза грузовой версии, т 2 6[52] 0,27[53] от 100 до 150 (запуск с возвращением)

до 250 (расходуемый запуск)[54]

Продолжительность полёта в составе станции До 365 дней (НОО)[45][46] До 720 дней До 210 дней
Продолжительность автономного полёта До 30 дней[45][46] До 1 недели До 60 часов 7[49]
Ракета-носитель LM-5B или LM-7[58] LVM-3 Starship
При полёте к Луне
Год первого орбитального
беспилотного запуска
2030 (Енисей) 2022 (SLS) 2025[59]
Год первого пилотируемого
полёта
2031 (Енисей) 2025 (SLS) 2018[39][40] 2028[60] 2026[61]
Экипаж, чел 4[45][46] 4[62] 2[63] 3—4[41][42] до 100[23]
Стартовая масса, т 20,0[45][46] 26[62] 1320 (4800 включая первую ступень)
Масса полезного груза в пилотируемом полёте, т 0,1[45][46] 0,38[64]
Продолжительность полёта в составе станции До 180 дней[45][46]
Продолжительность автономного полёта До 30 дней[45][46] До 21 дня[62]
Ракета-носитель SLS Falcon Heavy LM-10 Starship


Примечания

  1. 1 2 Boeing, SpaceX press towards commercial crew test flights this year (неопр.). Дата обращения: 27 октября 2019.
  2. Boeing: Cosmic Connection. www.boeing.com. Дата обращения: 14 декабря 2019.
  3. Boeing: NASA Selects Boeing for American Recovery and Reinvestment Act Award to Study Crew Capsule-based Design (англ.). Boeing (2 Feb. 2010). Архивировано из оригинала 3 мая 2012 года. (Дата обращения: 21 июля 2011)
  4. New Spaceship Could Fly People to Private Space Stations (англ.). Space.com (19 июля 2010). Архивировано из оригинала 3 мая 2012 года. (Дата обращения: 21 июля 2011)
  5. Корпорация Boeing включилась в космическую гонку (недоступная ссылка — история). Podrobnosti.ua (27 июля 2010). (Дата обращения: 9 августа 2011)
  6. Boeing CST-100 Space Taxi Maiden Test Flight to ISS Expected Early 2017 - One on One Interview with Chris Ferguson, Last Shuttle Commander. universetoday.com (9 мая 2014).
  7. American Companies Selected to Return Astronaut Launches to American Soil (англ.). nasa.gov (16 сентября 2014).
  8. NASA заказало у SpaceX второй полёт к МКС. ТАСС (30 июля 2016). Дата обращения: 30 июля 2016.
  9. В США начали сборку частного пилотируемого космического корабля Starliner // РИА
  10. Boeing Delays First CST-100 Starliner Operational Flight to December 2018 (англ.)
  11. NASA’s Commercial Crew Program Target Test Flight Dates (англ.). NASA (5 октября 2017).
  12. Sheetz, Michael. Look inside Boeing’s race against SpaceX to launch the next generation of human spaceflight (англ.). CNBC (15 марта 2018).
  13. Испытательный полёт к МКС корабля Boeing Starliner перенесён на три месяца
  14. NASA’s Commercial Crew Program Target Test Flight Dates (англ.). NASA (2 августа 2018).
  15. NASA’s Commercial Crew Program Target Test Flight Dates (англ.). NASA (4 октября 2018).
  16. NASA approves extension of Boeing commercial crew test flight (англ.). SpaceNews (4 апреля 2019).
  17. Boeing suffers a setback with Starliner’s pad abort test (англ.). Ars Technica (21 июля 2018).
  18. Boeing delays crew capsule test flights after abort engine problem. Spaceflight Now (1 августа 2018).
  19. Boeing completes tests of Starliner thrusters (англ.). SpaceNews (24 мая 2019).
  20. Boeing performs Starliner pad abort test (англ.). SpaceNews (4 ноября 2019).
  21. Boeing tests crew capsule escape system (англ.). Spaceflight Now (4 ноября 2019).
  22. Missing pin blamed for Boeing pad abort parachute anomaly (англ.). SpaceNews (7 ноября 2019).
  23. 1 2 3 4 5 Корабль Starliner впервые стартовал к МКС в беспилотном режиме. ТАСС (20 декабря 2019). Дата обращения: 20 декабря 2019. Ошибка в сносках?: Неверный тег <ref>: название «:0» определено несколько раз для различного содержимого
  24. Корабль Starliner поднял орбиту на 50 километров для подготовки к посадке
  25. В НАСА отказались от стыковки космического корабля Starliner с МКС. РИА Новости (20 декабря 2019). Дата обращения: 20 декабря 2019.
  26. NASA и Boeing успешно посадили Starliner. ТАСС (22 декабря 2019). Дата обращения: 22 декабря 2019.
  27. Приземлился, но не пристыковался. Завершён космический полёт Starliner. Радио Sputnik (22 декабря 2019). Дата обращения: 22 декабря 2019.
  28. NASA finds "fundamental" software problems in Boeing’s Starliner spacecraft // The Washington Post. — 2020. — 7 февраля.
  29. New Spaceship Could Fly People to Private Space Stations // SPACE.com.
  30. Капсула CST-100: альтернатива шаттлам от Boeing.
  31. The Sun to Power the Starliner (англ.). NASA (15 ноября 2016).
  32. В НАСА заявили, что Starliner не будет стыковаться с МКС. РИА Новости (20 декабря 2019). Дата обращения: 20 декабря 2019.
  33. Starliner lands in New Mexico (англ.). SpaceNews (22 декабря 2019).
  34. Перед запуском Starliner с экипажем может потребоваться беспилотная миссия. regnum.ru. Дата обращения: 9 января 2020.
  35. 1 2 Россия в ближайшие годы не откажется от использования космических кораблей «Союз». ТАСС (12 марта 2015).
  36. В Роскосмосе рассказали о будущем корабля «Федерация»
  37. Первый шаг к Марсу. Lenta.ru (5 декабря 2014). Дата обращения: 24 марта 2015. Архивировано 6 декабря 2014 года.
  38. США испытают новейший космический корабль «Орион» в декабре
  39. 1 2 SpaceX to send privately crewed dragon spacecraft beyond the moon next year (англ.). SpaceX (27 февраля 2017). Архивировано из оригинала 28 февраля 2017 года.
  40. 1 2 Jeff, Foust. SpaceX no longer planning crewed missions on Falcon Heavy (англ.). SpaceNews[англ.] (5 февраля 2018).
  41. 1 2 3 我国新一代载人飞船将实现近地轨道飞行和载人登月双重任务 (кит.). Science and Technology Daily (8 марта 2016).
  42. 1 2 3 China's new spaceship to rival the best in the world (англ.). China daily (8 марта 2016).
  43. 1 2 3 "China Focus: Return capsule of China's experimental manned spaceship comes back successfully" (англ.). Синьхуа. 8 мая 2020. Архивировано 8 мая 2020. {{cite news}}: |archive-date= / |archive-url= несоответствие временной метки; предлагается 8 мая 2020 (справка)
  44. 1 2 В Роскосмосе назвали причину сдвига сроков полета ПТК "Орел". TACC. Дата обращения: 4 декабря 2023.
  45. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 "Российский космос: история будущего. Евгений Микрин". Телестудия Роскосмоса. 26 января 2018.
  46. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 В РКК "Энергия" рассказали об отличиях лунной и околоземной версий корабля "Федерация". ТАСС (3 сентября 2019).
  47. After redesigns, the finish line is in sight for SpaceX’s Crew Dragon spaceship. spaceflightnow.com (7 декабря 2019).
  48. "1st LD-Writethru: China's experimental manned spaceship undergoes tests" (англ.). Синьхуа. 24 марта 2020. Архивировано 8 мая 2020. {{cite news}}: |archive-date= / |archive-url= несоответствие временной метки; предлагается 8 мая 2020 (справка)
  49. 1 2 Rs 10,000 crore plan to send 3 Indians to space by 2022 (англ.). The Times of India (29 декабря 2018).
  50. China readies its new deep-space crew capsule for 1st test flight
  51. https://www.space.com/boeing-first-starliner-oft-test-launch-ready.html
  52. Официальная страница КК Dragon на сайте SpaceX  (англ.)
  53. https://www.space.com/boeing-first-starliner-oft-test-launch-ready.html
  54. https://twitter.com/elonmusk/status/1450875068150652939. Twitter. Дата обращения: 6 ноября 2021.
  55. https://twitter.com/elonmusk/status/1450875068150652939. X (formerly Twitter). Дата обращения: 4 декабря 2023.
  56. 1 2 РОСКОСМОС 2.0. ПОСТАВЛЕННЫЕ РУКОВОДСТВОМ СТРАНЫ ЗАДАЧИ БУДУТ ВЫПОЛНЕНЫ (18 июля 2018).
  57. ULA sees clean handover of Boeing crew launches to Vulcan rocket (англ.). spaceflightnow.com (18 апреля 2015). Архивировано 18 апреля 2015 года.
  58. Jones, Andrew. China’s Long March 5 heavy-lift rocket to fly again around November in crucial test (англ.). SpaceNews[англ.] (14 марта 2018).
  59. NASA Delays Next Artemis Missions to 2025 and 2026 (амер. англ.). Дата обращения: 11 января 2024.
  60. [https://www.astronaut.ru/hrono/mengzhou/mengzhou-y02.htm Хроника подготовки и проведения первого пилотируемого полета корабля «Мэнчжоу Ю» на орбиту вокруг Луны]. Дата обращения: 31 октября 2024.
  61. NASA Shares Progress Toward Early Artemis Moon Missions with Crew - NASA (амер. англ.). Дата обращения: 11 января 2024.
  62. 1 2 3 Orion Reference Guide, стр.6 (англ.)
  63. "SpaceX plans to send two people around the Moon" (англ.). theverge.com. 27 февраля 2017.
  64. https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Orion/Artemis_I

Ссылки