Стыковка — процесс и способ соединения космических аппаратов (КА) с помощью стыковочного механизма (агрегата стыковки), допускающего в дальнейшем рассоединение (расстыковку) КА и продолжение их полётов по отдельности. При этом осуществляется механическое соединение, достаточно прочное для управления полётом одного аппарата с помощью состыкованного с ним другого. Стыковочный механизм может соединять (и не соединять) электрические схемы и гидравлические системы аппаратов; он может также содержать люк для перехода космонавтов из аппарата в аппарат, иметь возможность для перекачки между стыкующимися аппаратами воды и горючего.

Создание технологии

Проблема стыковки встала перед создателями космических аппаратов вплотную в частности в связи с программой осуществления пилотируемых облётов Луны и высадок на Луну . Первые технически реализуемые предложения по стыковке относятся к 1962 году.

Одной из ступеней к созданию самой технологии стыковки стал Первый групповой полет пилотируемых кораблей который состоялся 12 августа 1962 года с участием корабля « Восток-3 » и корабля « Восток-4 » выведенным на орбиту спустя сутки . Максимальное сближение кораблей составило порядка 6,5 км.

Стыковка в частности позволяла осуществить полёт пилотируемых экспедиций на Луну — достигалась существенная экономия массы лунного корабля за счёт того, что на Луну садился и с Луны взлетал не весь корабль, а только специальный максимально облегчённый и неспособный к посадке на Землю лунный посадочный модуль корабля. Лунный посадочный и орбитальный модули корабля использовали стыковку в реализованной американской программе « Аполлон » и в неосуществлённой советской программе Л3 . Также готовился к полётам вариант корабля « Союз-Контакт » для отработки системы стыковки «Контакт» модулей 7К-ЛОК и ЛК советского комплекса Л3, но в связи с недоведением программы лунного посадочного модуля Л3 до стадии пилотируемых полётов, необходимость полётов «Союза-Контакта» отпала.

Первое в мире сближение двух пилотируемых кораблей было произведено 15 декабря 1965 года кораблями США « Джемини-7 » и « Джемини-6A ». Максимальное сближение кораблей составило порядка 30 сантиметров.

Первая в мире стыковка была осуществлена 16 марта 1966 года пилотируемым кораблём США « Джемини-8 » с ракетной ступенью « Аджена », запущенной 100 минутами ранее.

В апреле 1967 года должна была состояться первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей корабля « Союз-2А » с кораблем « Союз-1 », но в связи с неполадками в полете « Союз-1 » запуск второго корабля был отменен.

Первая в мире полностью автоматическая стыковка двух космических аппаратов произведена 30 октября 1967 года беспилотными вариантами кораблей «Союз» « Космос-186 » и « Космос-188 ».

Первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей была осуществлена 16 января 1969 года кораблями « Союз-4 » и « Союз-5 ». Переход экипажа из одного корабля в другой осуществлялся путем выхода в открытый космос.

Первая в мире стыковка с переходом экипажа через стыковочный узел была осуществлена в марте 1969 года во время полета « Аполлон-9 ».

Первая в мире стыковка за пределами земной орбиты была осуществлена в мае 1969 года во время полета « Аполлон-10 » на лунной орбите.

Первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей при высадке на Луну была осуществлена в июле 1969 года во время полета « Аполлон-11 ».

Первая в мире стыковка пилотируемого корабля с космической станцией и переходом экипажа была осуществлена 7 июня 1971 года кораблем « Союз-11 » со станцией « Салют-1 ».

Первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей разных государств была осуществлена в июле 1975 года кораблем США « Аполлон » с кораблем СССР « Союзом-19 » в рамках проекта « Союз — Аполлон ».

Стыковки очень широко использовались в лунной программе «Аполлон» , для создания и снабжения орбитальных станций , как в СССР/России (« Салют-ДОС », « Алмаз-ОПС », « Мир »), так и в США (« Скайлэб », полеты к станции « Мир »), Китая (« Тяньгун-1 », « Тяньгун-2 ») а в настоящее время — Международной космической станции и китайской многомодульной станции « Тяньгун ».

Процесс

Процессу стыковки предшествует дальнее сближение, затем ближнее, затем с причаливания начинается собственно стыковка. Специальные выступающие элементы стыковочных агрегатов входят в механическое зацепление, после чего начинается стягивание объектов, по окончании которого происходит сцепка замков. В этот момент электро- и гидроразъёмы уже соединены. Далее проверяется герметичность стыка, после чего можно открыть люки и переходить из объекта в объект.

При стыковке объектов большой массы (более массы транспортного корабля класса «Союз» или «Прогресс», близкой к 7 тоннам) стык дополнительно усиливается изнутри съёмными стяжками.

Если получившийся составной объект будет находиться в состыкованном состоянии достаточно долго, то возможен частичный демонтаж стыковочных механизмов и замена их на компактные плоские люки.

Стыковочный агрегат

Стыковочные агрегаты делятся на два больших класса — активно-пассивные и универсальные.

Активно-пассивные стыковочные агрегаты (чаще всего типа «штырь-конус») различаются по конструкции и устройству на двух стыкующихся космических аппаратах. При этом активный корабль не может состыковаться с другим активным, а пассивный — с другим пассивным . Примером является российская Система стыковки и внутреннего перехода .

Универсальные стыковочные агрегаты (обычно андрогинно-периферийные ) этого недостатка лишены.

Однако, существующие системы с универсальными стыковочными агрегатами (например, АПАС-75 , созданный по программе «Союз — Аполлон» , и АПАС-89 , предполагавшийся для « Бурана », АПАС-95 , использовавшийся на станции « Мир », а также использовавшийся на МКС для челноков Шаттл и модулей) уступают по массогабаритным параметрам и требованиям к точности наведения КА более распространённым штырь-конусным системам.

Впервые активно-пассивные стыковочные агрегаты появились на американских КА « Джемини », и предназначались для стыковки с ракетной ступенью «Аджена» с целью отработки процессов сближения и стыковки в рамках программы подготовки к программе «Аполлон» .

Ранние активно-пассивные стыковочные агрегаты, установленные на кораблях « Джемини » и кораблях « Союз » с номерами 1, 2 (беспилотный корабль), 3, 4, 5, 7, 8, не имели люка для внутреннего перехода, и космонавтам приходилось выходить в открытый космос в скафандрах. Такая же схема была предусмотрена и в лунном орбитальном 7К-ЛОК и лунном посадочном ЛК модулях корабля-комплекса Л3 советской лунной экспедиции ради экономии массы стыковочного агрегата.

В американской лунной программе «Аполлон» лунные орбитальный и посадочный корабельные модули использовали усовершенствованный стыковочный узел с внутренним переходом.

В СССР стыковочные агрегаты начали разрабатываться по программе 7К-9К-11К, целью которой был пилотируемый облёт Луны без использования тяжёлой ракеты-носителя. Несмотря на то, что программа была отменена, космический корабль « Союз », выросший из проекта 7К, был оснащён активно-пассивным стыковочным агрегатом и системой поиска, сближения и стыковки « Игла », позволившей осуществить первую автоматическую стыковку беспилотных аппаратов. Далее стыковочные агрегаты гражданских (« Салют-ДОС », « Мир ») и военных (« Алмаз-ОПС ») орбитальных станций и пилотируемых (« Союз ») и грузовых (« Прогресс » и ТКС ) кораблей и модулей к ним были унифицированными и использовали внутренний переход.

Китай освоил технологию андрогинно-периферийной стыковки (автоматической и ручной) для реализации программы национальных космических станций « Тяньгун », посещаемых пилотируемыми кораблями « Шэньчжоу » и грузовыми « Тяньчжоу » с 2012 года.

Список стыковочных систем

• Андрогинно-периферийный агрегат стыковки : АПАС-75, АПАС-89, АПАС-95. На российских модулях МКС используют систему «штырь-конус» — стыковочные агрегаты системы стыковки и внутреннего перехода (ССВП) для стыковки кораблей «Союз» и «Прогресс» и гибридные стыковочные агрегаты ССВП-М для стыковки модулей, причем ССВП-М имеет стыковочный шпангоут такой же, как у АПАС-95.
• В октябре 2010 года согласован Международный стандарт стыковочной системы ( англ. International Docking System Standard , сокр. IDSS) , в котором используются основные элементы АПАС-95 и LIDS, но они несовместимы.
• Система стыковки НАСА разработана по этому стандарту, другое её название это Стыковочная система слабого столкновения ( англ. Low Impact Docking System , сокр. LIDS), разработанная НАСА , которую предполагалось использовать в проекте « Созвездие ». Несмотря на то, что эта система является уменьшенной, облегчённой и упрощённой версией АПАС, они несовместимы. Для сопряжения узлов системы АПАС-95 с Системой стыковки НАСА разработан Международный стыковочный адаптер ( англ. International Docking Adapter , сокр. IDA).
• Также для стыковки на МКС используется Единый механизм пристыковки англ. Common Berthing Mechanism или CBM — эта система использовалась и используется на космических кораблях H-II Transfer Vehicle , Dragon , Cygnus .
• В 2021 году на РС МКС появился стыковочный агрегат АСП-К (на модуле МЛМ и на модуле УМ). Этот агрегат позволяет выполнять стыковку с космическими кораблями с разными по размеру системами ССВП и гибридными ССВП-М за счёт специальной промежуточной технологической проставки ^{[ источник не указан 581 день ]} .
• Китай использует Китайскую систему стыковки , основанную на советской АПАС.

См. также

• Стыковка и швартовка космического корабля
• Универсальный стыковочный модуль
• Узловой модуль «Причал»
• Стыковочно-грузовой модуль «Рассвет»
• Стыковочный модуль орбитальной станции «Мир»
• Андрогинно-периферийный агрегат стыковки
• Система стыковки НАСА
• Единый механизм пристыковки
• Международный стандарт стыковочной системы
• Система стыковки и внутреннего перехода
• Герметичный стыковочный переходник
• Международный стыковочный адаптер

Примечания

Ссылки

• // Гапонов В. А., Железняков А. Б. Станция «Мир»: от триумфа до…
• Стыковка — Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
• (неопр.) . NASA. Дата обращения: 16 декабря 2013. 9 июля 2013 года.
• PEARSON, DON J. (неопр.) (1989). Дата обращения: 16 декабря 2013. 9 июля 2013 года.
• Сыромятников В. Стыковка — это всегда событие // Наука и жизнь : журнал. — 1988. — № 1. — С. 44-49.