Прогресс (космический корабль)

«Прогресс» — серия транспортных беспилотных грузовых космических кораблей (ТГК), выводимых на орбиту с помощью ракеты-носителя «Союз». Разработана в СССР для снабжения орбитальных станций.

Разработка нового корабля на базе космического корабля «Союз» под кодом 7К-ТГ была начата в 1973 году. Первый «Прогресс» вышел на орбиту 20 января 1978 года. Все запущенные корабли получили название «Прогресс», за исключением корабля «Космос-1669» в 1985 году: он по принятой в СССР практике секретности и неразглашения космических неудач получил открытое название из ряда спутников, ввиду возникновения неполадок, которые вскоре были устранены и позволили кораблю состыковаться со станцией.

Разработчиком и изготовителем кораблей семейства «Прогресс» с 1970-х и по настоящее время является Ракетно-космическая корпорация «Энергия». Производство кораблей осуществляется на головном предприятии корпорации в подмосковном Королёве, а испытания и подготовка кораблей к запуску — в монтажно-испытательном корпусе (МИК) предприятия на 254-й площадке космодрома Байконур.

История создания

Продолжительность эксплуатации первых долговременных орбитальных станций «Салют» в 1970 году была ограничена многими факторами, в том числе и небольшими запасами топлива, компонентов системы жизнеобеспечения и других расходных материалов, имеющихся на борту. Также при возникновении отказов необходимо было обеспечить доставку на орбиту ремонтного оборудования и приборов. Поэтому при разработке орбитальной станции второго поколения «Салют» было принято решение о создании грузового корабля (на базе пилотируемого КК «Союз»), позже получившего название «Прогресс». Рассматривались разные варианты исполнения; некоторые разработчики предлагали сделать корабль пилотируемым, чтобы иметь возможность возвращать материалы и оборудование со станции на Землю. Другие рассматривали беспилотный вариант, который при той же массе корабля позволял разместить существенно большее количество груза; при этом материалы со станции предлагалось возвращать кораблями «Союз» одновременно с возвращением на Землю экипажа. Именно на последнем варианте в итоге и остановились разработчики. На практике первые грузовики использовались именно как разовые, после чего их сбрасывали и они сгорали в верхних слоях атмосферы. В дальнейшем, когда на станции появилось нескольких стыковочных узлов в сателлитном переходном отсеке транспортируемые модули стали использоваться как дополнительная кубатура: в роли лабораторий, подсобных помещений и складов, модулей жизнеобеспечения и т. п.

При проектировании были использованы бортовые системы, конструкции и агрегаты корабля «Союз». «Прогресс» имел три основных отсека: герметичный грузовой со стыковочным агрегатом, где размещались материалы и оборудование, доставляемые на станцию; отсек компонентов дозаправки, сделанный негерметичным, чтобы защитить станцию в случае утечки токсичного топлива; а также приборно-агрегатный отсек (ПАО).

Первый грузовой корабль «Прогресс-1» был запущен к орбитальной станции «Салют-6» 20 января 1978 года. После выхода на орбиту и проверки работоспособности бортовых систем — системы ориентации и управления движением, радиотехнической аппаратуры сближения и стыковки, а также сближающе-корректирующей двигательной установки — начались автоматическое сближение, причаливание и стыковка корабля со станцией. Контролировали ход операции Центр управления полётом и космонавты Юрий Романенко и Георгий Гречко, находившиеся на станции «Салют-6». 22 января в автоматическом режиме корабль был состыкован со станцией.

Модификации

Прогресс 11Ф615А15 (1978—1990)

Длина: 7,48 м;
Максимальный диаметр: 2,72 м;
Масса: 7020 кг;
Полезный груз: 2315 кг, из них максимально 975 кг топлива;
Первый полёт: 20 января 1978 («Прогресс-1» к станции «Салют-6»);
Последний полёт: 5 мая 1990;
Количество успешных запусков: 42, из них:
- 12 к Салюту 6;
- 12 к Салюту 7;
- 18 к станции «Мир».
Энергоснабжение: Аккумуляторы.

Прогресс М 11Ф615А55 (1989—2009)

Длина: 7,23 м;
Максимальный диаметр: 2,72 м;
Масса: 7450 кг;
Полезный груз: 2350 кг, из них максимально 1200 кг топлива;
Первый полёт: 23 августа 1989 (Прогресс M 1 к станции «Мир»);
Энергоснабжение: Аккумуляторы и солнечные батареи.

Прогресс M1 (2000—2004)

Длина: 7,2 м;
Максимальный диаметр: 2,72 м;
Стартовая масса: 7150 кг (для орбиты высотой 460 км);
Масса доставляемого груза: 2230 кг, в том числе:
- Сухие грузы: до 1800 кг;
- Топливо: до 1950 кг (на 800 кг больше);
- Газ наддува обитаемых отсеков: до 40 кг (на 10 кг меньше).
Время полёта в составе МКС: до 180 суток, из которых:
- До стыковки: до 4 суток;
- После расстыковки: до 3 суток.
первый полёт: 1 февраля 2000 (Прогресс М1-1 к станции «Мир»);
Энергоснабжение: Аккумуляторы и солнечные батареи.

По сравнению с ТГК «Прогресс М», в соответствии с программой развёртывания и эксплуатации МКС, на корабле введены изменения в компоновку, конструкцию, состав приборов и режимы работы бортовых систем. Основная цель изменений — увеличение количества топлива в общей массе доставляемых на МКС грузов, что обеспечивается за счёт установки в отсек компонентов дозаправки (ОКД) восьми топливных баков. Кроме того, существенно расширен состав связей ТГК с бортовыми системами российского сегмента МКС по силовым и командным электрическим цепям и телеметрии^[1].

Негерметичный ОКД претерпел следующие изменения^[1]:

Удалены баки водяной системы «Родник»;
Вместо баков «Родника» установлены дополнительные баки системы дозаправки топливом СД8. Дозаправка орбитальной станции (ОС) осуществляется вытеснением компонентов топлива сжатым газом (гелием) через герметичные гидроразъёмы на стыковочных агрегатах ОС и ТГК, при этом:
- Максимальный расход окислителя через магистрали увеличен до 0,35 л/с (в 2,33 раза больше чем на предыдущей модификации ТГК);
- Система СД8, «сухой» массой 635 кг, позволяет подавать топливо, как в баки двигательной установки служебного модуля (СМ) МКС, так и функционально-грузового блока, в коллекторы подсистем причаливания и ориентации ТГК и коллекторы двигателей ориентации СМ;
- Возможна обратная передача топлива из ДУ СМ в коллекторы ТГК.
Снаружи ОКД размещены 12 баллонов с кислородом и азотно-кислородной смесью.

Аппаратурный состав изменился следующим образом^[1]:

Вместо БЦВК «Аргон-16» введён новый комплекс;
В автономную систему навигации введена аппаратура ГНСС ГЛОНАСС/GPS;
Установлена новая аппаратура сближения «Курс-ММ» позволяющая проводить измерение параметров относительного движения для причаливания и стыковки с расстояния не менее 1 км;
Установлена новая аппаратура командной радиолинии «Регул», использующая спутники-ретрансляторы;
Межбортовая радиосвязь «в узком конусе» возможна на дальности в 30 км, при произвольной ориентации — с 3 км.

В систему управления движением (СУД) введены следующие изменения^[1]:

Установлено новое программное обеспечение БЦВК, в котором реализованы схемы безопасного автоматического сближения, перехода в зону причаливания и самого причаливания;
Реализованы динамические режимы управления орбитальной станцией;
Введено устройство сопряжения, преобразующее информацию поступающую с МКС по цепям межмашинного интерфейса в команды релейного типа, что позволило включать со станции двигатели ТГК для создания управляющих моментов.

Таким образом, изменения в СУД позволили реализовать управление ориентацией станции с помощью двигателей причаливания и ориентации (на «Прогрессе-М1» — 27 штук) или сближающе-корректирующего двигателя по единой программе от бортового комплекса управления МКС^[1].

Прогресс М 11Ф615А60 (с 2008)

Полезный груз: около 2,5 тонн, топливо, продукты питания и вода, научное оборудование и расходные материалы;
Первый полёт: 15:38 мск 26 ноября 2008 года (к МКС).

Новый корабль четырёхсотой серии. Основное отличие от предыдущих — новый бортовой вычислительный комплекс ЦВМ-101, пришедший на замену «Аргон-16» с полезным объёмом ОЗУ 2048 байт на ферритовых кольцах, эксплуатировавшийся с 1974 г. Вес «Аргон-16» составлял 65 кг, вес новой машины ЦВМ-101 составляет 8,5 кг. Аналоговая телеметрическая система заменена на цифровую.

Прогресс М-ГКМ

На базе корабля снабжения были созданы специализированные грузовые корабли-модули (ГКМ), которые доставляли на Международную космическую станцию (российский сегмент) стыковочный модуль № 1 «Пирс» (Прогресс М-СО1) в 2001 году и малый исследовательский модуль № 2 «Поиск» (Прогресс М-МИМ2) в 2009 году.

Прогресс МС

Следующая серия модернизированных транспортных кораблей, пришли на смену «Прогресс М-М». Первый корабль серии, Прогресс МС-01, был запущен к МКС 21 декабря 2015 года^[2]. От предыдущей серии транспортных кораблей отличается наличием дополнительного внешнего отсека, на внешней поверхности ТГК в отсеке предполагается устанавливать по четыре пусковых контейнера, с помощью которых планируется запускать до 24 спутников стандарта CubeSat со сторонами по 10 см^[3]. Запуски будут осуществляться с помощью ракет-носителей Союз-У или Союз-2.1а^[4].

На модернизированный корабль установлена дополнительная защита от космического мусора и микрометеоритов на грузовом отсеке. Для повышения отказоустойчивости в состав стыковочного механизма и герметизации стыка были введены дублирующие электродвигатели.

Модернизации подверглись основные бортовые системы, обеспечивающие связь с наземным комплексом управления, а также отвечающие за сближение и стыковку грузового корабля: система управления движением и навигации, бортовая радиотехническая система, система стыковки и внутреннего перехода, телевизионная система^[5].

Бортовая радиотехническая система «Квант-В» с антенно-фидерными устройствами была заменена на новую единую командно-телеметрическую систему ЕКТС. Вместо аппаратуры сближения и стыковки «Курс-А» на новом «Прогрессе-МС» установлена система «Курс-НА».

11 мая 2018 года в пресс-центре ракетно-космической корпорации «Энергия» сообщили о работах по созданию беспилотной версии корабля Союз, способного и доставлять, и возвращать грузы с орбиты массой до 500 килограммов. По информации источника РИА Новости, «Союз» будет создан на базе корабля «Прогресс» и сохранит от него приборно-агрегатный отсек и отсек дозаправки^[6].

14 апреля 2021 года в сюжете передачи «Космическая среда № 325» на канале «Роскосмос ТВ», сообщили о возможности испытания одновитковой схемы полета к МКС грузового корабля Прогресс в следующем году^[7].

12 июля 2021 года в Роскосмосе сообщили, что в ходе выполнения программы автономного полета корабля «Прогресс МС-17» специалисты РКК «Энергия» им. С. П. Королева начали отработку элементов перспективной одновитковой схемы автономного сближения с МКС под контролем Главной оперативной группы Центра управления полетами ЦНИИмаш^[8].

26 июля 2021 года корабль «Прогресс МС-16» с модулем «Пирс» отстыковался от модуля «Звезда» МКС^[9]. Несгораемые элементы были затоплены в несудоходном районе Тихого океана.

Прогресс М-УМ

Транспортный грузовой корабль-модуль, состоящий из приборно-агрегатного отсека, переходной проставки и модуля «Причал» — российского модуля МКС, запуск которого запланирован на конец ноября 2021 года со стартового комплекса «Восток» площадки № 31 космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Союз-2.1б» (1 и 2 ступени)^[10].

Прогресс-РОС

Перспективный вариант транспортного корабля, разрабатываемый специально для полётов на будущую Российскую орбитальную станцию^[11]^[12]. Первый запуск данной модели к станции планируется в 2028 году.

Сравнение с аналогичными проектами

Сравнение характеристик беспилотных грузовых космических кораблей
Название	ТКС	Прогресс	ATV	HTV	Dragon	Dragon 2	Cygnus	Тяньчжоу (天舟)
Разработчик	ОКБ-52	> РКК «Энергия»	ЕКА	JAXA	SpaceX	SpaceX	Northrop Grumman	CNSA
Внешний вид
Первый полёт	15 декабря 1976	20 января 1978	9 марта 2008	10 сентября 2009	8 декабря 2010	6 декабря 2020	18 сентября 2013	20 апреля 2017
Последний полёт	27 сентября 1985 (полёты прекращены)	15 августа 2024 (Прогресс МС)	29 июля 2014^[англ.] (полёты прекращены)	20 мая 2020 (полёты стандартной версии прекращены)	07 марта 2020 (полёты прекращены)	21 марта 2024	30 января 2024	17 января 2024
Всего полётов (неудачных)	8	181 (3 из-за ракеты-носителя)	5	9	22 (1 из-за ракеты-носителя)	10	21 (1 из-за ракеты-носителя)	7
Габариты	13,2 м длина 4,1 м ширина 49,88 м³ объём	7,48—7,2 м длина 2,72 м ширина 7,6 м³ объём	10,7 м длина 4,5 м ширина 48 м³ объём	10 м длина 4,4 м ширина 14 м³ объём (герметичный)	7,2 м длина 3,66 м ширина 11 м³ объём (герметичный), 14—34 м³ объём (не герметичный)	8,1 м длина 4,0 м ширина 9,3 м³ объём (герметичный), 37 м³ объём (не герметичный)	5,14—6,25 м длина 3,07 м ширина 18,9—27 м³ объём	9 м длина 3,35 м ширина 15 м³ объём
Многоразовость	да, частичная	нет	нет	нет	да, частичная	да, частичная	нет	нет
Масса, кг	21 620 кг (стартовая)	7150 кг (стартовая)	20 700 кг (стартовая)	10 500 кг (сухая) 16 500 кг (стартовая)	4200 кг (сухая) 7100 кг (стартовая)	6400 кг (сухая) 12 000 кг (стартовая)	1500 кг (сухая) 1800 кг (сухая, улучшенный)	13 500 кг (стартовая)
Полезная нагрузка, кг	5200 кг	2500 кг (Прогресс МС)	7670 кг	6200 кг	3310 кг	6000 кг	2000 3500 кг (улучшенный)	6500 / 7400 (с «6»-го) кг
Возвращение груза, кг	500 кг	утилизация	утилизация / до 6500 кг	утилизация	до 2500 кг	до 3300 кг	утилизация 1200 кг	утилизация
Время полёта в составе ОС	до 90 суток	до 180 суток	до 190 суток	до 30 суток	до 38 суток	до 720 суток	до 720 суток	—
Время полёта до стыковки	до 4 суток	до 4 суток	—	до 4,5 суток	—	до 2 суток	до 2 суток	—
Ракета-носитель	Протон-K	Союз-У (Союз-У2) Союз-ФГ Союз-2.1а	Ариан-5 ES	H-IIB	Falcon 9	Falcon 9	Антарес Атлас-5 401 Falcon 9	Чанчжэн-7
Описание	Доставка грузов на орбитальную станцию «Алмаз». В виде автоматического грузового корабля стыковался к орбитальным станциям «Салют». Первоначально разрабатывался как пилотируемый корабль.	Применяется для снабжения МКС, корректировки орбиты МКС. Первоначально использовался для советских и российских космических станций.	Использовался для снабжения МКС, корректировки орбиты МКС.	Используется для снабжения МКС.	Частный частично многоразовый космический корабль, в рамках программы COTS, предназначенный для доставки и возвращения полезного груза.	Частный частично многоразовый космический корабль, в рамках программы COTS, предназначенный для доставки и возвращения полезного груза. Новое поколение грузовых космических кораблей.	Частный космический корабль снабжения, в рамках программы COTS. Предназначен для снабжения МКС.	Доставка грузов к орбитальным станциям «Тяньгун-2» и «Тяньгун». Создан на основе космической лаборатории «Тяньгун-2»