Progress (tàu vận tải)

Tàu vận tải Progress () là một tàu vũ trụ chở hàng dùng một lần của Nga. Ban đầu được phát triển cho chương trình vũ trụ Liên Xô và được phát triển từ tàu có người lái Soyuz, Progress đã đóng vai trò then chốt trong việc duy trì các sứ mệnh dài ngày bằng cách cung cấp các vật tư tiêu hao như thực phẩm, nước và không khí, cũng như thiết bị bảo dưỡng. Kể từ chuyến bay đầu tiên năm 1978, Progress đã hỗ trợ nhiều trạm vũ trụ, bao gồm Salyut 6, Salyut 7 và Mir, và đến nay vẫn là tàu tiếp tế chủ lực cho Trạm Vũ trụ Quốc tế.

Mỗi sứ mệnh Progress chuyển tới trạm hàng nghìn kilôgam vật tư trong khoang có áp suất. Nó cũng mang theo nước, nhiên liệu và khí để bổ sung cho nguồn dự trữ của trạm và duy trì bầu không khí bên trong. Ngoài nhiệm vụ tiếp tế, một tàu Progress đang ghép với trạm có thể dùng để điều chỉnh hoặc điều chỉnh lại quỹ đạo trạm, bù lại lực cản khí quyển và giữ độ cao hoạt động. Khi một tàu Progress sắp hết thời hạn thiết kế, nó được nạp đầy rác thải, tách khỏi trạm và được cho hồi quyển có kiểm soát để cháy huỷ an toàn trong khí quyển Trái Đất.

Tính đến tháng 11 năm 2024, đã có 182 chuyến bay Progress, với chỉ ba lần thất bại, tất cả đều xảy ra trong giai đoạn 2011–2016. Thông thường, mỗi năm có từ ba đến bốn chuyến Progress được phóng lên ISS. Do có nhiều biến thể Progress khác nhau được sử dụng cho ISS, NASA dùng hệ thống ký hiệu riêng của mình, trong đó “ISS 1P” nghĩa là tàu Progress đầu tiên bay tới ISS.

Tàu vận tải Tiến bộ được phóng lên từ bãi phóng của Sân bay vũ trụ Baykonur ở Kazakhstan bằng tên lửa đẩy Soyuz. Không giống như tàu vũ trụ Soyuz, Tiến bộ không thể trở về Trái Đất. Nó bị thiêu rụi hoàn toàn khi trở về bầu khí quyển phía trên Thái Bình Dương.

Thiết kế 
Tàu Progress có thiết kế chia sẻ nhiều điểm chung với tàu có người lái Soyuz, nhưng được sửa đổi để phù hợp hơn với nhiệm vụ chở hàng. Nó gồm ba phần riêng biệ

 Khoang chở hàng: Khoang có áp suất này mang theo vật tư cho phi hành đoàn, bao gồm thiết bị bảo dưỡng, thực phẩm đóng gói sẵn và tươi, thiết bị khoa học và quần áo. Hệ thống đầu ghép nối của khoang này tương tự Soyuz, nhưng có thêm các ống dẫn cho phép truyền nhiên liệu.
 Khoang chứa nhiên liệu: Thay thế khoang quay về (reentry module) của Soyuz, khoang không áp suất này chứa hai bồn nhiên liệu, dùng nhiên liệu là unsymmetrical dimethylhydrazine (UDMH) và chất oxi hóa là dinitrogen tetroxide (). Các đường ống dẫn chạy từ các bồn này vòng quanh bên ngoài khoang có áp suất tới các đầu nối tại cổng ghép, cho phép truyền nhiên liệu tự động. Thiết kế này giúp bất kỳ rò rỉ nào của loại nhiên liệu độc hại này không thể làm ô nhiễm bầu không khí bên trong trạm. Phần này cũng chứa các bồn nước.
 Khoang đẩy: Nằm ở phía sau tàu vũ trụ, khoang không áp suất này về cơ bản giữ nguyên thiết kế từ Soyuz. Nó chứa các động cơ định hướng dùng cho quá trình ghép nối tự động và có thể được sử dụng để nâng quỹ đạo trạm sau khi tàu đã ghép.

Thiết kế không người lái và dùng một lần của Progress cho phép giảm đáng kể khối lượng. Không giống Soyuz, nó không cần các hệ thống duy trì sự sống, tấm chắn nhiệt, dù hạ cánh hay các hệ thống cứu hộ phi hành đoàn tự động. Ngoài ra, nó cũng không có khả năng tách thành nhiều mô-đun khác nhau. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, tàu tách khỏi trạm, thực hiện một lần đốt lùi có kiểm soát và cháy rụi trong khí quyển Trái Đất khi tái nhập.

Lịch sử 
Trong chương trình trạm không gian Salyut của Liên Xô, người ta nhận thấy các sứ mệnh dài ngày trên quỹ đạo yêu cầu sự tiếp tế thường xuyên các vật dụng thiết yếu. Điều này càng trở nên bức bách trong quá trình phát triển của trạm Salyut-6 mà việc sử dụng tàu vũ trụ Soyuz không giải quyết được vấn đề.

TsKBEM (hiện nay là RKK Energia), nơi đảm trách việc thiết kế trạm Salyut, đã xem xét nhiều mô hình tàu vũ trụ trên cơ sở của tàu vũ trụ Soyuz nhằm phục vụ cho mục đích chuyên chở hàng hóa. Các ý tưởng về tàu có người lái và không người lái đều được xem xét, nhưng sau đó các tàu không người lái được cho là thích hợp hơn.

TsKBEM bắt đầu chính thức phát triển mô hình tàu vận tải vào giữa năm 1973 dưới tên gọi 11F615A15 và hoàn thành các thiết kế sơ bộ vào tháng 2 năm 1974. Chính quyền Liên Xô chính thức thông qua đề án vào năm 1974, và con tàu được phát triển như là một phần của dự án Salyut-6.

Con tàu đầu tiên, được ký hiệu #101, hoàn thành vào tháng 11 năm 1977. Nó được phóng lên trạm Salyut-6 ngày 20 tháng 1 năm 1978. Từ đó các tàu Tiến bộ được đều đặn phóng lên các trạm Salyut-6, Salyut-7, Mir và hiện tại là ISS mang theo các vật dụng tiếp tế quan trọng.

Các phiên bản 
Cho đến nay đã có năm biến thể chính của tàu Progress được phóng: Progress 7K-TG (1978–1990), Progress M 11F615A55 (1989–2009), Progress M1 (2000–2004), Progress M 11F615A60 (2008–2015) và Progress MS (từ 2015). 

Ngoài ra, ba biến thể Progress M tùy biến đã được phóng để đưa các mô-đun ISS Pirs vào năm 2001, Poisk vào năm 2009 và Prichal vào năm 2021.

Progress 7K-TG (1978–1990) 

Có 42 tàu được chế tạo theo thiết kế Progress ban đầu, chiếc cuối cùng được phóng vào tháng 5 năm 1990.

Cục phụ trách thiết kế tàu chở hàng là TsKBEM (nay là RKK Energia). Họ bắt đầu làm việc trên thiết kế từ giữa năm 1973, gán cho Progress mã định danh GRAU 11F615A15. Thiết kế hoàn tất vào tháng 2 năm 1974, và mẫu sản xuất đầu tiên sẵn sàng phóng vào tháng 11 năm 1977. Progress 1 được phóng ngày 20 tháng 1 năm 1978 trên cùng loại tên lửa dùng cho Soyuz. Nó vẫn dùng cùng loại chụp bảo vệ đầu tên lửa như Soyuz, dù lúc này chỉ còn mang tính khí động học vì hệ thống thoát hiểm khi phóng đã bị vô hiệu hóa.

Phiên bản đầu tiên của Progress có khối lượng  và mang được tức khoảng 30% khối lượng lúc phóng. Tàu có đường kính giống Soyuz với , nhưng dài , hơi dài hơn. Thời gian bay tự động tối đa là 3 ngày, bằng với thời gian bay của tàu Soyuz. Tàu có thể lưu lại ở trạng thái ghép với trạm trong 30 ngày. Progress luôn ghép với cổng phía sau (aft port) của trạm mà nó tiếp tế (phía aft là nơi đặt các động cơ chính của trạm và các bồn chứa của chúng, để Progress tiếp nhiên liệu).

 Khối lượng phóng: 
 Khối lượng hàng hóa:
 ~ (trước Progress-24)
 ~ (sau Progress-24)
 Chiều dài: 
 Đường kính module hàng: 
 Đường kính tối đa: 
 Thể tích module hàng:

Progress M 11F615A55 (1989–2009) 

Phiên bản nâng cấp Progress M (GRAU: 11F615A55, ký hiệu nhà sản xuất: 7K-TGM) được phóng lần đầu vào tháng 8 năm 1989. 43 chuyến bay đầu tiên đều hướng tới trạm Mir; ; sau khi Mir bị phá hủy trong khí quyển, Progress tiếp tục được dùng làm tàu tiếp tế cho Trạm Vũ trụ Quốc tế. Tính đến tháng 12 năm 2020, đã có hơn 80 chuyến bay (ở các cấu hình khác nhau) tới ISS và vẫn còn các chuyến đã lên kế hoạch.

Progress M về cơ bản là cùng loại tàu với Progress ban đầu, nhưng có các cải tiến dựa trên thiết kế Soyuz-T và Soyuz-TM. Tàu có thể bay tự động tới 30 ngày và mang thêm được khoảng . Ngoài ra, khác với các tàu Progress cũ, Progress M có thể mang vật phẩm trở lại Trái Đất. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng khoang hồi quyển VBK-Raduga, có thể mang tối đa  hàng. Khoang này dài , đường kính  và có khối lượng thô . Progress M cũng có thể ghép với cổng phía trước của trạm mà vẫn chuyển được nhiên liệu. Nó sử dụng cùng hệ thống gặp–ghép như Soyuz, và lần đầu tiên được trang bị các tấm pin Mặt Trời.

 Khối lượng phóng: 
 Khối lượng hàng hóa: 
 Khối lượng hàng khô: 
 LKhốii lượng hàng lỏng: 
 Chiều dài: 
 Đường kính module hàng: 
 Đường kính tối đa: 
 Thể tích khoang hàng khô: 
 Sải cánh phin mặt trời: 

Ngoài các tàu Progress-M truyền thống, ba biến thể dạng “tàu kéo không gian”  đã được chế tạo để đưa các mô-đun lên ISS. Các biến thể này không có khoang hàng có áp suất và phần khoang chứa nhiên liệu được sửa đổi mạnh. Progress DC-1 đưa module Pirs vào năm 2001, Progress M-MIM2 đưa module Poisk vào năm 2009 và Progress M-UM đưa module Prichal vào năm 2021.

Progress/Tiến bộ M 11F615A60 (2008-2015) (Progress M-nM) 
Đây là phiên bản cập nhật các tiến bộ điện tử của Tàu vũ trụ chở hàng không người lái Tiến Bộ M đời trước. Lắp hệ thống điều khiển bay kỹ thuật số hiện đại TsVN-101, thay thế cho máy tính đã cổ Argon-16 dùng để điều khiển các tàu cũ. Mặt khác, trên tàu lắp thêm các module đo xa radio MBITS. Các cải tiến này cho phép điều khiển tàu nhanh và hiệu quả, trong khi giảm được khối lượng phần điều khiển đi 75 kg, giảm số lượng các khối module của phần điều khiển bay đi 15. 29 tàu Progress phiên bản này đã được phóng (Progress M-01M đến Progress M-29M) với 2 lần thất bại (Progress M-12M và Progress M-27M).

Progress/Tiến bộ M1 (2000-2004) (Progress M1-n)
Một phiên bản của tàu Tiến bộ có khả năng mang nhiều nhiên liệu hơn, nhưng bị giảm sút về tổng số hàng hóa có thể mang theo. Đã bay tổng cộng 11 lần (Progress M1-1 đến Progress M1-11) từ năm 2000 đến năm 2004, tiếp tế trạm Mir và ISS, trong đó có tàu Progress M1-5 đã đưa trạm Mir về Trái Đất.

Progress/Tiến bộ M2 
Đầu những năm 1980, NPO Energia đã phát triển một phiên bản mới, cải tiến nặng hơn của tàu vũ trụ không người lái Tiến Bộ, với một khoảng kéo dài thân tàu. Loại tàu mới được đẩy lên quỹ đạo bằng tên lửa Zenit, tên lửa này sử dụng động cơ RD-170, là động cơ tên lửa sử dụng nhiên liệu lỏng mạnh nhất thế giới. Zenit có khả năng mang 10-13 tấn lên quỹ đạo gần mặt đất. Kế hoạch ban đầu là phóng tàu vũ trụ tiến bộ-tên lửa Zenit từ sân bay vũ trụ vùng cực Plesetsk lên các quỹ đạo có góc nghiêng lớn với đường xích đạo (62 độ so với Xích Đạo), phục vụ cho trạm Hoà Bình 2 (Mir-2).

Sự ta rã của Liên Xô đã giết chết chương trình sử dụng tên lửa đẩy Zenit cho tàu vũ trụ Soyuz/Liên Hợp và tàu vận tải Progress/Tiến Bộ, chính quyền mới ở Ukraina đã từ chối tiết tục sản xuất tên lửa này. Sau đó, RKK Energia dự tính sử dụng tàu vũ trụ không người lái Tiến Bộ M2 để tiếp tế cho Trạm không gian Quốc tế ISS, nhưng một lần nữa các vấn đề chính trị và tài chính lại dừng chương trình nhiều năm.

Cuối thập niên 1990, quan hệ Nga-Ukraina thân thiết trở lại, RKK Energia thử hồi sinh chương trình Tiến Bộ M2, với dự kiến module chung Nga-Ukraina trên ISS được phát triển trên cơ sở chương trình tàu Tiến Bộ M2. Nhưng chính trị Ukraina một lần nữa lại dừng chương trình này.

Progress/Tiến bộ MS (2015-nay) (Progress MS-n)
Phiên bản cải tiến của tàu Tiến bộ, gồm các cải tiến và thay đổi về các hệ thống máy tính, dẫn đường, điều khiển, điều chỉnh tư thế, hệ thống gặp gỡ và kết nối. Có thể mang theo vệ tinh nhỏ được gắn ở bên ngoài tàu vũ trụ. Hiện tại 12 tàu Progress phiên bản này đã được phóng (Progress MS-01 đến Progress MS-12) với 1 lần thất bại (Progress MS-04).

*Chú thích: n là số lần phóng của từng loại tàu Progress, tăng (n+1) sau mỗi chuyến bay kế tiếp của loại tàu đó. Ví dụ: Progress M-01M thì sau chuyến bay đó sẽ là Progress M-02M.

Cấu tạo 
Cấu tạo của tàu Tiến bộ dựa trên tàu vũ trụ Soyuz. Nó cũng gồm có 3 phần như của Soyuz. Tuy nhiên các phần của nó không tách ra trước khi trở vào bầu khí quyển như Soyuz mà toàn bộ con tàu sẽ được cho đốt cháy hết khi bay vào khí quyển. Các bộ phận của tàu Tiến bộ:

Môđun hàng hóa 
Đây là khoang điều áp ở phía trước chứa các vật dụng và hàng hóa thiết yếu cung cấp cho các phi hành gia trên trạm không gian. Nó tương đương với khoang quỹ đạo của tàu Soyuz. Sau khi tàu đậu vào trạm, các phi hành gia sẽ đi vào trong khoang này thông qua một cửa nối để lấy hàng tiếp tế. Sau khi hàng hóa được lấy đi hết, họ sẽ chất đầy khoang này bằng rác, các đồ vật không còn dùng đến và nước thải trước khi tàu rời khỏi trạm.

Môđun tiếp nhiên liệu 
Khoang hạ cánh của tàu Soyuz được thay thế bằng khoang tiếp nhiên liệu đối với tàu Tiến bộ. Đây là một không gian được điều áp nằm ở giữa con tàu dùng để chứa nhiên liệu. Điều này giúp lượng nhiên liệu độc hại được giữ an toàn bên ngoài phần điều áp và bất cứ sự rò rỉ khí nào đều không thể ảnh hưởng đến bầu không khí của trạm. Sau khi đậu vào trạm, nhiên liệu trên tàu được truyền cho trạm thông qua một hệ thống tiếp nhiên liệu phức tạp.

Môđun thiết bị/động cơ đẩy 
Phần đuôi của Tiến bộ là môđun thiết bị/động cơ đẩy giống như của tàu Soyuz. Trên khoang này có chứa các thiết bị điện tử, hàng không phục vụ cho các hệ thống trên tàu.

Ghi chú

Tham khảo 

 Progress cargo ship – Russianspaceweb
 Russian Progress Spacecraft  – website của NASA

Tàu không gian vận tải
Tàu vũ trụ của trạm ISS
Chương trình không gian có người lái Nga
Chương trình không gian có người lái Liên Xô