Стыковка

Стыковка— процесс и способ соединениякосмических аппаратов(КА) с помощьюстыковочного 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.
Проблема стыковки встала перед создателями космических аппаратов вплотную в частности в связи с программой осуществленияпилотируемых облётов Луны и высадок на Луну. Первые технически реализуемые предложения по стыковке относятся к 1962 году.
Одной из ступеней к созданию самой технологии стыковки сталПервый групповой полет пилотируемых кораблейкоторый 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 неосуществлённойсоветской программеЛ3. 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 сближениедвух 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 стыковкабыла осуществлена 16 марта 1966 года пилотируемым кораблём США «Джемини-8» с ракетной ступенью «Аджена», запущенной 100 минутами ранее.
В апреле 1967 года должна была состоятьсяпервая в мире стыковка двух пилотируемых кораблейкорабля «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 стыковкадвух космических аппаратов произведена 30 октября 1967 года беспилотными вариантами кораблей «Союз» «Космос-186» и «Космос-188».
Первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблейбыла 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 узелбыла осуществлена в марте 1969 года во время полета «Аполлон-9».
Первая в мире стыковка за пределами земной орбитыбыла осуществлена в мае 1969 года во время полета «Аполлон-10» на лунной орбите.
Первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей при высадке на Лунубыла осуществлена в июле 1969 года во время полета «Аполлон-11».
Первая в мире стыковка пилотируемого корабля с космической станцией и переходом экипажабыла осуществлена 7 июня 1971 года кораблем «Союз-11» со станцией «Салют-1».
Первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей разных государствбыла осуществлена в июле 1975 года кораблем США «Аполлон» с кораблем СССР «Союзом-19» в рамках проекта «Союз — Аполлон».
Стыковки очень широко использовались в луннойпрограмме «Аполлон», для создания и снабженияорбитальных 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 станциии китайской многомодульной станции «Тяньгун».
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.
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 российскаяСистема стыковки и внутреннего перехода.
Универсальные стыковочные агрегаты(обычноандрогинно-периферийные) этого недостатка лишены.
Однако, существующие системы с универсальными стыковочными агрегатами (например,АПАС-75, созданный попрограмме «Союз — Аполлон», иАПАС-89, предполагавшийся для «Бурана»,АПАС-95, использовавшийся на станции «Мир», а также использовавшийся наМКСдлячелноковШаттли модулей) уступают по массогабаритным параметрам и требованиям к точности наведения КА более распространённым штырь-конусным системам.
Впервые активно-пассивные стыковочные агрегаты появились наамериканскихКА «Джемини», и предназначались для стыковки с ракетной ступенью «Аджена» с целью отработки процессов сближения и стыковки в рамках программы подготовки кпрограмме «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-комплексаЛ3советской лунной экспедиции ради экономии массы стыковочного агрегата.
В американской луннойпрограмме «Аполлон»лунные орбитальный и посадочный корабельные модули использовали усовершенствованный стыковочный узел с внутренним переходом.
ВСССРстыковочные 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» иТКС) кораблей и модулей к ним были унифицированными и использовали внутренний переход.
Китайосвоил технологию андрогинно-периферийной стыковки (автоматической и ручной) для реализации программы национальных космических станций «Тяньгун», посещаемых пилотируемыми кораблями «Шэньчжоу» и грузовыми «Тяньчжоу» с 2012 года.