18 августа в 22:51 JST (японское время) канадский манипулятор отстыковал японский грузовой корабль HTV-9 от надирной стороны стыковочного узла модуля Harmony (Node 2) и установил в положение для отделения. 19 августа в 02:37 манипулятор разжал захват, и «Аист» начал свое возвращение на Землю. Из ЦУП-Хьюстон за отстыковкой следил астронавт Японского агентства аэрокосмических исследований JAXA Канаи Норисигэ, а с борта станции – астронавт NASA Кристофер Кэссиди.
Отстыковка HTV-9 (источник – твиттер Канаи Норисигэ)
Данное событие подвело черту эксплуатации японских кораблей снабжения МКС первого поколения. Следующее поколение – HTV-X – начнет снабжение МКС в 2022 г. Попытаемся разобраться, что такого интересного проектанты JAXA закладывают в новый «Аист».
Путь к «Иксу»
Японский беспилотный автоматический грузовой корабль HTV (H-II Transfer Vehicle), диаметром 4.4 м, общей длиной 9.8 м и стартовой массой 10.5 т (без груза), использовался для доставки в международную лабораторию топлива, воды и продовольствия, научной аппаратуры и прочих предметов из стандартного перечня доставки.
Однако от других грузовиков-конкурентов «Аиста» отличала способность доставлять крупногабаритные международные стандартные стойки полезной нагрузки ISPR (International Standard Payload Rack) размером 2ｘ1.05ｘ0.859 м – раньше такое «проделывали» лишь «шаттлы». Также корабли HTV доставили 24 литий-ионные батареи японского производства сроком работы до 10 лет (как раз до планового окончания эксплуатации МКС) на замену 48 водородно-никелевым для обновления энергетики международной лаборатории. Дело в том, что другие «снабженцы» могли бы привезти батареи, однако шесть за раз (начиная с HTV-6) было под силу только японскому.
Вспомним, что испытательный запуск японского грузовика HTV-1 к МКС состоялся в сентябре 2009 г., тогда как последний корабль HTV-9 полетел спустя более десяти с половиной лет (21 мая в 02:31 JST ракета H-IIB запустила девятого «Аиста», а 26 мая канадская «рука» пристыковала его к МКС). Причем, на HTV-1 впервые в мире была отработана технология пристыковки к МКС беспилотного космического аппарата манипулятором (использовавшиеся в 2008—2014 гг. европейские грузовики ATV стыковались со станцией самостоятельно, а первые грузовики Dragon и Cygnus пришвартовали «рукой» только в 2012 и 2013 годах соответственно).
Астронавт JAXA Канаи Норисигэ и руководитель полетов ЦУП-Х Маркос Флорес во время операции по отстыковке HTV-9 в Хьюстоне (твиттер Канаи Норисигэ)
В отличие от «Аистов» первой версии HTV-X вполне возможно будет стыковаться к МКС самостоятельно, без использования манипулятора. Этот вопрос пока на стадии обсуждения. Но с целью проверки технологий «Последнего из могикан» HTV-9 оборудовали отличными от прежних «Аистов» новшествами, например, оснащенным камерой, блоком беспроводной связи в режиме реального времени WLAN, который тестируют при сближении со станцией, во время нахождения в ее составе и при расстыковке.
.jpg "Конфигурация МКС после отстыковки HTV-9 (твиттер JAXA).jpg")
Конфигурация МКС после отстыковки HTV-9 (твиттер JAXA).jpg
На данный момент тестирование автоматической стыковки запланировано провести на HTV-X-2. Кстати, японцы заверили, что с успехом протестировали технологию WLAN 25 мая, когда девятый «Аист» сближался с МКС.
Тестирование технологии WLAN при подлете HTV-9 к станции 25 мая
Стоит вспомнить и ракету-носитель H-IIB, которая уже ушла на покой – она свое «отвоевала», запустив 9 из 9 японских грузовиков (все успешно). Грузовики же нового поколения, кстати, будут выводиться перспективной тяжелой японской ракетой-носителем H-III. В испытательном пуске, который состоится до 31.03.2021 г., в космос будет выведен японский аппарат ДЗЗ ALOS-3. H-III, помимо «Аистов-X», будет запускать спутники, и тем самым постепенно заменит и H-IIА (запускается с 2001 г., планируемое завершение эксплуатации – 2023-2024 гг.).
Если на первой ступени H-IIA стоял один основной двигатель LE-7А (тягой 112 тс в вакууме), то на H-III будет два или три маршевых кислородно-водородных двигателя LE-9 (150 тс). На второй ступени H-III по-прежнему будет всего один криогенный (кислород/водород) жидкостный двигатель – LE-5B-3 тягой 14 тс (модернизация LE-5B с H-IIA).
В качестве ускорителей будут использоваться SRB-3 тягой около 203 тс каждый (модернизация SRB-А с H-IIA). По предварительным оценкам, в минимальной комплектации – с тремя LE-9 и без ускорителей – новый носитель сможет вывести на солнечно-синхронную орбиту полезную нагрузку массой 4 т, а в максимальной – с двумя LE-9 и четырьмя ускорителями – доставит на геопереходную орбиту 6.5 т.
Вторая версия «Дальневосточного аиста»
В первую очередь в глаза бросается «перевернутая» компоновка HTV-X. Если посмотреть на корабль так, как его закрепят на носителе перед стартом, то увидим, что в отличие от первой версии HTV герметичный отсек «сполз» вниз, а негерметичный, двигательный и отсек авионики «ушли» вверх и объединились в служебном модуле (или по-русски приборно-агрегатном отсеке).
То есть HTV-X будет состоять из герметичного (PM, Pressurized module) и служебного (SM, Service module) отсеков-модулей (плюс поверх последнего можно будет размещать научное оборудование, экспонируемое снаружи станции).
HTV-X (сайт и твиттер HTV-X)
В новой версии, помимо упрощения конструкции и заявленной уменьшенной стоимости производства, менеджер проекта HTV-X Ито Норимаса выделяет следующие особенности:
— конкурентоспособность с другими грузовиками по объему размещаемых грузов;
— появится возможность испытания новой аппаратуры, размещаемой на внешней площадке в автономном полете грузовика после отстыковки от МКС. Это может быть аппаратура для ДЗЗ, мониторинга космического мусора и т.д.
— новый грузовик будет иметь резерв топлива, достаточный для повторной стыковки с МКС;
— в его составе будет возвращаемая капсула для доставки на Землю ценных грузов и результатов экспериментов;
Примечательно, что до начала полетов грузовой версии Dragon-2, планируемой на октябрь этого года, «Аист» удерживал пальму первенства по объему доставляемого на МКС полезного груза, и еще обладал самыми большими габаритами среди грузовиков.
Таблица 1 Сравнение HTV и HTV-X
Из таблицы 1 видно, что «Аист-Х» по всем параметрам превосходит первую версию японских грузовых кораблей. Можно выделить 45%-е увеличение грузов (5.8 т против 4 т) или, согласно данным JAXA, увеличение вместимости на 60% (78 против 49 м³) и снижение общей массы конструкции (на полтонны). Улучшится и сервис по доставке «срочных (скоропортящихся) грузов» — теперь их можно будет уложить в грузовик за 24 часа до старта ракеты.
Таблица 2 Сравнение с существующими и разрабатываемыми «снабженцами»
Если мы посмотрим на Таблицу 2, то «Аист-Х» в чем-то не уступит конкурентам, например, как и российские «Прогрессы», сможет до 6 месяцев находиться в составе станции (в 4 раза дольше первых HTV). А по некоторым параметрам и вовсе станет одним из лучших – например, по объему грузов не «дотянет» до Dragon-2 всего-то 180 кг.
Еще одно преимущество HTV-Х – и после завершения полетов первых HTV это будет единственное средство доставки на МКС крупногабаритных стоек ISPR.
Испытательный запуск первого грузовика нового поколения HTV-X-1 намечен на февраль 2022 г. Причем с борта первого «Аиста-X» попутно произведут пробный «залп» сверхмалыми спутниками. К проектированию HTV-X-2 японцы приступят позднее в 2020 г., а запуск второго грузовика новой версии пока что планируется на 2022 ф.г.
HTV-X по факту станет десятым по счету кораблем, однако испытательный пуск именуется HTV-X-1, за ним последует HTV-X-2 и т.д. То есть цифра «X» станет неотъемлемой частью названия новых космических «грузовиков».
ЦУП-Ц
Японский ЦУП находится на территории Космического Центра Цукуба (TKSC), который в свою очередь базируется в одноименном Научном городке (преф. Ибараки). В ЦУП-Ц есть два помещения – центр управления «Аистами» (HTV Control Center) и экспериментальным модулем «Кибо» (JEM Control Center).
.jpg "Комната управления «Кибо» (ЦУП-Ц).jpg")
Комната управления «Кибо» (ЦУП-Ц)
Примечательно, что хотя в основном орбитальные маневры HTV контролируются из Цукубы, на некоторых участках полета прибегают к данным со спутников-ретрансляторов TDRS, а еще специалисты Космического центра Линдона Джонсона иногда помогают или страхуют японцев. Доподлинно пока неизвестно, но бытует мнение, что и с HTV-X будет работать похожая схема.
Следующая модификация – HTV-XD
Японские конструкторы не скрывают, что новый вариант HTV не трудно будет модернизировать для перелета к Луне и выхода на орбиту вокруг нее с целью снабжения проектируемой в США окололунной станции Gateway. Эта модификация предварительно названа HTV-XD (Derivative, т.е. «модернизированный»). Для этого на грузовик будут установлены новые маршевые двигатели, увеличенные топливные баки и приемо-передающая аппаратура для дальней космической связи. Причем, как и в случае с МКС, японцы предлагают готовы обсудить вариант автоматической стыковки к модулям окололунной станции Gateway.
Здесь стоит пояснить, что хотя в марте 2020 г. NASA официально объявила о выборе Dragon XL (SpaceX) первым кораблем снабжения окололунной станции, вопрос предоставления Японией грузовика для Gateway периодически поднимается на заседаниях Многостороннего координационного совета по МКС (ISS MCB), а также при личных встречах глав NASA и JAXA.
Например, 24 сентября 2019 г. в ходе личной беседы с главой JAXA Ямакава Хироси, Джеймс Брайденстайн поддержал идею использования нового японского грузовика для логистики Gateway. А 10 июля 2020 г. главы NASA Д. Брайденстайн и Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии MEXT Хагиуда Коити (萩生田 光一) во время видеоконференции подписали соглашение о намерениях (Joint Exploration Declaration of Intent, JEDI) по совместному исследованию Луны. В JEDI расписан план взаимодействия сторон по Artemis, включая Lunar Gateway и деятельность на поверхности Луны.
И по самой свежей информации, обнародованной Японским агентством 10 июня, существует даже черновой график возможных полетов «окололунной» версии грузовика: HTV-XD1 – 2026 г., HTV-XD2 – 2028 г.
Из всего сказанного можно сделать вывод, что HTV-X японцы разрабатывают в первую очередь для продолжения снабженческих функций МКС, а в качестве «бонуса» могут получить разрешение США на выполнение снабженческой роли а проекте Gateway.
В любом случае, до полета первого «Аиста-Х» осталось ждать около полутора лет. Возможно, за это время что-то изменится, но в любом случае будем следить за новостями.
Евгений Рыжков
Использованные источники:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Цукуба,https://www.jaxa.jp/press/2020/05/20200521-1_j.html, http://issstream.tksc.jaxa.jp/iss2/press/htv9_presskit_ayumi.pdf, https://ja.wikipedia.org/wiki/H-IIBロケット#履歴, https://www.jaxa.jp/about/president/presslec/202005_j.html, https://www.jaxa.jp/press/2020/05/20200521-2_j.html
https://ja.wikipedia.org/wiki/こうのとり9号機, https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=17918.0,https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=15562.0, https://iss.jaxa.jp/ssip/ssip_ssof.html, http://issstream.tksc.jaxa.jp/iss2/press/htv9_presskit_D.pdf, https://fanfun.jaxa.jp/jaxatv/files/20191031_htv-x.pdf,
http://www.jaxa.jp/projects/rockets/htv/files/htv-x_bosyu.pdf, https://ja.wikipedia.org/wiki/H3ロケット, http://www.istellartech.com/technology/momo5_202006, http://www.istellartech.com/7hbym/wp-content/uploads/2020/06/d1db3cdf9f6d98cad79b276454879ce3.pdf, http://www.exploration.jaxa.jp/assets/img/news/pdf/scenario/EZA-2019001_日本の国際宇宙探査シナリオ(案)2019_Executi…, https://ru.wikipedia.org/wiki/Международная_стандартная_стойка_полезной_нагрузки, http://www.mitsubishielectric.co.jp/me/dspace/column/c1612_1.html, https://ru.wikipedia.org/wiki/Dragon_2_(космический_корабль)#Грузовая_версия, https://iss.jaxa.jp/htv/mission/htv-9/news/leaves.html, https://twitter.com/Astro_Kanai/status/1295837430533292034?fbclid=IwAR2LyuZ8_UXttbOp9VtfxY3F24MtddyJJr_QFYDul8lvI3QIFSDiD5NGtMY, http://iss.jaxa.jp/htv-x/, https://twitter.com/HTVX_JAXA, https://iss.jaxa.jp/htv-x/news/cargo/200630.html, https://iss.jaxa.jp/htv/mission/htv-9/news/wld.html
