Soyuz 2.1a • Progress МS-15 (76P) 货运飞船 • 国际空间站补给任务 • 拜科努尔时隔3个月再次执行航天发射任务 · 码头号舱段终结者 · 发射成功

When:
2020年7月23日 @ 22:26
2020-07-23T22:26:00+08:00
2020-07-23T22:41:00+08:00
Where:
拜科努尔航天发射场 工位31/6

地点:哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场 LC-31/6
火箭:Soyuz-2.1a(第1920发R-7系列运载火箭,Soyuz2.1a火箭不携带Fregat上面级版本的第22次任务,进步MS飞船第12次使用soyuz2.1a火箭)
载荷:进步号 MS-15货运飞船 (Progress МS-15、76P)
客户:Roscosmos
轨道:LEO/ISS(国际空间站International Space Station
窗口:零窗口任务
对接模式:3小时对接

直播:

初始轨道根数点此初始入轨参数如下:

ID 编号 历时(UTC) 物体名称 运行周期分/圈) 轨道倾角 近地点 x 远地点
45937 2020-050A 2020.07.23 14:56:28 Progress МS-15 88.52 min 51.6502 182.266 x 220.318 km
45938 2020-050B 2020.07.23 14:55:10 Soyuz-2.1a R/B 88.50 min 51.6559 180.972 x 220.419 km

任务介绍:进步MS-15飞船是第76艘飞往国际空间站的进步货运飞船,飞船将由第1920发R-7火箭的联盟2.1a火箭于拜科努尔LC-31/6工位发射,任务时间定于北京时间2020年7月23日22点26分,零窗口任务。其对接模式目前待定。作为货运飞船,其依旧是为国际空间站的航天员提供必要的货物补给。本艘飞船原计划在脱离空间站再入大气层的时候同最早的码头舱段一道分离再入,为MLM自然号实验舱腾出对接口,不过因为MLM再次延期到明年五月份待定,且目前计划7月20日前后才抵达拜科努尔,因此该进步飞船不与码头舱同步分离,任务顺延,继续鸽子。。。。。

俄罗斯飞船采用快速对接的介绍:

视频播放(视频来源为B站:豆先生的纠缠态)

文字来源:《卫星与网络》

快速对接首先要考虑的是这项技术的实现难度。快速交会对接的任务时间短,尤其是现在俄罗斯的快速交会对接一般只进行4圈飞行就完成,这对运载火箭和飞船的入轨和控制精度要求更高,一旦控制失误出现较大的轨道偏差,需要消耗更多的推进剂来弥补;另外,快速交会对接意味着飞船和空间站的相位角小得多,这对发射窗口带来了更多的限制,提高了轨道调整和交会策略的设计难度;快速交会对接不仅要求飞船可靠性高,还需要测控具备快速定轨能力,保证轨道调整的速度和精度。

然后看飞船采用超快速对接的好处。由于飞行变轨次数少而精确,快速交会模式下飞船消耗的推进剂更少,以联盟号飞船6小时超快速对接为例子,其使用快速交会对接模式后节省了约25千克的推进剂,这相当于增强了飞船机动能力和变轨的余量。

为保证航天员安全,俄罗斯先使用进步号货运飞船进行了快速交会对接的飞行试验,随后使用联盟号载人飞船进行试验,现在快速交会对接已经成为联盟号飞船的首选飞行模式,载人方面以联盟MS-16任务为例子,俄罗斯的快速交会对接一般是4圈/6.5小时飞行时间。

快速交会对接好处不少,从体验上说最主要的是缩短了航天员在狭小的船舱内的等待时间,相比约50小时的漫长等待,6个多小时的时间就要轻松多了,航天员早点进入更宽敞舒适的空间站舱段,对于缓解航天运动病的影响也是有好处的。

快速交会对接还有利于保证航天员生命安全,载人飞船在太空中独立飞行时间越长,越可能遇到各种不可预测的风险,尤其是轨道上的空间碎片。发射到对接的时间缩短到6个多小时,发生意外的可能性就降低了,相当于提高了安全系数。

最后,载人和货运飞船的快速交会对接模式还有一个立竿见影的好处,由于独立飞行的时间缩短了,可以把时间敏感性的载荷和物资及时运送到空间站上,这对上行运输保存时间短的生物材料是十分重要的。


进步飞船任务基本介绍

(进步货运飞船结构图)

(选自《国际太空》(1)老当益壮的俄罗斯“进步”系列货运飞船、(2)进步 MS-04货运飞船发射失败原因分析 徐映霞 王霄 徐映霞 王霄),冬天的一D锅整理。

“进步”系列飞船是俄罗斯不可重复使用的货运航天器。它继承了“联盟”系列飞船的外型和部分硬件,由联盟-U(现联盟2.1a)火箭发射。从礼炮-6时期开始,“进步”飞船就为苏联空间站运送燃料和其他补给品,现在用于补给“国际空间站”,每年约有3~4艘“进步”飞船飞往“国际空间站”。每艘“进步”飞船与“国际空间站”保持对接直到下一艘“进步”或“联盟”到来的前几天,期间飞船被填满废物,之后解除对接、分离、离轨,在大气层中烧毁。从第一艘“进步”货运飞船开始,俄罗斯先后研制了包括“进步”、进步 M、进步 M1、进步M2,进步M1M、进步MS系列货运飞船以及相关变种,负责为空间站补充燃料、运送物资和带走废弃物,停靠期间协助空间站进行轨道维持。

同时,国际空间站码头舱也是通过进步飞船的推进舱的支持与国际空间站组合对接的。在商业飞船强势崛起(跳票)的背景下,老前辈的进步飞船在未来的几十年仍然与联盟载人飞船一道承担起载人航天的半壁江山!进步飞船还有联盟GVK等返回进步构型尚未发射,进步的发展如何,我们拭目以待。

开发背景

早在空间站初期,苏联设计师就意识到,地球轨道长期任务需要持续补给消耗品,但“联盟”飞船并没有解决问题。到了1970年代中期研制礼炮-6空间站时,这个问题愈发显现。苏联能源火箭航天联合体(格鲁科院士合并多个设计局后的联合体,90年代初解散为科罗廖夫时期多设计局局面)于1973年中期正式开始研制货运飞船,并于1974年2月完成初步设计。苏联政府于1974年正式批准该项目。

最初的“进步”(7K-TG)

第一艘“进步”飞船于1977年11月建造完成。这艘飞船于1978年1月20日升空,飞往礼炮-6空间站,并被命名为“进步”。“进步”由内部电池提供电源,而非太阳能电池板。在接下来的几年里,苏联航天员一次又一次地打破了美国和他们自己保持的长期任务纪录,基本上建立起太空长期有人驻留的局面。共有43艘“进步”飞船被发射至礼炮-6、7空间站,都圆满完成了任务。

进步 M(7K-TGM)

1986年,随着和平号空间站开始在轨运行,能源火箭航天公司对“进步”飞行控制系统进行了改进,并命名为进步 M。新型号飞船的初步设计于1986年5月完成。第一艘进步M货运飞船于1989年8月发射至和平号空间站。进步 M-14、38经专门改进,用于运送外部发动机组(VDU)姿态控制系统到和平号空间站上。进步 M-SO1、M-MIM2经专门改进,分别用于发射码头号对接舱和探索号(Poisk)小型研究舱到“国际空间站”上。运送的舱体取代了进步M飞船的标准货物和燃料部分。

进步 M1(7K-TGM1)

在进步 M的基础上俄罗斯特为“国际空间站”研制了进步 M1,共有2个子型号。为增大推进剂运送量,其补加舱内又扩增了几个推进剂贮箱,而将水箱移入货物舱,将12个装有氮和氧的气罐挂置在飞船外部。其他改进包括采用数字飞行控制系统及用航向-MM交会对接系统取代以前的“航向”系统。第一艘进步 M1飞船于2000年2月1日发射至和平号空间站。2000年8月6日,进步 M1-3首次飞往“国际空间站”。在进步 M1的11次飞行任务中,共有两次飞行中进行了多次对接,其中一次启动了手动遥操纵对接。进步 M1-5曾用于和平号空间站坠落。

进步 M2(7K-TGM2)

从1980年代起,苏联能源火箭航天公司开始研制具有细长形货物舱、载重量更大的进步 M2飞船。该飞船将由天顶号运载火箭送入太空,该火箭的近地轨道发射能力为10~13t。原计划希望天顶号/进步 M从普列谢茨克发射进入高倾角(与赤道夹角62°)轨道,目标为和平-2空间站。苏联的解体从根本上扼杀了天顶号作为俄罗斯载人航天项目运载火箭的计划。在和平-2空间站计划取消、并入“国际空间站”项目之后,俄罗斯计划使用进步 M2补给“国际空间站”,然而,政治和财政问题又一次将该项目拖延了数年,最终于1993年取消。

进步 M-1M(7K-TGM)

现在,俄罗斯已把装备有新型TsVN-101数字飞行控制系统的进步M货运飞船定名为进步 M-XXM(其中XX为01、02、03等)。TsVN-101系统替代了过时的阿尔贡-16(Argon-16)计算机,连同小型化无线电遥测系统,共同构成了更快、更高效的飞行控制系统。与此同时,飞船上的航电设备总质量减少了75kg,航电设备模块数量减少了15个。进步M-01M于2008年11月26日发射。

进步MS飞船中文介绍:

进步MS飞船在进步M-M货运飞船的基础上,使用了数字航空电子设备。飞船包括3个舱: 货舱、补给燃料舱和仪器-服务舱。

进步MS飞船使用新的航向-NA (Kurs-NA)交会系统替代了原来的航向-A交会系统,以提高对接过程的可靠性和安全性;并用AO – 753A型天线替代2A0- VKA和AKR-VKA型天线,保留了原来的2ASF-M- VKA天线;新的SUD飞行控制系统可通过俄罗斯“全球卫星导航系统”(GLONASS)导航卫星自主测量交会轨迹,不需再通过地面站进行测量;通信系统使用无线电指令系统(EKTS)取代了老的量子一B(Kvant-B)系统,从而能够通过“射线”数据中继卫星实现飞船与俄罗斯地面站的实时联络,地面站既可通过“射线”卫星,也可直接向飞船发送命令并接收遥测数据;飞船还增加了流星体防护系统、闪电防护系统、新的发光二极管照明系统SFOK、改进的BDUS- 3A型角速度传感器,对接口增加了备用电动驱动机构;采用新的数字电视系统取代了旧的“交喙鸟”(Klest) 模拟电视,飞船和空间站可通过船_上无线电频道联络。

另外,从第3艘进步MS飞船开始,飞船可选装立方体卫星释放装置。

 组成结构

货物舱

“进步”系列飞船货物舱的构造与“联盟”载人飞船轨道舱相似,可将多达1700kg的补给品送上空间站。当“进步”飞船与空间站对接时,乘员穿过对接舱口进入货物舱。货物搬出后,在“进步”飞船脱离空间站之前,乘员将不需要的设备、废物和废水转移到货物舱中,再入大气层时随飞船一起烧毁。货物舱可容纳1000~1700kg废物。

补加舱

“进步”的补加舱取代了原先“联盟”返回舱的位置。进步 M1飞船的补加舱有8个推进剂贮箱,其中4个贮箱装有燃烧剂,总质量最多可达1740kg,具体质量取决于货物舱运送的货物质量;另外4个贮箱装有氧化剂,进步M飞船只有4个贮箱。进步M1飞船上没有水箱,其燃烧剂和氧化剂可通过对接环上的液体连接器转移到空间站自身的推进系统中。它可用于提升空间站的高度,在空间中改变其指向或姿态。

仪器/推进舱

该舱装有用于“进步”系列飞船的电子设备、电源、燃料。在设计上类似于“联盟”飞船的仪器/推进舱。每艘“进步”飞船都装有足够多的推进剂,可进行3次对接尝试。第二次和第三次对接尝试所用的燃料质量没有计入货物清单中。舱内所有未被“进步”飞船用于飞往空间站或分离、离轨的燃料都可用于上推空间站的高度。剩余的燃料质量约有185~250kg。“进步”系列货运飞船运送每千克货物的成本为22000~25000美元。

任务进程

“进步”通常需飞2天到达“国际空间站”,进行自主交会和对接,一旦飞船进入距空间站150m范围内,俄罗斯任务控制中心和空间站乘员就会监视其接近和对接。“进步”系列使用基于雷达的自动化系统—“航向”(Kurs)对接至空间站。“航向”系统的主动部分位于“进步”中,被动设备在空间站中。万一“航向”系统工作异常,乘员可使用“国际空间站”星辰号服务舱工作隔间中的备份系统—遥控操作器远程控制设备(TORU)。它包括可以远程显示“进步”相机视角的便携式计算机监视器,可以远程点火飞船推力器的手动控制装置。视频系统称为标志-TS(Simvol-TS),它在屏幕上显示一个对接标志,操作者必须保持其对准对接目标。从2012年8月1日的进步 M-16M任务起,“进步”系列飞船开始采用新的快速交会剖面,仅需6h就可到达“国际空间站”。(2018年进步MA-09飞船则实现3小时快速对接,目前最快对接时间为进步MS-12飞船创造的3小时19分的对接记录)为实现快速交会,空间站在“进步”系列飞船发射当天必须处于最优轨道平面。这意味着如果发生任何意外情况,如“进步”系列飞船延迟发射或计划外的“国际空间站”碎片规避机动,则“进步”飞船必须在发射前回复到惯例的2天交会剖面。假设“国际空间站”运行在其标称周期3天的回归轨道(高度约400km,倾角51.6°)上,从拜科努尔发射场发射执行快速交会的窗口每3天出现一次,而2天交会的发射窗口每天都会出现。

“进步”系列飞船通常对接至“国际空间站”的星辰号服务舱,也可对接至码头号对接舱的底部。在“进步”对接至“国际空间站”期间,飞船使用自身的推进剂和推力器执行空间站再上推机动。推进剂通过对接环中的连接线转移到空间站贮箱中。乘员从货物舱中卸下货物,将水从“进步”飞船上手动转移到空间站中。该飞船运送的空气或氧气直接释放到空间站和“进步”共享

进步MS飞船英文介绍(转自航天大百科网):

The Progress-MS is a unmanned freighter based on the Progress-M-M featuring improved avionics.

The new version features the upgraded Kurs-NA rendezvous system, featuring the AO-753A antenna replaced the earlier 2AO-VKA antenna and three AKR-VKA antennas, while two older 2ASF-M-VKA antennas are retained. Kurs-NA will increase the reliability and safety during docking operations. The new SUD flight control system allows for autonomous trajectory measurements using the GLONASS (Uragan) navigation satellites. The communications system is also upgraded to use the Luch-5 data relay satellites. Also improvements were made to the micrometeoroid protection, the lighting system and the docking port. Finally, beginning with the third flight, Progress-MS can optionally carry four CubeSat deployers for a total of 24 CubeSat-units.

An automated version of Soyuz, known as Progress, was developed to carry propellant and cargo to the Salyut and Mir space stations and it will serve the same purpose for the International Space Station (ISS). Although the Mir and ISS have their own propulsion systems, generally it is the Progress vehicle which will perform periodic reboosting maneuvers to maintain the Space Station orbital altitude. The Progress is approximately the same size as the Soyuz but it has a slightly higher mass at launch of approximately 7150 kg. The Progress spacecraft docks automatically to the space station and there is also a backup remote control docking system. The Progress is composed of three modules: Cargo Module, Refueling Module, and Instrument-Service Module.

The Progress cargo module is similar in construction to the Soyuz orbital module. The cargo module carries pressurized cargo which the crew transfers into the station through the docking hatch. After the cargo module is unloaded, trash, unwanted equipment, and waste water can be loaded into the Progress for disposal when the spacecraft leaves the Station.

In place of the Soyuz descent module, the Progress has a module containing propellant tanks. The Progress is able to transfer propellant into the space station propulsion system through fluid connectors in the docking ring. The propellant in the refueling module can also be used by the thrusters on the Progress vehicle for controlling and re-boosting the Station. The Progress M has four propellant tanks (two each for fuel and oxidizer) and two water tanks. The Progress M1 will have eight propellant tanks and no water tanks. In the Progress M1, water will be delivered in separate containers carried in the cargo module.

The Progress instrument-service module is similar to the module on Soyuz but the pressurized instrument section is twice as long and contains additional avionics equipment. The larger instrument section carries avionics which would be contained in the descent module in the case of the Soyuz.

A typical Progress mission is similar to a Soyuz mission. The spacecraft is launched by the same launch vehicle inside a similar shroud, however there is no launch escape rocket on the shroud since the spacecraft carries no crew. The Progress spends about two days performing the rendezvous process and docks automatically to the Space Station.

Propellant is transferred to the Station tanks through connecting lines in the docking ring The crew unloads cargo from the cargo module and can transfer water manually from the Progress to the Station. When the Progress delivers air or oxygen, it is released directly into the shared atmosphere of the Space Station and Progress vehicle. There are controls in the cargo module for releasing air or oxygen and for transferring water.

While the Progress is docked to the Station it uses its propellant and thrusters to perform Station reboost maneuvers. Trash is loaded into the cargo module when the Progress has completed its mission and is ready to leave the Station. Progress vehicles normally remain at the Station for two to three months.

After separation, the Progress spacecraft performs a deorbit maneuver and is destroyed as it enters the atmosphere. Sometimes a small ballistic capsule is placed within the top hatch of the cargo module and it is ejected during entry. The capsule is equipped with a heatshield and parachute and is used to return small amounts of payload from the Station.

The Progress payload includes cargo in the pressurized cargo module and propellant in the refueling module. There will usually be some excess propellant in the propulsion system tanks in the ISM which can also be used by the Station.

The Progress M carries following cargo to a total ammount of 2350 kg

  • Maximum Pressurized Cargo: 1800 kg
  • Cargo Volume 6.6 m3
  • Maximum Water 420 kg
  • Maximum Air or Oxygen: 50 kg
  • Maximum Refueling Module Propellant: 850 kg
  • ISM Propellant Surplus available to Station: 250 kg
  • Trash Disposal in Cargo Module: up to 1600 kg
  • Waste Water 400 kg

The relative amounts of pressurized cargo, refueling propellant, air, and water will vary within the constraints of the total payload limit. For example, if the maximum amount of propellant is carried then the amount of pressurized cargo will be less than the maximum amount.


动态:

【2020年07月23日】准时发射成功,3小时后对接。
【2020年07月17日】飞船货物装载完毕,与适配器对接,完成各项检查测试后已经装入整流罩。即将同火箭组装,23日发射,看完天问看进步。同时进步MS-16货运飞船进场。
【2020年06月30日】飞船于拜科努尔254号组装和测试大楼的真空测试室中完成了真空测试,在充满氦气介质的真空室中测试飞船的气密性情况。
【2020年06月23日】飞船于拜科努尔254号组装和测试大楼的消声室中进行了电磁环境模拟测试,测试其 Kurs-NA 对接系统系统无线电产品设备的运行情况。
【2020年06月18日】推迟到7月23日。
【2020年06月10日】飞船于拜科努尔254号组装和测试大楼的装配平台中进行了产品电气检测,对太阳帆板等产品性能进行了飞行前的相关例行检查。
【2019年12月12日】添加此次任务,预计2020年07月15日发射。


任务图片:

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《Soyuz 2.1a • Progress МS-15 (76P) 货运飞船 • 国际空间站补给任务 • 拜科努尔时隔3个月再次执行航天发射任务 · 码头号舱段终结者 · 发射成功》上的一个想法

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