Наука: Новый Российский Модуль МКС

Введение

Модуль Международной космической станции, компонент МКС.

Наука (лит. Наука), также известный как Многоцелевой лабораторный модуль Усовершенствованный (MLM У; русский: Многоцелевой лабораторный модуль, усовершенствованный, или МЛМ У) или просто Многоцелевой лабораторный модуль (MLM), является модулем Международной космической станции (МКС). Финансирование MLM У осуществляется Роскосмосом. В первоначальных планах МКС предполагалось, что Наука займет место модуля стыковки и хранения (DSM). Позже DSM был заменен модулем Rassvet, и Наука был перемещен из надир-порта Zarya в надир-порт Zvezda. Запуск Науки, первоначально запланированный на 2007 год, неоднократно откладывался. К маю 2020 года сообщалось, что запуск Науки планируется на второй квартал 2021 года, после чего истечет срок гарантии производителя на некоторые компоненты Науки, такие как двигатели. Наука была наконец запущена 21 июля 2021 года в 14:58 UTC вместе с Европейским роботизированным манипулятором и успешно пристыковалась 29 июля 2021 года в 13:29 UTC к надир-порту Zvezda, став первым крупным расширением российского сегмента МКС более чем за 20 лет. После пристыковки Наука ошибочно включила двигательные установки, в результате чего вся космическая станция совершила полтора оборота, прежде чем двигатели исчерпали топливо, что позволило наземным службам управления остановить вращение, а экипажу вернуть станцию в исходное положение через час. По данным NASA, экипаж МКС не подвергался опасности.

Описание

Наука является основной лабораторией российского орбитального сегмента, работающей совместно с мини-исследовательскими модулями "Рассвет" и "Поиск". Она используется для проведения экспериментов и хранения научных приборов, а также может служить резервным сервисным модулем для МКС. Наука основана на конструкции функционального грузового блока (FGB). Она имеет длину и ширину, изготовлена из нержавеющей стали, алюминиевого сплава, кевлара и керамической теплоизоляции, общей массой. Наука имеет два порта стыковки SSVP M: пассивный порт надира используется для присоединения "Причала" к станции, а активный порт зенита – для присоединения самой "Науки" к станции через порт надира "Звезды". SSVP M – это гибридный вариант системы стыковки SSVP, сочетающий традиционный механизм мягкого захвата "щуп-петля" с жестким стыковочным узлом APAS 95. Это несовместимо со стандартными портами SSVP G кораблей "Союз" и "Прогресс", поэтому для их стыковки был установлен временный стыковочный адаптер SSVPA GM, преобразующий порт надира "Науки" из SSVP M в SSVP G. Этот адаптер был удален после прибытия "Причала", поскольку, хотя это второй модуль после "Рассвета", использующий порт, изначально предназначенный для кораблей "Союз" или "Прогресс", он не может стыковаться с портами SSVP G, как модуль "Рассвет". В результате модуль "Причал" с его активным гибридным портом стыковки мог стыковаться только к переконфигурированному порту. С его стыковкой количество портов стыковки на российском орбитальном сегменте МКС увеличилось до восьми. Также имеется активный AS G-порт в передней части для пристыковки шлюзового модуля ShK к "Науке". Полная система управления ориентацией и навигацией, обеспечиваемая системой контроля положения с использованием двигателей MDDK, обеспечивает управление вращением станции благодаря выгодному положению вдали от продольной оси станции, что обеспечивает наибольшее механическое преимущество для коррекции вращения среди всех модулей станции, оснащенных двигателями. "Наука" также способна собирать и хранить топливо, доставляемое кораблями "Прогресс", и передавать его на "Звезду". Европейский роботизированный манипулятор, расположенный на внешней поверхности "Науки", позволяет устанавливать, удалять или заменять внешние экспериментальные полезные нагрузки, перемещать полезные нагрузки через научный шлюз и проводить визуальные осмотры станции. Он может поддерживать выходы в открытый космос, обеспечивая упоры для ног, точки крепления и панели управления как внутри, так и снаружи станции. "Наука" содержит оборудование для обеспечения жизнедеятельности, включая систему производства кислорода, способную поддерживать шестерых членов экипажа, камбуз, туалет с системой рециркуляции мочи и одну из трех кают для сна на борту российского орбитального сегмента. На кормовой стороне стыковочного узла, в направлении порта надира, имеется большое обзорное окно, аналогичное окну надира модуля "Destiny", а на переднем порту для шлюзового модуля – одно 9-дюймовое иллюминационное окно, подобное двум окнам на модуле под давлением "Kibo".

Nauka is the primary laboratory of the Russian Orbital Segment, operating in conjunction with the Mini Research Modules Rassvet and Poisk. It is used to conduct experiments and store scientific instruments, and can also serve as a backup service module for the ISS. Nauka is based on the Functional Cargo Block (FGB) design. It is long and wide, and is made of stainless steel, aluminium alloy, kevlar, and ceramic wool insulation, totalling a mass of
Nauka has two SSVP M docking ports; the passive nadir port is used to attach Prichal to the station, while the active zenith port is used to attach Nauka itself to the station via Zvezdas nadir port. SSVP M is a hybrid variant of the SSVP docking system that combines its traditional probe‑and‑drogue soft capture mechanism with the APAS 95 hard docking collar. While this is incompatible with Soyuz and Progress' standard SSVP G ports, a temporary docking adapter SSVPA GM that converts Naukas nadir port from SSVP M to SSVP G was installed to allow them to dock. This adapter was removed upon the arrival of Prichal because, although it is the second module after Rassvet to use a port initially used by Soyuz or Progress spacecraft, it is not able to dock to SSVP G ports like the Rassvet module. As a result, the Prichal module with its active hybrid docking port was only able to dock to the reconfigured port. With its docking, the number of docking ports on the ISS Russian Orbital Segment increased to eight. Another one was an Active AS G forward port to allow the Airlock ShK module to berth with Nauka. Full guidance and navigation control, enabled by an attitude control system using MDDK thrusters, provide roll control to the station using its advantageous position far from the station's fore aft axis, which provides the greatest mechanical advantage for roll corrections of all the station's thruster equipped modules. Nauka is also able to collect and store propellant delivered by Progress spacecraft and transfer it to Zvezda. The European Space Agency's (ESA) European Robotic Arm located on Naukas exterior enables the installation, removal or replacement of external experiment payloads; the transfer of payloads through the science airlock; and visual inspections of the station. It can support spacewalks by providing foot restraints, tether points, and control panels both on the inside and outside of the station. Nauka contains life support equipment including an oxygen production system capable of supporting six crew, a galley, a toilet with a urine recycling system, and one of the three sleep stations aboard the Russian Orbital Segment. There is a large observation window similar to Destiny nadir window for the crew on the aft side of the docking sphere, towards the nadir port, while one 9 inch wide window hatch is on the forward port for the airlock module, similar to the two windows on the Kibo Pressurized Module.

Разработка

В 1990-х годах первоначальный план Роскосмоса для российского орбитального сегмента включал два российских исследовательских модуля и универсальный док-модуль на основе конструкции FGB, предназначенный для размещения в порту надир модуля "Звезда". Базовый образец для полета на базе FGB "Заря", известный в производстве как FGB 2, первоначально планировался в качестве универсального док-модуля, однако его строительство было приостановлено на 70% готовности в конце 1990-х годов. В 2005 году Роскосмос заключил соглашение с ЕКА о запуске европейского роботизированного манипулятора вместе с "Наукой", а запасной локтевой сустав – с "Рассветом". Хотя Роскосмос первоначально рассчитывал, что "Наука" будет готова к запуску к 2007 году, многочисленные задержки последовательно отодвигали предполагаемую дату запуска на 2014 год. Приемочные испытания "Науки" в конце 2013 года выявили утечки в топливном клапане двигательной установки и загрязнение, в связи с чем "Энергия" вернула модуль на "Хруничев" для ремонта сроком от двенадцати до восемнадцати месяцев. Запуск "Науки" в 2015 году был вновь отложен после того, как утечка топливного клапана повредила внешние трубопроводы модуля, потребовав их замены. Загрязнение топливных баков модуля металлической пылью в 2017 году привело к еще трем годам задержек, поскольку первоначальный ремонт оказался безуспешным, а рассматривалась установка новой одноразовой топливной системы на базе разгонного блока "Фрегат". Однако в конце 2019 года оригинальные баки были успешно отремонтированы, что сделало запланированные баки на базе "Фрегата" ненужными и открыло путь к запуску в 2019 или 2020 году. Ракета-носитель "Протон-М", предназначенная для запуска в начале-середине 2020 года, была собрана и отправлена на космодром Байконур в феврале. Однако "Науке" потребовалась еще одна замена топливного клапана, а также дополнительные испытания, вызванные истечением срока гарантии после многих лет задержек. Эти испытания, которые могли быть проведены только на предприятии "Энергия" в России, а не в Казахстане, где расположен Байконур, были завершены в мае 2020 года, примерно в то же время, когда новые топливные клапаны были отправлены на Байконур. На усилия по запуску "Науки" повлияла вспышка COVID-19 в Европе в начале 2020 года, что привело к приостановке всех работ в марте, апреле и июле, а также к значительному сокращению численности персонала в течение года в рамках мер по предотвращению распространения заболевания. "Наука" наконец прибыла на Байконур в августе 2020 года, а вскоре после этого – ее солнечные панели и европейский роботизированный манипулятор. Загрузка грузов и припасов на "Науку" началась 11 сентября 2020 года, одновременно проводилась установка брони MMOD и аккумуляторов. В течение октября и ноября 2020 года космонавты 65-й экспедиции Петр Дубров и Олег Новицкий, ответственные за установку "Науки" на станции на орбите посредством многочисленных выходов в открытый космос, провели два теста интерфейса оборудования, во время которых модуль был впервые включен с развертыванием различных компонентов, а космонавты осмотрели и обследовали внешнюю поверхность аппарата. К ноябрю 2020 года "Наука" прошла 306 из 754 необходимых испытаний перед подготовкой к запуску, а к январю 2021 года было завершено 80% испытаний. В течение января и февраля баки, двигатели и автоматическая система стыковки "Науки", а также европейский роботизированный манипулятор прошли финальные испытания. В марте состоялись еще два теста интерфейса оборудования с Дубровым и Новицким, а запуск "Науки" был окончательно отложен с мая на июль 2021 года из-за дальнейших ограничений, связанных с COVID-19, и осложнений с трафиком на Международной космической станции. В мае "Наука" успешно прошла проверку готовности к полету Роскосмоса, прошла финальный раунд испытаний на герметичность и давление, к внешней части модуля были прикреплены стыковочный адаптер SSVP, солнечные панели и европейский роботизированный манипулятор. Последний тест интерфейса оборудования был проведен с космонавтом Александром Скворцовым и его дублером Сергеем Прокопьевым перед помещением "Науки" в обтекатель полезной нагрузки "Протона-М" в июне. 28 июня "Наука" была успешно состыкована с ракетой-носителем "Протон-М" и вывезена на стартовую площадку 200 17 июля.

In the 1990s, Roscosmos' original plan for the Russian Orbital Segment included two Russian Research Modules and a Universal Docking Module based on the FGB design to be located at Zvezdas nadir port. A backup flight article for FGB based Zarya, known in production as FGB 2, was originally planned to serve as the Universal Docking Module, though its construction had been halted at 70% completion in the late 1990s. In 2005, Roscosmos brokered a deal with the ESA to launch their European Robotic Arm with Nauka, with its spare elbow joint to launch with Rassvet. While Roscosmos had originally hoped Nauka would be ready for launch by 2007, multiple delays pushed the prospective launch date back progressively to 2014. Acceptance tests of Nauka in late 2013 found leaks in the propulsion system's fueling valve and contamination, so Energia returned the module to Khrunichev for twelve to eighteen months of repairs. Naukas prospective 2015 launch was delayed again after more fuel valve leaks damaged the module's exterior plumbing, necessitating its replacement. Metallic dust contamination in the module's fuel tanks in 2017 caused three more years of delays, as initial repairs were unsuccessful, and the installation of a new single use fuel system based on the Fregat upper stage was considered as a solution. However, in late 2019, the original tanks were successfully repaired, rendering the planned Fregat based tanks redundant and paving the way for a 2019 or 2020 launch. Targeting an early to mid 2020 launch, Nauka's Proton M launch vehicle was assembled and shipped to the Baikonur Cosmodrome in February. However, Nauka needed another fuel tank valve replacement, along with further tests necessitated by an expiring warranty following years of delays. The testing – which could only take place at Energia in Russia instead of Kazakhstan, where Baikonur is located – was completed in May 2020, around the same time the new fuel tank valves were shipped to Baikonur. Efforts to launch Nauka were affected by the outbreak of COVID 19 in Europe in early 2020, which led to suspension of all work in March, April, and July, and a sizeable reduction in workforce throughout the year, as part of measures to prevent the potential spread of the disease. Nauka finally arrived in Baikonur in August 2020, along with its solar panels and the European Robotic Arm shortly afterwards. The loading of cargo and supplies onto Nauka began on 11 September 2020, while its MMOD armor and batteries were installed. Throughout October and November 2020, Expedition 65 cosmonauts Pyotr Dubrov and Oleg Novitsky, who were to be responsible for Naukas installation to the station in orbit via numerous extravehicular activities, conducted two Crew Equipment Interface Tests during which the module was powered on for the first time with various components deployed, and the cosmonauts inspected and toured the vehicle's exterior. By November 2020, Nauka had been put through 306 of the 754 tests needed before it could be processed for launch, and by January 2021 80% of the tests were complete. Throughout January and February, Naukas tanks, thrusters, and automated docking system underwent final testing, along with the European Robotic Arm. In March, two more Crew Equipment Interface Tests with Dubrov and Novitsky took place, and Naukas launch was delayed one final time from May to July 2021, following further COVID 19 related restrictions and complications with traffic on the International Space Station. In May, Nauka passed Roscosmos' flight readiness review, underwent a final round of pressurization and leak tests, and the SSVP docking adapter, the solar panels, and the European Robotic Arm were attached to the module's exterior. One final Crew Equipment Interface Test was conducted with cosmonaut Aleksandr Skvortsov and his backup Sergey Prokopyev before Nauka's encapsulation in the Proton M's payload fairing in June. On 28 June, Nauka was successfully mated with its Proton M launch vehicle and rolled out to Site 200 on 17 July.

Запуск

2 мая 2021 года график запуска был опубликован в сети; он предусматривал запуск "Прогресса МС-17" 30 июня для доставки бортового оборудования и разъемов для устранения утечки в сервисном модуле "Звезда". Перед стыковкой Новицкий и Дубров выполнили выход в открытый космос для демонтажа оборудования и кабелей с модуля "Пирс" в преддверии его отстыковки. Площадка 200, с которой должны были стартовать "Наука" и ракета "Протон-М", была модернизирована для подачи охлажденного воздуха и заправки ракеты непосредственно на стартовой площадке; аналогичные изменения были внесены на площадке 81 при запуске с нее "Мира", "Зари" и "Звезды". 7 июня работы на площадке 200 были завершены в рамках подготовки к сборке ракеты-носителя и транспортировке "Науки" на стартовую позицию 39. 30 июня 2021 года началась заправка, но была обнаружена неисправность датчиков системы управления космического аппарата, в связи с чем "Наука" была возвращена на приборо-испытательный комплекс на площадке 254. Верхний обтекатель был снят и оттранспортирован, а рабочие, используя страховочные системы, заменили датчики и восстановили теплозащитное покрытие. 1 июля были выявлены дополнительные дефекты, потребовавшие полной очистки и замены систем. 3 июля обтекатель был установлен обратно, а "Наука" включили для проверки датчиков, после чего его перегрузили на транспортную тележку и доставили в сборочный цех, где поместили на платформу для транспортировки на площадку 31 для дозаправки. 9 июля 2021 года ILS завершила сборку ракеты "Протон" на площадке 200, все три ступени были заправлены и готовы к прибытию "Науки". Из-за задержек с повторной проверкой датчиков транспортировка на стартовую площадку была запланирована на 17 июля, а запуск – на 21 июля. Также 9 июля команды ILS, "Хруничева", Роскосмоса, "Энергии" и Южного космического центра провели имитацию предстартовой подготовки для проверки новых компьютеров и систем на площадке 200, которые должны контролировать "Науку" и передавать телеметрию ракеты "Протон" в течение первых 12 минут полета до отделения первой ступени и сброса обтекателя, после чего телеметрия будет контролироваться с наземных станций и из Центра управления полетами в Москве. 10 июля "Наука" была заправлена, а кормовой отсек закрыт в рамках подготовки к транспортировке на площадку 200 для установки на ракету "Протон". Запуск был запланирован на 21 июля в 14:58 UTC. 13 июля 2021 года Новицкий и Дубров провели работы в модуле "Пирс", разъединив гидравлическую систему и каналы управления модулем через космический корабль "Прогресс", а также проверили стыковочный узел и его системы. В ходе этих работ они закрыли люк модуля "Пирс", соединенный с сервисным модулем "Звезда", после чего "Пирс" был отстыкован 23 июля. Также 13 июля Роскосмос представил эмблему миссии "Наука", которая наносилась на обтекатель и саму ракету-носитель "Протон". Небольшая эмблема была помещена внутрь модуля, прикрепленная к стене на липучке. 14 июля Роскосмос открыл доступ к веб-сайту, посвященному "Науке", и запустил обратный отсчет до запуска. 8 сентября Новицкий и Дубров должны были выполнить выход в открытый космос для снятия теплозащитных экранов с манипулятора ERA и оборудования, доставленного на модуле "Рассвет", включая стыковочный узел "Науки" и переходной отсек. Это освободит порты для шлюзового модуля и радиатора RTOd, а также позволит ERA извлечь свой манипулятор, размещенный на модуле "Рассвет". По прибытии "Науки" первой задачей ERA после выхода российских космонавтов в открытый космос станет захват шлюзового модуля и радиатора и их установка, после чего Новицкий и Дубров закрепят их и проложат кабели и трубопроводы в преддверии их развертывания в конце выхода в космос. В тот же день ракета "Протон-М" получила "Науку" на площадке 92. Транспортировка на стартовую площадку была запланирована на 17 июля. В ранние утренние часы 17 июля 2021 года "Наука" была загружена на железнодорожный транспортер-эректор и доставлена на стартовую позицию 39 на площадке 200. В течение следующих нескольких дней "Наука" проходила проверку перед запуском 21 июля в 14:58 UTC. 19 июля была проведена генеральная репетиция запуска для проверки систем. За 48 часов до начала стартового окна все оставалось в штатном режиме для своевременного взлета. На станции модуль "Пирс" был загружен мусором, люк закрыт и заперт в последний раз в преддверии отстыковки. 20 июля "Наука" прошла заключительную генеральную репетицию запуска, во время которой она была включена и активирован бортовой компьютер "Протона" для тестирования наземного алгоритма запуска. В это время техники Роскосмоса и ILS подключили бортовые кабели, топливные и вентиляционные линии к ракете. После обзора готовности к запуску, на котором Рогозин обсудил с ведущими специалистами решение о разрешении или запрете запуска, "Протон" был заправлен, и обратный отсчет продолжился до запуска. "Наука" успешно стартовала со стартовой площадки 21 июля в 14:58:25 UTC.

On 2 May 2021, the launch schedule was posted online; it involved the launch of Progress MS 17 on 30 June to deliver outfitting hardware to the station and plugs to fix the leak in the Zvezda service module. Before it docked, Novitsky and Dubrov performed a spacewalk to remove equipment and cables from Pirs in preparation for undocking. Site 200, from which Nauka and its Proton M were to launch, were modified to supply chilled air and fuel the vehicle as it sat on the pad; the same modifications were made to Site 81 when Mir, Zarya, and Zvezda were launched from it. On 7 June, work at Site 200 was completed in preparation for the assembly of the launch vehicle and the rollout of Nauka to Pad 39 at the facility. On 30 June 2021, fueling began, but a problem with the spacecraft's guidance sensors was detected and Nauka was rolled back to the instrumentation and test facility at Site 254. The upper fairing was removed and rolled away while workers using safety harnesses changed and replaced the sensors and reinstalled the MLI. On 1 July, more imperfections were found requiring a full scrub down and systems had to be removed and replaced. On 3 July, the fairing was reattached and Nauka was powered on to test the sensors before it was reloaded onto the transfer car and redelivered to the airlock where it was placed on a flatcar for delivery to Site 31 for fueling. On 9 July 2021, ILS completed stacking of the Proton rocket at Site 200 and all three of the lower stages were fueled and standing by for the arrival of Nauka. Because of delays with rewrapping the sensors, rollout was scheduled for 17 July with launch on the 21st. Also on 9 July, teams from ILS, Khrunichev, Roscosmos, Energia, and Yuzhny Space Center conducted a dry countdown to test the new computers and systems at Site 200 which would control Nauka and feed it and the Proton rocket telemetry through the first 12 minutes of flight up until first stage separation and fairing jettison, where telemetry would be controlled from ground stations and from Mission Control Moscow. On 10 July, Nauka was fueled and the aft compartment was closed out in preparation for the transfer to Site 200 to be attached to the Proton rocket. Launch was scheduled for 21 July at 14:58 UTC. On 13 July 2021, Novitsky and Dubrov carried out work on the Pirs module, splitting up the hydraulic circuit and module control communications via the Progress spacecraft, and checked the docking unit and its systems. In this process they closed the Pirs module hatch that was connected to the Zvezda service module, after which Pirs was ultimately undocked on 23 July. Also on 13 July, Roscosmos revealed the mission patch for Nauka which was in the process of being painted on the fairing and on the Proton launch vehicle itself. A smaller mission patch was flown inside, attached to the wall with Velcro. On 14 July, Roscosmos revealed the website for Nauka and began the countdown for launch. A spacewalk was to be performed on 8 September by Novitsky and Dubrov to remove thermal shrouds for the ERA and the hardware launched on Rassvet including Naukas docking ball and the transfer compartment. This would free up ports for the Science airlock and the RTOd radiator and will allow the ERA to retrieve its boom which was stowed on the Rassvet module. When Nauka arrived, the ERA's first task after the Russian spacewalk was to grapple the airlock and the radiator and install them, with Novitsky and Dubrov bolting them down and routing cables and piping in preparation for their deployment at the end of the spacewalk. On the same day, the Proton M rocket received Nauka at Site 92. Rollout was slated for 17 July. In the early morning hours of 17 July 2021, Nauka was loaded onto a rail transporter erector and was rolled out to Pad 39 at Site 200. Over the next few days Nauka was checked out before its launch on 21 July at 14:58 UTC. On 19 July, a launch dress rehearsal was conducted to test the systems. With 48 hours remaining in the launch window everything remained go for an on time liftoff. On the station, Pirs was loaded with garbage and the hatch was closed and locked for the last time in preparation for undocking. On 20 July, Nauka had its final launch dress rehearsal, During which it was powered on and the Proton flight computer was activated to test the ground launch sequencer. While this was going on, technicians from Roscosmos and ILS connected the umbilical cables and fueling and vent lines to the rocket. After the Launch Readiness Review (LRR) in which Rogozin sat down with senior staff to conduct the go/no go poll, the Proton was fueled and the countdown proceeded to launch. Nauka successfully lifted off from the pad on 21 July at 14:58:25 UTC.

Транзитная фаза и стыковка

После запуска возникло несколько проблем, включая потерю телеметрии и неисправности основной двигательной системы. 22 июля 2021 года специалисты группы управления полетом многоцелевого модуля "Наука" в Центре управления полетами Москвы провели два коррекционных маневра. Первый маневр состоялся в 15:07 UTC с включением двигателей модуля на 17,23 секунды, что дало импульс 1 м/с. Второе включение длительностью 250,04 секунды произошло в 17:19 UTC с импульсом 14,59 м/с. К этому времени телеметрия подтвердила работоспособность двигательной системы. Дополнительные включения для дальнейшей коррекции орбиты были запланированы на 23 июля 2021 года. 23 июля "Наука" выполнила третий и четвертый маневры сближения. Из-за продолжительности включений и местоположения "Науки" на орбите потребовалось еще два включения для возвращения на расчетную плоскость. В связи с этим отстыковка "Пирса" была перенесена на 12 часов, а новое время отстыковки запланировано на 25 июля. К полудню 24 июля 2021 года проблемы с двигательной установкой "Науки" еще больше отодвинули график отстыковки "Пирса" на один день – на 26 июля. 26 июля в 10:55 UTC "Пирс" в последний раз отстыковался от МКС. Роскосмос отправил команду на сведение с орбиты, и "Пирс" вошел в атмосферу над Тихим океаном в 14:01 UTC, сжигаясь в течение 17 минут. Самоликвидация произошла в 15:04 UTC, и "Пирс" вместе с мусором, находившимся внутри, сгорел при входе в атмосферу над Тихим океаном, став первым модулем МКС, выведенным из эксплуатации и уничтоженным. Через несколько часов после отстыковки Canadarm2 захватил модуль "Заря" и провел осмотр модуля "Звезда". Обломков не обнаружено, и замки были безопасно зафиксированы. Дополнительный выход в открытый космос не потребовался, и космическая станция была готова к приему "Науки" 29 июля 2021 года. 27 июля 2021 года специалисты группы управления полетом "Науки" в Центре управления полетами провели плановый коррекционный маневр модуля. Окончательная коррекция орбиты для вывода "Науки" на траекторию сближения с МКС была выполнена 28 июля в 16:43:07 UTC одним включением основных двигателей. 29 июля 2021 года "Наука" успешно автоматически состыковалась и была присоединена к станции в 13:29 UTC, после чего экипаж приступил к работе с модулем.

Several problems occurred after the launch, including loss of telemetry and issues with the main propulsion system. On 22 July 2021, the Nauka Multipurpose Module Flight Control Group specialists at Mission Control Moscow conducted two correction maneuvers. The first maneuver took place at 15:07 UTC with the module engines' burn for 17.23 seconds giving an impulse of 1 m/s. The second burn for 250.04 seconds took place at 17:19 UTC with an impulse of 14.59 m/s. By then, the telemetry confirmed the propulsion system's operability. Additional burns for further orbit correction were scheduled for 23 July 2021. On 23 July, Nauka conducted the third and fourth burn in its approach. Because of the burn duration and Naukas location in orbit two more burns seemed needed to get it back into plane. Because of this the undocking of Pirs was pushed back by 12 hours with the new undocking time scheduled for 25 July. By mid day 24 July 2021, the issues with Nauka propulsion had further postponed the schedule for undocking Pirs by another day, to 26 July. On 26 July at 10:55 UTC, Pirs undocked from the ISS for the last time. Roscosmos sent the deorbit command and Pirs entered the atmosphere over the Pacific Ocean at 14:01 UTC in a 17 minute burn. Self destruct came at 15:04 UTC and Pirs and the trash that was inside it burned up as it entered the atmosphere over the Pacific, the first ISS module to be decommissioned and destroyed. Hours after undocking, Canadarm2 grappled Zarya and performed an inspection of Zvezda. No debris was detected and the latches were safely retracted. No additional spacewalk was needed and the space station was ready to receive Nauka on 29 July 2021. On 27 July 2021, specialists of the Nauka flight control group at the Mission Control Center carried out a routine corrective maneuver for the module. The final orbit correction to put Nauka on a rendezvous path with ISS was performed on 28 July at 16:43:07 UTC with a single firing of the main engines. On 29 July 2021, Nauka successfully automatically docked and was attached to the station at 13:29 UTC, and was put to work on the station by the crew.

Неисправности двигателя после стыковки

Через несколько часов после стыковки, пока экипаж проводил проверки на герметичность в преддверии открытия люка, бортовые компьютеры "Науки" столкнулись с программным сбоем, из-за которого была ошибочно отправлена прямая команда на включение бортовых двигателей, что привело к неожиданному вращению МКС и потере ориентации. Специалисты наземных служб NASA и Роскосмоса работали над удаленным устранением сбоя, одновременно инструктируя экипаж закрыть все иллюминаторы и подготовиться к перезагрузке компьютеров. Первоначально для компенсации непреднамеренного импульса использовались двигатели служебного модуля "Звезда", но затем эта задача была передана транспортному кораблю "Прогресс МС-17". В течение следующих 44 минут станция совершила полтора оборота, после чего "Наука" выработала остатки топлива, и Центр управления полетами в Москве отключил двигатели. Из-за сбоя все работы были временно приостановлены, а запуск Boeing Orbital Flight Test 2 был отложен на 96 часов, пока экипаж продолжал проверку "Науки". 3 августа 2021 года было решено использовать двигатели "Звезды" для коррекции параметров орбиты станции в связи с перемещением "Союза МС-18" и запуском "Союза МС-19". Маневр первоначально планировался на 19 августа, но был выполнен 21 августа и продолжался 50 секунд. В связи с инцидентом Центр управления полетами в Москве приказал эвакуировать "Звезду", одновременно отправив команды на продувку топливных магистралей гелием и проверку отсутствия утечек токсичного гиперголического топлива в российском сегменте.

Европейская комиссия

Международные партнеры сформировали комиссию под председательством Билла Нельсона из NASA. В состав этой комиссии вошли главный подрядчик Boeing, JAXA и их главный подрядчик Mitsubishi Heavy Industries, ESA и их главные подрядчики Thales Alenia Space и Dutch Space, Роскосмос и подрядчики из компании «Энергия». 30 июля комиссия представила свой окончательный отчет, в котором главный инженер установил первопричину неисправности как прямую команду, отправленную на модуль «Наука» с Земли до деактивации систем «Курс» и TORU, что привело к включению двигателей.

Интеграция в МКС

Работа возобновилась 30 июля 2021 года для оснащения модуля "Наука" и подключения его компьютеров к МКС. Новицкий и Дубров провели проверку на герметичность перед началом открытия люков между модулями. После открытия люка были подключены кабели, установлены и подключены к маршрутизаторам станции ноутбуки. Затем космонавты подключили к станции водопроводные, канализационные и топливные магистрали, а также отключили двигатели "Науки", чтобы предотвратить их запуск до подключения к компьютерным системам станции. Они также обустроили спальные места для экипажа, который должен был прибыть в ближайшее время, активировали эксперименты и включили систему контроля окружающей среды для охлаждения "Науки" до момента извлечения радиатора RTOd из модуля "Рассвет" в октябре. В 17:47 UTC люки были открыты, и Новицкий и Дубров вошли в "Науку" и направились в рабочий отсек. Сначала они установили вентиляционные линии от американского и российского сегментов для удаления остаточного воздуха после запуска. Затем активировали сигнализацию и детекторы дыма, а также установили газоанализаторы для проверки на наличие следов УДМГ и N2O4 после проведенного накануне продувания. В завершение дня они демонтировали ненужное оборудование и крепеж, использованный при запуске, и передали их на "Прогресс МС-17" для утилизации. 2 августа 2021 года Новицкий и Дубров разобрали часть оборудования, доставленного на "Науке", и утилизировали ненужный мусор. Они также приступили к установке стеллажей и сборке туалета станции, а также к монтажу систем контроля окружающей среды. Завершили день очисткой скафандров и проведением технического обслуживания систем жизнеобеспечения скафандров в преддверии предстоящего выхода в открытый космос. В последующие дни они выгрузили весь груз и освободили коридор, чтобы космонавты могли получить доступ к нижнему торцу модуля. 9 и 12 сентября 2021 года Новицкий и Дубров выполнили два выхода в открытый космос для подключения "Науки". Космонавты также установили поручни и точки крепления для экспериментов. Внутри станции велась работа по установке роботизированной рабочей станции, управляющей ЭРА. 28 сентября 2021 года "Союз МС-18" был перемещен к "Науке" для первой стыковки этих двух кораблей. Это освободило "Рассвет" для прибытия "Союза МС-19" 5 октября 2021 года. 15 октября 2021 года в 09:02 UTC, во время подготовки двигательной установки корабля к посадке, "Союз МС-18" непреднамеренно включил двигатели сверх запланированного времени, изменив ориентацию МКС на величину до 57° к 09:13 UTC. Система управления ориентацией станции компенсировала это отклонение, активировав двигатели российского сегмента. Несанкционированный запуск двигателей "Союза" был вызван процедурной ошибкой в инструкциях, отправленных центром управления полетами Новицкому перед испытанием. К счастью, система управления полетом на борту "Союза" имела ограничение для испытания двигателей, которое сгенерировало команду отключения, как только запуск израсходовал все топливо, выделенное для испытания. В результате все запасы топлива на борту корабля, необходимые для посадки, остались нетронутыми. Экипажу ничего не угрожало, и это был второй подобный инцидент после потери контроля над "Наукой" 29 июля. 17 октября 2021 года "Союз МС-18" отстыковался от "Науки", доставив на Землю Новицкого и двух космических туристов – актрису Юлию Пересильд и ее продюсера-режиссера Клима Шипенко, после недели, проведенной на станции и съемок фильма "Вызов". 20 октября 2021 года "Прогресс МС-17" отстыковался от "Поиска" и перешел в режим ожидания в течение 24 часов. "Прогресс МС-17" был грузовым кораблем, оказавшим экипажу помощь во многих операциях, связанных с "Наукой", включая предоставление оборудования для интеграции модуля. Он повторно состыковался с "Наукой" 22 октября. После повторной стыковки Дубров и Антон Шкаплеров установили стыковочный адаптер и вновь открыли люки для завершения загрузки мусора изнутри "Науки" в преддверии его отстыковки 24 ноября.

Work resumed on 30 July 2021 to outfit Nauka and tie its computers into the ISS. Novitsky and Dubrov performed leak checks before they started opening hatches between the modules. Once the hatch was opened, cables were connected and laptops were set up and connected to the station's routers. Then the cosmonauts connected the plumbing and the waste and fuel lines to the station, and disabled Naukas engines to prevent them from firing until they were connected to the station's computers. They also set up sleeping quarters for the crew that were to arrive shortly, activated experiments and turned on environmental control to cool Nauka until the RTOd radiator was extracted from Rassvet in October. At 17:47 UTC, the hatches were opened and Novitsky and Dubrov entered Nauka and made their way into the workshop. They first installed ventilation lines from the U. S. and Russian segments to vent out any stale air remaining from the launch. Next, they activated alarms and smoke detectors and installed gas monitors to check for traces of UDMH and N2O4 following venting the day before. They finished the day by removing unneeded hardware and launch restraints and transferring them to Progress MS 17 for disposal. On 2 August 2021, Novitsky and Dubrov dismantled some hardware that came up in Nauka and disposed of unneeded trash. They also started installing racks and assembling the station's toilet, and assembled the environmental control systems. They finished the day by cleaning their spacesuits and doing maintenance on the suits' environmental systems in preparation for an upcoming spacewalk. Over the next few days, they unloaded all the cargo and emptied the corridor so the cosmonauts could gain access to the nadir end. On 9 and 12 September 2021, two spacewalks were performed by Novitsky and Dubrov to wire up Nauka. The cosmonauts also installed handrails and attachment points for experiments. Work was done inside to install the Robotic Work Station which controls ERA. On 28 September 2021, Soyuz MS 18 was moved around the block to Nauka for the first docking of these two spacecraft. This cleared Rassvet for the arrival of Soyuz MS 19 on 5 October 2021. On 15 October 2021, at 09:02 UTC, during preparation of the ship's propulsion system for landing, the Soyuz MS 18 inadvertently fired its thrusters beyond its planned time, changing the orientation of the ISS by as much as 57°, at 09:13 UTC. The station's attitude control system counteracted that motion by activating thrusters of the Russian Segment. The erroneous firing of Soyuz engines was the result of a procedural error in the instructions sent by mission control to Novitsky ahead of the test. Fortunately, the flight control system aboard the Soyuz spacecraft had a limit set for the engine testing, which generated a cutoff command as soon as the firing consumed all the propellant allocated for the test. As a result, all the propellant reserves aboard the spacecraft needed for landing remained untouched. The crew was not in danger and it was the second such incident since the loss of control of the Nauka on 29 July. On 17 October 2021, Soyuz MS 18 undocked from Nauka, returning Novitsky and two space tourists, actress Yulia Peresild and her producer director Klim Shipenko, to Earth, after spending a week on the station filming the movie The Challenge. On 20 October 2021, Progress MS 17 undocked from Poisk and was placed in chase mode for 24 hours. The Progress MS 17 was the cargo freighter that assisted the crew in many of operations related to Nauka, including providing equipment for integrating Nauka. It redocked to Nauka on 22 October. After the redocking Dubrov and Anton Shkaplerov installed a docking adapter and reopened the hatches to finish loading it with trash from inside Nauka, in preparation for its undocking on 24 November.

Интеграция с Prichal

Роскосмос запустил модуль "Причал" в ноябре 2021 года. "Причал", который, как ожидается, переживет МКС вместе с "Наукой" в рамках планируемой российской орбитальной сервисной станции, увеличит количество доступных портов стыковки на российском сегменте на четыре. Поскольку "Наука" была разработана для постоянной стыковки с "Причалом", ее нижний порт стыковки соответствует стандарту SSVP M или "гибридному", который состоит из традиционного механизма мягкой стыковки типа "зонд-воронка" SSVP G и жесткого стыковочного узла APAS 95. Это сделало бы порт недоступным для кораблей "Союз" или "Прогресс" в случае, если "Причал" не смог бы прибыть на станцию, поскольку эти корабли используют несколько иной стандарт SSVP. Чтобы обеспечить наличие четырех портов на сегменте, "Наука" была запущена с адаптерным кольцом APAS – SSVP G. 25 ноября 2021 года "Прогресс МС-17" отстыковался от "Науки", забрав с собой адаптерное кольцо, поскольку "Причал" может стыковаться только с портом SSVP M, а не SSVP G. Впоследствии он был сведен с орбиты вместе с "Прогрессом МС-17", и оба сгорели при входе в атмосферу над южной частью Тихого океана. После этого последний корабль, "Прогресс М-УМ", модифицированный корабль "Прогресс", состоящий из обычного топливного отсека и двигательного модуля, а также модуля "Причал" вместо переднего герметичного отсека, пристыковался к освободившемуся порту SSVP M. 22 декабря 2021 года "Прогресс" отстыковался от "Причала", освободив нижний порт для стыковки. 19 января 2022 года в ходе выхода в открытый космос были соединены кабели электропитания и телеметрии, а также быстроразъемные соединения для перекачки жидкостей, чтобы корабли "Прогресс" и "Союз" могли передавать топливо в основные баки "Науки".

Работы по оснащению

Для полной комплектации и ввода в эксплуатацию модулей "Наука" и "ЕРА" потребовалось двенадцать выходов в открытый космос, первый из которых был выполнен в сентябре 2021 года, а последний – в августе 2023 года.

Установка оборудования

В мае 2010 года было запущено оснащение для "Науки", прикрепленное к внешней стороне "Рассвета" (Мини-исследовательский модуль 1) в рамках миссии STS 132 (по соглашению с NASA) и доставленное шаттлом "Атлантис". Оборудование весом 1,4 метрических тонны включает запасной локтевой узел для ERA (запущенного с "Наукой") и передвижную рабочую платформу ERA, используемую во время выходов в открытый космос, тепловой радиатор RTOd, внутреннее оборудование и экспериментальный шлюз для запуска CubeSat, предназначенный для установки на модифицированный пассивный передний порт вблизи надирного конца модуля. Шлюз оснащен захватным устройством FRGF производства NASA, которое было прикреплено к компоненту шлюза, доставленному на борту "Рассвета", и использовалось для крепления к манипулятору-стреле шаттла Canadarm с последующей передачей на манипулятор-стрелу станции Canadarm2. Срок службы захватного устройства рассчитан до 2028 года. Космонавты модифицировали это захватное устройство, чтобы ERA мог переместить шлюз из места хранения на "Рассвете" в рабочее положение на переднем порту "Науки" и использовать шлюз по всей станции. Развертываемый радиатор обеспечивает дополнительное охлаждение "Науки", позволяя проводить больше научных экспериментов. Шлюз предназначен исключительно для перемещения экспериментов внутрь и наружу "Науки" с помощью ERA, выполняя аналогичную функцию японскому шлюзу на "Кибо" и Nanoracks Bishop Airlock, оба расположенные на американском сегменте станции. Он был доставлен в двух частях на "Науку" кораблями "Прогресс МС-18" (доставлена часть LCCS, то есть четырехсекционная рама СККО) и "Прогресс МС-21" (доставлена часть SCCS, то есть адаптерные пластины полезной нагрузки) в рамках процесса оснащения при активации модуля. После мягкой стыковки и закрепления надирного конца СККО космонавты освободили пусковые замки СККО, позволив ему развернуться и зафиксироваться в расширенном положении, образовав жесткую раму. Затем зенитный конец СККО был мягко состыкован и закреплен на "Науке". После этого устанавливаются 3 пассивных адаптера полезной нагрузки и один активный адаптер полезной нагрузки (то есть активная аппаратура дистанционного зондирования, такая как радиолокационная станция с синтезированной апертурой Travers, установленная на модуле "Природа"). СККО разработан на основе конструкции, использованной на модуле "Природа". Элементы СККО были запущены внутри корабля "Прогресс" и перемещены во временное хранилище внутри одного из модулей станции. Затем они были вынесены наружу и установлены на кормовую базовую точку ERA на "Науке" во время выхода в открытый космос VKD-55. Дальнейшее оборудование не входит в серию оснащения при активации модуля и еще не назначено к полету. Благодаря системе СККО, расположенной на внешней поверхности МЛМ-У, появится 5 универсальных рабочих мест URM-N, каждое из которых оснащено тремя адаптерами полезной нагрузки, что позволит разместить в общей сложности 16 единиц научного оборудования. Общий вес оборудования, установленного на СККО, составляет менее… Передвижная рабочая платформа на "Рассвете" также была передана в качестве последнего этапа оснащения МЛМ в августе 2023 года во время выхода в открытый космос VKD-60, которая может крепиться к концу ERA, позволяя космонавтам "передвигаться" на конце стрелы во время выходов в открытый космос. Это завершило работы по оснащению "Науки" и ERA.

In May 2010, outfitting equipment for Nauka was launched, attached to the outside of Rassvet (Mini Research Module 1) on STS 132 (as part of an agreement with NASA) and delivered by Space Shuttle Atlantis. The equipment, weighing 1.4 metric tons, includes a spare elbow joint for ERA (launched with Nauka) and an ERA portable workpost used during EVAs, the RTOd heat radiator, internal hardware and an experiment airlock for launching CubeSats, to be positioned on the modified passive forward port near the nadir end of the module. The airlock has a NASA made FRGF grapple fixture, which was attached to the airlock component carried aboard Rassvet, and used to attach it to the shuttle's Canadarm for passing it over to the station's Canadarm2. The grapple fixture is designed to operate until 2028. The cosmonauts modified this grapple fixture to allow ERA to transfer the airlock from its storage location on Rassvet to the operational position on Nauka'''s forward port and for airlock's use all over the station. The deployable radiator adds additional cooling capability to Nauka, enabling it to host more scientific experiments. The airlock is used only to pass experiments inside and outside Nauka'' with the aid of ERA — serving a very similar purpose to the Japanese airlock on Kibo and Nanoracks Bishop Airlock, both on the U. S. segment of the station. It was delivered in two parts to Nauka by Progress MS 18 (delivered LCCS part, that is, the four part SKKO frame) and Progress MS 21 (delivered SCCS part, that is, the payload adapter plates) spacecraft as a part of module activation outfitting process. Once the nadir end of SKKO was soft docked to Nauka and bolted down, the launch locks on SKKO were released by the spacewalkers to allow it to be unfolded and extended with its joints self locking in the extended position to create a rigid frame. Then the Zenith end of SKKO was soft docked to Nauka and bolted down. The 3 passive payload adapters and the one active payload adapter (i. e. active remote sensing payload like MIR Priroda's Travers Synthetic Aperture Radar) are then outfitted. The SKKO is derived from the setup used on the Priroda module. SKKO elements were launched inside the Progress spacecraft and transferred to a temporary storage location inside one of the station modules. It was taken outside and installed on the ERA aft facing base point on Nauka during the VKD 55 spacewalk. Further follow on hardware is not part of the modules activation outfitting spacewalk series and are yet to be assigned a flight. With the help of the SKKO system, located on the outer surface of the MLM U, 5 universal workstations URM N will appear, each of which is equipped with three payload adapters, due to which the total number of places for accommodating scientific equipment will be 16 pieces. The total weight of the equipment installed at the SKKO is less than
The portable work platform on Rassvet was also transferred over as the last MLM outfitting in August 2023 during VKD 60 spacewalk, which can attach to the end of the ERA to allow cosmonauts to "ride" on the end of the arm during spacewalks. This completed the Nauka and ERA outfitting tasks.

Поврежденный радиатор RTOd

Однако даже после нескольких месяцев подготовки к внекорабельным работам и установки теплоотводящего радиатора RTOd, через шесть месяцев этот радиатор вышел из строя до начала активной эксплуатации модуля "Наука" (радиатор RTOd был установлен для отвода тепла от экспериментов, проводимых на "Науке"). Неисправность, заключающаяся в утечке, сделала радиатор RTOd непригодным для использования с "Наукой". Это уже третья утечка радиатора на МКС после утечек радиаторов кораблей "Союз МС-22" и "Прогресс МС-21". Если запасной радиатор RTOd не будет доступен, экспериментам на "Науке" придется полагаться на основной радиатор, установленный на самом модуле, и модуль, возможно, никогда не сможет быть использован в полном объеме.

Докировки

Миссия космического аппарата стыковка расстыковка вперед эксперимент "Наука" воздушный шлюз MLM оснащение 4 мая 2023 года Надир "Союз МС" Ю. А. Гагарин "Союз МС-18" 28 сентября 2021 года 17 октября 2021 года "Прогресс МС" №446 "Прогресс МС-17" 22 октября 2021 года 25 ноября 2021 года "Причал" "Прогресс М-УМ" 26 ноября 2021 года Зенит "Звезда" МКС 1R 29 июля 2021 года