Tàu vũ trụ Soyuz

Tại Liên Xô vào cuối thập niên 50, các thiết kế của tàu vũ trụ có người lái đều được thực hiện bởi các kỹ sư tại cục thiết kế của Sergei Korolev. Korolev đã thiết kế tàu Vostok (Phương Đông) giúp Liên Xô đưa được người đầu tiên vào vũ trụ. Các nghiên cứu về các chuyến bay tiếp theo của Vostok để đưa người bay xung quanh mặt trăng bắt đầu vào năm 1959 dưới sự chỉ đạo của Tikhonravov. Lúc đó người ta thấy những chuyến bay như vậy cần sử dụng các thiết bị phóng dựa trên loại tên lửa đạn đạo R-7 của Korolev. Do loại tên lửa này không thể mang hơn 6 tấn tải trọng lên quỹ đạo, một tàu vũ trụ để bay quanh mặt trăng như vậy phải được lắp ghép trên quỹ đạo của trái đất qua các lần phóng tên lửa R-7. Như vậy, cần hoàn thiện kỹ thuật tiếp cận, kết nối và tiếp nhiên liệu giữa các tầng tên lửa trên quỹ đạo. Trong những năm 1960 – 1961, các nghiên cứu này, được đặt tên là “L1”, được mở rộng bao gồm việc tiếp cận, kết nối của một vài tầng, và việc sử dụng tay máy để lắp ráp các tầng này.

Cùng lúc đó một bộ phận khác trong cục thiết kế của Korolev đang nghiên cứu về cấu hình của một phương tiện trở về trái đất cho các chuyến bay tiếp theo của Vostok. Phụ trách vấn đề này là bộ phận 11, và các ý tưởng thì không thiếu. Năm 1959, thiết kế trưởng Tsybin cùng với Solovyev của bộ phận 9 đưa ra thiết kế tàu vũ trụ có cánh với tỷ số hypersonic lift-to-drag trên 1.0. Prugnikov của bộ phận 8 và Feoktistov của bộ phận 9 đề nghị sự phát triển một khoang đạn đạo gồm các dạng khác nhau của các các “hình cầu bị chia đoạn”. Korolev đã đề nghị viện khí động lực học/thủy động lực học trung ương liên bang (TsAGI) nghiên cứu mọi cấu hình khả thi. Trong một bức thư A I Makarevskiy gởi cho Korolev vào ngày 9 tháng 9 năm 1959, TsAGI đưa ra sơ đồ nghiên cứu của họ. Công việc được hứa hẹn sẽ hoàn thành vào cuối năm 1959. Để khai thác cơ sở dữ liệu này, Reshetin đã triển khai một nhóm đề án thực hiện việc nghiên cứu một cách thỏa hiệp giữa các cấu hình khác nhau vào đầu năm 1960. Nó được nâng lên thành một bộ phận đề án dưới sự lãnh đạo của Timchenko vào năm 1961.

Các nghiên cứu năm 1960 xem xét các dạng cấu hình khác nhau như khoang đạn đạo, phối hợp thêm cánh của các tàu bay thông thường, và các dạng lai tạo không có đuôi. Mỗi cấu hình này có một nghiên cứu hoàn thiện về mặt lý thuyết trên các mặt khí động lực học, quỹ đạo bay, khối lượng, yêu cầu bảo vệ về nhiệt và những cái khác. Cuối năm 1960 người ta thấy rằng các thiết kế sử dụng cánh là quá nặng để có thể phóng bởi R-7 và trong một vài trường hợp gây ra khó khăn trong việc bảo vệ nhiệt khi trở về bầu khí quyển, những điều này nằm ngoài khả năng công nghệ lúc đó. Các nghiên cứu này thuộc loại phức tạp nhất từng được thực hiện, và Korolev đã nhận được sự hỗ trợ của các nhà khí động lực học tài năng nhất Liên Xô. Nổi bật là Likhushin tại NII-1, và những người bỏ đi khi Chelomei tiếp quản cục của họ, Myasishchyev tại TsAGI, và Tsybin tại TII-88. Năm 1962, hình dáng “đèn pha ôtô” được lựa chọn: phần đầu bán cầu nối với một hình nón cụt với góc nghiêng nhỏ (7 độ).

Bộ phận 11 đã hình thành ý tưởng hệ thống các module để giảm khối lượng khi trở về trái đất vào năm 1960. Thiết kế đề nghị của bộ phận 9 có 2 module giống như Apollo. Các nghiên cứu liên tục các năm 1961 – 1962 đưa tới kết luận là Soyuz nên gồm 4 phần. Từ trước tới sau gồm module sinh sống, module tiếp đất, module thiết bị - sự đẩy và một module phía sau có thể tách rời ra chứa các thiết bị điện tử phục vụ việc tiếp cận trong trên quỹ đạo của trái đất (nó sẽ được tách ra sau khi hoàn thành sự ghép nối cuối cùng trước khi chuyển sang quỹ đạo của mặt trăng. Tới thập niên 90, nhiều nhà chuyên môn của phương Tây vẫn xác định nhầm bộ phận có trong những mô hình ban đầu của Soyuz này là một thùng nhiên liệu).

Cấu hình này được lựa chọn sau những sự lo lắng đáng kể của các kỹ sư. Để kéo khoang tàu khỏi tên lửa trong trường hợp khẩn cấp, việc đặt khoang ở đầu của tàu là lý tưởng. Nhưng với khái niệm module sinh sống, cần có một cửa đi qua lớp bảo vệ nhiệt để nối 2 khu vực sinh hoạt với nhau. Các kỹ sư của Korolev không thể chấp nhận được ý tưởng xâm phạm sự nguyên vẹn của lớp bảo vệ vỏ tàu. Sau đó họ tham gia vào một cuộc chiến quyết liệt với các cục thiết kế khác khi các thiết kế của đối thủ - Soyuz VI của Kozlov và TKS của Chelomei cũng sử dụng các cửa này.

Đã có những ý kiến là thiết kế Soyuz của Korolev dựa trên thiết kế Apollo của General Electric. Tuy nhiên các nghiên cứu về niên đại của 2 đề án này chỉ ra là các công việc phát triển đầu tiên đã được thực hiện hầu như đồng thời. Độc lập với General Electric, Korolev đã đi đến mô hình tàu vũ trụ gồm nhiều phần và khái niệm khoang tàu. Tuy nhiên có nhiều thời gian để kết hợp các đặc điểm thiết kế của General Electric vào trong thiết kế của Soyuz trước khi nó được hoàn thành.

Ngày 7 tháng 5 năm 1963 Korolev đã ký vào bản đề án dự thảo cuối cùng của Soyuz. Về cơ bản nó gồm một tàu có người lái bay xung quanh mặt trăng Soyuz A (7K). Nó sẽ được đẩy xung quanh mặt trăng bởi một tầng tên lửa Soyuz B (9K), và tầng này được cung cấp nhiên liệu bởi tàu chứa nhiên liệu Soyuz V (11K). Tuy nhiên Korolev hiểu rằng nguồn tài trợ cho một dự án ở cấp độ này chỉ có thể kiếm được từ bộ quốc phòng. Do đó đề án dự thảo của ông đưa ra thêm 2 sự biến đổi của Soyuz 7K: tàu đánh chặn không gian Soyuz-P (Perekhvatchik – đánh chặn) và tàu điều khiển do thám Soyuz-R (Razvedki – tình báo). Soyuz-P sử dụng động cơ tên lửa Soyuz B để đẩy nó tới đánh chặn ở quỹ đạo có độ cao tới 6000 km.

Đề án phác thảo của Soyuz được trình lên hội đồng chuyên môn ngày 20 tháng 3 năm 1963. Tuy nhiên chỉ có các ứng dụng dò thám và đánh chặn của Soyuz được thông hiểu và ủng hộ bởi không quân VVS và binh chủng tên lửa RVSN. Korolev muốn tập trung vào các sứ mệnh không gian có người lái và tự cảm thấy không có thời gian làm việc với loại Soyuz quân sự. Vào năm 1963, OKB – 1 của ông đang làm việc với chiếc 3KV Voskhod chở 3 người, 3KD Voskhod-2 chở 2 người, thiết bị phóng rất lớn N1 11A52, các thiết bị phóng nhỏ hơn dựa vào nó 11A53 (N11) và 11A54 (N111) cùng một số lượng lớn các tàu vũ trụ không người lái. Do đó OKB – 1 được quyết định chỉ tập trung vào việc phát triển tàu 7K (Soyuz A), còn việc phát triển 9K (Soyuz B) và 11K (Soyuz V) được chuyển cho các cục thiết kế khác. Trong khi đó đề án quân sự Soyuz P và Soyuz R được ký hợp đồng phụ với Filial 3, một bộ phận con của OKB – 1 đặt tại Samara.

Tuy nhiên, trong khi Filial 3 nhận được ngân sách để phát triển phiên bản Soyuz quân sự thì Soyuz A của ông không nhận đủ sự hỗ trợ tài chính. Kế hoạch 7K-9K-11K cần tới 5 lần ghép nối tự động mới thành công. Điều này tỏ ra là bất khả thi vào thời điểm đó. Thay vào đó kế hoạch lên mặt trăng của Vladimir Nikolayevich Chelomei lại được ưu tiên hơn. Chelomei là một đối thủ tinh quái của Korolev. Tàu một người lái LK-1 của ông ta, dự định đi vào quỹ đạo của mặt trăng bởi một lần phóng duy nhất bằng tên lửa UR-500K của ông ta, được quan tâm nhiều hơn. Chelomei đưa ra đề án chi tiết LK-1 vào ngày 3 tháng 8 năm 1964, cùng trong ngày đó Liên Xô ban hành một nghị định lịch sử đề ra kế hoạch để đánh bại Mỹ trong cuộc đua lên cung trăng. Theo nghị định này Chelomei sẽ phát triển LK-1 để đưa người đi qua quỹ đạo mặt trăng trong khi Korolev phát triển N1-L3 để hạ cánh lên bề mặt mặt trăng. Điều này có nghĩa là kế hoạch 7K-9K-11K bị hủy bỏ.

Ngày 14 tháng 10 năm 1964, Khrushchev thôi nắm quyền lực và Chelomei cũng mất người đỡ đầu. Ngay sau đó, Korolev quay trở lại với đề án Soyuz A với phiên bản 7K-OK bay trên quỹ đạo trái đất, là nền tảng cho các thiết kế sau này của tàu Soyuz..anh yêu em.

• Sever: Đây là tiền đề của Soyuz. Nó là thiết kế đầu tiên của OKB-1 về một tàu vũ trụ có người lái thay thế Vostok. Sever cũng có hình dạng kiểu “đèn pha ôtô” như khoang hạ cánh của Soyuz sau này nhưng nó lớn hơn 50%.
• L1-1960: Tàu có người lái để đi một vòng quanh mặt trăng được đề xuất bởi Korolev tháng giêng năm 1960. Nó dự định sẽ đưa một người đi một vòng quanh mặt trăng rồi trở về trái đất vào năm 1964. Thiết kế của L1 được phát triển thành Soyuz A vào năm 1963, và được phóng lên không gian bằng phiên bản Soyuz 7K-L1 vào trong khoảng năm 1967 – 1970.
• L4-1960: Tàu bay trên quỹ đạo mặt trăng đề xuất bởi Korolev tháng 1 năm 1960. Dự kiến nó sẽ đưa 2 hay 3 người vào quỹ đạo của mặt trăng và trở về mặt đất khoảng năm 1965.
• L1-1962: Một tiền thân của Soyuz A. Một tàu kéo Vostok-Zh có người lái sẽ lắp ghép các tầng tên lửa trên quỹ đạo sau đó trở về trái đất. Tàu Soyuz L1 sau đó sẽ được phóng lên lắp ghép với cụm tên lửa này và được đẩy tới mặt trăng.
• OS-1962: Ngày 10 tháng 3 năm 1962 Korolev đã chấp thuận đề án kỹ thuật “Phức hợp tàu vũ trụ kết nối trên quỹ đạo trái đất – Soyuz” có chứa nguyên mẫu Soyuz L1. Trong đó một trạm quỹ đạo khoảng 15 tấn có nhiệm vụ quan sát trái đất sẽ được lắp ghép trên quỹ đạo gồm 3 khối được phóng riêng rẽ: Một khu vực sinh sống ZhO, khối dụng cụ khoa học BAA, và bản thân tàu Soyuz.
• L3-1963: Đây là thiết kế đầu tiên của Korolev về một tàu không gian đáp xuống bề mặt mặt trăng. Được mô tả vào năm 1963, L3 sẽ đáp trực tiếp xuống mặt trăng sử dụng phương pháp tiếp cận từ quỹ đạo trái đất. Con tàu nặng 200 tấn này cần 3 lần phóng N1 và một lần phóng của Soyuz 11A511 để được lắp ghép ở quỹ đạo thấp của trái đất. Khi quyết định tham gia vào cuộc đua lên mặt trăng với Mỹ của Liên Xô]] được đưa ra tháng 8 năm 1964, thiết kế này bị loại bỏ và thay thế bởi phiên bản L3 phóng 1 lần sử dụng phương pháp tiếp cận từ quỹ đạo mặt trăng.
• L4-1963: Tàu nghiên cứu trên quỹ đạo mặt trăng L4 dự kiến sẽ mang 2 hay 3 phi hành gia lên quỹ đạo của mặt trăng cho một sứ mệnh khảo sát và vẽ bản đồ mở rộng. Nó được giới thiệu vào trong một bức thư vào ngày 23 tháng 9 năm 1963 đề ra kế hoạch thám hiểm không gian từ năm 1965 đến năm 1975. L4 là một phức hợp với khối lượng tổng cộng 75 tấn được mang lên quỹ đạo bởi một lần phóng N1 duy nhất.
• L5-1963: Là tàu tự hành mặt trăng hạng nặng, L5 được dự kiến cho một sứ mệnh có người lái mở rộng thăm dò bề mặt mặt trăng. Nó được giới thiệu ngày 23 tháng 9 năm 1963 trong một bức thư đề ra kế hoạch thám hiểm không gian từ năm 1965 đến 1975. Các phi hành gia sẽ được hạ cánh lên mặt trăng sử dụng khối phức hợp L3.
• Soyuz A: Còn gọi là Soyuz 7K, nó ban đầu được thiết kế để gặp gỡ và kết nối trên các quỹ đạo gần trái đất và sau đó được lái đi vòng quanh mặt trăng. Một sứ mệnh như vậy bắt đầu với việc phóng một khối tên lửa Soyuz B (9K) lên quỹ đạo 225 km. Theo sau đó là từ một tới ba tàu tiếp nhiên liệu Soyuz V (11K) tùy theo sứ mệnh. Các tàu này sẽ tự động gặp gỡ và kết nối với 9K. Chúng sẽ vận chuyển tới 22 tấn nhiên liệu. Cuối cùng tàu Soyuz A (7K) mang theo các phi hành gia sẽ được phóng lên, kết nối với 9K và được đẩy theo một đường bay tới mặt trăng.
• Soyuz P: Là một sự biến đổi từ 7K cho mục đích quân sự, 7K-P (Perekhvatchik – đánh chặn) sẽ sử dụng tầng tên lửa Soyuz B và tàu tiếp liệu Soyuz V để thực hiện một chuỗi các hoạt động gặp gỡ và tiếp nhiên liệu. Khối phức hợp sau khi hoàn thành có thể thực hiện việc đánh chặn vệ tinh đối phương ở độ cao tới 6000 km.
• Soyuz R: Như Soyuz P, nó là một biến thể quân sự của Soyuz 7K phát triển bởi Kozlov ở Samara từ năm 1963 tới năm 1966. Nó gồm một trạm quỹ đạo nhỏ 11F71 và tàu chở hàng Soyuz 7K-TK 11F72 có người lái. 11F71 bị bãi bỏ năm 1966 và thay thế bởi chương trình Almaz của Chelomei.
• L3: Là một hệ thống gồm tàu LOK bay trên quỹ đạo của mặt trăng và tàu đổ bộ LK. Nó được chọn để tham gia với chương trình Apollo của Mỹ trong cuộc đua lên mặt trăng. Thiết kế của L3 được phát triển vào tháng 8 năm 1964 và được cho là có thể hoàn thành nhiệm vụ chỉ cần một lần phóng N1 duy nhất.
• Soyuz 7K-OK: Là sự phát triển của phiên bản Soyuz 3 người lái trên quỹ đạo, 7K-OK được thông qua vào tháng 12 năm 1963. Nó là phiên bản Soyuz đầu tiên được đưa vào sử dụng để đưa người lên không trung. Nó đã thực hiện thành công việc gặp gỡ và ghép nối tự động cũng như trao đổi phi hành gia trên quỹ đạo. Nó là nền tảng của các tàu Soyuz chuyên chở cho các trạm Salyut và Almaz.
• Soyuz PPK: Là phiên bản cải tiến của Soyuz P, PPK (pilotiruemiy korabl-perekhvatchik – tàu đánh chặn có người lái) tạo cho các phi hành gia khả năng ngừng lại để phá hủy các vệ tinh nhân tạo của đối phương. Với mục đích này PPK được trang bị 8 tên lửa nhỏ.
• Soyuz 7K-OK tether: Korolev rất quan tâm tới ứng dụng của trọng lực nhân tạo đối với các trạm không gian và tàu liên hành tinh lớn. Ông đã tìm cách kiểm nghiệm điều này trên quỹ đạo từ những ngày đầu của chương trình Vostok. Có 2 phiên bản Soyuz được xem xét:
  • Soyuz 7K-OK được cột bằng dây vào Block I.
  • 2 chiếc Soyuz 7K-OK dự định sẽ tiếp cận và kết nối với nhau trên quỹ đạo, sau đó sẽ tách nhau ra, kéo căng sợi dây nối chúng với nhau.
• Soyuz VI: Được phát triển bởi Kozlov dựa trên đề án phác thảo của Soyuz ban đầu, nó có chức năng thực hiện các nghiên cứu về quân sự. VI được thiết kế theo gợi ý của TTZ để giải quyết các vấn đề quân sự: quan sát trái đất bằng con người, kiểm soát trên quỹ đạo và tiêu diệt vệ tinh đối phương. Nhưng vào đầu thập niên 70, việc phát hiện ra rằng các hoạt động ở quỹ đạo gần trái đất thích hợp để giải quyết các vấn đề kinh tế hơn là quân sự khiến dự án Soyuz VI bị hủy bỏ.
• L5-1967: Tại một cuộc gặp mặt tháng 10 năm 1967 một thỏa thuận sơ bộ đã đạt được về vấn đề nghiên cứu các chuyến bay tiếp theo sau các cuộc đổ bộ mặt trăng đầu tiên của N1-L3. Một mô hình N1 mới sẽ được phát triển để phóng tàu L5 mới. Nó được dự định sẽ sẵn sàng khoảng 2 – 3 năm sau lần đổ bộ đầu tiên.
• Soyuz 7K-L1: Cải tiến từ Soyuz 7K-OK, nó được thiết kế cho các sứ mệnh chở người bay quanh mặt trăng. Có một nguồn gốc phức tạp, nó được dùng để thay thế cho chiếc LK-1 của Chelomei. Tuy nhiên chiếc 7K-L1 chưa bao giờ thực sự chứng minh được khả năng đưa một phi hành gia vòng quanh mặt trăng và đưa anh ta trở về trái đất an toàn cho tới tháng 8 năm 1969, 1 tháng sau khi Neil Armstrong đặt những bước chân đầu tiên trên bề mặt mặt trăng. Tới lúc đó, mọi ý tưởng về một chuyến bay như vậy đều bị hủy bỏ do quá tầm thường và muộn màng.
• Soyuz 7K-TK: Chiếc [[11F72[[ Soyuz 7K-TK được Kozlov phát triển để vận chuyển người cho trạm không gian Soyuz R 11F71. Phiên bản này được trang bị các thiết bị thiết bị gặp gỡ và kết nối với một cửa ở đai kết nối cho phép các phi hành gia vào bên trong trạm mà không cần sử dụng áo du hành vũ trụ. Thiết kế này tạo cơ sở cho tàu chuyên chở Soyuz 7K-OKS cho trạm không gian được phát triển 5 năm sau. Soyuz 7K-TK được phát triển cho tới năm 1966 để phục vụ cho trạm Soyuz R. Sau đó trạm này bị hủy bỏ và thay thế bởi trạm Almaz của Chelomei và tới tháng 6 năm 1970 Chelomei được chấp thuận để phát triển chiếc tàu vận tải TKS có người lái của ông ta thay cho chiếc Soyuz 7K-TK]. Tới đây kế hoạch phát triển 7K-TK bị hủy bỏ hoàn toàn.
• Yantar-1: Đề án vệ tinh theo dõi do thám của KB Yuzhnoye tiến hành vào thời gian 1964 – 1967. Được nối tiếp bởi Yantar-1KF của Kozlov.
• Yantar-2: Đề án vệ tinh theo dõi do thám độ nét cao cũng của KB Yuzhnoye vào quãng 1964 – 1967. Nối tiếp bởi Yantar-2K của Kozlov.
• Soyuz 7K-L1A: Được sử dụng trong việc phóng thử N1, đây là một sự lai tạo của nhiều phiên bản khác nhau.
• Soyuz 7K-L1E: Là một biến đổi của loại Soyuz bay quanh mặt trăng dùng để thử nghiệm sự đẩy của tầng tên lửa Block D.
• Soyuz 7K-S: Xuất phát từ các thiết kế của loại Soyuz quân sự thuộc thập niên 60. Trong khi các dự án này đều bị hủy bỏ thì 7K-S vẫn tiếp tục phát triển như một phiên bản cải tiến của Soyuz dùng cho các sứ mệnh độc lập hay phục vụ trạm không gian. Thiết kế của 7K-S sau đó đã được cải tiến và phát triển thêm để biến thành loại Soyuz T và Soyuz TM.
• Soyuz Kontakt: Là một loại biến đổi của Soyuz 7K-OK để thử nghiệm hệ thống gặp gỡ và kết nối Kontakt. Hệ thống này được phát triển để kết nối tàu có người lái bay trên quỹ đạo mặt trăng 7K-OK và tàu đổ bộ LK.
  • L3M-1970: Thiết kế đầu tiên của L3M gồm một khoang Soyuz chứa được 2 người đặt phía trên tàu đổ bộ. Các phi hành gia phải mặc quần áo vũ trụ để di chuyển sang gian phi hành gia (có điều áp) để hạ cánh con tàu. Họ có thể ở lại trên mặt trăng 16 ngày.
• LK: Viết tắt của chữ “Lunniy korabl” (tàu mặt trăng), LK là tàu đổ bộ lên mặt trăng tương đương với LM (Lunar Module) của Mỹ. Nó đã được hoàn thiện và bay thử rất thành công trên quỹ đạo của trái đất nhưng không bao giờ tới được mặt trăng vì động cơ đẩy N1 cần thiết để đưa nó tới mặt trăng chưa bao giờ bay thành công.
  • Soyuz 7K-LOK: Là tàu vũ trụ bay trên quỹ đạo mặt trăng, nó là phiên bản lớn nhất của Soyuz từng được phát triển. 7K-LOK tương đương với CSM (Command-Service Module) của Mỹ.
  • Soyuz 7KT-OK: Còn ký hiệu là 7K-OKS, đây là một sự cải tiến của Soyuz 7K-OK với một hệ thống kết nối có khối lượng nhỏ và một đường hầm để di chuyển phi hành gia. Hệ thống này bắt nguồn từ ý tưởng thiết kế Soyuz 7K-TK của Kozlov. Nó đã bay tất cả 2 lần, do một sự cố nên sau đó được điều chỉnh lại thiết kế để tăng độ an toàn và trở thành Soyuz 7K-T.
  • L3M-1972: Đây là sự thay đổi lại từ thiết kế của tàu đổ bộ mặt trăng L3M nhằm sử dụng tầng tên lửa Block Sr. Khoang trở về của Soyuz được bao bọc hoàn toàn trong một “hangar” (nhà chứa) điều áp. Chiếc L3M này có thể cho phép một phi hành đoàn 3 nguời ở lại trên mặt trăng tới 90 ngày.
  • Soyuz 7K-T: Đây là phiên bản cải tiến từ 7K-OKS với độ an toàn được cải thiện. Nó được dùng làm tàu vận tải cho các trạm không gian. Nó đã thực hiện tới 31 chuyến bay trước khi được thay thế bởi Soyuz T.
  • LEK: Là tàu đổ bộ mặt trăng sử dụng căn cứ bề mặt Vulkan. Vận tốc của nó sẽ được giảm tới gần bằng không ở gần bề mặt mặt trăng bởi tầng tên lửa Vulkan Block V “lunar crasher”. Nó sau đó sẽ hạ xuống bề mặt mặt trăng sử dụng một tầng đổ bộ giống như tầng hạ cánh (descent stage) của module mặt trăng (lunar module) của Mỹ. * Lunokhod LEK: Đây là một xe tự hành của đoàn thám hiểm mặt trăng Vulkan. Nó có thể cung cấp một phòng ở điều áp cho 2 người, đi xa tới 200 km từ trạm trung tâm mặt trăng với tốc độ tối đa 5 km/h.
  • LZhM: Đây là một module nghiên cứu – sinh hoạt cho căn cứ Vulkan.
  • Soyuz 7K-T/A9: Đây là phiên bản của 7K-T dùng cho Almaz. Nó có thêm một hệ thống điều khiển trạm Almaz từ xa và hệ thống dù được sửa đổi lại.
  • L3M: Theo sau L3, một đoàn thám hiểm mặt trăng gồm 2 lần phóng N1 đã được liên bang Xô Viết thiết kế và phát triển trong khoảng năm 1969 đến 1974. L3M được dự tính sẽ đáp xuống bề mặt mặt trăng thực hiện một sứ mệnh thăm dò trong vòng 2 tuần sau khi chương trình Apollo kết thúc. Tuy nhiên sau đó kế hoạch L3M bị hủy bỏ cùng với L3 vào năm 1974, chấm dứt kế hoạch thám hiểm mặt trăng của Liên Xô.
  • Phức hợp viễn chinh mặt trăng LEK: Mặc dù các dự án N1, L3 và DLB đã bị hủy bỏ, Glushko vẫn coi việc đặt một căn cứ trên mặt trăng là mục tiêu hàng đầu của đất nước mình. Năm 1974 Glushko đề xuất việc thiết lập một căn cứ mặt trăng LEK vào quãng năm 1980 sử dụng động cơ đẩy Vulkan của ông. Giới lãnh đạo Liên Xô lại có quan điểm khác và vào năm 1976 đã cho dừng các nghiên cứu xa hơn nữa và hoãn bất cứ một nghiên cứu thêm nào về một căn cứ mặt trăng sang thế kỷ 21.
  • Soyuz 7K-TM: Đây là một biến đổi của Soyuz 7K-T để lắp ghép với Apollo trong chương trình thử nghiệm Apollo – Soyuz.
  • Aelita: Con tàu này là một kính thiên văn hồng ngoại thiết kế dựa trên tàu Soyuz.
  • Progress: Progress có thiết kế cơ bản của Soyuz 7K-T nhưng được sửa đổi lại để phù hợp với vai trò là tàu chở hàng không người lái, trong đó khoang tiếp đất thay bằng khoang chứa nhiên liệu.
  • Soyuz T: Thiết kế được hoàn thiện vào cuối thập niên 70, Soyuz T được ấp ủ trong một khoảng thời gian dài bắt đầu từ phức hợp quỹ đạo quân sự Soyuz VI năm 1967. Thiết kế của nó lần đầu tiên cho phép chở được 3 phi hành gia sử dụng quần áo vũ trụ.
  • Zarya: Được coi là “siêu Soyuz”, nó có thể thay thế cho cả Soyuz và Progress. Về ý tưởng, đây là một tàu vũ trụ có thể được sử dụng lại phóng lên bởi thiết bị phóng Zenit. Việc thiết kế được bắt đầu vào 27 tháng 1 năm 1985 và đưa lên hội đồng công nghiệp – quốc phòng ngày 22 tháng 12 năm 1986. Tuy nhiên đề án bị hủy bỏ vào tháng giêng năm 1989 vì lý do tài chính.
  • Soyuz TM: Đây là sự hiện đại hóa của Soyuz T có nhiều sự cải tiến như bộ khung kim loại bền hơn và vật liệu bảo vệ nhiệt tốt hơn cùng với hệ thống gặp gỡ và kết nối Kurs.
  • LK Energia: Là tàu đổ bộ cho đoàn thám hiểm mặt trăng phóng bởi Energia.
  • LOK Energia: Là tàu bay trên quỹ đạo cho đoàn thám hiểm mặt trăng phóng bởi Energia. LOK và LK được đưa vào quỹ đạo mặt trăng bằng các lần phóng Energia riêng biệt.
  • Progress M: Một phiên bản nâng cấp của Progress ban đầu với module phục vụ và hệ thống kết nối mới thừa hưởng từ Soyuz T.
  • Gamma: Là một kính thiên văn tia X/gamma hợp tác giữa Liên Xô và Pháp dựa vào thiết kế của Soyuz.
  • Energia Ecosat: RKK Energia dựa trên các kinh nghiệm với Progress M và Gamma đã đưa ra ý tưởng về một loại vệ tinh mới nặng khoảng 10 tấn đồng bộ mặt trời với nhiều loại cảm biến quan sát trái đất. Nếu được thông qua, nó đã được phóng bởi tên lửa Zenith vào khoảng không sớm hơn 1996.
  • Progress M2: Được dự định để phục vụ cho trạm Mir-2, module phục vụ của nó có thể chứa nhiều hàng hóa hơn và phục vụ cho các module lớn hơn.
  • Alpha Lifeboat: Một thiết kế chung của Energia-Rockwell-Khrunichev dùng làm tàu thoát hiểm cho các trạm không gian. Nó thiết kế dựa trên tàu trở về Zarya với một động cơ môtơ nhiên liệu rắn và động cơ phản lực khí lạnh. Thiết kế này đã bị hủy bỏ vào tháng 6 năm 1996 và thay thế bởi tàu Soyuz TMA và X38 của NASA. Dự án X38 sau đó cũng bị hủy bỏ.
  • Progress M1: Là phiên bản cải tiến của Progress M có thể cung cấp nhiều nhiên liệu hơn cho trạm Mir và ISS.
  • Soyuz TMA: Được sử dụng làm tàu thoát hiểm cho trạm ISS. Nó có nhiều đổi mới để đáp ứng các yêu cầu của NASA chủ yếu là để tăng khả năng đáp ứng kích cỡ và khối lượng của phi hành gia.
  • DSE Alpha: Đây là một đề án thương mại đưa người bay quanh mặt trăng được đề ra năm 2005 với một tàu Soyuz được cải tiến lắp ghép vào một tầng tên lửa trên Block DM.
  • Parom: Một dự án của RKK Energia, Parom là một tàu kéo liên quỹ đạo có thể dùng lại dự định dùng để mang các côngtenơ hàng hóa và tàu tàu vận tải chở người Kliper từ quỹ đạo thấp của trái đất lên trạm không gian quốc tế. Các hệ thống trên Parom sẽ được nâng cấp từ PMA

• Soyuz 7K-OK (1967 – 1970) Được phóng thử nghiệm không người lái 3 lần từ năm 1965 trước khi lần đầu tiên đưa người lên quỹ đạo vào ngày 23 tháng 4 năm 1967. Sứ mệnh này đưa chiếc Soyuz 1 cùng phi hành gia Komarov lên quỹ đạo, tuy nhiên nó đã kết thúc trong thảm họa khi sự cố trong quá trình hạ cánh khiến Komarov bị thiệt mạng. Sau đó nó được sửa lại thiết kế và cho bay thử nhiều lần trước khi tiếp tục đưa người vào vũ trụ. Nó đã thực hiện được thêm 7 sứ mệnh có người lái thành công (Soyuz 3 tới Soyuz 9, Soyuz 2 là sứ mệnh không người lái) trước khi được thay bởi 7KT-OK.
• Soyuz 7KT-OK (1971) Thực hiện 2 lần phóng có chở người Soyuz 10 và Soyuz 11 lên trạm Salyut tuy nhiên Soyuz 11 gặp một sự cố khi hạ cánh khiến 3 phi hành gia trên tàu chết do sụt áp trong khoang hạ cánh. Các thiết kế sau đó được thay đổi lại để trở thành Soyuz 7K-T an toàn hơn.
• Soyuz 7K-T (1973 – 1981) Thực hiện các chuyến bay chở người lên các trạm Salyut và Almaz (Soyuz 12 tới Soyuz 40 trừ Soyuz 16 và Soyuz 19).
• Soyuz 7K-TM (1974 – 1975) Là phiên bản sử dụng để ghép nối với tàu Apollo trong chương trình thử nghiệm Apollo – Soyuz. Nó đã thực hiện thành công 2 sứ mệnh có người lái: Soyuz 16 và Soyuz 19 (Apollo – Soyuz).
• Soyuz T (1980 – 1986) Chuyên chở người cho các trạm Salyut và Mir (Soyuz T-1 tới Soyuz T-15).
• Soyuz TM (1986 – 2002) Chuyên chở người cho các trạm Mir và ISS (Soyuz TM-1 tới Soyuz TM-34)
• Soyuz TMA (2002 – hiện tại) Chuyên chở người cho trạm ISS (Soyuz TMA-1 tới Soyuz TMA-12 (tính tới hiện tại))

Thiết kế của Soyuz có thể khái quát theo một ý tưởng cơ bản là giảm thiểu tối đa khối lượng của con tàu trong mỗi nhiệm vụ. Điều này được thực hiện bằng việc giảm tối thiểu khối lượng của module tiếp đất. Có hai yếu tố thiết kế chủ yếu giúp đạt được điều này:

• Để mọi hệ thống không cần thiết cho việc hạ cánh bên ngoài phần tiếp đất, đặt chúng vào một khoang khác. Mỗi gam giảm được theo cách này giúp tiết kiệm thêm không dưới 2 gam khối lượng của cả con tàu, do nó không cần được bảo vệ bởi các lớp cách nhiệt, hỗ trợ bởi các dù hay hãm lại khi tiếp đất.
• Sử dụng một khoang tiếp đất có khả năng thể tích cao nhất có thể. Theo lý thuyết nó sẽ có hình cầu, tuy nhiên khi trở về bầu khí quyển từ khoảng cách của mặt trăng yêu cầu khoang này có thể nghiêng đi một chút nhằm tạo ra sự nâng giúp con tàu có thể bay. Điều này là cần thiết để giảm trọng lực tác dụng lên các phi hành gia xuống mức chấp nhận được. Điều này là không thể nếu khoang có hình cầu. Do đó, sau những nghiên cứu kỹ lưỡng, hình dạng tối ưu đã được chọn có dạng giống một đèn pha ôtô. Nó gồm một hình bán cầu ở khu vực phía trước được nối với một hình nón cụt có góc nghiêng nhỏ (7 độ).

Ý tưởng thiết kế này khiến không gian sinh sống trên tàu được chia ra 2 phần: module tiếp đất và module quỹ đạo. Kết quả của thiết kế này là đáng chú ý. Khoang tàu Apollo được thiết kế bởi NASA có khối lượng 5000 kg và tạo cho các phi hành gia một không gian sinh hoạt khoảng 6 m3. Một module phục vụ có chức năng cung cấp lực đẩy, điện, radio và các thiết bị khác làm thêm vào ít nhất khoảng 1800 kg khối lượng tổng cộng trong các sứ mệnh bay quanh mặt trăng. Tàu Soyuz với cùng sứ mệnh và cùng số phi hành gia lại cung cấp tới 9 m3 không gian sinh sống bên trong, một nút không khí và một module dịch vụ với khối lượng chỉ bằng một mình khoang Apollo. Ngoài ra, ý tưởng chia tàu ra thành các phần khác nhau giúp Soyuz có độ thích ứng cao. Với việc thay đổi lượng nhiên liệu trong module phục vụ và các loại thiết bị bên trong khoang quỹ đạo, con tàu có thể thực hiện nhiều loại nhiệm vụ khác nhau. Sự vượt trội trong ý tưởng thiết kế này giúp Soyuz dù ra đời từ rất lâu nhưng hiện vẫn đang được sử dụng thường xuyên trong các sứ mệnh không gian. Tàu Thần Châu của Trung Quốc có thiết kế dựa trên thiết kế của Soyuz. Cấu tạo chung của tàu Soyuz gồm có 3 phần chính:

Module quỹ đạo (Orbital Module)

module quỹ đạo

Đây là một module hình cầu nằm ở phần đầu của tàu. Module này giúp tăng thêm sự tiện nghi cho các phi hành gia với việc tăng thêm diện tích sinh hoạt trên quỹ đạo. Ngoài ra nó cũng tăng sự an toàn cho phi hành đoàn khi phân cách họ ra khỏi phần ghép nối ở phía đầu khi tàu gặp gỡ và ghép nối vào trạm.

Nó gồm có một cơ cấu kết nối (docking mechanism), cửa khoang và ăngten tiếp cận ở đầu phía trước. Cơ cấu kết nối giúp tàu kết nối vào trạm, cửa khoang giúp phi hành gia di chuyển từ tàu vào trạm, còn ăngten kết nối được sử dụng bởi hệ thống kết nối tự động, một hệ thống hoạt động dựa vào radar, để lái tàu về phía trạm giúp thực hiện việc kết nối. Trên module này có một cửa sổ. Đầu đối diện của module này nối với module tiếp đất bằng một cửa điều áp. Trên khoang này còn một cửa thứ 3 để phục vụ cho các hoạt động đi bộ không gian. Khoang quỹ đạo cũng có thể hoạt động như một nút không khí từ đó các phi hành gia có thể thực hiện các chuyến đi ra ngoài không gian. Cửa thứ 3 này cũng là nơi các phi hành gia đi vào bên trong tàu trên bệ phóng trước khi tàu được phóng lên. Trên khoang này còn có một toalét.

Trong những sứ mệnh không yêu cầu việc gặp gỡ và ghép nối trong không gian, hệ thống gặp gỡ và nối kết ở phần đầu module này được thay thế bởi các thiết bị khác. Trước khi tàu trở về trái đất, module quỹ đạo tách khỏi module tiếp đất và bị đốt cháy hoàn toàn khi đi vào bầu khí quyển.

Module hạ cánh (Descent Module)

Phần này nằm ở giữa của tàu. Đây là module mà các phi hành gia ở trong quá trình phóng lên, trở về khí quyển và tiếp đất.

module hạ cánh

Module này chứa mọi hệ thống điều khiển và hiển thị của tàu, cũng như các hệ thống hỗ trợ sự sống và các ắcquy sử dụng trong quá trình hạ cánh. Trên module có dù chính, dù dự phòng và tên lửa dùng để hạ cánh. Trên các ghế có các miếng lót dành riêng cho từng phi hành gia. Các miếng lót này được thiết kế vừa vặn với từng người để đảm bảo một tư thế thoải mái và tiện nghi khi module này hạ cánh xuống đất. Một kính tiềm vọng gắn trên module giúp các phi hành gia có thể nhín thấy mục tiêu kết nối trên trạm hay quan sát trái đất bên dưới. 8 vòi đẩy dùng hydrô peroxyt trên phần này của con tàu giúp điều khiển, định hướng cho toàn bộ con tàu suốt quá trình hạ cánh tới khi các dù được bung ra. Hydrô peroxyt có khuynh hướng bị thoái hóa theo thời gian nên nó được coi là một trong những yếu tố giới hạn thời gian trên vũ trụ của tàu Soyuz. Hệ thống hướng dẫn, hoa tiêu và điều khiển trên module này điều chỉnh con tàu trong suốt giai đoạn hạ cánh. Đây là phần duy nhất của con tàu trở về được trái đất.