• доставка на станцию экипажа экспедиции посещения численностью до трех человек и небольших сопутствующих грузов (научно-исследовательской аппаратуры, личных вещей космонавтов, ремонтного оборудования для станции и т.п.);
• постоянное дежурство корабля на станции в период ее пилотируемого полета в готовности к срочному спуску экипажа основной экспедиции на Землю в случае опасной ситуации на станции, заболевания или травмы космонавта и т.п. (функция корабля-спасателя);
• плановый спуск экипажа экспедиции посещения на Землю; состав экипажа корабля при доставке и возвращении может меняться на станции;
• возвращение на Землю, одновременно с экипажем, полезных грузов относительно небольшой массы и объема (результатов работы экспедиции на станции, личных вещей и др.);
• удаление отходов со станции в бытовом отсеке, сгорающем в атмосфере при спуске.

ТПК «Союз ТМА-М» по сравнению с базовым кораблём доработан с целью:
- замены бортовых приборов системы управления движением и навигации (СУДН) и системы бортовых измерений (СБИ) на приборы, созданные на основе современной элементной базы и развитого программного обеспечения;
- расширения функциональных возможностей корабля в части управления бортовыми системами от бортовых вычислительных средств (БВС) СУДН и более глубокой интеграции с БВС Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) при использовании мультиплексного канала обмена;
- увеличения возможности по доставке полезного груза за счет снижения массы бортовых систем.

Проведённые доработки являются одним из мероприятий, направленных на создание пилотируемого транспортного корабля нового поколения (ПТК НП). Лётная сертификация новых приборов и оборудования, установленных на ТПК  «Союз ТМА-М», позволит принять соответствующие решения применительно к ПТК НП.

Внешняя конфигурация корабля с модернизированными бортовыми системами полностью  соответствует кораблям «Союз ТМА» предыдущей серии.

Компоновочная схема корабля. Рис РКК Энергия им.С.П.Королёва

Основные доработки

В СУДН корабля новой серии установлено 5 новых приборов общей массой ~ 42 кг (вместо 6 приборов общей массой ~101 кг). При этом электропотребление СУДН снижено до 105 Вт (вместо 402 Вт).

В составе модифицированной СУДН используются центральная вычислительная машина (ЦВМ) с устройством сопряжения суммарной массой ~26 кг и электропотреблением 80 Вт. Производительность ЦВМ – 8 млн. операций в секунду, ёмкость оперативной памяти 2000 Кб. Существенно увеличен ресурс, который составляет 35 тыс. часов. Заложен 50%-й запас вычислительных средств.

В СБИ корабля установлено 14 новых приборов общей массой ~28 кг (вместо 30 приборов общей массой ~70 кг) при той же информативности. Введён режим обмена информацией с БВС.

Снижено электропотребление СБИ: в режиме непосредственной передачи телеметрической информации – до 85 Вт (вместо 115 Вт), в режиме записи – до 29 Вт (вместо 84 Вт) и в режиме воспроизведения – до 85 Вт (вместо 140 Вт).

Сопутствующие доработки

Система обеспечения теплового режима (СОТР):
- обеспечено жидкостное термостатирование приборов БВС СУДН путём установки в приборном отсеке (ПО) корабля трёх термоплат;
- доработан контур навесного радиатора СОТР для подключения термоплат термостатирования новых приборов СУДН, расположенных в ПО;
- установлен в контур навесного радиатора СОТР электронасосный агрегат повышенной производительности;
- заменён жидкостно-жидкостный теплообменник с целью улучшения жидкостного термостатирования корабля на стартовом комплексе в связи с введением в состав корабля новых приборов, требующих термостатирования.

Система управления движением и навигации:
- доработан блок автоматики двигателей причаливания и ориентации (БА ДПО) с целью обеспечения совместимости с новыми бортовыми вычислительными средствами;
- доработано программное обеспечение вычислительных средств спускаемого аппарата корабля.

Система управления бортовым комплексом (СУБК):
- доработаны блок обработки команд и командная матрица в целях обеспечения заданной логики управления вводимыми приборами СУДН и СБИ;
- заменены автоматы защиты в блоках силовой коммутации для обеспечения электропитания вводимых приборов СУДН и СБИ.

Пульт космонавтов:
- внедрено новое программное обеспечение, учитывающее изменение командной и сигнальной информации при модернизации бортовых систем.

Усовершенствования конструкции корабля и интерфейсов  с МКС:
- заменен магниевый сплав приборной рамы ПО на алюминиевый сплав для улучшения технологичности изготовления;
- введены дублированные мультиплексные каналы для обмена информацией между БВС корабля и БВС Российского сегмента МКС.

Рис РКК Энергия им.С.П.Королёва

Результаты доработок

- заменены 36 устаревших приборов на 19 приборов новой разработки,
- доработаны СУБК и СОТР в части обеспечения управления, электропитания и термостатирования вводимых новых приборов,
- дополнительно усовершенствована конструкция корабля для улучшения технологичности его изготовления,
- уменьшена на 70 кг масса конструкции корабля, что позволит проводить дальнейшее совершенствование его характеристик.

Лётные испытания (ЛИ) включают:
-  лётно-конструкторские испытания (два полёта – ТПК «Союз ТМА-М» и ТПК «Союз ТМА-02М»);
-   зачётные испытания (один полёт – ТПК «Союз ТМА-03М»).

В процессе ЛИ:
- подтверждается выполнение режимов работы корабля в ходе реализации штатной программы полёта,
- отрабатываются режимы, реализуемые при возникновении нештатных ситуаций:
- ориентация в орбитальной системе координат при использовании режима ручной ориентации в дискретном контуре;
- облёт МКС в режиме ручной ориентации в дискретном контуре;
- выдача импульсов орбитального маневрирования на четырех двигателях причаливания и ориентации.

Лётные испытания кораблей новой серии  проводятся совместно с выполнением основных задач по обслуживанию МКС в соответствии с утверждённой программой полёта станции.