Орбитальная космическая станция. Школьная энциклопедия

• Жилые помещения (где располагались отдельные каюты экипажа, туалет, душ, кухня и мусорный отсек).
• Переходный отсек для дополнительных модулей станции.
• Промежуточный отсек, соединявший рабочий модуль с задними стыковочными портами.
• Топливный отсек, в котором хранились топливные баки и ракетные двигатели.
• Астрофизический модуль «Квант-1», в котором были телескопы для изучения галактик, квазаров и нейтронных звезд.
• Научный модуль «Квант-2», предоставлявший оборудование для биологических исследований, наблюдений за Землей и космических прогулок.
• Технологический модуль «Кристалл», в котором проводились биологические эксперименты; он был оснащен доком, к которому могли пристыковаться американские шаттлы.
• Модуль «Спектр» использовался для наблюдений за природными ресурсами Земли и земной атмосферой, а также для поддержки биологических и естественнонаучных экспериментов.
• Модуль «Природа» содержал радар и спектрометры для изучения атмосферы Земли.
• Стыковочный модуль с портами для будущих стыковок.
• Судно снабжения «Прогресс» - беспилотный корабль дооснащения, который привозил новую пищу и оборудование с Земли, а также увозил отходы.
• Космический аппарат «Союз» обеспечивал основной транспорт с Земли и обратно.

В 1994 году в рамках подготовки к Международной космической станции астронавты NASA провели время на борту «Мира». Во время пребывания одного из четырех космонавтов, Джерри Линенджера, на станции «Мир» возник бортовой пожар. Во время пребывания Майкла Фоала, другого из четырех космонавтов, судно снабжения «Прогресс» врезалось в «Мир».

Российское космическое агентство больше не могло содержать «Мир», поэтому вместе с NASA договорилось отказаться от «Мира» и сосредоточиться на МКС. 16 ноября 2000 года было решено отправить «Мир» на Землю. В феврале 2001 года ракетные двигатели «Мира» замедлили станцию. Она вошла в земную атмосферу 23 марта 2001 года, сгорела и развалилась. Обломки упали в южной части Тихого океана возле Австралии. Это положило конец первой постоянной космической станции.

В 1984 году президент США Рональд Рейган предложил странам объединиться и построить постоянно обитаемую космическую станцию. Рейган видел, что промышленность и правительства будут поддерживать станцию. Чтобы снизить огромные затраты, США скооперировалась с 14 другими странами (Канадой, Японией, Бразилией и Европейским космическим агентством, представленным остальными странами). В процессе планирования и после развала Советского Союза США пригласили Россию в кооперацию в 1993 году. Число стран-участников выросло до 16. NASA взяло на себя инициативу в координации строительства МКС.

Сборка МКС на орбите началась в 1998 году. 31 октября 2000 года был запущен первый экипаж из России. Три человека провели почти пять месяцев на борту МКС, активируя системы и проводя эксперименты.

В октябре 2003 года Китай стал третьей космической державой, и с тех пор занимается полноценной разработкой космической программы, а в 2011 году вывел на орбиту лабораторию «Тяньгун-1». «Тяньгун» стал первым модулем для будущей космической станции Китая, которую планировалось завершить к 2020 году. Космическая станция может служить как гражданским, так и военным целям.

Будущее космических станций

На самом деле мы находимся только в самом начале развития космических станций. МКС стала огромным шагом вперед после «Салюта», Skylab и «Мира», но мы все еще далеки от реализации крупных космических станций или колоний, о которых писали фантасты. Ни на одной из космических станций до сих пор нет гравитации. Одна из причина для этого - нам нужно место, в котором мы сможем проводить эксперименты в условиях невесомости. Другая - у нас просто нет технологий для вращения такой крупной структуры, чтобы производить искусственную гравитацию. В будущем искусственная гравитация станет обязательной для космических колоний с крупным населением.

Другая интересная идея заключается в расположении космической станции. МКС требует периодического ускорения из-за нахождения на . Тем не менее есть два места между Землей и Луной, которые называются точками Лагранжа L-4 и L-5. В этих точках земная и лунная гравитации сбалансированы, поэтому объект не будет притягиваться Землей или Луной. Орбита будет стабильной. Сообщество, которое именует себя «обществом L5», было сформировано 25 лет назад и продвигает идею расположения космической станции в одной из этих точек. Чем больше мы узнаем о работе МКС, тем лучше будет следующая космическая станция, и мечты фон Брауна и Циолковского наконец станут реальностью.

20 февраля 1986 года Советский Союз отправил в космос станцию "Мир". Она провела на орбите 15 лет вместо запланированных пяти, приняла космонавтов и астронавтов из 12 стран, пережила пожар и столкновение с кораблем "Прогресс", а позже была затоплена в Тихом океане.

Впервые идея создания многомодульного орбитального комплекса появилась еще в 1976 году, и за 10 лет на базе уже существовавших на тот момент одномодульных станций "Салют" была разработана станция совершенно нового типа. Такую станцию можно было собрать по частям и сделать очень большой, раз за разом присоединяя к ней все новые модули. Пуск первого модуля был назначен на 16 февраля 1986 года. Но из-за непогоды связь с центром управления была потеряна, и старт отложили. Только через 4 дня базовый блок станции отправился в космос с космодрома Байконур.

Внутри блока было все необходимое для жизни экипажа, управления и связи с Землей: все бортовые системы, рабочий - и одновременно обеденный стол, медицинская стойка, спортивные тренажеры и даже две небольших каюты, где капитан и помощник капитана могли лечь спать, прикрепившись к стене. Посмотреть на первый модуль станции "Мир" изнутри можно на сайте научно-популярного портала "Чердак".

Почти все в этом модуле было знакомо космонавтам, так как внутри он во многом походил на "Салют". Главное отличие "Мира" от семи предыдущих долговременных орбитальных станций заключалось в том, что с помощью стыковочных отсеков к базовому блоку можно было присоединить другие части станции. Первой такой "деталью" космического конструктора стал научный модуль "Квант". Прежде всего он предназначался для астрофизических наблюдений, но установленные на нем гироскопы на протяжении длительного времени служили и для ориентации станции в пространстве. К 1996 году к станции добавилось еще 5 модулей: научные "Квант-2", "Кристалл", "Спектр" и "Природа" и стыковочный отсек для прибывающих на станцию американских шаттлов.

Используя научное оборудование "Мира", ученые наблюдали вспышки сверхновых, черные дыры и атмосферу Земли, космонавты выращивали на станции полупроводниковые кристаллы, синтезировали органические соединения и сами служили подопытными – медики и биологи исследовали на них влияние космического изучения на человека. Российский сегмент МКС лишь в 2015 году сравнялся с "Миром" по количеству научного оборудования. Впрочем, сравнение это весьма условно: измерялась лишь масса доставленных на борт установок и не учитывалось, что современные приборы зачастую гораздо легче своих советских аналогов.

Жизнь на борту

День космонавта на борту был расписан по часам: подъем, научные эксперименты, два часа занятий спортом, восемь часов сна. Но каждый день оставалось и немного личного времени. "Я брал с собой на "Мир" штук 15 обыкновенных магнитофонных кассет. Мы часто устраивали коллективное прослушивание музыки на борту. У нас тогда был на станции один компьютер, диктофоны, кассетные плееры, которые проигрывали кассеты формата VHS. То есть у нас был достаточно небольшой объем информации и при этом физически очень большие объемы носителей этой информации", - вспоминает начальник Космоцентра Центра подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина, летчик-космонавт Салижан Шарипов. Но больше всего в свободное время он любил смотреть в иллюминатор: "Читать книжки и смотреть фильмы можно и на Земле, а я очень любил смотреть на Карибы. Для меня это самая красивая, самая контрастная часть планеты".

Каждый день космонавты связывались с Землей, но только раз в две недели им удавалось увидеть родных: "Нам устраивали сеансы видеосвязи с родными и друзьями, когда они приезжали в Центр управления полетами в Королеве. При этом сеансы связи были достаточно короткими, так как были возможны только во время пролета станции над территорией нашей страны, а это меньше 10 минут".

"Мир" в опасности

Станция "Мир" была рассчитана на 5 лет пребывания в космосе, но продолжала использоваться вплоть до 2000 года. За это время на ней побывало 104 космонавта из 12 стран. Первым иностранцем на борту оказался сириец, а американцев на станции "Мир" было даже большое, чем россиян.

Разумеется, что за столько лет не обошлось без происшествий. Первое из них случилось еще при стыковке базового блока с исследовательским модулем "Квант": какой-то непонятный предмет попал в стыковочный отсек, и космонавтам пришлось вне плана выходить в открытый космос, чтобы удалить его оттуда. Оказалось, что стыковке мешал улетевший мешок со средствами личной гигиены. Но по-настоящему неудачным для станции стал 1997 год, в течение которого произошло целых три серьезных нештатных ситуации: пожар, утечка из системы кондиционирования и столкновение грузового корабля "Прогресс-М34" с модулем "Спектр". Но все они, по счастью, благополучно разрешились, и никто из находившихся на борту космонавтов не пострадал.

В праздничный день, 23 февраля 1997 года, на станции "Мир" находились сразу шесть человек, члены 22-й и 23-й экспедиций. Новая экспедиция пребывает на станцию еще до того, как предыдущая отправилась на Землю, но система подачи кислорода не была рассчитана на такое число пассажиров, и для того, чтобы в момент "пересменки" кислорода хватило на всех, использовались специальные кислородные шашки.

К несчастью, одна из них воспламенилась. Начался пожар, станцию заполнил едкий дым, а путь до одного из двух пристыкованных к ней на случай эвакуации "Союзов" оказался отрезан. Стоит заметить, что пожар в космосе очень опасен: на станции быстро выгорает весь кислород, а огонь в невесомости не залить водой. К счастью, пожар удалось потушить с помощью огнетушителя. Но космонавты еще долго ходили в респираторах и избавлялись от летающих всюду хлопьев пены из огнетушителя.

В марте того же года на станции последовательно отказали три системы для получения кислорода, и тут же началась утечка из системы кондиционирования. Температура повысилась до 50°С. Справиться своими средствами с аварией космонавты не смогли, и в начале апреля на орбиту экстренно был отправлен "Прогресс-М34" с кислородными шашками, водой и материалами для ремонта. Однако устранить поломку удалось лишь к концу месяца: многие трубы системы кондиционирования растрескались от времени.

Не прошло и двух месяцев, как станцию постигло новое несчастье: во время эксперимента по ручной стыковке "Прогресса-М34" со станцией управление кораблем было потеряно и он врезался в станцию, повредил одну из солнечных батарей и оставил пробоину в модуле "Спектр". Чтобы не допустить разгерметизации всего орбитального комплекса, "Спектр" пришлось в буквальном смысле отрезать от остальных: не просто плотно закрыть ведущие в станцию люки, но и перерубить проходящие через него провода. Энергоснабжение станции было нарушено, и восстановить его удалось только к августу. Утечку воздуха из поврежденного модуля так и не удалось устранить.

На дне океана

После всех этих катастроф стало очевидно, что работать на станции "Мир" небезопасно, а просто так держать ее в космосе слишком дорого, поэтому было решено свести комплекс с орбиты и затопить его в Тихом океане. 23 марта 2001 года большая часть станции сгорела при прохождении атмосферы, а оставшиеся осколки упали неподалеку от островов Фиджи. Вместе со станцией на дно ушли все научные приборы и личные вещи космонавтов, например, передававшиеся от экипажа к экипажу новогодние елки и костюм Деда Мороза.

Хотя история космонавтики насчитывает лишь несколько десятилетий, она прошла уже через ряд важных этапов. Начало освоению околоземного пространства положили короткие (продолжавшиеся, как правило, по несколько суток) экспедиции на типовых космических кораблях. Пилотировавшие их космонавты сделали много важных наблюдений и открытий. Но на определенном этапе эти непродолжительные челночные рейсы за атмосферу перестали удовлетворять науку. Космические корабли обладали небольшими размерами и имели много специфических особенностей, которые не позволяли использовать их для долговременных серьезных научных исследований. Чтобы стать в космосе твердой ногой, космонавты должны были разместиться здесь хотя бы с минимальными удобствами и иметь под рукой много разнообразной научной аппаратуры. Таким космическим домом и одновременно космической лабораторией стали первые орбитальные станции. Их появление было важной вехой в истории пилотируемых полетов: вместе с ними на смену героической эпохе первооткрывателей пришла пора будней и трудной каждодневной работы.

Что же такое орбитальная станция? В некотором смысле ее можно считать большим космическим кораблем. К ее надежности предъявляются те же жесткие требования. Здесь функционируют те же системы жизнеобеспечения, что и у космических кораблей. Но есть у станции и свои особенности. Она не предназначена для возвращения на Землю. Как правило, она не имеет даже своей двигательной установки, поскольку коррекцию ее орбиты производят с помощью двигателей транспортного корабля. Зато на ней гораздо больше научного оборудования, она просторнее и уютнее, чем корабль. Космонавты прилетают сюда надолго — на несколько недель или даже месяцев. На это время станция становится их космическим домом, и для того чтобы сохранять в течение всего полета хорошую работоспособность, они должны чувствовать себя в ней комфортно и спокойно.

Первой в истории орбитальной космической станцией стал советский «Салют», выведенный на орбиту 19 апреля 1971 года. 30 июня того же года к станции пристыковался корабль «Союз-11» с космонавтами Добровольским, Волковым и Панаевым. Первая (и единственная) вахта продолжалась 24 дня. Затем некоторое время «Салют» находился в автоматическом беспилотном режиме, пока 11 ноября станция не закончила свое существование, сгорев в плотных слоях атмосферы.

За первым «Салютом» последовал второй, затем третий и так далее. В течение десяти лет в космосе одна за другой отработало целое семейство орбитальных станций. Десятки экипажей провели на них множество научных экспериментов. Все «Салюты» представляли собой космические многоцелевые исследовательские лаборатории для продолжительных исследований со сменным экипажем. В отсутствие космонавтов все системы станции управлялись с Земли. Для этого использовались малогабаритные ЭВМ, в память которых были заложены стандартные программы управления операциями полета. Общая длина станции составляла 20 метров, а объем — 100 кубических метров. Масса «Салюта» без транспортного корабля — 18900 кг.

Внутри станция делилась на три отсека, из которых два — переходный и рабочий — были герметическими, а третий агрегатный негерметическим. Оба герметических отсека были жилыми. Переходный отсек был выполнен в форме цилиндра диаметром 2 м и имел длину 3 м. В его состав входил стыковочный узел. Переборка с переходным люком-лазом отделяла его от рабочего отсека, который представлял собой комфортабельную лабораторию, приспособленную для отдыха и длительной научной работы. Здесь находилась основная часть исследовательской аппаратуры, а также устройства и агрегаты управления станцией, система жизнеобеспечения, приборы энергопитания и радиосвязи. Отсек имел 15 иллюминаторов и состоял из двух цилиндрических зон, соединенных конической частью. Малый цилиндр имел диаметр 2, 9 м при длине 3, 8 м, а большой цилиндр - - диаметр 4, 15 м и длину 4. 1 м. Ширина конической части составляла 1, 2 м. В рабочем отсеке космонавты проводили большую часть своего времени: работали, выполняли физические упражнения, принимали пищу и отдыхали.

В зоне малого диаметра был расположен столик для приема пищи. Здесь же был закреплен бачок с питьевой водой. (Вода в емкостях консервировалась путем добавления ионов серебра; каждый космонавт для питья использовал индивидуальный мундштук, присоединенный к шлангу.) Рядом находился подогреватель пищи. В этой зоне хранились предметы, необходимые космонавтам для проведения досуга: библиотечка, альбом для рисования, магнитофон и кассеты к нему. В зоне большого диаметра по правому и левому борту были расположены спальные места. Они имели устройства, позволяющие зафиксировать тело в любом положении. Тут же находились холодильники с запасами продуктов и баки с водой. На заднем днище этой зоны помещался туалет. Он был отделен от остальной части рабочего отсека и имел принудительную вентиляцию. Для удаления жидких и твердых отходов жизнедеятельности служило специальное ассенизационное устройство. Умывальника и душа на первом «Салюте» не было. Туалет заключался в обтирании лица и тела специальными гигиеническими салфетками и полотенцами. В конической части был расположен комплекс средств для выполнения физических упражнений и медицинских исследований, в частности — бегущая дорожка. Во время выполнения физических упражнений космонавты одевали специальные костюмы, не допускавшие распространения запаха пота.

Средства ручного управления и контроля основных систем и научной аппаратуры станции были расположены на семи постах. В зоне малого диаметра было четыре поста. Один из них — центральный пост управления станцией. Он был рассчитан для одновременной работы двух человек. Тут находились два кресла, перед которыми был расположен пульт управления. Отсюда можно было управлять двигателями и системой ориентации станции. На шести остальных постах можно было проводить наблюдения и исследования. В станции помещалось много разнообразной аппаратуры, в том числе крупногабаритные телескоп «Орион» и гамма-телескоп «Анна-Ш» (для исследования космического гамма-излучения).

За рабочим отсеком находился нерабочий агрегатный. В нем размещались двигательные установки, антенны систем радиосвязи, система терморегулирования, телекамера. Радиосвязь с Землей на первом «Салюте» поддерживалась в основном в телефонном режиме. Телевизионная система тоже была, но она требовала много энергии. Система электропитания включала в себя солнечные и аккумуляторные батареи. Первые были жестко закреплены на корпусе станции и для того, чтобы солнечные лучи были перпендикулярны к их плоскости, требовали специальной ориентации на солнце. Кадмий-никелевый аккумулятор работал совместно с солнечной батареей в режиме «заряд-разряд», поскольку около 40% времени на каждом витке станция находилась в тени Земли. Кроме того, на «Салюте» был резервный аккумулятор на случай мощных и больших по продолжительности отдач энергии.

Система терморегулирования состояла из независимых жидкостных контуров охлаждения и обогрева, имевших внутреннюю и наружную магистрали. Избыточное тепло при необходимости излучалось в космос радиатором-охладителем. Если же на станцию, наоборот, требовалось подвести тепло, то оно снималось с радиатора-нагревателя на солнечной стороне. Таким образом в жилых отсеках поддерживалась температура в пределах 15-25 градусов. Система жизнеобеспечения поддерживала необходимый газовый состав, поглощала запахи и пыль, обеспечивала экипаж пищей, водой, удаляла отходы жизнедеятельности. Подача кислорода и поглощение углекислого газа происходили в блоках регенератора. При этом воздух, проходя через высокоактивное химическое вещество, обогащался кислородом и освобождался от углекислого газа, а прогоняясь вентиляторами через фильтры, очищался от пыли и сора. В разных местах станции были размещены газовые анализаторы, которые постоянно контролировали газовый состав.

Вслед за СССР свою орбитальную станцию запустили в космос США. 14 мая 1973 года на орбиту была выведена их станция «Скайлэб» («Небесная лаборатория»). Основой для нее послужила третья ступень ракеты «Сатурн-5», которая использовалась в прежних лунных экспедициях для разгона корабля «Аполлон» до второй космической скорости. Большой водородный бак был переоборудован при этом в бытовые помещения и лабораторию, а меньший по размерам кислородный бак превращен в контейнер для сбора отходов.

«Скайлэб» включала в себя собственно блок станции, шлюзовую камеру, причальную конструкцию с двумя стыковочными узлами, две солнечные батареи и отдельный комплект астрономических приборов (в его состав входило восемь различных аппаратов и цифровая вычислительная машина). Общая длина станции достигала 25 м, масса 83 тонны, внутренний свободный объем 360 кубических метров. Для ее выведения на орбит}7 использовалась мощная ракета-носитель «Сатурн-5», способная поднимать на околоземную орбиту до 130 тонн полезного груза. Собственных двигателей для коррекции орбиты «Скэйлэб» не имела. Ее осуществляли с помощью двигателей космического корабля «Аполлон». Ориентация станции изменялась с помощью трех силовых гироскопов и микродвигателей, работавших на сжатом газе. За время функционирования «Скайлэб» на ней побывали три экипажа.

По сравнению с «Салютом» «Скайлэб» был значительно вместительнее. Длина шлюзовой камеры составляла 5, 2 м, а ее диаметр -- 3, 2 м. Здесь в баллонах высокого давления хранились бортовые запасы газов (кислорода и азота). Блок станции имел длину 14, 6 м при диаметре 6, 6 м. Он был разделен на лабораторный и бытовой отсеки. Бытовой отсек в свою очередь делился на четыре помещения для сна, для личной гигиены, для тренировок и экспериментов, для проведения досуга, для приготовления и приема пищи. Высота их составляла 2 м. Помещение для сна было разделено на три спальные кабины по числу астронавтов. В каждой из них было шесть небольших шкафчиков и спальный мешок. Вход в каждую кабину был завешен шторой.

Помещение для гигиены было снабжено умывальником и приемником отходов жизнедеятельности. Умывальник представлял собой закрытую сферу, имевшую два отверстия для рук, снабженные резиновыми заслонками. Здесь же находился душ, отделенный от остального помещения занавеской. Разбрызгиваемые через распылитель капли воды всасывались затем в коллектор потоком воздуха. Каждый астронавт имел свой индивидуальный шкафчик для туалетных принадлежностей. Помещение для отдыха, приготовления и приема пищи имело стол с конфорками для разогревания еды, печку, шкафы и шкафы-холодильники. (Астронавты имели широкий набор замороженных продуктов, включая холодные каши, картофельные салаты, блюда из говяжьей вырезки.) Стол был с трех сторон оборудован тремя индивидуальными кранами для питьевой воды. У каждого астронавта был свой поднос с ячейками для разогрева пищи. Магниты подноса поддерживали нож и вилку. В этом же помещении находились три кресла, магнитофон и книги. В помещении для тренировок и экспериментов размещался велоэргометр. Лабораторный отсек был в два раза больше бытового. Его внутренний диаметр составлял 6, 4 м.

На проходящем в эти дни Парижском авиасалоне в Ле-Бурже представители Китая предложили Роскосмосу участвовать в проекте Китайской космической станции. Как заявил глава госкорпорации Игорь Комаров, какой-либо договорённости и планов нет: у станций разное наклонение орбиты. Пока что Россия не планирует присоединяться к проекту.

План станции, о которой идёт речь, относительно финализирован. Сама пилотируемая китайская космонавтика молода - первый китаец-тайкунавт появился менее полутора десятков лет назад. Однако после закрытия проекта МКС в 20-х годах этого века КНР может оказаться одной - если не единственной - из стран с функционирующей станцией на орбите Земли.

Закрытый клуб МКС

Оба проекта тянутся чуть ли не на полвека назад в прошлое Холодной войны. Планы международной многомодульной космической станции под названием «Свобода» («Фридом») озвучили в 1984 году при Рейгане. 40-й президент в США в наследство от предшественника получил один из самых дорогих орбитальных носителей в истории «Спейс Шаттл» и ни одной постоянной орбитальной станции, а новое руководство в США всегда .

К счастью «Мир-2» не остался всего лишь фантазией моделеров симулятора Orbiter : через адаптер PMA-1 к американскому сегменту присоединены модули «Заря » и базовый блок «Мира-2», ставший «Звездой ».

За восемнадцать лет на орбите МКС приобрела свой нынешний размах. Ставшую одной из самых дорогих структур человечества станцию посетили граждане нескольких десятков государств, многие страны проводят на ней эксперименты - достаточно лишь быть партнёром.

Но членство в проекте есть только у США, их союзников и присоединившейся России. Не участвует в МКС наравне с остальными, к примеру, Индия или Южная Корея. У других стран есть настоящие барьеры к участию. Скорее всего, ни один гражданин КНР на борту станции никогда не побывает. Вероятная причина подобного - геополитические мотивы и политическая неприязнь. К примеру, всем исследователям американского космического агентства НАСА запрещено работать с гражданами Китая, связанными с китайскими государственными или частными организациями.

Быстрый старт

Первый тайкунавт появился в 2003 году. Аппарат «Шэньчжоу-5 » вывел на орбиту Ян Ливэя . Пусть и куда позже, но Китай стал третьей нацией в мире после СССР и США, создавшей возможность вывода человека на орбиту Земли. Ответ на вопрос, насколько независимо была проведена эта работа, - это удел любителей поспорить. Но корабль «Шэньчжоу» как внешне, так и внутренне напоминает советский «Союз», а один из российских учёных с мировым именем получил 11 лет заключения по обвинению в передаче космических технологий Китаю.

Cвою первую космическую станцию «Тяньгун-1 » Китай вывел на орбиту в 2011 году. Внешне станция напоминает ранние аппараты серии «Салют »: она состояла из одного модуля и не предусматривала расширения или стыковки более одного корабля. Станция прибыла на заданную орбиту. Через месяц была проведена автоматическая стыковка беспилотного корабля «Шэньчжоу-8». Корабль отстыковался и пристыковался вновь, чтобы протестировать системы сближения и стыковки. Летом 2012 года «Тяньгун-1» посещали два экипажа тайкунавтов.

«Тяньгун-1 »

В мировой истории запуск человека - это 1961 год, выход в космос -1965, автоматическая стыковка - 1967, стыковка с космической станцией - 1971. Китай стремительно повторял космические рекорды, которые США и СССР ставили поколения назад, он наращивал опыт и технологии, пусть и прибегая к копированию.

Визиты на первую китайскую космическую станцию длились недолго, всего несколько дней. Как можно заметить, это была не совсем полноценная станция - её создавали для отработки технологий сближения и стыковки. Два экипажа - и её оставили.

На данный момент «Тяньгун-1» постепенно сходит с орбиты, остатки аппарата упадут на Землю где-то в конце 2017 года . Вероятно, это будет неконтролируемый сход, поскольку со станцией потеряна связь .

Базовый модуль «Тяньхе »

В конструкции 22-тонного «Тяньхе» заметны схожести с базовым модулем «Мира» и «Звездой» МКС, которые произошли от «Салютов». В передней части модуля расположен стыковочный узел, снаружи размещёны робоманипулятор, гиродины и солнечные панели. Внутри модуля находятся зона для хранения припасов и научных экспериментов. Экипаж модуля - 3 человека.

Научный модуль «Вэньтянь »

Два научных модуля будут обладать примерно тем же размером, что и «Тианьхэ», примерно той же массой - 20 тонн. На «Вэньтянь» хотят поставить ещё один робоманипулятор поменьше для проведения экспериментов в открытом космосе и маленькую шлюзовую камеру.

Научный модуль «Мэнтянь »

В «Мэнтяне» расположен шлюз для выхода в открытый космос и дополнительный стыковочный узел.

Из-за скудности доступной информации илюстрация Bisbos.com допускает вольности в предположениях и догадках, но даёт хорошее представление о будущей станции. Здесь кроме модулей станции присутствует грузовой корабль модели «Тяньчжоу» (в левом верхнем углу) и корабль экипажа серии «Шэньчжоу» (в правом нижнем углу).

Возможно, эти планы можно было бы объединить с китайским проектом. Но 19 июня глава «Роскосмоса» Игорь Комаров заявил , что пока таких планов нет:

Они предлагали, мы обмениваемся предложениями об участии в проектах, но у них другое наклонение, другая орбита и несколько отличные от нас планы. Пока договоренности и планы в будущем, конкретного ничего нет.

Приводимая проблема в расположении станции - это наклонение, одна из важнейших характеристик орбиты любого спутника. Это угол между плоскостью орбиты и плоскостью отсчёта - в данном случае экватора Земли.

Наклонение орбиты Международной космической станции составляет 51,6°, что само по себе любопытно. Дело в том, что при запуске искусственного спутника Земли наиболее экономично прибавлять скорость, которую даёт вращение планеты, то есть запускать с наклоном, равным широте. Широта мыса Канаверал в США, где расположены стартовые площадки шаттлов, - 28°, Байконура - 46°. Поэтому при выборе конфигурации была сделана уступка одной из сторон. К тому же с получившейся станции можно фотографировать куда больше суши. С Байконура обычно запускают с наклонением в 51,6°, чтобы отработавшие ступени и сама ракета в случае аварии не упали на территорию Монголии или Китая.

Отделившиеся от МКС российские модули сохранят наклонение орбиты в 51,6°, если, конечно, его не поменять, что энергетически очень затратно - потребует манёвров на орбите, то есть топлива и двигателей, вероятно, «Прогрессов». Заявления о Национальной российской космической станции также

Кратко о статье: МКС - самый дорогостоящий и амбициозный проект человечества на пути к освоению космоса. Впрочем, строительство станции в самом разгаре, и пока неизвестно, что будет с ней через пару-другую лет. Мы рассказываем о создании МКС и планах по ее завершению.

Космический дом

Международная космическая станция

Ты остаешься за главную. Но ничего не трогай.

Шутка русских космонавтов в адрес американки Шэннон Люсид, которую они повторяли каждый раз, когда выходили со станции “Мир” в открытый космос (1996).

В далеком 1952 году немецкий ракетостроитель Вернер фон Браун говорил, что человечеству очень скоро понадобятся космические станции: как только оно выйдет в космос, его уже будет не остановить. А для планомерного освоения Вселенной нужны орбитальные дома. 19 апреля 1971 года Советским Союзом запущена первая в истории человечества космическая станция “Салют 1”. Она была длиной всего 15 метров, а объем обитаемого пространства составлял 90 квадратных метров. По нынешним меркам первопроходцы летали в космос на ненадежном металлоломе с начинкой из радиоламп, однако тогда казалось, что в космосе для человека больше нет преград. Сейчас, 30 лет спустя, над планетой висит всего один обитаемый объект - “Международная космическая станция”.

Она - самая крупная, продвинутая, но в то же время и самая дорогостоящая станция среди всех, что когда-либо запускались. Все чаще задаются вопросы - а нужна ли она людям? Мол, что вообще нам надо в космосе, если и на Земле осталось так много проблем? Пожалуй, стоит разобраться - что представляет собой этот амбициозный проект?

Рокот космодрома

Международная космическая станция (МКС) - совместный проект 6 космических агентств: Федерального космического агентства (Россия), Национального агентства по аэронавтике и исследованию космического пространства (США), Японского Аэрокосмического Исследовательского Управления (JAXA), Канадского космического агентства (CSA/ASC), Бразильского космического агентства (AEB) и Европейского космического агентства (ESA).

Впрочем, не все члены последнего приняли участие в проекте “МКС” - Великобритания, Ирландия, Португалия, Австрия и Финляндия отказались от этого, а Греция и Люксембург присоединились позднее. По сути, в основе МКС лежит синтез несостоявшихся проектов - русской станции “Мир-2” и американской “Свобода”.

Работа над созданием МКС началась в 1993 году. Станция “Мир” была запущена 19 февраля 1986 года и имела гарантийный срок эксплуатации в 5 лет. Фактически она провела на орбите 15 лет - из-за того, что у страны просто не было денег на запуск проекта “Мир-2”. У американцев были похожие проблемы - холодная война закончилась, и их станция “Свобода”, на одно проектирование которой уже было истрачено около 20 миллиардов долларов, оказалась не у дел.

Россия имела 25-летнюю практику работы с орбитальными станциями, уникальные методики длительного (свыше года) пребывания человека в космосе. Кроме того, у СССР и США имелся неплохой опыт совместной работы на борту станции “Мир”. В условиях, когда ни одна страна не могла самостоятельно потянуть дорогую орбитальную станцию, МКС стала единственной альтернативой.

15 марта 1993 года представители Российского космического агентства и научно-производственного объединения “Энергия” обратились к NASA с предложением о создании МКС. 2 сентября подписано соответствующее правительственное соглашение, а к 1 ноября - подготовлен детальный план работ. Финансовые вопросы взаимодействия (поставки оборудования) были решены летом 1994 года, а к проекту присоединилось 16 стран.

Поехали!

Развертывание МКС было начато Россией 20 ноября 1998 года. Ракета “Протон” вывела на орбиту функционально-грузовой блок “Заря”, который, наряду с американским стыковочным модулем NODE-1, доставленным в космос 5 декабря того же года шаттлом “Индевер”, составил “костяк” МКС.

“Заря” - наследник советского ТКС (транспортный корабль снабжения), разработанного для обслуживания боевых станций “Алмаз”. На первой стадии сборки МКС она стала источником электроэнергии, складом оборудования, средством навигации и корректировки орбиты. Все остальные модули МКС сейчас имеют более конкретную специализацию, в то время как “Заря” практически универсальна и в будущем станет выполнять функции хранилища (питание, топливо, приборы).

Официально “Заря” находится в собственности США - они оплатили ее создание - однако фактически модуль собирали с 1994 по 1998 годы в Государственном космическом центре имени Хруничева. Он был включен в состав МКС вместо модуля “Bus-1”, спроектированного американской корпорацией “Локхид”, поскольку тот стоил 450 миллионов долларов против 220 миллионов за “Зарю”.

У “Зари” три стыковочных шлюза - по одному с каждого конца и один сбоку. Ее солнечные батареи достигают 10,67 метров в длину и 3,35 метров в ширину. Кроме того, на модуле установлено шесть никель-кадмиевых аккумуляторов, способных выдавать около 3 киловатт мощности (первое время с их зарядкой возникали проблемы).

По внешнему периметру модуля расположено 16 топливных баков общим объемом в 6 кубометров (5700 килограммов горючего), 24 поворотных реактивных двигателя большого размера, 12 маленьких, а также 2 главных двигателя для серьезных орбитальных маневров. “Заря” способна на автономный (беспилотный) полет в течение 6 месяцев, однако из-за задержек с российским служебным модулем “Звезда” ей пришлось летать пустой в течение 2 лет.

Модуль “Unity” (создан корпорацией “Боинг”) отправился в космос вслед за “Зарей” в декабре 1998 года. Будучи оборудованным шестью стыковочными шлюзами, он стал центральным соединительным узлом для последующих модулей станции. “Unity” жизненно важен для МКС. Рабочие ресурсы всех модулей станции - кислород, вода и электричество - проходят именно через него. На “Unity” также установлена базовая система радиосвязи, позволяющая использовать коммуникационные возможности “Зари” для общения с Землей.

Служебный модуль “Звезда” - главный российский сегмент МКС - запущен 12 июля 2000 года и состыковался с “Зарей” 2 недели спустя. Его каркас построили еще в 1980-х годах для проекта “Мир-2” (дизайн “Звезды” очень напоминает первые станции “Салют”, а ее конструктивные особенности - станцию “Мир”).

Упрощенно говоря, этот модуль - жилье для космонавтов. Он оснащен системами жизнеобеспечения, связи, управления, обработки данных, а также двигательной установкой. Общая масса модуля - 19050 килограммов, длина - 13,1 метра, размах солнечных батарей - 29,72 метра.

В “Звезде” имеется два спальных места, велотренажер, беговая дорожка, туалет (и другие гигиенические установки), холодильник. Наружный обзор обеспечивают 14 иллюминаторов. Российская электролитическая система “Электрон” разлагает отработанную воду. Водород выводится за борт, а кислород поступает в систему жизнеобеспечения. В паре с “Электроном” работает система “Воздух”, поглощающая углекислый газ.

Теоретически, отработанную воду можно очистить и использовать повторно, однако на МКС такое практикуется редко - свежую воду доставляют на борт грузовые “Прогрессы”. Надо сказать, что система “Электрон” несколько раз барахлила и космонавтам приходилось использовать химические генераторы - те самые “кислородные свечи”, которые однажды вызвали пожар на станции “Мир”.

В феврале 2001 года к МКС (на один из шлюзов “Unity”) присоединен лабораторный модуль “Destiny” (“Судьба”) - алюминиевый цилиндр весом 14,5 тонн, длиной 8,5 метров и диаметром 4,3 метра. Он оборудован пятью монтажными стойками с системами жизнеобеспечения (каждая весит 540 килограммов и может производить электричество, остужать воду и контролировать состав воздуха), а также доставленными чуть позже шестью стойками с научным оборудованием. Оставшиеся 12 пустых установочных мест будут заняты со временем.

В мае 2001 года к “Unity” присоединили главный шлюзовой отсек МКС - “Quest Joint Airlock”. Этот шеститонный цилиндр размерами 5,5 на 4 метра оснащен четырьмя баллонами высокого давления (2 - кислород, 2 - азот), позволяющими компенсировать утрату выпущенного наружу воздуха, и стоит сравнительно недорого - всего 164 миллиона долларов.

Его рабочее пространство в 34 кубометра используется для выходов в открытый космос, причем размеры шлюза позволяют использовать скафандры любых типов. Дело в том, что устройство наших “Орланов” предполагает их применение только на российских переходных отсеках, аналогичная ситуация с американскими EMU.

В этом модуле космонавты, выходящие в космос, также могут отдыхать и дышать чистым кислородом, чтобы избавиться от декомпрессионной болезни (при резкой смене давления азот, количество которого в тканях наших тел достигает 1 литра, переходит в газообразное состояние).

Последним из собранных модулей МКС является российский стыковочный отсек “Пирс” (СО-1). Создание СО-2 было прекращено из-за проблем с финансированием, поэтому на МКС сейчас имеется только один модуль, к которому можно без труда пристыковать корабли “Союз-ТМА” и “Прогресс” - причем сразу три штуки. Кроме того, из него можно выходить наружу космонавтам, одетым в наши скафандры.

И, наконец, нельзя не назвать еще один модуль МКС - багажный многоцелевой модуль обеспечения. Строго говоря, их три - “Леонардо”, “Рафаэлло” и “Донателло” (художники эпохи Возрождения, а также трое из четырех ниндзя-черепашек). Каждый модуль представляет собой практически равносторонний цилиндр (4,4 на 4,57 метра), перевозимый на шаттлах.

В нем может храниться до 9 тонн груза (собственный вес - 4082 килограмма, с максимальной загрузкой - 13154 килограмма) - припасов, доставляемых на МКС, и отходов, увозимых с нее. Весь багаж модуля находится в обычной воздушной среде, поэтому космонавты могут добраться до него, не используя скафандры. Багажные модули были изготовлены в Италии по заказу NASA и относятся к американским сегментам МКС. Они используются поочередно.

Полезные мелочи

Помимо основных модулей, на МКС находится большое количество дополнительного оборудования. Оно уступает по размерам модулям, но без него эксплуатация станции невозможна.

Рабочие “руки”, вернее, “рука” станции - манипулятор “Canadarm2”, смонтированный на МКС в апреле 2001. Эта высокотехнологичная машина стоимостью 600 миллионов долларов способна передвигать объекты весом до 116 тонн - например, помогать в монтаже модулей, стыковать и разгружать шаттлы (их собственные “руки” очень похожи на “Canadarm2”, только меньше и слабее).

Собственная длина манипулятора - 17,6 метров, диаметр - 35 сантиметров. Он управляется космонавтами из лабораторного модуля. Самое интересное заключается в том, что “Canadarm2” не закреплен на одном месте и способен передвигаться по поверхности станции, обеспечивая доступ к большинству ее частей.

К сожалению, из-за различий в портах подключения, расположенных по поверхности станции, “Canadarm2” не может перемещаться по нашим модулям. В недалеком будущем (предположительно, 2007 год) на российском сегменте МКС планируется установить ERA (European Robotic Arm) - более короткий и слабый, но более аккуратный манипулятор (точность позиционирования - 3 миллиметра), способный работать в полуавтоматическом режиме без постоянного управления космонавтами.

В соответствии с требованиями безопасности проекта МКС, на станции постоянно дежурит спасательный корабль, способный в случае необходимости доставить экипаж на Землю. Сейчас эту функцию выполняет старый добрый “Союз” (модель ТМА) - он способен принять на борт 3 человек и обеспечить их жизнедеятельность в течение 3,2 суток. “Союзы” имеют небольшой гарантийный срок пребывания на орбите, поэтому их меняют каждые 6 месяцев.

Рабочими лошадками МКС в настоящее время служат российские “Прогрессы” - родные братья “Союзов”, работающие в беспилотном режиме. За сутки космонавт потребляет около 30 килограммов груза (еда, вода, средства гигиены и т. п.). Следовательно, для штатного шестимесячного дежурства на станции одному человеку необходимо 5,4 тонны припасов. Возить столько на “Союзах” невозможно, поэтому снабжением станции занимаются в основном шаттлы (до 28 тонн груза).

После прекращения их полетов, с 1 февраля 2003 до 26 июля 2005 вся нагрузка по вещевому обеспечению станции лежала на “Прогрессах” (2,5 тонны нагрузки). После разгрузки корабля он заполнялся отходами, отстыковывался в автоматическом режиме и сгорал в атмосфере где-нибудь над Тихим океаном.

Экипаж: 2 человека (по состоянию на июль 2005), максимум - 3

Высота орбиты: От 347,9 км до 354,1 км

Наклон орбиты: 51,64 градуса

Суточных оборотов вокруг Земли: 15,73

Пройденное расстояние: Около 1,5 миллиарда километров

Средняя скорость: 7,69 км/с

Нынешняя масса: 183,3 тонны

Масса топлива: 3,9 тонны

Объем жилого пространства: 425 квадратных метров

Средняя температура на борту: 26,9 градусов Цельсия

Предполагаемое завершение строительства: 2010 год

Планируемый срок работы: 15 лет

Полная сборка МКС потребует 39 полетов шаттлов и 30 полетов “Прогрессов”. В готовом виде станция будет выглядеть так: объем воздушного пространства - 1200 кубометров, масса - 419 тонн, энерговооруженность - 110 киловатт, общая длина конструкции - 108,4 метра (по модулям - 74 метра), экипаж - 6 человек.

На перепутье

До 2003 года постройка МКС шла своим чередом. Некоторые модули отменялись, другие задерживались, иногда возникали проблемы с деньгами, неисправным оборудованием - в общем, дело шло туго, но все же за 5 лет своего существования станция стала обитаемой и на ней периодически проводились научные эксперименты.

1 февраля 2003 при входе в плотные слои атмосферы погиб шаттл “Колумбия”. Американская программа пилотируемых полетов была приостановлена на 2,5 года. Учитывая, что ждущие своей очереди модули станции могли выводиться на орбиту только шаттлами, само существование МКС оказалось под угрозой.

К счастью, США и Россия смогли договориться о перераспределении расходов. Мы взяли на себя обеспечение МКС грузами, а сама станция была переведена на режим ожидания - на ее борту постоянно находились два космонавта, следившие за исправностью оборудования.

Запуски на шаттлах

После успешного полета шаттла “Дискавери” в июле-августе 2005 года появилась надежда на то, что строительство станции будет продолжено. Первым в очереди на запуск стоит близнец соединительного модуля “Unity” - “Node 2”. Предварительная дата его старта - декабрь 2006.

Европейский научный модуль “Колумб” будет вторым: запуск намечен на март 2007. Эта лаборатория уже готова и ждет своего часа - ее необходимо будет присоединить к “Node 2”. Она может похвастаться хорошей противометеоритной защитой, уникальным аппаратом по исследованию физики жидкостей, а также Европейским физиологическим модулем (комплексное медицинское обследование прямо на борту станции).

Следом за “Колумбом” пойдет японская лаборатория “Кибо” (“Надежда”) - ее старт назначен на сентябрь 2007. Она интересна тем, что имеет свой собственный механический манипулятор, а также закрытую “террасу”, где можно проводить эксперименты в условиях открытого космоса, фактически не покидая корабля.

Третий соединительный модуль - “Node 3” должен отправиться на МКС в мае 2008. В июле 2009 планируется запустить уникальный вращающийся модуль-центрифугу CAM (Centrifuge Accommodations Module), на борту которого будет создаваться искусственная гравитация в пределах от 0,01 до 2 g. Он рассчитан, в основном, на научные исследования - постоянное проживание космонавтов в условиях земного тяготения, так часто описываемое фантастами, не предусматривается.

В марте 2009 на МКС полетит “Cupola” (“Купол”) - итальянская разработка, которая, как следует из ее названия, представляет собой бронированный обзорный купол для визуального контроля над манипуляторами станции. Для безопасности иллюминаторы будут оборудованы наружными заслонками, предохраняющими от метеоритов.

Последним модулем, доставленным на МКС американскими шаттлами, станет “Научно-силовая платформа” - массивный блок солнечных батарей на ажурной металлической ферме. Он обеспечит станцию энергией, необходимой для нормального функционирования новых модулей. На нем также будет установлена механическая “рука” ERA.

Запуски на “Протонах”

Российскими ракетами “Протон” предполагается довезти до МКС три крупных модуля. Пока что известен лишь очень приблизительный график полетов. Так, в 2007 году планируется добавить к станции наш запасной функциональный грузовой блок (ФГБ-2 - близнец “Зари”), который будет превращен в многофункциональную лабораторию.

В том же году “Протоном” должна быть развернута европейская рука-манипулятор ERA. И, наконец, в 2009 году надо будет ввести в эксплуатацию российский исследовательский модуль, функционально похожий на американский “Destiny”.

* * *

МКС - самый крупный, дорогой и долгосрочный космический проект за всю историю человечества. Пока станция еще не достроена, ее стоимость можно оценить лишь приблизительно - свыше 100 миллиардов долларов. Критика в адрес МКС чаще всего сводится к тому, что на эти деньги можно осуществить сотни непилотируемых научных экспедиций к планетам Солнечной системы.

В подобных обвинениях есть доля правды. Однако это очень ограниченный подход. Во-первых, здесь не учитывается потенциальная прибыль от разработки новых технологий при создании каждого нового модуля МКС - а ведь ее приборы действительно стоят на переднем крае науки. Их модификации могут быть использованы в повседневной жизни и способны принести гигантский доход.

Нельзя забывать о том, что благодаря программе МКС человечество получает возможность сохранить и преумножить все драгоценные технологии и навыки пилотируемых полетов в космос, которые были добыты во второй половине 20 века за неимоверную цену. В “космической гонке” СССР и США потрачены бешеные деньги, погибло множество людей - все это может оказаться напрасным, если мы прекратим двигаться в том же направлении.