Космос. Международная космическая станция. Орбитальная космическая станция

(ОС) - космический аппарат, предназначенный для длительного пребывания людей на околоземной орбите с целью проведения научных исследований в условиях космического пространства, разведки, наблюдений за поверхностью и атмосферой планеты, астрономических наблюдений...

Орбитальная станция от искусственных спутников Земли отличается наличием экипажа , который периодически сменяется с помощью транспортных пилотируемых кораблей (в том числе многоразовых), доставляющих на ОС смену экипажа, запасы топлива и материалов для функционирования технических систем станции, средства жизнеобеспечения экипажа, личную корреспонденцию, запасные части для ремонта и модернизации самой станции, блоки оборудования для расширения её функций, материалы для проведения новых исследований и т. п. Спускаемый аппарат транспортного корабля доставляет на Землю сменённых членов экипажа и результаты проведённых исследований и наблюдений.

Создание орбитальной станции – очень сложное и дорогостоящее сооружение, поэтому их разрабатывали пока только СССР/Россия, США, Европа/ESA, Япония и Китай. При этом Россия и США имели полноценные орбитальные станции («Салют», «Алмаз», «Мир» в СССР и «Скайлэб» в США), а Европа и Япония - модули международной орбитальной станции. В начале XXI века все эти, а также другие страны создали и эксплуатируют международную космическую станцию (МКС). Китай запустил первую ОС «Тяньгун» в 2011 г. Также планы по созданию ОС имеют Иран и частные компании.

История первой орбитальной станции «Салют»

Первая орбитальная станция «Салют», предназначенная для длительных полетов по орбите вокруг Земли, была запущена 19 апреля 1971 года.Мощная ракета «Протон» вывела на орбиту высотой от 200 до 222 километров над Землёй.

После отделения последней ступени ракеты были сброшены защитные крышки, освободились прижатые к корпусу антенны, раскинулись вправо и влево солнечные батареи. Орбитальный блок стал похож на гордо парящую гигантскую птицу. Крылья его начали ловить солнечные лучи, превращать их в электрический ток. Он побежал по бесчисленным проводам и оживил станцию. Зашумели моторы, проснулись приборы, заработала радиосвязь с Землёй.

Орбитальный блок – солидное сооружение! Он больше троллейбуса! Длина – около 16 метров, поперечник – 4 метра, вес – около 19 тонн. Он летит в автоматическом режиме. 23 апреля в космос запускается транспортный космический корабль «Союз–10», на борту которого командир В. А. Шаталов, борт-инженер А. С. Елисеев и инженер-испытатель Н. Н. Рукавишников. Через день они успешно стыкуются с орбитальным блоком, проверяют надёжность стыковки, пробуют управлять орбитальным блоком с корабля - всё в порядке. Они отделяются и 25 апреля благополучно возвращаются на Землю.

Орбитальный блок готов к приёму своего основного экипажа. 5 июня 1971 г. стартует транспортный космический корабль «Союз–11»: командир Г. Т. Добровольский, бортинженер В. Н. Волков и инженер-испытатель В. И. Пацаев. 7 июня корабль стыкуется с орбитальным блоком - теперь орбитальная станция «Салют» собрана окончательно, т.к. орбитальный блок был лишь ее частью. Вторая часть – транспортный корабль «Союз». Всё сооружение в целом длиной двадцать три метра и весит уже больше двадцати пяти тонн.

Космонавты переходят в орбитальный блок, но люк за собой не закрывают – это уже их новый большой дом.

Вначале самая узкая её часть – переходной отсек, поперечником всего два метра. Через люк космонавты проплывают в рабочий отсек – он более просторный, хотя вокруг много различного оборудования. Все продумано для жизни космонавтов: столик для еды, «бегущая дорожка» для занятий, эспандеры…

Сложнейшая техника: система ориентации и управления движением (позволяет разворачивать станцию и удерживать её в нужном положении; разгоняя или притормаживая – менять орбиту); комплекс средств жизнеобеспечения – это разные приспособления, которые создают космонавтам нормальные условия жизни; радиокомплекс для радиосвязи с Землёй. Связь самая разная: телефонная, телевизионная. Есть возможность автоматически передавать на Землю записи результатов научных работ. В случае необходимости можно с Земли по радио управлять станцией; система электропитания - вся техника станции работает с помощью электроэнергии, которую дают в основном солнечные батареи. Попутно они заряжают аккумуляторы, за счёт которых станция работает ночью, когда солнца нет.

Работа на станции

Работа на станции началась 7 июня 1971 г. Космонавты разгоняют «Салют» чуть быстрее и поднимают его на более высокую орбиту - от 239 до 265 километров и приступают к научной работе.

С помощью особого телескопа «Орион» фотографируют звёзды. Наблюдают и фотографируют Землю – облака, океаны, материки. Внимательно следят за своим здоровьем. Старательно ухаживают за опытным огородом. Там были посажены и проросли семена хибинской капусты, льна. Они ведут дневники, записывая в них и подробности своего быта, и научные наблюдения.

Экипаж работал на «Салюте» 23 дня. 29 июня они переносят все научные материалы в корабль «Союз–11», 30 июня сами переходят туда, закрывают за собой люк, отделяются от орбитального блока и идут на посадку. Все трое в прекрасном настроении. Но случается непредвиденное: ещё до входа в атмосферу, за тридцать минут до приземления, происходит авария. Нарушается герметичность кабины, в которой находятся космонавты. Через образовавшуюся щель воздух начинает стремительно вытекать наружу... Произведена мягкая автоматическая посадка корабля «Союз–11», но космонавты погибли...

Опустевший орбитальный блок «Салюта» после трагедии летает в космосе ещё три с половиной месяца, постепенно теряя высоту. 11 ноября 1971 г. он входит в плотные слои земной атмосферы и сгорает над Тихим океаном.

Научные материалы экспедиции имели важное значение для науки, а опыт космонавтов (24 дня) доказал, что человек может долго жить и работать в условиях невесомости.

Станция «Салют» была первой в мире долговременной орбитальной научной станцией.

25 июня 1974 г. в СССР запускают станцию «Салют–3». Затем будут «Салют-4», «Салют-5»… Это была серия пилотируемых одномодульных орбитальных станций СССР, они функционировали до 1999 г. Под общим названием «Салют» на орбиту выводились орбитальные станции по гражданской программе «Долговременная орбитальная станция» (ДОС), а по военной программе - «Алмаз».

«Скайлэб»

«Скайлэб» (букв. небесная лаборатория ) - первая и единственная национальная американская одномодульная орбитальная станция, предназначенная для технологических, астрофизических, медико-биологических исследований, а также для наблюдения Земли. Запущена 14 мая 1973 г., приняла три экспедиции на кораблях «Аполлон» с мая 1973 по февраль 1974 года, сошла с орбиты и разрушилась 11 июля 1979 г.

По своим параметрам станции «Скайлэб» превышали характеристики советских орбитальных станций серий «Салют» и «Алмаз». Американская станция стала первой, где экипажи работали многократно, и первой, где имелось два стыковочных узла (хотя второй использован не был).

«SkyLab» имела огромный внутренний объём, предоставляя практически неограниченную свободу передвижений, например легко можно было прыгать от стенки к стенке во время занятий гимнастикой. Астронавты находили бытовые условия обитания на станции весьма комфортными: в частности, там был установлен душ. Каждый астронавт располагал небольшим отдельным отсеком-каютой - нишей с закрывающейся шторкой, где было спальное место и ящик для личных вещей.

Здесь много научной аппаратуры. Например, очень большой телескоп, вынесенный наружу, в сторону. Он состоит из восьми разных телескопов, соединённых в одну связку и нацеленных в одну сторону. Для питания всех механизмов этого очень сложного инструмента стоят свои солнечные батареи. Они расположены крестом и потому делают «Скайлэб» похожим на вертолёт.

«Тяньгун-1»

Первый китайский космический аппарат класса орбитальной станции, именуемый как целевой модуль и предназначенный для отработки технологий сближения и стыковки космических аппаратов. «Тяньгун-1» должен стать первой не советской и не американской свободно летящей пилотируемой орбитальной станцией, меньшей по размерам, но аналогичной по функциям советским орбитальным станциям первого поколения «Салют» и «Алмаз».

Параметры станции:

• Масса - 8506 кг;
• Длина - 10,4 метра;
• Ширина (по солнечным батареям) - 17 метров;
• Жилой объем станции - 15 кубометров.

Задачами «Тяньгун-1» являются отработка процесса стыковки с кораблями серии «Шэньчжоу», обеспечение нормальной жизнедеятельности, работы и безопасности космонавтов в период кратковременного пребывания на борту (от 12 до 20 суток), эксперименты в сфере космической медицины, в области использования космического пространства, а также испытания технического оборудования космической станции.

Многомодульные станции

«Мир»

«Мир» - советская/российская орбитальная станция третьего поколения, сложный многоцелевой научно-исследовательский комплекс. Полное ее название: Орбитальная околоземная пилотируемая долговременная многоцелевая международная станция «Мир». Это огромное сооружение, напоминающее колесо на оси, медленно поворачивается, залитое лучами Солнца. У него очень умный вид! Ни одного пустого места. Всюду какие-то люки, окошечки, выступающие смотровые кабины, вделанные в стены приборы, антенны, чаши локаторов, поручни, прожектора, панели солнечных батарей, стыковочные узлы, сопла двигателей ориентации, трубки с проводами и ещё сотни и тысячи всяких мудрёных и очень красивых деталей. Она была выведена на орбиту в феврале 1986 г., 23 марта 2001 г. затоплена в Тихом океане. В течение 10 лет один за другим пристыковывались модули. С 1995 г. станцию стали посещать иностранные экипажи - на станции побывало 15 экспедиций посещения, из них 14 - международных, с участием космонавтов Сирии, Болгарии, Афганистана, Франции (5 раз), Японии, Великобритании, Австрии, Германии (2 раза), Словакии, Канады.

В рамках программы «Мир-Шаттл» было осуществлено семь кратковременных экспедиций посещения с помощью корабля «Атлантис», одна с помощью корабля «Индевор» и одна с помощью корабля «Дискавери», во время которых на станции побывали 44 астронавта.

В конце 1990-х годов на станции начались проблемы из-за постоянного выхода из строя различных приборов и систем. Через некоторое время правительство РФ, ссылаясь на дороговизну дальнейшей эксплуатации, несмотря на многочисленные проекты спасения станции, приняло решение затопить «Мир». 23 марта 2001 г. проработавшая в три раза дольше первоначально установленного срока станция была затоплена в специальном районе в южной части Тихого океана, рядом с островами Фиджи.

Всего на станции работало 104 космонавта из 12 стран.

Конструкция

На картинке показаны блоки станции «Мир». Здесь реализован модульный принцип построения орбитального комплекса, опыт работы с ним сейчас используется для развития Международной космической станции. Все модули, кроме стыковочного, доставлены ракетой-носителем «Протон».

Базовый блок

Напоминает орбитальную станцию серии «Салют». Внутри кают-компания, две индивидуальные каюты, герметичный рабочий отсек с центральным постом управления и средствами связи. В стенке корпуса - портативная шлюзовая камера. Снаружи 3 панели солнечных батарей. Имеет шесть стыковочных портов для соединения с грузовыми кораблями и научными модулями. Пристыкован в феврале 1986 г.

Модуль «Квант»

Астрофизический модуль нёс комплекс приборов для наблюдения космических рентгеновских источников. «Квант» также позволял проводить биотехнологические эксперименты в области антивирусных препаратов и фракций. Пристыкован в апреле 1987 г.

Модуль «Квант-2»

Модуль дооснащения, для дополнительного комфорта космонавтов. Нёс оборудование, необходимое для жизнеобеспечения станции. Снаружи имел две поворотные солнечные батареи. Пристыкован в декабре 1989 г.

Модуль «Кристалл»

Стыковочно-технологический модуль с научным оборудованием разного назначения. Пристыкован в июле 1990 г.

Модуль «Спектр»

Пристыкован в июне 1995 года. Геофизический модуль. С его помощью осуществлялся мониторинг атмосферы, океана, земной поверхности, проводились медико-биологические исследования.

Стыковочный модуль

Пристыкован в ноябре 1995 г. Этот модуль доставил шаттл «Атлантис» для обеспечения возможности стыковки шаттлов со станцией «Мир».

Модуль «Природа»

Пристыкован в апреле 1996 года. Нёс оборудование для наблюдений за земной поверхностью в разных длинах волн, а также для изучения поведения человека в условиях длительного космического полёта.

Международная космическая станция (МКС)

Это пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс. МКС - совместный международный проект, в котором участвуют 15 стран (в алфавитном порядке): Бельгия, Бразилия, Германия, Дания, Испания, Италия, Канада, Нидерланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония.

Управление МКС осуществляется: российским сегментом - из Центра управления космическими полётами в Королёве, американским сегментом - из Центра управления полётами в Хьюстоне. Между Центрами идёт ежедневный обмен информацией.

В ходе реализации программы «Мир-Шаттл» родилась идея объединения национальных программ создания орбитальных станций.

В марте 1993 г. генеральный директор РКА Юрий Коптев и генеральный конструктор НПО «Энергия» Юрий Семёнов предложили руководителю НАСА Дэниелу Голдину создать Международную космическую станцию. Положительное решение далось не сразу, было противодействие американской общественности, но в 1996 г. все-таки была утверждена конфигурация станции. Она состоит из двух сегментов - российского (модернизированный вариант «Мир-2») и американского (с участием Канады, Японии, Италии, стран - членов Европейского космического агентства и Бразилии).

В ноябре 1998 г. Россия запустила первый элемент МКС - функционально-грузовой блок «Заря». В декабре1998 г. шаттл «Индевор» пристыковал к модулю «Заря» американский модуль «Юнити». В июне 2000 г. к функционально-грузовому блоку «Заря» был пристыкован служебный модуль «Звезда». В ноябре 2000 г. транспортный пилотируемый корабль «Союз ТМ-31» доставил на борт МКС экипаж первой основной экспедиции. В феврале 2001 г. экипажем шаттла «Атлантис» в ходе миссии к модулю «Юнити» присоединён американский научный модуль «Дестини». В ноябре 2007 г. построение основного американского сегмента МКС завершилось. В мае 2010 г. завершилось построение российского сегмента.

После завершения в 2011 г. полётов многоразовых кораблей типа шаттл (космический челнок) США остались без собственных пилотируемых кораблей и не имеют независимого доступа на МКС.

Но 22 мая 2012 г. с космодрома на мысе Канаверал запущена ракета-носитель «Falcon 9» с частным космическим грузовым кораблём «Дракон» - первый в истории испытательный полёт к Международной космической станции частного космического корабля.

25 мая 2012 года КК «Дракон» стал первым аппаратом коммерческого назначения, состыковавшимся с МКС.

Конструкция

В основу устройства станции заложен модульный принцип. Сборка МКС происходит путём последовательного добавления к комплексу очередного модуля или блока, который соединяется с уже доставленным на орбиту. Расположение модулей относительно друг друга часто меняется.

Единственным источником электрической энергии для МКС является Солнце, свет которого солнечные батареи станции преобразуют в электроэнергию.

Задачи МКС

Одной из основных целей при создании МКС являлась возможность проведения на станции экспериментов, требующих наличия уникальных условий космического полёта: микрогравитации, вакуума, космических излучений, не ослабленных земной атмосферой. Главные области исследований включают в себя биологию (в том числе биомедицинские исследования и биотехнологию), физику (включая физику жидкостей, материаловедение и квантовую физику), астрономию, космологию и метеорологию. Исследования проводятся с помощью научного оборудования, в основном расположенного в специализированных научных модулях-лабораториях, часть оборудования для экспериментов, требующих вакуума, закреплена снаружи станции, вне её гермообъёма.

Перспектива МКС

Запланирована существенная модернизация российских космических кораблей «Союз» и «Прогресс» в 2012-2013 годах.

На февраль 2013 г. запланирован запуск американского коммерческого корабля «Сигнус» для доставки грузов на МКС.

В июле 2013 г. к МКС планируется пристыковать российский 25-тонный многофункциональный лабораторный модуль «Наука». Он станет на место модуля «Пирс», который будет отстыкован и затоплен. Помимо прочего, новый российский модуль полностью возьмёт на себя функции «Пирса».

«НЭМ-1» (научно-энергетический модуль) - первый модуль, доставка планируется в 2014-м году;

«НЭМ-2» (научно-энергетический модуль) - второй модуль, доставка планируется в 2015-м году.

УМ (узловой модуль) для российского сегмента - с дополнительными стыковочными узлами. Доставка планируется в 2014-м году.

• 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.

Говоря о пилотируемых аппаратах, отдельно стоит упомянуть орбитальные станции, тем более что до эпохи МКС лишь наша страна имела уникальный опыт эксплуатации долговременных орбитальных аппаратов и опыт исследований воздействия на человека долговременного пребывания в космосе. Единственная американская попытка создать постоянную станцию - Skylab - завершилась неудачно. Как известно, СССР запустил в космос семь "Салютов" и один "Мир". Надо сказать, что из всей "салютной" серии по-настоящему долго и успешно работали лишь две последние станции "Салют-б" и "Салют-7" [их посетили 26 экипажей]. "Салюты" 2, 3 и 5 имели также название "Алмаз" и были чисто военными станциями, на которых размещались большие фотоаппараты для съемки территории вероятного противника и даже пушки. Первый "Алмаз" вышел из строя вскоре после запуска, два других посетили в общей сложности три экипажа. С "Салютами" связана вторая и, хочется надеяться, последняя катастрофа в нашей космонавтике. После неудачной стыковки с "Салютом-1" во время схода с орбиты погиб экипаж "Союза-11", состоявший из трех человек.

НА ОРБИТЕ СТАНЦИЯ "МИР"
Доктор технических наук Ю. СЕМЕНОВ, кандидат технических наук Л. ГОРШКОВ.

• В Советской программе космических исследований сделан еще один важный шаг - 20 февраля этого года на околоземной орбите начала работать большая научная лаборатория нового поколения, орбитальная станция "Мир". Она была выведена на орбиту мощной ракетой-носителем "Протон", такой же, какой выводилась, в частности, станция "Салют-7", вот уже более четырех лет несущая свою космическую службу. То, что новая станция "Мир" и станции предыдущего поколения выводятся на орбиту одной и той же ракетой, определило близость некоторых их важных характеристик, в частности общей массы, внешних геометрических обводов, ряда основных размеров. Есть сходные черты и в ряде основополагающих технических конструктивных решений (см. "Наука и жизнь" №4, 1981).

• И в то же время станция "Мир" с полным основанием названа станцией нового поколения. Она рассчитана на принципиально новые технологии научных исследований, в ней значительно улучшены условия для работы и отдыха экипажа, и, наконец, самое важное - удалось заметно поднять ее эффективность. Это проявилось, например, в том, что экипаж освобожден теперь от ряда вспомогательных работ и может намного больше времени уделять основному делу - научным исследованиям. Или еще, скажем, в том, что появляется возможность заметно снизить требуемый грузопоток, идущий на станцию с Земли.

• Наш рассказ о станции "Мир" начнем, с ее "анкетных данных" - с некоторых важных технических характеристик.

• Общая длина станции - 13,13 м, она, как и станция семейства "Салют", состоит из четырех отсеков (см. рисунок на II- III стр. цветной вкладки) - основного, рабочего отсека, переходного отсека, промежуточной камеры и негерметичного агрегатного отсека. В агрегатном отсеке установлены два маршевых двигателя с тягой по 300 кг каждый. С их помощью станция может маневрировать в пространстве, в частности менять орбиту. В агрегатном отсеке находятся также 32 двигателя системы ориентации с тягой по 14 кг каждый.

• Длина рабочего отсека - 7,67 м, его наибольший диаметр - 4,2 м. Примерно такой же диаметр и у агрегатного отсека, а переходной в его цилиндрической части имеет диаметр 2,2 м. Общая масса станции после ее выведения на орбиту примерно 21 т.

• Для станции "Мир" выбрана рабочая орбита высотой до 300-400 км, плоскость которой наклонена по отношению к плоскости экватора на 51,6 градуса.

• Транспортный корабль доставляет на станцию экипаж в составе 2-3 человек, но на ней могут работать и 5-6 человек, доставленных на борт двумя транспортными кораблями. Состав атмосферы в помещениях станции такой же, как и на Земле, давление - 800-970 мм ртутного столба.

• Для приема транспортных кораблей, как пилотируемых, так и грузовиков, на станции "Мир", как и на "Салютах", имеются два стыковочных узла - один со стороны переходного отсека, другой - со стороны агрегатного. Но, кроме того, на переходном отсеке станции "Мир" есть еще четыре стыковочных агрегата, они предназначены для включения в орбитальный комплекс нового для космической техники элемента - самостоятельных научных модулей, которые стартуют с Земли, стыкуются со станцией и расширяют ее научный арсенал. Эти модули, как и транспортные корабли, первоначально причаливают к основному (осевому) стыковочному агрегату, расположенному на торцевой части переходного отсека. После этого механический манипулятор переносит научный модуль на один из четырех боковых стыковочных агрегатов.

• На этих модулях может быть размещено оборудование для тех или иных систем самой станции и установки для технологических экспериментов в космосе. Во всех случаях экипаж имеет свободный доступ к оборудованию, установленному в модулях,- из переходного отсека в каждый из них можно попасть через люк диаметром 0,8 м. Такой же люк ведет из рабочего отсека станции в переходной.

• Совершенно очевидно, что сам принцип дополнения научного, технического и технологического оборудования станции отдельно доставленными на нее модулями и особенно возможность их замены по мере появления новых исследовательских задач - все это качественно меняет ситуацию, резко увеличивает возможности выполнения на орбите разнообразных научных исследований. Сама станция получила наименование "базовый блок", так как она теперь стала основой для построения многоцелевого постоянно действующего орбитального комплекса, возможности которого и решаемые задачи в значительной мере определяются специализированными научными модулями, фактически расширяющими станцию, увеличивающими ее объем. Сама же станция "Мир", сам базовый блок орбитального комплекса, главным образом обеспечивает необходимые условия для работы и отдыха экипажа, со станции осуществляется управление работой всего комплекса, отсюда он снабжается электроэнергией, здесь работают радиотехнические системы, поддерживающие связь с Землей для передачи научной информации и телеметрии.

• Кстати, о связи. Особенность радиотелефонной, телевизионной и телеметрической связи с космическим аппаратом, находящимся на низкой (сотни километров) околоземной орбите искусственного спутника Земли, состоит в том, что он в лучшем случае лишь около четверти витка проходит над территорией нашей страны. А бывают такие витки, когда аппарат вообще не пролетает над нашими наземными приемными пунктами. Чтобы ликвидировать или по крайней мере сократить паузы, во время которых аппарат, в частности орбитальная станция, остается без связи с Землей, в различные районы Мирового океана направляют суда, они ретранслируют радиосигналы, идущие с борта станции на Землю и с Земли на борт.

• Сейчас Земля может поддерживать со станцией "Мир" практически круглосуточную связь благодаря использованию спутников-ретрансляторов, находящихся на так называемой геостационарной орбите (высота около 36 тыс. км - см. статью "Большая телевизионная сеть страны", "Наука и жизнь" № 2, 1986).

• Надежная круглосуточная связь между станцией и Землей не только создает удобства для экипажа и позволяет передавать со станции научную и телеметрическую информацию по мере ее поступления, без вынужденных перерывов. Возможность непрерывной связи со станцией "Мир" имеет особое значение еще и потому, что ее бортовые вычислительные средства могут образовывать единый комплекс с мощными наземными ЭВМ и такой прямой контакт "машина - машина" открывает новые возможности для автоматического контроля и управления системами станции для проведения научных экспериментов.

• А теперь вернемся к тем особенностям станции "Мир", которые связаны с принципиально новой стратегией расширения орбитального комплекса - с использованием больших сменяемых модулей.

• Установка оборудования в отдельно доставляемых на станцию модулях позволяет освободить от научных приборов значительный объем рабочего отсека. В нем стало просторнее, и появилась возможность улучшить бытовые условия экипажа. На станции "Мир" впервые созданы, так сказать, личные помещения, их по аналогии с морскими судами назвали каютами.

• Площадь этих кают не очень-то велика, но они дают возможность человеку уйти, если захочется, из общего помещения, побыть наедине с собой. Это важный момент психологического комфорта, особенно для тех, кто работает на борту много месяцев. Появилось на станции и устройство для умывания. На станциях "Салют" экипаж периодически пользовался душевой установкой, устраивал себе банный день. Но вместо умывания "водой из-под крана", вместо этой привычной и часто выполняемой в земных условиях процедуры космонавтам приходилось лишь вытираться влажными гигиеническими салфетками. Появление на борту станции умывальника может показаться мелочью, но, думается, эта мелочь внесет немалый вклад в приближение непростого бортового быта к привычным земным нормам.

• Превращение станции в большой орбитальный комплекс сделало целесообразной иную, чем это было до сих пор, систему сближения и стыковки прибывающих транспортных кораблей. Когда к станции "Салют" с Земли приходит пилотируемый транспортный корабль, то сама станция с помощью своих небольших реактивых двигателей системы ориентации разворачивается в пространстве так, чтобы ее стыковочный агрегат был направлен в сторону приближающегося корабля. Расчеты показали, что нецелесообразно разворачивать подобным образом весь орбитальный комплекс станции "Мир" - значительно проще и, так сказать, дешевле (по расходу горючего и рабочего тела для двигателей ориентации) сделать так, чтобы транспортный корабль, приблизившись к станции на несколько сот метров, облетел ее и сам подошел к назначенному стыковочному агрегату. Для того чтобы этот маневр облета и стыковки выполнялся четко и надежно, созданы современные системы автоматики и радиотехнические средства, они невидимыми нитями радиоволн связывают станцию с кораблем, сами ведут и разворачивают его, с высокой точностью подводят к стыковочному узлу.

• Нужно вообще отметить, что система управления орбитальным комплексом станции "Мир" поднята на новую, значительно более высокую ступень по сравнению с ранее использовавшимися системами. Это прежде всего относится к системе управления движением, которая решает следующие задачи: ориентацию станции относительно центра масс; коррекцию ее орбиты; наведение транспортных кораблей и научных модулей на станцию. Для решения этих задач в систему управления движением входят цифровой вычислительный комплекс, акселерометры - датчики угловых скоростей, солнечные и звездные датчики, приборы ручной ориентации, инфракрасные датчики, которые, ориентируясь по тепловому излучению, находят направление на центр Земли (вертикаль), и другие приборы. В системе используется новая стратегия автоматического перевода станции в заданное пространственное положение после длительного полета в экономичном "произвольном режиме", то есть без определенной ориентации. Необходимые команды исполнительным механизмам выдает бортовая ЭВМ, в память которой от датчиков вводятся данные о том, в каком положении находилась станция во время последней точной ее ориентации, а от акселерометров вычислительная машина узнает, в каком направлении и насколько она перемещалась за прошедшее время.

• Еще одна важная новинка - в системе ориентации, кроме реактивных двигателей малой тяги, используются установки, не требующие расхода запасов рабочего тела. Это гироскопические стабилизаторы, или коротко гиродины. Их основа - маховики, они раскручиваются электродвигателями, получающими в итоге бесплатную энергию от солнечных батарей. Вращающийся маховик становится той "точкой опоры", относительно которой можно повернуть станцию: управляя кинетическим моментом гиродинов, можно управлять и разворотами станции, то есть сделать то же самое, что и с помощью реактивных двигателей системы ориентации, но без расхода массы. Гиродины будут установлены в научных модулях, с их помощью будет выполняться основной объем операций ориентирования станции, и благодаря этому резко снизится общий расход рабочего тела двигателей ориентации, а значит, необходимость пополнять его запасы, доставлять рабочее тело с Земли транспортными кораблями.

• Заметно изменилась по сравнению с "Салютами" система энергопитания орбитальной станции "Мир". В ее состав входят две панели солнечных батарей (вместо трех на "Салютах") с размахом около 30 м и общей площадью почти 80 кв. м. Эти панели, как и раньше, подзаряжают аккумуляторную батарею, которая непосредственно питает бортовую сеть постоянным напряжением 28,5 В. Однако если раньше допускались отклонения от номинального питающего напряжения на несколько вольт в ту и другую стороны, то теперь оно стабилизировано и может меняться не более чем на 0,5 В. Это в целом повышает надежность работы всего электронного, электротехнического, радио- и иного оборудования, не говоря уже о том, что в ряде случаев отпадает необходимость в "индивидуальных" стабилизаторах напряжения, без которых не могли обходиться некоторые приборы. Максимальная мощность источников электропитания почти 9 кВт, этого хватило бы, чтобы прокормить 150-200 телевизоров.

• Претерпела существенные изменения и система терморегулирования, которая должна не только поддерживать нужную температуру в герметичных отсеках самой станции, в транспортных кораблях и научных модулях, но и обеспечивать заданный тепловой режим элементов конструкции корабля, приборов и оборудования как внутри отсеков, так и снаружи. В системе теплоснабжения вместо традиционных змеевиков использовано такое надежное и эффективное теплотехническое устройство, как тепловые трубы (см. "Наука и жизнь" № 5, 1977), и это лишь одно из нововведений, благодаря которым система терморегулирования стала значительно более совершенной. Можно задавать различную температуру теплоносителя в жидкостном контуре охлаждения воздуха, и она будет автоматически поддерживаться. При этом в жилой зоне будут сохраняться выбранная экипажем температура в интервале от 18 до 28 градусов Цельсия и относительная влажность воздуха в пределах от 30 до 70 процентов.

• Трудно, пожалуй, найти бортовую систему или комплекс научных и инженерных решений, реализованных на станции "Мир", которые не представляли бы собой шаг вперед по сравнению со станциями предыдущего поколения. В ряде случаев, как видно из приведенных примеров, произошли изменения весьма существенные. Все это позволяет поднять на новую ступень, сделать более эффективными программы научных исследований и работ в интересах различных отраслей народного хозяйства страны, разработку и проверку на орбите перспективных космических технологий, новых приборов и систем космической техники. Первые шаги по использованию станции "Мир" в качестве основы большого орбитального комплекса уже сделаны: на борту станции почти два месяца (с 15 марта по 5 мая этого года) успешно работал ее первый экипаж - опытные летчики-космонавты Л. Кизим и В. Соловьев. Эта первая экспедиция показала, что станция "Мир" в полной мере оправдывает надежды, которые возлагались на нее разработчиками. Теперь впереди большая работа по созданию и реализации новых программ, в том числе международных, работа, которая позволит станции делом поддержать свое благородное название и внести вклад в мирное использование космического пространства.

  «Наука и жизнь» 1986, №9, с. 15

  ХРОНИКА КОСМИЧЕСКОЙ ЭРЫ

• Первый экипаж орбитальной станции "Мир" прибыл на нее 15 марта 1986 года, и первый цикл работ космонавтов на борту станции длился около двух месяцев, после этого Л. Кизим и В. Соловьев совершили первый в истории космонавтики перелет с одного орбитального аппарата на другой - 5 мая они покинули "Мир" на своем транспортном корабле "Союз-Т-15" и на следующий день прибыли на борт станции "Салют-7", которая с 21 ноября 1985 года летала в автоматическом режиме. Выполнив запланированный цикл работ на этой станции, космонавты совершили еще один орбитальный перелет и 29 июня вернулись на станцию "Мир". Во время их отсутствия на эту станцию прибыл усовершенствованный транспортный корабль "Союз ТМ", предназначенный для перевозки людей с Земли на орбитальные станции. После недели полета в составе комплекса "Мир" - "Союз ТМ" - "Прогресс-26" транспортный корабль "Союз ТМ" отошел от станции, и 30 мая его спускаемый аппарат вернулся на Землю. А 16 июля завершили четырехмесячный полет и космонавты Л. Кизим и В. Соловьев.

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.

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.