МКС – это преемница станции «МИР», самый крупный и дорогостоящий объект за всю историю человечества.
Какого размера орбитальная станция? Сколько она стоит? Как живут и работают на ней космонавты?
Об этом мы поговорим в данной статье.
Международная космическая станция (MKS) – это орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический комплекс.
Это научный проект, в котором принимают участие 14 стран:
В 1998 году началось создание МКС. Тогда был запущен первый модуль российской ракеты «Протон-К». Впоследствии другие страны-участницы начали доставлять на станцию другие модули.
Обратите внимание: по-английски МКС пишется как ISS (расшифровка: International Space Station).
Есть люди, которые убеждены, что МКС не существует, и все космические полеты сняты на Земле. Однако реальность пилотируемой станции была доказана, а теория об обмане была полностью опровергнута учёными.
МКС – это огромная лаборатория, предназначенная для изучения нашей планеты. Одновременно с этим станция является домом для работающих в ней астронавтов.
Станция имеет длину 109 метров, ширину – 73,15 метров и высоту 27,4 метра. Общий вес МКС – 417 289 кг.
Стоимость объекта оценивается в 150 миллиардов долларов. Это безусловно самая дорогая разработка в истории человечества.
Среднее значение высоты, на которой находится станция, составляет 384,7 км.
Скорость равна 27 700 км/ч. Полный оборот вокруг Земли станция выполняет за 92 минуты.
Станция работает по лондонскому времени, рабочий день у астронавтов начинается в 6 утра. В это время каждый экипаж устанавливает связь со своей страной.
Доклады экипажей можно прослушивать в режиме онлайн. Рабочий день завершается в 19 часов по Лондонскому времени.
Станция движется вокруг планеты по определенной траектории. Существуют специальная карта, которая показывает, какой участок пути корабль проходит в данный момент времени. Также на этой карте показаны разные параметры - время, скорость, высота, широта и долгота.
Почему МКС не падает на Землю? На самом деле объект падает на Землю, но промахивается, так как постоянно двигается с определенной скоростью. Требуется регулярно поднимать траекторию. Как только станция теряет часть скорости, она приближается всё ближе к Земле.
Температура постоянно меняется и напрямую зависит от светотеневой обстановки. В тени она держится примерно на уровне -150 градусов Цельсия.
Если станция располагается под воздействием прямых солнечных лучей, то температура за бортом составляет +150 градусов Цельсия.
Несмотря на колебания за бортом, внутри корабля температура в среднем составляет 23 — 27 градусов Цельсия и полностью пригодна для проживания человека.
Астронавты спят, принимают пищу, занимаются спортом, работают и отдыхают в конце рабочего дня - условия приближены к максимально комфортным для нахождения на МКС.
Первостепенной задачей при создании корабля было обеспечить космонавтам условия, необходимые для поддержания полноценного дыхания. Кислород получают из воды.
Специальная система под названием «Воздух» забирает углекислый газ и выбрасывает его за борт. Кислород восполняют за счёт электролиза воды. Также на станции имеются кислородные баллоны.
По времени полёт занимает чуть более 2 суток. Также есть и короткая 6-ти часовая схема (но для грузовых кораблей она не подходит).
Расстояние от Земли до МКС составляет от 413 – 429 километров.
Каждый экипаж проводит научные эксперименты по заказу из НИИ своей страны.
Таких исследований несколько типов:
В настоящий момент на орбите продолжают нести вахту состав: российский космонавт Сергей Прокопьев, Серена Ауньон-Чэнселлор из США и Александер Герст из Германии.
Следующий запуск был запланирован с космодрома Байконур 11 октября, но из-за случившейся аварии полет не состоялся. В настоящий момент пока неизвестно, кто из астронавтов и в какой срок полетят на МКС.
На самом деле у любого человека есть шанс связаться с международной космической станцией. Для этого понадобится специальное оборудование:
Сегодня у каждого космонавта есть скоростной интернет. Большинство специалистов связываются с друзьями и родными через Skype, ведут личные страницы в инстаграм и твиттер, фэйсбуке, где выкладывают потрясающе красивые фотографии нашей зеленой планеты.
Скорость вращения корабля вокруг нашей планеты — 16 раз в сутки . Это означает, что за одни сутки космонавты могут 16 раз встречать рассвет и 16 раз наблюдать закат солнца.
Скорость вращения МКС - 27700 км/час. Эта скорость не позволяет станции упасть на Землю.
Многих интересует вопрос: реально ли увидеть корабль невооруженным взглядом? Благодаря постоянной орбите и крупному размеру, увидеть МКС может любой желающий.
Рассмотреть в небе корабль можно и днём, и ночью, но рекомендуется делать это ночью.
Для того чтобы узнать время полета над своим городом, нужно подписаться на рассылку NASA. Мониторить передвижение станции в реальном времени можно благодаря специальному сервису Twisst.
Если Вы увидите яркий объект на небосклоне – это не всегда метеорит, комета или звезда. Зная, как отличить МКС невооруженным взглядом, Вы точно не ошибетесь в небесном теле.
Подробнее узнать новости МКС, посмотреть движение объекта можно на официальном сайте: http://mks-online.ru.
Экс-президент США Рональд Рейган в 1984 году решил создать обитаемую локацию на околоземной орбите.
Но поскольку проект для одной страны был слишком дорогостоящим и трудоемким, он предложил присоединиться 14 государствам, в числе которых были Япония, Бразилия и Канада. Так появилась международная космическая станция. СССР из-за противостояния с США изначально не был участником этого проекта, поэтому наша страна вступила в сотрудничество лишь в 1993 г. (после распада Советского Союза).
Телезрители из новостей знакомы с таким словосочетанием, как «отсек международной космической станции». Дело в том, что имеет модульную структуру, то есть сборка происходит последовательно путем добавления очередного блока. На настоящий момент корабль состоит из 14 блоков, 5 из них российских («Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет» и «Заря»). Также есть 7 американских модулей, японский и европейский.
Космонавты международной космической станции должны не только жить на корабле, но и выполнять научно-исследовательскую и экспериментальную работу. Чтобы обеспечить такую возможность, модули бывают нескольких типов:
Также на МКС есть теплица для выращивания свежей зелени, два туалета (причем оба сконструированы российскими специалистами) и другие рабочие отсеки и помещения для отдыха и гигиенических процедур. Количество отсеков, впрочем, как и их назначение, в будущем наверняка изменится, так как проект постоянно развивается, увеличивается количество выполненных работ, которые являются неоценимым вкладом в развитие космоса.
12 апреля грядет день космонавтики. И конечно же, было-бы неправильно обойти этот праздник стороной. Тем более, что в этом году дата будет особенной, 50 лет со дня первого полёта человека в космос. Именно 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин совершил свой исторический подвиг.
Ну а без грандиозных суперсооружений человеку в космосе не обойтись. Именно таковым и является Международная космическая станция (англ. International Space Station).
Габариты МКС - невелики; длина - 51 метр, ширина вместе с фермами - 109 метров, высота - 20 метров, вес - 417,3 тонны. Но думаю всем понятно, что уникальность этого суперсооружения не в его размерах, а в технологиях используемых для фукционирования станции в открытом космосе. Высота орбиты МКС составляет 337-351 км над землей. Скорость движения по орбите - 27700 км/ч. Это позволяет станции совершать полный оборот вокруг нашей планеты за 92 минуты. То есть, каждые сутки космонавты, находящиеся на МКС встречают 16 рассветов и закатов, 16 раз ночь сменяет день. Сейчас экипаж МКС состоит из 6 человек, а вообще за все время функционирования станция приняла 297 посетителей (196 разных людей). Началом эксплуатации Международной космической станции считается 20 ноября 1998 года. И на данный момент (9.04.2011) станция находится на орбите уже 4523 суток. За это время она достаточно сильно эволюционировала. Предлагаю убедиться Вам в этом, просмотрев фото.
МКС, 1999 год.
МКС, 2000 год.
МКС, 2002 год.
МКС, 2005 год.
МКС, 2006 год.
МКС, 2009 год.
МКС, март 2011 года.
Ниже приведу схему станции, из которой можно узнать названия модулей а также увидеть места стыковки МКС с другими космическими кораблями.
МКС является международным проектом. В нём участвуют 23 государства: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Греция, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Канада, Люксембург(!!!), Нидерланды, Норвегия, Португалия, Россия, США, Финляндия, Франция, Чехия, Швейцария, Швеция, Япония. Ведь осилить в финансовом плане строительство и поддержания функциональности Международной космической станции в одиночку не под силу ни одному государству. Подсчитать точные или даже приблизительные затраты на строительство и эксплуатацию МКС не представляется возможным. Официальная цифра уже перевалила за 100 млрд долларов США, а если прибавить сюда все побочные затраты, то получится около 150 млрд долларов США. Это уже сейчас делает Международную космическую станцию самым дорогостоящим проектом за всю историю человечества. А исходя из последних договоренностей России, США и Японии (Европа, Бразилия и Канада пока в раздумьях) о том, что срок эксплуатации МКС продлен минимум до 2020 года (а возможно и дальнейшее продление), то суммарные затраты на содержание станции возрастут еще больше.
Но предлагаю отвлечься от цифр. Ведь помимо научной ценности есть у МКС и другие достоинства. А именно, возможность оценить первозданную красоту нашей планеты с высоты орбиты. И совсем необязательно для это выходить в открытый космос.
Потому как, есть на станции своя смотровая площадка, застеклённый модуль "Купол".
Международная космическая станция
Международная космическая станция, сокр. (англ. International Space Station , сокр. ISS ) - пилотируемая , используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс. МКС - совместный международный проект, в котором участвуют 14 стран (в алфавитном порядке): Бельгия, Германия, Дания, Испания,Италия, Канада, Нидерланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония. Первоначально в составе участников были Бразилия и Великобритания.
Управление МКС осуществляется: российским сегментом - из Центра управления космическими полётами в Королёве, американским сегментом - из Центра управления полётами имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Управление лабораторных модулей - европейского «Колумбус» и японского «Кибо» - контролируют Центры управления Европейского космического агентства (Оберпфаффенхофен, Германия) и Японского агентства аэрокосмических исследований (г. Цукуба, Япония). Между Центрами идёт постоянный обмен информацией.
В 1984 году Президент США Рональд Рейган объявил о начале работ по созданию американской орбитальной станции. В 1988 году проектируемая станция была названа «Freedom» («Свобода»). В то время это был совместный проект США, ЕКА , Канады и Японии. Планировалась крупногабаритная управляемая станция, модули которой будут доставляться по очереди на орбиту «Спейс шаттл». Но к началу 1990-х годов выяснилось, что стоимость разработки проекта слишком велика и только международная кооперация позволит создать такую станцию. СССР, уже имевший опыт создания и выведения на орбиту орбитальных станций «Салют», а также станции «Мир», планировал в начале 1990-х создание станции «Мир-2», но в связи с экономическими трудностями проект был приостановлен.
17 июня 1992 года Россия и США заключили соглашение о сотрудничестве в исследовании космоса. В соответствии с ним Российское космическое агентство (РКА) и НАСА разработали совместную программу «Мир - Шаттл». Эта программа предусматривала полёты американских многоразовых кораблей «Спейс Шаттл» к российской космической станции «Мир», включение российских космонавтов в экипажи американских шаттлов и американских астронавтов в экипажи кораблей «Союз» и станции «Мир».
В ходе реализации программы «Мир - Шаттл» родилась идея объединения национальных программ создания орбитальных станций.
В марте 1993 года генеральный директор РКА Юрий Коптев и генеральный конструктор НПО «Энергия» Юрий Семёнов предложили руководителю НАСА Дэниелу Голдину создать Международную космическую станцию.
В 1993 году в США многие политики были против строительства космической орбитальной станции. В июне 1993 года в Конгрессе США обсуждалось предложение об отказе от создания Международной космической станции. Это предложение не было принято с перевесом только в один голос: 215 голосов за отказ, 216 голосов за строительство станции.
2 сентября 1993 года вице-президент США Альберт Гор и председатель Совета Министров РФ Виктор Черномырдин объявили о новом проекте «подлинно международной космической станции». С этого момента официальным названием станции стало «Международная космическая станция», хотя параллельно использовалось и неофициальное - космическая станция «Альфа».
МКС, июль 1999 года. Вверху модуль Юнити, внизу, с развёрнутыми панелями солнечных батарей - Заря
1 ноября 1993 РКА и НАСА подписали «Детальный план работ по Международной космической станции».
23 июня 1994 года Юрий Коптев и Дэниел Голдин подписали в Вашингтоне «Временное соглашение по проведению работ, ведущих к российскому партнёрству в Постоянной пилотируемой гражданской космической станции», в рамках которого Россия официально подключилась к работам над МКС.
Ноябрь 1994 года - в Москве состоялись первые консультации российского и американского космических агентств, были заключены контракты с фирмами-участницами проекта - «Боинг» и РКК «Энергия» им. С. П. Королёва.
Март 1995 года - в Космическом центре им. Л. Джонсона в Хьюстоне был утверждён эскизный проект станции.
1996 год - 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).
20 ноября 1998 года - Россия запустила первый элемент МКС - функционально-грузовой блок «Заря», был выведен ракетой Протон-К (ФГБ).
7 декабря 1998 года - шаттл «Индевор» пристыковал к модулю «Заря» американский модуль «Unity» («Юнити», «Node-1»).
10 декабря 1998 года был открыт люк в модуль «Юнити» и Кабана и Крикалёв, как представители США и России, вошли внутрь станции.
26 июля 2000 года - к функционально-грузовому блоку «Заря» был пристыкован служебный модуль (СМ) «Звезда».
2 ноября 2000 года - транспортный пилотируемый корабль (ТПК) «Союз ТМ-31» доставил на борт МКС экипаж первой основной экспедиции.
МКС, июль 2000 года. Пристыкованные модули сверху вниз: Юнити, Заря, Звезда и корабль Прогресс
7 февраля 2001 года - экипажем шаттла «Атлантис» в ходе миссии STS-98 к модулю «Юнити» присоединён американский научный модуль «Дестини».
18 апреля 2005 года - глава НАСА Майкл Гриффин на слушаниях сенатской комиссии по космосу и науке заявил о необходимости временного сокращения научных исследований на американском сегменте станции. Это требовалось для высвобождения средств на форсированную разработку и постройку нового пилотируемого корабля (CEV). Новый пилотируемый корабль был необходим для обеспечения независимого доступа США к станции, поскольку после катастрофы «Колумбии» 1 февраля 2003 года США временно не имели такого доступа к станции до июля 2005 года, когда возобновились полёты шаттлов.
После катастрофы «Колумбии» было сокращено с трёх до двух количество членов долговременных экипажей МКС. Это было связано с тем, что снабжение станции материалами, необходимыми для жизнедеятельности экипажа, осуществлялось только российскими грузовыми кораблями «Прогресс».
26 июля 2005 года полёты шаттлов возобновились успешным стартом шаттла «Дискавери». До конца эксплуатации шаттлов планировалось совершить 17 полётов до 2010 года, в ходе этих полётов на МКС было доставлено оборудование и модули, необходимые как для достройки станции, так и для модернизации части оборудования, в частности - канадского манипулятора.
Второй полёт шаттла после катастрофы «Колумбии» (Шаттл «Дискавери» STS-121) состоялся в июле 2006 года. На этом шаттле на МКС прибыл немецкий космонавт Томас Райтер, который присоединился к экипажу долговременной экспедиции МКС-13. Таким образом, в долговременной экспедиции на МКС после трёхлетнего перерыва вновь стали работать три космонавта.
МКС, апрель 2002 года
Стартовавший 9 сентября 2006 года челнок «Атлантис» доставил на МКС два сегмента ферменных конструкций МКС, две панели солнечных батарей, а также радиаторы системы терморегулирования американского сегмента.
23 октября 2007 года на борту шаттла «Дискавери» прибыл американский модуль «Гармония». Его временно пристыковали к модулю «Юнити». После перестыковки 14 ноября 2007 года модуль «Гармония» был на постоянной основе соединён с модулем «Дестини». Построение основного американского сегмента МКС завершилось.
МКС, август 2005 года
В 2008 году станция увеличилась на две лаборатории. 11 февраля был пристыкован модуль «Коламбус», созданный по заказу Европейского космического агентства, а 14 марта и 4 июня были пристыкованы два из трёх основных отсеков лабораторного модуля «Кибо», разработанного японским агентством аэрокосмических исследований - герметичная секция «Экспериментального грузового отсека» (ELM PS) и герметичный отсек (PM).
В 2008-2009 году начата эксплуатация новых транспортных кораблей: Европейского космического агентства «ATV» (первый запуск состоялся 9 марта 2008 года, полезный груз - 7,7 тонн, 1 полёт в год) и Японского агентства аэрокосмических исследований «H-II Transport Vehicle» (первый запуск состоялся в 10 сентября 2009 году, полезный груз - 6 тонн, 1 полёт в год).
С 29 мая 2009 года начал работу долговременный экипаж МКС-20 численностью шесть человек, доставленый в два приёма: первые три человека прибыли на «Союз ТМА-14», затем к ним присоединился экипаж «Союз ТМА-15». В немалой степени увеличение экипажа произошло благодаря тому, что увеличились возможности доставки грузов на станцию.
МКС, сентябрь 2006 года
12 ноября 2009 года к станции пристыкован малый исследовательский модуль МИМ-2, незадолго до запуска получивший название «Поиск». Это четвёртый модуль российского сегмента станции, разработан на базе стыковочного узла «Пирс». Возможности модуля позволяют производить на нём некоторые научные эксперименты, а также одновременно выполнять функцию причала для российских кораблей.
18 мая 2010 года успешно пристыкован к МКС российский малый исследовательский модуль «Рассвет» (МИМ-1). Операция по пристыковке «Рассвета» к российскому функционально-грузовому блоку «Заря» была осуществлена манипулятором американского космического челнока «Атлантис», а затем манипулятором МКС.
МКС, август 2007 года
В феврале 2010 года Многосторонний совет по управлению Международной космической станцией подтвердил, что не существует никаких известных на этом этапе технических ограничений на продолжение эксплуатации МКС после 2015 года, а Администрация США предусмотрела дальнейшее использование МКС по меньшей мере до 2020 года. НАСА и Роскосмос рассматривают продление этого срока по меньшей мере до 2024 года, и возможно продление до 2027 года. В мае 2014 года, вице-премьер России Дмитрий Рогозин заявил: «Россия не намерена продлевать эксплуатацию Международной космической станции после 2020 года».
В 2011 году были завершены полёты многоразовых кораблей типа «Космический челнок».
МКС, июнь 2008 года
22 мая 2012 года с космодрома на мысе Канаверал запущена ракета-носитель «Falcon 9» с частным космическим грузовым кораблём «Dragon». Это первый в истории испытательный полёт к Международной космической станции частного космического корабля.
25 мая 2012 года КК «Dragon» стал первым аппаратом коммерческого назначения, состыковавшимся с МКС.
18 сентября 2013 года впервые сблизился с МКС и был пристыкован частный автоматический грузовой космический корабль снабжения «Сигнус».
МКС, март 2011 года
В планах - существенная модернизация российских космических кораблей «Союз» и «Прогресс».
В 2017 году к МКС планируется пристыковать российский 25-тонный многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Он встанет 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 2018-м году;
«НЭМ-2» (научно-энергетический модуль) - второй модуль.
УМ (узловой модуль) для российского сегмента - с дополнительными стыковочными узлами. Доставка планируется в 2017-м году.
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.
На 2013 год в состав МКС входит 14 основных модулей, российские - «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет»; американские - «Юнити», «Дестини», «Квест», «Транквилити», «Купола», «Леонардо», «Гармония», европейский - «Колумбус» и японский - «Кибо» .
Обзорный купол МКС.
Кроме перечисленных выше компонентов, существуют три грузовых модуля: «Леонардо», «Рафаэль» и «Донателло», периодически доставляемые на орбиту, для дооснащения МКС необходимым научным оборудованием и прочими грузами. Модули, имеющие общее название «Многоцелевой модуль снабжения» , доставлялись в грузовом отсеке шаттлов и стыковались с модулем «Юнити». Переоборудованный модуль «Леонардо» начиная с марта 2011 года входит в число модулей станции под названием «Герметичный многофункциональный модуль» (Permanent Multipurpose Module, PMM).
МКС в 2001 году. Видны солнечные батареи модулей «Заря» и «Звезда», а также ферменная конструкция P6 с американскими солнечными батареями.
Единственным источником электрической энергии для МКС является , свет которого солнечные батареи станции преобразуют в электроэнергию.
В российском сегменте МКС используется постоянное напряжение 28 вольт, аналогичное применяемому на космических кораблях «Спейс Шаттл» и «Союз». Электроэнергия вырабатывается непосредственно солнечными батареями модулей «Заря» и «Звезда», а также может передаваться от американского сегмента в российский через преобразователь напряжения ARCU (American-to-Russian converter unit ) и в обратном направлении через преобразователь напряжения RACU (Russian-to-American converter unit ).
Первоначально планировалось, что станция будет обеспечиваться электроэнергией с помощью российского модуля Научно-энергетической платформы (НЭП). Однако после катастрофы шаттла «Колумбия» программа сборки станции и график полётов шаттлов были пересмотрены. Среди прочего, отказались также от доставки и установки НЭП, поэтому в данный момент большая часть электроэнергии производится солнечными батареями американского сектора.
В американском сегменте солнечные батареи организованы следующим образом: две гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло солнечной батареи (Solar Array Wing , SAW ), всего на ферменных конструкциях станции размещено четыре пары таких крыльев. Каждое крыло имеет длину 35 м и ширину 11,6 м, а его полезная площадь составляет 298 м², при этом вырабатываемая им суммарная мощность может достигать 32,8 кВт. Солнечные батареи генерируют первичное постоянное напряжение от 115 до 173 Вольт, которое затем, с помощью блоков DDCU (англ. Direct Current to Direct Current Converter Unit ), трансформируется во вторичное стабилизированное постоянное напряжение величиной 124 Вольта. Это стабилизированное напряжение непосредственно используется для питания электрооборудования американского сегмента станции.
Солнечная батарея на МКС
Станция совершает один оборот вокруг Земли за 90 минут и примерно половину этого времени она проводит в тени Земли, где солнечные батареи не работают. Тогда её электроснабжение происходит от буферных никель-водородных аккумуляторных батарей, которые подзаряжаются, когда МКС снова выходит на солнечный свет. Срок службы аккумуляторов 6,5 лет, ожидается, что за время жизни станции их будут неоднократно заменять. Первая замена аккумуляторных батарей была осуществлена на сегменте Р6 во время выхода астронавтов в открытый космос в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-127 в июле 2009 года.
При нормальных условиях солнечные батареи американского сектора отслеживают Солнце, чтобы увеличить до максимума выработку энергии. Солнечные батареи наводятся на Солнце с помощью приводов «Альфа» и «Бета». На станции установлено два привода «Альфа», которые поворачивают вокруг продольной оси ферменных конструкций сразу несколько секций с расположенными на них солнечными батареями: первый привод поворачивает секции от P4 до P6, второй - от S4 до S6. Каждому крылу солнечной батареи соответствует свой привод «Бета», который обеспечивает вращение крыла относительно его продольной оси.
Когда МКС находится в тени Земли, солнечные батареи переводятся в режим Night Glider mode (англ. ) («Режим ночного планирования»), при этом они поворачиваются краем по направлению движения, чтобы уменьшить сопротивление атмосферы, которая присутствует на высоте полёта станции.
Передача телеметрии и обмен научными данными между станцией и Центром управления полётом осуществляется с помощью радиосвязи. Кроме того, средства радиосвязи используются во время операций по сближению и стыковке, их применяют для аудио- и видеосвязи между членами экипажа и с находящимися на Земле специалистами по управлению полётом, а также родными и близкими космонавтов. Таким образом, МКС оборудована внутренними и внешними многоцелевыми коммуникационными системами.
Российский сегмент МКС поддерживает связь с Землёй напрямую с помощью радиоантенны «Лира», установленной на модуле «Звезда». «Лира» даёт возможность использовать спутниковую систему ретрансляции данных «Луч». Эту систему использовали для связи со станцией «Мир», но в 1990-х годах она пришла в упадок и в настоящее время не применяется. Для восстановления работоспособности системы в 2012 году был запущен «Луч-5А». В мае 2014 года на орбите действуют 3 многофункциональной космической системы ретрансляции «Луч» - “Луч-5А, “Луч-5Б и «Луч-5В». В 2014 году запланирована установка на российский сегмент станции специализированной абонентской аппаратуры.
Другая российская система связи, «Восход-М», обеспечивает телефонную связь между модулями «Звезда», «Заря», «Пирс», «Поиск» и американским сегментом, а также УКВ -радиосвязь с наземными центрами управления, используя для этого внешние антенны модуля «Звезда».
В американском сегменте для связи в S-диапазоне (передача звука) и K u -диапазоне (передача звука, видео, данных) применяются две отдельные системы, расположенные на ферменной конструкции Z1. Радиосигналы от этих систем передаются на американские геостационарные спутники TDRSS, что позволяет поддерживать практически непрерывный контакт с центром управления полётами в Хьюстоне. Данные с Канадарм2, европейского модуля «Коламбус» и японского «Кибо» перенаправляются через эти две системы связи, однако, американскую систему передачи данных TDRSS со временем дополнят европейская спутниковая система (EDRS) и аналогичная японская. Связь между модулями осуществляется по внутренней цифровой беспроводной сети.
Во время выходов в открытый космос космонавты используют УКВ-передатчик дециметрового диапазона. УКВ-радиосвязью также пользуются во время стыковки или расстыковки космические аппараты «Союз», «Прогресс», HTV, ATV и «Спейс шаттл» (правда, шаттлы применяют также передатчики S- и K u -диапазонов посредством TDRSS). С её помощью эти космические корабли получают команды от Центра управления полётами или от членов экипажа МКС. Автоматические космические аппараты оборудованы собственными средствами связи. Так, корабли ATV используют во время сближения и стыковки специализированную систему Proximity Communication Equipment (PCE) , оборудование которой располагается на ATV и на модуле «Звезда». Связь осуществляется через два полностью независимых радиоканала S-диапазона. PCE начинает функционировать, начиная с относительных дальностей около 30 километров, и отключается после стыковки ATV к МКС и перехода на взаимодействие по бортовой шине MIL-STD-1553. Для точного определения относительного положения ATV и МКС используется система лазерных дальномеров, установленных на ATV, делающая возможной точную стыковку со станцией.
Станция оборудована примерно сотней портативных компьютеров ThinkPad от IBM и Lenovo, моделей A31 и T61P, работающих под управлением Debian GNU/Linux. Это обычные серийные компьютеры, которые, однако, были доработаны для применения в условиях МКС, в частности, в них переделаны разъёмы, система охлаждения, учтено используемое на станции напряжение 28 Вольт, а также выполнены требования безопасности для работы в невесомости. С января 2010 года на станции для американского сегмента организован прямой доступ в Интернет. Компьютеры на борту МКС соединены с помощью Wi-Fi в беспроводную сеть и связаны с Землёй на скорости 3 Мбит/c на закачку и 10 Мбит/с на скачивание, что сравнимо с домашним ADSL-подключением.
Унитаз на ОС предназначен как для мужчин, так и для женщин, выглядит точно так же, как на Земле, но имеет ряд конструктивных особенностей. Унитаз снабжен фиксаторами для ног и держателями для бёдер, в него вмонтированы мощные воздушные насосы. Космонавт пристёгивается специальным пружинным креплением к сидению унитаза, затем включает мощный вентилятор и открывает всасывающее отверстие, куда воздушный поток уносит все отходы.
На МКС воздух из туалетов перед попаданием в жилые помещения обязательно фильтруется для очистки от бактерий и запаха.
Свежая зелень, выращенная в условиях микрогравитации, впервые официально включена в меню на Международной космической станции. 10 августа 2015 года астронавты попробуют салат латук, собранный с орбитальной плантации Veggie. Многие издания СМИ сообщали, что впервые космонавты попробовали собственно выращенную еду, но данный эксперимент был проведен на станции «Мир».
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.
На текущий момент (январь 2012 год) в составе станции находятся три специальных научных модуля - американская лаборатория «Дестини», запущенная в феврале 2001 года, европейский исследовательский модуль «Коламбус», доставленный на станцию в феврале 2008 года, и японский исследовательский модуль «Кибо». В европейском исследовательском модуле оборудованы 10 стоек, в которых устанавливаются приборы для исследований в различных разделах науки. Некоторые стойки специализированы и оборудованы для исследований в области биологии, биомедицины и физики жидкостей. Остальные стойки - универсальные, в них оборудование может меняться в зависимости от проводимых экспериментов.
Японский исследовательский модуль «Кибо» состоит из нескольких частей, которые последовательно доставлялись и монтировались на орбите. Первый отсек модуля «Кибо» - герметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. JEM Experiment Logistics Module - Pressurized Section ) был доставлен на станцию в марте 2008 года, в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-123. Последняя часть модуля «Кибо» была присоединена к станции в июле 2009 года, когда шаттл доставил на МКС негерметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. Experiment Logistics Module, Unpressurized Section ).
Россия имеет на орбитальной станции два «Малых исследовательских модуля» (МИМ) - «Поиск» и «Рассвет». Также планируется доставить на орбиту многофункциональный лабораторный модуль «Наука» (МЛМ). Полноценными научными возможностями будет обладать только последний, количество научной аппаратуры, размещённой на двух МИМ, минимально.
Международная природа проекта МКС способствует проведению совместных научных экспериментов. Наиболее широко подобное сотрудничество развивают европейские и российские научные учреждения под эгидой ЕКА и Федерального космического агентства России. Известными примерами такого сотрудничества стали эксперимент «Плазменный кристалл», посвящённый физике пылевой плазмы, и проводимый Институтом внеземной физики Общества Макса Планка, Институтом высоких температур и Институтом проблем химической физики РАН, а также рядом других научных учреждений России и Германии, медико-биологический эксперимент «Матрёшка-Р», в котором для определения поглощённой дозы ионизирующих излучений используются манекены - эквиваленты биологических объектов, созданные в Институте медико-биологических проблем РАН и Кёльнском институте космической медицины.
Российская сторона также является подрядчиком при проведении контрактных экспериментов ЕКА и Японского агентства аэрокосмических исследований. Например, российские космонавты проводили испытания робототехнической экспериментальной системы ROKVISS (англ. Robotic Components Verification on ISS - испытания робототехнических компонентов на МКС), разработанной в Институте робототехники и механотроники, расположенном в Веслинге, неподалёку от Мюнхена,Германия.
Сравнение между горением свечи на Земле (слева) и в условиях микрогравитации на МКС (справа)
В 1995 году был объявлен конкурс среди российских научных и образовательных учреждений, промышленных организаций на проведение научных исследований на российском сегменте МКС. По одиннадцати основным направлениям исследований было получено 406 заявок от восьмидесяти организаций. После оценки специалистами РКК «Энергия» технической реализуемости этих заявок, в 1999 году была принята «Долгосрочная программа научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС». Программу утвердили президент РАН Ю. С. Осипов и генеральный директор Российского авиационно-космического агентства (ныне ФКА) Ю. Н. Коптев. Первые исследования на российском сегменте МКС были начаты первой пилотируемой экспедицией в 2000 году. Согласно первоначальному проекту МКС, предполагалось выведение двух крупных российских исследовательских модулей (ИМ). Электроэнергию, необходимую для проведения научных экспериментов, должна была предоставлять Научно-энергетическая платформа (НЭП). Однако из-за недофинансирования и задержек при строительстве МКС все эти планы были отменены в пользу постройки единственного научного модуля, не требовавшего больших затрат и дополнительной орбитальной инфраструктуры. Значительная часть исследований, проводимых Россией на МКС, является контрактной или совместной с зарубежными партнёрами.
В настоящее время на МКС проводятся различные медицинские, биологические, физические исследования.
Вирус Эпштейна - Барр, показанный с помощью техники окрашивания флюоресцентными антителами
США проводят широкую программу исследований на МКС. Многие из этих экспериментов являются продолжением исследований, проводимых ещё в полётах шаттлов с модулями «Спейслаб» и в совместной с Россией программе «Мир - Шаттл». В качестве примера можно привести изучение патогенности одного из возбудителей герпеса, вируса Эпштейна - Барр. По данным статистики, 90 % взрослого населения США являются носителями латентной формы этого вируса. В условиях космического полёта происходит ослабление работы иммунной системы, вирус может активизироваться и стать причиной заболевания члена экипажа. Эксперименты по изучению вируса были начаты в полёте шаттла STS-108.
Солнечная обсерватория, установленная на модуле «Коламбус»
На европейском научном модуле «Коламбус» предусмотрено 10 унифицированных стоек для размещения полезной нагрузки (ISPR), правда, часть из них, по соглашению, будет использоваться в экспериментах НАСА. Для нужд ЕКА в стойках установлено следующее научное оборудование: лаборатория Biolab для проведения биологических экспериментов, лаборатория Fluid Science Laboratory для исследований в области физики жидкости, установка для экспериментов по физиологии European Physiology Modules, а также универсальная стойка European Drawer Rack, содержащая оборудование для проведения опытов по кристаллизации белков (PCDF).
Во время STS-122 были установлены и внешние экспериментальные установки для модуля «Коламбус»: выносная платформа для технологических экспериментов EuTEF и солнечная обсерватория SOLAR. Планируется добавить внешнюю лабораторию по проверке ОТО и теории струн Atomic Clock Ensemble in Space.
В программу исследований, проводимых на модуле «Кибо», входит изучение процессов глобального потепления на Земле, озонового слоя и опустынивания поверхности, проведение астрономических исследований в рентгеновском диапазоне.
Запланированы эксперименты по созданию крупных и идентичных белковых кристаллов, которые призваны помочь понять механизмы болезней и разработать новые методы лечения. Кроме этого, будет изучаться действие микрогравитации и радиации на растения, животных и людей, а также будут проводиться опыты по робототехнике, в области коммуникаций и энергетики.
В апреле 2009 года японский астронавт Коити Ваката на МКС провел серию экспериментов, которые были отобраны из числа предложенных простыми гражданами. Астронавт попытался «поплавать» в невесомости, используя различные стили, включая кроль и баттерфляй. Однако ни один из них не позволил астронавту даже сдвинуться с места. Астронавт заметил при этом, что исправить ситуацию «не смогут даже большие листы бумаги, если их взять в руки и использовать как ласты». Кроме того, астронавт хотел пожонглировать футбольным мячом, но и эта попытка оказалась неудачной. Между тем, японцу удалось послать мяч ударом назад над головой. Закончив эти сложные в условиях невесомости упражнения, японский астронавт попробовал отжиматься от пола и сделать вращения на месте.
Отверстие в панели радиатора шаттла Индевор STS-118, образовавшееся в результате столкновения с космическим мусором
Поскольку МКС движется по сравнительно невысокой орбите, существует определённая вероятность столкновения станции или космонавтов, выходящих в открытый космос, с так называемым космическим мусором. К таковому могут быть причислены как крупные объекты вроде ракетных ступеней или выбывших из строя спутников, так и мелкие вроде шлака от твёрдотопливных ракетных двигателей, хладагентов из реакторных установок спутников серии УС-А, иных веществ и объектов. Кроме того, дополнительную угрозу таят в себе природные объекты наподобие микрометеоритов. Учитывая космические скорости на орбите, даже малые объекты способны нанести серьёзный урон станции, а в случае возможного попадания в скафандр космонавта микрометеориты могут пробить обшивку и вызвать разгерметизацию.
Чтобы избежать подобных столкновений, с Земли ведётся удалённое наблюдение за передвижением элементов космического мусора. Если на определённом расстоянии от МКС появляется такая угроза, экипаж станции получает соответствующее предупреждение. У космонавтов будет достаточно времени для активации системы DAM (англ. Debris Avoidance Manoeuvre ), которая представляет собой группу двигательных установок из российского сегмента станции. Включённые двигатели способны вывести станцию на более высокую орбиту и таким образом избежать столкновения. В случае позднего обнаружения опасности экипаж эвакуируется из МКС на космических кораблях «Союз». Частичная эвакуация происходила на МКС: 6 апреля 2003 года, 13 марта 2009, 29 июня 2011и 24 марта 2012.
В отсутствие массивного атмосферного слоя, который окружает людей на Земле, космонавты на МКС подвергаются более интенсивному облучению постоянными потоками космических лучей. В день члены экипажа получают дозу радиации в размере около 1 миллизиверта, что примерно равнозначно облучению человека на Земле за год. Это приводит к повышенному риску развития злокачественных опухолей у космонавтов, а также ослаблению иммунной системы. Слабый иммунитет космонавтов может способствовать распространению инфекционных заболеваний среди членов экипажа, особенно в замкнутом пространстве станции. Несмотря на предпринятые попытки по улучшению механизмов радиационной защиты, уровень проникновения радиации не сильно изменился по сравнению с показателями предыдущих исследований, проводившихся, например, на станции «Мир».
В ходе проверки внешней обшивки МКС, на соскобах с поверхности корпуса и иллюминаторов были обнаружены следы жизнедеятельности морского планктона. Также подтвердилась необходимость очистки внешней поверхности станции в связи с загрязнениями от работы двигателей космических аппаратов.
Правовая структура, регулирующая юридические аспекты космической станции, является разноплановой и состоит из четырёх уровней:
Структура собственности проекта не предусматривает для её членов чётко установленного процента на использование космической станции в целом. Согласно статье № 5 (IGA), юрисдикция каждого из партнёров распространяется только на тот компонент станции, который за ним зарегистрирован, а нарушения правовых норм персоналом, внутри или вне станции, подлежат разбирательству согласно законам той страны, гражданами которой те являются.
Интерьер модуля «Заря»
Соглашения об использовании ресурсов МКС более сложные. Российские модули «Звезда», «Пирс», «Поиск» и «Рассвет» изготовлены и принадлежат России, которая сохраняет право на их использование. Запланированный модуль «Наука» также будет изготовлен в России и будет включен в российский сегмент станции. Модуль «Заря» был построен и доставлен на орбиту российской стороной, но сделано это было на средства США, поэтому собственником данного модуля на сегодняшний день официально является НАСА. Для использования российских модулей и других компонентов станции страны-партнёры используют дополнительные двусторонние соглашения (вышеупомянутые третий и четвёртый правовые уровни).
Остальная часть станции (модули США, европейские и японские модули, ферменные конструкции, панели солнечных батарей и два робота-манипулятора) по согласованию сторон используются следующим образом (в % от общего времени использования):
В дополнение к этому:
До полёта первого космического туриста не существовало нормативной базы, регулирующей полёты в космос частных лиц. Но после полёта Денниса Тито страны-участницы проекта разработали «Принципы», которые определили такое понятие, как «Космический турист», и все необходимые вопросы для его участия в экспедиции посещения. В частности, такой полёт возможен только при наличии специфических медицинских показателей, психологической пригодности, языковой подготовки, и денежного взноса.
В той же ситуации оказались и участники первой космической свадьбы в 2003 году, поскольку подобная процедура также не регулировалась никакими законами.
В 2000 году республиканское большинство в Конгрессе США приняло законодательный акт о нераспространении ракетных и ядерных технологий в Иране, согласно которому, в частности, США не могли приобретать у России оборудование и корабли, необходимые для строительства МКС. Однако после катастрофы «Колумбии», когда судьба проекта зависела от российских «Союзов» и «Прогрессов», 26 октября 2005 года конгресс был вынужден принять поправки в этот законопроект, снимающие все ограничения для «любых протоколов, соглашений, меморандумов о взаимопонимании или контрактов», до 1 января 2012 года.
Затраты на строительство и эксплуатацию МКС оказались гораздо больше, чем это изначально планировалось. В 2005 году, по оценке ЕКА, с начала работ над проектом МКС с конца 1980-х годов до его предполагаемого тогда окончания в 2010 году было бы израсходовано около 100 миллиардов евро (157 миллиардов долларов или 65,3 миллиарда фунтов стерлингов) \ . Однако на сегодняшний день окончание эксплуатации станции планируется не ранее 2024 года, в связи с просьбой США не имеющих возможности отстыковать свой сегмент и продолжать летать, суммарные затраты всех стран оцениваются в бо́льшую сумму.
Произвести точную оценку стоимости МКС очень непросто. К примеру, непонятно, как должен рассчитываться взнос России, так как Роскосмос использует значительно более низкие долларовые расценки, чем другие партнёры.
Оценивая проект в целом, больше всего расходов НАСА составляют комплекс мероприятий по обеспечению полётов и затраты на управление МКС. Другими словами, текущие эксплуатационные расходы составляют гораздо бо́льшую часть из потраченных средств, чем затраты на строительство модулей и других устройств станции, на подготовку экипажей, и на корабли доставки.
Расходы НАСА на МКС, без учёта затрат на «Шаттлы», с 1994 по 2005 год составили 25,6 миллиарда долларов. На 2005 и 2006 годы пришлось примерно 1,8 миллиардов долларов. Предполагается, что ежегодные расходы будут увеличиваться, и к 2010 году составят 2,3 миллиарда долларов. Затем, до завершения проекта в 2016 году увеличение не планируется, только инфляционные корректировки.
Оценить постатейный перечень затрат НАСА можно, например, по опубликованному космическим агентством документу, из которого видно, как распределились 1,8 миллиарда долларов, потраченных НАСА на МКС в 2005 году:
Из остававшихся до 2010 года десяти запланированных полётов только один STS-125 полетел не к станции, а к телескопу «Хаббл»
Как упоминалось выше, НАСА не включает затраты на программу «Шаттл» в основную статью расходов станции, поскольку позиционирует её в качестве отдельного проекта, независимо от МКС. Однако с декабря 1998 года по май 2008 года, только 5 из 31 полёта челноков не были связаны с МКС, а из оставшихся до 2011 года одиннадцати запланированных полётов только один STS-125 полетел не к станции, а к телескопу «Хаббл».
Приблизительные затраты по программе «Шаттл» по доставке грузов и экипажей астронавтов на МКС составили:
То есть, суммарные затраты НАСА на полёты к МКС за весь период составят примерно 38 миллиардов долларов.
Принимая во внимание планы НАСА на период с 2011 по 2017 год, в первом приближении можно получить среднегодовой расход - 2,5 млрд. долларов, что на последующий период с 2006 по 2017 годы составит 27,5 миллиардов долларов. Зная расходы на МКС с 1994 по 2005 год (25,6 миллиардов долларов) и сложив эти цифры, получим итоговый официальный результат - 53 миллиарда долларов.
Необходимо также отметить, что в эту цифру не входят значительные затраты на проектирование космической станции «Фридом» в 1980-х и начале 1990-х годов, и участие в совместной программе с Россией по использованию станции «Мир», в 1990-х годах. Наработки этих двух проектов многократно использовались при строительстве МКС. Учитывая это обстоятельство, и принимая во внимание ситуацию с «Шаттлами», можно говорить о более чем двукратном увеличении суммы расходов, по сравнению с официальной - более 100 миллиардов долларов только для США.
ЕКА вычислило, что его вклад за 15 лет существования проекта составит 9 миллиардов евро. Затраты на модуль «Коламбус» превышают 1,4 миллиарда евро(приблизительно 2,1 миллиарда долларов), включая затраты на наземные системы контроля и управления. Полные затраты на разработку ATV составляют приблизительно 1,35 миллиарда евро, при этом каждый запуск «Ариан-5» стоит приблизительно 150 миллионов евро.
Разработка японского экспериментального модуля, главного вклада JAXA в МКС, стоила приблизительно 325 миллиардов иен (примерно 2,8 миллиарда долларов).
В 2005 году JAXA ассигновало приблизительно 40 миллиардов иен (350 миллионов USD) в программу МКС. Ежегодные эксплуатационные расходы японского экспериментального модуля составляют 350-400 миллионов долларов. Кроме того, JAXA обязалось разработать и запустить транспортный корабль H-II, полная стоимость разработки которого - 1 миллиард долларов. Расходы JAXA за 24 года участия в программе МКС превысят 10 миллиардов долларов.
Значительная часть бюджета Российского космического агентства расходуется на МКС. С 1998 года было совершено более трёх десятков полётов кораблей «Союз» и «Прогресс», которые с 2003 года стали основными средствами доставки грузов и экипажей. Однако вопрос, сколько Россия тратит на станцию (в долларах США), не прост. Существующие в настоящее время 2 модуля на орбите - производные программы «Мир», и поэтому затраты на их разработку намного ниже, чем для других модулей, однако в таком случае, по аналогии с Американскими программами, следует также учесть затраты на разработку соответствующих модулей станции «Мир». Кроме того, обменный курс между рублём и долларом не даёт адекватно оценить действительные затраты Роскосмоса.
Примерное представление о расходах российского космического агентства на МКС можно получить исходя из его общего бюджета, который на 2005 год составил 25,156 миллиардов рублей, на 2006 - 31,806, на 2007 - 32,985 и на 2008 - 37,044 миллиардов рублей. Таким образом, на станцию уходит менее полутора миллиардов долларов США в год.
Канадское космическое агентство (Canadian Space Agency, CSA) является постоянным партнёром НАСА, поэтому Канада с самого начала участвует в проекте МКС. Вклад Канады в МКС - это мобильная система техобслуживания, состоящая из трёх частей: подвижной тележки, которая может передвигаться вдоль ферменной конструкции станции, робота-манипулятора «Канадарм2» (Canadarm2), который установлен на подвижной тележке, и специальный манипулятор «Декстр» (Dextre). По оценкам, за прошедшие 20 лет CSA вложило в станцию 1,4 миллиарда канадских долларов.
За всю историю космонавтики, МКС - самый дорогой и, пожалуй, самый критикуемый космический проект. Критику можно считать конструктивной или недальновидной, можно с ней соглашаться или оспаривать её, но одно остаётся неизменным: станция существует, своим существованием она доказывает возможность международного сотрудничества в космосе и приумножает опыт человечества в космических полётах, расходуя на это громадные финансовые ресурсы.
Критика в США
Критика американской стороны в основном направлена на стоимость проекта, которая уже превышает 100 миллиардов долларов. Эти деньги, по мнению критиков, можно было бы с бо́льшей пользой потратить на автоматические (беспилотные) полёты для исследования ближнего космоса или на научные проекты, проводимые на Земле. В ответ на некоторые из этих критических замечаний защитники пилотируемых космических полётов говорят, что критика проекта МКС является близорукой и что отдача от пилотируемой космонавтики и исследований в космосе в материальном плане выражается миллиардами долларов. Джером Шни (англ. Jerome Schnee ) оценил косвенную экономическую составляющую от дополнительных доходов, связанных с исследованием космоса, как во много раз превышающую начальные государственные инвестиции.
Однако в заявлении Федерации американских учёных утверждается, что норма прибыли НАСА от дополнительных доходов фактически очень низка, за исключением разработок в аэронавтике, которые улучшают продажи самолётов.
Критики также говорят, что НАСА часто причисляет к своим достижениям разработки сторонних компаний, идеи и разработки которых, возможно, были использованы НАСА, но имели другие предпосылки, независимые от космонавтики. Действительно же полезными и приносящими доход, по мнению критиков, являются беспилотные навигационные, метеорологические и военные спутники. НАСА широко освещает дополнительные доходы от строительства МКС и от работ, выполненных на ней, тогда как официальный список расходов НАСА намного более краток и секретен.
Критика научных аспектов
По мнению профессора Роберта Парка (англ. Robert Park ), большинство из запланированных научных исследований не имеют первоочередной важности. Он отмечает, что цель большинства научных исследований в космической лаборатории - провести их в условиях микрогравитации, что можно сделать гораздо дешевле в условиях искусственной невесомости (в специальном самолёте, который летит по параболической траектории (англ. reduced gravity aircraft ).
В планы строительства МКС входили два наукоёмких компонента - магнитный альфа-спектрометр и модуль центрифуг (англ. Centrifuge Accommodations Module) . Первый работает на станции с мая 2011 года. От создания второго отказались в 2005 году в результате коррекции планов завершения строительства станции. Проводимые на МКС узкоспециализированные эксперименты ограничены отсутствием соответствующей аппаратуры. Например, в 2007 году проводились исследования влияния факторов космического полёта на организм человека, затрагивавшие такие аспекты, как почечные камни, циркадный ритм (цикличность биологических процессов в организме человека), влияние космического излучения на нервную систему человека. Критики утверждают, что у этих исследований небольшая практическая ценность, поскольку реалии сегодняшнего исследования ближнего космоса - беспилотные автоматические корабли.
Критика технических аспектов
Американский журналист Джефф Фауст (англ. Jeff Foust ) утверждал, что для технического обслуживания МКС требуется слишком много дорогих и опасных выходов в открытый космос. Тихоокеанское Астрономическое Общество (англ. The Astronomical Society of the Pacific) в начале проектирования МКС обращало внимание на слишком высокое наклонение орбиты станции. Если для российской стороны это удешевляет запуски, то для американской это невыгодно. Уступка, которую НАСА сделало для РФ из-за географического положения Байконура, в конечном итоге, возможно, увеличит суммарные затраты на строительство МКС.
В целом дебаты в американском обществе сводятся к обсуждению целесообразности МКС, в аспекте космонавтики в более широком смысле. Некоторые защитники утверждают, что кроме её научной ценности, это - важный пример международного сотрудничества. Другие утверждают, что МКС потенциально, при должных усилиях и усовершенствованиях, могла бы сделать полёты к и более экономичными. Так или иначе, основная суть высказываний ответов на критику заключается в том, что трудно ожидать серьёзной финансовой отдачи от МКС, скорее, её главное предназначение - стать частью общемирового расширения возможностей космических полётов.
Критика в России
В России критика проекта МКС в основном нацелена на неактивную позицию руководства Федерального космического агентства (ФКА) по отстаиванию российских интересов по сравнению с американской стороной, которая всегда чётко следит за соблюдением своих национальных приоритетов.
Например, журналисты задают вопросы о том, почему в России нет собственного проекта орбитальной станции, и почему тратятся деньги на проект, собственником которого являются США, в то время как эти средства можно было бы пустить на полностью российскую разработку. По мнению руководителя РКК «Энергия» Виталия Лопоты, причиной этого являются контрактные обязательства и недостаток финансирования.
В своё время станция «Мир» стала для США источником опыта в строительстве и исследованиях на МКС, а после аварии «Колумбии» российская сторона, действуя согласно партнёрскому соглашению с НАСА и доставив на станцию оборудование и космонавтов, практически в одиночку спасла проект. Эти обстоятельства породили критические высказывания в адрес ФКА о недооценке роли России в проекте. Так, например, космонавт Светлана Савицкая отмечала, что научно-технический вклад России в проект недооценён, и что партнёрское соглашение с НАСА не отвечает национальным интересам в финансовом плане. Однако при этом стоит учесть, что в начале строительства МКС российский сегмент станции оплачивали США, предоставляя кредиты, погашение которых предусмотрено только к окончанию строительства.
Говоря о научно-технической составляющей, журналисты отмечают малое количество новых научных экспериментов, проводимых на станции, объясняя это тем, что Россия не может изготовить и поставить на станцию нужное оборудование по причине отсутствия средств. По мнению Виталия Лопоты, ситуация изменится, когда одновременное присутствие космонавтов на МКС увеличится до 6 человек. Помимо этого, поднимаются вопросы о мерах безопасности в форс-мажорных ситуациях, связанных с возможной потерей управления станции. Так, по мнению космонавта Валерия Рюмина, опасность состоит в том, что если МКС станет неуправляемой, то её нельзя будет затопить как станцию «Мир».
По мнению критиков, международное сотрудничество, которое является одним из основных аргументов в пользу станции, также является спорным. Как известно, по условию международного соглашения, страны не обязаны делиться своими научными разработками на станции. За 2006-2007 годы в космической сфере между Россией и США не было новых больших инициатив и крупных проектов. Кроме того, многие полагают, что страна, вкладывающая в свой проект 75 % средств, вряд ли захочет иметь полноправного партнёра, который к тому же является её основным конкурентом в борьбе за лидирующее положение в космическом пространстве.
Также критикуется, что значительные средства были направлены на пилотируемые программы, а ряд программ по разработке спутников провалились. В 2003 году Юрий Коптев в интервью «Известиям» заявил, что в угоду МКС космическая наука опять осталась на Земле.
В 2014-2015 годах среди экспертов космической промышленности России сложилось мнение, что практическая польза от орбитальных станций уже исчерпана - за прошедшие десятилетия сделаны все практически важные исследования и открытия:
Эпоха орбитальных станций, начавшаяся в 1971 году, уйдет в прошлое. Эксперты не видят практической целесообразности ни в поддержании МКС после 2020 года, ни в создании альтернативной станции со схожим функционалом: “Научная и практическая отдача от российского сегмента МКС существенно ниже, чем от орбитальных комплексов «Салют-7» и «Мир». Научные организации не заинтересованы в повторении уже сделанного.
Журнал «Эксперт» 2015 год
Экипажи пилотируемых экспедиций на МКС доставляются до станции на ТПК Союз по «короткой» шестичасовой схеме. До марта 2013 года все экспедиции летали на МКС по двухсуточной схеме. До июля 2011 года доставка грузов, монтаж элементов станции, ротация экипажей, помимо ТПК Союз, осуществлялись в рамках программы «Спейс шаттл», пока программа не была завершена.
Таблица полётов всех пилотируемых и транспортных кораблей к МКС:
| Корабль | Тип | Агентство/страна | Первый полёт | Последний полёт | Всего рейсов |
|---|
0 👁 5 565
В начале 20-го века первопроходцы космонавтики, такие как Германн Оберт, Константин Циолковский, Германн Нордунг и Вернер фон Браун, мечтали об обширных , вращающихся вокруг . Эти ученые предполагали, что космические станции являются отправными точками для исследования космического пространства.
Вернер фон Браун, архитектор американской космической программы, объединил космические станции в свое долгосрочное видение космических исследований в США. Чтобы сопровождать многочисленные космические статьи фон Брауна в популярных журналах, художники рисовали концепции космических станций. Эти статьи и рисунки помогли привлечь общественное воображение и интерес к исследованию космоса, что было необходимо для создания космической программы США.
В этих концепциях в космической станции люди жили и работали в космосе. Большинство станций были колесообразными структурами, которые вращались для обеспечения искусственной . Как и любой порт, корабли отправились на станцию и обратно. Судно перевозило грузы, пассажиров и предметы снабжения с Земли. Вылетающие корабли отправились на Землю, и далее. Как вы знаете, эта общая концепция уже не просто видение ученых, художников и авторов научной фантастики. Но какие шаги были предприняты для создания таких орбитальных структур? Хотя человечество еще не осознало полных видений ученых, были значительные успехи в строительстве космических станций.
С 1971 года у США и России были орбитальные космические станции. Первыми космическими станциями были российская программа «Салют», программа «Скайлаб» в США и программа «Русский мир». А с 1998 года США, Россия, Европейское космическое агентство, Канада, Япония и другие страны строят и эксплуатируют на околоземной . На МКС люди живут и работают в космосе более 10 лет.
В этой статье мы рассмотрим программы ранней космической станции, использование космических станций и будущую роль космических станций в исследовании космического пространства. Но сначала давайте рассмотрим более подробно, зачем мы должны строить космические станции.
Почему мы должны строить космические станции?
Существует множество причин для строительства и эксплуатации космических станций, включая исследования, промышленность, разведку и даже туризм. Первые космические станции были построены для изучения долгосрочных эффектов невесомости на организм человека. В конце концов, если астронавты когда-либо захотят отправиться на Марс или другие , тогда мы должны знать, как длительная микрогравитация в течение нескольких месяцев и лет будет влиять на их здоровье.
Космические станции – это место для проведения ультрасовременных научных исследований в условиях, которые невозможно создать на Земле. Например, гравитация изменяет способ объединения атомов в кристаллы. В условиях микрогравитации могут образовываться почти совершенные кристаллы. Такие кристаллы могут давать лучшие полупроводники для более быстрых компьютеров или для создания эффективных лекарств. Другим эффектом силы тяжести является то, что она создает конвекционные токи в пламени, что приводит к нестационарным процессам, что затрудняет изучение процесса горения. Однако в условиях микрогравитации получается простое, устойчивое, медленное пламя; эти типы пламени облегчают изучение процесса горения. Полученная информация может дать лучшее понимание процесса сжигания и привести к улучшению конструкции печей или сокращению загрязнения воздуха за счет повышения эффективности сгорания.
С высоты над Землей космические станции предлагают уникальные виды для изучения погоды, рельефа Земли, растительности, океанов и . Кроме того, поскольку космические станции находятся над земной атмосферой, их можно использовать в качестве пилотируемых обсерваторий, где космические телескопы могут смотреть на небеса. Атмосфера Земли не мешает взглядам космических телескопов. Фактически, мы уже видели преимущества беспилотных космических телескопов, таких как .
Космические станции могут использоваться как космические отели. Здесь частные компании могут переправлять туристов из Земли в космос для краткосрочных визитов или длительного пребывания. Даже большие расширения туризма заключаются в том, что космические станции могут стать космическими портами для экспедиций на планеты и звезды или даже новые города и колонии, которые могли бы освободить перенаселенную планету.
Теперь, когда вы знаете, зачем нам это нужно, давайте посетим некоторые космические станции. И начнем с российской программы «Салют» – первой космической станции.
Салют: первая космическая станция
Россия (тогда известная как Советский Союз) первой разместила космическую станцию. Станция «Салют-1», выведенная на орбиту в 1971 году, фактически была комбинацией систем космических аппаратов «Алмаз» и «Союз». Система «Алмаз» изначально была предназначена для космических военных целей, но была переоборудована для гражданской космической станции «Салют». Космический корабль «Союз» переправил космонавтов с Земли на космическую станцию и обратно.
Салют 1 был около 15 метров длиной и состоял из трех основных отсеков, в которых размещались столовые и зоны отдыха, хранилища продуктов и воды, туалет, станции управления, тренажеры и научное оборудование. Первоначально экипаж должен был жить на борту «Салюта-1», но их миссия была связана с проблемами стыковки, которые помешали им войти в космическую станцию. Команда «Союз-11» была первой командой, успешно выстоявшей на Салюте 1, которую они провели в течение 24 дней. Однако экипаж «Союза-11» трагически погиб после возвращения на Землю, когда капсула «Союз-11» разгерметизировалась во время возвращения. Дальнейшие миссии в Салют 1 были отменены, и космический корабль «Союз» был переработан.
После «Союза-11» запустили еще одну космическую станцию «Салют-2», но она не смогла выйти на орбиту, за ними последовали Салюты 3-5. Эти полеты протестировали новый космический корабль «Союз» и экипажи, укомплектованные этими станциями для более длительных полетов. Один из недостатков этих космических станций заключался в том, что у них был только один стыковочный порт для космического корабля «Союз» и не могли быть повторно состыкованы с другими кораблями.
29 сентября 1977 года Советы запустили Салют 6. На этой станции был второй стыковочный порт, где станция могла быть заменена . «Салют-6» работал в период с 1977 по 1982 год. В 1982 году стартовала последняя из программ «Салют». В нем находилось 11 экипажей, и были заселены 800 дней. Программа «Салют» в конечном итоге привела к развитию российской космической станции «Мир», о чем мы поговорим чуть позже. Но сначала посмотрим на первую космическую станцию Америки: Скайлаб.
Скайлаб: первая космическая станция Америки
В 1973 году Соединенные Штаты разместили свою первую и единственную космическую станцию под названием Скайлаб-1 на орбите. Во время запуска станция была повреждена. Критический метеороидный щит и одна из двух основных солнечных панелей станции были сорваны, а другая солнечная панель не была полностью вытянута. Это означало, что Скайлаб имел небольшую электрическую мощность, а внутренняя температура повышалась до 52 градусов Цельсия.
Первый экипаж Скайлаб 2 был запущен через 10 дней, чтобы исправить больную станцию. Космонавты вытянули оставшуюся солнечную панель и установили зонтичный солнцезащитный козырек, чтобы охладить станцию. После ремонта станции астронавты провели 28 дней в космосе, проводя научные и биомедицинские исследования. Модифицированный Скайлаб имел следующие части: орбитальная мастерская – жилые и рабочие помещения для экипажа; модуль шлюза – разрешен доступ к внешней стороне станции; несколько стыковочных адаптеров – позволило нескольким космическим аппаратам состыковаться со станцией сразу (однако на станции никогда не было пересекающихся экипажей); телескопы для наблюдения за , и (имейте в виду, что еще не был построен); «Аполлон» – командный и служебный модуль для перевозки экипажа на поверхность Земли и обратно. Скайлаб был укомплектован двумя дополнительными экипажами.
Скайлаб никогда не предназначался как постоянный дом в космосе, а скорее место, где Соединенные Штаты могли бы испытывать последствия длительных космических полетов (то есть больше, чем две недели, необходимые для полета на Луну) на организм человека, когда полет третьего экипажа был закончен, Скайлаб был оставлен. Скайлаб оставался в воздухе, пока интенсивная активность солнечной вспышки не привела к тому, что его орбита нарушилась раньше, чем ожидалось. Скайлаб вошел в атмосферу Земли и сгорел над Австралией в 1979 году.
Мир: первая постоянная космическая станция
В 1986 году русские запустили космическую станцию , которая должна была стать постоянным домом в космосе. Первый экипаж, космонавты Леонид Кизима и Владимир Соловьев, штурмовали между отставным Салютом 7 и Мир. Они провели 75 дней на борту «Мир». Мир был постоянно укомплектован и строился в течение следующих 10 лет и содержал следующие части:
– Жилые помещения – расположены отдельные каюты для экипажа, туалет, душ, кухня и хранилище для мусора;
– Транспортировочный отсек – где могут быть подключены дополнительные станции;
– Промежуточный отсек – подключаемый рабочий модуль к задним стыковочным портам;
– Сборочный отсек – размещены топливные баки и ракетные двигатели;
– Модуль астрофизики Квант-1 – содержал телескопы для изучения галактик, квазаров и нейтронных звезд;
– Научный и авиационный модуль Квант-2 – обеспечил оборудование для биологических исследований, наблюдений за Землей и возможностей космического полёта;
– Технологический модуль « Кристалл » – использовался для экспериментов по биологической и материальной обработке; содержал док-порт, который мог использоваться с космическим челноком США;
– Модуль Спектр – использовался для исследований и мониторинга природных ресурсов Земли и атмосферы Земли, а также для поддержки экспериментов в области биологических и материаловедческих исследований;
– Природный модуль дистанционного зондирования – содержал радиолокаторы и спектрометры для изучения атмосферы Земли;
– Модуль стыковки – содержал порты для будущих стыковок;
– Корабль поставок – беспилотный корабль снабжения, который привозил с Земли новые продукты и оборудование и удалял отходы из станции;
– Космический корабль «Союз» – обеспечивал основной транспорт на и с поверхности Земли.
В 1994 году в качестве подготовки к Международной космической станции (МКС) астронавты НАСА (включая Норма Тагара, Шеннона Люсида, Джерри Лиангера и Майкла Фоаля) провели время на борту «Мир». Во время пребывания Линьера Мир был поврежден огнем. Во время пребывания Фоэля корабль «Прогресс» врезался в Мир.
Российское космическое агентство больше не могло позволить себе поддерживать «Мир», поэтому НАСА и российское космическое агентство планировали вывести станцию, чтобы сосредоточиться на МКС. Российское космическое агентство 16 ноября 2000 года решило вернуть Мир на Землю. В феврале 2001 года «Мир» были выключены, чтобы замедлить его движение. Мир вновь вошел в атмосферу Земли 23 марта 2001 года, сожжен и распался. Обломки рухнули в южной части Тихого океана примерно в 1 667 км к востоку от Австралии. Это означало конец первой постоянной космической станции.
Международная космическая станция (МКС)
В 1984 году президент Рональд Рейган предложил Соединенным Штатам в сотрудничестве с другими странами построить постоянно населенную космическую станцию. Рейган предусмотрел станцию, которая будет поддерживать правительство и промышленность. Чтобы помочь с огромными расходами на станцию, США создали совместные усилия с 14 другими странами (Канадой, Японией, Бразилией и Европейским космическим агентством, в которое входят: Великобритания, Франция, Германия, Бельгия, Италия, Нидерланды, Дания, Норвегия, Испания, Швейцария и Швеция). Во время планирования МКС и после распада Советского Союза Соединенные Штаты предложили России сотрудничать на МКС в 1993 году; это привело к тому, что число участвующих стран достигло 16. НАСА взяло на себя инициативу в координации строительства МКС.
Сборка МКС на орбите началась в 1998 году. 31 октября 2000 года из России был запущен первый экипаж МКС. Команда из трех человек провела почти пять месяцев на борту МКС, активируя системы и проводя эксперименты.
Говоря о будущем, давайте посмотрим, что может быть с космическими станциями в будущем.
Будущее космических станций
Мы только начинаем развитие космических станций. МКС будет значительно улучшаться по сравнению с «Салютом», «Скайлабом» и «Мир»; но мы все еще далеки от реализации больших космических станций или колоний, как это предполагают авторы научной фантастики. До сих пор ни одна из наших космических станций не имела никакой серьезности. Одной из причин этого является то, что мы хотим место без гравитации, чтобы мы могли изучить его эффекты. Другим является то, что нам не хватает технологии, позволяющей практически поворачивать большую структуру, например космическую станцию, для создания искусственной гравитации. В будущем искусственная гравитация станет требованием для космических колоний с большой популяцией.
Другая популярная идея касается места размещения космической станции. МКС потребуется периодическое повторное использование из-за своего положения на низкой околоземной орбите. Однако между Землей и Луной есть два места, называемые точками Лагранжа L-4 и L-5. В этих точках гравитация Земли и гравитация Луны уравновешиваются, поэтому объект, помещенный туда, не будет тянуться к Земле или Луне. Орбита была бы стабильной и не требовала бы корректировки. Поскольку мы больше узнаем о нашем опыте на МКС, мы можем построить большие и лучшие космические станции, которые позволят нам жить и работать в космосе, и мечты Циолковского и ранних ученых космонавтики могут когда-нибудь стать реальностью.
Станция «Тяньгун-1» весит 8,5 т. Ее длина составляет 12 м, диаметр 3,3 м. Была выведена на орбиту в 2011 году. Почти через три года после этого над станцией был утрачен контроль. Профессор из Центрального университета Флориды Роджер Хэндберг, предположил, что двигатели для коррекции орбиты израсходовали всё топливо.
Обломки сходящей с орбиты китайской космической станции «Тяньгун-1» могут упасть на территории нескольких европейских стран. Об этом сообщило издание The Hill со ссылкой на экспертов калифорнийской Аэрокосмической корпорации.«Вероятнее всего, они рухнут в океан, но ученые тем не менее предупредили Испанию, Португалию, Францию и Грецию, что некоторые обломки могут упасть в пределах их границ», –– пишет The Hill.
