Международная космическая станция - результат совместной работы специалистов целого ряда областей из шестнадцати стран мира (Россия, США, Канада, Япония, государства, входящие в Европейское содружество). Грандиозный проект, который в 2013 году отметил пятнадцатилетие начала своей реализации, воплощает в себе все достижения технической мысли современности. Внушительной частью материала о ближнем и дальнем космосе и некоторых земных явлениях и процессах ученых обеспечивает именно международная космическая станция. МКС, однако, строилась не за один день, ее созданию предшествовала почти тридцатилетняя история космонавтики.
Как все начиналось
Предшественниками МКС были Неоспоримое первенство в деле их создания занимали советские техники и инженеры. Работа над проектом «Алмаз» началась еще в конце 1964 года. Ученые трудились над пилотируемой орбитальной станцией, на которой могли бы находиться 2-3 космонавта. Предполагалось, что «Алмаз» прослужит в течение двух лет и все это время будет использоваться для исследований. По проекту, основной частью комплекса была ОПС - орбитальная пилотируемая станция. В ней размещались рабочие зоны членов экипажа, а также бытовой отсек. ОПС была оснащена двумя люками для выхода в открытый космос и сброса на Землю специальных капсул с информацией, а также пассивным узлом стыковки.
Эффективность работы станции во многом определяется ее энергетическими запасами. Разработчики «Алмаза» нашли способ многократно увеличить их. Доставкой космонавтов и различного груза на станцию занимались транспортные корабли снабжения (ТКС). Они, кроме всего прочего, были оснащены активной системой стыковки, мощным энергетическим ресурсом, великолепной системой регулирования движения. ТКС был способен на протяжении длительного времени снабжать станцию энергией, а также управлять всем комплексом. Все последующие аналогичные проекты, в том числе и международная космическая станция, создавались с применением такого же способа экономии ресурсов ОПС.
Первая
Соперничество с США заставляло советских ученых и инженеров работать как можно быстрее, поэтому в кратчайшие сроки была создана другая орбитальная станция - «Салют». Ее доставили в космос в апреле 1971 года. Основу станции составляет так называемый рабочий отсек, включающий два цилиндра, малый и большой. Внутри меньшего по диаметру располагался пункт управления, спальные места и зоны отдыха, хранения и принятия пищи. Больший цилиндр - вместилище научного оборудования, тренажеров, без которых не обходится ни один подобный полет, а также там располагалась душевая кабина и изолированный от остального помещения туалет.
Каждый следующий «Салют» чем-то отличался от предыдущего: оснащался новейшим оборудованием, имел конструктивные особенности, соответствовавшие развитию техники и знаний того времени. Эти орбитальные станции положили начало новой эры исследования космических и земных процессов. «Салюты» были базой, на которой проводились в большом количестве исследования в области медицины, физики, промышленности и сельского хозяйства. Трудно переоценить и опыт использования орбитальной станции, который был с успехом применен в процессе эксплуатации следующего пилотируемого комплекса.
«Мир»
Длительным был процесс накапливания опыта и знаний, результатом которого стала международная космическая станция. «Мир» - модульный пилотируемый комплекс - следующий его этап. На нем был опробован так называемый блочный принцип создания станции, когда в течение некоторого времени основная часть ее наращивает свою техническую и исследовательскую мощь за счет присоединяемых новых модулей. Его впоследствии «позаимствует» международная космическая станция. «Мир» стал образцом технического и инженерного мастерства нашей страны и фактически обеспечил ей одну из ведущих ролей в создании МКС.
Работы над сооружением станции начались в 1979 году, а на орбиту она была доставлена 20 февраля 1986-го. В течение всего времени существования «Мира» на нем проводились различные исследования. Необходимое оборудование доставлялось в составе дополнительных модулей. Станция «Мир» позволила ученым, инженерам и исследователям приобрести неоценимый опыт по использованию подобного масштаба. Кроме того, она стала местом мирного международного взаимодействия: в 1992 году между Россией и США было подписано Соглашение о сотрудничестве в космосе. Реализовываться оно фактически начало в 1995 году, когда к станции «Мир» отправился американский «Шаттл».
Завершение полета
Станция «Мир» стала местом самых разных исследований. Здесь подвергались анализу, уточнялись и открывались данные в области биологии и астрофизики, космической техники и медицины, геофизики и биотехнологии.
Свое существование станция закончила в 2001 году. Причиной решения затопить ее стала выработка энергетического ресурса, а также некоторые аварии. Выдвигались различные версии спасения объекта, однако они не были приняты, и в марте 2001 года станция «Мир» была погружена в воды Тихого океана.
Создание международной космической станции: подготовительный этап
Идея создания МКС возникла еще в то время, когда мысли затопить «Мир» еще никому в голову не приходили. Косвенной причиной возникновения станции стал политический и финансовый кризис в нашей стране и экономические проблемы в США. Обе державы осознали свою неспособность в одиночку справится с задачей создания орбитальной станции. В начале девяностых было подписано соглашение о сотрудничестве, одним из пунктов которого являлась международная космическая станция. МКС как проект объединила не только Россию и США, но и, как уже отмечалось, еще четырнадцать стран. Одновременно с определением участников состоялось утверждение проекта МКС: станция будет состоять из двух интегрированных блоков, американского и российского, и укомплектовываться на орбите модульным способом аналогично «Миру».
«Заря»
Первая международная космическая станция начала свое существование на орбите в 1998 году. 20 ноября при помощи ракеты «Протон» был запущен функционально-грузовой блок российского производства «Заря». Он стал первым сегментом МКС. Конструктивно он был похож на некоторые из модулей станции «Мир». Интересно, что американская сторона предлагала строить МКС непосредственно на орбите, и только опыт российских коллег и пример «Мира» склонил их в сторону модульного метода.
Внутри «Заря» оснащена различными приборами и аппаратурой, стыковки, энергоснабжения, управления. Внушительная часть оборудования, в том числе топливные баки, радиаторы, камеры и панели солнечных батарей, размещаются на внешней части модуля. Все наружные элементы защищены от метеоритов специальными экранами.
Модуль за модулем
5 декабря 1998 года к «Заре» направился шаттл «Индевор» с американским стыковочным модулем «Юнити». Спустя два дня «Юнити» был пристыкован к «Заре». Далее международная космическая станция «обзавелась» служебным модулем «Звезда», изготовлением которого занимались также в России. «Звезда» представляла собой модернизированный базовый блок станции «Мир».
Стыковка нового модуля произошла 26 июля 2000 года. С этого момента «Звезда» взяла на себя управление МКС, а также всеми системами жизнеобеспечения, стало возможным постоянное пребывание команды космонавтов на станции.
Переход на пилотируемый режим
Первый экипаж международной космической станции был доставлен кораблем «Союз ТМ-31» 2 ноября 2000 года. В его состав вошли В. Шеперд - командир экспедиции, Ю. Гидзенко - пилот, - бортинженер. С этого момента начался новый этап эксплуатации станции: она перешла в пилотируемый режим.
Состав второй экспедиции: Джеймс Восс и Сьюзан Хэлмс. Она сменила первый экипаж в начале марта 2001 года.
и земных явлений
Международная космическая станция - место проведения разнообразных Задача каждого экипажа заключается в том числе и в сборе данных о некоторых космических процессах, изучении свойств определенных веществ в условиях невесомости и так далее. Научные исследования, которые проводятся на МКС, можно представить в виде обобщенного списка:
- наблюдение за различными удаленными объектами космоса;
- исследование космических лучей;
- наблюдение за Землей, в том числе изучение атмосферных явлений;
- исследование особенностей физических и биопроцессов в условиях невесомости;
- испытания новых материалов и технологий в условиях открытого космоса;
- медицинские исследования, в том числе создание новых лекарств, опробование диагностических методов в условиях невесомости;
- производство полупроводниковых материалов.
Будущее
Как и любой другой объект, подвергающийся столь большой нагрузке и столь интенсивно эксплуатируемый, МКС рано или поздно перестанет функционировать на необходимом уровне. Первоначально предполагалось, что ее «срок годности» закончится в 2016 году, то есть станции отводилось всего 15 лет. Однако уже с первых месяцев ее эксплуатации стали звучать предположения, что срок этот несколько преуменьшен. Сегодня высказываются надежды, что международная космическая станция будет работать до 2020 года. Затем, вероятно, ее ждет та же участь, что и станцию «Мир»: МКС затопят в водах Тихого океана.
Сегодня же международная космическая станция, фото которой представлены в статье, с успехом продолжает кружить по орбите вокруг нашей планеты. Периодически в СМИ можно встретить упоминания о новых исследованиях, проделанных на борту станции. МКС является и единственным объектом космического туризма: только на конец 2012 года ее посетили восемь космонавтов-любителей.
Можно предположить, что подобный вид развлечений будет только набирать силу, поскольку Земля из космоса - вид завораживающий. И никакая фотография не идет в сравнение с возможностью лицезреть подобную красоту из иллюминатора международной космической станции.
Состав MKC (Заря — Колумбус)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Конфигурация МКС
Функционально-грузовой блок «Заря»
Развертывание МКС началось запуском 20 ноября 1998 года (09:40:00 ДМВ) с помощью российской ракеты-носителя «Протон» функционально-грузового блока (ФГБ) «Заря», также созданного в России.
Функционально-грузовой блок «Заря» является первым элементом Международной космической станции (МКС). Он разработан и изготовлен ГКНПЦ имени М.В. Хруничева (г. Москва, Россия) в соответствии с контрактом, заключенным с генеральным субподрядчиком по проекту МКС — компанией «Боинг» (г. Хьюстон, штат Техас, США). С этого модуля начинается сборка МКС на околоземной орбите. На начальной стадии сборки ФГБ обеспечивает управление полетом связки модулей, электропитание, связь, прием, хранение и перекачку топлива.
Схема функционально-грузового блока «Заря»
| Параметр | Значение |
| Масса на орбите | 20260 кг |
| Длина по корпусу | 12990 мм |
| Максимальный диаметр | 4100 мм |
| Объем герметичных отсеков | 71.5 куб.м |
| Размах солнечных батарей | 24400 мм |
| 28 кв.м | |
| Гарантированная среднесуточная мощность электроснабжения напряжением 28 в | 3 кВт |
| Мощность электроснабжения американского сегмента | до 2 кВт |
| Масса заправляемого топлива | до 6100 кг |
| Высота рабочей орбиты | 350-500 км |
| 15 лет |
Компоновка ФГБ включает в себя приборно-грузовой отсек (ПГО) и герметичный адаптер (ГА), предназначенный для размещения бортовых систем, обеспечивающих механическую стыковку с другими модулями МКС и прибывающими на МКС кораблями. ГА отделен от ПГО герметичной сферической переборкой, в которой имеется люк диаметром 800 мм. На внешней поверхности ГА имеется специальный узел для механического захвата ФГБ манипулятором корабля «Шаттл». Герметичный объем ПГО составляет 64,5 куб.м, ГА — 7,0 куб.м. Внутреннее пространство ПГО и ГА разделено на две зоны: приборную и жилую. В приборной зоне размещены блоки бортовых систем. Жилая зона предназначена для работы экипажа. В ней находятся элементы систем контроля и управления бортовым комплексом, а также аварийного оповещения и предупреждения. Приборная зона отделена от жилой зоны панелями интерьера.
ПГО функционально разделен на три отсека: ПГО- 2 — это коническая секция ФГБ, ПГО-З — примыкающая к ГА цилиндрическая секция, ПГО-1 — цилиндрическая секция между ПГО-2 и ПГО-З.
Соединительный модуль «Юнити»
Первым изготовленным в США элементом Международной космической станции является модуль Node 1 («первый узловой»), называемый также Unity («Единство» или «Единение»).
Модуль Node 1 был изготовлен на предприятии The Boeing Co. в г.Хантсвилл (Алабама).
В модуле установлено свыше 50000 деталей, 216 трубопроводов перекачки жидкостей и газов, 121 кабель внутреннего и наружного монтажа общей длиной порядка 10 км.
Модуль доставлен и установлен экипажем шатла Индевор (STS-88) 7 декабря 1998 года. Состав экипажа: командир Роберт Кабана, пилот Фредерик Стёркоу, специалисты полета Джерри Росс, Нэнси Кёрри, Джеймс Ньюман и Сергей Крикалев.
Модуль «Unity» — выполненная из алюминия цилиндрическая конструкция с шестью люками для подсоединения других компонентов станции — четыре из которых (радиальные) представляют собой закрытые люками проемы с рамами, а два торцевых оснащены замками, к которым присоединены стыковочные адаптеры, имеющие по два осевых стыковочных узла., образует коридор, соединяющий жилые и рабочие помещения Международной космической станции. Этот узел, длиной 5,49 м и диаметром 4,58 м, соединен с функциональным грузовым блоком «Заря».
Кроме подсоединения к модулю «Заря», этот узел служит коридором, соединяющим американский лабораторный модуль, американский обитаемый модуль (жилые отсеки) и воздушный шлюз.
Через модуль «Unity» проходят важные системы и коммуникации, такие как трубопроводы подачи жидкостей, газов, средства регулирования среды, системы жизнеобеспечения, электроснабжения и передачи данных.
В Космическом центре им.Кеннеди Unity был оснащен двумя герметичными стыковочными адаптерами PMA (Pressurized Mating Adapter), имеющими вид несимметричных конических коронок. Адаптер PMA-1 обеспечит стыковку американских и российских компонентов станции, PMA-2 – стыковку к ней кораблей Space Shuttle. В адаптерах размещены компьютеры, обеспечивающие функции контроля и управления модулем Unity, а также передачу данных, речевой информации и видеосвязь с хьюстонским ЦУПом на первых этапах монтажа МКС, дополняя российские системы связи, установленные в модуле «Заря». Элементы адаптеров построены на предприятии компании Boeing в г.Хантингтон-Бич, шт.Калифорния.
Unity с двумя адаптерами в пусковой конфигурации имеет длину 10.98 м и массу около 11500 кг.
Проектирование и изготовление модуля Unity обошлось примерно в 300 млн $.
Служебный модуль «Звезда»
Служебный модуль (СМ) «Звезда» был выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем «Протон» 12.07.2000г. (07:56:36 ДМВ) и 26.07.2000г. пристыкован к функционально-грузовому блоку (ФГБ) МКС.
Конструктивно СМ «Звезда» состоит из четырех отсеков: трех герметичных – переходного отсека (ПхО), рабочего отсека (РО) и промежуточной камеры (ПрК), а также негерметичного агрегатного отсека (АО), в котором размещена объединенная двигательная установка (ОДУ). Корпус герметичных отсеков выполнен из алюминиево-магниевого сплава и представляет собой сварную конструкцию, состоящую из блоков цилиндрической, конической и сферической формы.
Переходный отсек предназначен для обеспечения перехода членов экипажа между СМ и другими модулями МКС. Он также выполняет функции шлюзового отсека при выходе членов экипажа в открытый космос, для чего на боковой крышке имеется клапан сброса давления.
По форме ПхО представляет собой сочетание сферы диаметром 2.2 м и усеченного конуса с диаметрами оснований 1.35 м и 1.9 м. Длина ПхО – 2.78 м, герметичный объем – 6.85 м3. Конусной частью (большим диаметром) ПхО крепится к РО. На сферической части ПхО установлены три гибридных пассивных стыковочных агрегата ССВП-М Г8000 (один осевой и два боковых). К осевому узлу на ПхО стыкуется ФГБ «Заря». На верхнем узле ПхО планируется установка Научно-энергетической платформы (НЭП). К нижнему стыковочному узлу ПхО должен сначала причалить Стыковочный отсек №1, а затем – Универсальный стыковочный модуль (УСМ).
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение |
| Стыковочные узлы | 4 шт. |
| Иллюминаторы | 13 шт. |
| Масса модуля на этапе выведения | 22776 кг |
| Масса на орбите после отделения от РН | 20295 кг |
| Габариты модуля: | |
| длина с обтекателем и промежуточным отсеком | 15,95 м |
| длина без обтекателя и промежуточного отсека | 12,62 м |
| длина по корпусу | 13.11 м |
| ширина с раскрытой солнечной батареей | 29,73 м |
| максимальный диаметр | 4.35 м |
| объем герметичных отсеков | 89.0 м3 |
| внутренний объем с оборудованием | 75,0 м3 |
| объем обитания экипажа | 46.7 м3 |
| Обеспечение жизнедеятельности экипажа | до 6 человек |
| Размах солнечных батарей | 29.73 м |
| Площадь фотоэлектрических элементов | 76 м2 |
| Максимальная выходная мощность солнечных батарей | 13.8 кВт |
| Длительность функционирования на орбите | 15 лет |
| Система электроснабжения: | |
| рабочее напряжение, В | 28 |
| мощность солнечных батарей, кВт | 10 |
| Двигательная установка: | |
| маршевые двигатели, кгс | 2?312 |
| двигатели ориентации, кгс | 32?13,3 |
| масса окислителя (тетроксида азота), кг | 558 |
| масса горючего (НДМГ), кг | 302 |
Основные функции:
- обеспечение условий работы и отдыха экипажа;
- управление работой основных частей комплекса;
- снабжение комплекса электроэнергией;
- двустороннюю радиосвязь экипажа с наземным комплексом управления (НКУ);
- прием и передача телевизионной информации;
- передача на НКУ телеметрической информации о состоянии экипажа и бортовых систем;
- прием на борту информации по управлению;
- ориентация комплекса относительно центра масс;
- коррекция орбиты комплекса;
- сближение и стыковка других объектов комплекса;
- поддержание заданного температурно-влажностного режима жилого объема, элементов конструкции и оборудования;
- выход в открытое пространство космонавтов, выполнение работ по техническому обслуживанию и ремонту внешней поверхности станции;
- проведение научных и прикладных исследований и экспериментов с использованием доставляемой целевой аппаратуры;
- возможность осуществлять двустороннюю бортовую связь всех модулей комплекса «Альфа».
На наружной поверхности ПхО имеются кронштейны, на которых закреплены поручни, три комплекта антенн (АР-ВКА, 2АР-ВКА и 4АО-ВКА) системы «Курс» для трех стыковочных узлов, стыковочные мишени, агрегаты СТР, блок дозаправки ДУ, телекамера, бортовые огни и другое оборудование. Наружная поверхность закрыта панелями ЭВТИ и противометеоритными экранами. В ПхО имеется четыре иллюминатора.
Рабочий отсек предназначен для размещения основной части бортовых систем и оборудования СМ, для жизни и работы экипажа.
Корпус РО состоит из двух цилиндров разных диаметров (2.9 м и 4.1 м), соединенных между собой коническим переходником. Длина цилиндра малого диаметра – 3.5 м, большого – 2.9 м. Переднее и заднее днища – сферические. Общая длина РО – 7.7 м, герметичный объем с оборудованием – 75.0 м3, объем обитания экипажа – 35.1 м3. Панели интерьера отделяют жилую зону от приборной, а также от корпуса РО.
В РО имеется 8 иллюминаторов.
Жилые помещения РО оборудованы средствами обеспечения жизнедеятельности экипажа. В зоне малого диаметра РО находится центральный пост управления станцией с блоками контроля и аварийно-предупредительными пультами. В зоне большого диаметра РО имеются две персональные каюты (объемом 1.2 м3 каждая), санитарный отсек с умывальником и ассенизационным устройством (объемом 1.2 м3), кухня с холодильником-морозильником, рабочий стол со средствами фиксации, медицинская аппаратура, тренажеры для физических упражнений, небольшая шлюзовая камера для отделения контейнеров с отходами и малых КА.
Снаружи корпус РО закрыт многослойной экранно-вакуумной теплоизоляцией (ЭВТИ). На цилиндрических частях установлены радиаторы, которые выполняют также функции противометеоритных экранов. Незащищенные радиаторами участки закрыты углепластиковыми экранами сотовой конструкции.
На внешней поверхности РО установлены поручни, которыми члены экипажа могут пользоваться для перемещения и фиксации во время работы в открытом космосе.
Снаружи малого диаметра РО установлены датчики системы управления движением и навигацией (СУДН) для ориентации по Солнцу и Земле, четыре датчика системы ориентации СБ и другое оборудование.
Промежуточная камера предназначена для обеспечения перехода космонавтов между СМ и кораблями «Союз» или «Прогресс», пристыкованными к кормовому стыковочному агрегату.
ПрК по форме представляет собой цилиндр диаметром 2.0 м и длиной 2.34 м. Внутренний объем – 7.0 м3.
ПрК снабжена одним пассивным стыковочным агрегатом, расположенным по продольной оси СМ. Узел предназначен для стыковок грузовых и транспортных кораблей, в том числе российских кораблей «Союз ТМ», «Союз ТМА», «Прогресс М» и «Прогресс М2», а также европейского автоматического корабля ATV. Для внешнего наблюдения в ПрК имеются два иллюминатора, а снаружи на ней закреплена телекамера.
Агрегатный отсек предназначен для размещения агрегатов объединенной двигательной установки (ОДУ).
АО имеет цилиндрическую форму, с торца закрывается донным экраном из ЭВТИ. Наружная поверхность АО закрыта противометеоритным защитным кожухом и ЭВТИ. На наружной поверхности установлены поручни и антенны, имеются люки для обслуживания оборудования, расположенного внутри АО.
На корме АО имеется два корректирующих двигателя, а на боковой поверхности – четыре блока двигателей ориентации. Снаружи на заднем шпангоуте АО закреплена штанга с остронаправленной антенной (ОНА) бортовой радиотехнической системы «Лира». Кроме того, на корпусе АО стоят три антенны системы «Курс», четыре антенны радиотехнической системы управления и связи, две антенны телевизионной системы, шесть антенн системы телефонно-телеграфной связи, антенны аппаратуры радиоконтроля орбиты.
Также на АО закреплены датчики СУДН для ориентации по Солнцу, датчики системы ориентации СБ, бортовые огни и пр.
Внутренняя компоновка Служебного модуля:
1 – переходный отсек; 2 – переходный люк; 3 – аппаратура стыковки в ручном режиме; 4 – противогаз; 5 – блоки очистки атмосферы; 6 – твердотопливные генераторы кислорода; 7 – каюта; 8 – отсек санитарного устройства; 9 – промежуточная камера; 10 – переходный люк; 11 – огнетушитель; 12 – агрегатный отсек; 13 – место установки бегущей дорожки; 14 – пылесборник; 15 – стол; 16 – место установки велоэргометра; 17 – иллюминаторы; 18 – центральный пост управления.
Состав служебного оборудования СМ «Звезда»:
бортовой комплекс управления в составе:
— системы управления движением (СУД);
— бортовой вычислительной системы;
— бортового радиокомплекса;
— системы бортовых измерений;
— системы управления бортовым комплексом (СУБК);
— оборудования телеоператорного режима управления (ТОРУ);
система электропитания (СЭП);
объединенная двигательная установка (ОДУ);
система обеспечения тепловых режимов (СОТР);
система обеспечения жизнедеятельности (СОЖ);
средства медицинского обеспечения.
Лабораторный модуль «Дестини»
9 февраля 2001 года экипаж космического корабля шаттл «Атлантис» STS-98 доставил и пристыковал к станции лабораторный модуль "Дестини " («Судьба»).
Американский научный модуль «Дестини» состоит из трёх цилиндрических секций и двух оконечных урезанных конусов, которые содержат герметичные люки, используемые экипажем для входа в модуль и выхода из него. «Дестини» пристыкован к переднему стыковочному узлу модуля «Юнити».
Научное и вспомогательное оборудование внутри модуля «Дестини» смонтировано в стандартных блоках полезной нагрузки ISPR (International Standard Payload Racks). Всего «Дестини» содержит 23 блока ISPR - по шесть на правом, на левом борту и потолке, и пять на полу.
«Дестини» имеет систему жизнеобеспечения, которая обеспечивает электроснабжение, очистку воздуха, а также контроль температуры и влажности в модуле.
В герметичном модуле астронавты могут выполнять исследования в различных областях научных знаний: в медицине, технологии, биотехнологии, физике, материаловедении, и изучении Земли.
Модуль изготовлен американской компанией «Боинг».
Универсальная шлюзовая камера «Квест»
Универсальная шлюзовая камера «Квест» была доставлена к МКС космическим кораблем «Шаттл» «Атлантис» STS-104 15 июля 2001 года и с помощью дистанционного манипулятора станции «Канадарм 2» была извлечена из грузового отсека «Атлантиса», перенесена и пристыкована к причалу американского модуля NODE-1 «Юнити».
Универсальная шлюзовая камера «Квест» предназначена для обеспечения выходов в открытый космос экипажей МКС с использованием как американских скафандров, так и российских скафандров «Орлан».
До установки этой шлюзовой камеры выходы в открытый космос производились либо через переходной отсек (ПхО) служебного модуля «Звезда» (в российских скафандрах), либо через Space Shuttle (в американских скафандрах).
После установки и приведения в рабочее состояние шлюзовая камера стала одной из основных систем для обеспечения выхода в открытый космос и возврата на МКС и позволила применять любую из существующих систем скафандров или обе одновременно.
Основные технические характеристики
Шлюзовая камера представляет собой герметичный модуль, состоящий из двух основных отсеков (состыкованных своими торцами при помощи соединительной перегородки и люка): отсека экипажа, через который астронавты выходят из МКС в открытый космос, и отсека оборудования, где хранятся агрегаты и скафандры для обеспечения ВКД, а также так называемые агрегаты для ночного «вымывания», которые используются в ночь перед выходом в открытый космос для вымывания азота из крови астронавта в процессе понижения атмосферного давления. Эта процедура позволяет избежать проявления признаков декомпрессии после возврата космонавта из открытого космоса и наддува отсека.
Отсек экипажа
высота – 2565 мм.
внешний диаметр – 1996 мм.
герметичный объем – 4.25 куб. м.
Основное оборудование:
люк для выхода в открытый космос диаметром 1016 мм;
пульт управления шлюзованием.
Отсек оборудования
Основные технические характеристики:
длина – 2962 мм.
внешний диаметр – 4445 мм.
герметичный объем – 29.75 куб. м.
Основное оборудование:
гермолюк для перехода в отсек оборудования;
гермолюк для перехода в МКС
две стандартные стойки со служебными системами;
аппаратура обслуживания скафандров и отладки оборудования для ВКД;
насос для откачивания атмосферы;
панель подключения интерфейсных разъемов;
Отсек экипажа представляет собой переработанную внешнюю шлюзовую камеру корабля Space Shuttle. Он оснащен системой освещения, наружными поручнями и интерфейсными разъемами UIA (Umbilical Interface Assembly) для подключения систем обеспечения. Разъемы UIA расположены на одной из стен отсека экипажа и предназначены для подачи воды, отвода жидких отходов и подачи кислорода. Разъемы используются также для обеспечения связи и электропитания скафандров и могут обслуживать одновременно два скафандра (как российских, так и американских).
Перед открытием люка отсека экипажа для выхода в открытый космос, давление в отсеке снижается сначала до 0,2 атм, а затем до нуля.
Внутри скафандра поддерживается атмосфера из чистого кислорода при давлении 0,3 атм для американского скафандра и 0,4 атм для российского.
Пониженное давление требуется для обеспечения достаточной подвижности скафандров. При более высоких давлениях скафандры становятся жесткими, и в них трудно работать в течение длительного времени.
Отсек оборудования оснащен служебными системами для выполнения операций по надеванию и снятию скафандров, а также для периодического проведения работ по их техническому обслуживанию.
В отсеке оборудования расположены устройства для поддержания атмосферы внутри отсека, аккумуляторные батареи, система электропитания и другие обеспечивающие системы.
Модуль «Квест» может обеспечить воздушную среду, с пониженным содержанием азота, в которой космонавты могут «ночевать» перед выходом в открытый космос, благодаря чему их кровоток очищается от излишнего содержания азота, что предотвращает кессонную болезнь во время работы в скафандре с воздухом насыщенным кислородом, и после работы, при изменении давления окружающей среды (давление в российских скафандрах «Орлан» — 0.4 атм, в американских EMU — 0.3 атм). Ранее, для подготовки к выходам в космос, чтобы очистить ткани тела от азота, использовался метод, при котором люди вдыхали чистый кислород в течение нескольких часов перед выходом.
В апреле 2006 года, командир экспедиции МКС-12 Уильям МакАртур, и бортинженер экспедиции МКС-13 Джеффри Уильямс, проверили новый метод подготовки к выходам в космос, «переночевав» таким образом, в шлюзе. Давление в камере было уменьшено от нормального — 1 атм. (101 килопаскалей или 14.7 фунтов на квадратный дюйм), до 0.69 атм. (70 кПа или 10.2 psi). Из-за ошибки сотрудника ЦУП, экипаж был разбужен на четыре часа раньше положенного срока, и тем не менее тест посчитали успешно пройденным. После этого данный метод, стал использоваться американской стороной на постоянной основе перед выходом в космос.
Модуль «Квест» был необходим американской стороне, потому что их скафандры не соответствовали параметрам российских шлюзовых камер — имели другие компоненты, другие настройки и другие соединительные крепления. До установки «Квеста» выходы в космос могли осуществляться из шлюзового отсека модуля «Звезда» только в скафандрах «Орлан». Американские EMU могли использоваться для выхода в космос только во время стыковыки их шаттла к МКС. В дальнейшем, подключение модуля «Пирс» добавило ещё один вариант использования «Орланов».
Модуль был присоединён 14 июля 2001 года экспедицией STS-104. Он был установлен на правый стыковочный порт модуля «Юнити» к единому механизму пристыковки (англ. CBM ).
Модуль содержит оборудование и разработан таким образом, чтобы работать со скафандрами обоих типов, однако в настоящее время (информация по состоянию на 2006 год!) способен функционировать только с американской стороной, потому что оборудование, необходимое для работы с российскими космическими костюмами, ещё не было запущено. Вследствие этого, когда у экспедиции МКС-9 возникли проблемы с американскими скафандрами, им пришлось пробираться на своё рабочее место окольным путём.
21 февраля 2005 года из-за неисправности модуля «Квест», вызванной, как сообщили СМИ, образовавшейся в шлюзе ржавчиной, космонавты временно осуществляли выходы в космос через модуль «Звезда»
Стыковочный отсек «Пирс»
Стыковочный отсек (СО) “Пирс”, являющийся элементом российского сегмента МКС, запущен в составе специализированного грузового корабля-модуля (ГКМ) “Прогресс М-СО1” 15 сентября 2001 года. 17 сентября 2001 года ГКМ “Прогресс М-СО1” состыковался с Международной космической станцией.
Стыковочный отсек «Пирс» разработан и изготовлен в РКК “Энергия” и имеет двойное назначение. Он может использоваться как шлюзовой отсек для выходов в открытый космос двух членов экипажа и служит дополнительным портом для стыковки с МКС пилотируемых кораблей типа “Союз ТМ” и автоматических грузовых кораблей типа “Прогресс М”.
Кроме этого, он обеспечивает возможность дозаправки баков PC МКС компонентами топлива, доставляемыми на грузовых транспортных кораблях.
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение |
| Масса при запуске, кг | 4350 |
| Масса на орбите, кг | 3580 |
| Резервная масса доставляемых грузов, кг | 800 |
| Высота орбиты при сборке, км | 350-410 |
| Рабочая высота орбиты, км | 410-460 |
| Длина (со стыковочным агрегатам), м | 4,91 |
| Максимальный диамегр, м | 2,55 |
| Объем герметичного отсека, м? | 13 |
Стыковочный отсек “Пирс” состоит из герметичного корпуса и установленных на нем аппаратуры, служебных систем и элементов конструкции, обеспечивающих выходы в открытый космос.
Гермокорпус отсека и силовой набор изготовлены из алюминиевых сплавов АМг-6, трубопроводы — из коррозионно-стойких сталей и титановых сплавов. Снаружи корпус закрыт панелями противометеоритной защиты толщиной 1 мм и экранновакуумной теплоизоляцией
Два стыковочных узла — активный и пассивный — расположены по продольной оси “Пирса”. Активный стыковочный узел предназначен для герметичного соединения со СМ “Звезда”. Пассивный стыковочный узел, расположенный с противоположной стороны отсека, предназначен для герметичного соединения с транспортными кораблями типа “Союз ТМ” и “Прогресс М”.
Снаружи отсека установлены четыре антенны аппаратуры измерения параметров относительного движения “Курс-А” используемой при стыковке СО к МКС, а также аппаратура системы “Курс-П”, обеспечивающей сближение и стыковку к отсеку транспортных кораблей.
В корпусе установлены два кольцевых шпангоута с люками для выхода в открытый космос. Оба люка имеют диаметр в свету 1000 мм. В каждой крышке имеется иллюминатор диаметром в свету 228 мм. Оба люка абсолютно равнозначны и могут использоваться в зависимости от того, с какой стороны “Пирса” удобнее проводить выход членов экипажа в открытый космос. Каждый люк рассчитан на 120 открываний. Для удобства работы космонавтов в открытом космосе вокруг люков имеются кольцевые поручни внутри и снаружи отсека.
Снаружи всех элементов корпуса отсека также установлены поручни для облегчения работы членов экипажа во время выходов.
Внутри СО “Пирс” расположены блоки аппаратуры систем терморегулирования, связи, управления бортовым комплексом, телевизионной и телеметрической систем, проложены кабели бортовой сети и трубопроводы системы терморегулирования.
В отсеке имеются пульты управления шлюзованием, контроля и управления служебными системами СО, связи, снятия и подачи силового питания, выключатели освещения, электророзетки.
Два блока сопряжения БСС обеспечивают шлюзование двух членов экипажа в скафандрах “Орлан-М”.
Служебные системы модуля:
система терморегулирования;
система связи;
система управления бортовым комплексом;
пульты контроля и управления служебными системами СО;
телевизионная и телеметрическая системы.
Целевые системы модуля:
пульты управления шлюзованием.
два блока сопряжения, обеспечивающих шлюзование двух членов экипажа.
два люка для выхода в открытый космос диаметром 1000 мм.
активный и пассивный стыковочный узлы.
Соединительный модуль «Гармония»
Модуль «Гармония» (Harmony) доставлен на МКС на борту шаттл «Дискавери» (STS-120) и 26 октября 2007 года был временно установлен на левый стыковочный узел модуля «Юнити» МКС.
14 ноября 2007 года модуль «Гармония» перемещен экипажем МКС-16 на постоянное место — на передний стыковочный узел модуля «Дестини». Предварительно на передний стыковочный узел модуля «Гармония» был перенесен стыковочный модуль кораблей шаттл.
Модуль «Гармония» является соединительным элементом для двух исследовательских лабораторий: европейской — «Колумбус» и японской – «Кибо».
Он обеспечивает электропитание присоединённых к нему модулей и обмен данными. Для обеспечения возможности увеличения численности постоянно действующего экипажа МКС в модуле установлена дополнительная система обеспечения жизнедеятельности.
Кроме того модуль оборудован тремя дополнительными спальными местами для космонавтов.
Модуль представляет собой алюминиевый цилиндр длиной 7,3 метра и внешним диаметром 4,4 метра. Герметичный объём модуля составляет 70 м?, вес модуля — 14 300 кг.
Модуль Node 2 был доставлен в Космический центр им. Кеннеди 1 июня 2003 года. Название «Гармония» модуль получил 15 марта 2007 года.
11 февраля 2008 года к правому стыковочному узлу «Гармонии» экспедицией шаттла Атлантис STS-122 была присоединена европейская научная лаборатория «Коламбус». Весной 2008 года к ней была пристыкована японская научная лаборатория «Кибо». Верхний (зенитный) стыковочный узел, предназначавшийся ранее для отменённого японского модуля центрифуг (CAM), временно будет использоваться для стыковки с первой частью лаборатории «Кибо» — экспериментальным грузовым отсеком ELM , который 11 марта 2008 года доставила на борт экспедиция STS-123 шаттла «Индевор».
Лабораторный модуль «Колумбус»
«Коламбус» (англ. Columbus — Колумб) — модуль Международной космической станции созданный по заказу Европейского космического агентства консорциумом европейских аэрокосмических фирм. «Коламбус» это первый серьёзный вклад Европы в строительство МКС, представляет собой научную лабораторию, дающую европейским учёным возможность проводить исследования в условиях микрогравитации.
Модуль был запущен 7 февраля 2008 года, на борту шаттла «Атлантис» в ходе полёта STS-122. Пристыкован к модулю «Гармония» 11 февраля в 21:44 UTC.
Модуль «Колумбус» построен по заказу Европейского космического агентства консорциумом европейских аэрокосмических фирм. Стоимость его строительства превысила $1,9 млрд.
Он представляет из себя научную лабораторию, предназначенную для проведения физических, материаловедческих, медико-биологических и иных экспериментов в условиях отсутствия гравитации. Планируемая длительность функционирования «Колумбус» 10 лет.
Корпус модуля цилиндрической формы диаметром 4477 мм и длиной 6871 мм имеет массу 12 112 кг.
Внутри модуля имеется 10 унифицированных мест (ячеек) для установки контейнеров с научной аппаратурой и оборудованием.
На внешней поверхности модуля имеется четыре места для крепления научной аппаратуры предназначенной для проведения исследований и экспериментов в условиях открытого космоса. (изучение солнечно-земных связей, анализ воздействия на оборудование и материалы длительного пребывания в космосе, эксперименты по выживанию бактерий в экстремальных условиях и т.д.).
На момент доставки на МКС в модуле были уже установлены 5 контейнеров с научной аппаратурой для проведения научных экспериментов в области биологии, физиологии и материаловедения массой 2,5 тонны.
Международная космическая станция МКС - это воплощение самого грандиозного и прогрессивного технического достижения космического масштаба на нашей планете. Это огромная космическая научно-исследовательская лаборатория для изучения, проведения экспериментов, наблюдений как за поверхностью нашей планеты Земля, так и для астрономических наблюдений за дальним космосом без воздействия земной атмосферы. Одновременно это и дом для работающих на ней космонавтов и астронавтов, где они живут и работают, и порт для причаливания космических грузовых и транспортных кораблей. Подняв голову и взглянув вверх на небо, человек видел бескрайние просторы космоса и всегда мечтал если не покорить, то как можно больше узнать о нем и постигнуть все его тайны. Полет первого космонавта на орбиту земли и запуск спутников дал мощный толчок в развитии космонавтики и дальнейшим полетам в космос. Но просто полета человека в ближний космос уже становится недостаточно. Взоры устремлены дальше, к другим планетам, и чтобы достичь этого, необходимо еще многое исследовать, узнать и понять. А самое главное для долгосрочных космических полетов человека - необходимость установить характер и последствия длительного влияния на здоровье долговременной невесомости при перелетах, возможность жизнеобеспечения длительного пребывания на космических кораблях и исключение всех отрицательных факторов, влияющих на здоровье и жизнь людей, как в ближнем, так и дальнем космическом пространстве, выявление опасных столкновений космических кораблей с другими космическими объектами и обеспечение мер безопасности.
С этой целью и стали строить сначала просто долговременные пилотируемые орбитальные станции серии Салют, затем более усовершенствованную, со сложной модульной архитектурой «МИР». Такие станции могли постоянно находится на орбите Земли и принимать космонавтов и астронавтов, доставляемых космическими кораблями. Но, достигнув определенных результатов в изучениях космоса, благодаря космическим станциям время неумолимо требовало дальнейших, все более усовершенствованных, методов изучения космоса и возможности жизни человека при полетах в нем. Строительство новой космической станции требовало огромных, еще больших капиталовложений, чем предыдущие, и одной стране было уже экономически трудно двигать космическую науку и технику. Необходимо отметить, что лидирующие места в космическо-технических достижениях на уровне орбитальных станций были у бывшего СССР (теперь - Российская Федерация) и Соединенных Штатов Америки. Невзирая на противоречия в политических взглядах, эти две державы поняли необходимость сотрудничества в космических вопросах, и в частности, в строительстве новой орбитальной станции, тем более что предыдущий опыт совместного сотрудничества при полетах американских астронавтов на Российскую космическую станцию «Мир» дал свои ощутимые положительные результаты. Поэтому, начиная с 1993 г. представители Российской федерации и США ведут переговоры о совместном проектировании, строительстве и эксплуатации новой Международной космической станции. Подписан планируемый «Детальный план работ по МКС».
В 1995г. в Хьюстоне утвержден основной эскизный проект станции. Принятый проект модульной архитектуры орбитальной станции дает возможность вести её поэтапное строительство в космосе, присоединяя к основному уже работающему модулю все новые и новые секции модулей, делая ее строительство более доступным, легким и гибким, дает возможность менять архитектуру в связи с возникающей необходимостью и возможностями стран-участниц.
Основная конфигурация станции была утверждена и подписана в 1996 году. Она состояла из двух основных сегментов: Российского и Американского. Также принимают участие, располагают свое научное космическое оборудование и проводят исследования такие страны как Япония, Канада и страны Европейского космического союза.
28.01.1998г. в Вашингтоне было подписано окончательно соглашение о начале строительства новой долговременной, с модульной архитектурой, Международной космической станции, и уже 2 ноября этого же года Российским ракетоносителем был выведен на орбиту первый многофункциональный модуль МКС «Заря ».
(ФГБ - функционально-грузовой блок) - выведен на орбиту ракетой «Протон-К» 02.11.1998г. С момента выведения на околоземную орбиту модуля «Заря» началось непосредственное строительство МКС, т.е. начинается сборка всей станции. В самом начале строительства этот модуль был необходим как базовый для подачи электроэнергии, поддержания температурного режима, для установления связи и управления ориентацией на орбите, и как стыковочный для других модулей и кораблей. Он является фундаментальным для дальнейшего строительства. В настоящее время «Заря» используется, в основном, как склад, и ее двигателями корректируется высота орбиты станции.
Модуль МКС «Заря» состоит из двух основных отсеков: большого приборно-грузового отсека и герметичного адаптера, отделяемых перегородкой с люком диаметром 0,8м. для прохода. Одна часть герметична и в ней находится приборно-грузовой отсек объемом 64,5 куб.м., который, в свою очередь, разделен на приборную с блоками бортовых систем и жилую зону для работы. Эти зоны разделены перегородкой интерьера. Отсек герметичного адаптера снабжен бортовыми системами для механической стыковки с остальными модулями модулями.
На блоке имеются три стыковочных шлюза: активный и пассивный по концам и один сбоку, для соединения с другими модулями. Также имеются антенны для связи, баки с топливом, солнечные батареи, вырабатывающие энергию, и приборы ориентации на Землю. На нем находится 24 больших двигателя, 12 маленьких, а также для маневров и поддержания нужной высоты 2 двигателя. Этот модуль может самостоятельно совершать беспилотные полеты в космосе.
Модуль МКС «Юнити» (NODE 1 - соединительный)
Модуль «Юнити» - первый американский соединительный модуль, который был выведен на орбиту 04.12.1998 космическим кораблем "Шаттл" «Индевер» и 01.12.1998 г. состыкован с «Зарей». Этот модуль имеет 6 стыковочных шлюзов для дальнейшего подсоединения модулей МКС и причаливания космических кораблей. Он является коридором между остальными модулями и их жилыми и рабочими помещениями и местом для проведения коммуникаций: газовых и водных трубопроводов, различных систем связи, электрических кабелей, передачи данных и других жизнеобеспечивающих коммуникаций.
Модуль МКС «Звезда» (СМ - служебный модуль)
Модуль «Звезда» - российский модуль, выведенный на орбиту космическим кораблем «Протон» 12.07.2000 г. и пристыкован 26.07.2000 г. к «Заре». Благодаря этому модулю, уже в июле 2000 г. МКС на своем борту смогла принять первый космический экипаж в составе Сергея Крикалова, Юрия Гидзенко и американца Уильяма Шепарда.
Сам блок состоит из 4-х отсеков: герметичного переходного, герметичного рабочего, герметичной промежуточной камеры и негерметичного агрегатного. Переходной отсек с четырьмя иллюминаторами служит коридором для перехода космонавтов из разных модулей и отсеков и для выхода из станции в открытый космос благодаря установленному здесь шлюзу с клапаном сброса давления. На внешней части отсека крепятся стыковочные агрегаты: это один осевой и два боковых. Осевым узлом «Звезда» стыкуется с «Зарей», а осевыми верхним и нижним - с другими модулями. Также на наружной поверхности отсека установлены кронштейны и поручни, новые комплекты антенн системы «Курс-НА», стыковочные мишени, телекамеры, блок дозаправки и другие агрегаты.
Рабочий отсек общей длиной 7,7 м, имеет 8 иллюминаторов и состоит из двух цилиндров разных диаметров, оборудованных тщательно предусмотренными средствами обеспечения работы и жизнедеятельности. В цилиндре большего диаметра находится жилая зона объемом 35,1куб. метров. Здесь две каюты, санитарный отсек, кухня с холодильником и столом для фиксации предметов, медицинская аппаратура и тренажеры.
В цилиндре меньшего диаметра находится рабочая зона, в которой расположены приборы, оборудование и основной пост управления станцией. Здесь находятся также системы контроля, аварийные и предупредительные пульты ручного управления.
Промежуточная камера объемом 7.0 куб. метров с двумя иллюминаторами служит переходом между служебным блоком и космическими кораблями, которые пристыковываются к корме. Стыковочный узел обеспечивает стыковку российских кораблей «Союз ТМ», «Союз ТМА», «Прогресс М», «Прогресс М2», а также европейского автоматического корабля АТV.
В агрегатном отсеке «Звезды» на корме находится два корректирующих двигателя, а сбоку четыре блока двигателей ориентации. С наружной стороны закреплены датчики и антенны. Как видим, модуль «Звезда» взял на себя некоторые функции блока «Заря».
Модуль МКС «Дестини» в переводе «Судьба» (LAB - лабораторный)
Модуль «Дестини» - 08.02.2001 космический корабль Шаттл «Атлантис» вывел на орбиту, а 10.02.2002 американский научный модуль «Дестини» был пристыкован к МКС к переднему стыковочному узлу модуля «Юнити». Вынимала модуль из космического корабля «Атлантиса» астронавт Марша Айвин при помощи 15-ти метровой "руки", хотя зазоры между кораблем и модулем были всего пять сантиметров. Это была первая лаборатория космической станции и, в свое время, ее мозговым центром и самым большим обитаемым блоком. Модуль был изготовлен хорошо известной американской компанией «Боинг». Он состоит из трёх соединенных цилиндров. Концы модуля сделаны в виде урезанных конусов с герметичными люками, которые служат входами для астронавтов. Сам модуль предназначен, в основном, для проведения научных исследовательских работ в медицине, материаловедении, биотехнологии, физике, астрономии и многих других областях наук. Для этого имеется 23 оборудованных приборами блока. Они располагаются по шесть штук по бортам, шесть на потолке и пять блоков на полу. В опорах имеются трассы для трубопроводов и кабелей, они соединяют разные стойки. Также модуль имеет такие системы для жизнеобеспечения: электроснабжения, систему датчиков для контроля влажности, температуры и качества воздуха. Благодаря этому модулю и находящемуся в нем оборудованию появилась возможность проводить уникальные исследования в космосе на борту МКС в разных областях науки.
Модуль МКС «Квест» (А/L- универсальная шлюзовая камера)
Модуль «Квест» - выведен на орбиту Шаттлом «Атлантис» 12.07.2001 и пристыкован к модулю «Юнити» 15.07.2001 г. на правый стыковочный порт с помощью манипулятора «Канадарм 2». Этот блок, прежде всего, предназначен для того, чтобы обеспечить выход в открытый космос в скафандрах как российского производства «Орланд» с давлением кислорода 0,4 атм, так и в американских скафандрах EMU с давлением 0,3 атм. Дело в том, что до этого представители космических экипажей могли использовать российские скафандры только для выхода из блока «Заря» и американские при выходе через «Шаттл». Пониженное давление в скафандрах используют для большей эластичности костюмов, что создает значительные удобства при движении.
Модуль МКС «Квест» состоит из двух помещений. Это помещения экипажа и помещение оборудования. Помещение экипажа с гермообъемом 4,25 куб.м. предназначено для выхода в космос с люками, предусмотренными удобными поручнями, освещением, и разъемами для подачи кислорода, воды, устройств для снижения давления перед выходом и т.д.
Помещение оборудования значительно больше по объему и его размер 29,75 куб. м. Оно предназначено для необходимого оборудования при одевании и снятии скафандров, их хранения и деазотации крови выходящих в космос сотрудников станции.
Модуль МКС «Пирс» (СО1 - стыковочный отсек)
Модуль «Пирс» - выведен на орбиту 15.09.2001 и состыкован c модулем «Заря» 17.09.2001. «Пирс» выводился в космос для стыковки с МКС как составная часть специализированного грузовика «Прогресс М-С01». В основном, «Пирс» играет роль шлюзового отсека для выхода двух человек в открытый космос в российских скафандрах типа «Орлан-М». Второе назначение «Пирса» - дополнительные места для причаливания космических кораблей таких типов как «Союз ТМ» и грузовиков «Прогресс М». Третье назначение «Пирса» это дозаправка горючим, окислителем и другими компонентами топлива баков российских сегментов МКС. Размеры этого модуля сравнительно невелики: длина со стыковочными агрегатами 4,91 м, диаметр 2,55 м и объем герметичного отсека 13 куб. м. В центре по разные стороны герметичного корпуса с двумя круговыми шпангоутами находятся 2 одинаковых люка диаметром 1,0 м с небольшими иллюминаторами. Это дает возможность выхода в космос с разных сторон в зависимости от необходимости. Внутри и снаружи люков предусмотрены удобные поручни. Внутри есть также аппаратура, пульты управления шлюзованием, связи, электропитания, проходят трассы трубопроводов для транзита топлива. Снаружи установлены антенны связи, экраны защиты антенн, блок перекачки топлива.
Стыковочных узлов, находящихся вдоль оси, два: активный и пассивный. Активным узлом «Пирс» состыкован с модулем «Заря», а пассивный на противоположной стороне используется для причаливания космических кораблей.
Модуль МКС «Гармония», «Harmony» (Node 2 - соединительный)
Модуль «Гармония» - выведен на орбиту 23.10.2007 г. шаттлом «Дискавери» с мыса Канавери стартовой площадки 39 и пристыкован 26.10.2007 с МКС. «Гармония» был сделан в Италии по заказу НАСА. Сама стыковка модуля с МКС была поэтапной: сначала астронавты 16-го экипажа Тани и Уилсон временно состыковали модуль с модулем МКС «Юнити» слева при помощи канадского манипулятора Canadarm-2 , а после отлета шаттла и переустановки адаптера РМА-2, оператором Тани модуль снова был отсоединен от «Юнити» и перенесен уже на постоянное место его дислокации к переднему стыковочному узлу «Дестини». Окончательная установка «Гармонии» была закончена 14.11.2007.
Модуль имеет основные размеры: размеры длина 7,3 м, диаметр 4,4 м, его герметичный объем 75 куб. м. Самой важной особенностью модуля является 6 стыковочных узлов для дальнейших соединений с другими модулями и строительства МКС. Узлы расположены по оси передний и задний, внизу надирный, сверху зенитный и боковые левый и правый. Следует отметить, что благодаря созданному дополнительному гермообъему в модуле создано дополнительно три спальных места для экипажа, снабженных всеми системами жизнеобеспечения.
Основное назначение модуля «Гармония»-это роль соединительного узла для дальнейшего расширения Международной космической станции и, в частности, для создания точек крепления и присоединения к нему космических лабораторий европейской «Колумбус» и японской «Кибо».
Модуль МКС «Колумбус», «Columbus» (COL)
Модуль «Колумбус» - первый европейский модуль выведен на орбиту шаттлом «Атлантис» 07.02.2008. и установлен на правом соединительном узле модуля «Гармония» 12.02008. «Коламбус» был построен по заказу Европейского космического агентства в Италии, космическое агентство которой имеет большой опыт по строительству герметичных модулей для космической станции.
«Колумбус» представляет собой цилиндр длиной 6,9 м. и диаметром 4,5 м., где расположена лаборатория объемом 80 куб. метров с 10-ю рабочими местами. Каждое рабочее место - это стойка с ячейками, где размещены приборы и аппаратура для определенных исследований. Стойки оборудованы отдельным питанием каждая, компьютерами с необходимым программным обеспечением, связью, системой кондиционирования и всеми необходимыми для исследований приспособлениями. На каждом рабочем месте ведется группа исследований и проведение опытов в определенном направлении. Например, рабочее место со стойкой Biolab оснащено для проведения экспериментов в области космических биотехнологий, клеточной биологии, биологии развития, заболевания скелета, нейробиологии и подготовки человека к длительным межпланетным полетам с его жизнеобеспечением. Есть установка для диагностирования кристаллизации протеинов и другие. Кроме 10-ти стоек с рабочими местами в гермоотсеке имеются еще четыре места оборудованных для научных космических исследований на внешней открытой стороне модуля в космосе в условиях вакуума. Это позволяет вести эксперименты по состоянию бактерий в очень экстремальных условиях, понять возможность появления жизни на других планетах, вести астрономические наблюдения. Благодаря комплексу солнечных приборов SOLAR ведется наблюдение за солнечной активностью и степенью воздействия Солнца на нашу Землю, ведется мониторинг солнечной радиации. Радиометр Диарад наряду с другими космическими радиометрами ведет измерение солнечной активности. При помощи спектрометра SOLSPEC изучается солнечный спектр и его свет через земную атмосферу. Уникальность исследований заключается еще в том, что их можно проводить одновременно на МКС и на Земле, сразу же сравнивая результаты. «Колумбус» дает возможность проводить видеоконференции и высокоскоростной обмен данными. Наблюдение за модулем и координация работ ведется Европейским космическим агентством из Центра расположенного в городе Оберпфаффенхофен, находящегося в 60 км от Мюнхена.
Модуль МКС «Кибо» японский, в переводе «Надежда» (JEM-Japanese Experiment Module)
Модуль «Кибо» - выведен на орбиту шаттлом «Индевор», сначала только одной его частью 11.03.2008 г. и состыкован с МКС 14.03.2008. Несмотря на то, что в Японии есть свой космодром на Танегашима, из за отсутствия кораблей доставки «Кибо» запускали по частям с американского космодрома на мысе Канаверал. В целом «Кибо» самый большой лабораторный модуль на МКС на сегодняшний день. Он разработан Японским агентством аэрокосмических исследований и состоит из четырех главных частей: Научной лаборатории PM, Экспериментального грузового модуля (он, в свою очередь, имеет герметичную часть ELM-PS и негерметичную ELM-ES), Дистанционного манипулятора JEMRMS и Внешней негерметичной платформы EF.
«Герметичный отсек» или Научная лаборатория модуля «Кибо» JEM PM - доставлен и пристыкован 02.07.2008 г. шаттлом «Дискавери» - это один из отсеков модуля «Кибо», в виде герметичной цилиндрической конструкции размером 11,2 м * 4,4 м. с 10-ю универсальными стойками, приспособленными под научные приборы. Пять стоек принадлежат Америке в оплату за доставку, но проводить научные эксперименты могут любые астронавты или космонавты по просьбе любых стран. Параметры климата: температура и влажность, состав воздуха и давление соответствуют земным условиям, что дает возможность комфортно работать в обычной, привычной одежде и проводить эксперименты без особых условий. Здесь в герметичном отсеке научной лаборатории не только проводятся эксперименты, но и установлен контроль за всем лабораторным комплексом, особенно за устройствами Внешней экспериментальной платформы.
«Экспериментальный грузовой отсек» ELM - один из отсеков модуля «Кибо» имеет герметичную часть ELM - PS и негерметичную ELM - ES. Его герметичная часть состыкована с верхним люком лабораторного модуля PM и имеет форму цилиндра 4,2 м с диаметром 4,4 м. Обитатели станции свободно проходят сюда из лаборатории, так как здесь такие же условия климата. Герметичная часть используется, в основном, дополнением к герметичной лаборатории и предназначена для хранения оборудования, инструмента, результатов экспериментов. Там находится 8 универсальных стоек, которые при необходимости можно использовать для проведения опытов. Первоначально 14.03.2008 ELM-PS был состыкован с модулем «Гармония», а 6.06.2008 астронавтами экспедиции №17 переустановлен на постоянное место на Герметичный отсек лаборатории.
Негерметичная часть является внешней секцией грузового модуля и одновременно составляющей «Внешней экспериментальной платформы», так как присоединена к ее торцу. Ее размеры: длина 4,2 м, ширина 4,9 м и высота 2,2 м. Назначением этой площадки являются хранения оборудования, результатов экспериментов, образцов и их транспортировка. Эта часть с результатами экспериментов и отработанным оборудованием может быть отстыкована, при необходимости, от негерметичной платформы «Кибо» и доставлена на Землю.
«Внешняя экспериментальная платформа » JEM EF или, как ее еще называют, «Терраса» - доставлена на МКС 12.03 2009г. и находится сразу за лабораторным модулем, представляя негерметичную часть «Кибо», с размерами площадки: 5,6м длина, 5,0м ширина и 4,0м высота. Здесь проводятся различные многочисленные эксперименты непосредственно в условиях открытого космоса в разных направлениях науки для изучения внешних воздействий космоса. Платформа находится сразу за герметичным лабораторным отсеком и соединен с ним воздухонепроницаемым люком. Расположенный на торце лабораторного модуля манипулятор может устанавливать необходимое оборудование для экспериментов и убирать ненужное с экспериментальной платформы. На платформе имеется 10 экспериментальных отсеков, она хорошо освещена и есть видеокамеры, фиксирующие все происходящее.
Дистанционный манипулятор (JEM RMS) - манипулятор или механическая рука, которая вмонтирована в носовой части герметичного отсека научной лаборатории и служит для перемещения грузов между экспериментальным грузовым отсеком и внешней негерметичной платформой. Вообще рука состоит из двух частей, большой десятиметровой для тяжелых грузов и съемной малой длиной 2,2 метра для более точных работ. Оба типа руки, чтобы выполнять различные движения имеют по 6 вращающихся соединений. Основной манипулятор доставлен в июне 2008г., а второй в июле 2009.
Руководит всей работой этого японского модуля «Кибо» Центр управления в городе Цукуба севернее от Токио. Научные опыты и исследования проводимые в лаборатории «Кибо» значительно расширяют сферу научной деятельности в космосе. Модульный принцип построения самой лаборатории и большое количество универсальных стоек дает широкие возможности построения разнообразных исследований.
Стойки для проведения биоэкспериментов оснащены печами с установлением необходимых температурных режимов, что дает возможность делать опыты по выращиванию различных кристаллов и в том числе биологических. Имеются также инкубаторы, аквариумы и стерильные помещения для животных, рыб, земноводных и культивирования разнообразных растительных клеток и организмов. Изучается воздействие на них различного уровня радиации. Лаборатория оснащена дозиметрами, и другими самыми современными приборами.
Модуль МКС «Поиск» (МИМ2 малый исследовательский модуль)
Модуль «Поиск» - российский модуль, выведенный на орбиту с космодрома Байконур ракетоносителем «Союз-У», доставлен специально модернизированным грузовым кораблем модулем «Прогресс М-МИМ2» 10.11.2009 г. и был пристыкован к верхнему зенитному стыковочному узлу модуля «Звезда» через два дня, 12.11.2009 г. Стыковка проводилась только средствами российского манипулятора, отказавшись от Канадарм2, так как с американцами не были решены финансовые вопросы. «Поиск» был разработан и построен в России РКК «Энергия» на базе предшествующего модуля «Пирс» с доработкой всех недостатков и значительного усовершенствования. «Поиск» имеет цилиндрическую форму с размерами: 4,04м длиной и 2,5м в диаметре. В нем два стыковочных узла, активный и пассивный расположенных по продольной оси, а по левому и правому бортам два люка с небольшими иллюминаторами и поручнями для выхода в открытый космос. В общем, он почти как и «Пирс», но более усовершенствованный. В его пространстве есть два рабочих места для проведения научных испытаний, есть механические адаптеры при помощи которых устанавливается необходимая аппаратура. Внутри гермоотсека выделен объем 0,2 куб. м. для приборов, а на внешней стороне модуля создано универсальное рабочее место.
В целом этот многофункциональный модуль предназначен: для дополнительных стыковочных мест с космическими кораблями «Союз» и «Прогресс», для обеспечения дополнительных выходов в открытый космос, для размещения научной аппаратуры и проведения научных испытаний внутри модуля и вне его, для дозаправки топливом от транспортных кораблей и, в конечном итоге, этот модуль должен взять на себя функции сервисного модуля «Звезда».
Модуль МКС «Трансквилити» или «Спокойствие» (NODE3)
Модуль «Трансквилити» - американский соединительный жилой модуль выведен на орбиту 08.02.2010 со стартовой площадки LC-39 (КЦ Кеннеди) шаттлом «Индевор» и состыкован с МКС 10.08.2010 к модулю «Юнити». «Транквилити» по заказу НАСА был изготовлен в Италии. Название модуль получил в честь моря Спокойствия на Луне, где высадился первый астронавт с «Аполлон-11». С появлением этого модуля на МКС действительно жить стало спокойнее и гораздо комфортнее. Во первых добавился внутренний полезный объем 74 кубометра, длина модуля 6,7м с диаметром 4,4м. Размеры модуля позволили создать в нем самую современную систему жизнеобеспечения, начиная от туалета, и до обеспечения и контроля самых высоких показателей вдыхаемого воздуха. Здесь предусмотрено 16 стоек с различной аппаратурой для систем циркуляции воздуха, очистки удаления загрязнений из него, систем переработки жидких отходов в воду, и других систем для создания комфортной экологической обстановки для жизни на МКС. На модуле предусмотрено все до мелочей, установлены тренажеры, всевозможные держатели для предметов, все условия для работы, тренировок и отдыха. Кроме высокой системы жизнеобеспечения в конструкции предусмотрено 6 стыковочных узлов: два осевых и 4 боковых для стыковок с космическими кораблями и улучшения возможностей переустановки модулей в различных комбинациях. К одному из стыковочных узлов «Транквилити» присоединен для широкого панорамного обзора модуль «Купол».
Модуль МКС «Купол» (cupola)
Модуль «Купол» - был доставлен на МКС вместе с модулем «Транквилити» и, как уже говорилось выше, состыкован с его нижним соединительным узлом. Это самый маленький модуль МКС размерами высотой в 1,5 м и диаметром 2 м. Зато здесь 7 иллюминаторов, позволяющих вести наблюдения как за работами на МКС так и за Землей. Здесь оборудованы рабочие места для контроля и управления манипулятором «Канадарм-2», а также системы контроля за режимами станции. Иллюминаторы из кварцевого 10 см стекла расположены в виде купола: в центре большой круглый с диаметром 80см и вокруг него 6 трапециевидных. Это место является еще и любимым местом для отдыха.
Модуль МКС «Рассвет» (МИМ 1)
Модуль «Рассвет» - 14.05.2010 выведен на орбиту и доставлен американским шаттл «Атлантис» и состыкован с МКС с надирным стыковочным узлом «Зари» 18.05.2011. Это первый Российский модуль, который был доставлен к МКС не российским космическим кораблем, а американским. Стыковка модуля проводилась американскими астронавтами Гаррет Рейсман и Пирс Селлерсом в течении трех часов. Сам модуль, как и предыдущие модули российского сегмента МКС был изготовлен в России Ракетно-космической корпорацией «Энергия». Модуль очень похож на предыдущие российские модули, но со значительными усовершенствованиями. В нем имеется пять рабочих мест: перчаточный бокс, низкотемпературный и высокотемпературный биотермостаты, виброзащитная платформа, и универсальное рабочее место с необходимой аппаратурой для научно-прикладных исследовании. Модуль имеет размеры 6,0м на 2,2м и предназначен, кроме проведения научно-исследовательских работ в областях биотехнологий и материаловедения, для дополнительного хранения груза, для возможности использования как порта причаливания космических кораблей и для дополнительной заправки станции топливом. В составе модуля «Рассвет» были отправлены еще шлюзовая камера, дополнительный радиатор-теплообменник, переносное рабочее место и запасной элемент роботизированного манипулятора ERA для будущего научного лабораторного российского модуля.
Многофункциональный модуль «Леонардо» (РММ-постоянный многоцелевой модуль)
Модуль «Леонардо» - выведен на орбиту и доставлен шаттлом «Дискавери» 24.05.10 и пристыкован к МКС 01.03.2011. Этот модуль раньше относился к трем многоцелевым модулям материально-технического снабжения «Леонардо, «Рафаэлло» и «Донателло» изготовленных в Италии для доставки необходимых грузов на МКС. Они перевозили грузы и доставлялись шаттлами «Дискавери» и «Атлантис», стыкуясь с модулем «Юнити». Но модуль «Леонардо» был переоборудован с установлением систем жизнеобеспечения, энергопитания, терморегулирования, пожаротушения, передачи и обработки данных и, начиная с марта 2011 г., стал входить в состав МКС как багажный Герметичный многофункциональный модуль для постоянного размещения грузов. Модуль имеет размеры цилиндрической части 4,8м на диаметр 4,57мс с внутренним жилым объемом 30,1 куб. метров и служит хорошим дополнительным объемом американскому сегменту МКС.
Модуль МКС Bigelow Expandable Activity Module (BEAM)
Модуль BEAM представляет собой американский экспериментальный надувной модуль созданный компанией Bigelow Aerospace . Руководитель компании Роббер Бигелоу – миллиардер гостиничной системы отелей и одновременно страстный поклонник космоса. Компания занимается космическим туризмом. Мечта Роббер Бигелоу - это система гостиниц в космосе, на Луне и Марсе. Создание надувного жилищно-гостиничного комплекса в космосе оказалось отличной идеей имеющей ряд преимуществ перед модулями из железных тяжелых жестких конструкций. Надувные модули типа ВЕАМ гораздо легче, малогабаритные при перевозке и намного экономичнее в финансовом отношении. НАСА по заслугам оценило такую идею компании и в декабре 2012 года подписало с компанией контракт на 17,8 миллионов для создание надувного модуля для МКС, и в 2013 был подписан контракт с компанией Sierra Nevada Corporatio для создания стыковочного механизма для «Беам» и МКС. В 2015 году модуль ВЕАМ был построен и 16 апреле 2016 года космический корабль частной компании SpaceX «Драгон» в своем контейнере в грузовом отсеке доставил его на МКС где он был успешно состыкован сзади модуля Tranquility. На МКС космонавты модуль развернули, воздухом надули, проверили на герметичность и 6 июня американский астронавт МКС Джеффри Уильямс и российский космонавт Олег Скрипочка зашли в него и установили там всю необходимую аппаратуру. Модуль BEAM на МКС в развернутом виде представляет собой внутреннее помещение без окон размером до 16 кубических метров. Размеры его 5,2 метров в диаметре и 6,5 метров в длину. Вес 1360 кг. Корпус модуля представляет собой 8 воздушных резервуаров из металлических переборок, алюминиевой складной структуры и нескольких слоев крепкой эластичной ткани расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Внутри модуль как уже говорилось выше, был оснащен необходимой для него исследования аппаратурой. Давление установлено такое же, как и на МКС. Планируется что ВЕАМ пробудет на космической станции в течении 2-ух лет и в основном будет закрыт, космонавты должны посещать его только для проверки на герметичность и его общей структурной целостности в космических условиях всего 4 раза в год. Через 2 года модуль ВЕАМ планирую отстыковать от МКС, после чего он сгорит во внешних слоях атмосферы. Основная задача присутствия модуля ВЕАМ на МКС это испытание его конструкции на прочность, герметичность и работу в жестких условиях космоса. За 2 года планируется провести проверку на защиту в нем от радиации и других видов космических излучений, противостоянию мелкому космическому мусору. Так как в дальнейшем планируется надувные модули использовать для проживания в них космонавтов, то результаты условий поддержания комфортных условий (температуры, давления, воздуха, герметичности) дадут ответ на вопросы дальнейших разработок и строения подобных модулей. В данный момент компания Bigelow Aerospace уже разрабатывает следующий вариант подобного, но уже жилого надувного модуля с окнами и значительно большего объема «B- 330», который можно будет использовать на Лунной космической станции и на Марсе.
Сегодня любой человек с Земли может посмотреть на МКС в ночном небе невооруженным глазом, как на светящуюся движущуюся звездочку, двигающуюся с угловой скоростью около 4 град в мин. Наибольшее значение ее звездной величины наблюдается от 0m до-04m. МКС движется вокруг Земли и при этом совершает один оборот за 90 минут или 16 оборотов в сутки. Высота МКС над Землей примерно 410-430 км, но из-за трений в остатках атмосферы, из-за воздействия сил притяжения Земли, для уклонения от опасного столкновения с космическим мусором и для успешной стыковкой с кораблями доставки, высота МКС постоянно корректируется. Корректировка высоты происходит при помощи двигателей модуля "Заря". Первоначально планируемый срок службы станции был 15 лет, а в настоящее время продлен ориентировочно до 2020 г.
По материалам http://www.mcc.rsa.ru
Идея создания международной космической станции возникла в начале 1990-х годов. Проект стал международным, когда к США присоединились Канада, Япония и Европейское космическое агентство. В декабре 1993 года США совместно с другими странами, участвующими в создании космической станции «Альфа», предложили России стать партнером данного проекта. Российское правительство приняло предложение, после чего некоторые эксперты стали называть проект «Ральфа», то есть «Русская Альфа», - вспоминает представитель НАСА по связям с общественностью Эллен Клайн.
По прикидкам экспертов, строительство «Альфа-Р» может быть завершено к 2002 году и обойдется примерно в 17,5 миллиардов долларов. «Это очень дешево, - отметил руководитель НАСА Даниэл Голдин. - Если бы мы работали одни, затраты были бы большими. А так, благодаря сотрудничеству с русскими, мы получаем не только политические, но и материальные выгоды...»
Именно финансы, точнее их недостаток, и заставили НАСА искать партнеров. Первоначальный проект - он назывался «Свобода» - был весьма грандиозен. Предполагалось, что на станции можно будет ремонтировать спутники и целые космические корабли, изучать функционирование человеческого организма при длительном пребывании в невесомости, вести астрономические исследования и даже наладить производство.
Привлекли американцев и уникальные методики, на которые были положены миллионы рублей и годы работы советских ученых и инженеров. Поработав в одной «упряжке» с россиянами, они получили и достаточно полные представления о российских методиках, технологиях и т.д., касающихся долговременных орбитальных станций. Трудно оценить, сколько миллиардов долларов они стоят.
Американцы изготовили для станции научную лабораторию, жилой модуль, стыковочные блоки «Ноуд-1» и «Ноуд-2». Российская сторона разработала и поставила функционально-грузовой блок, универсальный стыковочный модуль, транспортные корабли снабжения, служебный модуль и ракету-носитель «Протон».
Большую часть работ выполнил Государственный космический научно-производственный центр имени М.В Хруничева. Центральной частью станции стал функционально-грузовой блок, по размерам и основным элементам конструкции аналогичный модулям «Квант-2» и «Кристалл» станции «Мир». Его диаметр - 4 метра, длина - 13 метров, масса - более 19 тонн. Блок служит домом для космонавтов в начальный период сборки станции, а также для обеспечения ее электроэнергией от солнечных панелей и хранения запасов топлива для двигательных установок. Служебный модуль создан на основе центральной части разрабатывавшейся в 1980-е годы станции «Мир-2». В нем космонавты живут постоянно и проводят эксперименты.
Участники Европейского космического агентства разработали лабораторию «Колумбус» и автоматический транспортный корабль под ракету-носитель
«Ариан-5», Канада поставил мобильную систему обслуживания, Япония - экспериментальный модуль.
Для сборки международной космической станции потребовалось выполнить примерно 28 полетов на американских космических кораблях типа «Спейс шаттл», 17 запусков российских ракет-носителей и один запуск «Ариана-5». Доставить экипажи и оборудование к станции должны были 29 российских кораблей «Союз-ТМ» и «Прогресс».
Общий внутренний объем станции после сборки ее на орбите составил 1217 квадратных метров, масса - 377 тонн, из которых 140 тонн - российские компоненты, 37 тонн - американские. Расчетное время работы международной станции - 15 лет.
По причине финансовых неурядиц, преследовавших Российское аэрокосмическое агентство, сооружение МКС выбилось из графика на целых два года. Но наконец 20 июля 1998 году с космодрома Байконур ракета-носитель «Протон» вывела на орбиту функциональный блок «Заря» - первый элемент международной космической станции. А 26 июля 2000 года с МКС соединилась наша «Звезда».
Этот день вошёл в историю ее создания как один из важнейших. В Центре пилотируемых космических полетов имени Джонсона в Хьюстоне и в российском ЦУПе в городе Королев стрелки на часах показывают разное время, но овации в них грянули одновременно.
До того времени МКС представляла собой набор безжизненных строительных блоков, «Звезда» вдохнула в нее «душу»: на орбите появилась пригодная для жизни и длительной плодотворной работы научная лаборатория. Это принципиально новый этап грандиозного международного эксперимента, в котором участвуют 16 стран.
«Теперь открыты ворота для продолжения строительства Международной космической станции», - с удовлетворением заявил представитель НАСА Кайл Херринг. На данный момент МКС состоит из трех элементов - служебного модуля «Звезда» и функционального грузового блока «Заря», созданных Россией, а также стыковочного узла «Юнити», построенного США. С пристыковкой нового модуля станция не только заметно подросла, но и потяжелела, насколько это возможно в условиях невесомости, набрав в сумме около 60 тонн.
После этого на околоземной орбите оказался собран своего рода стержень, на который можно «нанизывать» все новые и новые элементы конструкции. «Звезда» - это краеугольный камень всего будущего космического сооружения, сопоставимого по размерам с городским кварталом. Ученые утверждают, что полностью смонтированная станция по яркости окажется в звездном небе третьим объектом - после Луны и Венеры. Ее можно будет наблюдать даже невооруженным взглядом.
Российский блок, обошедшийся в 340 миллионов долларов, представляет собой тот ключевой элемент, который обеспечивает переход количества в качество. «Звезда» - это «мозг» МКС. Российский модуль не только место проживания первых экипажей станции. «Звезда» несет в себе мощный центральный бортовой компьютер и аппаратуру для поддержания связи, систему жизнеобеспечения и двигательную установку, которая обеспечит ориентацию МКС и высоту орбиты. Впредь все прилетающие на «Шаттлах» экипажи во время работ на борту станции будут полагаться уже не на системы американского космического корабля, а на жизнеобеспечение самой МКС. И гарантирует это «Звезда».
«Стыковка российского модуля и станции происходила примерно на высоте 370 километров над поверхностью планеты, - пишет в журнале «Эхо планеты» Владимир Рогачев. - В этот момент космические аппараты мчались со скоростью около 27 тысяч километров в час. Проведенная операция заслужила наивысшие оценки экспертов, в очередной раз подтвердив надежность российской техники и высочайший профессионализм ее создателей. Как подчеркнул в беседе со мной по телефону находящийся в Хьюстоне представитель «Росавиакосмоса» Сергей Кулик, и американские, и российские специалисты прекрасно понимали, что являются свидетелями исторического события. Мой собеседник отметил также, что важный вклад в обеспечение стыковки внесли и специалисты Европейского космического агентства, создавшие центральный бортовой компьютер «Звезды».
Потом трубку взял Сергей Крикалев, которому в составе стартующего с Байконура в конце октября первого экипажа длительного пребывания предстоит обживать МКС. Сергей отметил, что все находившиеся в Хьюстоне ожидали момента касания космических аппаратов с огромным напряжением. Тем более что после того, как включился автоматический режим стыковки, сделать «со стороны» можно было очень немногое. Свершившееся событие, пояснил космонавт, открывает перспективу для разворачивания работ на МКС и продолжения программы пилотируемых полетов. В сущности, это «..продолжение программы «Союз» -«Аполлон», 25-летие завершения которой отмечается в эти дни. Русские уже летали на «Шаттле», американцы - на «Мире», теперь наступает новый этап».
Мария Ивацевич, представляющая Научно-производственный космический центр имени М.В. Хруничева, особо отметила, что выполненная без каких-либо сбоев и замечаний стыковка «стала серьезнейшим, узловым этапом программы».
Итог подвел командир первой запланированной долговременной экспедиции на МКС американец Уильям Шеппард. «Очевидно, что факел соревнования теперь перешел от России к США и остальным партнерам международного проекта, - сказал он. - Мы готовы принять эту нагрузку, понимая, что от нас зависит поддержание графика строительства станции».
В марте 2001 года МКС едва не пострадала от удара в нее космического мусора. Примечательно, что ее могла протаранить деталь с самой же станции, которая была утеряна во время выхода в открытый космос астронавтов Джеймса Восса и Сьюзен Хелмс. В результате маневра МКС удалось уклониться от столкновения.
Для МКС это была уже не первая угроза, исходившая от летающего в космическом пространстве мусора. В июне 1999 года, когда станция была еще необитаемой, возникла угроза ее столкновения с обломком верхней ступени космической ракеты. Тогда специалисты российского Центра управления полетами, в городе Королеве, успели дать команду на маневр. В результате обломок пролетел мимо на расстоянии 6,5 километров, что по космическим меркам мизер.
Теперь свое умение действовать в критической ситуации продемонстрировал американский Центр управления полетами в Хьюстоне. После получения информации из Центра слежения за космическим пространством о движении по орбите в непосредственной близости от МКС космического мусора хьюстонские специалисты сразу же дали команду на включение двигателей пристыкованного к МКС корабля «Дискавери». В результате орбита станций была поднята на четыре километра.
Если бы маневр произвести не удалось, то летевшая деталь могла в случае столкновения повредить, прежде всего, солнечные батареи станции. Корпус МКС такой осколок пробить не может: каждый из ее модулей надежно прикрыт противометеоритной защитой.
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.
Что в имени твоем?Название “МКС” родилось в спорах. Первый экипаж станции с подачи американцев дал ей имя “Станция Альфа” и некоторое время использовал его в сеансах связи. Россия была не согласна с таким вариантом, поскольку “Альфа” в переносном смысле означало “первая”, хотя Советский Союз уже запускал 8 космических станций (7 “Салютов” и “Мир”), да и американцы экспериментировали со своей “Skylab”. С нашей стороны было предложено имя “Атлант”, однако американцы отвергли его по двум причинам - во-первых, оно было слишком похоже на название их шаттла “Атлантис”, а во-вторых, ассоциировалось с мифической Атлантидой, которая, как известно, утонула. Было решено остановиться на словосочетании “Международная космическая станция” - не слишком звучный, но компромиссный вариант. |
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”.
| Это интересно |
Космические станции - частые гости в научной фантастике. Наиболее известны две - “Вавилон 5” из одноименного телесериала и “Deep Space 9” из сериала “Звездный путь”. Хрестоматийный облик космической станции в НФ создан режиссером Стэнли Кубриком. В его фильме “2001: Космическая одиссея” (сценарий и книга Артура Кларка) показывалась большая кольцевая станция, вращающаяся вокруг своей оси и создающая таким образом искусственную гравитацию. Наибольший срок пребывания человека на космической станции - 437,7 дней. Рекорд поставлен Валерием Поляковым на станции “Мир” в 1994-1995. Советские станции “Салют” первоначально должны были носить имя “Заря”, однако оно было оставлено для следующего подобного проекта, которым, в конце концов, стал функционально-грузовой блок МКС. В одной из экспедиций на МКС появилась традиция вешать на стену жилого модуля три купюры - 50 рублей, доллар и евро. На счастье. На МКС был заключен первый в истории человечества космический брак - 10 августа 2003 года космонавт Юрий Маленченко, находясь на борту станции (она пролетала над Новой Зеландией) женился на Екатерине Дмитриевой (невеста была на Земле, в США). |
* * *
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.