Международная космическая станция

Международная космическая станция, сокр. (англ. International Space Station , сокр. ISS ) - пилотируемая , используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс. МКС - совместный международный проект, в котором участвуют 14 стран (в алфавитном порядке): Бельгия, Германия, Дания, Испания,Италия, Канада, Нидерланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония. Первоначально в составе участников были Бразилия и Великобритания.

Управление МКС осуществляется: российским сегментом - из Центра управления космическими полётами в Королёве, американским сегментом - из Центра управления полётами имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Управление лабораторных модулей - европейского «Колумбус» и японского «Кибо» - контролируют Центры управления Европейского космического агентства (Оберпфаффенхофен, Германия) и Японского агентства аэрокосмических исследований (г. Цукуба, Япония). Между Центрами идёт постоянный обмен информацией.

История создания

В 1984 году Президент США Рональд Рейган объявил о начале работ по созданию американской орбитальной станции. В 1988 году проектируемая станция была названа «Freedom» («Свобода»). В то время это был совместный проект США, ЕКА , Канады и Японии. Планировалась крупногабаритная управляемая станция, модули которой будут доставляться по очереди на орбиту «Спейс шаттл». Но к началу 1990-х годов выяснилось, что стоимость разработки проекта слишком велика и только международная кооперация позволит создать такую станцию. СССР, уже имевший опыт создания и выведения на орбиту орбитальных станций «Салют», а также станции «Мир», планировал в начале 1990-х создание станции «Мир-2», но в связи с экономическими трудностями проект был приостановлен.

17 июня 1992 года Россия и США заключили соглашение о сотрудничестве в исследовании космоса. В соответствии с ним Российское космическое агентство (РКА) и НАСА разработали совместную программу «Мир - Шаттл». Эта программа предусматривала полёты американских многоразовых кораблей «Спейс Шаттл» к российской космической станции «Мир», включение российских космонавтов в экипажи американских шаттлов и американских астронавтов в экипажи кораблей «Союз» и станции «Мир».

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

В марте 1993 года генеральный директор РКА Юрий Коптев и генеральный конструктор НПО «Энергия» Юрий Семёнов предложили руководителю НАСА Дэниелу Голдину создать Международную космическую станцию.

В 1993 году в США многие политики были против строительства космической орбитальной станции. В июне 1993 года в Конгрессе США обсуждалось предложение об отказе от создания Международной космической станции. Это предложение не было принято с перевесом только в один голос: 215 голосов за отказ, 216 голосов за строительство станции.

2 сентября 1993 года вице-президент США Альберт Гор и председатель Совета Министров РФ Виктор Черномырдин объявили о новом проекте «подлинно международной космической станции». С этого момента официальным названием станции стало «Международная космическая станция», хотя параллельно использовалось и неофициальное - космическая станция «Альфа».

МКС, июль 1999 года. Вверху модуль Юнити, внизу, с развёрнутыми панелями солнечных батарей - Заря

1 ноября 1993 РКА и НАСА подписали «Детальный план работ по Международной космической станции».

23 июня 1994 года Юрий Коптев и Дэниел Голдин подписали в Вашингтоне «Временное соглашение по проведению работ, ведущих к российскому партнёрству в Постоянной пилотируемой гражданской космической станции», в рамках которого Россия официально подключилась к работам над МКС.

Ноябрь 1994 года - в Москве состоялись первые консультации российского и американского космических агентств, были заключены контракты с фирмами-участницами проекта - «Боинг» и РКК «Энергия» им. С. П. Королёва.

Март 1995 года - в Космическом центре им. Л. Джонсона в Хьюстоне был утверждён эскизный проект станции.

1996 год - утверждена конфигурация станции. Она состоит из двух сегментов - российского (модернизированный вариант «Мир-2») и американского (с участием Канады, Японии, Италии, стран - членов Европейского космического агентства и Бразилии).

20 ноября 1998 года - Россия запустила первый элемент МКС - функционально-грузовой блок «Заря», был выведен ракетой Протон-К (ФГБ).

7 декабря 1998 года - шаттл «Индевор» пристыковал к модулю «Заря» американский модуль «Unity» («Юнити», «Node-1»).

10 декабря 1998 года был открыт люк в модуль «Юнити» и Кабана и Крикалёв, как представители США и России, вошли внутрь станции.

26 июля 2000 года - к функционально-грузовому блоку «Заря» был пристыкован служебный модуль (СМ) «Звезда».

2 ноября 2000 года - транспортный пилотируемый корабль (ТПК) «Союз ТМ-31» доставил на борт МКС экипаж первой основной экспедиции.

МКС, июль 2000 года. Пристыкованные модули сверху вниз: Юнити, Заря, Звезда и корабль Прогресс

7 февраля 2001 года - экипажем шаттла «Атлантис» в ходе миссии STS-98 к модулю «Юнити» присоединён американский научный модуль «Дестини».

18 апреля 2005 года - глава НАСА Майкл Гриффин на слушаниях сенатской комиссии по космосу и науке заявил о необходимости временного сокращения научных исследований на американском сегменте станции. Это требовалось для высвобождения средств на форсированную разработку и постройку нового пилотируемого корабля (CEV). Новый пилотируемый корабль был необходим для обеспечения независимого доступа США к станции, поскольку после катастрофы «Колумбии» 1 февраля 2003 года США временно не имели такого доступа к станции до июля 2005 года, когда возобновились полёты шаттлов.

После катастрофы «Колумбии» было сокращено с трёх до двух количество членов долговременных экипажей МКС. Это было связано с тем, что снабжение станции материалами, необходимыми для жизнедеятельности экипажа, осуществлялось только российскими грузовыми кораблями «Прогресс».

26 июля 2005 года полёты шаттлов возобновились успешным стартом шаттла «Дискавери». До конца эксплуатации шаттлов планировалось совершить 17 полётов до 2010 года, в ходе этих полётов на МКС было доставлено оборудование и модули, необходимые как для достройки станции, так и для модернизации части оборудования, в частности - канадского манипулятора.

Второй полёт шаттла после катастрофы «Колумбии» (Шаттл «Дискавери» STS-121) состоялся в июле 2006 года. На этом шаттле на МКС прибыл немецкий космонавт Томас Райтер, который присоединился к экипажу долговременной экспедиции МКС-13. Таким образом, в долговременной экспедиции на МКС после трёхлетнего перерыва вновь стали работать три космонавта.

МКС, апрель 2002 года

Стартовавший 9 сентября 2006 года челнок «Атлантис» доставил на МКС два сегмента ферменных конструкций МКС, две панели солнечных батарей, а также радиаторы системы терморегулирования американского сегмента.

23 октября 2007 года на борту шаттла «Дискавери» прибыл американский модуль «Гармония». Его временно пристыковали к модулю «Юнити». После перестыковки 14 ноября 2007 года модуль «Гармония» был на постоянной основе соединён с модулем «Дестини». Построение основного американского сегмента МКС завершилось.

МКС, август 2005 года

В 2008 году станция увеличилась на две лаборатории. 11 февраля был пристыкован модуль «Коламбус», созданный по заказу Европейского космического агентства, а 14 марта и 4 июня были пристыкованы два из трёх основных отсеков лабораторного модуля «Кибо», разработанного японским агентством аэрокосмических исследований - герметичная секция «Экспериментального грузового отсека» (ELM PS) и герметичный отсек (PM).

В 2008-2009 году начата эксплуатация новых транспортных кораблей: Европейского космического агентства «ATV» (первый запуск состоялся 9 марта 2008 года, полезный груз - 7,7 тонн, 1 полёт в год) и Японского агентства аэрокосмических исследований «H-II Transport Vehicle» (первый запуск состоялся в 10 сентября 2009 году, полезный груз - 6 тонн, 1 полёт в год).

С 29 мая 2009 года начал работу долговременный экипаж МКС-20 численностью шесть человек, доставленый в два приёма: первые три человека прибыли на «Союз ТМА-14», затем к ним присоединился экипаж «Союз ТМА-15». В немалой степени увеличение экипажа произошло благодаря тому, что увеличились возможности доставки грузов на станцию.

МКС, сентябрь 2006 года

12 ноября 2009 года к станции пристыкован малый исследовательский модуль МИМ-2, незадолго до запуска получивший название «Поиск». Это четвёртый модуль российского сегмента станции, разработан на базе стыковочного узла «Пирс». Возможности модуля позволяют производить на нём некоторые научные эксперименты, а также одновременно выполнять функцию причала для российских кораблей.

18 мая 2010 года успешно пристыкован к МКС российский малый исследовательский модуль «Рассвет» (МИМ-1). Операция по пристыковке «Рассвета» к российскому функционально-грузовому блоку «Заря» была осуществлена манипулятором американского космического челнока «Атлантис», а затем манипулятором МКС.

МКС, август 2007 года

В феврале 2010 года Многосторонний совет по управлению Международной космической станцией подтвердил, что не существует никаких известных на этом этапе технических ограничений на продолжение эксплуатации МКС после 2015 года, а Администрация США предусмотрела дальнейшее использование МКС по меньшей мере до 2020 года. НАСА и Роскосмос рассматривают продление этого срока по меньшей мере до 2024 года, и возможно продление до 2027 года. В мае 2014 года, вице-премьер России Дмитрий Рогозин заявил: «Россия не намерена продлевать эксплуатацию Международной космической станции после 2020 года».

В 2011 году были завершены полёты многоразовых кораблей типа «Космический челнок».

МКС, июнь 2008 года

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

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

18 сентября 2013 года впервые сблизился с МКС и был пристыкован частный автоматический грузовой космический корабль снабжения «Сигнус».

МКС, март 2011 года

Планируемые события

В планах - существенная модернизация российских космических кораблей «Союз» и «Прогресс».

В 2017 году к МКС планируется пристыковать российский 25-тонный многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Он встанет на место модуля «Пирс», который будет отстыкован и затоплен. Помимо прочего, новый российский модуль полностью возьмёт на себя функции «Пирса».

«НЭМ-1» (научно-энергетический модуль) - первый модуль, доставка планируется в 2018-м году;

«НЭМ-2» (научно-энергетический модуль) - второй модуль.

УМ (узловой модуль) для российского сегмента - с дополнительными стыковочными узлами. Доставка планируется в 2017-м году.

Устройство станции

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

На 2013 год в состав МКС входит 14 основных модулей, российские - «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет»; американские - «Юнити», «Дестини», «Квест», «Транквилити», «Купола», «Леонардо», «Гармония», европейский - «Колумбус» и японский - «Кибо» .

• «Заря» - функционально-грузовой модуль «Заря», первый из доставленных на орбиту модулей МКС. Масса модуля - 20 тонн, длина - 12,6 м, диаметр - 4 м, объём - 80 м³. Оборудован реактивными двигателями для коррекции орбиты станции и большими солнечными батареями. Срок эксплуатации модуля составит, как ожидается, не менее 15 лет. Американский финансовый вклад в создание «Зари» составляет около 250 млн долл., российский - свыше 150 млн долл.;
• П. М. панель - противометеоритная панель или противомикрометеорная защита, которая по настоянию американской стороны смонтирована на модуле «Звезда»;
• «Звезда» - служебный модуль «Звезда», в котором располагаются системы управления полётом, системы жизнеобеспечения, энергетический и информационный центр, а также каюты для космонавтов. Масса модуля - 24 тонны. Модуль разделён на пять отсеков и имеет четыре стыковочных узла. Все его системы и блоки - российские, за исключением бортового вычислительного комплекса, созданного при участии европейских и американских специалистов;
• МИМ - малые исследовательские модули, два российских грузовых модуля «Поиск» и «Рассвет», предназначенные для хранения оборудования, необходимого для проведения научных экспериментов. «Поиск» пристыкован к зенитному стыковочному узлу модуля Звезда, а «Рассвет» - к надирному порту модуля «Заря»;
• «Наука» - российский многофункциональный лабораторный модуль, в котором предусмотрены условия для хранения научного оборудования, проведения научных экспериментов, временного проживания экипажа. Также обеспечивает функциональность европейского манипулятора;
• ERA - европейский дистанционный манипулятор, предназначенный для перемещения оборудования, расположенного вне станции. Будет закреплён на российской научной лаборатории МЛМ;
• Гермоадаптер - герметичный стыковочный переходник, предназначенный для соединения между собой модулей МКС, и для обеспечения стыковок шаттлов;
• «Спокойствие» - модуль МКС, выполняющий функции жизнеобеспечения. Содержит системы по переработке воды, регенерации воздуха, утилизации отходов и др. Соединён с модулем «Юнити»;
• «Юнити» - первый из трёх соединительных модулей МКС, выполняющий роль стыковочного узла и коммутатора электроэнергии для модулей «Квест», «Нод-3», фермы Z1 и стыкующихся к нему через Гермоадаптер-3 транспортных кораблей;
• «Пирс» - порт причаливания, предназначенный для осуществления стыковок российских «Прогрессов» и «Союзов»; установлен на модуле «Звезда»;
• ВСП - внешние складские платформы: три внешние негерметичные платформы, предназначенные исключительно для хранения грузов и оборудования;
• Фермы - объединённая ферменная структура, на элементах которой установлены солнечные батареи, панели радиаторов и дистанционные манипуляторы. Также предназначена для негерметичного хранения грузов и различного оборудования;
• «Канадарм2» , или «Мобильная обслуживающая система» - канадская система дистанционных манипуляторов, служащая в качестве основного инструмента для разгрузки транспортных кораблей и перемещения внешнего оборудования;
• «Декстр» - канадская система из двух дистанционных манипуляторов, служащая для перемещения оборудования, расположенного вне станции;
• «Квест» - специализированный шлюзовой модуль, предназначенный для осуществления выходов космонавтов и астронавтов в открытый космос с возможностью предварительного проведения десатурации (вымывания азота из крови человека);
• «Гармония» - соединительный модуль, выполняющий роль стыковочного узла и коммутатора электроэнергии для трёх научных лабораторий и стыкующихся к нему через Гермоадаптер-2 транспортных кораблей. Содержит дополнительные системы жизнеобеспечения;
• «Коламбус» - европейский лабораторный модуль, в котором, помимо научного оборудования, установлены сетевые коммутаторы (хабы), обеспечивающие связь между компьютерным оборудованием станции. Пристыкован к модулю «Гармония»;
• «Дестини» - американский лабораторный модуль, состыкованный с модулем «Гармония»;
• «Кибо» - японский лабораторный модуль, состоящий из трёх отсеков и одного основного дистанционного манипулятора. Самый большой модуль станции. Предназначен для проведения физических, биологических, биотехнологических и других научных экспериментов в герметичных и негерметичных условиях. Кроме того, благодаря особой конструкции, позволяет проводить незапланированные эксперименты. Пристыкован к модулю «Гармония»;

Обзорный купол МКС.

• «Купол» - прозрачный обзорный купол. Его семь иллюминаторов (самый большой - 80 см в диаметре) используются для проведения экспериментов, наблюдения за космосом и , при стыковке космических аппаратов, а также как пульт управления главным дистанционным манипулятором станции. Место для отдыха членов экипажа. Разработан и изготовлен Европейским космическим агентством. Установлен на узловой модуль «Транквилити»;
• ТСП - четыре негерметичные платформы, закреплённые на фермах 3 и 4, предназначенные для размещения оборудования, необходимого для проведения научных экспериментов в вакууме. Обеспечивают обработку и передачу результатов экспериментов по высокоскоростным каналам на станцию.
• Герметичный многофункциональный модуль - складское помещение для хранения грузов, пристыкован к надирному стыковочному узлу модуля «Дестини».

Кроме перечисленных выше компонентов, существуют три грузовых модуля: «Леонардо», «Рафаэль» и «Донателло», периодически доставляемые на орбиту, для дооснащения МКС необходимым научным оборудованием и прочими грузами. Модули, имеющие общее название «Многоцелевой модуль снабжения» , доставлялись в грузовом отсеке шаттлов и стыковались с модулем «Юнити». Переоборудованный модуль «Леонардо» начиная с марта 2011 года входит в число модулей станции под названием «Герметичный многофункциональный модуль» (Permanent Multipurpose Module, PMM).

Электроснабжение станции

МКС в 2001 году. Видны солнечные батареи модулей «Заря» и «Звезда», а также ферменная конструкция P6 с американскими солнечными батареями.

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

В российском сегменте МКС используется постоянное напряжение 28 вольт, аналогичное применяемому на космических кораблях «Спейс Шаттл» и «Союз». Электроэнергия вырабатывается непосредственно солнечными батареями модулей «Заря» и «Звезда», а также может передаваться от американского сегмента в российский через преобразователь напряжения ARCU (American-to-Russian converter unit ) и в обратном направлении через преобразователь напряжения RACU (Russian-to-American converter unit ).

Первоначально планировалось, что станция будет обеспечиваться электроэнергией с помощью российского модуля Научно-энергетической платформы (НЭП). Однако после катастрофы шаттла «Колумбия» программа сборки станции и график полётов шаттлов были пересмотрены. Среди прочего, отказались также от доставки и установки НЭП, поэтому в данный момент большая часть электроэнергии производится солнечными батареями американского сектора.

В американском сегменте солнечные батареи организованы следующим образом: две гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло солнечной батареи (Solar Array Wing , SAW ), всего на ферменных конструкциях станции размещено четыре пары таких крыльев. Каждое крыло имеет длину 35 м и ширину 11,6 м, а его полезная площадь составляет 298 м², при этом вырабатываемая им суммарная мощность может достигать 32,8 кВт. Солнечные батареи генерируют первичное постоянное напряжение от 115 до 173 Вольт, которое затем, с помощью блоков DDCU (англ. Direct Current to Direct Current Converter Unit ), трансформируется во вторичное стабилизированное постоянное напряжение величиной 124 Вольта. Это стабилизированное напряжение непосредственно используется для питания электрооборудования американского сегмента станции.

Солнечная батарея на МКС

Станция совершает один оборот вокруг Земли за 90 минут и примерно половину этого времени она проводит в тени Земли, где солнечные батареи не работают. Тогда её электроснабжение происходит от буферных никель-водородных аккумуляторных батарей, которые подзаряжаются, когда МКС снова выходит на солнечный свет. Срок службы аккумуляторов 6,5 лет, ожидается, что за время жизни станции их будут неоднократно заменять. Первая замена аккумуляторных батарей была осуществлена на сегменте Р6 во время выхода астронавтов в открытый космос в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-127 в июле 2009 года.

При нормальных условиях солнечные батареи американского сектора отслеживают Солнце, чтобы увеличить до максимума выработку энергии. Солнечные батареи наводятся на Солнце с помощью приводов «Альфа» и «Бета». На станции установлено два привода «Альфа», которые поворачивают вокруг продольной оси ферменных конструкций сразу несколько секций с расположенными на них солнечными батареями: первый привод поворачивает секции от P4 до P6, второй - от S4 до S6. Каждому крылу солнечной батареи соответствует свой привод «Бета», который обеспечивает вращение крыла относительно его продольной оси.

Когда МКС находится в тени Земли, солнечные батареи переводятся в режим Night Glider mode (англ. ) («Режим ночного планирования»), при этом они поворачиваются краем по направлению движения, чтобы уменьшить сопротивление атмосферы, которая присутствует на высоте полёта станции.

Средства связи

Передача телеметрии и обмен научными данными между станцией и Центром управления полётом осуществляется с помощью радиосвязи. Кроме того, средства радиосвязи используются во время операций по сближению и стыковке, их применяют для аудио- и видеосвязи между членами экипажа и с находящимися на Земле специалистами по управлению полётом, а также родными и близкими космонавтов. Таким образом, МКС оборудована внутренними и внешними многоцелевыми коммуникационными системами.

Российский сегмент МКС поддерживает связь с Землёй напрямую с помощью радиоантенны «Лира», установленной на модуле «Звезда». «Лира» даёт возможность использовать спутниковую систему ретрансляции данных «Луч». Эту систему использовали для связи со станцией «Мир», но в 1990-х годах она пришла в упадок и в настоящее время не применяется. Для восстановления работоспособности системы в 2012 году был запущен «Луч-5А». В мае 2014 года на орбите действуют 3 многофункциональной космической системы ретрансляции «Луч» - “Луч-5А, “Луч-5Б и «Луч-5В». В 2014 году запланирована установка на российский сегмент станции специализированной абонентской аппаратуры.

Другая российская система связи, «Восход-М», обеспечивает телефонную связь между модулями «Звезда», «Заря», «Пирс», «Поиск» и американским сегментом, а также УКВ -радиосвязь с наземными центрами управления, используя для этого внешние антенны модуля «Звезда».

В американском сегменте для связи в S-диапазоне (передача звука) и K u -диапазоне (передача звука, видео, данных) применяются две отдельные системы, расположенные на ферменной конструкции Z1. Радиосигналы от этих систем передаются на американские геостационарные спутники TDRSS, что позволяет поддерживать практически непрерывный контакт с центром управления полётами в Хьюстоне. Данные с Канадарм2, европейского модуля «Коламбус» и японского «Кибо» перенаправляются через эти две системы связи, однако, американскую систему передачи данных TDRSS со временем дополнят европейская спутниковая система (EDRS) и аналогичная японская. Связь между модулями осуществляется по внутренней цифровой беспроводной сети.

Во время выходов в открытый космос космонавты используют УКВ-передатчик дециметрового диапазона. УКВ-радиосвязью также пользуются во время стыковки или расстыковки космические аппараты «Союз», «Прогресс», HTV, ATV и «Спейс шаттл» (правда, шаттлы применяют также передатчики S- и K u -диапазонов посредством TDRSS). С её помощью эти космические корабли получают команды от Центра управления полётами или от членов экипажа МКС. Автоматические космические аппараты оборудованы собственными средствами связи. Так, корабли ATV используют во время сближения и стыковки специализированную систему Proximity Communication Equipment (PCE) , оборудование которой располагается на ATV и на модуле «Звезда». Связь осуществляется через два полностью независимых радиоканала S-диапазона. PCE начинает функционировать, начиная с относительных дальностей около 30 километров, и отключается после стыковки ATV к МКС и перехода на взаимодействие по бортовой шине MIL-STD-1553. Для точного определения относительного положения ATV и МКС используется система лазерных дальномеров, установленных на ATV, делающая возможной точную стыковку со станцией.

Станция оборудована примерно сотней портативных компьютеров ThinkPad от IBM и Lenovo, моделей A31 и T61P, работающих под управлением Debian GNU/Linux. Это обычные серийные компьютеры, которые, однако, были доработаны для применения в условиях МКС, в частности, в них переделаны разъёмы, система охлаждения, учтено используемое на станции напряжение 28 Вольт, а также выполнены требования безопасности для работы в невесомости. С января 2010 года на станции для американского сегмента организован прямой доступ в Интернет. Компьютеры на борту МКС соединены с помощью Wi-Fi в беспроводную сеть и связаны с Землёй на скорости 3 Мбит/c на закачку и 10 Мбит/с на скачивание, что сравнимо с домашним ADSL-подключением.

Санузел для космонавтов

Унитаз на ОС предназначен как для мужчин, так и для женщин, выглядит точно так же, как на Земле, но имеет ряд конструктивных особенностей. Унитаз снабжен фиксаторами для ног и держателями для бёдер, в него вмонтированы мощные воздушные насосы. Космонавт пристёгивается специальным пружинным креплением к сидению унитаза, затем включает мощный вентилятор и открывает всасывающее отверстие, куда воздушный поток уносит все отходы.

На МКС воздух из туалетов перед попаданием в жилые помещения обязательно фильтруется для очистки от бактерий и запаха.

Теплица для космонавтов

Свежая зелень, выращенная в условиях микрогравитации, впервые официально включена в меню на Международной космической станции. 10 августа 2015 года астронавты попробуют салат латук, собранный с орбитальной плантации Veggie. Многие издания СМИ сообщали, что впервые космонавты попробовали собственно выращенную еду, но данный эксперимент был проведен на станции «Мир».

Научные исследования

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

Научные модули МКС

На текущий момент (январь 2012 год) в составе станции находятся три специальных научных модуля - американская лаборатория «Дестини», запущенная в феврале 2001 года, европейский исследовательский модуль «Коламбус», доставленный на станцию в феврале 2008 года, и японский исследовательский модуль «Кибо». В европейском исследовательском модуле оборудованы 10 стоек, в которых устанавливаются приборы для исследований в различных разделах науки. Некоторые стойки специализированы и оборудованы для исследований в области биологии, биомедицины и физики жидкостей. Остальные стойки - универсальные, в них оборудование может меняться в зависимости от проводимых экспериментов.

Японский исследовательский модуль «Кибо» состоит из нескольких частей, которые последовательно доставлялись и монтировались на орбите. Первый отсек модуля «Кибо» - герметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. JEM Experiment Logistics Module - Pressurized Section ) был доставлен на станцию в марте 2008 года, в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-123. Последняя часть модуля «Кибо» была присоединена к станции в июле 2009 года, когда шаттл доставил на МКС негерметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. Experiment Logistics Module, Unpressurized Section ).

Россия имеет на орбитальной станции два «Малых исследовательских модуля» (МИМ) - «Поиск» и «Рассвет». Также планируется доставить на орбиту многофункциональный лабораторный модуль «Наука» (МЛМ). Полноценными научными возможностями будет обладать только последний, количество научной аппаратуры, размещённой на двух МИМ, минимально.

Совместные эксперименты

Международная природа проекта МКС способствует проведению совместных научных экспериментов. Наиболее широко подобное сотрудничество развивают европейские и российские научные учреждения под эгидой ЕКА и Федерального космического агентства России. Известными примерами такого сотрудничества стали эксперимент «Плазменный кристалл», посвящённый физике пылевой плазмы, и проводимый Институтом внеземной физики Общества Макса Планка, Институтом высоких температур и Институтом проблем химической физики РАН, а также рядом других научных учреждений России и Германии, медико-биологический эксперимент «Матрёшка-Р», в котором для определения поглощённой дозы ионизирующих излучений используются манекены - эквиваленты биологических объектов, созданные в Институте медико-биологических проблем РАН и Кёльнском институте космической медицины.

Российская сторона также является подрядчиком при проведении контрактных экспериментов ЕКА и Японского агентства аэрокосмических исследований. Например, российские космонавты проводили испытания робототехнической экспериментальной системы ROKVISS (англ. Robotic Components Verification on ISS - испытания робототехнических компонентов на МКС), разработанной в Институте робототехники и механотроники, расположенном в Веслинге, неподалёку от Мюнхена,Германия.

Российские исследования

Сравнение между горением свечи на Земле (слева) и в условиях микрогравитации на МКС (справа)

В 1995 году был объявлен конкурс среди российских научных и образовательных учреждений, промышленных организаций на проведение научных исследований на российском сегменте МКС. По одиннадцати основным направлениям исследований было получено 406 заявок от восьмидесяти организаций. После оценки специалистами РКК «Энергия» технической реализуемости этих заявок, в 1999 году была принята «Долгосрочная программа научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС». Программу утвердили президент РАН Ю. С. Осипов и генеральный директор Российского авиационно-космического агентства (ныне ФКА) Ю. Н. Коптев. Первые исследования на российском сегменте МКС были начаты первой пилотируемой экспедицией в 2000 году. Согласно первоначальному проекту МКС, предполагалось выведение двух крупных российских исследовательских модулей (ИМ). Электроэнергию, необходимую для проведения научных экспериментов, должна была предоставлять Научно-энергетическая платформа (НЭП). Однако из-за недофинансирования и задержек при строительстве МКС все эти планы были отменены в пользу постройки единственного научного модуля, не требовавшего больших затрат и дополнительной орбитальной инфраструктуры. Значительная часть исследований, проводимых Россией на МКС, является контрактной или совместной с зарубежными партнёрами.

В настоящее время на МКС проводятся различные медицинские, биологические, физические исследования.

Исследования на американском сегменте

Вирус Эпштейна - Барр, показанный с помощью техники окрашивания флюоресцентными антителами

США проводят широкую программу исследований на МКС. Многие из этих экспериментов являются продолжением исследований, проводимых ещё в полётах шаттлов с модулями «Спейслаб» и в совместной с Россией программе «Мир - Шаттл». В качестве примера можно привести изучение патогенности одного из возбудителей герпеса, вируса Эпштейна - Барр. По данным статистики, 90 % взрослого населения США являются носителями латентной формы этого вируса. В условиях космического полёта происходит ослабление работы иммунной системы, вирус может активизироваться и стать причиной заболевания члена экипажа. Эксперименты по изучению вируса были начаты в полёте шаттла STS-108.

Европейские исследования

Солнечная обсерватория, установленная на модуле «Коламбус»

На европейском научном модуле «Коламбус» предусмотрено 10 унифицированных стоек для размещения полезной нагрузки (ISPR), правда, часть из них, по соглашению, будет использоваться в экспериментах НАСА. Для нужд ЕКА в стойках установлено следующее научное оборудование: лаборатория Biolab для проведения биологических экспериментов, лаборатория Fluid Science Laboratory для исследований в области физики жидкости, установка для экспериментов по физиологии European Physiology Modules, а также универсальная стойка European Drawer Rack, содержащая оборудование для проведения опытов по кристаллизации белков (PCDF).

Во время STS-122 были установлены и внешние экспериментальные установки для модуля «Коламбус»: выносная платформа для технологических экспериментов EuTEF и солнечная обсерватория SOLAR. Планируется добавить внешнюю лабораторию по проверке ОТО и теории струн Atomic Clock Ensemble in Space.

Японские исследования

В программу исследований, проводимых на модуле «Кибо», входит изучение процессов глобального потепления на Земле, озонового слоя и опустынивания поверхности, проведение астрономических исследований в рентгеновском диапазоне.

Запланированы эксперименты по созданию крупных и идентичных белковых кристаллов, которые призваны помочь понять механизмы болезней и разработать новые методы лечения. Кроме этого, будет изучаться действие микрогравитации и радиации на растения, животных и людей, а также будут проводиться опыты по робототехнике, в области коммуникаций и энергетики.

В апреле 2009 года японский астронавт Коити Ваката на МКС провел серию экспериментов, которые были отобраны из числа предложенных простыми гражданами. Астронавт попытался «поплавать» в невесомости, используя различные стили, включая кроль и баттерфляй. Однако ни один из них не позволил астронавту даже сдвинуться с места. Астронавт заметил при этом, что исправить ситуацию «не смогут даже большие листы бумаги, если их взять в руки и использовать как ласты». Кроме того, астронавт хотел пожонглировать футбольным мячом, но и эта попытка оказалась неудачной. Между тем, японцу удалось послать мяч ударом назад над головой. Закончив эти сложные в условиях невесомости упражнения, японский астронавт попробовал отжиматься от пола и сделать вращения на месте.

Вопросы безопасности

Космический мусор

Отверстие в панели радиатора шаттла Индевор STS-118, образовавшееся в результате столкновения с космическим мусором

Поскольку МКС движется по сравнительно невысокой орбите, существует определённая вероятность столкновения станции или космонавтов, выходящих в открытый космос, с так называемым космическим мусором. К таковому могут быть причислены как крупные объекты вроде ракетных ступеней или выбывших из строя спутников, так и мелкие вроде шлака от твёрдотопливных ракетных двигателей, хладагентов из реакторных установок спутников серии УС-А, иных веществ и объектов. Кроме того, дополнительную угрозу таят в себе природные объекты наподобие микрометеоритов. Учитывая космические скорости на орбите, даже малые объекты способны нанести серьёзный урон станции, а в случае возможного попадания в скафандр космонавта микрометеориты могут пробить обшивку и вызвать разгерметизацию.

Чтобы избежать подобных столкновений, с Земли ведётся удалённое наблюдение за передвижением элементов космического мусора. Если на определённом расстоянии от МКС появляется такая угроза, экипаж станции получает соответствующее предупреждение. У космонавтов будет достаточно времени для активации системы DAM (англ. Debris Avoidance Manoeuvre ), которая представляет собой группу двигательных установок из российского сегмента станции. Включённые двигатели способны вывести станцию на более высокую орбиту и таким образом избежать столкновения. В случае позднего обнаружения опасности экипаж эвакуируется из МКС на космических кораблях «Союз». Частичная эвакуация происходила на МКС: 6 апреля 2003 года, 13 марта 2009, 29 июня 2011и 24 марта 2012.

Радиация

В отсутствие массивного атмосферного слоя, который окружает людей на Земле, космонавты на МКС подвергаются более интенсивному облучению постоянными потоками космических лучей. В день члены экипажа получают дозу радиации в размере около 1 миллизиверта, что примерно равнозначно облучению человека на Земле за год. Это приводит к повышенному риску развития злокачественных опухолей у космонавтов, а также ослаблению иммунной системы. Слабый иммунитет космонавтов может способствовать распространению инфекционных заболеваний среди членов экипажа, особенно в замкнутом пространстве станции. Несмотря на предпринятые попытки по улучшению механизмов радиационной защиты, уровень проникновения радиации не сильно изменился по сравнению с показателями предыдущих исследований, проводившихся, например, на станции «Мир».

Поверхность корпуса станции

В ходе проверки внешней обшивки МКС, на соскобах с поверхности корпуса и иллюминаторов были обнаружены следы жизнедеятельности морского планктона. Также подтвердилась необходимость очистки внешней поверхности станции в связи с загрязнениями от работы двигателей космических аппаратов.

Юридическая сторона

Правовые уровни

Правовая структура, регулирующая юридические аспекты космической станции, является разноплановой и состоит из четырёх уровней:

• Первым уровнем, устанавливающим права и обязанности сторон, является «Межправительственное соглашение о космической станции» (англ. Space Station Intergovernmental Agreement - IGA ), подписанное 29 января 1998 года пятнадцатью правительствами участвующих в проекте стран - Канадой, Россией, США, Японией, и одиннадцатью государствами - членами Европейского космического агентства (Бельгией, Великобританией, Германией, Данией, Испанией, Италией, Нидерландами, Норвегией, Францией, Швейцарией и Швецией). В статье № 1 этого документа отражены основные принципы проекта:
  Это соглашение - долгосрочная международная структура на основе искреннего партнёрства, для всестороннего проектирования, создания, развития и долговременного использования обитаемой гражданской космической станции в мирных целях, в соответствии с международным правом . При написании этого соглашения за основу был взят «Договор о космосе» от 1967 года, ратифицированный 98 странами, который заимствовал традиции международного морского и воздушного права.
• Первый уровень партнёрства положен в основу второго уровня, который называется «Меморандумы о взаимопонимании» (англ. Memoranda of Understanding - MOU s ). Эти меморандумы представляют собой соглашения между НАСА и четырьмя национальными космическими агентствами: ФКА, ЕКА, ККА и JAXA. Меморандумы используются для более подробного описания ролей и обязанностей партнёров. Причём, поскольку НАСА является назначенным управляющим МКС, напрямую между этими организациями отдельных соглашений нет, только с НАСА.
• К третьему уровню относятся бартерные соглашения или договорённости о правах и обязанностях сторон - например, коммерческое соглашение 2005 года между НАСА и Роскосмосом, в условия которого входили одно гарантированное место для американского астронавта в составе экипажей кораблей «Союз» и часть полезного объёма для американских грузов на беспилотных «Прогрессах».
• Четвёртый правовой уровень дополняет второй («Меморандумы») и вводит в действие отдельные положения из него. Примером его является «Кодекс поведения на МКС», который был разработан во исполнение пункта 2 статьи 11 Меморандума о взаимопонимании - правовые аспекты обеспечения субординации, дисциплины, физической и информационной безопасности, и другие правила поведения для членов экипажа.

Структура собственности

Структура собственности проекта не предусматривает для её членов чётко установленного процента на использование космической станции в целом. Согласно статье № 5 (IGA), юрисдикция каждого из партнёров распространяется только на тот компонент станции, который за ним зарегистрирован, а нарушения правовых норм персоналом, внутри или вне станции, подлежат разбирательству согласно законам той страны, гражданами которой те являются.

Интерьер модуля «Заря»

Соглашения об использовании ресурсов МКС более сложные. Российские модули «Звезда», «Пирс», «Поиск» и «Рассвет» изготовлены и принадлежат России, которая сохраняет право на их использование. Запланированный модуль «Наука» также будет изготовлен в России и будет включен в российский сегмент станции. Модуль «Заря» был построен и доставлен на орбиту российской стороной, но сделано это было на средства США, поэтому собственником данного модуля на сегодняшний день официально является НАСА. Для использования российских модулей и других компонентов станции страны-партнёры используют дополнительные двусторонние соглашения (вышеупомянутые третий и четвёртый правовые уровни).

Остальная часть станции (модули США, европейские и японские модули, ферменные конструкции, панели солнечных батарей и два робота-манипулятора) по согласованию сторон используются следующим образом (в % от общего времени использования):

1. «Коламбус» - 51 % для ЕКА, 49 % для НАСА
2. «Кибо» - 51 % для JAXA, 49 % для НАСА
3. «Дестини» - 100 % для НАСА

В дополнение к этому:

• НАСА может использовать 100 % площадь ферменных конструкций;
• По соглашению с НАСА, ККА может использовать 2,3 % любых нероссийских компонентов;
• Рабочее время экипажа, мощность от солнечных батарей, пользование вспомогательными услугами (погрузка/разгрузка, коммуникационные услуги) - 76,6 % для НАСА, 12,8 % для JAXA, 8,3 % для ЕКА и 2,3 % для ККА.

Правовые курьёзы

До полёта первого космического туриста не существовало нормативной базы, регулирующей полёты в космос частных лиц. Но после полёта Денниса Тито страны-участницы проекта разработали «Принципы», которые определили такое понятие, как «Космический турист», и все необходимые вопросы для его участия в экспедиции посещения. В частности, такой полёт возможен только при наличии специфических медицинских показателей, психологической пригодности, языковой подготовки, и денежного взноса.

В той же ситуации оказались и участники первой космической свадьбы в 2003 году, поскольку подобная процедура также не регулировалась никакими законами.

В 2000 году республиканское большинство в Конгрессе США приняло законодательный акт о нераспространении ракетных и ядерных технологий в Иране, согласно которому, в частности, США не могли приобретать у России оборудование и корабли, необходимые для строительства МКС. Однако после катастрофы «Колумбии», когда судьба проекта зависела от российских «Союзов» и «Прогрессов», 26 октября 2005 года конгресс был вынужден принять поправки в этот законопроект, снимающие все ограничения для «любых протоколов, соглашений, меморандумов о взаимопонимании или контрактов», до 1 января 2012 года.

Издержки

Затраты на строительство и эксплуатацию МКС оказались гораздо больше, чем это изначально планировалось. В 2005 году, по оценке ЕКА, с начала работ над проектом МКС с конца 1980-х годов до его предполагаемого тогда окончания в 2010 году было бы израсходовано около 100 миллиардов евро (157 миллиардов долларов или 65,3 миллиарда фунтов стерлингов) \ . Однако на сегодняшний день окончание эксплуатации станции планируется не ранее 2024 года, в связи с просьбой США не имеющих возможности отстыковать свой сегмент и продолжать летать, суммарные затраты всех стран оцениваются в бо́льшую сумму.

Произвести точную оценку стоимости МКС очень непросто. К примеру, непонятно, как должен рассчитываться взнос России, так как Роскосмос использует значительно более низкие долларовые расценки, чем другие партнёры.

НАСА

Оценивая проект в целом, больше всего расходов НАСА составляют комплекс мероприятий по обеспечению полётов и затраты на управление МКС. Другими словами, текущие эксплуатационные расходы составляют гораздо бо́льшую часть из потраченных средств, чем затраты на строительство модулей и других устройств станции, на подготовку экипажей, и на корабли доставки.

Расходы НАСА на МКС, без учёта затрат на «Шаттлы», с 1994 по 2005 год составили 25,6 миллиарда долларов. На 2005 и 2006 годы пришлось примерно 1,8 миллиардов долларов. Предполагается, что ежегодные расходы будут увеличиваться, и к 2010 году составят 2,3 миллиарда долларов. Затем, до завершения проекта в 2016 году увеличение не планируется, только инфляционные корректировки.

Распределение бюджетных средств

Оценить постатейный перечень затрат НАСА можно, например, по опубликованному космическим агентством документу, из которого видно, как распределились 1,8 миллиарда долларов, потраченных НАСА на МКС в 2005 году:

• Исследование и разработка нового оборудования - 70 миллионов долларов. Эта сумма была, в частности, пущена на разработки навигационных систем, на информационное обеспечение, на технологии по снижению загрязнения окружающей среды.
• Обеспечение полётов - 800 миллионов долларов. В эту сумму вошли: из расчёта на каждый корабль, 125 млн долларов на программное обеспечение, выходы в открытый космос, снабжение и техническое обслуживание челноков; дополнительно 150 млн долларов были потрачены на сами полёты, бортовое радиоэлектронное оборудование и на системы взаимодействия экипажа и корабля; оставшиеся 250 млн долларов пошли на общее управление МКС.
• Запуски кораблей и проведение экспедиций - 125 млн долларов на предстартовые операции на космодроме; 25 млн долларов на медицинское обслуживание; 300 млн долларов израсходовано на управление экспедициями;
• Программа полётов - 350 миллионов долларов потрачены на выработку программы полётов, на обслуживание наземного оборудования и программного обеспечения, для гарантированного и бесперебойного доступа на МКС.
• Грузы и экипажи - 140 миллионов долларов были потрачены на приобретение расходных материалов, а также на возможность осуществлять доставку грузов и экипажей на российских «Прогрессах» и «Союзах».

Стоимость «Шаттлов» как часть затрат на МКС

Из остававшихся до 2010 года десяти запланированных полётов только один STS-125 полетел не к станции, а к телескопу «Хаббл»

Как упоминалось выше, НАСА не включает затраты на программу «Шаттл» в основную статью расходов станции, поскольку позиционирует её в качестве отдельного проекта, независимо от МКС. Однако с декабря 1998 года по май 2008 года, только 5 из 31 полёта челноков не были связаны с МКС, а из оставшихся до 2011 года одиннадцати запланированных полётов только один STS-125 полетел не к станции, а к телескопу «Хаббл».

Приблизительные затраты по программе «Шаттл» по доставке грузов и экипажей астронавтов на МКС составили:

• Без учёта первого полёта в 1998 году, с 1999 по 2005 годы, расходы составили 24 млрд долларов. Из них 20 % (5 млрд долларов) не относились к МКС. Итого - 19 миллиардов долларов.
• С 1996 по 2006 годы на полёты по программе «Шаттл» было запланировано потратить 20,5 млрд долларов. Если из этой суммы вычесть полёт к «Хабблу», то в итоге получим те же 19 миллиардов долларов.

То есть, суммарные затраты НАСА на полёты к МКС за весь период составят примерно 38 миллиардов долларов.

Итого

Принимая во внимание планы НАСА на период с 2011 по 2017 год, в первом приближении можно получить среднегодовой расход - 2,5 млрд. долларов, что на последующий период с 2006 по 2017 годы составит 27,5 миллиардов долларов. Зная расходы на МКС с 1994 по 2005 год (25,6 миллиардов долларов) и сложив эти цифры, получим итоговый официальный результат - 53 миллиарда долларов.

Необходимо также отметить, что в эту цифру не входят значительные затраты на проектирование космической станции «Фридом» в 1980-х и начале 1990-х годов, и участие в совместной программе с Россией по использованию станции «Мир», в 1990-х годах. Наработки этих двух проектов многократно использовались при строительстве МКС. Учитывая это обстоятельство, и принимая во внимание ситуацию с «Шаттлами», можно говорить о более чем двукратном увеличении суммы расходов, по сравнению с официальной - более 100 миллиардов долларов только для США.

ЕКА

ЕКА вычислило, что его вклад за 15 лет существования проекта составит 9 миллиардов евро. Затраты на модуль «Коламбус» превышают 1,4 миллиарда евро(приблизительно 2,1 миллиарда долларов), включая затраты на наземные системы контроля и управления. Полные затраты на разработку ATV составляют приблизительно 1,35 миллиарда евро, при этом каждый запуск «Ариан-5» стоит приблизительно 150 миллионов евро.

JAXA

Разработка японского экспериментального модуля, главного вклада JAXA в МКС, стоила приблизительно 325 миллиардов иен (примерно 2,8 миллиарда долларов).

В 2005 году JAXA ассигновало приблизительно 40 миллиардов иен (350 миллионов USD) в программу МКС. Ежегодные эксплуатационные расходы японского экспериментального модуля составляют 350-400 миллионов долларов. Кроме того, JAXA обязалось разработать и запустить транспортный корабль H-II, полная стоимость разработки которого - 1 миллиард долларов. Расходы JAXA за 24 года участия в программе МКС превысят 10 миллиардов долларов.

Роскосмос

Значительная часть бюджета Российского космического агентства расходуется на МКС. С 1998 года было совершено более трёх десятков полётов кораблей «Союз» и «Прогресс», которые с 2003 года стали основными средствами доставки грузов и экипажей. Однако вопрос, сколько Россия тратит на станцию (в долларах США), не прост. Существующие в настоящее время 2 модуля на орбите - производные программы «Мир», и поэтому затраты на их разработку намного ниже, чем для других модулей, однако в таком случае, по аналогии с Американскими программами, следует также учесть затраты на разработку соответствующих модулей станции «Мир». Кроме того, обменный курс между рублём и долларом не даёт адекватно оценить действительные затраты Роскосмоса.

Примерное представление о расходах российского космического агентства на МКС можно получить исходя из его общего бюджета, который на 2005 год составил 25,156 миллиардов рублей, на 2006 - 31,806, на 2007 - 32,985 и на 2008 - 37,044 миллиардов рублей. Таким образом, на станцию уходит менее полутора миллиардов долларов США в год.

CSA

Канадское космическое агентство (Canadian Space Agency, CSA) является постоянным партнёром НАСА, поэтому Канада с самого начала участвует в проекте МКС. Вклад Канады в МКС - это мобильная система техобслуживания, состоящая из трёх частей: подвижной тележки, которая может передвигаться вдоль ферменной конструкции станции, робота-манипулятора «Канадарм2» (Canadarm2), который установлен на подвижной тележке, и специальный манипулятор «Декстр» (Dextre). По оценкам, за прошедшие 20 лет CSA вложило в станцию 1,4 миллиарда канадских долларов.

Критика

За всю историю космонавтики, МКС - самый дорогой и, пожалуй, самый критикуемый космический проект. Критику можно считать конструктивной или недальновидной, можно с ней соглашаться или оспаривать её, но одно остаётся неизменным: станция существует, своим существованием она доказывает возможность международного сотрудничества в космосе и приумножает опыт человечества в космических полётах, расходуя на это громадные финансовые ресурсы.

Критика в США

Критика американской стороны в основном направлена на стоимость проекта, которая уже превышает 100 миллиардов долларов. Эти деньги, по мнению критиков, можно было бы с бо́льшей пользой потратить на автоматические (беспилотные) полёты для исследования ближнего космоса или на научные проекты, проводимые на Земле. В ответ на некоторые из этих критических замечаний защитники пилотируемых космических полётов говорят, что критика проекта МКС является близорукой и что отдача от пилотируемой космонавтики и исследований в космосе в материальном плане выражается миллиардами долларов. Джером Шни (англ. Jerome Schnee ) оценил косвенную экономическую составляющую от дополнительных доходов, связанных с исследованием космоса, как во много раз превышающую начальные государственные инвестиции.

Однако в заявлении Федерации американских учёных утверждается, что норма прибыли НАСА от дополнительных доходов фактически очень низка, за исключением разработок в аэронавтике, которые улучшают продажи самолётов.

Критики также говорят, что НАСА часто причисляет к своим достижениям разработки сторонних компаний, идеи и разработки которых, возможно, были использованы НАСА, но имели другие предпосылки, независимые от космонавтики. Действительно же полезными и приносящими доход, по мнению критиков, являются беспилотные навигационные, метеорологические и военные спутники. НАСА широко освещает дополнительные доходы от строительства МКС и от работ, выполненных на ней, тогда как официальный список расходов НАСА намного более краток и секретен.

Критика научных аспектов

По мнению профессора Роберта Парка (англ. Robert Park ), большинство из запланированных научных исследований не имеют первоочередной важности. Он отмечает, что цель большинства научных исследований в космической лаборатории - провести их в условиях микрогравитации, что можно сделать гораздо дешевле в условиях искусственной невесомости (в специальном самолёте, который летит по параболической траектории (англ. reduced gravity aircraft ).

В планы строительства МКС входили два наукоёмких компонента - магнитный альфа-спектрометр и модуль центрифуг (англ. Centrifuge Accommodations Module) . Первый работает на станции с мая 2011 года. От создания второго отказались в 2005 году в результате коррекции планов завершения строительства станции. Проводимые на МКС узкоспециализированные эксперименты ограничены отсутствием соответствующей аппаратуры. Например, в 2007 году проводились исследования влияния факторов космического полёта на организм человека, затрагивавшие такие аспекты, как почечные камни, циркадный ритм (цикличность биологических процессов в организме человека), влияние космического излучения на нервную систему человека. Критики утверждают, что у этих исследований небольшая практическая ценность, поскольку реалии сегодняшнего исследования ближнего космоса - беспилотные автоматические корабли.

Критика технических аспектов

Американский журналист Джефф Фауст (англ. Jeff Foust ) утверждал, что для технического обслуживания МКС требуется слишком много дорогих и опасных выходов в открытый космос. Тихоокеанское Астрономическое Общество (англ. The Astronomical Society of the Pacific) в начале проектирования МКС обращало внимание на слишком высокое наклонение орбиты станции. Если для российской стороны это удешевляет запуски, то для американской это невыгодно. Уступка, которую НАСА сделало для РФ из-за географического положения Байконура, в конечном итоге, возможно, увеличит суммарные затраты на строительство МКС.

В целом дебаты в американском обществе сводятся к обсуждению целесообразности МКС, в аспекте космонавтики в более широком смысле. Некоторые защитники утверждают, что кроме её научной ценности, это - важный пример международного сотрудничества. Другие утверждают, что МКС потенциально, при должных усилиях и усовершенствованиях, могла бы сделать полёты к и более экономичными. Так или иначе, основная суть высказываний ответов на критику заключается в том, что трудно ожидать серьёзной финансовой отдачи от МКС, скорее, её главное предназначение - стать частью общемирового расширения возможностей космических полётов.

Критика в России

В России критика проекта МКС в основном нацелена на неактивную позицию руководства Федерального космического агентства (ФКА) по отстаиванию российских интересов по сравнению с американской стороной, которая всегда чётко следит за соблюдением своих национальных приоритетов.

Например, журналисты задают вопросы о том, почему в России нет собственного проекта орбитальной станции, и почему тратятся деньги на проект, собственником которого являются США, в то время как эти средства можно было бы пустить на полностью российскую разработку. По мнению руководителя РКК «Энергия» Виталия Лопоты, причиной этого являются контрактные обязательства и недостаток финансирования.

В своё время станция «Мир» стала для США источником опыта в строительстве и исследованиях на МКС, а после аварии «Колумбии» российская сторона, действуя согласно партнёрскому соглашению с НАСА и доставив на станцию оборудование и космонавтов, практически в одиночку спасла проект. Эти обстоятельства породили критические высказывания в адрес ФКА о недооценке роли России в проекте. Так, например, космонавт Светлана Савицкая отмечала, что научно-технический вклад России в проект недооценён, и что партнёрское соглашение с НАСА не отвечает национальным интересам в финансовом плане. Однако при этом стоит учесть, что в начале строительства МКС российский сегмент станции оплачивали США, предоставляя кредиты, погашение которых предусмотрено только к окончанию строительства.

Говоря о научно-технической составляющей, журналисты отмечают малое количество новых научных экспериментов, проводимых на станции, объясняя это тем, что Россия не может изготовить и поставить на станцию нужное оборудование по причине отсутствия средств. По мнению Виталия Лопоты, ситуация изменится, когда одновременное присутствие космонавтов на МКС увеличится до 6 человек. Помимо этого, поднимаются вопросы о мерах безопасности в форс-мажорных ситуациях, связанных с возможной потерей управления станции. Так, по мнению космонавта Валерия Рюмина, опасность состоит в том, что если МКС станет неуправляемой, то её нельзя будет затопить как станцию «Мир».

По мнению критиков, международное сотрудничество, которое является одним из основных аргументов в пользу станции, также является спорным. Как известно, по условию международного соглашения, страны не обязаны делиться своими научными разработками на станции. За 2006-2007 годы в космической сфере между Россией и США не было новых больших инициатив и крупных проектов. Кроме того, многие полагают, что страна, вкладывающая в свой проект 75 % средств, вряд ли захочет иметь полноправного партнёра, который к тому же является её основным конкурентом в борьбе за лидирующее положение в космическом пространстве.

Также критикуется, что значительные средства были направлены на пилотируемые программы, а ряд программ по разработке спутников провалились. В 2003 году Юрий Коптев в интервью «Известиям» заявил, что в угоду МКС космическая наука опять осталась на Земле.

В 2014-2015 годах среди экспертов космической промышленности России сложилось мнение, что практическая польза от орбитальных станций уже исчерпана - за прошедшие десятилетия сделаны все практически важные исследования и открытия:

Эпоха орбитальных станций, начавшаяся в 1971 году, уйдет в прошлое. Эксперты не видят практической целесообразности ни в поддержании МКС после 2020 года, ни в создании альтернативной станции со схожим функционалом: “Научная и практическая отдача от российского сегмента МКС существенно ниже, чем от орбитальных комплексов «Салют-7» и «Мир». Научные организации не заинтересованы в повторении уже сделанного.

Журнал «Эксперт» 2015 год

Корабли доставки

Экипажи пилотируемых экспедиций на МКС доставляются до станции на ТПК Союз по «короткой» шестичасовой схеме. До марта 2013 года все экспедиции летали на МКС по двухсуточной схеме. До июля 2011 года доставка грузов, монтаж элементов станции, ротация экипажей, помимо ТПК Союз, осуществлялись в рамках программы «Спейс шаттл», пока программа не была завершена.

Таблица полётов всех пилотируемых и транспортных кораблей к МКС:

Корабль	Тип	Агентство/страна	Первый полёт	Последний полёт	Всего рейсов

Корзников приводит расчеты, что при скорости более 0,1 С космический корабль не успеет изменить траекторию полёта и избежать столкновения. Он считает, что при субсветовой скорости космический корабль разрушится до достижения цели. По его мнению межзвёздное путешествие возможно только при существенно меньших скоростях (до 0,01 С). С 1950-60 гг. в США разрабатывался космический корабль с ядерно-импульсным ракетным двигателем для исследования межпланетного пространства «Орион».

Межзвёздный полёт - путешествие между звёздами пилотируемых аппаратов или автоматических станций. По словам директора Исследовательского центра Эймса (НАСА) Симона П. Уордена, проект двигателя для полётов в дальний космос может быть разработан в течение 15-20 лет.

Пусть полёт туда и полёт обратно состоят из трёх фаз: равноускоренного разгона, полёта с постоянной скоростью и равноускоренного торможения. Пусть половину пути космический корабль двигается с единичным ускорением, а вторую половину - с таким же ускорением тормозит (). Затем корабль разворачивается и повторяет этапы разгона и торможения.

Для межзвездного полета пригодны не все типы двигателей. Расчёты показывают, что с помощью космической системы, рассмотренной в данной работе, можно достичь звезды Альфа Центавра… примерно за 10 лет». В качестве одного из вариантов решения проблемы предлагается использование в качестве рабочего вещества ракеты элементарные частицы, движущиеся со световой или околосветовой скоростью.

Какова скорость современных космических кораблей?

Выхлопная скорость частиц от 15 до 35 километров в секунду. Поэтому появились идеи снабжать межзвездные корабли энергией из внешнего источника. На данный момент этот проект неосуществим: двигатель обязан иметь скорость истечения 0.073 с (удельный импульс 2 миллиона секунд), при этом его тяга должна достигать 1570 Н (то-есть 350 фунтов).

Столкновение с межзвёздной пылью будет происходить на околосветовых скоростях и по физическому воздействию напоминать микровзрывы. В научно-фантастических произведениях нередко упоминаются методы межзвёздных перелётов, основанные на перемещении быстрее скорости света в вакууме. Самый большой экипаж состоял из 8 космонавтов (в его составе была 1 женщина), стартовавших 30 октября 1985 г. на корабле многоразового использования «Челленджер».

Расстояние до ближайшей звезды (Проксимы Центавра) составляет около 4,243 световых лет, то есть примерно в 268 тысяч раз больше расстояния от Земли до Солнца. Полёты на звездолётах занимают существенное место в научной фантастике.

В этой ситуации время полёта в земной системе отсчёта составит примерно 12 лет, тогда как по часам на корабле пройдёт 7,3 года. Пригодность различных типов двигателей для межзвёздных полётов в частности была рассмотрена на заседании Британского межпланетного общества в 1973 г. доктором Тони Мартином (Tony Martin).

В ходе работ были предложены проекты большого и малого звездолётов («кораблей поколений»), способных добраться до звезды Альфа Центавра за 1800 и 130 лет соответственно. В 1971 году в докладе Г. Маркса на симпозиуме в Бюракане было предложено использовать для межзвёздных перелётов лазеры рентгеновского диапазона. В 1985 году Р. Форвардом была предложена конструкция межзвёздного зонда, разгоняемого энергией микроволнового излучения.

Космический предел скорости

Основная составляющая массы современных ракет - это масса топлива, требуемого ракете для разгона. Если удастся каким-нибудь образом использовать в качестве рабочего тела и топлива окружающую ракету среду, можно значительно уменьшить массу ракеты и достичь за счёт этого больших скоростей движения.

В 1960-е годы Бюссаром (англ.) была предложена конструкция межзвёздного прямоточного реактивного двигателя (МПРД). Межзвёздная среда состоит в основном из водорода. В 1994 году Джеффри Лэндис (англ.) предложил проект межзвёздного ионного зонда, которых получал-бы энергию от лазерного луча на станции.

Ракетный корабль по проекту «Дедал» оказался таким громадным, что строить его пришлось бы в открытом космосе. Одним из недостатков межзвездных кораблей является необходимость нести с собой энергосистему, что увеличивает массу и соответственно снижает скорость. Так электрический ракетный двигатель имеет характеристическую скорость в размере 100 км/с, что слишком медленно для полета к далеким звездам за приемлемый срок.

В борьбе за преодоление «конденсационного порога» ученым-аэродинамикам пришлось отказаться от применения расширяющегося сопла. Были созданы сверхзвуковые аэродинамические трубы принципиально нового типа. На входе в такую трубу ставится баллон высокого давления, который отделяется от нее тонкой пластинкой - диафрагмой. На выходе труба соединяется с вакуумной камерой, в результате чего в трубе создается высокое разрежение.

Если прорвать диафрагму, например резким увеличением давления в баллоне, то поток газа устремится по трубе в разреженное пространство вакуумной камеры, предшествуемый мощной ударной волной. Поэтому установки эти получили название ударных аэродинамических труб.

Как и для трубы баллонного типа, время действия ударных аэродинамических труб очень невелико и составляет всего несколько тысячных долей секунды. Для проведения необходимых измерений за столь короткое время приходится использовать сложные быстродействующие электронные приборы.

Ударная волна перемещается в трубе с очень большой скоростью и без специального сопла. В созданных за рубежом аэродинамических трубах удалось получить скорости воздушного потока до 5200 метров в секунду при температуре самого потока в 20 000 градусов. При таких высоких температурах скорость звука в газе тоже увеличивается, и намного. Поэтому, несмотря на большую скорость воздушного потока, ее превышение над скоростью звука оказывается незначительным. Газ движется с большой абсолютной скоростью и с небольшой скоростью относительно звука.

Чтобы воспроизвести большие сверхзвуковые скорости полета, необходимо было или еще больше увеличить скорость воздушного потока, или же снизить скорость звука в нем, то есть уменьшить температуру воздуха. И тут аэродинамики снова вспомнили о расширяющемся сопле: ведь с его помощью можно сделать и то и другое одновременно - оно разгоняет поток газа и в то же время охлаждает его. Расширяющееся сверхзвуковое сопло в этом случае оказалось тем ружьем, из которого аэродинамики убили сразу двух зайцев. В ударных трубах с таким соплом удалось получить скорости воздушного потока, в 16 раз превышающие скорость звука.

СО СКОРОСТЬЮ СПУТНИКА

Резко увеличить давление в баллоне ударной трубы и тем самым прорвать диафрагму можно различными способами. Например, как это делают в США, где применяется мощный электрический разряд.

В трубе на входе ставится баллон высокого давления, отделенный от остальной части диафрагмой. За баллоном располагается расширяющееся сопло. Перед началом испытаний давление в баллоне увеличилось до 35-140 атмосфер, а в вакуумной камере, на выходе из трубы, понижалось до миллионной доли атмосферного давления. Затем в баллоне производился сверхмощный разряд электрической дуги силой тока в миллион ! Искусственная молния в аэродинамической трубе резко увеличивала давление и температуру газа в баллоне, диафрагма мгновенно испарялась и поток воздуха устремлялся в вакуумную камеру.

В течение одной десятой секунды можно было воспроизвести скорость полета около 52 000 километров в час, или 14,4 километра в секунду! Таким образом, в лабораториях удалось преодолеть и первую и вторую космические скорости.

С этого момента аэродинамические трубы стали надежным подспорьем не только для авиации, но и для ракетной техники. Они позволяют решить целый ряд вопросов современного и будущего космоплавания. С их помощью можно испытать модели ракет, искусственных спутников Земли и космические корабли, воспроизводя тот участок их полета, который они проходят в пределах планетной атмосферы.

Но достигнутые скорости должны находиться лишь в самом начале шкалы воображаемого космического спидометра. Их освоение - это только первый шаг на пути создания новой отрасли науки - космической аэродинамики, которая была вызвана к жизни потребностями бурно развивающейся ракетной техники. И уже имеются новые значительные успехи в деле дальнейшего освоения космических скоростей.

Поскольку при электрическом разряде воздух в некоторой степени ионизируется, то можно попытаться в той же ударной трубе использовать электромагнитные поля для дополнительного ускорения получающейся воздушной плазмы. Эта возможность была осуществлена практически в другой, сконструированной в США ударной гидромагнитной трубе небольшого диаметра, в которой скорость движения ударной волны достигла 44,7 километра в секунду! О такой скорости движения пока что могут только мечтать конструкторы космических аппаратов.

Несомненно, что дальнейшие успехи науки и техники откроют более широкие возможности перед аэродинамикой будущего. Уже сейчас в аэродинамических лабораториях начинают использоваться современные физические установки, например установки с высокоскоростными струями плазмы. Для воспроизведения полета фотонных ракет в межзвездной разреженной среде и для изучения прохождения космических кораблей сквозь скопления межзвездного газа придется использовать достижения техники ускорения ядерных частиц.

И, очевидно, еще задолго до того, как первые звездолеты покинут пределы , их миниатюрные копии уже не один раз испытают в аэродинамических трубах все тяготы далекого пути к звездам.

P. S. О чем еще думают британские ученные: впрочем космическая скорость бывает далеко не только в научных лабораториях. Так, скажем если вас интересует создание сайтов в Саратове — http://galsweb.ru/ , то здесь вам его создадут с поистине космической скоростью.

Чтобы преодолеть силу земного притяжения и вывести космический аппарат на орбиту Земли, ракета должна лететь со скоростью не менее 8 километров в секунду . Это и есть первая космическая скорость. Аппарат, которому сообщается первая космическая скорость, после отрыва от Земли становится искусственным спутником, то есть двигается вокруг планеты по круговой орбите. Если же аппарату сообщить скорость меньше первой космической, то он будет двигаться по траектории, которая пересекается с поверхностью земного шара. Иначе говоря, он упадет на Землю.

Снарядам A и B сообщается скорость ниже первой космической - они упадут на Землю;
снаряду C, которому сообщили первую космическую скорость, выйдет на круговую орбиту

Но для такого полета необходимо очень много топлива. 3а пару минут реактивный, двигатель съедает его целую железнодорожную цистерну, а для того, чтобы придать ракете необходимый разгон, требуется огромный железнодорожный состав топлива.

Заправочных станций в космосе нет, поэтому приходится все горючее брать с собой.

Баки с топливом очень велики и тяжелы. Когда баки опустеют, они становятся лишним грузом для ракеты. Ученые придумали способ избавляться от ненужной тяжести. Ракета собирается как конструктор и состоит из нескольких уровней, или ступеней. Каждая ступень имеет свой двигатель и свой запас топлива.

Первая ступень тяжелее всех. Здесь находится самый мощный двигатель и больше всего топлива. Она должна сдвинуть ракету с места и придать ей необходимый разгон. Когда топливо первой ступени израсходуется, она отсоединяется от ракеты и падает на землю, ракета становится легче, и ей не надо тратить дополнительное топливо на перевозку пустых баков.

Затем включаются двигатели второй ступени, которая меньше первой, так как ей нужно тратить меньше энергии на подъем космического аппарата. Когда баки с горючим опустеют, и эта ступень «отстегнется» от ракеты. Затем вступит в действие третья, четвертая...

После окончания работы последней ступени космический аппарат оказывается на орбите. Он может летать вокруг Земли очень долго, не затрачивая при этом ни капли топлива.

С помощью таких ракет отправляются в полет космонавты, спутники, межпланетные автоматические станции.

А знаете ли вы...

Первая космическая скорость зависит от массы небесного тела. Для Меркурия, масса которого в 20 раз меньше, чем у Земли, она равна 3,5 километров в секунду, а для Юпитера, масса которого больше массы Земли в 318 раз - почти 42 километра в секунду!

МКС – это преемница станции «МИР», самый крупный и дорогостоящий объект за всю историю человечества.

Какого размера орбитальная станция? Сколько она стоит? Как живут и работают на ней космонавты?

Об этом мы поговорим в данной статье.

Что такое МКС и кому она принадлежит

Международная космическая станция (MKS) – это орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический комплекс.

Это научный проект, в котором принимают участие 14 стран:

• Российская Федерация;
• Соединенные Штаты Америки;
• Франция;
• Германия;
• Бельгия;
• Япония;
• Канада;
• Швеция;
• Испания;
• Нидерланды;
• Швейцария;
• Дания;
• Норвегия;
• Италия.

В 1998 году началось создание МКС. Тогда был запущен первый модуль российской ракеты «Протон-К». Впоследствии другие страны-участницы начали доставлять на станцию другие модули.

Обратите внимание: по-английски МКС пишется как ISS (расшифровка: International Space Station).

Есть люди, которые убеждены, что МКС не существует, и все космические полеты сняты на Земле. Однако реальность пилотируемой станции была доказана, а теория об обмане была полностью опровергнута учёными.

Строение и размеры международной космической станции

МКС – это огромная лаборатория, предназначенная для изучения нашей планеты. Одновременно с этим станция является домом для работающих в ней астронавтов.

Станция имеет длину 109 метров, ширину – 73,15 метров и высоту 27,4 метра. Общий вес МКС – 417 289 кг.

Сколько стоит орбитальная станция

Стоимость объекта оценивается в 150 миллиардов долларов. Это безусловно самая дорогая разработка в истории человечества.

Высота орбиты и скорость полета МКС

Среднее значение высоты, на которой находится станция, составляет 384,7 км.

Скорость равна 27 700 км/ч. Полный оборот вокруг Земли станция выполняет за 92 минуты.

Время на станции и режим работы экипажа

Станция работает по лондонскому времени, рабочий день у астронавтов начинается в 6 утра. В это время каждый экипаж устанавливает связь со своей страной.

Доклады экипажей можно прослушивать в режиме онлайн. Рабочий день завершается в 19 часов по Лондонскому времени.

Траектория полета

Станция движется вокруг планеты по определенной траектории. Существуют специальная карта, которая показывает, какой участок пути корабль проходит в данный момент времени. Также на этой карте показаны разные параметры - время, скорость, высота, широта и долгота.

Почему МКС не падает на Землю? На самом деле объект падает на Землю, но промахивается, так как постоянно двигается с определенной скоростью. Требуется регулярно поднимать траекторию. Как только станция теряет часть скорости, она приближается всё ближе к Земле.

Какая температура за бортом МКС

Температура постоянно меняется и напрямую зависит от светотеневой обстановки. В тени она держится примерно на уровне -150 градусов Цельсия.

Если станция располагается под воздействием прямых солнечных лучей, то температура за бортом составляет +150 градусов Цельсия.

Температура внутри станции

Несмотря на колебания за бортом, внутри корабля температура в среднем составляет 23 — 27 градусов Цельсия и полностью пригодна для проживания человека.

Астронавты спят, принимают пищу, занимаются спортом, работают и отдыхают в конце рабочего дня - условия приближены к максимально комфортным для нахождения на МКС.

Чем дышат космонавты на МКС

Первостепенной задачей при создании корабля было обеспечить космонавтам условия, необходимые для поддержания полноценного дыхания. Кислород получают из воды.

Специальная система под названием «Воздух» забирает углекислый газ и выбрасывает его за борт. Кислород восполняют за счёт электролиза воды. Также на станции имеются кислородные баллоны.

Сколько лететь от космодрома до МКС

По времени полёт занимает чуть более 2 суток. Также есть и короткая 6-ти часовая схема (но для грузовых кораблей она не подходит).

Расстояние от Земли до МКС составляет от 413 – 429 километров.

Жизнь на МКС — что делают космонавты

Каждый экипаж проводит научные эксперименты по заказу из НИИ своей страны.

Таких исследований несколько типов:

• образовательные;
• технические;
• экологические;
• биотехнология;
• медико-биологические;
• исследование условий жизни и работы на орбите;
• исследование космоса и планеты Земля;
• физические и химические процессы в космосе;
• исследование солнечной системы и другие.

Кто сейчас на МКС

В настоящий момент на орбите продолжают нести вахту состав: российский космонавт Сергей Прокопьев, Серена Ауньон-Чэнселлор из США и Александер Герст из Германии.

Следующий запуск был запланирован с космодрома Байконур 11 октября, но из-за случившейся аварии полет не состоялся. В настоящий момент пока неизвестно, кто из астронавтов и в какой срок полетят на МКС.

Как выйти на связь с МКС

На самом деле у любого человека есть шанс связаться с международной космической станцией. Для этого понадобится специальное оборудование:

• трансивер;
• антенна (для диапазона частот 145 МГц);
• поворотное устройство;
• компьютер, который вычислит орбиту МКС.

Сегодня у каждого космонавта есть скоростной интернет. Большинство специалистов связываются с друзьями и родными через Skype, ведут личные страницы в инстаграм и твиттер, фэйсбуке, где выкладывают потрясающе красивые фотографии нашей зеленой планеты.

Сколько раз МКС облетает Землю за сутки

Скорость вращения корабля вокруг нашей планеты — 16 раз в сутки . Это означает, что за одни сутки космонавты могут 16 раз встречать рассвет и 16 раз наблюдать закат солнца.

Скорость вращения МКС - 27700 км/час. Эта скорость не позволяет станции упасть на Землю.

Где находится МКС в данный момент и как увидеть ее с Земли

Многих интересует вопрос: реально ли увидеть корабль невооруженным взглядом? Благодаря постоянной орбите и крупному размеру, увидеть МКС может любой желающий.

Рассмотреть в небе корабль можно и днём, и ночью, но рекомендуется делать это ночью.

Для того чтобы узнать время полета над своим городом, нужно подписаться на рассылку NASA. Мониторить передвижение станции в реальном времени можно благодаря специальному сервису Twisst.

Заключение

Если Вы увидите яркий объект на небосклоне – это не всегда метеорит, комета или звезда. Зная, как отличить МКС невооруженным взглядом, Вы точно не ошибетесь в небесном теле.

Подробнее узнать новости МКС, посмотреть движение объекта можно на официальном сайте: http://mks-online.ru.

Документы