Космическая станция что это такое
Немного интересного о МКС
Международная космическая станция, сокр. МКС — пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс.
Строение станции МКС
В каждом из 14 модулей находятся исследовательские лаборатории, хозяйственные помещения, склады, спальные места, тренажеры.
Наружная обшивка космической станции оснащена солнечными батареями. Там же проходят научные исследования, которые требуют невесомости и вакуума. Для этого космонавт надевает специальный защитный костюм, за спиной которого находится баллон с кислородом.
Международная космическая станция первые два года существовала без изменений. Затем постепенно к ней поочередно пристыковывали модули. За каждый из них отвечает одна страна. Россией построено 5 модулей (Звезда, Пирс, Поиск, Заря, Рассвет), США – 7 (Юнити, Купола, Квест, Гармония, Транквилити, Дестени, Леонардо). Европа построила Колумбус, а Япония – Кибо.
Строительство МКС проходит на орбите. Сами же модули конструируются на земле. Вся Космическая станция весит более 417 тонн. Если к ней пристыкован шаттл Союз, то вес значительно увеличивается. Внутреннее ее пространство напоминает довольно узкие коридоры цилиндрической формы, объем составляет тысячу кубометров.
На план-схеме указаны все имеющиеся модули и блоки с их названиями и порядком соединения друг с другом. При этом, МКС на сегодня не является завершенной. В проекте строительство еще 5 модулей и блоков. На схеме они имеют белый фон.
МКС находится на расстоянии более 400 км от Земли. Оно варьируется в пределах 413-429 км. Исходя из законов физики, станция со временем сама немного снижается к Земле и потому ее курс периодически необходимо менять. Это связано с трением корабля об остатки атмосферы.
Высота полета МКС зависит от влияний Солнца, а также от наличия космического мусора. Нельзя допускать, чтобы космические обломки врезались в обшивку либо пролетали в непосредственной близости. Поэтому экипажу приходится иногда лавировать.
Скорость движения станции МКС на орбите
МКС по орбите пролетает с огромной скоростью – 27700 км/час. Полет вокруг Земли у станции занимает 92 минуты. За сутки она успевает сделать почти 16 таких полетов. Это значит, что космонавты могут наблюдать за 24 часа 16 закатов и восходов, столько же дней и ночей. Жизнь на орбите идет бешеными темпами.
По той причине, что время на станции и на Земле отличаются, веб-камера в ускоренном режиме транслирует нам периодическую смену ночи на день. Более того, за несколько часов при слабой облачности с орбиты можно увидеть картинку всех материков, океанов и даже крупных городов.
Туризм на международной космической станции
За свою историю МКС посетило более 28 экспедиций, общая численность которых приближается к 200. Если сравнивать с российской станцией Мир, где побывало только 104 члена экипажа, МКС можно считать рекордсменкой.
МКС стала пристанищем для первых космических туристов. 8 человек на коммерческой основе успели побывать на ней, заплатив при этом сумму в размере 20-30 млн. американских долларов.
С высоты орбиты Земля выглядит поистине великолепно и завораживающе. Неудивительно, что все больше людей желают потратить круглую сумму, чтобы увидеть эту красоту своими глазами ну и, конечно, почувствовать себя вне законов гравитации.
Начиная с 2014 года, предложения по космическому туризму расширены. Теперь полететь в космос можно значительно дешевле, используя межорбитальный корабль. В ближайшем будущем ожидается, что возможностей таких станет гораздо больше и туристы, побывавшие на орбите, будут исчисляться тысячами.
Космическое время и распорядок работы на МКС
В космосе применяется свой, если можно так выразиться, часовой пояс (UTC). Это лондонское время, с московским оно отличается зимой на 3 часа, а летом – на четыре.
Подъем у экипажа корабля начинается в 6 утра, а отбой в половину десятого. Рабочий день начинается и заканчивается с доклада на Землю, которые делают космонавты руководству своей страны. Экипаж насчитывает 6-7 человек, это представители всех стран-участниц проекта.
Доклады, проходящие в периоды времени 7:30-8:00 и 18:30-19:00, также можно увидеть и послушать по онлайн-трансляции. Часть из них проходит на русском языке.
Свой день сотрудники МКС начинают с гигиенических процедур. Они обязаны ежедневно работать на тренажерах, а также проводить различные биологические и технологические эксперименты по заказу научно-исследовательских институтов. Некоторые из них требуют выхода в открытый космос. Также при сбое корабля в работе космонавты обязаны провести его диагностику и разрешить проблему.
Самое захватывающее явление для созидателей возле онлайн-камер – это стыковка со станцией российских космических шаттлов и японских и европейских грузовых кораблей. Американская программа по запуску космических кораблей свернута, и астронавты этой страны добираются на Союзе вместе с российскими коллегами.
Свободное время экипаж проводит за книгами и вблизи иллюминаторов.
Траектория полета станции МКС
МКС пролетает вокруг планеты Земля по определенным траекториям.
С помощью онлайн-карты ее полета можно быстро сориентироваться, в каком месте МКС находится относительно Земли в данный момент, в какую сторону она движется и на какой части планеты день, а на какой ночь.
Непредвиденные происшествия на станции
МКС, как и любой другой механизм, подвержен риску появления поломок и сбоев в работе. Наибольшей трагедией в истории Международной космической станции стала гибель шаттла Коламбия в 2003 г. После этого целых два с половиной года полеты американских челноков в космос были под запретом. Именно поэтому строительство станции замедлилось и до сих пор считается незавершенным.
Нередко из-за некорректной установки или стыка ломаются солнечные батареи, установленные на обшивке корабля, которые также приходится ремонтировать астронавтам. В российских модулях трижды наблюдался отказ электроники в работе, а в 2006 году вообще произошло задымление корабля.
Фотографии МКС, сделанные любителями
Имея в руках серьезную технику, можно даже сделать фото МКС с реальным ее очертанием.
Как работают космические станции?
В начале 20 века космические пионеры, такие как Герман Оберт, Константин Циолковский, Герман Ноордунг и Вернер фон Браун, мечтали об огромных космических станциях на орбите Земли. Эти ученые считали, что космические станции станут отличными подготовительными точками для исследования пространства. Вы же помните «Звезду КЭЦ»?
Вернер фон Браун, архитектор американской космической программы, интегрировал космические станции в свое долгосрочное видение освоения космоса силами США. Сопровождая многочисленные статьи фон Брауна на космическую тему в популярных журналах, художники оформляли их рисунками концептов космических станций. Эти статьи и рисунки в свое время поспособствовали развитию общественного воображения и подогрели интерес к космическим исследованиям.
В этих концептах космических станций люди жили и работали в открытом космосе. Большинство станций были похожи на огромные колеса, которые вращались и генерировали искусственную гравитацию. Корабли приходили и уходили, как в обычном порту. Они доставляли грузы, пассажиров и материалы с Земли. Уходящие рейсы направлялись на Землю, Луну, Марс и дальше. В то время человечество не до конца понимало, что видение фон Брауна станет реальностью очень скоро.
США и Россия развивают орбитальные космические станции с 1971 года. Первыми станциями в космосе были российский «Салют», американский Skylab и российский «Мир». А с 1998 года США, Россия, Европейское космическое агентство, Канада, Япония и другие страны построили и стали развивать Международную космическую станцию (МКС) на земной орбите. На МКС люди живут и работают в космосе уже больше десяти лет.
В этой статье мы рассмотрим первые программы космических станций, их использование в настоящем и будущем. Но сначала давайте подробно разберемся, зачем вообще нужны эти космические станции.
Зачем строить космические станции?
Космические станции также представляют собой передовую для исследований, которые невозможно провести на Земле. Например, гравитация изменяет способ организации атомов в кристаллы. В невесомости может сформироваться практически идеальный кристалл. Такие кристаллы могут стать отличными полупроводниками и лечь в основу мощных компьютеров. В 2016 году NASA планирует основать на МКС лабораторию для исследования сверхнизких температур в условиях невесомости. Другой эффект гравитации — в процессе горения направленных потоков она порождает нестабильное пламя, в результате чего изучение их становится достаточно трудным. В невесомости запросто можно исследовать стабильные малоподвижные потоки пламени. Это может стать полезным для изучения процесса горения и создания печей, которые будут меньше загрязнять окружающую среду.
Высоко над Землей перед глазами участников космической станции открывается уникальный вид на земную погоду, рельеф, растительность, океаны и атмосферу. Кроме того, поскольку космические станции выше атмосферы Земли, их можно использовать в качестве пилотируемых обсерваторий для космических телескопов. Атмосфера Земли не будет мешать. Космический телескоп Хаббла сделал массу невероятных открытий именно благодаря своей дислокации.
Космические станции можно приспособить в качестве космических отелей. Именно Virgin Galactic, которая в настоящее время активно развивает космический туризм, планирует основать отели в космосе. С ростом коммерческого освоения космоса космические станции могут стать портами для экспедиций на другие планеты, а также целыми городами и колониями, которые могли бы разгрузить перенаселенную планету.
Теперь, когда мы узнали, зачем нужны космические станции, давайте посетим некоторые из них. Начнем со станции «Салют» — первой из космических.
«Салют»: первая космическая станция
«Салют-1» была 15 метров в длину и состояла из трех основных отсеков, где располагались рестораны и зоны отдыха, хранилища еды и воды, туалет, станция управления, тренажеры и научное оборудование. Первоначально экипаж «Союз-10» должен был жить на борту «Салют-1», но их миссия столкнулась с проблемами стыковки, которая помешала войти в космическую станцию. Экипаж «Союза-11» стал первым, успешно поселившимся на «Салют-1», на котором проживал в течение 24 дней. Тем не менее этот экипаж трагически погиб по возвращению на Землю, когда капсула разгерметизировалась при входе в атмосферу. Дальнейшие миссии на «Салют-1» были отменены, а космический корабль «Союз» был переработан.
После «Союза-11», Советы запустили еще одну космическую станцию, «Салют-2», но она не смогли выйти на орбиту. Потом были «Салюты-3-5». Эти запуски испытали новый космический аппарат «Союз» и экипаж для длительных миссий. Одним из недостатков этих космических станций было то, что у них был только один стыковочный узел для корабля «Союз», и его нельзя было повторно использовать.
29 сентября 1977 года Советский Союз запустил «Салют-6». Эта станция была оснащена вторым стыковочным узлом, поэтому станцию можно было повторно отправить, используя беспилотное судно «Прогресс». «Салют-6» работал с 1977 по 1982 год. В 1982 году был запущен последний «Салют-7». Он приютил 11 экипажей и проработал в течение 800 дней. Программа «Салют» в конечном итоге привела к разработке космической станции «Мир», о которой мы поговорим позже. Сначала давайте рассмотрим первую американскую космическую станцию Skylab.
Skylab: первая американская космическая станция
Первый экипаж «Skylab-2» был запущен через 10 дней, чтобы починить слегка поврежденную станцию. Экипаж «Skylab-2» раскрыл оставшуюся солнечную панель и настроил зонтичный тент для охлаждения станции. После ремонта станции астронавты провели 28 дней в космосе, проводя научные и биомедицинские исследования.
Будучи модифицированной третьей ступенью ракеты «Сатурн-5», Skylab состояла из следующих частей:
Skylab был укомплектован двумя дополнительными экипажами. Оба этих экипажа провели 59 и 84 дня на орбите соответственно.
Skylab не должен был стать постоянной космической дачей, а скорее мастерской, в которой США протестировали бы влияние длительного пребывания в космосе на тело человека. Когда третий экипаж покинул станцию, она была заброшена. Очень скоро интенсивная солнечная вспышка свела ее с орбиты. Станция упала в атмосферу и сгорела над Австралией в 1979 году.
Станция «Мир»: первая постоянная космическая станция
В 1994 году в рамках подготовки к Международной космической станции астронавты NASA провели время на борту «Мира». Во время пребывания одного из четырех космонавтов, Джерри Линенджера, на станции «Мир» возник бортовой пожар. Во время пребывания Майкла Фоала, другого из четырех космонавтов, судно снабжения «Прогресс» врезалось в «Мир».
Российское космическое агентство больше не могло содержать «Мир», поэтому вместе с NASA договорилось отказаться от «Мира» и сосредоточиться на МКС. 16 ноября 2000 года было решено отправить «Мир» на Землю. В феврале 2001 года ракетные двигатели «Мира» замедлили станцию. Она вошла в земную атмосферу 23 марта 2001 года, сгорела и развалилась. Обломки упали в южной части Тихого океана возле Австралии. Это положило конец первой постоянной космической станции.
Международная космическая станция (МКС)
Сборка МКС на орбите началась в 1998 году. 31 октября 2000 года был запущен первый экипаж из России. Три человека провели почти пять месяцев на борту МКС, активируя системы и проводя эксперименты.
В октябре 2003 года Китай стал третьей космической державой, и с тех пор занимается полноценной разработкой космической программы, а в 2011 году вывел на орбиту лабораторию «Тяньгун-1». «Тяньгун» стал первым модулем для будущей космической станции Китая, которую планировалось завершить к 2020 году. Космическая станция может служить как гражданским, так и военным целям.
Будущее космических станций
Другая интересная идея заключается в расположении космической станции. МКС требует периодического ускорения из-за нахождения на низкой околоземной орбите. Тем не менее есть два места между Землей и Луной, которые называются точками Лагранжа L-4 и L-5. В этих точках земная и лунная гравитации сбалансированы, поэтому объект не будет притягиваться Землей или Луной. Орбита будет стабильной. Сообщество, которое именует себя «обществом L5», было сформировано 25 лет назад и продвигает идею расположения космической станции в одной из этих точек. Чем больше мы узнаем о работе МКС, тем лучше будет следующая космическая станция, и мечты фон Брауна и Циолковского наконец станут реальностью.
Космический странник: как появилась МКС и кто ей владеет
Во время обследования сегмента Международной космической станции (МКС) космонавты выявили новые несквозные трещины. Их нашли в первом и самом старом модуле станции «Заря». Об этом в интервью РИА «Новости» сообщил генконструктор Ракетно-космической корпорации «Энергия», руководитель полета российского сегмента МКС, космонавт, дважды Герой СССР Владимир Соловьев.
Специалист заявил, что трещины могут в дальнейшем расшириться. В этом году МКС исполняется 23 года. Это самый дорогой и амбициозный проект в области пилотируемой космонавтики. С 1998 года МКС располагается на земной орбите, ее использует научная общественность многих стран, чтобы проводить исследования в космической сфере. Для ученых станция имеет колоссальное значение. Но что нам известно о станции?
На какой высоте находится станция?
Станция МКС — это международная пилотируемая станция, которая находится на земной орбите и используется в качестве исследовательского комплекса в условиях открытого космоса. МКС была создана в 1998 году. Тогда состыковали ее первые модули. Участниками этого проекта являются несколько стран: Россия, США, несколько стран ЕС, Япония и Канада.
Высота орбиты МКС колеблется от 330 до 430 км над поверхностью Земли. Среднее расстояние от Земли до МКС составляло 418 км, но 21 января 2021 года оно увеличилось на 1,25 км. 12 марта 2021 года высоту увеличили еще на 450 метров. Сейчас средняя высота орбиты составляет 419,7 км над поверхностью Земли.
Высота орбиты изменяется благодаря работе собственных двигателей станции или воздействию силовых агрегатов пристыкованных грузовых кораблей. Скорость МКС постоянно уменьшается, и орбита снижается, поэтому ее необходимо корректировать. Это происходит из-за влияния земной гравитации и трения атмосферы.
Характеристики станции
Структура станции
Принцип строения МКС — модульный. На Земле собираются готовые блоки, они доставляются на орбиту, там их пристыковывают к станции. Станция состоит из 15 основных основных модулей: пяти российских («Заря», «Рассвет», «Звезда», «Поиск», «Пирс»); семи американских («Юнити», «Дестини», «Транквилити», «Квест», «Купола», «Гармония», «Леонардо»); европейского «Коламбус»; японского «Кибо»; экспериментального жилого модуля BEAM, созданного частной компанией Bigelow Aerospace. Также в ее составе есть несколько второстепенных модулей.
Экипаж МКС максимально может состоять из шести человек – на такое количество человек рассчитаны системы жизнеобеспечения станции. Но в связи с прекращением программы полетов управляемых шаттлов максимальную численность экипажа снизили до пяти человек. Дело в том, что российский пилотируемый корабль «Союз МС» может вмещать всего трех пилотов, а новый пассажирский корабль Crew Dragon – только двух. Поэтому там прибывать одновременно могут пять членов экипажа.
Что делают космонавты на МКС?
Космонавты МКС поддерживают статус постоянного пребывания человека в космосе. Помимо этого, одной из основных задач создания станции было проведение научных опытов в условиях естественной невесомости и отсутствия земной атмосферы.
На МКС проводят эксперименты в области биологии, физики, астрономии, космологии и метеорологии. Это делают с помощью оборудования, которое расположено в научных модулях станции. Например, на протяжении многих лет космонавты пытаются выращивать в условиях космоса различные растения, успеха в чем еще никто не достиг.
Также есть часть опытов, которые проводят при наличии вакуума, то есть в открытом космосе с помощью оборудования, закрепленного на внешней обшивке МКС.
Чья была идея создать МКС?
Изначально МКС создавали как противовес советской станции «Мир», поэтому ее первыми разработчиками были страны Запада и Япония. В 1984 году, в самый разгар Холодной войны, о проекте под кодовым названием Freedom («Свобода») заявил президент США Рональд Рейган.
Однако проект был слишком дорогой даже для богатых стран, а в начале 90-х годов поменялась политическая ситуация в мире. Россия же планировала построить станцию «Мир-2», но столкнулась с финансовыми проблемами. Тогда страны приняли решение объединить усилия. 17 июня 1992 года Российским космическим агентством и NASA было заключено соглашение о совместном исследовании космоса.
Идея строительства МКС возникла в рамках программы «Мир – Шаттл». 2 сентября 1993 года правительства России и США сообщили о совместном создании орбитальной станции, которая получила свое сегодняшнее название. В 1995 году утвердили эскиз станции, а через год – конфигурацию МКС.
Экипаж первой постоянной экспедиции
В 1998 году запустили первый модуль Международной космической станции. С помощью ракеты «Протон-К» на орбиту вывели российский грузовой блок «Заря». Спустя две недели к нему пристыковали американский модуль «Юнити», до сих пор отвечающий за стыковку с МКС всех космических кораблей. 10 декабря 1998 на борт станции ступили космонавт Сергей Крикалев (Россия) и астронавт Роберт Кабан (США).
В 2000 году продолжили собирать станцию. Российский сегмент МКС дополнился служебным модулем «Звезда», он на ранних стадиях отвечал за жизнеобеспечение станции. Потом на МКС доставили экипаж первой постоянной экспедиции в составе космонавтов Сергея Крикалева, Юрия Гидзенко (Россия) и астронавта Уильяма Шепарда (США).
Сборка модулей МКС
В 2001 году к МКС пристыковали научную лабораторию «Дестини» (США), робота-манипулятора «Канадарм2» (Канада) и шлюзовые отсеки «Квест» (США) и «Пирс» (Россия). Сборку станции приостановили в 2003 году из-за катастрофы американского многоразового шаттла «Колумбия». Только в 2005 году на орбиту подняли новый модуль – внешняя складская платформа ESP-2. В 2011 году сборку основной конфигурации станции завершили. После этого развитие МКС временно остановили.
В 2016 году доставку модулей возобновили. Многолетняя пауза произошла из-за окончания использования многоразовых космических челноков Space Shuttle. Российские корабли в связи со своими техническими характеристиками не могли доставлять на орбиту модули МКС. Только два российских блока доставили космические корабли «Протон».
Остальной доставкой орбитальных модулей занимались американские корабли. Изначально полеты совершали многоразовые шаттлы, потом это стал делать корабль Dragon компании SpaceX. Доставку экипажей и обычных грузов также осуществляют российские корабли серий «Прогресс» и «Союз».
Развитие станции продолжается. В будущем планируют доставить на орбиту четыре российских модуля («Наука», ERA, «Причал» и НЭМ-1), которые в дальнейшем смогут составить основу национальной российской станции после вывода МКС из эксплуатации.
Выход России из проекта МКС
В рамках совещания президента Российской Федерации 12 апреля 2021 года было принято решение о выходе России из проекта МКС после 2024 года. Такое решение связано с техническим состоянием модулей станции, а также с чересчур большими затратами на обслуживание устаревших частей.
Россия планирует создать свою национальную орбитальную космическую станцию. В ее состав должны войти пять модулей: базовый, целевой производственный, склад материального обеспечения, платформа для сборки, запуска, приема и обслуживания космических аппаратов, а также один коммерческий модуль, где хотят разместить четырех туристов.
Сколько лететь до МКС?
Чтобы совершить состыковку с МКС, обычному грузовому кораблю нужно до двух суток с момента запуска до стыковки с МКС. Чтобы доставить экипаж на станцию, обычно используется схема, которая предусматривает шестичасовой полет.
В 2019 году грузовой корабль «Прогресс МС-09» пристыковался к МКС через 3 часа 40 минут после взлета, это на 2 часа меньше предыдущего рекорда. 23 июля 2020 года поставили новый рекорд — корабль «Союз-2.1а» долетел до МКС за 3 часа 18 минут 31 секунду. Роскосмос заявил, что время полета к МКС планируют сократить до 1,5 часов.
Кому принадлежит МКС?
Изготовителем нескольких компонентов и владельцем Орбитальной стрелы с камерами является Канада, она приняла в создании МКС активное участие. Также участниками проекта на ранних его стадиях стали Великобритания и Бразилия.
Но кому же принадлежит МКС? Правовой статус МКС определяется международными соглашениями, юрисдикция каждой из стран распространяется лишь на тот сегмент, собственником которого она является. Станция делится на два основных блока: российский сегмент (право пользования принадлежит только РФ); американский сегмент (им владеют США, сюда допускаются астронавты других стран-участниц проекта).
Другие участники проекта могут работать в российском сегменте только на основании двусторонних соглашений между Россией и государством-партнером. Космонавты РФ имеют право находиться только в российском сегменте. Использовать американский сегмент (к нему относится также модуль «Заря») могут остальные члены экипажа, исходя из заранее определенных процентов от общего времени пребывания там.
МКС невооруженным глазом
Особенно хорошо МКС можно разглядеть над Москвой или любым другим крупным городом невооруженным взглядом. Для этого нужно только безоблачное небо. Лучше наблюдать за полетом ночью, так как днем из-за солнечного света делать это некомфортно.
Чтобы понаблюдать за МКС с Земли, нужно посмотреть в южную сторону небосвода. Орбита станции находится под углом в 51 градус над земной поверхностью. Поэтому в России ее полет представляет собой яркую точку на небе, которая двигается с юго-запада на северо-восток. Максимальной высоты в 40 градусов над горизонтом станция занимает практически по южному азимуту.