ЧТО ТАКОЕ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ?

Send

После того, как исторические миссии «Аполлон», в которых впервые в истории люди ступили на другое небесное тело, НАСА и Российское космическое агентство (Роскосмос) начали смещать свои приоритеты от новаторских исследований космоса и начали сосредоточиваться на разработке долгосрочных возможности в космосе. В последующие десятилетия (с 1970-х по 1990-е годы) оба агентства начали строить и развертывать космические станции, каждая из которых была крупнее и сложнее, чем предыдущая.

Самым последним и величайшим из них является Международная космическая станция (МКС), научное сооружение, которое находится на околоземной орбите вокруг нашей планеты. Эта космическая станция является самой большой и самой сложной орбитальной исследовательской установкой, когда-либо построенной, и она настолько велика, что ее можно увидеть невооруженным глазом. Главным в его миссии является идея развития международного сотрудничества в целях развития науки и освоения космоса.

Происхождение:

Планирование МКС началось в 1980-х годах и было частично основано на успехах российской космической станции "Мир", космического корабля НАСА и программы "Спейс шаттл". Хотелось бы надеяться, что эта станция позволит в будущем использовать низкую околоземную орбиту и ее ресурсы и послужит промежуточной базой для возобновления геологоразведочных работ на Луну, полета на Марс и за его пределы.

В мае 1982 года НАСА учредило целевую группу по космической станции, которой было поручено создать концептуальную основу для такой космической станции. В конце концов, появившийся план МКС стал кульминацией нескольких различных планов космической станции, включая план НАСА. свобода и советский Мир-2 концепции, а также в ЯпонииKibo лаборатория и Европейское космическое агентство Колумбус лаборатория.

свобода Концепция предусматривала развертывание модульной космической станции на орбите, где она будет служить аналогом Советского Союза. Салют а также Мир космические станции. В том же году НАСА обратилось к Японскому агентству по аэрокосмической и геологоразведке (JAXA) для участия в программе по созданию Kiboтакже известный как японский экспериментальный модуль.

К Канадскому космическому агентству обратились аналогичным образом в 1982 году, и его попросили оказать роботизированную поддержку станции. Благодаря успеху Canadarm, которая была неотъемлемой частью программы «Спейс шаттл», CSA согласилась разработать роботизированные компоненты, которые будут помогать в стыковке, выполнять техническое обслуживание и помогать астронавтам во время выхода в открытый космос.

В 1984 году ЕКА было приглашено принять участие в строительстве станции с созданием Колумбус лаборатория - научно-экспериментальная лаборатория, специализирующаяся на материаловедении. Строительство обоих Kibo а также Колумбус были утверждены в 1985 году. Будучи самой амбициозной космической программой в истории любого агентства, развитие этих лабораторий рассматривалось как центральное место в Европе и формирующемся космическом потенциале Японии.

В 1993 году американский вице-президент Эл Гор и российский премьер-министр Виктор Черномырдин объявили, что будут объединять ресурсы, предназначенные для создания свобода а также Мир-2, Вместо двух отдельных космических станций программы будут совместно работать над созданием единой космической станции, которая впоследствии была названа Международной космической станцией.

Строительство:

Строительство МКС стало возможным при поддержке нескольких федеральных космических агентств, в число которых входили НАСА, Роскосмос, JAXA, CSA и члены ESA, в частности Бельгия, Дания, Франция, Испания, Италия, Германия, Нидерланды, Норвегия. Швейцария и Швеция. Бразильское космическое агентство (AEB) также внесло свой вклад в строительные работы.

Орбитальное строительство космической станции началось в 1998 году после того, как страны-участницы подписали Межправительственное соглашение по космической станции (IGA), в котором была установлена правовая основа, в которой подчеркивается сотрудничество на основе международного права. Участвующие космические агентства также подписали Четыре Меморандума о взаимопонимании (МоВ), в которых изложены их обязанности по проектированию, разработке и использованию станции.

Процесс сборки начался в 1998 году с развертывания ‘Заря» Модуль управления или функциональный грузовой блок. Построенный русскими при финансовой поддержке США, этот модуль был разработан для обеспечения начальной тяги и мощности станции. Модуль под давлением, который весил более 19 300 кг (42 600 фунтов), был запущен на борту российской ракеты «Протон» в ноябре 1998 года.

4 декабря второй компонент - 'Единство' Узел - был выведен на орбиту космическим кораблем прилагать усилия (STS-88), а также два сопряженных адаптера под давлением. Этот узел был одним из трех - гармония а также спокойствие быть двумя другими - это сформировало бы основной корпус МКС. В воскресенье, 6 декабря, он был соединен с ЗАРЯ экипажем STS-88 внутри грузового отсека шаттла.

Следующие партии поступили в 2000 году, с развертыванием Zvezda Сервисный модуль (первый жилой модуль) и несколько миссий снабжения, проводимых космическим челноком Атлантида, Космический челнок открытие (STS-92) также поставил в октябре третью станцию, адаптированную под давлением, и антенну Ku-диапазона. К концу месяца первый экипаж экспедиции был запущен на борту ракеты "Союз", которая прибыла 2 ноября.

В 2001 году «Судьба» Лабораторный модуль и «ПИРС» Стыковочный отсек доставлен. Модульные стойки, которые являются частью судьба были также отправлены с использованием многоцелевых логистических модулей Raffaello (MPLM) на борту космического челнока прилагать усилияи установите на место с помощью манипулятора Canadarm2. В 2002 году были поставлены дополнительные стойки, сегменты фермы, солнечные батареи и система мобильной базы для мобильной системы обслуживания станции.

В 2007 году европейский гармония был установлен модуль, что позволило добавить лаборатории Колумба и Кибо - обе из них были добавлены в 2008 году. В период с 2009 по 2011 год строительство было завершено с добавлением российских мини-исследовательских модулей-1 и -2 (MRM1 и MRM2), то «Спокойствие» Узел, Модуль наблюдения купола, Leonardo Постоянный многоцелевой модуль и набор технологий Robonaut 2.

Никаких дополнительных модулей или компонентов не было добавлено до 2016 года, когда компания Bigelow Aersopace установила свой экспериментальный модуль расширения деятельности Bigelow (BEAM). В общем и целом, на строительство космической станции ушло 13 лет, примерно 100 миллиардов долларов, и потребовалось более 100 запусков ракет и космических кораблей и 160 выходов в открытый космос.

На момент написания этой статьи станция непрерывно была занята в течение 16 лет и 74 дней с момента прибытия Экспедиции 1 2 ноября 2000 года. Это самое длительное непрерывное присутствие человека на низкой околоземной орбите, превзошедшее Мир запись 9 лет и 357 дней.

Цель и задачи:

Основная цель МКС - четырехсторонняя: проведение научных исследований, расширение космических исследований, содействие образованию и пропаганде, а также развитие международного сотрудничества. Эти цели поддерживаются НАСА, Российским федеральным космическим агентством (Роскомос), Японским агентством по аэрокосмическим исследованиям (JAXA), Канадским космическим агентством (CSA) и Европейским космическим агентством (ESA) при дополнительной поддержке со стороны других стран и учреждений. ,

Что касается научных исследований, МКС предоставляет уникальную среду для проведения экспериментов в условиях микрогравитации. В то время как космические корабли с экипажем предоставляют ограниченную платформу, которая развернута в космосе только в течение ограниченного периода времени, МКС позволяет проводить долгосрочные исследования, которые могут длиться годами (или даже десятилетиями).

На борту МКС осуществляется множество различных и непрерывных проектов, которые стали возможными при поддержке штатного экипажа из шести астронавтов и непрерывного посещения транспортных средств (что также позволяет осуществлять пополнение запасов и ротацию экипажа). Ученые на Земле имеют доступ к своим данным и могут общаться с научными группами по нескольким каналам.

Многие области исследований, проводимых на борту МКС, включают астробиологию, астрономию, исследования человека, науки о жизни, физические науки, космическую погоду и метеорологию. В случае космической погоды и метеорологии МКС имеет уникальную возможность для изучения этих явлений, поскольку она находится в LEO. Здесь он имеет короткий орбитальный период, что позволяет ему наблюдать за погодой по всему земному шару много раз за один день.

Он также подвергается воздействию таких вещей, как космические лучи, солнечный ветер, заряженные субатомные частицы и другие явления, которые характеризуют космическую среду. Медицинские исследования на борту МКС в основном сфокусированы на долгосрочном воздействии микрогравитации на живые организмы, в частности, на плотность кости, мышечную дегенерацию и функцию органов, что присуще дальним космическим полетам.

МКС также проводит исследования, которые выгодны для систем исследования космоса. Его расположение в LEO также позволяет проводить испытания систем космических кораблей, которые необходимы для дальних полетов. Это также обеспечивает среду, в которой астронавты могут получить жизненный опыт с точки зрения операций, технического обслуживания и ремонта, которые также важны для долгосрочных миссий (таких как полет на Луну и Марс).

МКС также предоставляет возможности для обучения благодаря участию в экспериментах, где студенты могут планировать эксперименты и наблюдать за их выполнением экипажами МКС. Астронавты МКС также могут участвовать в занятиях посредством видеосвязи, радиосвязи, электронной почты и образовательных видео / веб-эпизодов. Различные космические агентства также предоставляют учебные материалы для загрузки на основе экспериментов и операций на МКС.

Образовательные и культурные мероприятия также подпадают под мандат МКС. Эти мероприятия проводятся с помощью и при поддержке участвующих федеральных космических агентств и предназначены для поощрения образования и профессиональной подготовки в областях STEM (наука, техника, инженерия, математика).

Одним из наиболее известных примеров этого являются образовательные видеоролики, созданные Крисом Хэдфилдом - канадским астронавтом, который служил командиром экспедиции 35 на борту МКС - в котором рассказывалось о повседневной деятельности астронавтов МКС. Он также уделял большое внимание деятельности МКС благодаря своему музыкальному сотрудничеству с Barenaked Ladies и Wexford Gleeks под названием «I.S.S. (Кто-то поет) »(показано выше).

Его видео, обложка «Космической странности» Дэвида Боуи, также принесло ему широкое признание. Наряду с привлечением дополнительного внимания к МКС и работе ее экипажа, это был также большой подвиг, поскольку это был единственный музыкальный клип, когда-либо снятый в космосе!

Операции на борту МКС:

Как уже отмечалось, МКС способствуют ротационные экипажи и регулярные запуски, которые доставляют материалы, эксперименты и оборудование на станцию. Они принимают форму экипажа и транспортных средств без экипажа, в зависимости от характера миссии. Экипажи обычно перевозятся на борту российского корабля "Прогресс", который запускается с помощью ракет "Союз" с космодрома Байконур в Казахстане.

Роскосмос совершил в общей сложности 60 полетов на МКС с использованием космического корабля "Прогресс", а 40 отдельных пусков - с использованием ракет "Союз". Приблизительно 35 полетов были также выполнены к станции, используя теперь отставные Космические Шаттлы НАСА, которые транспортировали команду, эксперименты и поставки. ESA и JAXA провели 5 миссий по перевалке грузов с использованием Автоматического транспортного средства (ATV) и транспортного средства H-II (HTV) соответственно.

В последние годы с частными аэрокосмическими компаниями, такими как SpaceX и Orbital ATK, был заключен контракт на поставку средств на МКС, которые они выполняли с использованием своих космических кораблей Dragon и Cygnus. Ожидается, что в будущем дополнительные экипажи, такие как космический корабль SpaceX Crew Dragon, обеспечат перевозку экипажа.

Наряду с разработкой многоразовых ракет первой ступени, эти усилия предпринимаются отчасти для восстановления внутренних возможностей запуска в США. С 2014 года напряженность в отношениях между Россией и США привела к росту озабоченности по поводу будущего российско-американского сотрудничества с такими программами, как МКС.

Экипажная деятельность состоит из проведения экспериментов и исследований, считающихся жизненно важными для освоения космоса. Эти мероприятия запланированы с 06:00 до 21:30 часов UTC (Всемирное координированное время) с перерывами на завтрак, обед, ужин и регулярные конференции экипажа. Каждый член экипажа имеет свои собственные помещения (в том числе привязанный спальный мешок), два из которых расположены в Zvezda Модуль и еще четыре установлены в гармония.

В «ночные часы» окна закрыты, чтобы создать впечатление темноты. Это очень важно, поскольку на станции ежедневно происходит 16 восходов и закатов. Каждый день назначаются два периода упражнений продолжительностью 1 час, чтобы минимизировать риск атрофии мышц и потери костной массы. Тренажер включает в себя две беговые дорожки, усовершенствованное резистивное тренировочное устройство (ARED) для тренировок с симуляцией веса и стационарный велосипед.

Гигиена поддерживается благодаря струям воды и мыла, распыляемых из тюбиков, а также влажным салфеткам, шампуню без ополаскивателя и съедобной зубной пасте. Санитария обеспечивается двумя космическими туалетами - оба российского дизайна - на борту Zvezda а также спокойствие Модули. Подобно тому, что было на борту космического челнока, космонавты прикрепляются к сиденью унитаза, а удаление отходов осуществляется с помощью вакуумного всасывающего отверстия.

Жидкие отходы передаются в систему регенерации воды, где они превращаются обратно в питьевую воду (да, астронавты пьют свою мочу, по моде!). Твердые отходы собираются в отдельные пакеты, которые хранятся в алюминиевом контейнере, который затем передается на закрепленный космический корабль для утилизации.

Пища на борту станции состоит в основном из сублимированных блюд в вакуумных пластиковых пакетах. Консервы доступны, но ограничены из-за их веса (что делает их более дорогими при транспортировке). Свежие фрукты и овощи приносят во время миссий по дозаправке, а для обеспечения вкуса пищи используется большое количество специй и приправ - это важно, поскольку одним из последствий микрогравитации является снижение вкусовых ощущений.

Для предотвращения утечки напитки и супы содержатся в пакетах и употребляются с соломой. Твердую пищу едят с помощью ножа и вилки, которые прикреплены к подносу с магнитами, чтобы предотвратить их выпадение, в то время как напитки предоставляются в виде обезвоженного порошка, а затем смешиваются с водой. Любая пища или крошки, которые всплывают, должны быть собраны, чтобы предотвратить засорение воздушных фильтров и другого оборудования.

Опасности:

Жизнь на борту станции также несет в себе высокую степень риска. Они проявляются в форме излучения, долгосрочного воздействия микрогравитации на организм человека, психологических последствий пребывания в космосе (то есть стресса и нарушения сна) и опасности столкновения с космическим мусором.

С точки зрения радиации, объекты в пределах околоземной орбиты частично защищены от солнечной радиации и космических лучей магнитосферой Земли. Однако без защиты атмосферы Земли астронавты по-прежнему подвергаются воздействию около 1 миллисеверта в день, что эквивалентно воздействию на человека на Земле в течение года.

В результате астронавты подвергаются более высокому риску развития рака, страдают от повреждений ДНК и хромосом, а также снижаются функции иммунной системы. Следовательно, защитные экраны и лекарства должны быть на борту станции, а также протоколы для ограничения воздействия. Например, во время солнечной вспышки экипажи могут найти укрытие в более защищенном российском орбитальном сегменте станции.

Как уже отмечалось, влияние микрогравитации также сказывается на мышечной ткани и плотности костей. Согласно исследованию, проведенному в 2001 году Программой исследований человека (HRP) НАСА, в ходе которого изучалось воздействие на тело астронавта Скотта Келли после того, как он провел год на борту МКС, потеря плотности кости происходит со скоростью более 1% в месяц.

Аналогичным образом, в докладе Космического центра имени Джонсона, озаглавленном «Атрофия мышц», говорится, что астронавты испытывают до 20% потери мышечной массы при космических полетах, длящихся всего от 5 до 11 дней. Кроме того, более поздние исследования показали, что долгосрочные последствия пребывания в космосе также включают в себя снижение функции органов, снижение обмена веществ и снижение зрения.

Из-за этого астронавты регулярно тренируются, чтобы свести к минимуму потерю мышц и костей, и их режим питания разработан таким образом, чтобы обеспечить им необходимые питательные вещества для поддержания надлежащей функции органов. Помимо этого, долгосрочные последствия для здоровья и дополнительные стратегии борьбы с ними все еще изучаются.

Но, пожалуй, самая большая опасность возникает в виде орбитального мусора - он же. космический мусор. В настоящее время НАСА и другие агентства отслеживают более 500 000 обломков, которые находятся на орбите Земли. По оценкам, 20000 из них больше, чем софтбол, а остальные размером с гальку. В общем, на орбите может быть много миллионов осколков, но большинство из них настолько малы, что их невозможно отследить.

Эти объекты могут двигаться со скоростью до 28 163 км / ч (17 500 миль в час), в то время как МКС вращается вокруг Земли со скоростью 27 600 км / ч (17 200 миль в час). В результате столкновение с одним из этих объектов может привести к катастрофическим последствиям для МКС. Станции естественным образом защищены, чтобы противостоять ударам от крошечных частиц мусора и микрометеороидов - и эта защита разделена между российским орбитальным сегментом и американским орбитальным сегментом.

На USOS экран состоит из тонкого алюминиевого листа, который отделен от корпуса. Этот лист заставляет объекты разбиваться в облака, тем самым рассеивая кинетическую энергию удара, прежде чем он достигнет основного корпуса. На ROS экранирование принимает форму сотового экрана из углеродного пластика, алюминиевого сотового экрана и стеклянной ткани, которые расположены на корпусе.

Экранирование ROS менее вероятно будет проколото, поэтому команда переходит в ROS всякий раз, когда возникает более серьезная угроза. Но когда сталкивается с возможностью удара от более крупного объекта, который отслеживается, станция выполняет так называемый маневр по предотвращению попадания мусора (DAM). В этом случае двигатели на российском орбитальном сегменте стреляют, чтобы изменить высоту орбиты станции, избегая тем самым обломков.

Будущее МКС:

Учитывая его зависимость от международного сотрудничества, в последние годы в связи с ростом напряженности в отношениях между Россией, США и НАТО возникла обеспокоенность по поводу будущего Международной космической станции. Однако в настоящее время операции на станции безопасны благодаря обязательствам, взятым на себя всеми основными партнерами.

В январе 2014 года администрация Обамы объявила, что будет расширять финансирование американской части станции до 2024 года. Роскосмос одобрил это расширение, но также высказал одобрение плана, который будет использовать элементы российского орбитального сегмента для строительства новая российская космическая станция.

Известная как орбитально-пилотируемый сборочно-экспериментальный комплекс (OPSEK), предлагаемая станция будет служить платформой для сборки космического корабля с экипажем, направляющегося на Луну, Марс и внешнюю Солнечную систему. Российские официальные лица также сделали предварительные заявления о возможных совместных усилиях по созданию будущей замены МКС. Однако НАСА еще не подтвердило эти планы.

В апреле 2015 года правительство Канады утвердило бюджет, который включал финансирование для обеспечения участия CSA в МКС до 2024 года. В декабре 2015 года JAXA и NASA объявили о своих планах по созданию новой структуры сотрудничества для Международной космической станции (МКС), в том числе Япония продлила свое участие до 2024 года. С декабря 2016 года ЕКА также обязалось продлить свою миссию до 2024 года.

МКС представляет собой одно из величайших совместных и международных усилий в истории, не говоря уже об одном из величайших научных начинаний. Помимо предоставления места для важнейших научных экспериментов, которые невозможно провести здесь, на Земле, оно также проводит исследования, которые помогут человечеству совершить следующие большие прыжки в космосе - то есть полет на Марс и за его пределы!

Вдобавок ко всему, это было источником вдохновения для бесчисленных миллионов, которые однажды мечтают отправиться в космос! Кто знает, какие грандиозные начинания МКС допустит до окончательного вывода из эксплуатации - скорее всего, через десятилетия?

Мы написали много интересных статей о МКС здесь, в журнале Space. Вот Международная космическая станция, 15 лет непрерывного человеческого присутствия на орбите, Руководство для начинающих по наблюдению за Международной космической станцией, виртуальный трехмерный выход в открытый космос за пределами Международной космической станции, Просмотр Международной космической станции и Снимки с космической станции.

За дополнительной информацией обращайтесь к Справочному руководству НАСА по МКС и этой статье о 10-летии космической станции.

У Astronomy Cast также есть соответствующие эпизоды на эту тему. Вот вопросы: «Открытая луна», «Энергия в черные дыры» и орбита космической станции, а также «Эпизод 298: Космические станции», часть 3 - «Международная космическая станция».

Источники: