Где-то за облаками, на высоте 400 километров, летают почти 200 тонн алюминия, титана, стали, пластика и передовой человеческой мысли. С банальным наименованием "Международная космическая станция". Этот материал – первый в нашем обзоре настоящего и будущего МКС, которое неразрывно связано с космонавтикой в целом.
Схема МКС по состоянию на настоящее время. Не считая "такси" — "Союза" (крайний слева) и пары транспортных "Прогрессов" (внизу), здесь показаны главные модули станции. Земля на этом рисунке – внизу. Станция летит вправо – модулем Destiny вперёд. Вся цепочка от "Звезды" (слева) до американской лаборатории – это главная ось МКС. Главная ферма присоединена к Destiny и расположена поперёк полёта, как и солнечные панели, на вершине вертикальной фермы (иллюстрация с сайта spaceflight.nasa.gov).
читать дальше
Репортажи с борта МКС, даже когда к ней, как говорят, "с рабочим визитом" прибывает шаттл, уже не вызывают особо бурного интереса со стороны публики. Их воспринимают вполне буднично, по сравнению с материалами, допустим, о грядущих полётах к Луне и Марсу.
А если задуматься, то с ноября 1998 года, когда первое зёрнышко МКС – российский модуль "Заря" — поднялся на орбиту, и по настоящий момент, человечество соорудило в космосе нечто весьма впечатляющее.
Представьте. Более 183 тонн веса, примерно 425 кубометров обитаемого внутреннего пространства, длина 44,5 метра (вдоль главной оси, по которой выстроились основные модули), высота – почти 27,5 метров, ширина (по солнечным панелям) – более 73 метров. И это не считая временно прилетающих и улетающих космических кораблей.
Если пройти всю станцию вдоль основной оси (на рисунке выше – слева направо), то мы увидим следующие её блоки. Российский сегмент: служебный модуль "Звезда", к которому (со стороны, обращённой к Земле) подсоединён стыковочный отсек-модуль "Пирс"; далее, за "Звездой", расположен функциональный грузовой блок "Заря", продолжающий главную цепочку модулей.
За "Зарёй" начинается американский сегмент: узловой модуль Unity, к которому сбоку (справа по ходу полёта) примыкает шлюзовой модуль Quest, а сверху – вертикальная (если учитывать ориентацию по отношению к проплывающей снизу Земле) ферма.
Далее, после Unity, идёт американский лабораторный модуль Destiny, к которому сверху прикреплена обширная ферма, называемая главной. Она ориентирована поперёк оси модулей.
Так МКС выглядит сверху… (фото NASA). |
Надо заметить, что фермы станции не просто поддерживают солнечные батареи. Здесь размещена куча электроники, гироскопы, системы охлаждения с радиаторами, антенны, а главная ферма ещё является и основой для рельсов, но о них – ниже.
Важным элементом МКС является 17,6-метровая робот-рука Canadarm 2 (сделанная в Канаде), которая, благодаря одинаковым разъёмам на обоих своих концах, может не только перемещать грузы, но и сама передислоцироваться на разные места станции. В том числе, на так называемый Mobile Transporter — недавно отремонтированную тележку, которая ездит вдоль станционной "железной дороги". Последняя проложена вдоль главной фермы МКС. Благодаря такому "паровозу" рука станции получила огромную зону досягаемости.
…А так снизу (фото NASA). |
Вот таков сейчас орбитальный порт, плавающий под знамёнами трёх частей света.
Кстати, о порте: доставку людей на станцию обеспечивают "Союзы" и американские многоразовые челноки, а грузы могут попадать на МКС как благодаря "Прогрессам", так и тем же шаттлам.
В последнем случае челноки могут брать в свой грузовой отсек так называемый многоцелевой модуль логистики (MPLM) – большой цилиндр (6,4 х 4,6 метра) со стыковочным узлом. Это — вклад в МКС со стороны Италии, которая построила три таких аппарата – Leonardo, Raffaello и Donatello.
Пустой MPLM весит 4,5 тонны, и в него можно загрузить до 10 тонн оборудования для экспериментов и расходных материалов.
Юрий Гидзенко плавает внутри MPLM Leonardo. 2001 год, первый полёт модулей логистики MPLM на МКС (фото NASA). |
После стыковки шаттла и станции MPLM вынимают из грузового отсека челнока и перестыковывают, при помощи руки-манипулятора, непосредственно к орбитальному форпосту Земли. А после переноса грузов (в оба конца, кстати) MPLM возвращают в шаттл, который и доставляет модуль обратно на Землю.
Так МКС обеспечивается своей основной работой – многочисленными экспериментами, о которых обычно говорят и пишут не слишком много.
Если спросить среднестатистического человека о роли МКС в развитии нашей техногенной цивилизации, то едва ли он вспомнит больше, чем громкие восторги по поводу прилёта шаттла, наконец, вроде бы разобравшегося со своим опасным, теряющим пену внешним топливным баком.
Восторги уместны, учитывая, что американцы проделали колоссальную работу по модернизации своих челноков (Space Shuttle). Но на этом фоне сама работа и будущее развитие МКС уходит в тень. А ведь и тут есть о чём поговорить.
Вот эксперимент, навскидку выловленный из списка опытов, проводимых на МКС при участии российской стороны: "Получение высокоэффективных штаммов микроорганизмов для производства препаратов биодеградантов нефти, средств защиты растений, а также экзополисахаридов, используемых в нефтяной промышленности".
Для неспециалиста подобные резюме могут показаться скучными, но за такими строчками — прогресс, который, если так можно сказать, спускается к нам с небес на Землю. Новые материалы, получаемые в условиях невесомости, и изучение реакции человека на длительный полёт, исследование космических лучей и биологические опыты, призванные помочь в создании новых лекарств — это и есть главная задача МКС.
Члены экипажа Discovery (STS-121) во время визита на МКС трижды выходили в открытый космос. На кадре от 12 июля 2006 года – Пирс Селлерс (Piers J. Sellers) (фото NASA). |
И дальше число таких экспериментов, проводимых одновременно, будет нарастать лавинообразно. Ибо строительство Международной космической станции, начатое в 1998 году и прерванное в 2003-м – будет продолжено уже летом-осенью нынешнего года.
Свет в конце тоннеля забрезжил для МКС после успешного полёта Discovery. Ведь после долгого ограничения на число постоянных обитателей – всего-то в два человека — экипаж станции насчитывает теперь троих.
В настоящий момент на МКС работает Экспедиция-13 в составе командира Павла Виноградова, американского инженера Джеффа Вилльямса (Jeff Williams) и германского астронавта Томаса Райтера (Thomas Reiter), представителя Европейского космического агентства (ESA).
И шаттлы вновь готовы к доставке узлов станции – для её монтажа.
Следующий полёт челнока на МКС (а это будет Atlantis) – как раз сборочный. Миссия STS-115, запланированная на конец августа или сентябрь, должна доставить на орбиту очередные элементы станции – новые фермы, солнечные батареи и аккумуляторы.
Затем будут ещё старты шаттлов с фермами и другими узлами на борту, а в одном из следующих полётов американцы пристыкуют к лаборатории Destiny (спереди по ходу полёта) модуль под названием "Узел 2" (Node 2).
Будущие лаборатории МКС. Европейская Columbus (слева) и японская Kibo (иллюстрации ESA и JAXA). |
Это очень важный элемент МКС. Дело в том, что позднее, справа и слева по направлению полёта, именно к Node 2 причалят европейская лаборатория Columbus и японская Kibo.
Columbus, где, в частности, разместится европейская биолаборатория, должен стартовать в следующем году. Японский модуль – позже (дата пока не определена).
Японская лаборатория состоит из трёх крупных элементов, которые должны быть доставлены на МКС за три отдельных полёта шаттла. Это собственно центральный модуль лаборатории, дополнительный складской модуль и наружная "платформа расширения", на которой в открытом космосе будут менять то или иное экспериментальное оборудование, предназначенное для экспериментов в вакууме.
Шикарный автопортрет американского астронавта Майкла Фоссума (Michael E. Fossum), который в забрале своего шлема поймал отражение напарника — Селлерса, а за ним – МКС и земной шар. 8 июля 2006 года (фото NASA). |
Кстати, все лабораторные модули МКС обладают стандартизированными стойками для установки блоков с экспериментальным оборудованием. Собственно такие блоки составят один из главных грузов на линии "земля-орбита".
Завершая объяснение важности Node 2, добавим, что к нему смогут стыковаться различные корабли и модули MPLM.
Со временем МКС обрастёт ещё рядом узлов и модулей. И тут нужно отметить российский сегмент, который пополнится научно-энергетической платформой, многоцелевым исследовательским модулем Enterprise и вторым функционально-грузовым блоком (ФГБ-2).
| ||
Также нужно вспомнить интересный узел "Купол" (Cupola, название итальянское, так как построен этот объект в Италии), который будет смонтирован на модуле "Узел 3" (Node 3).
Это действительно купол с рядом очень крупных иллюминаторов, через которые обитатели станции, как в театре, смогут наблюдать приход кораблей и контролировать работу своих коллег в открытом космосе.
А работать ведь будут всё больше и чаще. Ведь после достройки МКС она будет весить 455 тонн и насчитывать 1,2 тысячи кубометров обитаемого объёма.
Во весь рост встаёт вопрос: "Кто и как всё это хозяйство будет обслуживать и обеспечивать пассажиро— и грузопоток по трассе "Земля-МКС"? Неужели опять "Прогрессы"? Далеко не только они. Свои "новые ответы" на этот вопрос приготовили Европа, Япония и Россия.
Сейчас мы знаем: первоначальные планы по развёртыванию МКС, составленные десятилетие назад, оказались слишком оптимистическими. Но теперь снова есть повод для оптимизма. Строительство возобновлено, а главное – страны участницы продвигают целый ряд проектов, призванных всерьёз превратить дорожку для людей в космос, поддерживаемую в основном "Союзами", в широкую магистраль.
С 2009 года постоянный экипаж МКС будет увеличен до 9 человек. Соответственно, возрастёт и количество экспериментов.
Приятно отметить, что только Россия запланировала на следующие годы аж 331 эксперимент на МКС; в медико-биологической сфере, по изучению природных ресурсов Земли и исследованию планет Солнечной системы, по биотехнологиям и космическим технологиям, по изучению космических лучей, в сфере материаловедения и так далее.
Несомненно, не отстанут в этом деле и партнёры России по МКС – Европа, Канада, США и Япония. А это значит, что тонны и тонны оборудования, расходных материалов будут с "нетерпением" ожидать доставки на орбиту. Поток грузов возрастёт в разы. И здесь будет трудно переоценить роль новых космических аппаратов, создаваемых в ряде стран.
МКС в настоящее время – июльские снимки с борта шаттла (фото NASA). |
Разумеется, в строю останутся проверенные пилотируемые "Союзы" и транспортники "Прогресс". Да и шаттлы, до 2010 года, должны сыграть большую роль в работе станции и очень важную – в её досборке.
Однако возможности по обеспечению "логистики МКС" этими двумя системами не исчерпываются.
Европейское космическое агентство (ESA) и его партнёры уже построили новый корабль-транспортник — Automated Transfer Vehicle (ATV), который будет выводиться на базовую орбиту (высотой 300 километров) ракетой Ariane-5 ES ATV, откуда ATV за счёт своих двигателей перейдёт на орбиту МКС (400 километров над Землёй).
Полезный груз этого автоматического корабля длиной 10,3 метра и диаметром 4,5 метра составляет 7,5 тонн. Это будет и экспериментальное оборудование, и пища, и воздух, и вода для экипажа МКС.
ATV стартует и пристыковывается к МКС (иллюстрация ESA). |
Первый из ряда ATV, запланированных к запуску на МКС, получил имя собственное Жюль Верн (Jules Verne). Он должен отправиться на орбиту в следующем году.
После стыковки с МКС (кстати, в автоматическом режиме) ATV сможет проработать в её составе полгода, после чего корабль загрузят мусором и в управляемом режиме затопят в Тихом океане.
Кстати, в ATV можно заправить до 4,7 тонн топлива, и с помощью собственных двигателей он сможет несколько раз за время своего полугодового "дежурства" поднимать орбиту МКС.
ATV поднимает орбиту МКС (иллюстрация ESA). |
Вообще же, ATV планируется запускать раз в год, а всего их будет построено 7 или больше (точное число пока не определено).
И это не единственный из последователей российских рабочих лошадок — кораблей снабжения "Прогресс". Позднее к программе МКС подключится японский автоматический грузовик H-II Transfer Vehicle" (HTV), выводимый на орбиту японской же ракетой-носителем H-IIB, которую сейчас ещё разрабатывают.
Полный вес HTV составит 16,5 тонн, из которых 6 тонн – это полезный груз для станции. Он сможет оставаться пристыкованным к МКС до одного месяца.
Японский грузовой корабль после взлёта (на врезке) приближается к японскому лабораторному модулю (иллюстрация JAXA). |
А что же Россия? Генеральный конструктор РКК "Энергия" Николай Севастьянов в интервью журналу "Новости космонавтики" рассказал, что нынешние наши пилотируемые "Союзы" претерпят в ближайшие годы глубокую модернизацию, в результате которой от прежних кораблей останутся разве лишь корпуса.
Будет заменена вся начинка, в особенности – электронные системы управления и связи, что позволит нарастить полезную нагрузку корабля за счёт сокращения веса электронного оборудования.
Такой модернизированный "Союз" появится на "сцене" в 2010 году. Он будет не только эффективнее в доставке людей и грузов на МКС, но и сможет находиться в составе станции почти один год.
"Союз" сменяется, обновляется, но не уходит (фото NASA). |
Новая электронная аппаратура, отработанная на обновлённом "Союзе" – позже перекочует на перспективный многоразовый российский корабль "Клипер".
Этот шестиместный крылатый челнок задуман в двух вариациях. В основе каждой – многоразовый возвращаемый аппарат. А вот сзади к нему, перед запуском, можно будет добавлять два разных отсека – агрегатно-бытовой (АБО) или двигательный (ДО).
Первый вариант рассчитан на такой сценарий полёта. Ракета-носитель "Союз-2-3" выводит "Клипер" на опорную орбиту. С неё до орбиты МКС челнок добирается за счёт двигателей АБО. Этот же отсек служит для стыковки с МКС и через него же экипаж перебирается на станцию, переносит грузы.
При возвращении двигатели АБО обеспечивают тормозной импульс, после чего "Клипер" планирует домой, на посадочную полосу, а АБО отбрасывается и сгорает в атмосфере.
А вот второй вариант эксплуатации "Клипера", можно сказать, почти многоразовый, если не считать, конечно, ракеты-носителя.
"Клипер" в варианте с АБО. Справа: "Паром" (он с солнечными панелями) с пристыкованным грузовым контейнером (иллюстрации РКК "Энергия"). |
Секрет тут в том, что за "Клипером", поднявшимся в космос, но на сравнительно низкую орбиту, будет прилетать межорбитальный буксир "Паром", постоянно дежурящий в составе МКС.
"Паром" – это новая разработка, призванная сменить со временем грузовые "Прогрессы". Этот буксир должен подтягивать с низкой опорной орбиты до орбиты МКС так называемые "контейнеры" – сравнительно простые грузовые "бочки" с минимум оборудования, выводимые в космос при помощи "Союзов" или "Протонов" и несущие, соответственно, от 4 до 13 тонн грузов.
"Паром" имеет два стыковочных узла: один для контейнера, второй – для причаливания к МКС. После вывода контейнера на орбиту паром за счёт своей двигательной установки спускается к нему, стыкуется с ним и поднимает его к МКС.
А после разгрузки контейнера "Паром" спускает его на более низкую орбиту, где тот отстыкуется и самостоятельно тормозит (у него тоже есть небольшие двигатели), чтобы сгореть в атмосфере.
Буксир же останется ждать новый контейнер, чтобы доставить его к МКС. И так много раз. От контейнеров же "Паром" дозаправляется, а, находясь на дежурстве в составе МКС, проходит, по мере надобности, профилактический ремонт.
"Клипер" с "Паромом" пристыкован к российскому сегменту МКС. К другому узлу того же модуля (в самом низу комплекса) пристыкован второй "Паром" с контейнером наперевес (иллюстрации РКК "Энергия"). |
Впервые "Паром" должен полететь в космос в 2009 году, и сначала – именно как буксир для контейнеров. Но после взлёта "Клипера" (первый его пилотируемый рейс на орбиту, испытательный, намечен на 2014 год, ввод в эксплуатацию – 2016-й) "Паром" сможет работать и как буксир для "Клипера", которому, таким образом, не понадобится АБО для поднятия своей орбиты с опорной до высоты МКС.
"Паром" же будет и спускать "Клипер" на низкую орбиту, перед тем, как челнок, уже за счёт своих двигателей, расположенных в отсеке ДО, затормозит для входа в атмосферу.
"Клипер" планируется выпустить в пяти экземплярах, каждый из которых сможет слетать в космос до 60 раз.
Если ещё вспомнить, что американцы полным ходом разрабатывают свой корабль CEV, можно сказать, что через несколько лет земная космонавтика не будет испытывать недостатка в транспортных и пилотируемых кораблях. А ведь в эту область ещё и небольшие частные фирмы нацелились.
Почти так должна выглядеть МКС почти перед самым окончанием сборки. Из крупных узлов не показаны вертикальная ферма с солнечными панелями, уже имеющаяся, и будущие научно-энергетическая платформа – ферма, которую, вероятно, прикрепят к "Пирсу", а ещё ряд дополнительных целевых модулей, которые займут некоторые из стыковочных узлов на российском и американском сегменте (иллюстрация с сайта spaceflight.nasa.gov). |
На этом фоне планы по возвращению на Луну (для американцев) и первому пилотируемому полёту к ней же (для России) не кажутся слишком фантастическими.
А сама МКС во всех этих рейсах, да и в последующих рейсах к Марсу тоже, сможет сыграть роль международной перевалочной базы. И туристической.
Севастьянов говорит, что при необходимости "Клипер" сможет летать к МКС всего с двумя профессиональными космонавтами на борту и, соответственно, аж с четырьмя "платными" туристами. И, конечно, этот корабль сыграет важную роль в лунных экспедициях.
А значит, за отелем на орбите и катанием вокруг Луны впереди виднеются лунные турбазы и, кто знает, может, и постоянные марсианские поселения.
Источник: sciencer.ru