Экспедиция 1 была первой длительной экспедицией на Международную космическую станцию (МКС). Экипаж из трех человек оставался на борту станции в течение 136 дней, с 2 ноября 2000 года по 19 марта 2001 года. Это было начало непрерывного присутствия человека на станции, которое продолжается по состоянию на 2024 год.
Официальное начало экспедиции состоялось, когда экипаж пристыковался к станции 2 ноября 2000 года на борту российского космического корабля «Союз ТМ-31» , который был запущен 31 октября 2000 года с космодрома Байконур в Казахстане. [6] [7] Во время своей миссии экипаж Экспедиции 1 активировал различные системы на борту станции, распаковал доставленное оборудование и принял три экипажа шаттлов и два беспилотных российских грузовых корабля «Прогресс» . Экипаж был очень занят на протяжении всей миссии, [8] которая была объявлена успешной.
Три космических шаттла привезли оборудование, припасы и ключевые компоненты космической станции. Первый из них, STS-97 , пристыковался в начале декабря 2000 года и привез первую пару крупных американских фотоэлектрических батарей , что увеличило энергетические возможности станции в пять раз. [9] Второй миссией шаттла для посещения была STS-98 , которая пристыковалась в середине февраля 2001 года и доставила исследовательский модуль Destiny стоимостью 1,4 миллиарда долларов США, что впервые увеличило массу станции сверх массы станции «Мир» . [10] В середине марта 2001 года состоялся последний визит шаттла экспедиции STS-102 , главной целью которой была замена экипажа Экспедиции 1 на следующий экипаж длительной миссии из трех человек, Экспедицию 2. [ 11] Экспедиция завершилась, когда Discovery отстыковался от станции 18 марта 2001 года.
Экипаж Экспедиции 1 состоял из американского командира и двух русских. Командир, Билл Шепард , уже трижды бывал в космосе, все в миссиях шаттлов, которые длились не более недели. У русских, Юрия Гидзенко и Сергея К. Крикалёва , уже были длительные космические полёты на станции «Мир» , причём Крикалев провёл в космосе более года. [12] [13] [14]
Командир, Билл Шепард , был бывшим морским котиком , чьи единственные космические полеты были на шаттлах, и в начале миссии его общее время в космосе составляло около двух недель. [15] Российское космическое агентство подняло вопросы о выборе Шепарда в качестве командира миссии из-за его отсутствия опыта. [14] Бортинженер Сергей Крикалев провел более года на орбите, в основном на «Мире» , и стал первым человеком, дважды посетившим МКС. [16] Он был взволнован тем, что был одним из первых людей, вошедших в модуль «Заря» (первый компонент космической станции) в 1998 году во время STS-88 , и с нетерпением ждал возвращения. [17] Юрий Гидзенко был назначен командиром и пилотом двухдневной миссии «Союз» на станцию, имел один предыдущий космический полет, который был 180-дневным пребыванием на борту «Мира» . [12]
Шепард был всего лишь вторым американским астронавтом, запущенным на российском космическом корабле, первым был Норман Тагард , который отправился на корабле «Союз ТМ-21» на станцию «Мир» в 1995 году. [18] Шепард ожидал, что одной из самых больших проблем для МКС станет совместимость технологий между Россией и США [19]
Первым компонентом Международной космической станции был модуль «Заря» , который был запущен без экипажа 20 ноября 1998 года. [20] Между этим запуском и прибытием первого экипажа пять пилотируемых миссий «Спейс шаттл» из США и два беспилотных полета из России расширили станцию и подготовили ее к обитанию людьми.
Четыре из пяти полетов шаттла были сосредоточены в первую очередь на доставке и распаковке существенного груза для будущих экипажей. STS-88, запущенный 4 декабря 1998 года, доставил модуль Unity , первый компонент американского орбитального сегмента (USOS); во время миссии экипаж потратил несколько часов на распаковку и установку как Unity , так и Zarya . [21] Крикалев, который должен был стать бортинженером в Экспедиции 1, полетел на STS-88 и вместе с командиром шаттла Робертом Д. Кабаной стал первыми двумя людьми, которые совместно вошли в Unity , а затем в Zarya .
STS-96 в мае 1999 года доставил 1618 килограммов (3567 фунтов) груза под давлением, 320 литров (84 галлона США) воды и 300 килограммов (662 фунта) негерметичного груза, который был прикреплен во время почти восьмичасового выхода в открытый космос . [22] STS-101 в мае 2000 года доставил еще 3300 фунтов груза под давлением и выполнил техническое обслуживание станции, в состав экипажа STS-101 входил будущий экипаж Экспедиции 2. [23]
Модуль «Звезда» , жилой отсек экипажа, был запущен 12 июля 2000 года и автономно пристыкован 26-го числа. За ним последовал беспилотный грузовой космический корабль «Прогресс М1-3» , пристыковавшийся 8 августа. В сентябре 2000 года STS-106 соединил «Звезду» с «Зарей» , доставив 2700 килограммов (6000 фунтов) груза, включая 140 килограммов (300 фунтов) воды, пылесос, канцелярские принадлежности и все продукты питания для экипажа первой экспедиции. В общей сложности экипаж провел около пяти с половиной дней внутри станции, разгружая как «Шаттл», так и «Прогресс» и подготавливая все для экипажа первой экспедиции. [24]
Хотя это и не было необходимо для миссии Экспедиции 1, космический челнок выполнил один дополнительный полет до прибытия экипажа, STS-92 в октябре 2000 года, в ходе которого была доставлена и установлена первая часть интегрированной ферменной конструкции вместе с дополнительным герметичным стыковочным адаптером . Эта миссия позволила бы в будущем расширить USOS. [25]
До первой экспедиции Крикалев ожидал, что МКС будет очень похожа на его опыт на «Мире» десять лет назад из-за физического сходства компонентов станций. [17]
Запуск экипажа Экспедиции 1 состоялся за неделю до президентских выборов в США , поэтому в США ему уделили мало внимания. [26] На момент миссии предполагалось, что станция будет завершена в 2006 году и будет постоянно обитаемой по крайней мере до 2015 года. [27] Из-за нескольких задержек, включая последствия катастрофы космического челнока Columbia , станция была завершена только в 2021 году, с прибытием лаборатории Nauka . [ 28] [29]
Экипаж из трех человек находился на борту Международной космической станции в течение четырех с половиной месяцев, с начала ноября 2000 года по середину марта 2001 года. К основным событиям этого времени относятся трехнедельные визиты космических челноков , которые состоялись в начале декабря, середине февраля и в конце экспедиции в марте.
Экипаж первой экспедиции из трёх человек успешно стартовал 31 октября 2000 года в 07:52 UTC на ракете «Союз-У» на корабле «Союз ТМ-31» с космодрома Байконур в Казахстане ; они использовали стартовую площадку «Гагаринский старт» , с которой в 1961 году был запущен первый человек, совершивший полет в космос, Юрий Гагарин . [30] [31] [18] После 33 витков вокруг Земли и серии манёвров сближения, выполненных Гидзенко, они пристыковали капсулу «Союз» к кормовому порту служебного модуля «Звезда» 2 ноября 2000 года в 09:21 UTC. [32] Через девяносто минут после стыковки Шепард открыл люк «Звезды», и члены экипажа вошли в комплекс.
В конце первого дня на станции Шепард запросил использование радиопозывного « Альфа », который он и Крикалев предпочли более громоздкому « Международная космическая станция ». [14] Название « Альфа » ранее использовалось для станции в начале 90-х годов, [33] и после запроса его использование было разрешено для всей Экспедиции 1. [34] Шепард некоторое время выступал за использование нового названия среди руководителей проекта. Ссылаясь на военно-морскую традицию на пресс-конференции перед запуском, он сказал: «Тысячи лет люди выходили в море на кораблях. Люди проектировали и строили эти суда, спускали их на воду с хорошим чувством, что имя принесет удачу экипажу и успех в их путешествии». [35] Юрий Семенов , президент Российской космической корпорации «Энергия» в то время, не одобрял название « Альфа »; он считал, что «Мир» — первая космическая станция, и поэтому он предпочел бы названия « Бета » или « Мир-2 » для МКС. [34] [36] [37]
В первые недели на борту члены экипажа Экспедиции 1 активировали критически важные системы жизнеобеспечения и компьютерное управление, а также распаковали припасы, оставленные для них предыдущими миссиями по снабжению. В это время на станции не было достаточно электроэнергии для обогрева всех трех герметичных модулей, поэтому Unity остался неиспользованным и неотапливаемым. [38] Unity использовался в течение последних двух лет, чтобы позволить американским диспетчерам управлять системами МКС и считывать данные систем станции.
Российский беспилотный космический корабль снабжения «Прогресс М1-4» пристыковался к станции 18 ноября. Автоматическая система стыковки космического корабля «Прогресс» вышла из строя, что потребовало ручной стыковки, контролируемой Гидзенко с использованием стыковочной системы TORU . [39] Хотя ручные стыковки являются обычным делом, они вызвали некоторую обеспокоенность у диспетчеров полета после попытки в 1997 году, которая привела к столкновению космического корабля с «Миром» , что привело к значительному ущербу. [40]
У астронавтов была большая нагрузка в первый месяц, как Шепард сказал репортерам в интервью «космос-земля»: «Для меня самая большая проблема — попытаться упаковать 30 часов в 18-часовой рабочий день». [41] Некоторые из первых задач заняли больше времени, чем планировалось. Например, активация подогревателя пищи в камбузе «Звезды» была запланирована на 30 минут, но астронавтам потребовалось полтора дня, чтобы включить его. [42]
Endeavour состыковался с МКС 2 декабря 2000 года в ходе миссии STS-97 , доставив на станцию еще четырех американцев и канадца. Шаттл также доставил первую пару предоставленных США фотоэлектрических батарей , которые должны были обеспечить жизненно важную электроэнергию для дальнейшего развития станции. В общей сложности STS-97 доставил на МКС 17 тонн оборудования, в том числе расширяемые металлические балки, батареи, электронику и охлаждающее оборудование. [27]
Экипаж STS-97 совершил три выхода в открытый космос , все из которых были завершены до открытия люка между шаттлом и станцией. 8 декабря люк между ними был открыт, и два экипажа впервые поприветствовали друг друга. Он оставался закрытым для поддержания их соответствующих атмосферных давлений. [43] Экипаж Экспедиции 1 воспользовался этой возможностью, чтобы покинуть станцию и осмотреть внутреннюю часть космического шаттла, что, как считалось, было полезно для их психологического благополучия. [38]
Перед стыковкой с Endeavour российский космический корабль снабжения Progress M1-4 , прибывший на станцию в середине ноября, был отстыкован, чтобы освободить место для космического челнока. [44] Этот космический корабль Progress оставался непристыкованным в течение всего полета STS-97, припаркованным на орбите примерно в 2500 километрах позади станции. Он снова вручную состыковался со станцией 26 декабря Гидзенко, после того как Endeavour покинул станцию. Автоматическая система стыковки для этого космического корабля Progress вышла из строя при первой стыковке в ноябре. [45] Экипаж провел большую часть следующей недели, разгружая космический корабль Progress. [46]
В Рождество экипажу Экспедиции 1 был предоставлен выходной. Они открыли подарки, доставленные Endeavour и судном снабжения Progress. [47] Они также по очереди поговорили со своими семьями. В последующие дни они провели несколько видеоконференций , некоторые с российскими телеканалами. [45] Экипаж тихо встретил Новый год. Ссылаясь на военно-морскую традицию, для новогодней записи в бортовом журнале станции Шепард написал стихотворение от имени экипажа. [48]
9 февраля 2001 года космический челнок «Атлантис» пристыковался к МКС, доставив на станцию пятерых американских членов экипажа STS-98 . Первоначально миссия была запланирована на середину января, но была отложена из-за опасений NASA по поводу некоторых кабелей на шаттлах. [49] Эта миссия привезла построенную в США лабораторию Destiny , масса которой составляет 16 коротких тонн . Она была установлена с помощью роботизированной манипуляторной руки шаттла Canadarm , которой управляла Марша Айвинс . Астронавты Томас Д. Джонс и Роберт Л. Кербим помогали с установкой во время выхода в открытый космос. Модуль Destiny стоил 1,4 миллиарда долларов США и должен был использоваться в основном для научных исследований. [50] [51] Во время выхода в открытый космос утечка аммиачного охладителя создала угрозу загрязнения, что произошло, когда Кербим подключал линии охладителя к Destiny . [52] Два других выхода в открытый космос прошли без каких-либо проблем. Пока шаттл был пристыкован, управление ориентацией станции было переключено с топлива на электрические гироскопы, которые были установлены в сентябре 2000 года. Гироскопы ранее не использовались из-за отсутствия ключевой навигационной электроники. [53]
К концу STS-98 экипаж Экспедиции 1 находился на станции уже более трех месяцев, и Шепард заявил, что он «готов вернуться домой». [54] НАСА использовало несколько методов, чтобы не дать трем членам экипажа страдать от последствий психологического барьера «трехмесячной стены», который вызывал депрессию у предыдущих астронавтов. Например, они дали больше времени экипажу для общения с семьями по видеофону, а также поощряли их смотреть фильмы и слушать музыку, которая им нравится. [38]
28 февраля третий космический корабль «Прогресс» , посетивший МКС, «Прогресс М-44» , пристыковался к модулю «Звезда» . Он привез воздух, еду, ракетное топливо и другое оборудование. [55] Он оставался пристыкованным до Экспедиции 2 , когда он был намеренно сожжен во время входа в атмосферу , как и все космические корабли «Прогресс» .
Шаттл Discovery пристыковался 10 марта 2001 года, доставив на МКС новый долгосрочный экипаж из трех человек Экспедиции 2 , а также четырех членов краткосрочного экипажа STS-102 . Через несколько часов после стыковки люк открылся, и все десять астронавтов поприветствовали друг друга, установив новый рекорд по количеству людей, одновременно находящихся на МКС. [56] На следующий день после стыковки американские астронавты Джим Восс и Сьюзан Хелмс начали выход в открытый космос, который в итоге продлился почти девять часов и до сих пор удерживает рекорд самого продолжительного выхода в открытый космос, когда-либо совершенного, по состоянию на август 2010 года. Продолжительность выхода в открытый космос была частично обусловлена некоторыми ошибками, включая случайный выпуск Воссом небольшого инструмента. Не имея возможности извлечь его, инженеры НАСА отследили инструмент и решили 14 марта использовать двигатели Discovery, чтобы поднять станцию на четыре километра выше, чтобы гарантировать, что МКС не столкнется с куском космического мусора . [57]
К 14 марта экипажи экспедиции завершили смену, но до тех пор, пока шаттл не отстыковался, Шепард официально оставался командиром станции. [58] Утром 14-го числа звонком для пробуждения астронавтов стала песня « Should I Stay or Should I Go » группы The Clash , прозвучавшая по просьбе жены Шепарда. [57] Шепард, бывший морской котик , сказал во время церемонии смены: «Пусть сохранится добрая воля, дух и чувство миссии, которые мы наслаждались на борту. Удачного плавания». [59] Командир Discovery Джим Уэзерби сказал : «Капитан Шепард и его команда, мы восхищаемся вами, готовясь вернуть вас домой. Это была тяжелая обязанность для вас. Этот корабль не был построен в безопасной гавани. Он был построен в открытом море». [59]
Около 01:30 UTC, за час до своего вылета, командир первой экспедиции Билл Шепард провёл «церемонию смены командования», передав управление станцией командиру второй экспедиции Юрию Усачёву. [2]
Четыре с половиной месяца пребывания экипажа на борту МКС официально закончились 19 марта 2001 года, когда люк между Discovery и МКС был закрыт в 02:32 UTC. [2] В 04:32 UTC специалист по миссии Энди Томас послал команду, которая освободила стыковочный механизм, и пружины внутри механизма осторожно оттолкнули шаттл от станции. Во время первоначального разделения рулевые двигатели как на шаттле, так и на станции были отключены, чтобы избежать любых непреднамеренных срабатываний. Когда Discovery оказался примерно в 2 футах (0,61 м) от станции, пилот шаттла Джеймс Келли, стоявший у пульта управления в кормовой части кабины, снова включил рулевые двигатели и запустил их, чтобы начать медленное удаление. [60]
Экипаж первой экспедиции вернулся на Землю на STS-102 , совершив редкую ночную посадку 21 марта 2001 года в 2:30 утра по местному времени. [61] По совпадению, через два дня после посадки «Мир» намеренно сгорел во время входа в атмосферу , что положило конец его 15-летнему пребыванию на орбите.
В типичный день каждый член экипажа делил свое время между физическими упражнениями, сборкой и обслуживанием станции, экспериментами, общением с наземным персоналом, личным временем и деятельностью по удовлетворению биологических потребностей (например, отдыхом и приемом пищи). [62] Ежедневный график экипажа обычно действовал по UTC; например, типичное утро было запланировано начинаться с электронного сигнала пробуждения около 05:00 UTC. [18] Но во время экспедиции более типичное время пробуждения было фактически между 06:00 и 07:00 UTC. [45] [63] Привычки сна экипажа иногда смещались, чтобы приспособиться к расписанию посещающих шаттлов или транспортных средств пополнения. [64]
После сигнала пробуждения экипажу дали немного времени, чтобы привести себя в порядок, позавтракать и прочитать электронную почту, которую им прислали диспетчеры полётов. [18] Их рабочий день включал обеденный перерыв в полдень (UTC) и заканчивался послеобеденным планированием с диспетчерами полётов относительно мероприятий на следующий день. [18] [42] Большинство дней заканчивались каким-нибудь развлечением, когда экипаж смотрел весь фильм или его часть; считалось, что это хорошо для сплочения экипажа, а также для их психологического благополучия. [38] После просмотра фильма «2010» , сиквела фильма «2001: Космическая одиссея» , Шепард прокомментировал: «[Есть] что-то странное в том, чтобы смотреть фильм о космической экспедиции, когда ты на самом деле находишься в космической экспедиции». [63]
Важной частью расписания экипажа были регулярные упражнения. У них было три вида оборудования для этого: велотренажер , беговая дорожка ( TVIS ) и устройство сопротивления (IRED) для поднятия тяжестей. Велосипед вышел из строя в середине декабря 2000 года и был отремонтирован только в марте. [45] [65] Беговая дорожка, которая использовала эластичные шнуры для удержания члена экипажа на месте, была разработана для уменьшения вибраций, вызванных бегом. Обычная беговая дорожка производила бы достаточно вибраций, чтобы сотрясти станцию и потенциально повлиять на чувствительные научные эксперименты на борту. Беговая дорожка вышла из строя ближе к концу февраля, но некоторое техническое обслуживание в полете устранило проблему в течение недели. [65]
До тех пор, пока модуль Unity не стал доступен для использования через месяц после начала миссии, астронавты использовали российское оборудование связи VHF (также называемое «радиолинией Regul») в Звезде и модуле «Заря» для связи с российским Центром управления полетами (известным как «ЦУП») в Королеве, недалеко от Москвы. [14] [66] [67] Российские технологии не использовали спутники, поэтому они были ограничены наземными проходами (называемыми «коммуникационным проходом»), которые длились всего 10–20 минут. С прибытием солнечных батарей на STS-97 они активировали оборудование ранней связи S-диапазона в модуле Unity , что позволило обеспечить более непрерывную связь с Центром управления полетами в Хьюстоне через сеть спутников слежения и ретрансляции данных NASA .
Во время STS-106 в сентябре 2000 года на станцию было доставлено оборудование для любительского радио . Первый «любительский» контакт с землей экипажем Экспедиции 1 состоялся 13 ноября 2000 года во время пролета над Москвой, вскоре после этого последовал контакт с Центром космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд . [68] [69] Экипаж сообщил, что «качество голоса любительского радио продолжает быть намного выше любого из наших других каналов связи». [68]
Проект «Любительское радио на Международной космической станции» предусматривал, что экипаж станции должен был создавать короткие окна для радиосвязи со школами и клубами на Земле. Первой школой, с которой связалась МКС, была школа Лютера Бербанка на юго-западе Чикаго . Контакт был запланирован на 19 декабря 2000 года, но из-за технических проблем он был отложен до 21 декабря 2000 года. [70] Из-за скорости космической станции окно радиосвязи длилось всего 5–10 минут, чего обычно было достаточно для 10–20 вопросов. [71]
В отличие от последующих экспедиций, экипаж Экспедиции 1 имел довольно скромное количество научных экспериментов для проведения из-за приоритета, отданного строительству станции. [18] Эксперимент с плазменным кристаллом, известный как PKE-Nefedov , был одним из первых естественнонаучных экспериментов, проведенных на космической станции. Это было сотрудничество между Институтом внеземной физики Макса Планка в Германии и Институтом высоких плотностей энергии (часть Российской академии наук ). [72] [73]
Как и в предыдущих миссиях, астронавты сделали много фотографий Земли со станции, в общей сложности более 700, которые были размещены в свободном доступе. [74] Эти наблюдения за Землей экипажа предназначены для регистрации динамических событий на поверхности Земли, таких как штормы, пожары или вулканы . [75] Например, фотография от 1 января 2001 года показывает гору Кливленд , Аляска , со шлейфом дыма перед ее извержением в следующем месяце. [76] 23 января 2001 года экипаж наблюдал уникальную перспективу шлейфа вулканического пепла, исходящего от Попокатепетля , действующего вулкана в 70 километрах к юго-востоку от Мехико . [77]
Примером эксперимента с низким уровнем обслуживания был эксперимент по выращиванию кристаллов белка , который также проводился в предыдущих миссиях шаттлов. [78] Целью было получение более качественной кристаллизации белка, чем та, которая производилась на Земле, и, следовательно, создание более точной модели структур белка . Из 23 белков и вирусов, опробованных во время Экспедиции 1, только четыре привели к успешной кристаллизации, что было ниже уровня успеха, чем прогнозировалось. [78] Среди них был и низкокалорийный подсластитель тауматин , кристаллы которого дифрагировали с более высоким разрешением, чем кристаллы, выращенные на Земле, что привело к более точной модели структуры белка. [78]
Другим видом исследовательской деятельности было измерение частоты сердечных сокращений экипажа и уровня углекислого газа на станции для определения влияния физических упражнений на станцию. [18]
На протяжении всей миссии экипаж Экспедиции 1 снимал кадры для использования в документальном фильме IMAX «Космическая станция 3D» . [79] Наиболее яркими моментами отснятого материала являются первый вход в модуль Destiny во время STS-98; принятие душа и бритье экипажа Экспедиции 1 в условиях невесомости ; и стыковка STS-102, за которой последовала смена экипажа Экспедиции 2. [79]
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .