Международная космическая станция ( МКС ) — крупная космическая станция , собираемая и обслуживаемая на низкой околоземной орбите совместными усилиями пяти космических агентств: НАСА (США), Роскосмоса (Россия), JAXA (Япония), ЕКА (Европа), CSA ( Канада) и их подрядчиков. МКС — крупнейшая космическая станция, когда-либо построенная. Его основная цель — проведение экспериментов в области микрогравитации и космической среды .
В оперативном отношении станция разделена на два блока: российский орбитальный сегмент, собранный Роскосмосом, и американский орбитальный сегмент, собранный НАСА, JAXA, ESA и CSA. Яркой особенностью МКС является интегрированная ферменная конструкция , которая соединяет большие солнечные панели и радиаторы с герметичными модулями. Герметичные модули предназначены для исследований, проживания, хранения, управления космическими кораблями и выполнения шлюзовых функций. Посещение космических кораблей со станцией через восемь стыковочных и причальных портов . МКС поддерживает орбиту со средней высотой 400 километров (250 миль) [11] и облетает Землю примерно за 93 минуты, совершая 15,5 витков в день. [12]
Программа МКС объединяет два предыдущих плана строительства пилотируемых станций на околоземной орбите: космическую станцию «Свобода» , запланированную Соединенными Штатами, и станцию «Мир-2», запланированную Советским Союзом. Первый модуль МКС был запущен в 1998 году. Основные модули были запущены ракетами «Протон » и «Союз» , а также системой запуска «Спейс Шаттл» . Первые долгосрочные жители, Экспедиция 1 , прибыли 2 ноября 2000 года. С тех пор станция постоянно находилась под оккупацией в течение 23 лет и 94 дней, что является самым продолжительным непрерывным пребыванием человека в космосе. По состоянию на декабрь 2023 года космическую станцию посетили 273 человека из 21 страны. [13] Ожидается, что на МКС будут установлены дополнительные модули ( например, орбитальный сегмент «Аксиома» ), прежде чем она будет снята с орбиты специальным космическим кораблем НАСА в январе 2031 года. [обновлять]
Когда в начале 1970-х годов космическая гонка подошла к концу, США и СССР начали рассматривать различные варианты потенциального сотрудничества в космическом пространстве. Кульминацией этого стал испытательный проект «Аполлон-Союз» 1975 года , первая стыковка космических кораблей двух разных космических держав. УПАС имел большой успех, и рассматривались также дальнейшие совместные миссии.
Одной из таких концепций была компания International Skylab, которая предлагала запустить резервную космическую станцию Skylab B для миссии, в ходе которой будут неоднократно посещаться экипажи кораблей «Аполлон » и «Союз» . [14] Более амбициозной была космическая лаборатория «Скайлэб-Салют», которая предлагала стыковать «Скайлэб Б» с советской космической станцией «Салют ». Падение бюджетов и рост напряженности во время холодной войны в конце 1970-х годов привели к тому, что эти концепции отошли на второй план, как и еще один план по стыковке космического корабля "Шаттл" с космической станцией "Салют". [15]
В начале 1980-х годов НАСА планировало запустить модульную космическую станцию « Свобода» как аналог космических станций « Салют» и «Мир» . В 1984 году ЕКА было приглашено принять участие в создании космической станции « Свобода» , а к 1987 году ЕКА одобрило создание лаборатории «Колумбус». [16] Японский экспериментальный модуль (JEM), или Кибо , был анонсирован в 1985 году как часть космической станции «Свобода» в ответ на запрос НАСА в 1982 году.
В начале 1985 года министры науки стран Европейского космического агентства (ЕКА) одобрили программу «Колумбус» — самую амбициозную попытку в космосе, предпринятую этой организацией в то время. План, инициированный Германией и Италией, включал модуль, который будет прикреплен к « Фридому» и сможет превратиться в полноценный европейский орбитальный форпост до конца века. [17]
Рост затрат поставил эти планы под сомнение в начале 1990-х годов. Конгресс не пожелал предоставить достаточно денег для строительства и эксплуатации Freedom и потребовал от НАСА увеличить международное участие, чтобы покрыть растущие расходы, иначе они полностью отменят весь проект. [18]
Одновременно СССР занимался планированием космической станции «Мир-2» и к середине 1980-х годов приступил к строительству модулей для новой станции. Однако распад Советского Союза потребовал значительного сокращения масштабов этих планов, и вскоре Мир-2 оказался под угрозой того, что вообще никогда не будет запущен. [19] Поскольку оба проекта космических станций оказались под угрозой, американские и российские официальные лица встретились и предложили их объединить. [20]
В сентябре 1993 года вице-президент США Эл Гор и премьер-министр России Виктор Черномырдин объявили о планах создания новой космической станции, которая в конечном итоге стала Международной космической станцией. [21] В рамках подготовки к этому новому проекту они также договорились, что Соединенные Штаты будут участвовать в программе «Мир», включая стыковку американских шаттлов в программе «Шаттл- Мир» . [22]
12 апреля 2021 года на встрече с президентом России Владимиром Путиным тогдашний вице-премьер Юрий Борисов объявил, что решил, что Россия может выйти из программы МКС в 2025 году. [23] [24] По данным российских властей, сроки срок эксплуатации станции истек, а ее состояние оставляет желать лучшего. [23] 26 июля 2022 года Борисов, ставший главой Роскосмоса, представил Путину свои планы выхода из программы после 2024 года. [25] Однако Робин Гейтенс, представитель НАСА, отвечающий за эксплуатацию космической станции, ответил, что НАСА не получало никаких официальных уведомлений от Роскосмоса относительно планов вывода. [26] 21 сентября 2022 года Борисов заявил, что Россия «весьма вероятно» продолжит участие в программе МКС до 2028 года. [27]Первоначально МКС задумывалась как лаборатория, обсерватория и фабрика, обеспечивающая транспортировку, техническое обслуживание и низкоорбитальную плацдарм для возможных будущих миссий на Луну, Марс и астероиды. Однако не все варианты использования, предусмотренные первоначальным меморандумом о взаимопонимании между НАСА и Роскосмосом, были реализованы. [28] В Национальной космической политике США 2010 года МКС получила дополнительные функции по обслуживанию коммерческих, дипломатических, [29] и образовательных целей. [30]
МКС предоставляет платформу для проведения научных исследований, располагающую электроэнергией, данными, охлаждением и экипажем для поддержки экспериментов. Небольшие беспилотные космические корабли также могут служить платформами для экспериментов, особенно тех, которые связаны с невесомостью и выходом в космос, но космические станции предлагают долгосрочную среду, где исследования могут проводиться потенциально в течение десятилетий, в сочетании с легким доступом для исследователей-людей. [31] [32]
МКС упрощает отдельные эксперименты, позволяя группам экспериментов использовать одни и те же запуски и время экипажа. Исследования проводятся в самых разных областях, включая астробиологию , астрономию , физику , материаловедение , космическую погоду , метеорологию и исследования человека , включая космическую медицину и науки о жизни . [33] [34] [35] [36] Ученые на Земле имеют своевременный доступ к данным и могут предложить экипажу экспериментальные модификации. Если необходимы последующие эксперименты, регулярно запланированные запуски кораблей снабжения позволяют относительно легко запускать новое оборудование. [32] Экипажи летают в экспедициях продолжительностью несколько месяцев, обеспечивая около 160 человеко-часов в неделю труда с экипажем из шести человек. Однако значительное количество времени экипажа отнимает обслуживание станции. [37]
Пожалуй, самым заметным экспериментом на МКС является Альфа-магнитный спектрометр (AMS), который предназначен для обнаружения темной материи и ответа на другие фундаментальные вопросы о нашей Вселенной. По данным НАСА, AMS так же важен, как и космический телескоп Хаббл . В настоящее время он пристыкован к станции, но его невозможно было легко разместить на свободно летающей спутниковой платформе из-за его потребностей в мощности и пропускной способности. [38] [39] 3 апреля 2013 года ученые сообщили, что с помощью AMS, возможно, были обнаружены намеки на темную материю . [40] [41] [42] [43] [44] [45] По словам учёных, «первые результаты космического альфа-магнитного спектрометра подтверждают необъяснимый избыток позитронов высоких энергий в космических лучах, связанных с Землей». ".
Космическая среда враждебна жизни. Незащищенное пребывание в космосе характеризуется интенсивным радиационным полем (состоящим в основном из протонов и других субатомных заряженных частиц солнечного ветра , помимо космических лучей ), высоким вакуумом, экстремальными температурами и микрогравитацией. [46] Некоторые простые формы жизни, называемые экстремофилами , [47], а также мелкие беспозвоночные, называемые тихоходками [48], могут выжить в этой среде в чрезвычайно сухом состоянии за счет высыхания .
Медицинские исследования расширяют знания о влиянии длительного пребывания в космосе на организм человека, включая атрофию мышц , потерю костной массы и сдвиг жидкости. Эти данные будут использоваться для определения возможности длительных полетов человека в космос и колонизации космоса . В 2006 году данные о потере костной массы и мышечной атрофии показали, что существует значительный риск переломов и проблем с движением, если астронавты приземлятся на планете после длительного межпланетного круиза, такого как шестимесячный интервал, необходимый для путешествия на Марс . [49] [50]
Медицинские исследования проводятся на борту МКС по поручению Национального института космических биомедицинских исследований (NSBRI). Среди них выделяется исследование « Усовершенствованное диагностическое ультразвуковое исследование в условиях микрогравитации», в ходе которого астронавты выполняют ультразвуковое сканирование под руководством удаленных экспертов. Исследование рассматривает диагностику и лечение заболеваний в космосе. Обычно на борту МКС нет врача, и диагностика заболеваний является сложной задачей. Ожидается, что ультразвуковое сканирование с дистанционным управлением будет применяться на Земле в ситуациях неотложной помощи и в сельских районах, где доступ к квалифицированному врачу затруднен. [51] [52] [53]
В августе 2020 года ученые сообщили, что бактерии с Земли, в частности бактерии Deinococcus radiodurans , обладающие высокой устойчивостью к опасностям окружающей среды , выживают в космическом пространстве в течение трех лет , согласно исследованиям, проведенным на Международной космической станции. Эти результаты подтвердили идею панспермии , гипотезу о том, что жизнь существует во Вселенной , распределенной различными способами, включая космическую пыль , метеороиды , астероиды , кометы , планетоиды или загрязненные космические корабли . [54] [55]
Дистанционное зондирование Земли, астрономия и исследования дальнего космоса на МКС резко возросли в 2010-е годы после завершения строительства американского орбитального сегмента в 2011 году. На протяжении более чем 20 лет существования программы МКС исследователи на борту МКС и на земле исследовали аэрозоли , озон , молнии и оксиды в атмосфере Земли, а также Солнце , космические лучи, космическую пыль , антиматерию и темную материю во Вселенной. Примерами экспериментов по дистанционному зондированию Земли, проведенных на МКС, являются Орбитальная углеродная обсерватория 3 , ISS-RapidScat , ECOSTRESS , Исследование динамики глобальной экосистемы и Система транспортировки облачных аэрозолей . Астрономические телескопы и эксперименты на базе МКС включают SOLAR , исследователь внутреннего состава нейтронной звезды , калориметрический электронный телескоп , монитор рентгеновского изображения всего неба (MAXI) и альфа-магнитный спектрометр . [33] [56]
Гравитация на высоте МКС примерно на 90% сильнее, чем на поверхности Земли, но объекты на орбите находятся в постоянном состоянии свободного падения , что приводит к кажущемуся состоянию невесомости . [57] Эта воспринимаемая невесомость нарушается пятью эффектами: [58]
Исследователи исследуют влияние почти невесомой среды станции на эволюцию, развитие, рост и внутренние процессы растений и животных. В ответ на некоторые данные НАСА хочет исследовать влияние микрогравитации на рост трехмерных человеческих тканей и необычных белковых кристаллов , которые могут образовываться в космосе. [33]
Исследование физики жидкостей в условиях микрогравитации позволит получить более качественные модели поведения жидкостей. Поскольку в условиях микрогравитации жидкости могут почти полностью смешиваться, физики исследуют жидкости, которые плохо смешиваются на Земле. Изучение реакций, которые замедляются из-за низкой гравитации и низких температур, улучшит наше понимание сверхпроводимости . [33]
Изучение материаловедения является важной исследовательской деятельностью МКС, целью которой является получение экономических выгод за счет совершенствования методов, используемых на земле. [59] Другие области интересов включают влияние низкой гравитации на горение посредством изучения эффективности сжигания и контроля выбросов и загрязняющих веществ. Эти результаты могут улучшить знания о производстве энергии и привести к экономическим и экологическим выгодам. [33]
МКС обеспечивает место на относительной безопасности низкой околоземной орбиты для тестирования систем космических аппаратов, которые потребуются для длительных полетов на Луну и Марс. Это обеспечивает опыт эксплуатации, технического обслуживания, ремонта и замены на орбите. Это поможет развить необходимые навыки управления космическими кораблями дальше от Земли, снизить риски миссий и расширить возможности межпланетных космических кораблей. [60] Ссылаясь на эксперимент МАРС-500 , эксперимент по изоляции экипажа, проводимый на Земле, ЕКА заявляет: «Принимая во внимание, что МКС необходима для ответа на вопросы, касающиеся возможного воздействия невесомости, радиации и других специфических космических факторов, таких аспектов, как Эффект долгосрочной изоляции и заключения можно более эффективно устранить с помощью наземного моделирования». [61] Сергей Краснов, руководитель программ пилотируемых космических полетов российского космического агентства «Роскосмос», в 2011 году предположил, что «укороченная версия» МАРС-500 может быть реализована на МКС. [62]
В 2009 году, отмечая ценность самой структуры партнерства, Сергей Краснов писал: «По сравнению с партнерами, действующими по отдельности, партнеры, развивающие взаимодополняющие способности и ресурсы, могут дать нам гораздо больше уверенности в успехе и безопасности освоения космоса. МКС помогает и дальше». продвижение освоения околоземного космического пространства и реализация перспективных программ исследования и освоения Солнечной системы, включая Луну и Марс». [63] Миссия с экипажем на Марс может стать многонациональной инициативой с участием космических агентств и стран, не входящих в нынешнее партнерство по МКС. В 2010 году генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дорден заявил, что его агентство готово предложить остальным четырем партнерам пригласить Китай, Индию и Южную Корею присоединиться к партнерству по МКС. [64] Глава НАСА Чарльз Болден заявил в феврале 2011 года: «Любая миссия на Марс, скорее всего, будет глобальным усилием». [65] В настоящее время федеральное законодательство США препятствует сотрудничеству НАСА с Китаем по космическим проектам. [66]
Экипаж МКС предоставляет возможности студентам на Земле, проводя разработанные студентами эксперименты, создавая образовательные демонстрации, позволяя студентам участвовать в классных версиях экспериментов МКС, а также напрямую привлекая студентов с помощью радио и электронной почты. [67] [68] ESA предлагает широкий спектр бесплатных учебных материалов, которые можно загрузить для использования в классах. [69] За один урок учащиеся смогут ориентироваться в 3D-модели интерьера и экстерьера МКС и решать спонтанные задачи в режиме реального времени. [70]
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) стремится вдохновить детей «заниматься мастерством» и повысить их «осведомленность о важности жизни и своих обязанностях в обществе». [71] С помощью серии учебных пособий учащиеся приобретают более глубокое понимание прошлого и ближайшего будущего пилотируемых космических полетов, а также Земли и жизни. [72] [73] В экспериментах JAXA «Семена в космосе» мутационные эффекты космического полета на семена растений на борту МКС исследуются путем выращивания семян подсолнечника, которые летали на МКС около девяти месяцев. На первом этапе использования Кибо с 2008 по середину 2010 года исследователи из более чем десятка японских университетов проводили эксперименты в различных областях. [74]
Культурные мероприятия являются еще одной важной целью программы ISS. Тецуо Танака, директор Центра космической среды и использования JAXA, сказал: «В космосе есть что-то такое, что трогает даже людей, не интересующихся наукой». [75]
Любительское радио на МКС (ARISS) — это волонтерская программа, которая поощряет студентов со всего мира делать карьеру в области науки, технологий, инженерии и математики посредством возможностей любительской радиосвязи с экипажем МКС. ARISS — международная рабочая группа, состоящая из делегаций девяти стран, в том числе нескольких европейских, а также Японии, России, Канады и США. В районах, где невозможно использовать радиооборудование, громкоговорители соединяют студентов с наземными станциями, которые затем передают вызовы на космическую станцию. [76]
«Первая орбита» — полнометражный документальный фильм 2011 года о корабле «Восток-1» , первом пилотируемом космическом полете вокруг Земли. Максимально приблизив орбиту МКС к орбите «Востока-1» с точки зрения наземной траектории и времени суток, режиссер-документалист Кристофер Райли и астронавт ЕКА Паоло Несполи смогли заснять вид, который Юрий Гагарин увидел на своем новаторском орбитальном спутнике. космический полет. Эти новые кадры были объединены с оригинальными аудиозаписями миссии «Восток-1», полученными из Российского государственного архива. Несполи считается оператором - постановщиком этого документального фильма, поскольку он сам записал большую часть отснятого материала во время экспедиции 26/27. [77] Мировая премьера фильма транслировалась на YouTube в 2011 году по бесплатной лицензии через сайт firstorbit.org . [78]
В мае 2013 года командир Крис Хэдфилд снял на борту станции музыкальное видео на песню Дэвида Боуи « Space Oddity », которое было опубликовано на YouTube. [79] [80] Это был первый музыкальный клип, снятый в космосе. [81]
В ноябре 2017 года, участвуя в экспедиции 52/53 на МКС , Паоло Несполи сделал две записи своего разговорного голоса (одну на английском, а другую на родном итальянском языке) для использования в статьях Википедии . Это был первый контент, созданный в космосе специально для Википедии. [82] [83]
В ноябре 2021 года было анонсировано проведение выставки виртуальной реальности «Бесконечность», посвященной жизни на борту МКС. [84]
Поскольку Международная космическая станция является совместным многонациональным проектом, компоненты для орбитальной сборки производились в разных странах мира. Начиная с середины 1990-х годов, американские компоненты Destiny , Unity , интегрированная ферменная конструкция и солнечные батареи производились в Центре космических полетов Маршалла и на сборочном заводе Мишуда . Эти модули были доставлены в Оперативно-проверочный корпус и Технологический комплекс космической станции (SSPF) для окончательной сборки и подготовки к запуску. [85]
Российские модули, в том числе «Заря» и «Звезда» , были изготовлены в Государственном космическом научно-производственном центре имени Хруничева в Москве . Первоначально «Звезда» производилась в 1985 году как компонент Мир-2 , но «Мир-2» так и не был запущен и вместо этого стал служебным модулем МКС. [86]
Модуль Columbus Европейского космического агентства (ESA) был изготовлен на предприятии EADS Astrium Space Transportation в Бремене , Германия, вместе со многими другими подрядчиками по всей Европе. [87] Другие модули, построенные ЕКА — «Гармония », «Спокойствие» , «Леонардо MPLM » и « Купола » — первоначально производились на заводе Thales Alenia Space в Турине, Италия. [88] Конструкционные стальные корпуса модулей были доставлены самолетом в Космический центр Кеннеди SSPF для подготовки к запуску. [89]
Японский экспериментальный модуль Кибо был изготовлен на различных технологических предприятиях в Японии, в Космическом центре Цукуба NASDA (ныне JAXA) и Институте космических и астронавтических наук . Модуль « Кибо » был перевезен на корабле и доставлен самолетом на МОПС. [90]
Мобильная система обслуживания , состоящая из Canadarm2 и грейферного приспособления Dextre , производилась на различных заводах в Канаде (например, в лаборатории Дэвида Флориды ) и США по контракту Канадского космического агентства . Мобильная базовая система, соединяющая каркас для Canadarm2, установленная на рельсах, была построена компанией Northrop Grumman .
Сборка Международной космической станции, крупного проекта космической архитектуры , началась в ноябре 1998 года. [8] Российские модули запускались и стыковались роботизированно, за исключением « Рассвета» . Все остальные модули были доставлены с помощью космического корабля "Шаттл" , что потребовало установки членами экипажа МКС и шаттла с использованием Canadarm2 (SSRMS) и выхода в открытый космос (EVA); к 5 июня 2011 года они добавили 159 компонентов за более чем 1000 часов выхода в открытый космос. 127 из этих выходов в открытый космос произошли со станции, а остальные 32 были запущены из шлюзов пристыкованных космических кораблей. [91] Бета -угол станции необходимо было учитывать на всех этапах строительства. [92]
Первый модуль МКС « Заря» был запущен 20 ноября 1998 года на автономной российской ракете «Протон» . Он обеспечивал движение, управление ориентацией , связь и электроэнергию, но не имел функций долгосрочного жизнеобеспечения. Пассивный модуль НАСА «Юнити» был запущен две недели спустя на борту космического корабля «Шаттл» STS-88 и прикреплен к «Заре» астронавтами во время выхода в открытый космос. Модуль Unity имеет два герметичных стыковочных адаптера (PMA): один постоянно подключается к «Заре» , а другой позволяет космическому шаттлу состыковаться с космической станцией. В то время российская (советская) станция «Мир» еще была обитаемой, а МКС два года оставалась без экипажа. 12 июля 2000 года модуль «Звезда» был выведен на орбиту. Бортовые заранее запрограммированные команды развернули солнечные батареи и антенну связи. Затем «Звезда» стала пассивной целью сближения с «Зарей» и «Юнити» , поддерживая постоянную орбиту, в то время как корабль «Заря » — « Юнити » выполнял сближение и стыковку с помощью наземного управления и российской автоматизированной системы сближения и стыковки. Компьютер «Зари » передал управление станцией компьютеру «Звезды » вскоре после стыковки. «Звезда» добавила спальные помещения, туалет, кухню, скрубберы CO 2 , осушитель, генераторы кислорода и тренажеры, а также передачу данных, голосовую и телевизионную связь с контролем полета, что позволило обеспечить постоянное проживание на станции. [93] [94]
Первый постоянный экипаж, Экспедиция-1 , прибыл в ноябре 2000 года на корабле «Союз ТМ-31» . В конце первого дня на станции астронавт Билл Шеперд попросил использовать радиопозывной « Альфа », который он и космонавт Сергей Крикалев предпочли более громоздкой « Международной космической станции ». [95] Название « Альфа » ранее использовалось для станции в начале 1990-х годов, [96] и его использование было разрешено для всей Экспедиции 1. [97] Шепард выступал за использование нового названия для проекта. менеджеры в течение некоторого времени. Ссылаясь на военно-морскую традицию, на пресс-конференции перед запуском он сказал: «На протяжении тысячелетий люди выходили в море на кораблях. Люди проектировали и строили эти суда, спускали их на воду с хорошим чувством, что имя принесет пользу. удачи команде и успеха их путешествию». [98] Юрий Семенов , в то время президент Российской космической корпорации «Энергия » , не одобрял название « Альфа », поскольку считал, что « Мир» была первой модульной космической станцией, поэтому названия « Бета » или « Мир -2» для МКС подошло бы больше. [97] [99] [100]
Экспедиция 1 прибыла на полпути между полетами космических кораблей STS-92 и STS-97 . Каждый из этих двух полетов добавлял сегменты интегрированной ферменной конструкции станции , которая обеспечивала станцию связью в Ku-диапазоне для американского телевидения, дополнительную поддержку ориентации, необходимую для дополнительной массы USOS, и значительные солнечные батареи в дополнение к четырем существующим батареям станции. [101] В течение следующих двух лет станция продолжала расширяться. Ракета «Союз-У» доставила стыковочный отсек «Пирс» . Космические шаттлы «Дискавери », «Атлантис » и «Индевор» доставили лабораторию «Дестини » и шлюзовую камеру « Квест », а также главный роботизированный манипулятор станции «Канадарм2» и еще несколько сегментов интегрированной ферменной конструкции.
График расширения был прерван в 2003 году из-за катастрофы космического корабля "Колумбия" и, как следствие, перерыва в полетах. Использование космического корабля "Шаттл" было приостановлено до 2005 года, а STS-114 пилотировал "Дискавери" . [102] Сборка возобновилась в 2006 году с прибытием STS-115 с «Атлантисом» , который доставил на станцию второй комплект солнечных батарей. Еще несколько сегментов фермы и третий комплект массивов были поставлены на STS-116 , STS-117 и STS-118 . В результате значительного расширения энергетических возможностей станции можно было разместить больше герметичных модулей, а также были добавлены узел «Гармония» и европейская лаборатория «Колумбус» . Вскоре за ними последовали первые два компонента Кибо . В марте 2009 года STS-119 завершил строительство интегрированной ферменной конструкции с установкой четвертого и последнего комплекта солнечных батарей. Последняя секция «Кибо» была доставлена в июле 2009 года на STS-127 , за ней последовал модуль «Русский поиск» . Третий узел, «Спокойствие », был доставлен в феврале 2010 года во время STS-130 космическим кораблем « Индевор » рядом с « Куполом» , за ним последовал предпоследний российский модуль « Рассвет» в мае 2010 года. «Рассвет» был доставлен космическим кораблем « Атлантис» на STS-132 в в обмен на российский «Протон» поставка финансируемого США модуля «Заря» в 1998 году. [103] Последний герметичный модуль USOS, « Леонардо », был доставлен на станцию в феврале 2011 года на последнем полете « Дискавери» , STS-133 . [104] Альфа -магнитный спектрометр был доставлен компанией «Индевор» на STS-134 в том же году. [105]
К июню 2011 года станция состояла из 15 герметичных модулей и интегрированной ферменной конструкции. Два силовых модуля под названием НЭМ-1 и НЭМ-2. [106] еще не запущены. Новый российский основной исследовательский модуль «Наука» пристыковался в июле 2021 года [107] вместе с европейским роботизированным манипулятором, который сможет перемещаться в разные части российских модулей станции. [108] Последнее пополнение России, узловой модуль «Причал» , пристыковался в ноябре 2021 года. [109]
Полная масса станции меняется со временем. Общая стартовая масса модулей на орбите составляет около 417 289 кг (919 965 фунтов) (по состоянию на 3 сентября 2011 г. [обновлять]). [91] Масса экспериментов, запасных частей, личных вещей, экипажа, продуктов питания, одежды, топлива, запасов воды, газа, пристыкованных космических кораблей и других предметов добавляется к общей массе станции. Водород постоянно выбрасывается за борт генераторами кислорода.
МКС функционирует как модульная космическая станция, позволяющая добавлять или удалять модули из ее структуры для повышения адаптируемости.
Ниже представлена схема основных компонентов станции. Синие области — это герметичные секции, доступные экипажу без использования скафандров. Негерметичная надстройка станции обозначена красным. Запланированные компоненты показаны белым цветом, неустановленные, временно вышедшие из строя или вышедшие из эксплуатации компоненты показаны коричневым, а бывшие — серым. Другие компоненты, не находящиеся под давлением, имеют желтый цвет. Узел Unity соединяется непосредственно с лабораторией Destiny . Для наглядности они показаны отдельно. Подобные случаи наблюдаются и в других частях конструкции.
Заря ( рус . Заря , букв. «Рассвет» [б] ), также известная как Функционально-грузовой блок или ФГБ (от русского: «Функционально-грузовой блок» , букв. « Функционально-грузовой блок » или ФГБ ), представляет собой запущен первый модуль МКС. [110] ФГБ обеспечивал электроэнергию, хранение, движение и наведение МКС на начальном этапе сборки. С запуском и сборкой на орбите других модулей с более специализированным функционалом «Заря» по состоянию на август 2021 года в основном используется для хранения, как внутри гермоотсека, так и в выносных топливных баках . « Заря» является потомком космического корабля ТКС , разработанного для российской программы «Салют» . Название «Заря» («Рассвет») было присвоено ФГБ, поскольку оно означало начало новой эры международного сотрудничества в космосе. Хотя его построила российская компания, он принадлежит Соединенным Штатам. [111]
Соединительный модуль Unity , также известный как Node 1, является первым компонентом МКС, построенным в США. Он соединяет российский и американский сегменты станции, и здесь экипаж вместе обедает. [112] [113]
Модуль имеет цилиндрическую форму и имеет шесть мест для стоянки ( в носовой части , кормовой части , левом , правом борту , зените и надире ), облегчающих соединение с другими модулями. Unity имеет диаметр 4,57 метра (15 футов), длину 5,47 метра (17,9 фута), сделан из стали и был построен для НАСА компанией Boeing на производственном предприятии в Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама . Unity — первый из трёх соединительных модулей; два других — Гармония и Спокойствие . [114]
«Звезда» (русский: Звезда , что означает «звезда»), Салют ДОС-8 , также известен как служебный модуль «Звезда» . Это был третий модуль, запущенный на станцию, и он обеспечивает все системы жизнеобеспечения станции , некоторые из которых дополнены в USOS, а также жилые помещения для двух членов экипажа. Это структурный и функциональный центр Российского орбитального сегмента , который является российской частью МКС. Здесь собирается команда для устранения чрезвычайных ситуаций на станции. [115] [116] [117]
Модуль изготовлен РКК «Энергия» , при основных субподрядных работах ГКНПЦ имени Хруничева. [118] «Звезда» была запущена на ракете «Протон» 12 июля 2000 года и состыковалась с модулем «Заря» 26 июля 2000 года.
Модуль «Дестини» , также известный как «Лаборатория США», является основным операционным комплексом для американских исследовательских грузов на борту МКС. [119] [120] Она была пристыкована к модулю Unity и активирована в течение пяти дней в феврале 2001 года. [121] Destiny — первая постоянно действующая орбитальная исследовательская станция НАСА с тех пор, как Skylab была освобождена в феврале 1974 года. Компания Boeing начала строительство исследовательской лаборатории массой 14,5 тонн (32 000 фунтов) в 1995 году на сборочном заводе Мишуда, а затем в Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама. [119] Destiny был отправлен в Космический центр Кеннеди во Флориде в 1998 году и передан НАСА для предстартовой подготовки в августе 2000 года. Он был запущен 7 февраля 2001 года на борту космического корабля " Атлантис" на STS-98 . [121] Астронавты работают внутри герметичного объекта и проводят исследования во многих научных областях. Ученые всего мира будут использовать результаты для улучшения своих исследований в области медицины, техники, биотехнологии, физики, материаловедения и наук о Земле. [120]
Объединенный шлюзовой шлюз (также известный как «Квест») предоставлен США и обеспечивает возможность выхода в открытый космос (EVA) на базе МКС с использованием либо американского блока для выхода в открытый космос (EMU), либо российских костюмов «Орлан» для выхода в открытый космос. [122] Перед запуском шлюза выходы в открытый космос осуществлялись либо с американского космического корабля "Шаттл" (в пристыкованном состоянии), либо из переходной камеры служебного модуля. Из-за множества системных и конструктивных отличий с Шаттла можно было использовать только скафандры США, а со Служебного модуля - только российские скафандры. Joint Airlock решает эту краткосрочную проблему, позволяя использовать одну (или обе) системы скафандров. [123]
Объединенный шлюзовой шлюз был запущен на МКС-7А/STS-104 в июле 2001 года и прикреплен к правому стыковочному порту узла 1. [124] Объединенный шлюзовой шлюз имеет длину 20 футов, диаметр 13 футов и вес 6,5 фунтов. тонн. Объединенный шлюзовой шлюз был построен компанией Boeing в Центре космических полетов имени Маршалла. Объединенный шлюзовой шлюз был запущен с помощью газовой сборки высокого давления. Газовая сборка высокого давления была установлена на внешней поверхности шлюзового шлюза и будет обеспечивать операции выхода в открытый космос дыхательными газами и дополнять систему пополнения запасов газа служебного модуля. Объединенный шлюзовой шлюз состоит из двух основных компонентов: шлюзового шлюза для экипажа, из которого астронавты и космонавты покидают МКС, и шлюзового шлюза для оборудования, предназначенного для хранения снаряжения для выхода в открытый космос и для так называемых ночных «лагерей», где азот выводится из тел космонавтов в течение ночи по мере падения давления. подготовка к выходам в открытый космос на следующий день. Это облегчает изгибы, поскольку астронавты восстанавливают давление после выхода в открытый космос. [123]
Шлюз для экипажа был создан на основе внешнего шлюза космического корабля "Шаттл". Он оснащен освещением, внешними поручнями и узлом интерфейса шлангокабеля (UIA). МАУ расположен на одной из стенок шлюза экипажа и обеспечивает линию подачи воды, линию возврата сточных вод и линию подачи кислорода. МАУ также предоставляет средства связи и интерфейсы питания скафандров и может поддерживать два скафандра одновременно. Это могут быть как два американских скафандра EMU, два российских скафандра «ОРЛАН», так и по одному каждой конструкции.
«Поиск» (русский: По́иск , букв. «Поиск») был запущен 10 ноября 2009 года [125] [126] на модифицированном космическом корабле «Прогресс » под названием « Прогресс М-МИМ2 » на ракете «Союз-У» со стартовой площадки 1 на Байконуре . Космодром в Казахстане . «Поиск» используется в качестве российского шлюзового модуля, содержащего два одинаковых люка для выхода в открытый космос. Открывающийся наружу люк на космической станции «Мир» вышел из строя после того, как он слишком быстро распахнулся после разблокировки из-за небольшого давления воздуха, оставшегося в шлюзовой камере. [127] Все люки для выхода в открытый космос на МКС открываются внутрь и герметичны. «Поиск» используется для хранения, обслуживания и ремонта российских скафандров «Орлан» и обеспечивает вход на случай непредвиденных обстоятельств для экипажа, использующего немного более громоздкие американские скафандры. Самый внешний стыковочный порт модуля позволяет стыковать космические корабли «Союз» и «Прогресс», а также автоматическую передачу топлива в хранилище РСН и обратно. [128] С момента вылета идентичного модуля «Пирс» 26 июля 2021 года «Поиск» служил единственным шлюзом на ROS.
«Гармония» , также известная как «Узел 2 », является «служебным центром» МКС. Он соединяет лабораторные модули США, Европы и Японии, а также обеспечивает электроэнергию и электронные данные. Здесь расположены спальные каюты для четырех членов экипажа. [129]
«Гармония» была успешно запущена в космос на борту космического корабля « Шаттл» STS - 120 23 октября 2007 года . в передней части лаборатории Destiny 14 ноября 2007 года. [134] «Гармония» увеличила жилой объем станции на 75,5 м 3 (2666 куб. футов), увеличившись почти на 20 процентов, с 424,8 до 500,2 м 3 (с 15 000 до 17 666 куб. футов). куб футов). Успешная установка означала, что с точки зрения НАСА станция считалась «завершенным ядром США».
«Спокойствие» , также известное как «Узел 3», — модуль МКС. Он содержит системы экологического контроля, системы жизнеобеспечения , туалет, тренажеры и наблюдательный купол .
Европейское космическое агентство и Итальянское космическое агентство заказали Tranquility, произведенный Thales Alenia Space . На церемонии 20 ноября 2009 года право собственности на модуль было передано НАСА. [135] 8 февраля 2010 года НАСА запустило модуль космического корабля «Шаттл» STS-130 .
«Колумбус» — это научная лаборатория, которая является частью МКС и представляет собой крупнейший вклад Европейского космического агентства в развитие станции.
Как и модули «Гармония» и «Спокойствие» , лаборатория «Колумбус» была построена в Турине , Италия, компанией Thales Alenia Space . Функциональное оборудование и программное обеспечение лаборатории разработано компанией EADS в Бремене , Германия. Он также был интегрирован в Бремене, а затем отправлен в Космический центр Кеннеди во Флориде на самолете Airbus Beluga . Он был запущен на борту космического корабля "Атлантис" 7 февраля 2008 года рейсом STS-122 . Он рассчитан на десять лет эксплуатации. Модуль управляется Центром управления «Колумбус» , расположенным в Немецком центре космических операций , входящем в состав Немецкого аэрокосмического центра в Оберпфаффенхофене недалеко от Мюнхена , Германия.
Европейское космическое агентство потратило 1,4 миллиарда евро (около 2 миллиардов долларов США ) на строительство «Колумбуса» , включая проводимые им эксперименты и наземную инфраструктуру управления, необходимую для их эксплуатации. [136]
Японский экспериментальный модуль (JEM), получивший прозвище Кибо (きぼう, Кибо , Надежда) — японский научный модуль для Международной космической станции (МКС), разработанный JAXA. Это самый большой модуль МКС, прикрепленный к модулю «Гармония» . Первые две части модуля были запущены в ходе миссий космических кораблей STS-123 и STS-124 . Третий и последний компоненты были запущены на СТС-127 . [137]
Купол — обсерватория МКС, построенная ЕКА . Его название происходит от итальянского слова cupola , что означает « купол ». Его семь окон используются для проведения экспериментов, стыковок и наблюдений за Землей. Он был запущен на борту космического корабля "Шаттл" STS-130 8 февраля 2010 года и прикреплен к модулю " Спокойствие" (Узел 3). После прикрепления купола сборка МКС достигла 85 процентов. Центральное окно купола имеет диаметр 80 см (31 дюйм) . [138]
Рассвет ( русский : Рассвет ; букв. «Рассвет»), также известный как Мини-исследовательский модуль 1 (МИМ-1) ( русский : Малый исследовательский модуль , МИМ 1 ) и ранее известный как Стыковочный грузовой модуль (DCM), является компонент Международной космической станции (МКС). Конструкция модуля аналогична стыковочному модулю "Мир " , запущенному на СТС-74 в 1995 году. "Рассвет" в основном используется для хранения грузов и в качестве стыковочного узла для посещения космических кораблей. Он был доставлен на МКС на борту космического корабля " Атлантис" в рамках миссии STS-132 14 мая 2010 года [139] и был соединен с МКС 18 мая 2010 года. [140] Люк, соединяющий "Рассвет" с МКС, был впервые открыт 20 мая 2010 года. Май 2010 г. [141] 28 июня 2010 г. космический корабль «Союз ТМА-19» осуществил первую стыковку с модулем. [142]
Шлюз ШК рассчитан на полезную нагрузку габаритами до 1200×500×500 мм (47×20×20 дюймов), имеет объем 2,1 м 3 , массу 1050 кг и потребляет 1,5 кВт электроэнергии. мощность на пике. Перед причаливанием MLM к МКС шлюзовой шлюз укладывается как часть MRM1 . [143] 4 мая 2023 года в 01:00 UTC камера была перемещена манипулятором ДЗО и пришвартована к переднему активному стыковочному узлу гермостыковочного узла модуля «Наука» во время выхода в открытый космос ВКД-57. Он предназначен для использования:
Постоянный многоцелевой модуль Леонардо (ПММ) — модуль Международной космической станции . Он был доставлен в космос на борту космического корабля "Шаттл" STS-133 24 февраля 2011 года и установлен 1 марта. Леонардо в основном используется для хранения запасных частей, расходных материалов и отходов на МКС, которые до этого хранились в разных местах космической станции. Это также зона личной гигиены астронавтов, живущих в орбитальном сегменте США . Leonardo PMM до 2011 года был многоцелевым логистическим модулем ( MPLM), но был модифицирован до текущей конфигурации. Раньше это был один из двух MPLM, используемых для доставки грузов на МКС и обратно с помощью космического корабля «Шаттл». Модуль был назван в честь итальянского эрудита Леонардо да Винчи .
Расширяемый модуль активности Бигелоу ( BEAM) — это экспериментальный расширяемый модуль космической станции, разработанный компанией Bigelow Aerospace по контракту с НАСА для испытаний в качестве временного модуля на Международной космической станции (МКС) с 2016 по 2020 год. Он прибыл на Землю МКС 10 апреля 2016 года [146] была пришвартована к станции 16 апреля в узле «Спокойствие 3», а 28 мая 2016 года была расширена и опрессована.
Международный стыковочный адаптер (IDA) — это адаптер стыковочной системы космического корабля , разработанный для преобразования APAS-95 в стыковочную систему НАСА (NDS). IDA размещается на каждом из двух открытых стыковочных адаптеров под давлением (PMA) МКС , оба из которых подключены к модулю «Гармония» .
В настоящее время на станции установлены два международных стыковочных адаптера. Первоначально IDA-1 планировалось установить на PMA-2, расположенном в переднем порту « Гармонии », а IDA-2 — на PMA-3 в зените « Гармонии ». После того, как IDA-1 была уничтожена в результате инцидента при запуске , IDA-2 была установлена на PMA-2 19 августа 2016 года, [147] а IDA-3 была позже установлена на PMA-3 21 августа 2019 года. [148]
Модуль шлюза NanoRacks Bishop — это коммерчески финансируемый модуль шлюза , запущенный на МКС на корабле SpaceX CRS-21 6 декабря 2020 года. [149] [150] Модуль был построен компаниями NanoRacks , Thales Alenia Space и Boeing. [151] Он будет использоваться для развертывания CubeSat , небольших спутников и другой внешней полезной нагрузки для НАСА, CASIS и других коммерческих и государственных заказчиков. [152]
Наука (русский: Наука , букв. «Наука»), также известная как Многоцелевой лабораторный модуль-модернизация (МЛМ-У), (русский: Многоцелевой лабораторный модуль , усоверше́нственный, или МЛМ-У) — это компонент, финансируемый Роскосмосом. МКС, запущенная 21 июля 2021 года в 14:58 UTC. В первоначальных планах МКС «Наука» должна была использовать место стыковочно-вещевого модуля (DSM), но позже DSM был заменен модулем «Рассвет» и перемещен в надир « Зари » . «Наука» была успешно пристыкована к надирному порту «Звезды » 29 июля 2021 года в 13:29 UTC, заменив модуль «Пирс» .
В надирном порту у него был временный стыковочный адаптер для полетов с экипажем и без экипажа до прибытия «Причала», где незадолго до прибытия он был удален отбывающим космическим кораблем «Прогресс». [153]
.jpg/1280px-Russian_Spacewalkers_dwarfed_by_the_Nauka_and_Prichal_modules_2_(cropped).jpg)
Причал , также известный как Узловой Модуль или УМ (русский: Узловой Модуль Причал , букв. «Причал узлового модуля»), [154] представляет собой 4-тонный (8800 фунтов) [155] шарообразный модуль, который обеспечит российский сегмент. дополнительные стыковочные узлы для приема кораблей «Союз МС» и «Прогресс МС». Запуск УМ состоялся в ноябре 2021 года. [156] Он был интегрирован со специальной версией грузового корабля «Прогресс» и запущен штатной ракетой «Союз» со стыковкой к надирному порту модуля « Наука ». Один порт оснащен активной гибридной док-станцией, позволяющей стыковаться с модулем MLM. Остальные пять портов являются пассивными гибридами, позволяющими стыковать корабли «Союз» и «Прогресс», а также более тяжелые модули и будущие космические корабли с модифицированными стыковочными системами. Узловой модуль должен был стать единственным постоянным элементом отмененного Орбитального пилотируемого монтажно-экспериментального комплекса (ОПСЭК). [156] [157] [158]
МКС имеет большое количество внешних компонентов, не требующих герметизации. Самая большая из них — это интегрированная ферменная конструкция (ITS), к которой крепятся основные солнечные батареи и тепловые радиаторы станции . [159] ИТС состоит из десяти отдельных сегментов, образующих конструкцию длиной 108,5 метров (356 футов). [8]
Предполагалось, что станция будет иметь несколько меньших внешних компонентов, таких как шесть роботизированных манипуляторов, три внешние складские платформы (ESP) и четыре логистических носителя ExPRESS (ELC). [160] [161] Хотя эти платформы позволяют развертывать и проводить эксперименты (включая MISSE , STP-H3 и миссию по дозаправке роботов ) в космическом вакууме, обеспечивая электричеством и локально обрабатывая экспериментальные данные, их основной функцией является хранение запасные орбитальные сменные блоки (ОРУ). ORU — это детали, которые можно заменить в случае выхода из строя или истечения расчетного срока службы, включая насосы, резервуары для хранения, антенны и аккумуляторные блоки. Такие подразделения заменяются либо астронавтами во время выхода в открытый космос, либо роботизированным оружием. [162] Несколько миссий шаттла были посвящены доставке ОРУ, в том числе STS-129 , [163] STS-133, [164] и STS-134. [165] По состоянию на январь 2011 года [обновлять]использовался только один вид транспортировки ORU – японское грузовое судно HTV-2 , которое доставляло FHRC и CTC-2 через открытый поддон (EP). [166] [ нужно обновить ]
Существуют также меньшие по размеру установки для воздействия, установленные непосредственно на лабораторных модулях; Открытый объект Кибо служит внешним « крыльцом » для комплекса Кибо , [167] а объект в европейской лаборатории Колумбуса обеспечивает электропитание и соединения для передачи данных для таких экспериментов, как Европейский центр по изучению технологий [168] [169] и Атомный центр . Часовой ансамбль в космосе . [170] Прибор дистанционного зондирования SAGE III-ISS был доставлен на станцию в феврале 2017 года на борту CRS-10 , [171] а эксперимент NICER был доставлен на борт CRS-11 в июне 2017 года. [172] Крупнейшая научная полезная нагрузка. На МКС снаружи установлен Альфа-магнитный спектрометр (AMS), эксперимент по физике элементарных частиц, запущенный на STS-134 в мае 2011 года, и установлен снаружи на ITS. AMS измеряет космические лучи в поисках доказательств существования темной материи и антиматерии. [173] [174]
Коммерческая платформа размещения внешней полезной нагрузки Bartolomeo производства Airbus была запущена 6 марта 2020 года на борту CRS-20 и прикреплена к европейскому модулю Columbus . Он обеспечит дополнительные 12 слотов для внешней полезной нагрузки в дополнение к восьми на ExPRESS Logistics Carriers , десяти на Kibō и четырем на Columbus . Система предназначена для роботизированного обслуживания и не требует вмешательства космонавта. Он назван в честь младшего брата Христофора Колумба. [175] [176] [177]
.jpg/1280px-ISS-65_Nauka_and_Soyuz_MS-18_docked_to_the_International_Space_Station_(1).jpg)
В мае 2010 года оборудование для «Науки» было запущено на STS-132 (в рамках соглашения с НАСА) и доставлено космическим кораблем « Атлантис» . Оборудование весом 1,4 тонны крепилось снаружи « Рассвета» (МРМ-1). Он включал в себя запасной локтевой сустав для европейской роботизированной руки (ERA) (который был запущен вместе с «Наукой» ) и портативный рабочий пост ERA, используемый во время выходов в открытый космос, а также дополнительный тепловой радиатор RTOd и внутреннее оборудование рядом с герметичным экспериментальным шлюзом. [145]
Радиатор RTOd добавляет « Науке» дополнительные возможности охлаждения , что позволяет модулю проводить больше научных экспериментов. [145]
ДЗП использовалась для снятия радиатора РТОд с « Рассвета » и переброски на « Науку» во время выхода в открытый космос ВКД-56. Позже он был активирован и полностью развернут при выходе в открытый космос ВКД-58. [178] Этот процесс занял несколько месяцев. В августе 2023 года во время выхода в открытый космос ВКД-60 также была передана портативная рабочая платформа, которую можно прикрепить к концу ДЗ, чтобы космонавты могли «ехать» на конце руки во время выхода в открытый космос. [179] [180] Однако даже после нескольких месяцев оснащения выходов в открытый космос и установки теплового радиатора РТОд, спустя полгода, радиатор РТОд вышел из строя перед активным использованием «Науки» (цель установки РТОд — излучение тепла от экспериментов «Наука»). Неисправность, течь, привела в негодность для «Науки» радиатор РТОд. Это третья протечка радиатора МКС после протечек радиаторов кораблей «Союз МС-22» и «Прогресс МС-21» . Если запасной МРК недоступен, эксперименты «Науки» придется полагаться на главный пусковой радиатор «Науки», и модуль никогда не сможет быть использован на полную мощность. [181] [182]
Еще одним оснащением МЛМ является 4-сегментный внешний интерфейс полезной нагрузки, называемый «Средства крепления крупногабаритных объектов», СККО. [183] Доставлены в «Науку» в двух частях «Прогрессом МС-18» (часть LCCS) и «Прогрессом МС-21» (часть SCCCS) в рамках комплектации модуля для активации. [184] [185] [186] [187] Он был вынесен наружу и установлен на кормовой базовой точке ЗРК на «Науке» во время выхода в открытый космос ВКД-55. [188] [189] [190] [191]
Интегрированная ферменная конструкция служит основой для основной системы дистанционного манипулятора станции, мобильной системы обслуживания (MSS), которая состоит из трех основных компонентов:
К « Заре» на STS-134 был добавлен захват , позволяющий Canadarm2 проникнуть на российский орбитальный сегмент. [165] Во время STS-134 также была установлена 15-метровая (50 футов) система датчиков на стреле орбитального аппарата (OBSS), которая использовалась для проверки плиток теплозащитного экрана во время миссий космических шаттлов и которую можно использовать на станции для увеличения дальности действия. МСС. [165] Персонал на Земле или МКС может управлять компонентами ПСС с помощью дистанционного управления, выполняя работы за пределами станции без необходимости выхода в открытый космос.
Японская система дистанционного манипулятора , которая обслуживает открытый объект Кибо , [195] была запущена на STS-124 и прикреплена к герметичному модулю Кибо . [196] Рука похожа на руку космического челнока, поскольку она постоянно прикреплена к одному концу и имеет фиксирующийся концевой эффектор для стандартных захватов на другом.
Европейский роботизированный манипулятор , который будет обслуживать российский орбитальный сегмент, был запущен вместе с модулем «Наука» . [197] ROS не требует манипулирования космическим кораблем или модулями, поскольку все космические корабли и модули стыкуются автоматически и могут быть выброшены таким же образом. Экипаж использует два грузовых крана «Стрела» ( русский : Стрела , букв. «Стрела») во время выхода в открытый космос для перемещения экипажа и оборудования вокруг ROS. Каждый кран «Стрела» имеет массу 45 кг (99 фунтов).
«Пирс» (русский: Пирс, букв. «Пирс») был запущен 14 сентября 2001 года в качестве миссии сборки МКС 4R на российской ракете «Союз-У» с использованием модифицированного космического корабля « Прогресс М-СО1» в качестве разгонного блока. «Пирс» был отстыкован от «Прогресса МС-16» 26 июля 2021 года в 10:56 UTC и сошел с орбиты в тот же день в 14:51 UTC, чтобы освободить место для модуля «Наука» , который будет прикреплен к космической станции. До отлета «Пирс» служил основным российским шлюзом на станции и использовался для хранения и ремонта российских скафандров «Орлан».
В январе 2020 года НАСА заключило с Axiom Space контракт на строительство коммерческого модуля для МКС. Контракт заключен в рамках программы NextSTEP2 . НАСА провело переговоры с Axiom о твердом контракте с фиксированной ценой на строительство и поставку модуля, который будет прикреплен к переднему порту модуля «Гармония» (Узел 2) космической станции . Хотя НАСА ввело в эксплуатацию только один модуль, Axiom планирует построить целый сегмент, состоящий из пяти модулей, включая узловой модуль, орбитальный исследовательский и производственный комплекс, среду обитания экипажа и «Земную обсерваторию с большими окнами». Ожидается, что сегмент Axiom значительно увеличит возможности и ценность космической станции, позволяя использовать более крупные экипажи и осуществлять частные космические полеты других организаций. Axiom планирует преобразовать этот сегмент в автономную космическую станцию после вывода МКС из эксплуатации, с намерением, чтобы она стала преемницей МКС. [198] [199] [200] Canadarm 2 также поможет причалить модули космической станции «Аксиома» к МКС и продолжит работу на космической станции «Аксиома» после вывода из эксплуатации МКС в конце 2020-х годов. [201]
По состоянию на декабрь 2023 года Axiom Space рассчитывает запустить первый модуль, Hab One, в конце 2026 года. [202]
Производство компании Bigelow Aerospace . В августе 2016 года Бигелоу заключил соглашение с НАСА о разработке полноразмерного наземного прототипа Deep Space Habitation на базе B330 в рамках второго этапа партнерства по исследованию новых космических технологий. Модуль называется Expandable Bigelow Advanced Station Enhancement (XBASE), поскольку Бигелоу надеется протестировать модуль, прикрепив его к Международной космической станции.
Компания Nanoracks , после заключения контракта с НАСА и получения награды NextSTEP Phase II, в настоящее время разрабатывает свою концепцию «Независимость-1» (ранее известную как «Иксион»), которая превратит отработанные ракетные баки в обитаемую жилую зону для испытаний в космосе. Весной 2018 года Nanoracks объявила, что Иксион теперь известен как Независимость-1, первый «форпост» в программе космических аванпостов Nanoracks.
Если эта центрифуга будет произведена, она станет первой демонстрацией в космосе центрифуги достаточного масштаба для создания искусственных эффектов частичной перегрузки. Он будет спроектирован как спальный модуль для экипажа МКС.
Несколько модулей, запланированных для станции, были отменены в ходе программы МКС. Причины включают бюджетные ограничения, отсутствие необходимости в модулях и модернизацию станции после катастрофы в Колумбии в 2003 году . В американском модуле размещения центрифуг предполагалось проводить научные эксперименты при различных уровнях искусственной гравитации . [203] Жилой модуль США должен был служить жилыми помещениями станции. Вместо этого жилые помещения теперь разбросаны по всей станции. [204] Американский временный модуль управления и двигательный модуль МКС заменили бы функции « Звезды» в случае неудачного запуска. [205] Для научных исследований было запланировано два российских исследовательских модуля . [206] Они бы пристыковались к российскому универсальному стыковочному модулю . [207] Российская научная энергетическая платформа обеспечивала бы электроэнергией российский орбитальный сегмент независимо от солнечных батарей ITS.
Science Power Module 1 ( SPM-1 , также известный как NEM-1 ) и Science Power Module 2 ( SPM-2 , также известный как NEM-2 ) — это модули, которые изначально планировалось прибыть на МКС не ранее 2024 года, и стыковка с модулем «Причал» , который в настоящее время пристыкован к модулю «Наука» . [158] [208] В апреле 2021 года Роскосмос объявил, что НЭМ-1 будет перепрофилирован в качестве основного модуля предлагаемой Российской орбитальной станции обслуживания (РОСС), запуск которой состоится не ранее 2027 года [209] и стыковка со свободным космосом. летающий модуль «Наука» до или после спуска МКС с орбиты. [210] [211] NEM-2 может быть преобразован в другой основной «базовый» модуль, который будет запущен в 2028 году. [212]
К критически важным системам относятся система контроля атмосферы, система водоснабжения, объекты продовольственного снабжения, санитарно-гигиеническое оборудование, оборудование для обнаружения и тушения пожаров. Системы жизнеобеспечения Российского орбитального сегмента размещены в служебном модуле «Звезда» . Некоторые из этих систем дополняются оборудованием USOS. Лаборатория «Наука» располагает полным набором систем жизнеобеспечения.
Атмосфера на борту МКС аналогична земной . [213] Нормальное давление воздуха на МКС составляет 101,3 кПа (14,69 фунтов на квадратный дюйм); [214] так же, как и на уровне моря на Земле. Атмосфера, подобная земной, обеспечивает комфорт экипажа и намного безопаснее, чем атмосфера с чистым кислородом, из-за повышенного риска пожара, подобного тому, который привел к гибели экипажа Аполлона- 1 . [215] [ нужен лучший источник ] Атмосферные условия, подобные земным, поддерживались на всех российских и советских космических кораблях. [216]
Система «Электрон» на борту «Звезды» и аналогичная система в Destiny генерируют кислород на борту станции. [217] Экипаж имеет запасной вариант в виде баллонов с кислородом и канистр для генерации твердого топлива (SFOG), системы химического генератора кислорода . [218] Углекислый газ удаляется из воздуха системой «Воздух» на «Звезде» . Другие побочные продукты метаболизма человека, такие как метан из кишечника и аммиак из пота, удаляются фильтрами с активированным углем . [218]
Частью системы контроля атмосферы ROS является подача кислорода. Тройное резервирование обеспечивается блоком «Электрон», твердотопливными генераторами и запасенным кислородом. Основным источником кислорода является установка «Электрон», которая производит O 2 и H 2 путем электролиза воды и выбрасывает H 2 за борт. Система мощностью 1 кВт (1,3 л.с.) потребляет примерно один литр воды на члена экипажа в день. Эта вода либо привозится с Земли, либо перерабатывается из других систем. «Мир» был первым космическим кораблем, использовавшим оборотную воду для производства кислорода. Вторичная подача кислорода осуществляется за счет сжигания кислородобразующих картриджей «Вика» (см. также ЭКЛСС МКС ). Разложение каждой «свечи» занимает 5–20 минут при температуре 450–500 °C (842–932 °F), в результате чего образуется 600 литров (130 имп галлонов; 160 галлонов США) O 2 . Этот агрегат управляется вручную. [219]
Орбитальный сегмент США имеет резервные запасы кислорода из герметичного резервуара для хранения на модуле шлюза Quest , поставленного в 2001 году, дополненного десятью годами позже созданной ЕКА усовершенствованной системой замкнутого цикла (ACLS) в модуле « Спокойствие» (узел 3), которая производит O 2 электролизом. [220] Произведенный водород объединяется с углекислым газом из атмосферы кабины и преобразуется в воду и метан.
Двусторонние солнечные батареи обеспечивают электроэнергию МКС. Эти двусторонние ячейки собирают прямой солнечный свет с одной стороны и свет, отраженный от Земли с другой, и более эффективны и работают при более низкой температуре, чем односторонние ячейки, обычно используемые на Земле. [221]
Российский сегмент станции, как и большинство космических кораблей, использует низковольтное напряжение 28 В постоянного тока от двух вращающихся солнечных батарей, установленных на «Звезде» . USOS использует напряжение 130–180 В постоянного тока от фотоэлектрической батареи USOS, мощность стабилизируется и распределяется при напряжении 160 В постоянного тока и преобразуется в необходимое пользователю напряжение 124 В постоянного тока. Более высокое распределительное напряжение позволяет использовать проводники меньшего размера и легче за счет безопасности экипажа. Два сегмента станции делят мощность с преобразователями.
Солнечные батареи USOS расположены в виде четырех пар крыльев, общая мощность которых составляет от 75 до 90 киловатт. [4] Эти массивы обычно отслеживают Солнце, чтобы максимизировать выработку энергии. Каждый массив имеет площадь около 375 м 2 (4036 кв. футов) и длину 58 м (190 футов). В полной конфигурации солнечные батареи отслеживают Солнце, вращая альфа- подвес один раз за виток; бета -подвес следует за более медленными изменениями угла Солнца к плоскости орбиты. В режиме «Ночной планер» солнечные батареи выравниваются параллельно земле в ночное время, чтобы уменьшить значительное аэродинамическое сопротивление на относительно низкой высоте орбиты станции. [222]
Первоначально на станции использовались перезаряжаемые никель-водородные батареи ( NiH 2 ) для непрерывного питания в течение 45 минут каждой 90-минутной орбиты, на которой она затмевается Землей. Подзарядка аккумуляторов осуществляется на дневной стороне орбиты. Они имели срок службы 6,5 лет (более 37 000 циклов зарядки/разрядки) и регулярно заменялись в течение ожидаемого 20-летнего срока службы станции. [223] Начиная с 2016 года никель-водородные батареи были заменены литий-ионными батареями , которых, как ожидается, хватит до окончания программы МКС. [224]
Большие солнечные панели станции создают высокую разность потенциалов между станцией и ионосферой. Это может вызвать искрение на изолирующих поверхностях и распыление проводящих поверхностей, поскольку ионы ускоряются плазменной оболочкой космического корабля. Чтобы смягчить это, плазменные контакторы создают пути тока между станцией и плазмой окружающего пространства. [225]
Системы и эксперименты станции потребляют большое количество электроэнергии, почти вся из которой преобразуется в тепло. Чтобы поддерживать внутреннюю температуру в допустимых пределах, пассивная система термоконтроля (PTCS) состоит из материалов внешней поверхности, изоляции, такой как MLI, и тепловых трубок. Если PTCS не может справиться с тепловой нагрузкой, температуру поддерживает внешняя активная система термоконтроля (EATCS). EATCS состоит из внутреннего нетоксичного водяного контура охлаждения, используемого для охлаждения и осушения атмосферы, который передает собранное тепло во внешний контур жидкого аммиака . Из теплообменников аммиак перекачивается во внешние радиаторы, которые выделяют тепло в виде инфракрасного излучения, а затем обратно на станцию. [226] EATCS обеспечивает охлаждение всех герметичных модулей США, включая «Кибо» и «Колумбус» , а также основную электронику распределения энергии ферм S0, S1 и P1. Он может отклонить мощность до 70 кВт. Это намного больше, чем 14 кВт ранней внешней системы активного термоконтроля (EEATCS) через Early Ammonia Servicer (EAS), которая была запущена на STS-105 и установлена на ферме P6. [227]
Радиосвязь обеспечивает связь телеметрии и научных данных между станцией и центрами управления полетами . Радиосвязь также используется во время процедур сближения и стыковки , а также для аудио- и видеосвязи между членами экипажа, диспетчерами полета и членами семей. В результате МКС оснащена внутренними и внешними системами связи, используемыми для разных целей. [228]
Российский орбитальный сегмент напрямую связывается с землей через антенну «Лира» , установленную на «Звезде» . [67] [229] Антенна «Лира» также имеет возможность использовать спутниковую систему ретрансляции данных «Луч» . [67] Эта система пришла в негодность в 1990-е годы и поэтому не использовалась в первые годы существования МКС, [67] [230] [231] хотя были запущены два новых спутника «Луч» — «Луч -5А» и «Луч -5Б». в 2011 и 2012 годах соответственно для восстановления работоспособности системы. [232] Другая российская система связи — « Восход-М» , которая обеспечивает внутреннюю телефонную связь между «Звездой» , «Зарей» , «Пирсом» , «Поиском» и USOS, а также обеспечивает УКВ-радиосвязь с наземными центрами управления через антенны на внешней стороне «Звезды » . [233]
Орбитальный сегмент США (USOS) использует две отдельные радиоканалы: системы диапазона S (аудио, телеметрия, управление — расположены на ферме P1/S1) и диапазона K u (аудио, видео и данные — расположены на ферме Z1 ). . Эти передачи направляются через спутниковую систему слежения и ретрансляции данных США (TDRSS) на геостационарной орбите , что обеспечивает практически непрерывную связь в реальном времени с Центром управления полетами Кристофера К. Крафта-младшего (MCC-H) в Хьюстоне . [67] [234] [228] Каналы передачи данных для Canadarm2, европейской лаборатории Колумбуса и японских модулей Кибо изначально также маршрутизировались через системы S-диапазона и K u- диапазона, а Европейская система ретрансляции данных и аналогичная японская система должны были в конечном итоге дополнить TDRSS в этой роли. [234] [235] Связь между модулями осуществляется по внутренней беспроводной сети . [236]
УВЧ-радио используется астронавтами и космонавтами, совершающими выходы в открытый космос, а также другими космическими кораблями, которые пристыковываются к станции или отстыковываются от нее. [67] Автоматизированные космические аппараты оснащены собственным оборудованием связи; Для точной стыковки со станцией квадроцикл использовал лазер, прикрепленный к космическому кораблю, и оборудование бесконтактной связи, прикрепленное к «Звезде» . [237] [238]
На МКС установлено около 100 ноутбуков IBM/Lenovo ThinkPad и HP ZBook 15 . На ноутбуках работают операционные системы Windows 95 , Windows 2000 , Windows XP , Windows 7 , Windows 10 и Linux . [239] Каждый компьютер представляет собой коммерческую готовую покупку, которая затем модифицируется с точки зрения безопасности и работы, включая обновления разъемов, охлаждения и питания, чтобы соответствовать системе питания 28 В постоянного тока станции и среде невесомости. Тепло, выделяемое ноутбуками, не поднимается вверх, а застаивается вокруг ноутбука, поэтому необходима дополнительная принудительная вентиляция. Ноутбуки портативной компьютерной системы (PCS) подключаются к основному компьютеру управления и контроля (C&C MDM) в качестве удаленных терминалов через адаптер USB- 1553 . [240] Ноутбуки компьютеров поддержки станции (SSC) на борту МКС подключаются к беспроводной локальной сети станции через Wi-Fi и Ethernet, который соединяется с землей через Ku - диапазон. Первоначально это обеспечивало скорость загрузки 10 Мбит/с и выгрузки 3 Мбит/с со станции, [241] [242] НАСА обновило систему в конце августа 2019 года и увеличило скорость до 600 Мбит/с. [243] Жесткие диски ноутбуков иногда выходят из строя и требуют замены. [244] Другие сбои компьютерного оборудования включают случаи в 2001, 2007 и 2017 годах; некоторые из этих сбоев потребовали, чтобы EVA заменили компьютерные модули во внешних устройствах. [245] [246] [247] [248]
Операционная система, используемая для основных функций станции, — это дистрибутив Debian Linux . [249] Переход с Microsoft Windows на Linux был осуществлен в мае 2013 года из соображений надежности, стабильности и гибкости. [250]
В 2017 году к МКС в рамках миссии ОА-7 был запущен облачный компьютер SG100. [251] Он был изготовлен тайваньской компанией NCSIST и разработан в сотрудничестве с Academia Sinica и Национальным центральным университетом по контракту с НАСА. [252]
Члены экипажа МКС имеют доступ к Интернету , а значит и к сети . [253] [254] Впервые эта функция была включена в 2010 году, [253] что позволило астронавту НАСА Ти Джею Кримеру написать первый твит из космоса. [255] Доступ осуществляется через подключенный к Интернету компьютер в Хьюстоне с использованием режима удаленного рабочего стола , тем самым защищая МКС от вирусного заражения и попыток взлома. [253]
Каждому постоянному экипажу присваивается номер экспедиции. Экспедиции длятся до шести месяцев, от запуска до расстыковки, «приращение» охватывает тот же период времени, но включает грузовые космические корабли и все виды деятельности. Экспедиции с 1 по 6 состояли из экипажей из трех человек. Экспедиции с 7 по 12 были сокращены до безопасного минимума в две после уничтожения шаттла НАСА « Колумбия» . Начиная с 13-й экспедиции примерно в 2010 году экипаж постепенно увеличился до шести человек . МКС изначально создавалась для этого. [259] [260]
Геннадий Падалка , участник экспедиций 9 , 19/20 , 31/32 и 43/44 и командир 11 - й экспедиции , провел в космосе больше времени, чем кто-либо другой, в общей сложности 878 дней, 11 часов и 29 минут . [261] Пегги Уитсон провела в космосе больше всех американцев: 675 дней, 3 часа и 48 минут за время пребывания в экспедициях 5 , 16 , 50/51/52 и миссии « Аксиома 2 » . [262] [263]
Путешественников, которые платят за свой полет в космос, Роскосмос и НАСА называют участниками космических полетов , а иногда их называют «космическими туристами» - термин, который им обычно не нравится. [e] По состоянию на июнь 2023 года [обновлять]МКС посетили тринадцать космических туристов; девять были доставлены на МКС на российском корабле «Союз», а четыре — на американском корабле SpaceX Dragon 2 . Для однотуристических полетов, когда профессиональные экипажи переменяются в количестве, не кратном трем местам в «Союзе», и не присылается краткосрочный член экипажа, запасное место продается «МирКорп» через компанию «Space Adventures». Космический туризм был остановлен в 2011 году, когда «Спейс Шаттл» был списан, а численность экипажа станции сократилась до шести человек, поскольку партнеры полагались на российские транспортные места для доступа на станцию. После 2013 года расписание полетов «Союзов» увеличилось, что позволило совершить пять полетов «Союзов» (15 мест) при необходимости только двух экспедиций (12 мест). [271] Остальные места должны были быть проданы примерно за 40 миллионов долларов США представителям общественности, которые могли пройти медицинское обследование. ЕКА и НАСА раскритиковали частные космические полеты в начале пути к МКС, а НАСА поначалу сопротивлялось обучению Денниса Тито , первого человека, заплатившего за собственный полет на МКС. [ф]
Ануше Ансари стала первой женщиной, совершившей самостоятельный полет на МКС, а также первым иранцем, побывавшим в космосе. Официальные лица сообщили, что ее образование и опыт сделали ее гораздо больше, чем просто туристкой, а ее результаты на тренировках были «отличными». [272] За 10 дней пребывания она провела российские и европейские исследования в области медицины и микробиологии. В документальном фильме 2009 года « Космические туристы» рассказывается о ее путешествии на станцию, где она осуществила «вековую мечту человека: покинуть нашу планету как «нормальный человек» и отправиться в космическое пространство». [273]
В 2008 году участник космического полета Ричард Гэрриот во время своего полета разместил на борту МКС тайник . [274] В настоящее время это единственный существующий внеземной тайник. [275] В то же время на борту МКС был размещен «Драйв бессмертия» — электронная запись восьми оцифрованных последовательностей ДНК человека. [276]
После 12-летнего перерыва были предприняты первые два частных космических полета на МКС, полностью посвященных космическому туризму. «Союз МС-20» запущен в декабре 2021 года с визитом космонавта Роскосмоса Александра Мисуркина и двух японских космических туристов под эгидой частной компании Space Adventures ; [277] [278] В апреле 2022 года компания Axiom Space зафрахтовала космический корабль SpaceX Dragon 2 и отправила на МКС своего сотрудника-астронавта Майкла Лопеса-Алегриа и трех космических туристов для участия в миссии Axiom Mission 1 , [279] [280] [281 ] ], за которым в мае 2023 года последовал еще один турист, Джон Шоффнер , вместе с астронавтом Пегги Уитсон и двумя саудовскими астронавтами для миссии Axiom Mission 2 . [282] [283]
Работу станции поддерживают самые разнообразные пилотируемые и беспилотные космические корабли. Полеты на МКС включают 37 миссий "Спейс Шаттл", 83 корабля снабжения "Прогресс" (включая модифицированные транспортные модули М-МИМ2 , М-СО1 и М-УМ ), 63 пилотируемых корабля "Союз", 5 европейских квадроциклов , 9 японских HTV , 1 Boeing Starliner , 30 миссий SpaceX Dragon (как с экипажем, так и без экипажа) и 18 миссий Cygnus . [284]
В настоящее время имеется одиннадцать доступных стыковочных портов для посещения космических кораблей: [285]
По состоянию на 22 мая 2023 года [ссылка]космическую станцию посетили 269 человек из 21 страны, многие из них неоднократно. США отправили 163 человека, Россия — 57, Япония — 11, Канада — девять, Италия — пять, Франция — четыре, Германия — четыре, Объединенные Арабские Эмираты — двоих, Саудовская Аравия — двоих и по одному из Бельгии. Бразилия , Дания , Великобритания , Казахстан , Малайзия , Нидерланды , Южная Африка , Южная Корея , Испания , Израиль и Швеция . [286]
Беспилотные полеты на МКС осуществляются в первую очередь для доставки грузов, однако несколько российских модулей также пристыковались к заставе после беспилотных запусков. В миссиях по снабжению обычно используются российский космический корабль «Прогресс» , бывшие европейские вездеходы , японские транспортные средства «Коунотори» , а также американские космические корабли «Дракон » и «Сигнус» . Основной системой стыковки корабля «Прогресс» является автоматизированная система «Курс» , резервной — ручная система «ТОРУ» . На квадроциклах также использовались «Курсы», однако они не оснащались ТОРУ. «Прогресс» и бывший квадроцикл могут оставаться в доке до шести месяцев. [287] [288] Другие космические корабли – японский HTV, SpaceX Dragon (на этапе 1 CRS) и Northrop Grumman [289] Cygnus – встречаются со станцией перед тем, как их захватывают с помощью Canadarm2 и пришвартовывают в надирном порту Модуль Harmony или Unity на один-два месяца. В рамках фазы 2 CRS Cargo Dragon автономно стыкуется с IDA-2 или IDA-3. По состоянию на декабрь 2020 года [обновлять]космические корабли «Прогресс» совершили большую часть беспилотных полетов на МКС.
Союз МС-22 был запущен в 2022 году. Удар микрометеорита в декабре 2022 года вызвал утечку охлаждающей жидкости в его внешнем радиаторе, что было сочтено рискованным для посадки человека. Таким образом, МС-22 вернулся в полет без экипажа 28 марта 2023 года, а корабль «Союз МС-23» был запущен без экипажа 24 февраля 2023 года и вернул экипаж МС-22. [290] [291] [292] [1]
Все российские космические корабли и самоходные модули способны сближаться и стыковаться с космической станцией без вмешательства человека с помощью радиолокационной системы стыковки «Курс» с расстояния более 200 километров. Европейский квадроцикл использует звездные датчики и GPS для определения курса перехвата. Когда он догонит, он использует лазерное оборудование для оптического распознавания «Звезды» , а также систему «Курс» для резервирования. Экипаж контролирует эти корабли, но не вмешивается, за исключением отправки команд на прерывание в чрезвычайных ситуациях. Корабли снабжения «Прогресс» и квадроциклы могут оставаться на МКС в течение шести месяцев, [287] [288] что обеспечивает большую гибкость во времени экипажа для погрузки и разгрузки припасов и мусора.
Начиная с первоначальных программ станции, русские использовали методологию автоматизированной стыковки, в которой экипаж использовался для управления или наблюдения. Хотя первоначальные затраты на разработку были высокими, система стала очень надежной благодаря стандартизации, которая обеспечивает значительную экономию средств при повторяющихся операциях. [298]
Корабли «Союз», используемые для ротации экипажей, также служат спасательными шлюпками для экстренной эвакуации; они заменяются каждые шесть месяцев и использовались после катастрофы «Колумбии» для возвращения застрявшего экипажа с МКС. [299] В среднем для экспедиции требуется 2722 кг припасов, а к 9 марта 2011 года экипажи съели в общей сложности около 22 000 порций еды . [91] Рейсы ротации экипажа «Союза» и рейсы снабжения «Прогресса» посещают станцию в среднем два и три раза в год соответственно. [300]
Другие машины швартуются вместо швартовки. Японский транспортный корабль H-II припарковался на все более близких к станции орбитах, а затем ждал команд «приближения» от экипажа, пока не оказался достаточно близко, чтобы роботизированная рука могла захватить и причалить корабль к USOS. Судно, стоящее у причала, может переносить стойки полезной нагрузки международного стандарта . Причал японских космических кораблей на один-два месяца. [301] Пришвартованные Cygnus и SpaceX Dragon заключили контракт на доставку грузов на станцию в рамках фазы 1 программы Commercial Resupply Services . [302] [303]
С 26 февраля 2011 г. по 7 марта 2011 г. четыре правительственных партнера (США, ЕКА, Япония и Россия) пристыковали свои космические корабли (NASA Shuttle, ATV, HTV, Progress и Союз) к МКС, единственный раз, когда это произошло с дата. [304] 25 мая 2012 года компания SpaceX доставила первый коммерческий груз на космическом корабле Dragon. [305]
Перед стыковкой корабля с МКС управление навигацией и ориентацией ( НКУ ) передается наземному управлению страны происхождения корабля. GNC настроен на то, чтобы позволить станции дрейфовать в космосе, а не запускать двигатели или поворачиваться с помощью гироскопов. Солнечные панели станции развернуты ребром к приближающемуся космическому кораблю, поэтому остатки его двигателей не повреждают элементы. До выхода на пенсию запускам «Шаттла» часто отдавался приоритет над «Союзом», причем иногда приоритет отдавался прибытию «Союзов» с экипажем и срочными грузами, такими как материалы для биологических экспериментов. [306]
Орбитальные сменные блоки (ORU) — это запасные части, которые можно легко заменить, когда блок истекает расчетный срок службы или выходит из строя. Примерами ORU являются насосы, резервуары для хранения, блоки контроллеров, антенны и аккумуляторные блоки. Некоторые агрегаты можно заменить с помощью роботизированных рук. Большинство из них хранится за пределами станции, либо на небольших поддонах, называемых ExPRESS Logistics Carrier (ELC), либо на более крупных платформах, называемых внешними платформами хранения , на которых также проводятся научные эксперименты. Оба типа поддонов обеспечивают электричеством многие детали, которые могут быть повреждены холодом космоса и требуют нагрева. Более крупные логистические перевозчики также имеют подключения к локальной сети (LAN) для телеметрии для проведения экспериментов. Особое внимание к оснащению USOS ORU было уделено примерно в 2011 году, до окончания программы шаттлов НАСА, поскольку его коммерческие замены, Cygnus и Dragon, несут от одной десятой до одной четверти полезной нагрузки.
Неожиданные проблемы и сбои повлияли на сроки сборки и графики работы станции, что привело к периодам снижения производительности и, в некоторых случаях, могло привести к вынужденному закрытию станции по соображениям безопасности. Серьезные проблемы включают утечку воздуха из USOS в 2004 году, [307] выброс дыма из кислородного генератора «Электрон» в 2006 году, [308] и отказ компьютеров в ROS в 2007 году во время STS-117 , который оставил станцию без двигатель, Электрон , Воздух и другие операции системы экологического контроля. В последнем случае первопричиной оказался конденсат внутри электрических разъемов, приводящий к короткому замыканию. [309]
Во время STS-120 в 2007 году и после перемещения фермы P6 и солнечных батарей во время развертывания было отмечено, что солнечная батарея порвалась и не разворачивалась должным образом. [310] Выход в открытый космос осуществил Скотт Паразински при содействии Дугласа Уилока . Были приняты дополнительные меры предосторожности, чтобы снизить риск поражения электрическим током, поскольку ремонт проводился, когда солнечная батарея подвергалась воздействию солнечного света. [311] В том же году за проблемами с решеткой последовали проблемы с поворотным шарниром Solar Alpha Rotary Joint (SARJ) правого борта, который вращает массивы на правом борту станции. Были отмечены чрезмерная вибрация и скачки сильного тока в приводном двигателе группы, в результате чего было принято решение существенно ограничить движение правого борта SARJ до тех пор, пока не будет выяснена причина. Осмотры во время выходов в открытый космос на STS-120 и STS-123 показали обширное загрязнение металлической стружкой и мусором большой ведущей шестерни и подтвердили повреждение больших металлических поверхностей подшипников, поэтому соединение было заблокировано, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение. [312] [313] На СТС-126 производился ремонт шарниров со смазкой и заменой 11 из 12 подшипников кулисы на шарнире. [314] [315]
В сентябре 2008 года на снимках корабля «Союз» впервые было замечено повреждение радиатора С1. Первоначально проблему не считали серьезной. [316] На снимках видно, что поверхность одной из субпанелей отслоилась от нижележащей центральной структуры, возможно, из-за удара микрометеороида или обломков. 15 мая 2009 года аммиачная трубка поврежденной панели радиатора была механически отключена от остальной части системы охлаждения путем закрытия клапана, управляемого компьютером. Тот же клапан затем использовался для выпуска аммиака из поврежденной панели, что исключило возможность утечки аммиака. [316] Также известно, что крышка подруливающего устройства служебного модуля ударилась о радиатор S1 после того, как ее сбросили во время выхода в открытый космос в 2008 году, но его последствия, если таковые имели место, не были определены.
Рано утром 1 августа 2010 года из-за отказа контура охлаждения А (правый борт), одного из двух внешних контуров охлаждения, станция осталась только с половиной своей нормальной охлаждающей мощности и с нулевым резервированием в некоторых системах. [317] [318] [319] Проблема оказалась в модуле аммиачного насоса, который обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости с аммиаком. Несколько подсистем, в том числе две из четырех CMG, были остановлены.
Запланированные операции на МКС были прерваны из-за серии выходов в открытый космос из-за проблемы с системой охлаждения. Первый выход в открытый космос 7 августа 2010 года для замены вышедшего из строя насосного модуля не был полностью завершен из-за утечки аммиака в одном из четырех быстроразъемных соединений. Второй выход в открытый космос 11 августа успешно удалил вышедший из строя насосный модуль. [320] [321] Третий выход в открытый космос потребовался для восстановления нормального функционирования контура А. [322] [323]
Система охлаждения USOS в основном построена американской компанией Boeing, [324] которая также является производителем вышедшего из строя насоса. [317]
Четыре блока коммутации главной шины (MBSU, расположенные в ферме S0) контролируют передачу энергии от четырех крыльев солнечных батарей к остальной части МКС. Каждый MBSU имеет два канала питания, которые подают напряжение 160 В постоянного тока от массивов на два преобразователя постоянного тока в постоянный (DDCU), которые подают питание 124 В, используемое на станции. В конце 2011 года МБСУ-1 перестал отвечать на команды и отправлять данные, подтверждающие его работоспособность. Несмотря на то, что питание по-прежнему распределялось правильно, его планировалось заменить при следующем доступном выходе в открытый космос. Запасной MBSU уже находился на борту, но выход в открытый космос 30 августа 2012 года не удалось завершить, поскольку болт, который затягивался для завершения установки запасного блока, заклинило до того, как было обеспечено электрическое соединение. [325] Потеря MBSU-1 ограничила мощность станции до 75% от ее нормальной мощности, что потребовало незначительных ограничений в нормальной работе до тех пор, пока проблема не будет решена.
5 сентября 2012 года во время второго шестичасового выхода в открытый космос астронавты Сунита Уильямс и Акихико Хосиде успешно заменили MBSU-1 и восстановили мощность МКС на 100%. [326]
24 декабря 2013 года космонавты установили новый аммиачный насос для системы охлаждения станции. В начале месяца неисправная система охлаждения вышла из строя, что остановило многие научные эксперименты на станции. Астронавтам пришлось выдержать «мини-метель» аммиака при установке нового насоса. Это был лишь второй выход в открытый космос в канун Рождества в истории НАСА. [327]
Компоненты МКС управляются и контролируются соответствующими космическими агентствами в центрах управления полетами по всему миру, включая Центр управления полетами RKA , Центр управления ATV , Центр управления JEM и Центр управления HTV в Космическом центре Цукуба , Кристофер К. Крафт-младший. Центр управления полетами , Центр операций и интеграции полезной нагрузки , Центр управления Колумбусом и Управление мобильной системой обслуживания .
Жилое и рабочее пространство на Международной космической станции больше, чем дом с шестью спальнями (в комплекте с шестью спальными помещениями, двумя ванными комнатами, тренажерным залом и эркером с обзором на 360 градусов). [4]
Типичный день экипажа начинается с подъема в 06:00, за которым следуют послесонные мероприятия и утренний осмотр станции. Затем экипаж завтракает и принимает участие в ежедневном совещании по планированию с Центром управления полетами, прежде чем приступить к работе примерно в 08:10. Далее следует первое плановое учение дня, после которого экипаж продолжает работу до 13:05. После часового перерыва на обед вторая половина дня состоит из дополнительных упражнений и работы, а затем в 19:30 экипаж приступит к своим действиям перед сном, включая ужин и конференцию экипажа. Запланированный период сна начинается в 21:30. В целом бригада работает по десять часов в день в будние дни и пять часов по субботам, а остальное время принадлежит себе для отдыха или наверстать упущенное. [328]
Часовой пояс, используемый на борту МКС, — всемирное координированное время (UTC). [329] В ночные часы окна закрываются, чтобы создать впечатление темноты, поскольку на станции происходит 16 восходов и закатов в день. Во время посещения миссий «Спейс шаттл» экипаж МКС в основном следовал за истекшим временем миссии шаттла (MET), которое представляло собой гибкий часовой пояс, основанный на времени запуска миссии «Спейс шаттл». [330] [331] [332]
На станции предусмотрены помещения для каждого члена экипажа экспедиции: две «спальные станции» установлены на « Звезде» , одна — на « Науке» и еще четыре — на «Гармонии» . [333] [334] [335] [336] Помещения USOS представляют собой частные звукоизолированные кабинки размером примерно с человека. В каютах экипажа ROS на «Звезде» есть небольшое окно, но они обеспечивают меньшую вентиляцию и звукоизоляцию. Член экипажа может спать в каюте экипажа в привязном спальном мешке, слушать музыку, пользоваться ноутбуком, а личные вещи хранить в большом ящике или в сетках, прикрепленных к стенкам модуля. В модуле также предусмотрена лампа для чтения, полка и рабочий стол. [337] [338] [339] Посещающие бригады не имеют выделенного спального модуля и прикрепляют спальный мешок к свободному месту на стене. Можно свободно спать, плавая по станции, но обычно этого избегают из-за возможности наткнуться на чувствительное оборудование. [340] Важно, чтобы помещения экипажа хорошо вентилировались; в противном случае астронавты могут проснуться с недостатком кислорода и задыхаться, потому что вокруг их голов образовался пузырь из выдыхаемого ими углекислого газа. [337] Во время различных работ на станции и во время отдыха экипажа освещение на МКС может быть затемнено, выключено, а также отрегулирована цветовая температура . [341] [342]
На борту USOS большая часть продуктов питания упакована в пластиковые пакеты под вакуумом; банки встречаются редко, поскольку они тяжелые и их дорого транспортировать. Консервированная пища не пользуется большой популярностью у экипажа, а ее вкус в условиях микрогравитации ухудшается, [337] поэтому предпринимаются усилия, чтобы сделать пищу более вкусной, в том числе с использованием большего количества специй, чем при обычном приготовлении. Экипаж с нетерпением ждет прибытия любого космического корабля с Земли, приносящего свежие фрукты и овощи. Следят за тем, чтобы продукты не образовывали крошек, а жидкие приправы предпочтительнее твердых, чтобы избежать загрязнения оборудования станции. Каждый член экипажа имеет индивидуальные пакеты с едой и готовит их, используя камбуз , на котором есть два подогревателя пищи, холодильник (добавленный в ноябре 2008 года) и кулер для воды, обеспечивающий горячую и негорячую воду. [338] Напитки предоставляются в виде обезвоженного порошка, который перед употреблением смешивают с водой. [338] [339] Напитки и супы пьют из пластиковых пакетов с трубочками, а твердую пищу едят ножом и вилкой, прикрепленными к подносу с магнитами, чтобы они не уплывали. Любую уплывающую пищу, включая крошки, необходимо собирать, чтобы она не засоряла воздушные фильтры и другое оборудование станции. [339]
Душевые на космических станциях были введены в начале 1970-х годов на кораблях «Скайлэб» и «Салют -3» . [343] : 139 На «Салюте -6» в начале 1980-х годов экипаж жаловался на сложность принятия душа в космосе, который проводился ежемесячно. [344] На МКС нет душа; вместо этого члены экипажа моются струей воды и влажными салфетками, используя мыло из тюбика, похожего на зубную пасту. Экипажам также предоставляются шампунь, который не нужно ополаскивать, и съедобная зубная паста для экономии воды. [340] [345]
На МКС есть два космических туалета , оба российской разработки, расположенные на кораблях «Звезда» и «Спокойствие» . [338] В этих отсеках для мусора и гигиены используется система всасывания с приводом от вентилятора, аналогичная системе сбора мусора космического корабля. Астронавты сначала пристегиваются к сидению унитаза, которое оснащено подпружиненными ограничителями для обеспечения надежного прилегания. [337] Рычаг приводит в действие мощный вентилятор, а всасывающее отверстие открывается: поток воздуха уносит отходы. Твердые отходы собираются в индивидуальные мешки, которые хранятся в алюминиевом контейнере. Полные контейнеры передаются на корабль «Прогресс» для утилизации. [338] [346] Жидкие отходы откачиваются с помощью шланга, подсоединенного к передней части унитаза, с анатомически правильными «переходниками для воронки для мочи», прикрепленными к трубке, чтобы мужчины и женщины могли пользоваться одним и тем же туалетом. Отведенная моча собирается и передается в систему восстановления воды, где она перерабатывается в питьевую воду. [339] В 2021 году с прибытием модуля «Наука» на МКС появился и третий туалет. [347]
12 апреля 2019 года НАСА сообщило о медицинских результатах исследования близнецов-астронавтов . Астронавт Скотт Келли провел год в космосе на МКС, а его близнец провел год на Земле. Когда одного близнеца сравнивали с другим , наблюдалось несколько долгосрочных изменений, в том числе связанных с изменениями в ДНК и когнитивных способностях . [348] [349]
В ноябре 2019 года исследователи сообщили, что на борту МКС у астронавтов возникли серьезные проблемы с кровообращением и образованием тромбов , основываясь на шестимесячном исследовании 11 здоровых астронавтов. По мнению исследователей, результаты могут повлиять на долгосрочные космические полеты, включая миссию на планету Марс. [350] [351]
МКС частично защищена от космической среды магнитным полем Земли . На среднем расстоянии около 70 000 км (43 000 миль) от поверхности Земли, в зависимости от солнечной активности, магнитосфера начинает отклонять солнечный ветер вокруг Земли и космической станции. Солнечные вспышки по-прежнему представляют опасность для экипажа, который может получить предупреждение всего за несколько минут. В 2005 году во время первого «протонного шторма» солнечной вспышки класса Х-3 экипаж 10-й экспедиции укрылся в более защищенной части ROS, предназначенной для этой цели. [352] [353]
Субатомные заряженные частицы, в первую очередь протоны космических лучей и солнечного ветра, обычно поглощаются атмосферой Земли. Когда они взаимодействуют в достаточном количестве, их эффект виден невооруженным глазом в явлении, называемом полярным сиянием . За пределами земной атмосферы экипажи МКС подвергаются воздействию примерно одного миллизиверта каждый день (примерно годичное естественное воздействие на Земле), что приводит к более высокому риску развития рака. Радиация может проникать в живые ткани и повреждать ДНК и хромосомы лимфоцитов ; Поскольку эти клетки играют центральную роль в иммунной системе , любое повреждение этих клеток может способствовать снижению иммунитета космонавтов. Радиация также связана с более высокой заболеваемостью катарактой у космонавтов. Защитное экранирование и лекарства могут снизить риски до приемлемого уровня. [49]
Уровни радиации на МКС составляют от 12 до 28,8 миллирад в сутки, [354] примерно в пять раз выше, чем у пассажиров и экипажа самолетов, поскольку электромагнитное поле Земли обеспечивает почти такой же уровень защиты от солнечного и других видов радиации в космосе. низкая околоземная орбита, как в стратосфере. Например, во время 12-часового полета пассажир авиакомпании получит 0,1 миллизиверта радиации, или уровень радиации 0,2 миллизиверта в день; это лишь одна пятая от скорости, которую испытывает астронавт на НОО. При этом пассажиры авиакомпаний испытывают такой уровень радиации в течение нескольких часов полета, а экипаж МКС — на протяжении всего пребывания на борту станции. [355]
Имеются убедительные доказательства того, что психосоциальные стрессоры являются одними из наиболее важных препятствий на пути к оптимальному моральному духу и производительности экипажа. [356] Космонавт Валерий Рюмин в особенно трудный период на борту космической станции «Салют- 6» записал в своем дневнике : «Все условия, необходимые для убийства, будут соблюдены, если запереть двух человек в кабине размером 18 футов на 20 [5,5 м × 6] м] и оставить их вместе на два месяца».
Интерес НАСА к психологическому стрессу , вызванному космическими путешествиями, первоначально изучавшийся в начале пилотируемых полетов, возродился, когда астронавты присоединились к космонавтам на российской космической станции « Мир» . Обычными источниками стресса в первых миссиях США были поддержание высоких результатов под общественным контролем и изоляция от сверстников и семьи. Последнее до сих пор часто является причиной стресса на МКС, например, когда мать астронавта НАСА Дэниела Тани погибла в автокатастрофе, а Майкл Финке был вынужден пропустить рождение второго ребенка.
Исследование самого продолжительного космического полета показало, что первые три недели являются критическим периодом, когда внимание страдает из-за необходимости приспосабливаться к экстремальным изменениям окружающей среды. [357] Полеты экипажа МКС обычно длятся от пяти до шести месяцев.
Рабочая среда МКС включает в себя дополнительный стресс, вызванный жизнью и работой в стесненных условиях с людьми очень разных культур, говорящими на разных языках. На космических станциях первого поколения экипажи говорили на одном языке; На станциях второго и третьего поколения работают представители многих культур, говорящие на многих языках. Астронавты должны говорить на английском и русском языках, а знание дополнительных языков еще лучше. [358]
Из-за отсутствия гравитации часто возникает путаница. Несмотря на то, что в космосе нет верха и низа, некоторым членам экипажа кажется, что они ориентированы вверх ногами. У них также могут возникнуть трудности с измерением расстояний. Это может вызвать такие проблемы, как заблудиться внутри космической станции, потянуть переключатели в неправильном направлении или неправильно оценить скорость приближающегося транспортного средства во время стыковки. [359]
Физиологические эффекты длительной невесомости включают атрофию мышц , ухудшение состояния скелета ( остеопению ), перераспределение жидкости, замедление работы сердечно-сосудистой системы, снижение выработки эритроцитов, нарушения баланса и ослабление иммунной системы . Менее выраженные симптомы включают потерю массы тела и отечность лица. [49]
На МКС сон регулярно нарушается из-за требований миссии, таких как прибытие или отбытие космического корабля. Уровень шума на станции неизбежно высок. Атмосфера не может термосифонировать естественным путем, поэтому вентиляторы должны постоянно обрабатывать воздух, который застаивается в среде свободного падения (нулевой гравитации).
Для предотвращения некоторых негативных воздействий на организм станция оборудована: двумя беговыми дорожками TVIS (в том числе COLBERT); ARED (Усовершенствованное резистивное устройство для упражнений ), которое позволяет выполнять различные упражнения по тяжелой атлетике, которые наращивают мышцы без повышения (или компенсации) пониженной плотности костей астронавтов; [360] и велотренажер. Каждый космонавт тратит не менее двух часов в день на тренировки на оборудовании. [337] [338] Астронавты привязываются к беговой дорожке с помощью эластичных шнуров. [361] [362]
На борту космических станций могут развиваться опасные плесени, которые могут загрязнять фильтры воздуха и воды. Они могут производить кислоты, которые разрушают металл, стекло и резину. Они также могут нанести вред здоровью экипажа. Микробиологические опасности привели к разработке LOCAD-PTS , который идентифицирует распространенные бактерии и плесени быстрее, чем стандартные методы культивирования , для которых может потребоваться отправка образца обратно на Землю. [363] В 2018 году после обнаружения на МКС пяти бактериальных штаммов Enterobacter bugandensis (ни один из которых не является патогенным для человека) исследователи сообщили, что за микроорганизмами на МКС следует тщательно следить, чтобы продолжать обеспечивать здоровую с медицинской точки зрения среду для астронавтов. [364] [365]
Загрязнение на космических станциях можно предотвратить за счет снижения влажности и использования краски, содержащей химикаты, уничтожающие плесень, а также использования антисептических растворов. Все материалы, используемые на МКС, проверены на устойчивость к грибкам . [366] С 2016 года при поддержке ЕКА была проведена серия экспериментов по проверке антибактериальных свойств различных материалов с целью разработки «умных поверхностей», которые различными способами уменьшают рост бактерий, используя лучший метод для конкретное обстоятельство. Программа, получившая название «Привязка микробного аэрозоля на инновационных поверхностях» (MATISS), предполагает размещение небольших пластинок, содержащих набор стеклянных квадратов, покрытых различными испытательными покрытиями. Они остаются на станции в течение шести месяцев, прежде чем их вернут на Землю для анализа. [367] Самый последний и последний эксперимент из этой серии был запущен 5 июня 2023 года на борту грузового корабля SpaceX CRS-28 к МКС и включал четыре мемориальные доски. В то время как предыдущие эксперименты в этой серии ограничивались анализом с помощью световой микроскопии , в настоящем эксперименте используется кварцевое стекло из чистого кремнезема, что позволяет провести спектрографический анализ . Две мемориальные доски будут возвращены через восемь месяцев, а оставшиеся две — через 16 месяцев. [368]
В апреле 2019 года НАСА сообщило, что проведено комплексное исследование микроорганизмов и грибов, присутствующих на МКС. Эксперимент проводился в течение 14 месяцев в рамках трех различных полетов и включал отбор проб из 8 заранее определенных мест внутри станции, а затем их возвращение на Землю для анализа. В предыдущих экспериментах анализ ограничивался культуральными методами, таким образом упуская из виду микробы, которые невозможно вырастить в культуре. В настоящем исследовании помимо культивирования использовались молекулярные методы, что привело к созданию более полного каталога. Результаты могут быть полезны для улучшения условий здоровья и безопасности астронавтов, а также для лучшего понимания других закрытых сред на Земле, таких как чистые помещения, используемые в фармацевтической и медицинской промышленности. [369] [370]
Космический полет по своей сути не является тихим: уровни шума превышали акустические стандарты еще во время миссий Аполлона . [371] [372] По этой причине НАСА и международные партнеры Международной космической станции разработали цели по снижению шума и предотвращению потери слуха в рамках программы здравоохранения для членов экипажа. В частности, эти цели были в центре внимания подгруппы по акустике Многосторонней группы медицинских операций (MMOP) МКС с первых дней сборки и эксплуатации МКС. [373] [374] В работу вошли инженеры-акустики , аудиологи , специалисты по промышленной гигиене и врачи, входящие в состав подгруппы, из НАСА, Роскосмоса, Европейского космического агентства (ЕКА), Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Канадское космическое агентство (CSA).
По сравнению с земной средой, уровни шума, создаваемые астронавтами и космонавтами на МКС, могут показаться незначительными и обычно достигают уровня, который не будет представлять серьезной проблемы для Управления по охране труда – редко достигая 85 дБА. Но члены экипажа подвергаются воздействию этих уровней 24 часа в сутки, семь дней в неделю, а продолжительность текущих миссий составляет в среднем шесть месяцев. Эти уровни шума также создают риски для здоровья и работоспособности экипажа в виде помех во сне и общению, а также снижения слышимости сигналов тревоги .
За более чем 19-летнюю историю МКС были предприняты значительные усилия по ограничению и снижению уровня шума на МКС. В ходе проектирования и предполетной подготовки члены акустической подгруппы составили акустические ограничения и требования к проверке, провели консультации по проектированию и выбору самой тихой доступной полезной нагрузки, а затем провели акустические проверочные испытания перед запуском. [373] : 5.7.3 Во время космических полетов подгруппа по акустике оценивала уровни шума в полете каждого модуля МКС, создаваемого большим количеством источников шума транспортных средств и научных экспериментов, чтобы гарантировать соответствие строгим акустическим стандартам. Акустическая среда на МКС менялась при добавлении дополнительных модулей во время ее строительства и по мере прибытия на МКС дополнительных космических кораблей. Подгруппа по акустике отреагировала на этот динамичный график работы, успешно спроектировав и применив акустические покрытия, поглощающие материалы, шумозащитные барьеры и виброизоляторы для снижения уровня шума. Более того, когда насосы, вентиляторы и системы вентиляции стареют и демонстрируют повышенный уровень шума, эта подгруппа по акустике поручила менеджерам ISS заменить старые, более шумные инструменты на более тихие технологии вентиляторов и насосов, что значительно снижает уровень окружающего шума .
НАСА приняло самые консервативные критерии риска ущерба (на основе рекомендаций Национального института охраны труда и Всемирной организации здравоохранения ), чтобы защитить всех членов экипажа. Подгруппа акустики MMOP скорректировала свой подход к управлению шумовыми рисками в этой уникальной среде, применив или изменив наземные подходы к предотвращению потери слуха, чтобы установить эти консервативные пределы. Одним из инновационных подходов стал инструмент НАСА для оценки воздействия шума (NEET), в котором воздействие шума рассчитывается на основе подхода, основанного на задачах, для определения потребности в устройствах защиты органов слуха (HPD). Руководство по использованию HPD, как обязательное, так и рекомендованное, затем документируется в перечне шумовых опасностей и размещается для справки экипажей во время их миссий. Подгруппа по акустике также отслеживает превышение уровня шума космических кораблей, применяет инженерный контроль и рекомендует использовать средства защиты органов слуха для снижения воздействия шума на экипаж. Наконец, пороги слышимости контролируются на орбите во время миссий.
За время, приближающееся к 20 годам работы миссии МКС, или почти 175 000 рабочих часов, не было постоянных изменений порога слуха, связанных с миссией, среди членов экипажа орбитального сегмента США (JAXA, CSA, ESA, NASA). В 2020 году подгруппа MMOP Acoustics получила награду Safe-In-Sound за инновации за совместные усилия по смягчению любого воздействия шума на здоровье. [375]
Другими потенциальными опасностями являются пожар на борту или утечка токсичного газа. Аммиак используется во внешних радиаторах станции и потенциально может попасть в герметичные модули. [376]
В настоящее время МКС находится на почти круговой орбите с минимальной средней высотой 370 км (230 миль) и максимальной высотой 460 км (290 миль) [377] в центре термосферы с наклонением 51,6 градуса к Экватор Земли с эксцентриситетом 0,007. Эта орбита была выбрана потому, что это наименьшее наклонение, которого могут достичь российские космические корабли «Союз» и «Прогресс», запущенные с космодрома Байконур на 46° северной широты, не пролетая над Китаем и не сбрасывая отработавшие ступени ракеты в населенных пунктах. [378] [379] Он движется со средней скоростью 28 000 километров в час (17 000 миль в час) и совершает 15,5 витков в день (93 минуты на виток). [5] [380] Высота станции допускалась во время каждого полета шаттла НАСА, чтобы можно было переносить на станцию более тяжелые грузы. После вывода шаттла номинальная орбита космической станции была увеличена по высоте (примерно с 350 км до примерно 400 км). [381] [382] Другие, более частые космические корабли снабжения не требуют такой настройки, поскольку они являются аппаратами с существенно более высокими характеристиками. [32] [383]
Атмосферное сопротивление уменьшает высоту в среднем примерно на 2 км в месяц. Орбитальный разгон может осуществляться двумя главными двигателями станции на служебном модуле «Звезда » или российскими или европейскими космическими кораблями, пристыкованными к кормовому иллюминатору «Звезды » . Автоматизированная транспортная машина сконструирована с возможностью добавления второго стыковочного порта в ее кормовой части, что позволяет другим судам причаливать и ускорять станцию. Для завершения разгона на большую высоту требуется примерно два витка (три часа). [383] Для поддержания высоты МКС требуется около 7,5 тонн химического топлива в год [384] при ежегодных затратах около 210 миллионов долларов. [385]
Российский орбитальный сегмент содержит систему управления данными, которая обеспечивает наведение, навигацию и контроль (ROS GNC) для всей станции. [386] Первоначально «Заря» , первый модуль станции, контролировала станцию до тех пор, пока через некоторое время российский служебный модуль « Звезда» не пристыковался и не передал управление. «Звезда» содержит систему управления данными DMS-R, созданную ЕКА. [387] Используя два отказоустойчивых компьютера (FTC), «Звезда» вычисляет положение и орбитальную траекторию станции, используя резервные датчики горизонта Земли, датчики солнечного горизонта, а также системы слежения за Солнцем и звездами. Каждый FTC содержит три идентичных процессорных блока, работающих параллельно, и обеспечивает расширенную маскировку ошибок путем большинства голосов.
«Звезда» использует гироскопы ( реактивные колеса ) и двигатели для разворота. Гироскопам не требуется топливо; вместо этого они используют электричество для «сохранения» импульса в маховиках, поворачиваясь в направлении, противоположном движению станции. У USOS есть собственные гироскопы с компьютерным управлением, позволяющие справиться с его дополнительной массой. Когда гироскопы «насыщаются» , двигатели используются для компенсации накопленного импульса. В феврале 2005 года во время 10-й экспедиции на компьютер станции была отправлена неверная команда, израсходовав около 14 килограммов топлива, прежде чем неисправность была замечена и устранена. Когда компьютеры управления ориентацией в ROS и USOS не могут обмениваться данными должным образом, это может привести к редкой «силовой борьбе», когда компьютер ROS GNC должен игнорировать аналог USOS, который сам по себе не имеет двигателей. [388] [389] [390]
Пристыкованный космический корабль также можно использовать для поддержания положения станции, например, для устранения неполадок или во время установки фермы S3/S4 , которая обеспечивает интерфейсы электропитания и данных для электроники станции. [391]
На малых высотах орбит МКС также находится разнообразный космический мусор, [392] в том числе отработавшие ступени ракет, вышедшие из строя спутники, фрагменты взрывов (в том числе материалы от испытаний противоспутникового оружия ), хлопья краски, шлак от твердотопливных ракетных двигателей. и охлаждающая жидкость, выбрасываемая спутниками с ядерными двигателями США . Эти объекты, помимо природных микрометеороидов , [393] представляют собой значительную угрозу. Объекты, достаточно большие, чтобы разрушить станцию, можно отследить, и они не так опасны, как более мелкие обломки. [394] [395] Объекты, слишком маленькие, чтобы их можно было обнаружить оптическими и радиолокационными приборами, размером примерно от 1 см до микроскопических размеров, исчисляются триллионами. Несмотря на свой небольшой размер, некоторые из этих объектов представляют угрозу из-за своей кинетической энергии и направления относительно станции. Экипаж, выходящий в открытый космос в скафандрах, также подвергается риску повреждения скафандра и, как следствие, воздействия вакуума . [396]
Баллистические панели, также называемые микрометеоритной защитой, встроены в станцию для защиты герметичных секций и критически важных систем. Тип и толщина этих панелей зависят от их прогнозируемой подверженности повреждениям. Щиты и конструкция станции имеют разную конструкцию на ROS и USOS. На USOS используются Whipple Shields . Модули сегмента США состоят из внутреннего слоя, изготовленного из алюминия толщиной 1,5–5,0 см (0,59–1,97 дюйма) , промежуточных слоев толщиной 10 см (3,9 дюйма) из кевлара и Nextel (керамической ткани) [397] и внешний слой из нержавеющей стали , который заставляет объекты разбиваться в облако перед тем, как удариться о корпус, тем самым распределяя энергию удара. На РС от корпуса отстоит углепластиковый сотовый экран, от него - алюминиевый сотовый экран с экранно-вакуумным теплоизоляционным покрытием и сверху стеклотканью. [398]
Космический мусор отслеживается дистанционно с земли, о чем можно уведомить экипаж станции. [399] При необходимости двигатели Российского орбитального сегмента могут изменять высоту орбиты станции, избегая обломков. Эти маневры по предотвращению обломков (DAM) не являются чем-то необычным и происходят, если вычислительные модели показывают, что обломки приближаются на определенное опасное расстояние. К концу 2009 года было выполнено десять DAM. [400] [401] [402] Обычно увеличение орбитальной скорости порядка 1 м/с используется для поднятия орбиты на один или два километра. При необходимости высоту также можно снизить, хотя на такой маневр тратится топливо. [401] [403] Если угроза со стороны орбитального мусора распознается слишком поздно для безопасного проведения DAM, экипаж станции закрывает все люки на борту станции и уходит в свой космический корабль, чтобы иметь возможность эвакуироваться в случае станция серьезно пострадала от обломков. Частичная эвакуация станции произошла 13 марта 2009 г., 28 июня 2011 г., 24 марта 2012 г. и 16 июня 2015 г. [404] [405]
В ноябре 2021 года облако обломков в результате разрушения «Космоса 1408» в результате испытания противоспутникового оружия угрожало МКС, что привело к объявлению желтой тревоги, в результате чего экипаж укрылся в капсулах экипажа. [406] Спустя пару недель ей пришлось выполнить внеплановый маневр по сбросу станции на 310 метров, чтобы избежать столкновения с опасным космическим мусором. [407]
МКС видна невооруженным глазом как медленно движущаяся яркая белая точка из-за отраженного солнечного света, и ее можно увидеть в часы после захода солнца и перед восходом солнца, когда станция остается освещенной солнцем, но земля и небо темные. [408] МКС требуется около 10 минут, чтобы пройти от одного горизонта к другому, и она будет видна только часть этого времени из-за входа или выхода из тени Земли . Из-за размера отражающей поверхности МКС является самым ярким искусственным объектом на небе (исключая другие спутниковые вспышки ) с приблизительной максимальной величиной −4 при солнечном свете и над головой (аналогично Венере ) и максимальной угловой величиной . размер 63 угловых секунды. [409] МКС, как и многие спутники, включая созвездие Иридиум , также может производить вспышки, в 16 раз превышающие яркость Венеры, когда солнечный свет отражается от отражающих поверхностей. [410] [411] МКС также можно увидеть средь бела дня, хотя и с гораздо большими трудностями.
Инструменты предоставляются рядом веб-сайтов, таких как Heavens-Above (см. «Просмотр в реальном времени» ниже), а также приложениями для смартфонов , которые используют данные об орбите, а также долготу и широту наблюдателя, чтобы указать, когда МКС будет видна (если позволяет погода), где находится станция. будет казаться поднимающимся, высота над горизонтом, которой она достигнет, и продолжительность прохождения до того, как станция исчезнет, либо зайдя за горизонт, либо войдя в тень Земли. [412] [413] [414] [415]
В ноябре 2012 года НАСА запустило службу «Найди станцию», которая отправляет людям текстовые сообщения и оповещения по электронной почте, когда станция должна пролететь над их городом. [416] Станция видна с 95% обитаемой суши Земли, но не видна с крайних северных или южных широт. [378]
При определенных условиях МКС можно наблюдать ночью на пяти последовательных витках. Эти условия таковы: 1) местоположение наблюдателя на средних широтах, 2) вблизи времени солнцестояния, 3) МКС проходит в направлении полюса от наблюдателя около полуночи по местному времени. На трех фотографиях показаны первый, средний и последний из пяти перевалов 5–6 июня 2014 года.
Использование камеры, установленной на телескопе, для фотографирования станции — популярное хобби астрономов, [417] а использование установленной камеры для фотографирования Земли и звезд — популярное хобби для экипажа. [418] Использование телескопа или бинокля позволяет наблюдать за МКС в светлое время суток. [419]
Транзиты МКС перед Солнцем, особенно во время затмения (и поэтому Земля, Солнце, Луна и МКС расположены примерно на одной линии), представляют особый интерес для астрономов-любителей. [420] [421]
Международная космическая станция , в которой участвуют пять космических программ и пятнадцать стран, [422] является самой сложной с политической и юридической точки зрения программой освоения космоса в истории. [422] Межправительственное соглашение по космической станции 1998 года устанавливает основные рамки международного сотрудничества между сторонами. Ряд последующих соглашений регулирует другие аспекты работы станции, начиная от вопросов юрисдикции и заканчивая кодексом поведения посещающих астронавтов. [423]
После вторжения России в Украину в 2022 году продолжение сотрудничества между Россией и другими странами на Международной космической станции оказалось под вопросом. Генеральный директор Роскосмоса Дмитрий Рогозин намекнул, что уход России может привести к сходу Международной космической станции с орбиты из-за отсутствия возможностей перезагрузки, написав в серии твитов: "Если вы заблокируете сотрудничество с нами, кто спасет МКС от неуправляемого вылета?" -орбита для удара по территории США или Европы?Также есть вероятность удара 500-тонной конструкции в Индии или Китае.Вы хотите им грозить такой перспективой?МКС над Россией не летает, так что весь риск лежит на тебе. Ты готов к этому?» [424] (Последнее утверждение неверно: МКС пролетает над всеми частями Земли между 51,6 градусами северной и южной широты, примерно на широте Саратова .) Позже Рогозин написал в Твиттере, что нормальные отношения между партнерами по МКС могут быть восстановлены только после введения санкций. было отменено и указало, что Роскосмос представит российскому правительству предложения о прекращении сотрудничества. [425] НАСА заявило, что в случае необходимости американская корпорация Northrop Grumman предложила возможность перезагрузки, которая позволит удержать МКС на орбите. [426]
26 июля 2022 года Юрий Борисов , преемник Рогозина на посту главы Роскосмоса, представил президенту России Путину планы выхода из программы после 2024 года. [427] Однако Робин Гейтенс, представитель НАСА, отвечающий за космическую станцию, ответил, что НАСА не получал никаких официальных уведомлений от Роскосмоса о планах вывода. [428]
Бразилия (1997–2007 годы).svg/1280px-Flag_of_Canada_(Pantone).svg.png){kind=small}
Канада
Европейское космическое агентство
Япония
Россия
Соединенные Штаты
Согласно Договору по космосу , США и Россия несут юридическую ответственность за все запущенные ими модули. [429] Было рассмотрено несколько возможных вариантов утилизации: естественный спад орбиты со случайным входом в атмосферу (как в случае со «Скайлэб»), подъем станции на большую высоту (что задержало бы вход в атмосферу) и управляемый целенаправленный сход с орбиты в отдаленный район океана. [430] В конце 2010 года предпочтительным планом было использование слегка модифицированного космического корабля «Прогресс» для схода с орбиты МКС. [431] Этот план рассматривался как самый простой, дешевый и с наименьшим риском для человеческой жизни. [431]
Ранее предполагалось, что ОПСЭК будет построен из модулей российского орбитального сегмента после вывода МКС из эксплуатации. В число модулей, рассматриваемых для удаления с нынешней МКС, вошли Многоцелевой лабораторный модуль (« Наука »), запущенный в июле 2021 года, и другие новые российские модули, которые предлагается присоединить к « Науке» . Срок полезного использования этих недавно выпущенных модулей будет еще в 2024 году. [432]
В конце 2011 года концепция Exploration Gateway Platform также предлагала использовать оставшуюся аппаратуру USOS и «Звезду-2» в качестве заправочной станции и станции технического обслуживания, расположенных в одной из точек Лагранжа Земля-Луна . Однако весь УСОС не предназначен для разборки и будет выброшен. [433]
30 сентября 2015 года контракт Boeing с НАСА в качестве генерального подрядчика МКС был продлен до 30 сентября 2020 года. Часть услуг Boeing по контракту касалась продления основного структурного оборудования станции с 2020 года до конца 2028 года. [434 ]
В коммерческой космической отрасли также высказывались предложения о том, что станция может быть преобразована в коммерческую эксплуатацию после того, как она будет выведена из эксплуатации государственными организациями. [435]
В июле 2018 года Закон о космических границах 2018 года был призван продлить эксплуатацию МКС до 2030 года. Этот законопроект был единогласно одобрен Сенатом, но не прошел в Палате представителей США. [436] [437] В сентябре 2018 года был принят Закон о ведущих пилотируемых космических полетах с намерением продлить эксплуатацию МКС до 2030 года, который был подтвержден в декабре 2018 года. [438] [439] [440] Позже Конгресс принял аналогичные положения. в Законе о CHIPS и науке , подписанном президентом Джо Байденом 9 августа 2022 года. [441] [442]
В январе 2022 года НАСА объявило о запланированной дате (январь 2031 года) вывода МКС с орбиты с помощью модуля спуска и направления остатков в отдаленный район южной части Тихого океана . [443] НАСА запустит сходящий с орбиты космический корабль за год до входа в атмосферу и пристыкуется к переднему порту «Гармония» либо через CBM , либо к PMA 2 / IDA 2 после удаления орбитального сегмента Axiom . Космический корабль будет функционировать только в последние дни существования МКС, когда орбита станции снизится до 220 км (140 миль). Затем космический корабль проведет один или несколько ориентационных запусков, чтобы снизить перигей до 160 км (99 миль), после чего последует окончательный сход с орбиты. [444]
МКС называют самым дорогим объектом, когда-либо построенным. [445] По состоянию на 2010 год общая стоимость проекта составила 150 миллиардов долларов США. Сюда входит бюджет НАСА в размере 58,7 миллиарда долларов (89,73 миллиарда долларов в долларах 2021 года) на станцию с 1985 по 2015 год, 12 миллиардов долларов России, 5 миллиардов долларов Европы, 5 миллиардов долларов Японии, 2 миллиарда долларов Канады, а также стоимость 36 полетов шаттлов для строительства станции. оценивается в $1,4 млрд каждый, или $50,4 млрд в целом. Если предположить, что с 2000 по 2015 год бригады из двух-шести человек использовали 20 000 человеко-дней, каждый человеко-день будет стоить 7,5 миллионов долларов, что менее половины скорректированных на инфляцию 19,6 миллионов долларов (5,5 миллионов долларов до инфляции) на человеко-день Skylab. . [446]
Помимо многочисленных документальных фильмов, таких как документальные фильмы IMAX « Космическая станция 3D» 2002 года [447] или «Красивая планета» 2016 года [448] и таких фильмов, как «Апогей страха» (2012) [449] и «Ёлки 5 » (2016) [450] [451 ] ] МКС является предметом таких художественных фильмов, как « Послезавтра » (2004), [452] Любовь (2011), [453] вместе с китайской станцией «Тяньгун-1» в «Гравитации» (2013), [454] Жизнь (2017). , [455] и МКС (2023). [456]
В 2022 году на борту МКС был снят фильм «Вызов» ( «Вызов врача ») , который стал первым художественным фильмом, в котором в космосе вместе работали и профессиональные актеры, и режиссер. [457]
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В технологическом комплексе космической станции в Космическом центре Кеннеди НАСА мостовой кран перемещает японский экспериментальный модуль Кибо – герметичный модуль к контейнеру с полезной нагрузкой (внизу справа). Контейнер доставит модуль, являющийся частью полезной нагрузки миссии STS-124 космического корабля "Дискавери", на стартовую площадку 39А. В ходе миссии экипаж STS-124 доставит модуль Кибо, а также японскую систему дистанционного манипулятора на Международную космическую станцию для завершения строительства лаборатории Кибо. Запуск Discovery намечен на 31 мая.
Итак, это Узел 2... здесь спят четверо из шести из нас.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .Ондлер сообщил на брифинге, что первый из этих модулей теперь планируется запустить на МКС в конце 2026 года, примерно на год позже, чем компания объявляла ранее.
Коммерческий потенциал позволит увеличить экипаж станции с шести до семи человек за счет предоставления четырехместного корабля для экстренных вылетов в дополнение к трехместным российским капсулам «Союз», которые используются сегодня.
Фактически, мы рассчитаны на американскую сторону на четыре экипажа. Конструкция МКС вообще-то рассчитана на семь человек. Мы работаем с шестью, потому что, во-первых, мы можем выполнить всю работу с шестью, а во-вторых, у нас нет машины, которая позволяла бы нам летать с седьмым членом экипажа. Наши требования к разрабатываемым новым автомобилям — четырехместные. Поэтому я не ожидаю, что мы уменьшим численность экипажа. Я ожидаю, что мы увеличим его.
Стыковка — это когда один приближающийся космический корабль встречается с другим космическим кораблем и летит по контролируемой траектории столкновения таким образом, чтобы выровнять и связать механизмы интерфейса. Механизмы стыковки космического корабля обычно входят в так называемый «мягкий захват», за которым следует фаза ослабления нагрузки, а затем в положение жесткой стыковки, которое устанавливает герметичное структурное соединение между космическими кораблями. Причаливание, напротив, происходит, когда приближающийся космический корабль захватывается роботизированной рукой, а его интерфейсный механизм размещается в непосредственной близости от стационарного интерфейсного механизма. Затем обычно следует процесс захвата, грубое выравнивание и точное выравнивание, а затем структурное прикрепление.
Ученые НАСА сравнили астронавта с его земным близнецом Марком. Результаты намекают на то, что людям придется пережить в длительных путешествиях в космосе.
И некоторые вещи, о которых нам следует беспокоиться в космосе, — это огонь… или наличие какой-то токсичной атмосферы. Мы используем аммиак для наших радиаторов, поэтому существует вероятность попадания аммиака в автомобиль.
Джим Куни, офицер по управлению траекторией МКС
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .Атрибуция:
Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .
СМИ из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Wikiquote
Тексты из Wikisource
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета
Туристическая информация от Wikivoyage Канадское космическое агентство
Европейское космическое агентство
Centre national d'études spacees (Национальный центр космических исследований)
Немецкий аэрокосмический центр. Архивировано 7 ноября 2020 года в Wayback Machine .
Итальянское космическое агентство Японское агентство аэрокосмических исследований Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева. Архивировано 27 июня 2017 года в Wayback Machine . Федеральное космическое агентство России. Архивировано 27 июня 2021 года в Wayback Machine . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства.jpg/1280px-View_of_the_ISS_taken_during_Crew-2_flyaround_(ISS066-E-081311).jpg)
.svg/1280px-Flag_of_Belgium_(civil).svg.png){kind=small}
.svg/1280px-Flag_of_Switzerland_(Pantone).svg.png){kind=small}
