Процесс сборки Международной космической станции (МКС) ведется с 1990-х годов. Заря , первый модуль МКС, был запущен ракетой Протон 20 ноября 1998 года. Миссия космического челнока STS-88 последовала через две недели после запуска Зари , доставив Unity , первый из трех узловых модулей, и соединив его с Зарей . Это голое ядро МКС из двух модулей оставалось без экипажа в течение следующих полутора лет, пока в июле 2000 года российский модуль Звезда не был запущен ракетой Протон, что позволило максимальному экипажу из трех астронавтов или космонавтов постоянно находиться на МКС.
МКС имеет герметичный объем около 1000 кубических метров (35 000 кубических футов), массу около 410 000 килограммов (900 000 фунтов), выходную мощность около 100 киловатт, ферму длиной 108,4 метра (356 футов), модули длиной 74 метра (243 фута) и экипаж из семи человек. [1] Для строительства полной станции потребовалось более 40 сборочных полетов. По состоянию на 2020 год 36 полетов Space Shuttle доставили элементы МКС. Другие сборочные полеты состояли из модулей, поднятых Falcon 9 , российской ракетой «Протон» или, в случае «Пирса» и «Поиска» , ракетой «Союз-У» .
Некоторые из более крупных модулей включают в себя:
Космическая станция находится на орбите вокруг Земли на высоте около 410 км (250 миль), тип орбиты, обычно называемый низкой околоземной орбитой (фактическая высота со временем меняется на несколько километров из-за сопротивления атмосферы и повторных запусков ). Она совершает один оборот вокруг Земли за период около 90 минут; к августу 2007 года она совершила более 50 000 оборотов с момента запуска Зари 20 ноября 1998 года.
Всего к моменту завершения строительства МКС в 2010 году планировалось, что в ее состав войдут 14 основных герметичных модулей. [2] К ним будет примыкать ряд меньших герметичных отсеков ( космические корабли «Союз» (постоянно 2 в качестве спасательных шлюпок – ротация каждые 6 месяцев), транспортные корабли «Прогресс» (2 или более), шлюзовые отсеки «Квест» и «Пирс» , а также периодически транспортный корабль H-II ).
Орбитальный сегмент США был завершен в 2011 году после установки альфа-магнитного спектрометра во время миссии STS-134 . Сборка российского орбитального сегмента находится на неопределенном сроке с момента установки модуля «Рассвет» в 2010 году во время миссии STS-132 . Модуль «Рассвет» на МКС в настоящее время изначально должен был быть наземным динамическим испытательным макетом ныне отмененной научной энергетической платформы . Научный лабораторный модуль « Наука » содержит новые помещения для экипажа, оборудование жизнеобеспечения, которое может производить кислород и воду, и новый камбуз. Первоначально предполагалось, что «Наука» будет доставлена на МКС в 2007 году, но перерасход средств и проблемы с контролем качества задержали ее более чем на десятилетие. Модуль «Наука» был окончательно запущен в июле 2021 года и пристыковался к надирному порту модуля «Звезда» после нескольких дней свободного полета [3], за ним последовал « Причал» , запущенный 24 ноября 2021 года.
Планируется добавить еще 2 или 3 модуля, которые будут присоединены к «Причалу» в середине 2020-х годов. Добавление большего количества российских модулей значительно поможет модулю «Звезда» , поскольку изначально установленные на «Звезде» центральные командные компьютеры больше не работают (три ноутбука ThinkPad теперь являются центральными командными компьютерами «Звезды» ), а ее генераторы кислорода «Электрон» не подлежат замене и снова вышли из строя на короткое время в 2020 году после многочисленных сбоев на протяжении всей их истории. [4] В российских модулях все оборудование запускается с постоянно установленным оборудованием. Невозможно заменить оборудование, как в американском орбитальном сегменте с его очень широкими люками между модулями в 51 дюйм (105 см). Эта потенциальная проблема со « Звездой» стала очевидной, когда в октябре 2020 года туалет, духовка и «Электрон» вышли из строя одновременно, и космонавтам на борту пришлось проводить экстренный ремонт. [5]
МКС, после завершения, будет состоять из набора сообщающихся герметичных модулей, соединенных с фермой , на которой закреплены четыре большие пары фотоэлектрических модулей (солнечных панелей). Герметичные модули и ферма перпендикулярны: ферма простирается от правого борта до левого , а обитаемая зона простирается по оси корма -вперед. Хотя во время строительства положение станции может меняться, когда все четыре фотоэлектрических модуля будут в своем окончательном положении, ось корма-вперед будет параллельна вектору скорости. [6]
Помимо сборочных и утилизационных полетов, для обеспечения логистики до 2010 года потребуется около 30 полетов космических кораблей «Прогресс». Экспериментальное оборудование, топливо и расходные материалы доставляются и будут доставляться всеми кораблями, посещающими МКС: SpaceX Dragon , российским «Прогрессом», европейским ATV и японским HTV , а спускаемый груз космической станции будет доставлен обратно на Землю на корабле Dragon. [7]
После катастрофы космического челнока Columbia 1 февраля 2003 года возникла некоторая неопределенность относительно будущего МКС. Последующая двух с половиной летняя приостановка программы Space Shuttle в США , за которой последовали проблемы с возобновлением полетов в 2005 году, стали серьезными препятствиями. [ необходима цитата ]
Программа Space Shuttle возобновила полеты 26 июля 2005 года с миссией STS-114 Discovery . Эта миссия на МКС была предназначена как для проверки новых мер безопасности, принятых после катастрофы Columbia , так и для доставки грузов на станцию. Хотя миссия прошла успешно, она не была лишена риска; из внешнего бака вылилась пена , что заставило NASA объявить, что будущие миссии будут приостановлены до тех пор, пока эта проблема не будет решена. [ необходима цитата ]
Между катастрофой Columbia и возобновлением запусков Shuttle, смена экипажей производилась исключительно с использованием российского космического корабля «Союз» . Начиная с 7-й экспедиции , были запущены экипажи из двух астронавтов-надзирателей в отличие от ранее запущенных экипажей из трех человек. Поскольку МКС не посещалась шаттлом в течение длительного периода, накопилось большее, чем планировалось, количество отходов, что временно затруднило работу станции в 2004 году. Однако транспортные корабли Progress и полет шаттла STS-114 решили эту проблему. [ необходима цитата ]
В первоначально запланированную МКС было внесено много изменений, даже до катастрофы Колумбии . Модули и другие структуры были отменены или заменены, а количество полетов шаттлов к МКС было сокращено по сравнению с ранее запланированными числами. Однако более 80% оборудования, которое должно было стать частью МКС в конце 1990-х годов, было выведено на орбиту и теперь является частью конфигурации МКС. [ необходима цитата ]
Во время остановки шаттла строительство МКС было остановлено, а научные исследования на борту были ограничены из-за численности экипажа в два человека, что усугубило предыдущие задержки, вызванные проблемами с шаттлом и бюджетными ограничениями Российского космического агентства. [ необходима цитата ]
В марте 2006 года на встрече глав пяти участвующих космических агентств был принят новый график строительства МКС, согласно которому строительство планировалось завершить к 2010 году. [8]
По состоянию на май 2009 года экипаж из шести человек был сформирован после 12 строительных полетов шаттла после второй миссии «Возвращение к полету» STS-121 . Требования к увеличению численности экипажа включали в себя улучшенную экологическую поддержку на МКС, второй «Союз», постоянно пристыкованный к станции для выполнения функции второй «спасательной шлюпки», более частые полеты «Прогрессов» для обеспечения удвоенного количества расходных материалов, больше топлива для маневров по повышению орбиты и достаточную линию снабжения экспериментальным оборудованием. [ необходима цитата ] По состоянию на ноябрь 2020 года численность экипажа увеличилась до семи человек в связи с запуском Crew Dragon компанией SpaceX , который может доставить на МКС 4 астронавтов.
Более поздние дополнения включали модуль расширения деятельности Bigelow (BEAM) в 2016 году, а многочисленные российские компоненты планируются как часть орбитального строительства OPSEK . [ необходима цитата ]
МКС состоит из 16 герметичных модулей: шести российских ( Заря , Звезда , Поиск , Рассвет , Наука и Причал ), восьми американских ( BEAM , [9] Leonardo , Harmony , Quest , Tranquility , Unity , Cupola и Destiny ), одного японского ( Kibō ) и одного европейского ( Columbus ).
По крайней мере один российский герметичный модуль ( Пирс ) до сих пор выведен с орбиты. [10]
Хотя многоцелевые логистические модули (MPLM) не были постоянно состыкованы с МКС, они составляли часть МКС во время некоторых миссий шаттлов. MPLM был прикреплен к Harmony (первоначально к Unity ) и использовался для снабжения и логистических полетов. [ необходима цитата ]
Космические корабли, прикрепленные к МКС, также расширяют герметичный объем. По крайней мере один космический корабль «Союз» всегда пристыкован как «спасательная шлюпка» и заменяется каждые шесть месяцев новым «Союзом» в рамках ротации экипажей. В таблице ниже показана последовательность, в которой эти компоненты добавлялись к МКС. [11] Выведенные из эксплуатации и сведенные с орбиты модули показаны серым цветом.
Следующий модуль был построен, но по состоянию на январь 2021 года не использовался в будущих планах для МКС.
МКС считается самым дорогим объектом, когда-либо созданным, ее стоимость составляет около 150 миллиардов долларов США [36], что делает ее дороже, чем Skylab (стоимостью 2,2 миллиарда долларов США) [37] и Mir (4,2 миллиарда долларов США) [38] .
[Dragon] возвращать грузы в настоящее время уникальна, поскольку все другие обычные корабли снабжения — европейский автоматический транспортный корабль (ATV), японский HTV (или «Kounotori») и российский «Прогресс» — все сгорают во время управляемого возвращения в атмосферу.