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 корабля «Шаттл» STS-88 последовала через две недели после запуска «Зари» , доставив «Юнити» , первый из трех узловых модулей, и соединив его с «Зарей» . Это голое двухмодульное ядро МКС оставалось неуправляемым в течение следующих полутора лет, пока в июле 2000 года ракетой «Протон» не был запущен российский модуль «Звезда» , что позволило постоянно находиться на МКС максимальному экипажу из трех астронавтов или космонавтов. .
МКС имеет герметичный объем около 1000 кубических метров (35 000 куб. футов), массу около 410 000 кг (900 000 фунтов), выходную мощность около 100 киловатт, длину фермы 108,4 метра (356 футов), модули длиной 74 метра (243). футов) в длину и экипаж из семи человек. [1] Для строительства полной станции потребовалось более 40 монтажных полетов. По состоянию на 2020 год элементы МКС доставили 36 полетов космических кораблей. Другие сборочные полеты состояли из модулей, поднимаемых российской ракетой «Протон» Falcon 9 или, в случае «Пирса» и «Поиска» , ракетой «Союз-У» .
Некоторые из более крупных модулей включают в себя:
Космическая станция расположена на орбите вокруг Земли на высоте примерно 410 км (250 миль), этот тип орбиты обычно называют низкой околоземной орбитой (фактическая высота меняется со временем на несколько километров из-за сопротивления атмосферы и перезагрузок ). Он вращается вокруг Земли примерно за 90 минут; к августу 2007 года он совершил более 50 000 витков с момента запуска «Зари» 20 ноября 1998 года.
Всего к моменту завершения строительства в 2010 году в состав МКС должно было вступить в общей сложности 14 основных герметичных модулей . Транспортеры «Прогресс» (2 и более), шлюзы «Квест» и «Пирс» , а также периодически Транспортная машина H-II ).
Орбитальный сегмент США был завершен в 2011 году после установки альфа-магнитного спектрометра во время миссии STS-134 . Сборка российского орбитального сегмента была приостановлена на неопределенный срок с момента установки модуля «Рассвет» в 2010 году во время миссии STS-132 . Модуль «Рассвет» на МКС изначально должен был стать наземным макетом для динамических испытаний ныне отмененной платформы Science Power . Модуль научной лаборатории «Наука» содержит новые помещения для экипажа, оборудование жизнеобеспечения, способное производить кислород и воду, а также новый камбуз. Первоначально предполагалось, что « Наука» будет доставлена на МКС в 2007 году, но перерасход средств и проблемы с контролем качества задержали доставку более чем на десять лет. Модуль «Наука» , наконец, был запущен в июле 2021 года и пристыковался к надирному порту модуля «Звезда» после нескольких дней свободного полета [3], за которым 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 очень поможет модулю «Звезда» , поскольку первоначально установленные центральные командные компьютеры «Звезды» больше не работают (три ноутбука ThinkPad теперь являются центральными командными компьютерами «Звезды» ), а его кислородные генераторы «Электрон» не подлежат замене и снова вышли из строя на короткое время в 2020 году после многочисленные неисправности за всю свою историю. [4] В российских модулях все оборудование запускается со стационарно установленным оборудованием. Невозможно заменить оборудование, как в орбитальном сегменте США с очень широкими люками шириной 51 дюйм (105 см) между модулями. Эта потенциальная проблема с «Звездой» стала очевидной, когда в октябре 2020 года туалет, духовка и «Электрон» вышли из строя одновременно, и находящимся на борту космонавтам пришлось провести экстренный ремонт. [5]
МКС после завершения будет состоять из набора сообщающихся герметизированных модулей, соединенных с фермой , на которой закреплены четыре большие пары фотоэлектрических модулей (солнечных панелей). Гермомодули и ферма расположены перпендикулярно: ферма простирается от правого борта к левому , а обитаемая зона - по оси корма -нос. Хотя во время строительства положение станции может меняться, когда все четыре фотоэлектрических модуля находятся в своем окончательном положении, ось назад-вперед будет параллельна вектору скорости. [6]
Помимо полетов по сборке и утилизации, для обеспечения материально-технического обеспечения до 2010 года потребуется около 30 полетов кораблей «Прогресс». Экспериментальное оборудование, топливо и расходные материалы доставляются и будут доставляться всеми кораблями, посещающими МКС: SpaceX Dragon , российским «Прогрессом», европейским ATV , японский HTV и космическая станция будут доставлены обратно на Землю на корабле «Дракон». [7]
После катастрофы космического корабля «Колумбия» 1 февраля 2003 года возникла некоторая неопределенность относительно будущего МКС. Последующая приостановка на два с половиной года американской программы космических шаттлов , за которой последовали проблемы с возобновлением полетов в 2005 году, стала серьезным препятствием. [ нужна цитата ]
Программа «Спейс Шаттл» возобновила полеты 26 июля 2005 года с миссией STS-114 « Дискавери » . Эта миссия на МКС была предназначена как для проверки новых мер безопасности, введенных после катастрофы «Колумбии» , так и для доставки грузов на станцию. Хотя миссия завершилась успешно, она была сопряжена с риском; Из внешнего резервуара пролилась пена , что побудило НАСА объявить, что будущие миссии будут приостановлены до тех пор, пока эта проблема не будет решена. [ нужна цитата ]
В период между катастрофой «Колумбии» и возобновлением запусков «Шаттлов» обмены экипажей проводились исключительно с использованием российского космического корабля «Союз» . Начиная с 7-й экспедиции стартовали экипажи из двух космонавтов-смотрителей в отличие от ранее запускавшихся экипажей из трех человек. Поскольку шаттл не посещал МКС в течение длительного периода, накопилось большее, чем планировалось, количество отходов, что временно затруднило работу станции в 2004 году. Однако транспорты «Прогресс» и полет шаттла STS-114 решили эту проблему. [ нужна цитата ]
Многие изменения в первоначально запланированную МКС были внесены еще до катастрофы «Колумбии» . Модули и другие конструкции были отменены или заменены, а количество полетов шаттлов на МКС сократилось по сравнению с ранее запланированным количеством. 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. [ нужна цитата ]
Во время остановки шаттла строительство МКС было остановлено, а научные исследования, проводимые на борту, были ограничены из-за численности экипажа в два человека, что усугубляло предыдущие задержки из-за проблем с шаттлом и бюджетных ограничений Российского космического агентства. [ нужна цитата ]
В марте 2006 года на встрече глав пяти участвующих космических агентств был принят новый график строительства МКС, согласно которому завершение МКС планировалось к 2010 году. [8]
По состоянию на май 2009 года после 12 строительных полетов шаттла после второй миссии STS-121 «Возвращение в полет» был сформирован экипаж из шести человек . Требования для увеличения численности экипажа включали усиление экологической поддержки на МКС, постоянное стыковку второго корабля «Союз» со станцией в качестве второй «спасательной шлюпки», более частые полеты «Прогресса» для обеспечения удвоенного количества расходных материалов, больше топлива для маневров по подъему на орбиту. и достаточная линия поставок экспериментального оборудования. [ нужна цитата ] По состоянию на ноябрь 2020 года вместимость экипажа увеличилась до семи в связи с запуском корабля Crew Dragon от SpaceX , который может доставить на МКС 4 астронавтов.
Более поздние дополнения включали расширяемый модуль активности Бигелоу (BEAM) в 2016 году, а в рамках орбитального строительства OPSEK запланированы многочисленные российские компоненты . [ нужна цитата ]
МКС состоит из 16 гермомодулей: шести российских модулей ( «Заря» , «Звезда» , «Поиск » , «Рассвет» , «Наука» и «Причал» ), восьми американских модулей ( «ЛУЧ» , [9] Леонардо , Гармония , Квест , Спокойствие , Единство , Купол и Destiny ), один японский модуль ( Кибо ) и один европейский модуль ( Колумбус ).
По крайней мере, один российский герметичный модуль ( «Пирс ») до сих пор спущен с орбиты. [10]
Хотя многоцелевые логистические модули (MPLM) не были постоянно состыкованы с МКС, они были частью МКС во время некоторых миссий «Шаттла». MPLM был прикреплен к Harmony (первоначально к Unity ) и использовался для пополнения запасов и логистических полетов. [ нужна цитата ]
Космические корабли, прикрепленные к МКС, также расширяют герметичный объем. По крайней мере, один космический корабль «Союз» всегда пристыковывается как «спасательная шлюпка» и каждые шесть месяцев заменяется новым «Союзом» в рамках ротации экипажа. В таблице ниже показана последовательность добавления этих компонентов в МКС. [11] Выведенные из эксплуатации и выведенные с орбиты модули показаны серым цветом.
Следующий модуль был построен, но по состоянию на январь 2021 года не использовался в будущих планах МКС.
МКС считается самым дорогим объектом, когда-либо построенным, ее стоимость составляет около 150 миллиардов долларов США, [36] что делает ее дороже, чем «Скайлэб» (стоимостью 2,2 миллиарда долларов США) [ 37] и «Мир» (4,2 миллиарда долларов США). [38]
Способность [Дракона] возвращать товары в настоящее время уникальна, поскольку все другие обычные корабли снабжения – европейский автоматический транспортный корабль (ATV), японский HTV (или «Коунотори») и российский «Прогресс» – все сгорают во время контролируемого входа в атмосферу.