Международная космическая станция ( МКС ) — крупная космическая станция , которая была собрана и поддерживается на низкой околоземной орбите совместными усилиями пяти космических агентств и их подрядчиков: NASA (США), Роскосмос (Россия), ESA (Европа), JAXA (Япония) и CSA (Канада). МКС — крупнейшая космическая станция из когда-либо построенных. Её основная цель — проведение экспериментов в условиях микрогравитации и космической среды . [10]
В операционном плане станция разделена на две секции: российский орбитальный сегмент (ROS), собранный Роскосмосом, и американский орбитальный сегмент (USOS), собранный NASA, JAXA, ESA и CSA. Яркой особенностью МКС является интегрированная ферменная конструкция , которая соединяет большие солнечные панели и радиаторы с герметичными модулями. Герметичные модули специализированы для исследований, проживания, хранения, управления космическими аппаратами и функций шлюза . Посещаемые космические аппараты стыкуются со станцией через ее 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 оборотов в день. [12]
Программа МКС объединяет два предыдущих плана по созданию пилотируемых станций на околоземной орбите: космическую станцию Freedom, запланированную Соединенными Штатами, и станцию Mir-2 , запланированную Советским Союзом. Первый модуль МКС был запущен в 1998 году. Основные модули были запущены ракетами Proton и Soyuz , а также системой запуска Space Shuttle . Первые долгосрочные резиденты, Expedition 1 , прибыли 2 ноября 2000 года. С тех пор станция непрерывно занята в течение 23 лет и 318 дней, что является самым длительным непрерывным присутствием человека в космосе. По состоянию на март 2024 года космическую станцию посетили 279 человек из 22 стран. [13] Ожидается, что МКС будет иметь дополнительные модули ( например, орбитальный сегмент Axiom ) и будет находиться в эксплуатации до конца 2030 года, после чего ее планируется вывести с орбиты специальным космическим кораблем NASA. [14] [update]
Когда в начале 1970-х годов космическая гонка подходила к концу, США и СССР начали рассматривать различные варианты потенциального сотрудничества в космосе. Кульминацией этого стал испытательный проект «Союз-Аполлон» 1975 года , первая стыковка космических кораблей двух разных космических держав. ASTP считалась успешной, и также рассматривались дальнейшие совместные миссии.
Одной из таких концепций была международная Skylab, которая предлагала запустить резервную космическую станцию Skylab B для миссии, в рамках которой экипажи кораблей Apollo и Soyuz должны были многократно посетить ее. [15] Более амбициозной была космическая лаборатория Skylab-Salyut, которая предлагала стыковку Skylab B с советской космической станцией Salyut . Сокращение бюджетов и рост напряженности в холодной войне в конце 1970-х годов привели к тому, что эти концепции отошли на второй план, как и другой план стыковки Space Shuttle с космической станцией Salyut. [16]
В начале 1980-х годов НАСА планировало запустить модульную космическую станцию под названием Freedom в качестве аналога космических станций «Салют» и «Мир» . В 1984 году ЕКА было приглашено принять участие в космической станции Freedom , и ЕКА одобрило лабораторию Columbus к 1987 году. [17] Японский экспериментальный модуль (JEM), или Kibō , был анонсирован в 1985 году как часть космической станции Freedom в ответ на запрос НАСА в 1982 году.
В начале 1985 года министры науки стран Европейского космического агентства (ЕКА) одобрили программу Columbus , самую амбициозную попытку в космосе, предпринятую этой организацией в то время. План, возглавляемый Германией и Италией, включал модуль, который должен был быть присоединен к Freedom , и с возможностью превратиться в полноценный европейский орбитальный форпост до конца века. [18]
Рост расходов поставил эти планы под сомнение в начале 1990-х годов. Конгресс не желал выделять достаточно денег на строительство и эксплуатацию Freedom и потребовал от NASA увеличить международное участие для покрытия растущих расходов, в противном случае они полностью отменят весь проект. [19]
Одновременно СССР проводил планирование космической станции «Мир-2» и начал строительство модулей для новой станции к середине 1980-х годов. Однако распад Советского Союза потребовал значительного сокращения этих планов, и вскоре «Мир-2» оказался под угрозой срыва. [20] Поскольку оба проекта космической станции оказались под угрозой, американские и российские официальные лица встретились и предложили объединить их. [21]
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. [22] Они также договорились, готовясь к этому новому проекту, что Соединенные Штаты будут участвовать в программе «Мир», включая стыковку американских шаттлов в программе «Шаттл –Мир» . [23]Первоначально МКС планировалось использовать в качестве лаборатории, обсерватории и завода, а также для обеспечения транспортировки, обслуживания и базирования на низкой околоземной орбите для возможных будущих миссий на Луну, Марс и астероиды. Однако не все варианты использования, предусмотренные в первоначальном меморандуме о взаимопонимании между НАСА и Роскосмосом, были реализованы. [24] В Национальной космической политике США 2010 года МКС были даны дополнительные роли в коммерческих, дипломатических [25] и образовательных целях. [26]
МКС предоставляет платформу для проведения научных исследований, с питанием, данными, охлаждением и экипажем, доступными для поддержки экспериментов. Малые беспилотные космические аппараты также могут предоставлять платформы для экспериментов, особенно тех, которые связаны с невесомостью и воздействием космоса, но космические станции предлагают долгосрочную среду, где исследования могут проводиться потенциально десятилетиями, в сочетании с готовым доступом для исследователей-людей. [27] [28]
МКС упрощает индивидуальные эксперименты, позволяя группам экспериментов использовать одни и те же запуски и время экипажа. Исследования проводятся в самых разных областях, включая астробиологию , астрономию , физические науки , материаловедение , космическую погоду , метеорологию и исследования человека , включая космическую медицину и науки о жизни . [29] [30] [31] [32] Ученые на Земле имеют своевременный доступ к данным и могут предлагать экспериментальные модификации для экипажа. Если необходимы последующие эксперименты, регулярно запланированные запуски кораблей снабжения позволяют запускать новое оборудование с относительной легкостью. [28] Экипажи летают в экспедициях продолжительностью в несколько месяцев, обеспечивая примерно 160 человеко-часов в неделю с экипажем из шести человек. Однако значительное количество времени экипажа уходит на техническое обслуживание станции. [33]
Возможно, самым примечательным экспериментом МКС является альфа-магнитный спектрометр (AMS), который предназначен для обнаружения темной материи и ответа на другие фундаментальные вопросы о нашей Вселенной. По данным NASA, AMS так же важен, как и космический телескоп Хаббл . В настоящее время он пристыкован к станции, но не мог бы быть легко размещен на свободно летающей спутниковой платформе из-за его потребностей в мощности и пропускной способности. [34] [35] 3 апреля 2013 года ученые сообщили, что намеки на темную материю могли быть обнаружены AMS. [36] [37] [38] [39] [40] [41] По словам ученых, «первые результаты космического альфа-магнитного спектрометра подтверждают необъяснимый избыток высокоэнергетических позитронов в космических лучах, связанных с Землей». [ требуется цитата ]
Космическая среда враждебна для жизни. Незащищенное присутствие в космосе характеризуется интенсивным радиационным полем (состоящим в основном из протонов и других субатомных заряженных частиц солнечного ветра , в дополнение к космическим лучам ), высоким вакуумом, экстремальными температурами и микрогравитацией. [42] Некоторые простые формы жизни, называемые экстремофилами , [43] а также мелкие беспозвоночные, называемые тихоходками [44], могут выживать в этой среде в чрезвычайно сухом состоянии посредством высыхания .
Медицинские исследования улучшают знания о влиянии длительного пребывания в космосе на организм человека, включая атрофию мышц , потерю костной массы и сдвиг жидкости. Эти данные будут использованы для определения того, осуществимы ли продолжительные космические полеты человека и космическая колонизация . В 2006 году данные о потере костной массы и мышечной атрофии показали, что будет значительный риск переломов и проблем с движением, если астронавты приземлятся на планете после длительного межпланетного круиза, например, шестимесячного интервала, необходимого для путешествия на Марс . [45] [46]
Медицинские исследования проводятся на борту МКС по поручению Национального института космических биомедицинских исследований (NSBRI). Среди них выделяется исследование Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity , в котором 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 дистанционно управляемое ультразвуковое сканирование найдет применение на Земле в экстренных ситуациях и в сельской местности, где доступ к обученному врачу затруднен. [47] [48] [49]
В августе 2020 года ученые сообщили, что бактерии с Земли, в частности бактерии Deinococcus radiodurans , которые обладают высокой устойчивостью к опасным факторам окружающей среды , выживают в течение трех лет в открытом космосе , на основе исследований, проведенных на Международной космической станции. Эти результаты подтверждают идею панспермии , гипотезу о том, что жизнь существует во всей Вселенной , распространяясь различными способами, включая космическую пыль , метеороиды , астероиды , кометы , планетоиды или загрязненные космические аппараты . [50] [51]
Дистанционное зондирование Земли, астрономия и исследования дальнего космоса на МКС значительно возросли в 2010-х годах после завершения американского орбитального сегмента в 2011 году. На протяжении более чем 20 лет программы МКС исследователи на борту МКС и на Земле изучали 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, которые летали на МКС, являются Orbiting Carbon Observatory 3 , ISS-RapidScat , ECOSTRESS , Global Ecosystem Dynamics Investigation и Cloud Aerosol Transport System . Астрономические телескопы и эксперименты на МКС включают SOLAR , Neutron Star Interior Composition Explorer , Calorimetric Electron Telescope , Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) и Alpha Magnetic Spectrometer . [29] [52]
Гравитация на высоте МКС составляет примерно 90% от силы гравитации на поверхности Земли, но объекты на орбите находятся в непрерывном состоянии свободного падения , что приводит к кажущемуся состоянию невесомости . [53] Это воспринимаемое состояние невесомости нарушается пятью эффектами: [54]
Исследователи изучают 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 тканей, подобных человеческим, и необычных белковых кристаллов , которые могут быть сформированы в космосе. [29]
Исследование физики жидкостей в условиях микрогравитации позволит получить более совершенные модели поведения жидкостей. Поскольку жидкости могут быть почти полностью объединены в условиях микрогравитации, физики изучают жидкости, которые плохо смешиваются на Земле. Изучение реакций, которые замедляются из-за низкой гравитации и низких температур, улучшит наше понимание сверхпроводимости . [29]
Изучение материаловедения является важной исследовательской деятельностью МКС, с целью получения экономической выгоды за счет совершенствования методов, используемых на Земле. [55] Другие области интересов включают влияние низкой гравитации на горение, посредством изучения эффективности горения и контроля выбросов и загрязняющих веществ. Эти результаты могут улучшить знания о производстве энергии и привести к экономическим и экологическим выгодам. [29]
МКС предоставляет место в относительно безопасной низкой околоземной орбите для тестирования систем космических аппаратов, которые потребуются для длительных миссий на Луну и Марс. Это дает опыт в эксплуатации, обслуживании, ремонте и замене на орбите. Это поможет развить необходимые навыки для эксплуатации космических аппаратов вдали от Земли, снизить риски миссий и расширить возможности межпланетных космических аппаратов. [56] Ссылаясь на эксперимент MARS-500 , эксперимент по изоляции экипажа, проведенный на Земле, ЕКА заявляет: «В то время как МКС необходима для ответа на вопросы, касающиеся возможного воздействия невесомости, радиации и других специфических для космоса факторов, такие аспекты, как эффект длительной изоляции и ограничения, могут быть более адекватно рассмотрены с помощью наземного моделирования». [57] Сергей Краснов, руководитель программ пилотируемых космических полетов российского космического агентства Роскосмос, в 2011 году предположил, что «укороченная версия» MARS-500 может быть проведена на МКС. [58]
В 2009 году, отмечая ценность самой структуры партнерства, Сергей Краснов написал: «По сравнению с партнерами, действующими по отдельности, партнеры, развивающие дополнительные возможности и ресурсы, могли бы дать нам гораздо больше гарантий успеха и безопасности исследования космоса. МКС помогает дальнейшему продвижению исследования околоземного пространства и реализации перспективных программ исследований и освоения Солнечной системы, включая Луну и Марс». [59] Пилотируемая миссия на Марс может стать многонациональным усилием с участием космических агентств и стран, не входящих в текущее 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. [60] Руководитель НАСА Чарльз Болден заявил в феврале 2011 года: «Любая миссия на Марс, скорее всего, будет глобальным усилием». [61] В настоящее время федеральное законодательство США запрещает НАСА сотрудничать с Китаем в космических проектах без одобрения ФБР и Конгресса. [62]
Экипаж МКС предоставляет возможности для студентов на Земле, проводя разработанные студентами эксперименты, проводя образовательные демонстрации, позволяя студентам участвовать в классных версиях экспериментов МКС и напрямую вовлекая студентов с помощью радио и электронной почты. [63] [64] ЕКА предлагает широкий спектр бесплатных учебных материалов, которые можно загрузить для использования в классах. [65] На одном уроке студенты могут перемещаться по 3D-модели интерьера и экстерьера МКС и сталкиваться со спонтанными проблемами, которые нужно решать в режиме реального времени. [66]
Японское агентство по исследованию аэрокосмической техники (JAXA) стремится вдохновить детей «заниматься ремеслом» и повысить их «осознание важности жизни и их ответственности в обществе». [67] С помощью серии образовательных руководств учащиеся развивают более глубокое понимание прошлого и ближайшего будущего пилотируемых космических полетов, а также Земли и жизни. [68] [69] В экспериментах JAXA «Семена в космосе» мутационные эффекты космического полета на семена растений на борту МКС изучаются 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 дюжины японских университетов проводили эксперименты в различных областях. [70]
Культурные мероприятия являются еще одной важной целью программы МКС. Тецуо Танака, директор Центра космической среды и использования JAXA, сказал: «В космосе есть что-то, что трогает даже людей, не интересующихся наукой». [71]
Amateur Radio on the ISS (ARISS) — это волонтерская программа, которая поощряет студентов по всему миру заниматься карьерой в области науки, технологий, инженерии и математики с помощью возможностей любительской радиосвязи с экипажем МКС. ARISS — это международная рабочая группа, состоящая из делегаций из девяти стран, включая несколько стран Европы, а также Японию, Россию, Канаду и США. В районах, где радиооборудование не может быть использовано, спикерфоны соединяют студентов с наземными станциями, которые затем соединяют звонки с космической станцией. [72]
First Orbit — полнометражный документальный фильм 2011 года о «Востоке-1» , первом пилотируемом космическом полете вокруг Земли. Сравнив орбиту МКС с орбитой «Востока-1» как можно точнее с точки зрения наземной траектории и времени суток, режиссер-документалист Кристофер Райли и астронавт ЕКА Паоло Несполи смогли снять вид, который увидел Юрий Гагарин во время своего пионерского орбитального космического полета. Эти новые кадры были смонтированы вместе с оригинальными аудиозаписями миссии «Восток-1», полученными из Российского государственного архива. Несполи указан какоператор-постановщик этого документального фильма, поскольку он сам записал большую часть отснятого материала во время экспедиции 26/27. [ 73 ] Фильм был показан в рамках мировой премьеры на YouTube в 2011 году по бесплатной лицензии на сайте firstorbit.org . [74]
В мае 2013 года командир Крис Хэдфилд снял на борту станции музыкальный клип на песню Дэвида Боуи « Space Oddity », который был выложен на YouTube. [75] [76] Это был первый музыкальный клип, снятый в космосе. [77]
В ноябре 2017 года, участвуя в Экспедиции 52/53 на МКС, Паоло Несполи сделал две записи своего голоса (одну на английском, а другую на родном итальянском) для использования в статьях Википедии . Это был первый контент, сделанный в космосе специально для Википедии. [ 78] [79]
В ноябре 2021 года было анонсировано проведение виртуальной выставки под названием «Бесконечность», посвященной жизни на борту МКС. [80]
Международная космическая станция является продуктом глобального сотрудничества, ее компоненты производятся по всему миру.
Модули российского орбитального сегмента , включая «Зарю» и «Звезду» , были произведены в Государственном космическом научно-производственном центре имени М. В. Хруничева в Москве. «Звезда» была первоначально изготовлена в 1985 году как компонент для космической станции «Мир-2» , которая так и не была запущена. [81] [82]
Большая часть орбитального сегмента США , включая модули Destiny и Unity , интегрированную ферменную конструкцию и солнечные батареи , были построены в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама , и на сборочном заводе Michoud в Новом Орлеане . [81] Эти компоненты прошли окончательную сборку и обработку для запуска в здании операций и проверки и на технологическом заводе космической станции (SSPF) в Космическом центре Кеннеди во Флориде. [83]
Орбитальный сегмент США также принимает модуль Columbus , предоставленный Европейским космическим агентством и построенный в Германии, модуль Kibō , предоставленный Японией и построенный в Космическом центре Цукуба и Институте космических и астронавтических наук , вместе с Canadarm2 и Dextre , совместным канадско-американским проектом. Все эти компоненты были отправлены в SSPF для подготовки к запуску. [81] [84]
Сборка Международной космической станции, крупнейшего проекта в области космической архитектуры , началась в ноябре 1998 года. [7]
Модули российского сегмента запускались и стыковались автономно, за исключением «Рассвета» . Все остальные модули и компоненты доставлялись космическим челноком , который затем должен был быть установлен астронавтами либо дистанционно с помощью роботизированных рук, либо во время выходов в открытый космос, более официально известных как внекорабельная деятельность (EVA). К 5 июня 2011 года астронавты совершили более 159 выходов в открытый космос для добавления компонентов к станции, в общей сложности проведя более 1000 часов в космосе. [85] [86]
Фундамент для МКС был заложен с запуском российского модуля «Заря» на ракете «Протон» 20 ноября 1998 года. «Заря» обеспечивала движение, управление ориентацией , связь и электропитание. Две недели спустя, 4 декабря 1998 года, американский модуль Unity был доставлен на борту космического челнока Endeavour на STS-88 и соединился с «Зарей» . Unity обеспечивал связь между российским и американским сегментами станции и должен был предоставить порты для соединения будущих модулей и космических кораблей.
Хотя соединение двух модулей, построенных на разных континентах странами, которые когда-то были непримиримыми соперниками, было важной вехой, эти два начальных модуля не имели систем жизнеобеспечения, и МКС оставалась беспилотной в течение следующих двух лет. В то время российская станция « Мир» все еще была обитаемой.
Переломный момент наступил в июле 2000 года с запуском модуля «Звезда» . Оснащенная жилыми помещениями и системами жизнеобеспечения, «Звезда» обеспечивала постоянное присутствие человека на борту станции. Первый экипаж, Экспедиция 1 , прибыл в ноябре на борту «Союза ТМ-31» . [87] [88]
В последующие годы МКС неуклонно расширялась, модули доставлялись как российскими ракетами, так и космическими челноками.
Экспедиция 1 прибыла на полпути между полетами Space Shuttle миссий STS-92 и STS-97 . Эти два полета каждый добавил сегменты Integrated Truss Structure станции , которая обеспечила станцию связью в Ku-диапазоне , дополнительным управлением ориентацией, необходимым для дополнительной массы USOS, и дополнительными солнечными батареями. [89] В течение следующих двух лет станция продолжала расширяться. Ракета «Союз-У» доставила стыковочный отсек «Пирс» . Космические челноки Discovery , Atlantis и Endeavour доставили американскую лабораторию Destiny и шлюз Quest , в дополнение к основному роботизированному манипулятору станции Canadarm2 и еще нескольким сегментам Integrated Truss Structure.
В 2003 году произошла трагедия с потерей космического челнока «Колумбия» , из-за которой прекратились полеты всех шаттлов и строительство МКС было остановлено.
Сборка возобновилась в 2006 году с прибытием STS-115 с Atlantis , который доставил второй комплект солнечных батарей станции. Еще несколько сегментов фермы и третий комплект батарей были доставлены на STS-116 , STS-117 и STS-118 . В результате значительного расширения возможностей генерации энергии станции стало возможным разместить больше модулей, и были добавлены модуль США Harmony и европейская лаборатория Columbus . Вскоре за ними последовали первые два компонента японской лаборатории Kibō . В марте 2009 года STS-119 завершил сборку интегрированной ферменной конструкции с установкой четвертого и последнего комплекта солнечных батарей. Последняя секция Kibō была доставлена в июле 2009 года на STS-127 , за которым последовал российский модуль Poisk . Американский модуль Tranquility был доставлен в феврале 2010 года во время STS-130 , вместе с Cupola , за которым последовал предпоследний российский модуль Rassvet , в мае 2010 года. Rassvet был доставлен космическим челноком Atlantis во время STS-132 в обмен на российскую доставку Proton финансируемого США модуля Zarya в 1998 году. [90] Последний герметичный модуль USOS, Leonardo , был доставлен на станцию в феврале 2011 года во время последнего полета Discovery , STS-133 . [91]
Новый российский основной исследовательский модуль «Наука» пристыковался в июле 2021 года [92] вместе с европейской роботизированной рукой, которая может перемещаться в различные части российских модулей станции. [93] Последнее пополнение России, модуль «Причал» , пристыковался в ноябре 2021 года. [94]
По состоянию на ноябрь 2021 года станция состоит из 18 герметичных модулей (включая шлюзы) и интегрированной ферменной конструкции.
МКС функционирует как модульная космическая станция, что позволяет добавлять или удалять модули из ее конструкции для повышения адаптивности.
Ниже представлена схема основных компонентов станции. Узел Unity напрямую присоединяется к лаборатории Destiny ; для ясности они показаны отдельно. Аналогичные случаи наблюдаются и в других частях конструкции.
Ключ к цветам фона поля:
Заря ( русский : Заря , букв. «Рассвет» [c] ), также известный как Функционально-грузовой блок ( русский : Функционально-грузовой блок ), был первым компонентом МКС. Запущенный в 1998 году, он изначально служил источником питания, хранилищем, двигателем и системой наведения МКС. По мере роста станции роль Зари в основном свелась к хранению, как внутри, так и во внешних топливных баках. [95]
Потомок космического корабля ТКС, использовавшегося в программе «Салют» , «Заря » была построена в России, но принадлежит Соединенным Штатам. Ее название, означающее «рассвет», символизирует начало новой эры международного космического сотрудничества. [96]
Unity , также известный как Node 1 , является первым компонентом МКС, построенным в США. [97] [98] Выступая в качестве соединения между российским и американским сегментами, этот цилиндрический модуль имеет шесть положений Common Berthing Mechanism ( вперед , назад , левый , правый , зенит и надир ) для крепления дополнительных модулей. Имея размеры 4,57 метра (15,0 футов) в диаметре и 5,47 метра (17,9 футов) в длину, Unity был построен из стали компанией Boeing для NASA в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама . Это был первый из трех соединительных узлов — Unity , Harmony и Tranquility , — которые образуют структурный костяк американского сегмента МКС. [99]
.jpg/1280px-Zvezda_(tight_crop).jpg)
Звезда (рус.: Звезда , букв. «звезда»), запущенная в июле 2000 года, является ядром российского орбитального сегмента МКС. Первоначально предоставляя необходимые жилые помещения и системы жизнеобеспечения , она впервые обеспечила непрерывное присутствие человека на борту станции. Хотя дополнительные модули расширили возможности МКС, Звезда остается центром управления и контроля для российского сегмента, и именно здесь собираются экипажи во время чрезвычайных ситуаций. [100] [101] [102]
Потомок космического корабля ДОС программы «Салют», «Звезда» был построен РКК «Энергия» и запущен с помощью ракеты «Протон» . [103]
Лаборатория Destiny является основным исследовательским центром для экспериментов США на МКС. Первая постоянная орбитальная исследовательская станция NASA после Skylab, модуль был построен Boeing и запущен на борту космического челнока Atlantis во время STS-98 . Присоединенный к Unity в течение пяти дней в феврале 2001 года, Destiny с тех пор является центром научных исследований. [104] [105] [106]
В Destiny астронавты проводят эксперименты в таких областях, как медицина, инженерия, биотехнологии, физика, материаловедение и наука о Земле. Исследователи по всему миру получают пользу от этих исследований. В модуле также размещаются системы жизнеобеспечения, включая систему генерации кислорода . [107]
Совместный шлюзовой блок Quest позволяет осуществлять выход в открытый космос (EVA) с использованием либо американского космического аппарата для выхода в открытый космос (EMU), либо российского скафандра «Орлан» . [108]
До его установки проведение ВКД с МКС было затруднительным из-за множества системных и конструктивных различий. Только костюм «Орлан» можно было использовать из переходной камеры на модуле «Звезда» (которая не была специально построенным шлюзом), а EMU можно было использовать только из шлюза на посещающем космическом челноке, который не мог вместить «Орлан». [109]
Запущенный на борту космического челнока Atlantis во время STS-104 в июле 2001 года и прикрепленный к модулю Unity, Quest представляет собой конструкцию длиной 6,1 метра (20 футов), шириной 4,0 метра (13 футов), построенную компанией Boeing. [110] В нем размещается шлюз для выхода экипажа астронавтов, шлюз для оборудования для хранения скафандров, а также имеются помещения для размещения астронавтов во время их ночных процедур предварительной подготовки к дыханию, чтобы предотвратить декомпрессионную болезнь. [109]
Шлюзовая камера экипажа, созданная на основе космического челнока, оснащена необходимым оборудованием, таким как освещение, поручни и узел интерфейса Umbilical Interface Assembly (UIA), который обеспечивает системы жизнеобеспечения и связи для двух скафандров одновременно. Это могут быть либо два EMU, либо два скафандра Orlan, либо по одному скафандра каждой конструкции.
«Поиск» ( дословно « Поиск »), также известный как Малый исследовательский модуль 2 ( дословно « Малый исследовательский модуль 2» ), служит как вторичный шлюз на российском сегменте МКС, так и обеспечивает стыковку космических кораблей «Союз» и «Прогресс», а также обеспечивает перекачку топлива с последнего. [111] Запущен 10 ноября 2009 года вместе с модифицированным космическим кораблем «Прогресс» , получившим название «Прогресс М-МИМ2» . [112] [113]
«Поиск» предоставляет помещения для обслуживания скафандров «Орлан» и оснащен двумя люками, открывающимися внутрь, что является изменением конструкции по сравнению с «Миром» , на котором возникла опасная ситуация, вызванная слишком быстрым открытием люка наружу из-за небольшого количества оставшегося давления воздуха в шлюзовой камере. [114] После вылета «Пирса» в 2021 году он стал единственным шлюзом на российском сегменте.
Harmony , или Node 2 , является центральным соединительным узлом американского сегмента МКС, связывающим американские, европейские и японские лабораторные модули. Его также называют «узлом обслуживания» МКС, поскольку он обеспечивает необходимую мощность, данные и системы жизнеобеспечения. В модуле также размещаются спальные помещения для четырех членов экипажа. [115]
Запущенный 23 октября 2007 года на борту космического челнока Discovery в рамках миссии STS-120 [116] [117], Harmony изначально был присоединён к Unity [118] [119], а затем 14 ноября 2007 года был перемещён на постоянное место в передней части лаборатории Destiny. [120] Это расширение значительно увеличило жилое пространство на МКС, ознаменовав собой ключевую веху в строительстве американского сегмента.
Tranquility , также известный как Node 3 , — модуль МКС. Он содержит системы контроля окружающей среды, системы жизнеобеспечения , туалет, тренажеры и наблюдательный купол .
Европейское космическое агентство и Итальянское космическое агентство заказали Tranquility у Thales Alenia Space . Церемония 20 ноября 2009 года передала право собственности на модуль NASA. [121] 8 февраля 2010 года NASA запустило модуль в ходе миссии STS-130 космического челнока .
«Колумбус» — научная лаборатория, входящая в состав МКС и являющаяся крупнейшим единовременным вкладом Европейского космического агентства в станцию.
Как и модули Harmony и Tranquility , лаборатория Columbus была построена в Турине , Италия, компанией Thales Alenia Space . Функциональное оборудование и программное обеспечение лаборатории были разработаны EADS в Бремене , Германия. Она также была интегрирована в Бремене перед тем, как была доставлена в Космический центр Кеннеди во Флориде на самолете Airbus Beluga . Она была запущена на борту космического челнока Atlantis 7 февраля 2008 года во время полета STS-122 . Она рассчитана на десять лет эксплуатации. Модуль контролируется Центром управления Columbus , расположенным в Немецком центре космических операций , входящем в Немецкий аэрокосмический центр в Оберпфаффенхофене недалеко от Мюнхена , Германия.
Европейское космическое агентство потратило 1,4 млрд евро (около 1,6 млрд долларов США ) на создание Columbus , включая эксперименты, которые он проводит, и наземную инфраструктуру управления, необходимую для их эксплуатации. [122]
Кибо ( яп .きぼう, букв. « надежда » ) , также известный как японский экспериментальный модуль , является японским исследовательским центром на МКС. Это самый большой отдельный модуль на МКС, состоящий из герметичной лаборатории, открытого объекта для проведения экспериментов в космической среде, двух отсеков для хранения и роботизированной руки. Присоединенный к модулю Harmony , Кибо собирался в космосе в течение трех миссий Space Shuttle: STS-123 , STS-124 и STS-127 . [123]
Cupola — это модуль обсерватории МКС , построенный 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 миссии Space Shuttle STS-130 8 февраля 2010 года и прикреплен к модулю Tranquility (Node 3). С прикрепленным Cupola сборка МКС достигла 85-процентного завершения. Центральное окно Cupola имеет диаметр 80 см (31 дюйм). [124]
«Рассвет» ( дословно « первый свет»), также известный как Малый исследовательский модуль 1 (дословно « Малый исследовательский модуль 1» ) и ранее известный как Грузовой стыковочный модуль , в основном используется для хранения грузов и в качестве стыковочного узла для космических кораблей на российском сегменте МКС. «Рассвет» заменил отмененный Стыковочно-хранительный модуль и использовал конструкцию, в значительной степени основанную на стыковочном модуле «Мир», построенном в 1995 году.
«Рассвет» был доставлен 14 мая 2010 года космическим челноком «Атлантис» в ходе миссии STS-132 в обмен на доставку российским «Протоном» финансируемого США модуля «Заря» в 1998 году . [125] Вскоре после этого «Рассвет» был присоединён к «Заре» . [126]
Шлюзовая камера ШК рассчитана на полезную нагрузку габаритами до 1200 мм × 500 мм × 500 мм (47 дюймов × 20 дюймов × 20 дюймов), имеет объем 2,1 м 3 , вес 1050 кг и потребляет 1,5 кВт мощности на пике. Перед причаливанием МЛМ к МКС шлюзовая камера укладывается в составе МИМ1 . [127] 4 мая 2023 года в 01:00 UTC камера была перемещена манипулятором ERA и пришвартована к переднему активному стыковочному узлу герметичного стыковочного узла модуля «Наука» во время выхода в открытый космос ВКД-57. Она предназначена для использования:
Постоянный многоцелевой модуль Leonardo (PMM) — модуль Международной космической станции. Он был запущен в космос на борту космического челнока STS-133 24 февраля 2011 года и установлен 1 марта. Leonardo в основном используется для хранения запасных частей, расходных материалов и отходов на МКС, которые до этого хранились во многих разных местах на космической станции. Это также зона личной гигиены для астронавтов, которые живут в американском орбитальном сегменте . Leonardo PMM был многоцелевым логистическим модулем (MPLM) до 2011 года, но был модифицирован в его нынешнюю конфигурацию. Ранее он был одним из двух MPLM, используемых для доставки грузов на МКС и с нее с помощью космического челнока. Модуль был назван в честь итальянского полимата Леонардо да Винчи .
Расширяемый модуль активности Bigelow ( BEAM) — экспериментальный расширяемый модуль космической станции, разработанный Bigelow Aerospace по контракту с NASA для испытаний в качестве временного модуля на Международной космической станции (МКС) с 2016 по 2020 год. Он прибыл на МКС 10 апреля 2016 года, [130] был пристыкован к станции 16 апреля в узле Tranquility Node 3 и был расширен и герметизирован 28 мая 2016 года. В декабре 2021 года Bigelow Aerospace передала право собственности на модуль NASA в результате прекращения деятельности Bigelow. [131]
Международный стыковочный адаптер (IDA) — это адаптер стыковочной системы космического корабля, разработанный для преобразования APAS-95 в стыковочную систему NASA (NDS). IDA размещается на каждом из двух открытых герметичных стыковочных адаптеров (PMA) МКС, оба из которых подключены к модулю Harmony .
В настоящее время на борту станции установлены два международных стыковочных адаптера. Первоначально IDA-1 планировалось установить на PMA-2, расположенном в переднем порту Harmony, а IDA -2 — на PMA-3 в зените Harmony. После того, как IDA 1 был уничтожен в результате инцидента при запуске , IDA-2 был установлен на PMA-2 19 августа 2016 года, [132] а IDA-3 был позже установлен на PMA-3 21 августа 2019 года. [133]
Модуль шлюза NanoRacks Bishop — это коммерчески финансируемый модуль шлюза, запущенный на МКС на SpaceX CRS-21 6 декабря 2020 года. [134] [135] Модуль был построен NanoRacks , Thales Alenia Space и Boeing. [136] Он будет использоваться для развертывания CubeSats , малых спутников и других внешних полезных нагрузок для NASA, CASIS и других коммерческих и государственных клиентов. [137]
.jpg/1280px-Russian_Spacewalkers_dwarfed_by_the_Nauka_and_Prichal_modules_2_(cropped).jpg)
«Наука» (рус. « Наука » ), также известный как Многоцелевой лабораторный модуль, усовершенствованный (рус. « Многоцелевой лабораторный модуль, усовершенствованный ») — финансируемый Роскосмосом компонент МКС, запущенный 21 июля 2021 года в 14:58 UTC. В первоначальных планах МКС « Наука» должна была использовать место стыковочно-укладочного модуля (УУКМ), но позже УУКМ был заменен модулем «Рассвет» и перемещен в надирный порт «Зари » . « Наука» была успешно пристыкована к надирному порту « Звезды » 29 июля 2021 года в 13:29 UTC, заменив модуль «Пирс» .
До прибытия «Причала» на его надирном порту имелся временный стыковочный адаптер для пилотируемых и беспилотных миссий, откуда непосредственно перед его прибытием он был снят уходящим космическим кораблем «Прогресс». [138]
«Причал» (рус. Причал , букв. «пирс») — 4-тонный (8800 фунтов) сферический модуль, который служит стыковочным узлом для российского сегмента МКС. Запущенный в ноябре 2021 года, «Причал» обеспечивает дополнительные стыковочные узлы для космических кораблей «Союз» и «Прогресс», а также потенциальных будущих модулей. «Причал» имеет шесть стыковочных узлов: передний, задний, левый, правый, зенитный и надирный. Один из этих узлов, оснащенный активной гибридной стыковочной системой, позволил ему состыковаться с модулем «Наука». Остальные пять узлов являются пассивными гибридными, что позволяет стыковать «Союз», «Прогресс» и более тяжелые модули, а также будущие космические корабли с модифицированными стыковочными системами. По состоянию на 2024 год передний, задний, левый и правый стыковочные узлы остаются закрытыми. Первоначально «Причал» планировалось использовать в качестве элемента ныне отмененного орбитального пилотируемого сборочно-экспериментального комплекса . [139] [140] [141] [142]
МКС имеет большое количество внешних компонентов, не требующих герметизации. Крупнейшим из них является Интегрированная ферменная конструкция (ИТС), на которой установлены основные солнечные батареи и тепловые радиаторы станции . [143] ИТС состоит из десяти отдельных сегментов, образующих конструкцию длиной 108,5 метров (356 футов). [7]
Станция должна была иметь несколько меньших внешних компонентов, таких как шесть роботизированных рук, три внешние складские платформы (ESP) и четыре логистических носителя ExPRESS (ELC). [144] [145] Хотя эти платформы позволяют проводить эксперименты (включая MISSE , STP-H3 и Robotic Refueling Mission ) в вакууме космоса, обеспечивая электроэнергией и обрабатывая экспериментальные данные локально, их основная функция заключается в хранении запасных орбитальных сменных блоков (ORU). ORU — это детали, которые можно заменить, когда они выходят из строя или истекает их проектный срок службы, включая насосы, резервуары для хранения, антенны и аккумуляторные блоки. Такие блоки заменяются либо астронавтами во время выхода в открытый космос, либо роботизированными руками. [146] Несколько миссий шаттлов были посвящены доставке ORU, включая STS-129 , [147] STS-133 [148] и STS-134. [149] По состоянию на январь 2011 года [update]использовался только один другой способ транспортировки ORU – японское грузовое судно HTV-2 , которое доставляло FHRC и CTC-2 с помощью своего открытого поддона (EP). [150] [ требуется обновление ]
Существуют также меньшие экспозиционные установки, установленные непосредственно на лабораторных модулях; экспозиционная установка Kibō служит внешним « крыльцом » для комплекса Kibō , [151] а установка на европейской лаборатории Columbus обеспечивает электропитание и передачу данных для таких экспериментов, как European Technology Exposure Facility [152] [153] и Atomic Clock Ensemble in Space . [154] Прибор дистанционного зондирования SAGE III-ISS был доставлен на станцию в феврале 2017 года на борту CRS-10 , [155] а эксперимент NICER был доставлен на борт CRS-11 в июне 2017 года. [156] Самая большая научная полезная нагрузка, установленная снаружи на МКС, — это альфа-магнитный спектрометр (AMS), эксперимент по физике элементарных частиц, запущенный на STS-134 в мае 2011 года и установленный снаружи на ITS. AMS измеряет космические лучи, чтобы искать доказательства темной материи и антиматерии. [157] [158]
Коммерческая платформа Bartolomeo External Payload Hosting Platform, произведенная Airbus, была запущена 6 марта 2020 года на борту CRS-20 и прикреплена к европейскому модулю Columbus . Она обеспечит 12 дополнительных внешних слотов для полезной нагрузки, дополняя восемь на ExPRESS Logistics Carriers , десять на Kibō и четыре на Columbus . Система предназначена для роботизированного обслуживания и не потребует вмешательства астронавтов. Она названа в честь младшего брата Христофора Колумба. [159] [160] [161]
В мае 2010 года оборудование для Nauka было запущено на STS-132 (в рамках соглашения с NASA) и доставлено шаттлом Atlantis . Оборудование весом 1,4 тонны было прикреплено к внешней стороне Rassvet (MRM-1). Оно включало запасной локтевой сустав для европейской роботизированной руки (ERA) (которая была запущена с Nauka ) и переносной рабочий пост ERA, используемый во время EVA, а также дополнительный радиатор RTOd и внутреннее оборудование вместе с герметичным экспериментальным воздушным шлюзом. [129]
Радиатор RTOd добавляет дополнительную охлаждающую способность Nauka , что позволяет модулю проводить больше научных экспериментов. [129]
ERA использовался для снятия радиатора RTOd с «Рассвета» и переноса его на «Науку» во время выхода в открытый космос VKD-56. Позже он был активирован и полностью развернут во время выхода в открытый космос VKD-58. [162] Этот процесс занял несколько месяцев. В августе 2023 года во время выхода в открытый космос VKD-60 также была передана переносная рабочая платформа, которая может крепиться к концу ERA, чтобы позволить космонавтам «ехать» на конце руки во время выходов в открытый космос. [163] [164] Однако даже после нескольких месяцев оснащения ВКД и установки радиатора тепла RTOd, шесть месяцев спустя, радиатор RTOd вышел из строя до активного использования «Науки» (цель установки RTOd — излучение тепла от экспериментов «Науки»). Неисправность, утечка, сделала радиатор RTOd непригодным для использования на «Науке». Это третья утечка радиатора МКС после утечек радиаторов «Союз МС-22» и «Прогресс МС-21» . Если запасной RTOd недоступен, эксперименты «Науки» будут вынуждены полагаться на основной пусковой радиатор «Науки», и модуль никогда не сможет быть использован на полную мощность. [165] [166]
Другое оснащение MLM представляет собой 4-сегментный внешний интерфейс полезной нагрузки, называемый средствами крепления крупногабаритных объектов (СККО). [167] Доставлено в двух частях на «Науку» кораблями «Прогресс МС-18» (часть СККО) и «Прогресс МС-21» (часть СККО) в рамках процесса оснащения активации модуля. [168] [169] [170] [171] Он был вывезен наружу и установлен на задней базовой точке ERA на «Науке» во время выхода в открытый космос ВКД-55. [172] [173] [174] [175]
Интегрированная ферменная конструкция (ИТС) служит основой для основной системы дистанционного манипулятора станции — мобильной системы обслуживания (МСО), которая состоит из трех основных компонентов:
На STS-134 к «Заре» было добавлено приспособление для захвата , чтобы Canadarm2 мог самостоятельно перемещаться по ROS. [149] Во время STS-134 также была установлена 15-метровая (50-футовая) система датчиков орбитальной стрелы (OBSS), которая использовалась для проверки теплозащитных плиток в миссиях Space Shuttle и которая может использоваться на станции для увеличения досягаемости MSS. [149] Персонал на Земле или на МКС может управлять компонентами MSS с помощью дистанционного управления, выполняя работу за пределами станции без необходимости выхода в открытый космос.
Японская система дистанционного манипулятора , которая обслуживает открытый объект Кибо , [179] была запущена на STS-124 и прикреплена к герметичному модулю Кибо . [180] Рука похожа на руку космического челнока, поскольку она постоянно прикреплена на одном конце и имеет фиксирующий концевой эффектор для стандартных захватных приспособлений на другом.
European Robotic Arm , который будет обслуживать ROS, был запущен вместе с модулем Nauka . [181] ROS не требует манипуляций с космическими аппаратами или модулями, поскольку все космические аппараты и модули стыкуются автоматически и могут быть сброшены одинаковым образом. Экипаж использует два грузовых крана « Стрела » во время выхода в открытый космос для перемещения экипажа и оборудования вокруг ROS. Каждый кран « Стрела » имеет массу 45 кг (99 фунтов).
«Пирс» (рус. «Пирс») был запущен 14 сентября 2001 года в рамках миссии по сборке МКС 4R на российской ракете «Союз-У» с использованием модифицированного космического корабля «Прогресс» — «Прогресс М-СО1» в качестве верхней ступени. «Пирс» был отстыкован от «Прогресса МС-16» 26 июля 2021 года в 10:56 UTC и сведён с орбиты в тот же день в 14:51 UTC, чтобы освободить место для модуля «Наука» для присоединения к космической станции. До своего вылета «Пирс» служил основным российским шлюзом на станции, использовавшись для хранения и ремонта российских скафандров «Орлан».
В январе 2020 года NASA заключило с Axiom Space контракт на строительство коммерческого модуля для МКС. Контракт заключен в рамках программы NextSTEP2 . NASA договорилось с Axiom о заключении контракта с фиксированной ценой на строительство и поставку модуля, который будет прикреплен к переднему порту модуля Harmony (Node 2) космической станции . Хотя NASA ввело в эксплуатацию только один модуль, Axiom планирует построить целый сегмент, состоящий из пяти модулей, включая узловой модуль, орбитальный исследовательский и производственный комплекс, жилой комплекс для экипажа и «земную обсерваторию с большим окном». Ожидается, что сегмент Axiom значительно увеличит возможности и ценность космической станции, позволяя принимать более крупные экипажи и частные космические полеты других организаций. Axiom планирует преобразовать сегмент в автономную космическую станцию после вывода МКС из эксплуатации с намерением, что он станет преемником МКС. [182] [183] [184] Canadarm 2 также поможет пристыковать модули космической станции Axiom к МКС и продолжит свою работу на космической станции Axiom после вывода МКС из эксплуатации в конце 2020-х годов. [185]
По состоянию на декабрь 2023 года Axiom Space рассчитывает запустить первый модуль, Hab One, в конце 2026 года. [186]
Американский аппарат для спуска с орбиты — это предоставленный НАСА космический аппарат, предназначенный для выполнения управляемого спуска с орбиты и гибели станции после окончания срока ее эксплуатации в 2030 году. В июне 2024 года НАСА заключило с SpaceX контракт на строительство аппарата для спуска с орбиты. [187]
Несколько модулей, разработанных или запланированных для станции, были отменены в ходе программы МКС. Причины включают бюджетные ограничения, ненужность модулей и перепроектирование станции после катастрофы Колумбии в 2003 году . Американский модуль размещения центрифуг должен был проводить научные эксперименты в условиях различной степени искусственной гравитации . [188] Американский жилой модуль должен был служить жилыми помещениями станции. Вместо этого жилые помещения теперь разбросаны по всей станции. [189] Американский временный модуль управления и двигательный модуль МКС должны были заменить функции Звезды в случае неудачного запуска. [190] Два российских исследовательских модуля были запланированы для научных исследований. [ 191] Они должны были пристыковаться к российскому универсальному стыковочному модулю . [192] Российская научно-энергетическая платформа должна была поставлять электроэнергию российскому орбитальному сегменту 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 пристыковать к модулю «Причал» , который пристыкован к модулю «Наука» . [142] [193] В апреле 2021 года Роскосмос объявил, что NEM-1 будет перепрофилирован для работы в качестве основного модуля предлагаемой Российской орбитальной станции обслуживания (РОСС), запуск которого состоится не ранее 2027 года [194] и стыковка с автономно летающим модулем «Наука» . [195] [196] NEM-2 может быть преобразован в другой основной «базовый» модуль, который будет запущен в 2028 году. [197]
Разработано Bigelow Aerospace . В августе 2016 года Bigelow заключила соглашение с NASA о разработке полноразмерного наземного прототипа Deep Space Habitation на основе B330 в рамках второго этапа Next Space Technologies for Exploration Partnerships. Модуль был назван Expandable Bigelow Advanced Station Enhancement (XBASE), поскольку Bigelow надеялась протестировать модуль, прикрепив его к Международной космической станции. Однако в марте 2020 года Bigelow уволила всех 88 своих сотрудников, и по состоянию на февраль 2024 года [update]компания остается бездействующей и считается несуществующей, [198] [199] что делает маловероятным, что модуль XBASE когда-либо будет запущен.
В 2011 году было выдвинуто предложение о первой демонстрации в космосе достаточно масштабированной центрифуги для создания эффектов искусственной частичной гравитации. Она была разработана как модуль для сна для экипажа МКС. Проект был отменен в пользу других проектов из-за бюджетных ограничений. [200]
Критическими системами являются система управления атмосферой, система водоснабжения, системы продовольственного обеспечения, санитарно-гигиеническое оборудование, а также оборудование обнаружения и тушения пожаров. Системы жизнеобеспечения российского орбитального сегмента размещены в служебном модуле «Звезда» . Часть этих систем дополняется оборудованием в USOS. Лаборатория «Наука» имеет полный комплект систем жизнеобеспечения.
Атмосфера на борту МКС похожа на земную . [201] Нормальное давление воздуха на МКС составляет 101,3 кПа (14,69 фунтов на квадратный дюйм); [202] такое же, как на уровне моря на Земле. Атмосфера, подобная земной, обеспечивает комфорт экипажа и намного безопаснее, чем атмосфера с чистым кислородом, из-за повышенного риска возникновения пожара, подобного тому, который привел к гибели экипажа Аполлона-1 . [203] [ нужен лучший источник ] На всех российских и советских космических кораблях поддерживались атмосферные условия, подобные земным. [204]
Система «Электрон» на борту «Звезды» и аналогичная система в «Судьбе» генерируют кислород на борту станции. [205] У экипажа есть запасной вариант в виде баллонов с кислородом и канистр Solid Fuel Oxygen Generation (SFOG), системы химического генератора кислорода . [206] Углекислый газ удаляется из воздуха системой «Воздух» на «Звезде» . Другие побочные продукты человеческого метаболизма, такие как метан из кишечника и аммиак из пота, удаляются фильтрами с активированным углем . [206]
Частью системы управления атмосферой ROS является подача кислорода. Тройное резервирование обеспечивается блоком Elektron, твердотопливными генераторами и запасенным кислородом. Первичным источником кислорода является блок Elektron, который 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 аппаратом, использовавшим переработанную воду для производства кислорода. Вторичное снабжение кислородом обеспечивается сжиганием кислородопроизводящих картриджей Vika (см. также ISS ECLSS ). Каждая «свеча» разлагается в течение 5–20 минут при температуре 450–500 °C (842–932 °F), производя 600 литров (130 имп галлонов; 160 галлонов США) O 2 . Этот блок управляется вручную. [207]
Орбитальный сегмент США (USOS) имеет избыточные запасы кислорода из резервуара под давлением в шлюзовом модуле Quest , поставленном в 2001 году, дополненного десятью годами позже созданной ЕКА усовершенствованной системой замкнутого цикла (ACLS) в модуле Tranquility (узел 3), которая производит O2 путем электролиза. [208] Полученный водород соединяется с углекислым газом из атмосферы кабины и преобразуется в воду и метан.
Двусторонние солнечные батареи обеспечивают электроэнергией МКС. Эти двусторонние элементы 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 элементы, обычно используемые на Земле. [209]
Российский сегмент станции, как и большинство космических аппаратов, использует низковольтный постоянный ток напряжением 28 В от двух вращающихся солнечных батарей, установленных на Звезде . USOS использует постоянный ток напряжением 130–180 В от фотоэлектрической батареи USOS. Энергия стабилизируется и распределяется при напряжении 160 В постоянного тока и преобразуется в требуемые пользователю 124 В постоянного тока. Более высокое напряжение распределения позволяет использовать более мелкие и легкие проводники за счет безопасности экипажа. Два сегмента станции делят питание с преобразователями.
Солнечные батареи USOS расположены в виде четырех пар крыльев, для общей выработки от 75 до 90 киловатт. [2] Эти батареи обычно отслеживают Солнце, чтобы максимизировать выработку электроэнергии. Каждая батарея имеет площадь около 375 м 2 (4036 кв. футов) и длину 58 м (190 футов). В полной конфигурации солнечные батареи отслеживают Солнце, вращая альфа- кардан один раз за орбиту; бета-кардан отслеживает более медленные изменения угла Солнца к плоскости орбиты. Режим Night Glider выравнивает солнечные батареи параллельно земле ночью, чтобы уменьшить значительное аэродинамическое сопротивление на относительно низкой высоте орбиты станции. [210]
Первоначально станция использовала перезаряжаемые никель-водородные батареи ( NiH2 ) для непрерывного питания в течение 45 минут каждой 90-минутной орбиты, когда она затмевается Землей. Батареи перезаряжаются на дневной стороне орбиты. Они имели 6,5-летний срок службы (более 37 000 циклов заряда/разряда) и регулярно заменялись в течение предполагаемого 20-летнего срока службы станции. [211] Начиная с 2016 года, никель-водородные батареи были заменены литий-ионными батареями , которые, как ожидается, прослужат до конца программы МКС. [212]
Большие солнечные панели станции генерируют высокую разность потенциалов между станцией и ионосферой. Это может вызвать дугу через изолирующие поверхности и распыление проводящих поверхностей, поскольку ионы ускоряются плазменной оболочкой космического корабля. Чтобы смягчить это, плазменные контакторы создают токовые пути между станцией и окружающей космической плазмой. [213]
Системы и эксперименты станции потребляют большое количество электроэнергии, почти вся из которой преобразуется в тепло. Для поддержания внутренней температуры в рабочих пределах пассивная система терморегулирования (PTCS) сделана из внешних поверхностных материалов, изоляции, такой как MLI, и тепловых трубок. Если PTCS не справляется с тепловой нагрузкой, внешняя активная система терморегулирования (EATCS) поддерживает температуру. EATCS состоит из внутреннего, нетоксичного, контура водяного охлаждения, используемого для охлаждения и осушения атмосферы, который передает собранное тепло во внешний контур жидкого аммиака . Из теплообменников аммиак закачивается во внешние радиаторы, которые излучают тепло в виде инфракрасного излучения, затем аммиак возвращается обратно на станцию. [214] EATCS обеспечивает охлаждение всех герметичных модулей США, включая Kibō и Columbus , а также основную электронику распределения питания ферм S0, S1 и P1. Она может отводить до 70 кВт. Это намного больше, чем 14 кВт ранней внешней активной системы терморегулирования (EEATCS) с помощью раннего сервисера аммиака (EAS), которая была запущена на STS-105 и установлена на ферме P6. [215]
МКС использует различные системы радиосвязи для обеспечения 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 полетов и членами семей. В результате МКС оснащена внутренними и внешними системами связи, используемыми для различных целей. [216]
Российский орбитальный сегмент в основном использует антенну «Лира» , установленную на станции «Звезда», для прямой наземной связи. [63] [217] Он также имел возможность использовать спутниковую систему ретрансляции данных «Луч» , [63] которая находилась в неисправном состоянии, когда была построена станция, [63] [218] [219], но была восстановлена до рабочего состояния в 2011 и 2012 годах с запуском «Луч-5А» и «Луч-5Б». [220] Кроме того, система «Восход-М» обеспечивает внутреннюю телефонную связь и радиосвязь УКВ-диапазона с наземным управлением. [221]
Орбитальный сегмент США ( USOS) использует две отдельные радиолинии: 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 американскую спутниковую систему слежения и ретрансляции данных (TDRSS) на геостационарной орбите , что позволяет осуществлять практически непрерывную связь в реальном времени с Центром управления полетами имени Кристофера К. Крафта-младшего (MCC-H) в Хьюстоне , штат Техас. [63] [222] [216] Каналы передачи данных для модулей Canadarm2, европейской лаборатории Columbus и японских модулей Kibō изначально также направлялись через системы диапазонов S и K u , при этом Европейская система ретрансляции данных и аналогичная японская система в конечном итоге должны были дополнить TDRSS в этой роли. [222] [223]
Радио UHF используется астронавтами и космонавтами, проводящими выходы в открытый космос, а также другими космическими аппаратами, которые стыкуются со станцией или отстыковываются от нее. [63] Автоматизированные космические аппараты оснащены собственным коммуникационным оборудованием; ATV использовал лазер, прикрепленный к космическому аппарату, и оборудование Proximity Communications, прикрепленное к Звезде, для точной стыковки со станцией. [224] [225]
Американский орбитальный сегмент МКС оснащен примерно 100 коммерческими готовыми ноутбуками, работающими под управлением Windows или Linux. [226] Эти устройства модифицированы для использования 28-вольтовой системы питания постоянного тока станции и оснащены дополнительной вентиляцией, поскольку тепло, выделяемое устройствами, может застаиваться в условиях невесомости. НАСА предпочитает поддерживать высокую унифицированность между ноутбуками, а запасные части хранятся на станции, чтобы астронавты могли ремонтировать ноутбуки при необходимости. [227]
Ноутбуки делятся на две группы: портативные компьютерные системы (PCS) и компьютеры поддержки станций (SSC).
Ноутбуки PCS работают под управлением Linux и используются для подключения к основному компьютеру управления и контроля станции (C&C MDM), который работает на Debian Linux, [228] коммутатор, сделанный из Windows в 2013 году для надежности и гибкости. [229] Основной компьютер контролирует критически важные системы, которые удерживают станцию на орбите и поддерживают жизнь. [226] Поскольку основной компьютер не имеет дисплея или клавиатуры, астронавты используют ноутбук PCS для подключения в качестве удаленных терминалов через адаптер USB- 1553 . [230] Основной компьютер пережил сбои в 2001, [231] 2007, [232] и 2017 годах. Сбой 2017 года потребовал выхода в открытый космос для замены внешних компонентов. [233]
Ноутбуки SSC используются для всего остального на станции, включая просмотр процедур, управление научными экспериментами, общение по электронной почте или видеочату, а также для развлечений во время простоя. [226] Ноутбуки SSC подключаются к беспроводной локальной сети станции через Wi-Fi , которая подключается к земле через диапазон Ku . Первоначально это обеспечивало скорость загрузки 10 Мбит/с и выгрузки со станции 3 Мбит/с, [234] НАСА модернизировало систему в 2019 году и увеличило скорость до 600 Мбит/с. [235] Члены экипажа МКС имеют доступ к Интернету . [236] [237]
Каждому постоянному экипажу присваивается номер экспедиции. Экспедиции длятся до шести месяцев, от запуска до расстыковки, «приращение» охватывает тот же период времени, но включает грузовой космический корабль 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 два человека после уничтожения шаттла NASA Columbia . Начиная с экспедиции 13 экипаж постепенно увеличивался до шести человек примерно в 2010 году. [238] [239] С прибытием экипажа на коммерческих кораблях США , начиная с 2020 года, [240] НАСА указало, что размер экспедиции может быть увеличен до семи членов экипажа, числа, для которого изначально была спроектирована МКС. [241] [242]
Геннадий Падалка , участник экспедиций 9 , 19/20 , 31/32 и 43/44 и командир экспедиции 11 , провёл в космосе больше времени, чем кто-либо другой, в общей сложности 878 дней, 11 часов и 29 минут. [ 243 ] Пегги Уитсон провела в космосе больше всего времени среди американцев, в общей сложности 675 дней, 3 часа и 48 минут во время её участия в экспедициях 5 , 16 и 50/51/52 и миссии Axiom 2. [ 244 ] [245 ]
Путешественников, которые платят за свой полет в космос, Роскосмос и НАСА называют участниками космических полетов , а иногда называют «космическими туристами», термин, который они обычно не любят. [d] По состоянию на июнь 2023 года [update]МКС посетили тринадцать космических туристов; девять были доставлены на МКС на российском космическом корабле «Союз», а четыре были доставлены на американском космическом корабле SpaceX Dragon 2. Для миссий с одним туристом, когда профессиональные экипажи сменяются в количестве, не делящемся на три места в «Союзе», и член экипажа краткосрочного пребывания не отправляется, запасное место продается MirCorp через Space Adventures. Космический туризм был остановлен в 2011 году, когда Space Shuttle был выведен из эксплуатации, а размер экипажа станции был сокращен до шести человек, поскольку партнеры полагались на российские транспортные места для доступа на станцию. Расписание полетов «Союзов» увеличилось после 2013 года, что позволило осуществить пять полетов «Союзов» (15 мест) при требуемых только двух экспедициях (12 мест). [253] Оставшиеся места должны были быть проданы примерно за 40 миллионов долларов США каждое гражданам, которые могли пройти медицинское обследование. ЕКА и НАСА критиковали частные космические полеты в начале работы МКС, и НАСА изначально сопротивлялось обучению Денниса Тито , первого человека, который заплатил за свой собственный перелет на МКС. [e]
Ануше Ансари стала первой женщиной, самостоятельно финансирующей полет на МКС, а также первой иранкой в космосе. Чиновники сообщили, что ее образование и опыт сделали ее гораздо больше, чем просто туристкой, и ее результаты в обучении были «превосходными». [254] Она изучала Россию и Европу, включая медицину и микробиологию, во время своего 10-дневного пребывания. Документальный фильм 2009 года « Космические туристы» рассказывает о ее путешествии на станцию, где она осуществила «вековую мечту человека: покинуть нашу планету как «нормальный человек» и отправиться в открытый космос». [255]
В 2008 году участник космического полета Ричард Гэрриот разместил тайник на борту МКС во время своего полета. [256] В настоящее время это единственный существующий неземной тайник. [257] В то же время на борту МКС был размещен Immortality Drive — электронная запись восьми оцифрованных последовательностей ДНК человека . [258]
После 12-летнего перерыва были осуществлены первые два частных космических полета на МКС, полностью посвященных космическому туризму. «Союз МС-20» был запущен в декабре 2021 года, доставив на борт космонавта Роскосмоса Александра Мисуркина и двух японских космических туристов под эгидой частной компании Space Adventures ; [259] [260] в апреле 2022 года компания Axiom Space зафрахтовала космический корабль SpaceX Dragon 2 и отправила своего собственного астронавта Майкла Лопеса-Алегриа и трех космических туристов на МКС для миссии Axiom 1 , [261] [262] [263] а затем в мае 2023 года еще одного туриста, Джона Шоффнера , вместе с астронавтом Пегги Уитсон и двумя саудовскими астронавтами для миссии Axiom 2. [ 264] [265]
Широкий спектр пилотируемых и беспилотных космических кораблей поддерживал деятельность станции. Полеты к МКС включают 37 Space Shuttle, 89 Progress, [f] 71 Soyuz, 5 ATV , 9 HTV , 2 Boeing Starliner , 43 SpaceX Dragon [g] и 20 Cygnus . [266]
В настоящее время имеется восемь стыковочных портов для посещения космических кораблей, а также четыре дополнительных порта установлены, но еще не введены в эксплуатацию: [267]
Передние порты находятся спереди станции в соответствии с ее нормальным направлением движения и ориентацией ( ориентацией ). Кормовой порт находится сзади станции. Надир обращен к Земле, зенит — от Земли. Порт находится слева, если направить ноги к Земле и смотреть по направлению движения, а правый борт — справа.
Грузовой космический корабль, который будет осуществлять повторный вывод станции на орбиту, обычно стыкуется с кормовым или обращенным в надир портом.
По состоянию на 25 марта 2024 года [ref]космическую станцию посетили 280 человек из 23 стран, многие из них по нескольку раз. США отправили 163 человека, Россия — 57, Япония — 11, Канада — девять, Италия — шесть, Франция и Германия — по четыре, Саудовская Аравия , Швеция и Объединенные Арабские Эмираты — по два, а также по одному человеку из Беларуси , Бельгии , Бразилии , Дании , Израиля , Казахстана , Малайзии , Нидерландов , Южной Африки , Южной Кореи , Испании , Турции и Великобритании . [268]
Беспилотные космические полеты в основном осуществляются для доставки грузов, однако несколько российских модулей также пристыковались к форпосту после беспилотных запусков. Миссии по снабжению обычно используют российский космический корабль «Прогресс» , бывшие европейские вездеходы , японские корабли «Коунотори» и американские космические корабли «Дракон » и «Сигнус» .
Все даты указаны по UTC . Даты отправления указаны как можно более ранние ( NET ) и могут измениться.
Все даты указаны по UTC . Даты запуска указаны как можно более ранние ( NET ) и могут измениться.
Российский космический корабль может автономно сближаться и стыковаться со станцией без вмешательства человека. Находясь примерно в 200 километрах (120 миль), космический корабль начинает получать радиосигналы от стыковочной навигационной системы «Курс» на станции. Когда космический корабль приближается к станции, лазерное оптическое оборудование точно выравнивает корабль со стыковочным портом и управляет конечным сближением. В то время как экипаж на МКС и космическом корабле следит за процедурой, их роль в основном надзорная, вмешательство ограничивается выдачей команд отмены в чрезвычайных ситуациях. Хотя первоначальные затраты на разработку были значительными, надежность системы и стандартизированные компоненты дали значительное снижение затрат для последующих миссий. [270]
Американский грузовой и пилотируемый космический корабль SpaceX Dragon 2 может автономно сближаться и стыковаться со станцией без вмешательства человека. Однако в пилотируемых миссиях Dragon астронавты имеют возможность вмешаться и управлять транспортным средством вручную. [271]
Другие автоматизированные грузовые космические корабли обычно используют полуавтоматический процесс при прибытии и отправлении со станции. Эти космические корабли получают команду приблизиться и припарковаться около станции. Как только экипаж на борту станции готов, космическому кораблю дается команда приблизиться к станции, чтобы его мог схватить астронавт с помощью роботизированной руки мобильной сервисной системы . Окончательное стыковка космического корабля со станцией достигается с помощью роботизированной руки (процесс, известный как причаливание). Космические корабли, использующие этот полуавтоматический процесс, включают американский Cygnus и японский HTV-X . Ныне выведенный из эксплуатации американский SpaceX Dragon 1 , европейский ATV и японский HTV также использовали этот процесс.
Перед стыковкой космического корабля с МКС управление навигацией и ориентацией ( GNC ) передается наземному управлению страны происхождения космического корабля. GNC настроена на то, чтобы позволить станции дрейфовать в космосе, а не запускать двигатели или поворачивать с помощью гироскопов. Солнечные панели станции повернуты ребром к прибывающему космическому кораблю, поэтому остатки от его двигателей не повреждают элементы. До его вывода из эксплуатации запуски шаттлов часто имели приоритет над запусками «Союзов», а иногда приоритет отдавался прибывающим «Союзам» с экипажем и критически важными по времени грузами, такими как материалы для биологических экспериментов. [272]
Орбитальные сменные блоки (ORU) — это запасные части, которые можно легко заменить, когда блок либо истекает свой проектный срок службы, либо выходит из строя. Примерами ORU являются насосы, резервуары для хранения, контроллерные коробки, антенны и аккумуляторные блоки. Некоторые блоки можно заменить с помощью роботизированных рук. Большинство из них хранятся за пределами станции, либо на небольших поддонах, называемых ExPRESS Logistics Carriers (ELC), либо на общих более крупных платформах, называемых External Stowage Platforms (ESP), на которых также проводятся научные эксперименты. Оба вида поддонов обеспечивают электроэнергией многие детали, которые могут быть повреждены холодом космоса и требуют нагрева. Более крупные логистические носители также имеют соединения локальной вычислительной сети (LAN) для телеметрии, чтобы подключать эксперименты. Особое внимание к снабжению USOS ORU было уделено около 2011 года, до окончания программы шаттлов NASA, поскольку его коммерческие замены, Cygnus и Dragon, несут от одной десятой до одной четверти полезной нагрузки.
Неожиданные проблемы и сбои повлияли на сроки сборки станции и рабочие графики, что привело к периодам сокращения возможностей и, в некоторых случаях, могло привести к вынужденному отказу от станции по соображениям безопасности. Серьезные проблемы включают утечку воздуха из USOS в 2004 году, [273] выброс паров из генератора кислорода Elektron в 2006 году, [274] и отказ компьютеров в ROS в 2007 году во время STS-117 , что оставило станцию без двигателя, Elektron , Vozdukh и других операций системы контроля окружающей среды. В последнем случае было установлено, что первопричиной была конденсация внутри электрических разъемов, что привело к короткому замыканию. [275]
Во время STS-120 в 2007 году и после перемещения фермы P6 и солнечных батарей во время развертывания было отмечено, что солнечная батарея порвана и не раскрывается должным образом. [276] Скотт Паразински , которому помогал Дуглас Уилок , провел выход в открытый космос . Были приняты дополнительные меры предосторожности для снижения риска поражения электрическим током, поскольку ремонт проводился при солнечной батарее, подвергавшейся воздействию солнечного света. [277] За проблемами с батареей в том же году последовали проблемы с правым поворотным соединением Solar Alpha (SARJ), которое вращает батареи на правой стороне станции. Были отмечены чрезмерная вибрация и сильные скачки тока в приводном двигателе батареи, в результате чего было принято решение существенно ограничить движение правого SARJ, пока не будет выяснена причина. Проверки во время ВКД на STS-120 и STS-123 показали обширное загрязнение металлической стружкой и мусором в большой приводной шестерне и подтвердили повреждение больших металлических опорных поверхностей, поэтому соединение было заблокировано для предотвращения дальнейшего повреждения. [278] [279] Ремонт соединений был выполнен во время STS-126 со смазкой и заменой 11 из 12 подшипников качения на соединении. [280] [281]
В сентябре 2008 года повреждение радиатора S1 было впервые замечено на снимках «Союза». Первоначально проблема не считалась серьезной. [282] На снимках было видно, что поверхность одной из подпанелей отслоилась от центральной конструкции, возможно, из-за удара микрометеорита или мусора. 15 мая 2009 года аммиачная трубка поврежденной панели радиатора была механически отключена от остальной части системы охлаждения с помощью управляемого компьютером закрытия клапана. Затем этот же клапан использовался для выпуска аммиака из поврежденной панели, что исключило возможность утечки аммиака. [282] Также известно, что крышка двигателя служебного модуля ударилась о радиатор S1 после того, как ее сбросили во время выхода в открытый космос в 2008 году, но ее влияние, если таковое имело место, не было определено.
Ранним утром 1 августа 2010 года произошел сбой в контуре охлаждения A (правый борт), одном из двух внешних контуров охлаждения, в результате чего станция осталась с половиной своей нормальной охлаждающей мощности и нулевым резервированием в некоторых системах. [283] [284] [285] Проблема, по-видимому, была в модуле аммиачного насоса, который обеспечивает циркуляцию аммиачной охлаждающей жидкости. Несколько подсистем, включая два из четырех CMG, были отключены.
Плановые операции на МКС были прерваны серией выходов в открытый космос для решения 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 удалил вышедший из строя насосный модуль. [286] [287] Третий выход в открытый космос потребовался для восстановления нормальной функциональности контура А. [288] [289]
Система охлаждения USOS в значительной степени произведена американской компанией Boeing, [290] которая также является производителем вышедшего из строя насоса. [283]
Четыре главных коммутационных блока шины (MBSU, расположенных в ферме S0) управляют маршрутизацией питания от четырех крыльев солнечных батарей к остальной части МКС. Каждый MBSU имеет два канала питания, которые подают 160 В постоянного тока от батарей к двум преобразователям постоянного тока в постоянный (DDCU), которые обеспечивают питание 124 В, используемое на станции. В конце 2011 года MBSU-1 перестал отвечать на команды или отправлять данные, подтверждающие его работоспособность. Хотя он все еще правильно распределял питание, его планировалось заменить при следующем доступном выходе в открытый космос. Запасной MBSU уже был на борту, но выход в открытый космос 30 августа 2012 года не удалось завершить, когда болт, затягиваемый для завершения установки запасного блока, заклинил до того, как было обеспечено электрическое соединение. [291] Потеря MBSU-1 ограничила станцию до 75% ее нормальной мощности, что потребовало незначительных ограничений в нормальной работе, пока проблема не будет устранена.
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 до 100%. [292]
24 декабря 2013 года астронавты установили новый аммиачный насос для системы охлаждения станции. Неисправная система охлаждения вышла из строя ранее в этом месяце, остановив многие научные эксперименты на станции. Астронавтам пришлось выдержать «мини-метель» аммиака во время установки нового насоса. Это был всего лишь второй выход в открытый космос в канун Рождества в истории NASA. [293]
Компоненты МКС эксплуатируются 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 , Центр управления полетами им. Кристофера К. Крафта-младшего , Центр операций и интеграции полезной нагрузки , Центр управления Columbus и Центр управления мобильной системой обслуживания .
Недавние операционные проблемы
В 2024 году CST-100 Starliner компании Boeing столкнулся со значительными техническими проблемами во время стыковки с МКС, включая утечки гелия и проблемы с двигателями. В конечном итоге NASA действовало по плану действий в чрезвычайных ситуациях, чтобы вернуть астронавтов Барри «Бутча» Уилмора и Суниту Уильямс на Землю на борту следующей миссии Crew Dragon, а Starliner должен был вернуться на Землю без экипажа. Эти события подчеркивают сохраняющуюся обеспокоенность по поводу надежности Starliner и зависимости NASA от SpaceX в отношении пилотируемых миссий. [294] [295]
Жилое и рабочее пространство на Международной космической станции больше, чем дом с шестью спальнями (включая семь спальных помещений, две ванные комнаты, тренажерный зал и эркер с обзором на 360 градусов). [296]
Типичный день экипажа начинается с подъема в 06:00, за которым следуют действия после сна и утренний осмотр станции. Затем экипаж завтракает и принимает участие в ежедневном планировании с Центром управления полетами, прежде чем приступить к работе около 08:10. Затем следует первая запланированная тренировка дня, после которой экипаж продолжает работать до 13:05. После часового перерыва на обед, после обеда, после обеда, экипаж выполняет больше упражнений и работы, прежде чем в 19:30 экипаж выполняет свои предсмертные действия, включая ужин и конференцию экипажа. Запланированный период сна начинается в 21:30. Как правило, экипаж работает десять часов в день в будние дни и пять часов в субботу, а остальное время они тратят на отдых или наверстывание упущенного. [297]
Часовой пояс, используемый на борту МКС, — всемирное координированное время (UTC). [298] Окна закрыты в ночные часы, чтобы создать впечатление темноты, поскольку на станции происходит 16 восходов и закатов солнца в день. Во время миссий посещения шаттлов экипаж МКС в основном следует времени, прошедшему с момента запуска миссии (MET), которое является гибким часовым поясом, основанным на времени запуска миссии шаттла. [299] [300] [301]
Станция предоставляет жилые помещения для каждого члена команды экспедиции, с двумя «спальными станциями» в Звезде , одной в Науке и еще четырьмя, установленными в Гармонии . [302] [303] [304] [305] Жилые помещения USOS представляют собой частные, примерно размером с человека, звуконепроницаемые кабинки. Жилые помещения ROS в Звезде включают небольшое окно, но обеспечивают меньшую вентиляцию и звукоизоляцию. Член команды может спать в жилом помещении в привязанном спальном мешке, слушать музыку, использовать ноутбук и хранить личные вещи в большом ящике или в сетках, прикрепленных к стенам модуля. Модуль также предоставляет лампу для чтения, полку и рабочий стол. [306] [307] [308] У посещающих экипажей нет выделенного спального модуля, и они прикрепляют спальный мешок к доступному месту на стене. Можно спать свободно плавая по станции, но этого обычно избегают из-за возможности столкновения с чувствительным оборудованием. [309] Важно, чтобы помещения для экипажа хорошо проветривались; в противном случае астронавты могут проснуться с нехваткой кислорода и хватать ртом воздух, поскольку вокруг их голов образовался пузырь выдыхаемого ими углекислого газа. [306] Во время различных мероприятий на станции и отдыха экипажа освещение на МКС можно приглушить, выключить и отрегулировать цветовую температуру . [310] [311]
Отражение индивидуальных и экипажных характеристик особенно заметно в оформлении станции и в выражениях в целом, таких как религия. [312] Последнее создало определенную материальную экономию между станцией и Россией в частности. [313]
Микрообщество станции, а также общество в целом и, возможно, возникновение отдельных культур станции [314] изучаются путем анализа многих аспектов, от искусства до накопления пыли, а также археологического изучения того, как были выброшены материалы МКС. [315]
На USOS большая часть еды на борту запечатана в вакуумные пластиковые пакеты; банки редки, поскольку они тяжелые и дорогие в транспортировке. Консервированная еда не пользуется большим спросом у экипажа, а вкус ухудшается в условиях микрогравитации, [306] поэтому прилагаются усилия, чтобы сделать еду более вкусной, в том числе используя больше специй, чем при обычной готовке. Экипаж с нетерпением ждет прибытия любого космического корабля с Земли, поскольку они привозят свежие фрукты и овощи. Принимаются меры, чтобы еда не образовывала крошек, и жидкие приправы предпочтительнее твердых, чтобы избежать загрязнения оборудования станции. Каждый член экипажа имеет индивидуальные пакеты с едой и готовит ее на камбузе , где есть два подогревателя пищи, холодильник (добавлен в ноябре 2008 года) и диспенсер для воды, который обеспечивает подогретую и необогретую воду. [307] Напитки предоставляются в виде обезвоженного порошка, который смешивается с водой перед употреблением. [307] [308] Напитки и супы пьют из пластиковых пакетов с соломинками, а твердую пищу едят ножом и вилкой, прикрепленными к подносу с магнитами, чтобы они не уплыли. Любая уплывающая еда, включая крошки, должна быть собрана, чтобы не допустить засорения воздушных фильтров и другого оборудования станции. [308]
Душевые кабины на космических станциях были введены в начале 1970-х годов на станциях Skylab и Salyut 3. [316] : 139 В начале 1980-х годов на станции Salyut 6 экипаж жаловался на сложность принятия душа в космосе, что было ежемесячным занятием. [317] На МКС нет душа; вместо этого члены экипажа моются с помощью струи воды и влажных салфеток, с мылом, подаваемым из контейнера, похожего на тюбик зубной пасты. Экипажи также снабжены шампунем без смывания и съедобной зубной пастой для экономии воды. [309] [318]
На МКС есть два космических туалета , оба российской конструкции, расположенные в Звезде и Спокойствии . [307] Эти отсеки для отходов и гигиены используют систему всасывания с вентилятором, похожую на систему сбора отходов космического челнока. Сначала астронавты пристегиваются к сиденью унитаза, которое оснащено подпружиненными ограничительными планками для обеспечения хорошей герметизации. [306] Рычаг приводит в действие мощный вентилятор, и всасывающее отверстие открывается: поток воздуха уносит отходы. Твердые отходы собираются в отдельные пакеты, которые хранятся в алюминиевом контейнере. Полные контейнеры передаются на космический корабль Прогресс для утилизации. [307] [319] Жидкие отходы отводятся с помощью шланга, подключенного к передней части унитаза, с анатомически правильными «адаптерами для мочевой воронки», прикрепленными к трубке, чтобы мужчины и женщины могли пользоваться одним и тем же туалетом. Отведенная моча собирается и передается в систему рекуперации воды, где она перерабатывается в питьевую воду. [308] В 2021 году с прибытием модуля «Наука» на МКС появился третий туалет. [320]
12 апреля 2019 года НАСА сообщило о медицинских результатах исследования Astronaut Twin Study . Астронавт Скотт Келли провел год в космосе на МКС, в то время как его близнец провел год на Земле. Было отмечено несколько долгосрочных изменений, в том числе связанных с изменениями в ДНК и познании , когда одного близнеца сравнивали с другим. [321] [322]
В ноябре 2019 года исследователи сообщили, что астронавты испытывали серьезные проблемы с кровотоком и тромбами на борту МКС, основываясь на шестимесячном исследовании 11 здоровых астронавтов. Результаты могут повлиять на долгосрочные космические полеты, включая миссию на планету Марс, по словам исследователей. [323] [324]
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 первоначального «протонного шторма» солнечной вспышки класса X-3 экипаж 10-й экспедиции укрылся в более защищенной части ROS, предназначенной для этой цели. [325] [326]
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 атмосферы Земли экипажи МКС подвергаются воздействию примерно одного миллизиверта каждый день (примерно год естественного воздействия на Земле), что приводит к более высокому риску заболевания раком. Радиация может проникать в живую ткань и повреждать ДНК и хромосомы лимфоцитов ; будучи центральными для иммунной системы , любое повреждение этих клеток может способствовать снижению иммунитета, испытываемого астронавтами. Радиация также была связана с более высокой частотой катаракты у астронавтов. Защитное экранирование и лекарства могут снизить риски до приемлемого уровня. [45]
Уровень радиации на МКС составляет от 12 до 28,8 миллирад в день, [327] что примерно в пять раз больше, чем у пассажиров и членов экипажа авиалиний, поскольку электромагнитное поле Земли обеспечивает почти такой же уровень защиты от солнечной и других видов радиации на низкой околоземной орбите, как и в стратосфере. Например, во время 12-часового полета пассажир авиалинии будет подвергаться воздействию 0,1 миллизиверта радиации, или 0,2 миллизиверта в день; это одна пятая от уровня, которому подвергается астронавт на НОО. Кроме того, пассажиры авиалиний подвергаются такому уровню радиации в течение нескольких часов полета, в то время как экипаж МКС подвергается воздействию в течение всего своего пребывания на борту станции. [328]
Существуют весомые доказательства того, что психосоциальные стрессоры являются одними из самых важных препятствий для оптимального морального духа и производительности экипажа. [329] Космонавт Валерий Рюмин записал в своем журнале во время особенно трудного периода на борту космической станции «Салют -6» : «Все условия, необходимые для убийства, будут выполнены, если закрыть двух человек в кабине размером 18 на 20 футов [5,5 м × 6 м] и оставить их вместе на два месяца».
Интерес NASA к психологическому стрессу, вызванному космическими путешествиями, первоначально изученный, когда начались их пилотируемые миссии, возродился, когда астронавты присоединились к космонавтам на российской космической станции Мир . Распространенными источниками стресса в ранних американских миссиях были поддержание высокой производительности под пристальным вниманием общественности и изоляция от коллег и семьи. Последнее до сих пор часто является причиной стресса на МКС, например, когда мать астронавта NASA Дэниела Тани погибла в автокатастрофе, и когда Майкл Финк был вынужден пропустить рождение своего второго ребенка.
Исследование самого длительного космического полета пришло к выводу, что первые три недели являются критическим периодом, когда внимание оказывается под угрозой из-за необходимости приспосабливаться к экстремальным изменениям окружающей среды. [330] Полеты экипажа МКС обычно длятся около пяти-шести месяцев.
Рабочая среда МКС включает в себя дополнительный стресс, вызванный проживанием и работой в стесненных условиях с людьми из совершенно разных культур, говорящими на разных языках. Экипажи космических станций первого поколения говорили на одном языке; на станциях второго и третьего поколений экипажи были из многих культур, говорящих на многих языках. Астронавты должны говорить на английском и русском языках, а знание дополнительных языков еще лучше. [331]
Из-за отсутствия гравитации часто возникает путаница. Несмотря на то, что в космосе нет верха и низа, некоторые члены экипажа чувствуют, что они ориентированы вверх ногами. У них также могут возникнуть трудности с измерением расстояний. Это может вызвать такие проблемы, как потеряться внутри космической станции, переключить переключатели в неправильном направлении или неправильно оценить скорость приближающегося корабля во время стыковки. [332]
Физиологические эффекты длительной невесомости включают атрофию мышц , ухудшение скелета ( остеопению ), перераспределение жидкости , замедление сердечно-сосудистой системы, снижение выработки эритроцитов, нарушения равновесия и ослабление иммунной системы. Менее выраженные симптомы включают потерю массы тела и отечность лица. [45]
Сон на МКС регулярно нарушается из-за требований миссии, таких как прибытие или отправление космических кораблей. Уровень шума на станции неизбежно высок. Атмосфера не способна к термосифонированию естественным путем, поэтому вентиляторы требуются постоянно для обработки воздуха, который застаивается в условиях свободного падения (невесомости).
Для предотвращения некоторых неблагоприятных воздействий на организм, станция оборудована: двумя беговыми дорожками TVIS (включая COLBERT); ARED (Advanced Resistive Exercise Device), который позволяет выполнять различные упражнения по поднятию тяжестей, которые наращивают мышечную массу без повышения (или компенсации) сниженной плотности костей астронавтов; [333] и велотренажером. Каждый астронавт проводит не менее двух часов в день, занимаясь на оборудовании. [306] [307] Астронавты используют эластичные тросы, чтобы пристегнуться к беговой дорожке. [334] [335]
На борту космических станций могут развиваться опасные плесневые грибки, которые могут загрязнять воздушные и водяные фильтры. Они могут вырабатывать кислоты, которые разрушают металл, стекло и резину. Они также могут быть вредны для здоровья экипажа. Микробиологические опасности привели к разработке LOCAD -PTS (портативной тестовой системы), которая идентифицирует распространенные бактерии и плесень быстрее, чем стандартные методы культивирования , что может потребовать отправки образца обратно на Землю. [336] Исследователи в 2018 году сообщили, что после обнаружения присутствия пяти штаммов бактерий Enterobacter bugandensis на МКС (ни один из которых не является патогенным для человека), следует тщательно контролировать микроорганизмы на МКС, чтобы продолжать обеспечивать здоровую с медицинской точки зрения среду для астронавтов. [337] [338]
Загрязнение на космических станциях можно предотвратить за счет снижения влажности и использования краски, содержащей химикаты, убивающие плесень, а также использования антисептических растворов. Все материалы, используемые на МКС, проверяются на устойчивость к грибкам . [339] С 2016 года проводится серия спонсируемых ЕКА экспериментов для проверки антибактериальных свойств различных материалов с целью разработки «умных поверхностей», которые смягчают рост бактерий несколькими способами, используя лучший метод для конкретных обстоятельств. Программа, получившая название «Прикрепление микробных аэрозолей на инновационных поверхностях» (MATISS), включает в себя развертывание небольших пластин, содержащих массив стеклянных квадратов, покрытых различными тестовыми покрытиями. Они остаются на станции в течение шести месяцев, прежде чем их вернут на Землю для анализа. [340] Самый последний и последний эксперимент серии был запущен 5 июня 2023 года на борту грузовой миссии SpaceX CRS-28 на МКС, состоящей из четырех пластин. В то время как предыдущие эксперименты в серии были ограничены анализом с помощью световой микроскопии , в этом эксперименте используется кварцевое стекло из чистого кремния, что позволит проводить спектрографический анализ . Две из пластин были возвращены через восемь месяцев, а оставшиеся две — через 16 месяцев. [341]
В апреле 2019 года НАСА сообщило, что было проведено всестороннее исследование микроорганизмов и грибков, присутствующих на МКС. Эксперимент проводился в течение 14 месяцев в трех различных полетных миссиях и включал взятие образцов из 8 заранее определенных мест внутри станции, а затем их возвращение на Землю для анализа. В предыдущих экспериментах анализ ограничивался методами, основанными на культуре, таким образом, упуская из виду микробы, которые нельзя выращивать в культуре. В настоящем исследовании использовались молекулярные методы в дополнение к культивированию, что привело к более полному каталогу. 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 фармацевтической и медицинской промышленностью. [342] [343]
Космический полет не является изначально тихим, уровень шума превышает акустические стандарты еще со времен миссий «Аполлон» . [344] [345] По этой причине НАСА и международные партнеры Международной космической станции разработали цели по контролю шума и профилактике потери слуха в рамках программы охраны здоровья членов экипажа. В частности, эти цели были в центре внимания Подгруппы по акустике Многосторонней медицинской группы по операциям на МКС (MMOP) с первых дней сборки и эксплуатации МКС. [346] [347] В работу внесли вклад инженеры-акустики , аудиологи , специалисты по промышленной гигиене и врачи, которые входят в состав подгруппы из НАСА, Роскосмоса, Европейского космического агентства (ЕКА), Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Канадского космического агентства (CSA).
По сравнению с земной средой уровень шума, которому подвергаются астронавты и космонавты на МКС, может показаться незначительным и обычно находится на уровнях, которые не представляют большой проблемы для Управления по охране труда и технике безопасности – редко достигая 85 дБА. Но члены экипажа подвергаются воздействию этих уровней 24 часа в сутки, семь дней в неделю, а текущие миссии в среднем длятся шесть месяцев. Эти уровни шума также представляют риск для здоровья и производительности экипажа в виде помех для сна и общения, а также снижения слышимости сигналов тревоги .
За более чем 19-летнюю историю МКС были приложены значительные усилия для ограничения и снижения уровня шума на МКС. Во время проектирования и предполетной подготовки члены Акустической подгруппы написали акустические ограничения и требования к проверке, провели консультации по проектированию и выбору самых тихих доступных полезных нагрузок, а затем провели акустические проверочные испытания перед запуском. [346] : 5.7.3 Во время космических полетов Акустическая подгруппа оценивала уровни звука в полете каждого модуля МКС, производимые большим количеством источников шума транспортных средств и научных экспериментов, чтобы гарантировать соответствие строгим акустическим стандартам. Акустическая среда на МКС менялась, когда в ходе ее строительства добавлялись дополнительные модули, а также по мере прибытия на МКС дополнительных космических аппаратов. Акустическая подгруппа отреагировала на этот динамичный график операций, успешно спроектировав и применив акустические покрытия, поглощающие материалы, шумовые барьеры и виброизоляторы для снижения уровня шума. Более того, когда насосы, вентиляторы и вентиляционные системы стареют и начинают шуметь, эта подгруппа по акустике рекомендовала менеджерам ISS заменить старые, более шумные приборы на бесшумные технологии вентиляторов и насосов, что значительно снижает уровень окружающего шума .
NASA приняло наиболее консервативные критерии риска повреждений (основанные на рекомендациях 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 профилактике потери слуха, чтобы установить эти консервативные пределы. Одним из инновационных подходов стал инструмент оценки воздействия шума NASA (NEET), в котором воздействие шума рассчитывается на основе подхода, основанного на задачах, для определения необходимости использования средств защиты органов слуха (HPD). Руководство по использованию HPD, обязательное или рекомендуемое, затем документируется в Реестре опасностей шума и размещается для справки экипажа во время их миссий. Подгруппа акустики также отслеживает превышение уровня шума космических аппаратов, применяет инженерные средства контроля и рекомендует средства защиты органов слуха для снижения воздействия шума экипажа. Наконец, пороги слуха контролируются на орбите во время миссий.
Не было никаких постоянных изменений порога слышимости, связанных с миссией, среди членов экипажа орбитального сегмента США (JAXA, CSA, ESA, NASA) в течение почти 20 лет работы миссии МКС или почти 175 000 рабочих часов. В 2020 году подгруппа MMOP Acoustics получила премию Safe-In-Sound Award за инновации за совместные усилия по смягчению любых последствий шума для здоровья. [348]
Другие потенциальные опасности — пожар на борту или утечка токсичного газа. Аммиак используется во внешних радиаторах станции и может потенциально просочиться в герметичные модули. [349]
В настоящее время МКС находится на почти круговой орбите с минимальной средней высотой 370 км (230 миль) и максимальной 460 км (290 миль) [350] в центре термосферы , под наклоном 51,6 градуса к экватору Земли с эксцентриситетом 0,007. [ требуется ссылка ] Эта орбита была выбрана потому, что это наименьшее наклонение, которого могут напрямую достичь российские космические корабли «Союз» и «Прогресс», запущенные с космодрома Байконур на широте 46° с. ш., без пролета над Китаем или сброса отработанных ступеней ракеты в населенных пунктах. [351] [352] Он движется со средней скоростью 28 000 километров в час (17 000 миль в час) и совершает 15,5 оборотов в день (93 минуты на один оборот). [3] [353] Высота станции могла падать примерно во время каждого полета шаттла НАСА, чтобы позволить более тяжелые грузы, которые будут доставлены на станцию. После прекращения эксплуатации шаттла номинальная орбита космической станции была поднята по высоте (примерно с 350 км до 400 км). [354] [355] Другие, более частые космические корабли снабжения не требуют такой корректировки, поскольку они являются транспортными средствами с существенно более высокими характеристиками. [28] [356]
Атмосферное сопротивление уменьшает высоту в среднем примерно на 2 км в месяц. Орбитальный подъем может осуществляться двумя главными двигателями станции на служебном модуле «Звезда» или российскими или европейскими космическими аппаратами, пристыкованными к кормовому порту «Звезды » . Автоматизированный транспортный корабль сконструирован с возможностью добавления второго стыковочного порта к его кормовому концу, что позволяет другим кораблям стыковаться и поднимать станцию. Для подъема на большую высоту требуется примерно два витка (три часа). [356] Поддержание высоты МКС потребляет около 7,5 тонн химического топлива в год [357] при годовой стоимости около 210 миллионов долларов. [358]
Российский орбитальный сегмент содержит Систему управления данными, которая обрабатывает наведение, навигацию и контроль (ROS GNC) для всей станции. [359] Первоначально, Заря , первый модуль станции, управлял станцией до тех пор, пока не произошло короткое время после того, как российский служебный модуль Звезда пристыковался и получил управление. Звезда содержит Систему управления данными DMS-R, созданную ЕКА. [360] Используя два отказоустойчивых компьютера (FTC), Звезда вычисляет положение станции и орбитальную траекторию с помощью избыточных датчиков горизонта Земли, датчиков горизонта Солнца, а также солнечных и звездных трекеров. Каждый FTC содержит три идентичных процессорных блока, работающих параллельно, и обеспечивает расширенную маскировку неисправностей путем голосования большинством голосов.
Звезда использует гироскопы ( реактивные колеса ) и двигатели для поворота. Гироскопам не требуется топливо; вместо этого они используют электричество для «хранения» импульса в маховиках, вращаясь в противоположном направлении относительно движения станции. USOS имеет свои собственные управляемые компьютером гироскопы для обработки своей дополнительной массы. Когда гироскопы «насыщаются» , двигатели используются для нейтрализации сохраненного импульса. В феврале 2005 года во время Экспедиции 10 на компьютер станции была отправлена неверная команда, использовавшая около 14 килограммов топлива, прежде чем неисправность была обнаружена и устранена. Когда компьютеры управления ориентацией в ROS и USOS не могут должным образом взаимодействовать, это может привести к редкой «силовой борьбе», когда компьютер ROS GNC должен игнорировать аналог USOS, который сам по себе не имеет двигателей. [361] [362] [363]
Пристыкованный космический корабль также может использоваться для поддержания положения станции, например, для устранения неполадок или во время установки фермы S3/S4 , которая обеспечивает электропитание и интерфейсы данных для электроники станции. [364]
Низкие высоты, на которых вращаются орбиты МКС, также являются домом для разнообразного космического мусора, [365] включая отработанные ступени ракет, вышедшие из строя спутники, фрагменты взрывов (включая материалы от испытаний противоспутникового оружия ), хлопья краски, шлак от твердотопливных ракетных двигателей и охлаждающую жидкость, выбрасываемую ядерными спутниками US-A . Эти объекты, в дополнение к естественным микрометеоритам , [366] представляют собой значительную угрозу. Объекты, достаточно большие, чтобы разрушить станцию, можно отслеживать, и поэтому они не так опасны, как более мелкие обломки. [367] [368] Объекты, слишком малые для обнаружения оптическими и радиолокационными приборами, от примерно 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 по отношению к станции. Экипаж, выходящий в открытый космос в скафандрах, также подвергается риску повреждения скафандра и последующего воздействия вакуума . [369]
Баллистические панели, также называемые микрометеоритной защитой, встроены в станцию для защиты герметичных секций и критических систем. Тип и толщина этих панелей зависят от их прогнозируемой подверженности повреждениям. Щиты и структура станции имеют различную конструкцию на ROS и USOS. На USOS используются щиты Whipple Shields . Модули сегмента US состоят из внутреннего слоя, изготовленного из алюминия толщиной 1,5–5,0 см (0,59–1,97 дюйма) , промежуточных слоев из кевлара и Nextel (керамическая ткань) толщиной 10 см (3,9 дюйма) [370] и внешнего слоя из нержавеющей стали , который заставляет объекты разлетаться в облако перед ударом о корпус, тем самым распределяя энергию удара. На ROS сотовый экран из полимера, армированного углеродным волокном , расположен от корпуса, от него — сотовый экран из алюминия с экранно-вакуумным теплоизоляционным покрытием и стеклотканью сверху. [371]
Космический мусор отслеживается дистанционно с Земли, и экипаж станции может быть уведомлен. [372] При необходимости двигатели на российском орбитальном сегменте могут изменять высоту орбиты станции, избегая мусора. Эти маневры по предотвращению столкновения с мусором (DAM) не являются редкостью и проводятся, если вычислительные модели показывают, что мусор приблизится на определенное опасное расстояние. К концу 2009 года было выполнено десять DAM. [373] [374] [375] Обычно увеличение орбитальной скорости порядка 1 м/с используется для подъема орбиты на один или два километра. При необходимости высоту также можно уменьшить, хотя такой маневр приводит к бесполезному расходу топлива. [374] [376] Если угроза от орбитального мусора обнаруживается 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, если станция будет серьезно повреждена мусором. Частичная эвакуация станции происходила 13 марта 2009 г., 28 июня 2011 г., 24 марта 2012 г., 16 июня 2015 г., [377] ноября 2021 г., [378] и 27 июня 2024 г. [379]
Эвакуация в ноябре 2021 года была вызвана российским испытанием противоспутникового оружия . [380] [381] Администратор НАСА Билл Нельсон заявил, что немыслимо, чтобы Россия поставила под угрозу жизни всех на МКС, включая собственных космонавтов. [382]
МКС видна в небе невооруженным глазом как заметно движущаяся, яркая белая точка, когда пересекает небо и освещается Солнцем, во время сумерек , часов после захода и перед восходом, когда станция остается освещенной солнцем, вне тени Земли , но земля и небо темные. [383] Она пересекает небо на широтах между полярными регионами . [384] В зависимости от пути, который она проходит по небу, время, необходимое станции для перемещения через горизонт или из одного в другой, может быть коротким или до 10 минут, при этом, вероятно, она будет видимой только часть этого времени из-за того, что она движется в тень Земли или из нее. Затем она возвращается примерно каждые 90 минут, причем время дня, когда она пересекает небо, смещается в течение нескольких недель, и, следовательно, прежде чем вернуться в сумерки и видимое освещение.
Из-за размера своей отражающей поверхности МКС является самым ярким искусственным объектом на небе (исключая другие спутниковые вспышки ), с приблизительной максимальной звездной величиной −4 при солнечном свете и в зените (аналогично Венере ), и максимальным угловым размером 63 угловых секунды. [385]
Инструменты предоставляются рядом веб-сайтов, таких как Heavens-Above (см. раздел «Просмотр в реальном времени» ниже), а также приложениями для смартфонов , которые используют орбитальные данные , долготу и широту наблюдателя, чтобы указать, когда МКС будет видна (если позволит погода), где станция будет казаться восходящей, какой высоты над горизонтом она достигнет и продолжительность пролета до того, как станция исчезнет, либо опустившись за горизонт, либо войдя в тень Земли. [386] [387] [388] [389]
В ноябре 2012 года НАСА запустило свою службу «Найди станцию», которая отправляет людям текстовые сообщения и оповещения по электронной почте, когда станция должна пролететь над их городом. [390] Станция видна с 95% обитаемых земель на Земле, но не видна с крайних северных или южных широт. [351]
При определенных условиях МКС можно наблюдать ночью на пяти последовательных орбитах. Эти условия: 1) среднеширотное местоположение наблюдателя, 2) близкое к времени солнцестояния с 3) прохождением МКС в направлении полюса от наблюдателя около полуночи по местному времени. На трех фотографиях показаны первый, средний и последний из пяти проходов 5–6 июня 2014 года.
Использование камеры, установленной на телескопе, для фотографирования станции является популярным хобби среди астрономов, [391] в то время как использование камеры, установленной на телескопе, для фотографирования Земли и звезд является популярным хобби среди членов экипажа. [392] Использование телескопа или бинокля позволяет наблюдать за МКС в дневное время. [393]
Прохождения МКС перед Солнцем, особенно во время затмения (и поэтому Земля, Солнце, Луна и МКС располагаются примерно на одной линии), представляют особый интерес для астрономов-любителей. [394] [395]
Включающая пять космических программ и пятнадцать стран, [396] Международная космическая станция является самой политически и юридически сложной программой освоения космоса в истории. [396] Межправительственное соглашение о космической станции 1998 года устанавливает основные рамки международного сотрудничества между сторонами. Ряд последующих соглашений регулируют другие аспекты станции, начиная от вопросов юрисдикции и заканчивая кодексом поведения среди посещающих ее астронавтов. [397]
Бразилия также была приглашена к участию в программе, став единственной развивающейся страной, получившей такое приглашение. В рамках соглашения Бразилия должна была предоставить шесть единиц оборудования, а взамен получить права на использование МКС. Однако Бразилия не смогла поставить ни одного из элементов из-за отсутствия финансирования и политического приоритета в стране. Бразилия официально вышла из программы МКС в 2007 году. [398] [399]
После вторжения России на Украину в 2022 году продолжение сотрудничества России с другими странами по 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 повторного разгона, написав в серии твитов: «Если вы заблокируете сотрудничество с нами, кто спасет МКС от неуправляемого схода с орбиты с целью падения на территорию США или Европы? Также есть вероятность падения 500-тонной конструкции в Индии или Китае. Вы хотите угрожать им такой перспективой? МКС не летает над Россией, так что весь риск на вас. Вы готовы к этому?» [400] (Последнее утверждение не соответствует действительности: МКС пролетает над всеми частями Земли между 51,6 градусами северной и южной широты, что примерно соответствует широте Саратова .) Позже Рогозин написал в Твиттере, что нормальные отношения между партнерами по МКС могут быть восстановлены только после снятия санкций, и указал, что Роскосмос представит российскому правительству предложения о прекращении сотрудничества. [401] НАСА заявило, что в случае необходимости американская корпорация Northrop Grumman предложила возможность повторного запуска, которая позволит удерживать МКС на орбите. [402]
26 июля 2022 года Юрий Борисов , преемник Рогозина на посту главы Роскосмоса, представил президенту России Путину планы выхода из программы после 2024 года. [403] Однако Робин Гейтенс, сотрудник НАСА, отвечающий за космическую станцию, ответил, что НАСА не получало никаких официальных уведомлений от Роскосмоса относительно планов выхода. [404]
Первоначально планировалось, что МКС будет 15-летней миссией. [405] Поэтому работа над завершением миссии велась, [406] но она несколько раз откладывалась из-за успеха и поддержки эксплуатации станции. [407] В результате самые старые модули МКС находятся на орбите уже более 20 лет, и их надежность снизилась. [406] Было предложено вместо этого использовать средства на другие цели, например, на возвращение на Луну. [407] Согласно Договору о космосе , стороны несут юридическую ответственность за все космические аппараты или модули, которые они запускают. [408] Необслуживаемая станция будет представлять опасность на орбите и при возвращении в атмосферу .
Россия заявила, что планирует выйти из программы МКС после 2025 года. [409] Однако российские модули будут обеспечивать удержание орбитальной станции до 2028 года. [406]
В 2009 году США планировали свести МКС с орбиты в 2016 году. [407] Однако 30 сентября 2015 года контракт Boeing с NASA в качестве генерального подрядчика по МКС был продлен до 30 сентября 2020 года. Часть услуг Boeing по контракту была связана с продлением срока действия основного структурного оборудования станции после 2020 года до конца 2028 года. [410] В июле 2018 года Закон о космических границах 2018 года был призван продлить эксплуатацию МКС до 2030 года. Этот законопроект был единогласно одобрен в Сенате, но не прошел в Палате представителей США. [411] [412] В сентябре 2018 года был представлен Закон о ведущих пилотируемых космических полетах с намерением продлить эксплуатацию МКС до 2030 года, и он был утвержден в декабре 2018 года. [413] [414] [415] Позднее Конгресс принял аналогичные положения в своем Законе о CHIPS и науке , подписанном президентом США Джо Байденом 9 августа 2022 года. [416] [417]
Если до 2031 года поставщиков услуг коммерческих низкоорбитальных космических аппаратов будет недостаточно для реализации проектов НАСА, НАСА предлагает продлить эксплуатацию МКС после 2031 года. [418]
Первоначально НАСА рассматривало несколько возможных вариантов утилизации: естественный сход с орбиты со случайным возвращением (как в случае со Skylab), подъем станции на большую высоту (что задержало бы возвращение) и управляемый сход с орбиты с целью нацеливания на удаленный район океана. [419]
НАСА определило, что случайное возвращение в атмосферу несет неприемлемый риск образования опасного космического мусора, который может поразить людей или имущество, а повторный запуск станции будет дорогостоящим и также может создать опасности.
До 2010 года планировалось использовать слегка модифицированный космический корабль «Прогресс» для схода с орбиты МКС. Однако НАСА пришло к выводу, что «Прогресс» не подойдет для этой работы, и решило использовать космический корабль, специально разработанный для этой работы. [420]
В январе 2022 года НАСА объявило о запланированной дате в январе 2031 года для схода с орбиты МКС с помощью «американского деорбитального транспортного средства» и направления любых остатков в отдаленный район южной части Тихого океана, который стал известен как кладбище космических кораблей . [421] НАСА планирует запустить деорбитальный транспортный аппарат в 2030 году, пристыковавшись к передовому порту Harmony. [422] Деорбитальный транспортный аппарат останется прикрепленным, бездействующим, примерно в течение года, пока орбита станции естественным образом не снизится до 220 км (140 миль). Затем космический корабль выполнит один или несколько ориентационных импульсов, чтобы снизить перигей до 150 км (93 мили), после чего последует последний импульс для схода с орбиты. [423] [424]
NASA начало планировать создание аппарата для схода с орбиты после того, как стало опасаться, что Россия внезапно выйдет из состава МКС, оставив других партнеров с небольшим количеством хороших вариантов для управляемого возвращения. [425] В июне 2024 года NASA выбрало SpaceX для разработки американского аппарата для схода с орбиты, контракт потенциально стоит 843 миллиона долларов. Аппарат будет состоять из существующего космического корабля Cargo Dragon , который будет сопряжен со значительно удлиненным модулем ствола , который будет оснащен 46 двигателями Draco (вместо обычных 16) и будет нести 30 000 кг (66 000 фунтов) топлива, что почти в шесть раз больше обычной нагрузки. NASA все еще работает над тем, чтобы обеспечить все необходимое финансирование для создания, запуска и эксплуатации аппарата для схода с орбиты. [14] [425]
Продолжением программы/стратегии НАСА стала Программа коммерческих низкоорбитальных космических аппаратов (LEO Destinations Program) , призванная позволить частной промышленности строить и обслуживать свои собственные станции, а НАСА — получать доступ в качестве клиента, начиная с 2028 года. [426] Аналогичным образом ЕКА ищет новые частные космические станции для предоставления орбитальных услуг, а также для извлечения материалов с МКС. [427] [428] В настоящее время планируется сборка станции Axiom , пристыкованной к МКС, в качестве сегмента МКС, начиная с 2024 года. [406] Кроме того, в коммерческой космической отрасли даже высказывались предположения, что МКС может быть преобразована в коммерческие операции после того, как она будет выведена из эксплуатации государственными структурами, [429] включая превращение ее в космический отель. [407]
Ранее Россия планировала использовать свой орбитальный сегмент для строительства своей станции ОПСЕК после вывода из эксплуатации МКС. Модули, рассматриваемые для удаления из нынешней МКС, включали Многоцелевой лабораторный модуль ( Наука ), запущенный в июле 2021 года, и другие новые российские модули, которые предлагается присоединить к Науке . Эти недавно запущенные модули все еще будут находиться в пределах своего полезного срока службы в 2024 году. [430] В конце 2011 года концепция платформы Exploration Gateway также предлагала использовать оставшееся оборудование USOS и Звезду 2 в качестве заправочного склада и сервисной станции, расположенной в одной из точек Лагранжа Земля-Луна . Однако весь USOS не был предназначен для разборки и будет утилизирован. [431]
Западная космическая промышленность предложила в 2022 году использовать МКС в качестве платформы для разработки орбитальных спасательных мощностей такими компаниями, как CisLunar Industries, работающими над использованием космического мусора в качестве топлива [432] вместо того, чтобы сбрасывать его в океан. [409]
НАСА заявило, что к июлю 2024 года не видело никаких жизнеспособных предложений по повторному использованию МКС или ее частей. [418]
МКС была описана как самый дорогой отдельный объект , когда-либо построенный. [433] По состоянию на 2010 год общая стоимость составила 150 миллиардов долларов США. Это включает в себя бюджет NASA в размере 58,7 миллиардов 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 и стоимость 36 полетов шаттлов для строительства станции, оцениваемых в 1,4 миллиарда долларов каждый, или 50,4 миллиарда долларов в общей сложности. Предполагая 20 000 человеко-дней использования с 2000 по 2015 год экипажами из двух-шести человек, каждый человеко-день будет стоить 7,5 миллионов долларов, что меньше половины скорректированной с учетом инфляции суммы в 19,6 миллионов долларов (5,5 миллионов долларов до инфляции) за человеко-день Skylab . [434]
МКС стала международным символом человеческих возможностей, в частности человеческого сотрудничества и науки, [435] определяя кооперативный международный подход и период вместо надвигающегося коммерциализированного и милитаризованного межпланетного мира. [436]
Помимо многочисленных документальных фильмов, таких как документальные фильмы IMAX « Космическая станция 3D» 2002 года [437] или «Прекрасная планета» 2016 года [438] , а также такие фильмы, как «Апогей страха» (2012) [439] и «Ёлки 5» (2016) [440] [441], МКС является предметом таких художественных фильмов, как «Послезавтра» (2004), [442] «Любовь» (2011), [443] вместе с китайской станцией «Тяньгун-1» в фильмах «Гравитация» (2013), [444] «Жизнь» (2017), [445] и «МКС» (2023). [446]
В 2022 году на борту МКС был снят фильм « Вызов врача » ( The Challenge ) , который примечателен тем, что стал первым художественным фильмом, в котором профессиональные актеры и режиссер работали вместе в космосе. [447]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .технологическом центре космической станции в Космическом центре имени Кеннеди НАСА мостовой кран перемещает японский экспериментальный модуль Kibo — герметичный модуль к контейнеру с полезной нагрузкой (внизу справа). Контейнер доставит модуль, часть полезной нагрузки для миссии STS-124 космического челнока Discovery, на стартовую площадку 39A. В ходе миссии экипаж STS-124 доставит модуль Kibo, а также японскую систему дистанционного манипулятора на Международную космическую станцию для завершения лаборатории Kibo. Запуск Discovery намечен на 31 мая.
So this is Node 2 ... this is where four out of six of us sleep.
This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain.Ondler said in the briefing that the first of those modules is now scheduled to launch to the ISS at the end of 2026, about a year later than the company previously announced.
Коммерческие возможности позволили бы увеличить экипаж станции с шести до семи человек, предоставив четырехместный корабль для экстренных вылетов в дополнение к трехместным российским капсулам «Союз», которые используются сегодня.
самом деле, мы спроектированы со стороны США для приема четырех членов экипажа. Проект МКС на самом деле рассчитан на семь человек. Мы работаем с шестью, потому что, во-первых, мы можем выполнять всю нашу работу с шестью, а во-вторых, у нас нет транспортного средства, которое позволило бы нам управлять седьмым членом экипажа. Наши требования к новым транспортным средствам, которые мы проектируем, — четыре места. Поэтому я не ожидаю, что мы уменьшим размер экипажа. Я бы ожидал, что мы увеличим его.
Стыковка — это когда один входящий космический корабль встречается с другим космическим кораблем и летит по контролируемой траектории столкновения таким образом, чтобы выровнять и зацепить механизмы интерфейса. Механизмы стыковки космического корабля обычно входят в то, что называется мягким захватом, за которым следует фаза ослабления нагрузки, а затем положение жесткой стыковки, которое устанавливает герметичное структурное соединение между космическими кораблями. Причаливание, напротив, происходит, когда входящий космический корабль захватывается роботизированной рукой, а его механизм интерфейса размещается в непосредственной близости от стационарного механизма интерфейса. Затем обычно следует процесс захвата, грубое выравнивание и точное выравнивание, а затем структурное присоединение.
NASA scientists compared the astronaut to his earthbound twin, Mark. The results hint at what humans will have to endure on long journeys through space.
And some of the things we have to worry about in space are fire ... or if we had some type of toxic atmosphere. We use ammonia for our radiators so there is a possibility that ammonia could come into the vehicle.
Jim Cooney ISS Trajectory Operations Officer
This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates text from this source, which is in the public domain. This article incorporates public domain material from websites or documents of the National Aeronautics and Space Administration.
This article incorporates public domain material from Building ISS. National Archives and Records Administration.
Media from Commons
News from Wikinews
Quotations from Wikiquote
Texts from Wikisource
Textbooks from Wikibooks
Resources from Wikiversity
Travel information from Wikivoyage.svg/1280px-Flag_of_Canada_(Pantone).svg.png){kind=small}
Canadian Space Agency Archived 4 April 2009 at the Wayback Machine
European Space Agency Archived 13 May 2020 at the Wayback Machine
Centre national d'études spatiales (National Centre for Space Studies) Archived 28 February 2020 at the Wayback Machine
German Aerospace Center. Archived 7 November 2020 at the Wayback Machine.
Italian Space Agency Archived 9 August 2020 at the Wayback Machine
Japan Aerospace Exploration Agency Archived 20 July 2011 at the Wayback Machine
S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia. Archived 27 June 2017 at the Wayback Machine. Russian Federal Space Agency. Archived 27 June 2021 at the Wayback Machine.
National Aeronautics and Space Administration Archived 7 September 2005 at the Wayback Machine
.svg/1280px-Flag_of_Belgium_(civil).svg.png){kind=small}
.svg/1280px-Flag_of_Switzerland_(Pantone).svg.png){kind=small}
