ЩО ТАКЕ МІЖНАРОДНА КОСМІЧНА СТАНЦІЯ?

Send

Після того, як вперше в історії історичні місії "Аполлон" побачили людей, що ступили на інше небесне тіло, НАСА та Російське космічне агентство (Роскосмос) почали відкладати свої пріоритети від піонерських досліджень у космосі та почали зосереджуватися на розробці довгострокової перспективи. можливості в космосі. У наступні десятиліття (з 1970-х до 1990-х років) обидва агентства почали будувати та розміщувати космічні станції, кожна з яких більша і складніша за останні.

Найновіша і найбільша з них - Міжнародна космічна станція (МКС), науковий заклад, який мешкає на низькоземній орбіті навколо нашої планети. Ця космічна станція - це найбільший і найскладніший дослідний орбітальний дослідний об'єкт, який коли-небудь будувався, і настільки великий, що його насправді можна побачити неозброєним оком. Центральною в його місії є ідея сприяння міжнародному співробітництву задля просування науки та космосу.

Походження:

Планування МКС розпочалося в 1980-х роках і частково базувалося на успіхах російської космічної станції "Мір", НАСА "Скайлаб" та Програми космічних човнів. Ця станція, як можна було сподіватися, дозволить у майбутньому використовувати орбіту з низьким рівнем Землі та її ресурси, і слугуватиме проміжною базою для оновлених зусиль з розвідки до Місяця, місії на Марс та інших країн.

У травні 1982 року НАСА створила цільову групу космічної станції, яка була доручена створити концептуальні рамки для такої космічної станції. Врешті-решт план МКС, який з’явився, став кульмінацією декількох різних планів космічної станції - до яких входили НАСА Свобода і радянські Мир-2 концепції, а також японськіКібо лабораторії та Європейського космічного агентства Колумб лабораторії.

The Свобода Концепція закликала розгорнути на орбіту модульну космічну станцію, де вона буде служити аналогом радянської Салют і Мир космічні станції. Того ж року NASA звернулася до Японського агентства з аерокосмічної та розвідувальної роботи (JAXA) для участі в програмі зі створенням Кібо, також відомий як Модуль японського експерименту.

До Канадського космічного агентства аналогічно звернувся в 1982 році і його попросили надати станцію робототехнічною підтримкою. Завдяки успіху Canadarm, який був невід’ємною частиною Програми космічних шатлів, CSA погодився розробити роботизовані компоненти, які б допомагали при стикуванні, технічному обслуговуванні та надавали допомогу космонавтам у космодромах.

У 1984 році ESA було запрошено взяти участь у будівництві станції зі створенням Колумб лабораторія - науково-дослідна та експериментальна лабораторія, що спеціалізується на матеріалознавстві. Побудова обох Кібо і Колумб були затверджені в 1985 році. Як наймасштабніша космічна програма в історії будь-якого агентства, розробка цих лабораторій розглядалася як центральна для Європи та Японії, що розвивається в космосі.

У 1993 році віце-президент США Аль Гор і прем'єр-міністр Росії Віктор Черномирдін оголосили, що об'єднають ресурси, призначені для створення Свобода і Мир-2. Замість двох окремих космічних станцій програми будуть спільно працювати над створенням єдиної космічної станції - пізніше названої Міжнародною космічною станцією.

Будівництво:

Будівництво МКС стало можливим за підтримки декількох федеральних космічних агентств, до яких входили NASA, Roscosmos, JAXA, CSA та члени ESA - зокрема Бельгія, Данія, Франція, Іспанія, Італія, Німеччина, Нідерланди, Норвегія , Швейцарії та Швеції. Бразильське космічне агентство (AEB) також сприяло будівництву.

Орбітальне будівництво космічної станції розпочалося в 1998 році після того, як країни-учасниці підписали Міжурядову угоду про космічну станцію (IGA), яка встановила законодавчу базу, яка підкреслювала співробітництво, засноване на міжнародному праві. Космічні агенції, що беруть участь, також підписали Чотири меморандуми про взаєморозуміння (MUs), які поклали свої обов'язки на розробку, розробку та використання станції.

Процес складання розпочався в 1998 році з розгортання "Заря ' («Схід сонця» російською мовою) Модуль управління або функціональний блок вантажу. Цей модуль був побудований росіянами з фінансуванням США, щоб забезпечити початкове рушій та станцію станції. Модуль під тиском - вагою понад 19 300 кг (42 600 фунтів) - був запущений на борту російської ракети "Протон" в листопаді 1998 року.

4 грудня другий компонент - the "Єдність" Вузол - був виведений на орбіту космічним човником Намагайтеся (STS-88), а також два адаптери спарювання під тиском. Цей вузол був одним із трьох - Гармонія і Спокій Будучи двома іншими - це склало б основний корпус МКС. У неділю, 6 грудня, він був приєднаний до Заря екіпажем STS-88 в коридорі коридору.

Наступні внески надійшли в 2000 році, з розгортанням Зірка Сервісний модуль (перший модуль житла) та кілька місій постачання, проведених Space Shuttle Атлантида. Космічний човник Відкриття (STS-92) також доставив станції третього спарювання під тиском та адаптеру Ku-діапазону в жовтні. До кінця місяця на борту ракети "Союз", яка прибула 2 листопада, була запущена перша бригада Експедиції.

У 2001 році "Доля" Модуль лабораторії та "Pirs" Док-відділення було доставлено. Модульні стелажі, що входять до складу Доля також були відправлені за допомогою багатоцільових логістичних модулів Raffaello (MPLM) на борту космічного човника Намагайтеся, і встановити на місце за допомогою роботизованої руки Canadarm2. У 2002 році було поставлено додаткові стелажі, кроквяні сегменти, сонячні масиви та система мобільної бази для системи мобільного обслуговування станції.

У 2007 році європейський Гармонія Був встановлений модуль, який дозволив додати лабораторії Коламбуса та Кібо - обидві вони були додані у 2008 р. Між 2009 та 2011 роками завершено будівництво з додаванням російського Модулю міні-досліджень-1 та -2 (MRM1 та MRM2), the "Спокій" Вузол, модуль спостереження куполи, Леонардо Постійний багатоцільовий модуль та набір технологій Robonaut 2.

До 2016 року не було додано додаткових модулів чи компонентів, коли Bigelow Aersopace встановив експериментальний модуль розширюваної активності Bigelow (BEAM). Все, що було сказано, на будівництво космічної станції знадобилося 13 років, за оцінками, 100 мільярдів доларів, і було потрібно більше 100 ракетних і космічних ракет, і 160 космічних прогулянок.

Станом на оскарження цієї статті станція була постійно зайнята протягом 16 років і 74 днів з моменту прибуття Експедиції 1 2 листопада 2000 року. Це найдовша безперервна присутність людини на низькій орбіті Землі, перевершивши Мірську рекорд 9 років і 357 днів.

Мета та цілі:

Основна мета МКС є чотириразовою: проведення наукових досліджень, сприяння дослідженню космосу, сприяння освіті та просвітницькій діяльності, а також сприяння міжнародному співробітництву. Ці цілі підтримуються NASA, Російським федеральним космічним агентством (Роскомосом), Японським агентством аерокосмічних досліджень (JAXA), Канадським космічним агентством (CSA) та Європейським космічним агентством (ESA) за додаткової підтримки інших країн та установ .

Що стосується наукових досліджень, МКС забезпечує унікальне середовище для проведення експериментів в умовах мікрогравітації. Оскільки космічний корабель, що займається екіпажем, забезпечує обмежену платформу, яка розміщена в космосі лише протягом обмеженої кількості часу, МКС дозволяє проводити тривалі дослідження, які можуть тривати роками (а то і десятиліттями).

На МКС проводиться безліч різноманітних і безперервних проектів, які стають можливими за підтримки штатного екіпажу з шести космонавтів та безперервного відвідування транспортних засобів (що також дозволяє здійснювати повторне постачання та обертання екіпажу). Вчені на Землі мають доступ до своїх даних і мають змогу спілкуватися з науковими колективами по ряду каналів.

Багато областей досліджень, проведених на МКС, включають астробіологію, астрономію, дослідження людини, науки про життя, фізичні науки, космічну погоду та метеорологію. Що стосується космічної погоди та метеорології, МКС знаходиться в унікальній позиції для вивчення цих явищ, оскільки вона є позицією в LEO. Тут він має короткий орбітальний період, що дозволяє йому спостерігати погоду по всьому світу багато разів за один день.

Їй також піддаються такі речі, як космічні промені, сонячний вітер, заряджені субатомні частинки та інші явища, що характеризують космічне середовище. Медичні дослідження на борту МКС в основному зосереджені на довгостроковому впливі мікрогравітації на живі організми - особливо на його вплив на щільність кісток, дегенерацію м’язів та функцію органів, - що є властивим для далеких космічних досліджень.

МКС також проводить дослідження, вигідні системам дослідження космосу. Розташування в LEO також дозволяє випробовувати системи космічних кораблів, необхідні для виконання дальньої місії. Він також забезпечує середовище, в якому космонавти можуть набути життєвого досвіду в галузі експлуатації, обслуговування та ремонту - які так само мають вирішальне значення для тривалих місій (таких як місія на Місяць і Марс).

МКС також надає можливості для навчання завдяки участі в експериментах, де студенти можуть розробляти експерименти і спостерігати за тим, як їх проводять бригади МКС. Астронавти МКС також можуть залучати аудиторії за допомогою відеопосилання, радіозв'язку, електронної пошти та навчальних відео / веб-епізодів. Різні космічні агенції також підтримують навчальні матеріали для завантаження на основі експериментів та операцій на МКС.

Освітня та культурна робота також належить до мандату МКС. Ці заходи проводяться за допомогою та підтримки федеральних космічних агентств, що беруть участь, і які покликані заохочувати освіту та кар’єрне навчання у сферах STEM (Science, Technical, Engineering, Math).

Одним з найвідоміших прикладів цього є навчальні відео, створені Крісом Хедфілдом - канадським космонавтом, який виконував функції командира Експедиції 35 на борту МКС, - який хронізував повсякденну діяльність космонавтів МКС. Він також приділяв велику увагу діяльності МКС завдяки музичній співпраці з дамами Barenaked та Wexford Gleeks під назвою «I.S.S. (Чи хтось співає) ”(показано вище).

Його відео, обкладинка "Космічної дивацтва" Девіда Боу, також заслужив його широке визнання. Поряд із приверненням додаткової уваги до МКС та його операційним знімкам, це був також головний подвиг, оскільки це був єдиний музичний ролик, який колись знімався у космосі!

Операції на борту МКС:

Як зазначалося, МКС сприяють обертовим екіпажам та регулярним пускам, які транспортують поставки, експерименти та обладнання до станції. Вони приймають форму як екіпажів, так і без екіпажів, залежно від характеру місії. Екіпажі, як правило, транспортуються на борту російського космічного корабля "Прогрес", який запускається через ракети "Союз" з космодрому "Байконур" в Казахстані.

Роскосмос провів загалом 60 поїздок на МКС за допомогою космічного корабля "Прогрес", в той час як 40 окремих пусків було проведено за допомогою ракет "Союз". Близько 35 рейсів було також здійснено на станцію за допомогою космічних човнів NASA, які перевозили екіпаж, експерименти та інвентар. ESA та JAXA провели 5 місій з перевезення вантажів, використовуючи Автоматизований транспортний засіб (ATV) та Транспортний транспортний засіб H-II (HTV) відповідно.

В останні роки приватні аерокосмічні компанії, такі як SpaceX та Orbital ATK, були укладені договори про надання місій для постачання на МКС, які вони виконували, використовуючи космічні апарати Dragon і Cygnus. Очікується, що додаткове судно, наприклад космічний корабель Crew Dragon SpaceX, забезпечить перевезення екіпажу в майбутньому.

Поряд з розробкою багаторазових ракет першого ступеня, ці зусилля проводяться частково для відновлення внутрішніх можливостей запуску в США. З 2014 року напруженість між Росією та США призвела до зростання занепокоєння щодо майбутнього російсько-американського співробітництва з такими програмами, як МКС.

Діяльність екіпажів складається з проведення експериментів та досліджень, що вважаються життєво важливими для дослідження космосу. Ці заходи заплановані з 06:00 до 21:30 годин UTC (Універсальний координований час), з перервами на сніданок, обід, вечерю та регулярні конференції екіпажу. У кожного члена екіпажу є свої приміщення (куди входить прив’язаний спальний мішок), два з яких розташовані в приміщенні Зірка Модуль і ще чотири встановлені в Гармонія.

Під час «нічних годин» вікна закриваються, щоб створити враження темряви. Це важливо, оскільки станція переживає 16 сходів і закатів на день. Кожен день планується два періоди фізичних вправ по 1 годині, щоб гарантувати мінімізацію ризиків атрофії та втрати кісток. Обладнання для вправ включає дві бігові доріжки, розширений резистивний вправа (ARED) для симуляції силових тренувань та велотренажер.

Гігієна підтримується завдяки струменям води та мила, що відводяться з трубок, а також вологим серветкам, шампуню без полоскання та їстівній зубній пасті. Санітарія забезпечується двома космічними туалетами - обидва російського дизайну - на борту Зірка і Спокій Модулі. Подібно до того, що було на борту космічного човника, космонавти кріпляться до сидіння унітазу, і видалення відходів здійснюється за допомогою вакуумного відсмоктувача.

Рідкі відходи переносяться до системи відновлення води, де вони перетворюються назад у питну воду (так, астронавти п’ють свою сечу, після моди!). Тверді відходи збираються в індивідуальні мішки, які зберігаються в алюмінієвому контейнері, які потім передаються на стикований космічний апарат для утилізації.

Їжа на станції складається переважно з заморожених страв у вакуумних пластикових пакетах. Консерви доступні, але обмежені через їх вагу (що робить їх дорожчими для транспортування). Свіжі фрукти та овочі привозяться під час повторного постачання, а для забезпечення аромату їжі використовується велика кількість спецій та приправ - що важливо, оскільки одним із ефектів мікрогравітації є зменшення смаку.

Для запобігання розливу напої та супи містяться в пакетиках і вживаються разом з соломкою. Тверду їжу їдять ножем і виделкою, які прикріплюють до лотка з магнітами, щоб запобігти їх пливут, а напої надаються у вигляді зневодненого порошку, а потім змішуються з водою. Будь-яка їжа чи крихти, які відпливають, повинні бути зібрані, щоб запобігти засміченню повітряних фільтрів та іншого обладнання.

Небезпеки:

Життя на борту станції також несе з собою високий ступінь ризику. Вони надходять у вигляді випромінювання, довготривалого впливу мікрогравітації на організм людини, психологічних наслідків перебування в космосі (тобто стресів і порушень сну) та небезпеки зіткнення з космічними сміттями.

З точки зору випромінювання, об'єкти, що знаходяться в навколоземній орбіті, частково захищені від сонячної радіації та космічних променів магнітосферою Землі. Однак без захисту земної атмосфери космонавти все ще піддаються приблизно 1 мільйсеверту на день, що є еквівалентом тому, що людина на Землі піддається протягом року.

Як результат, космонавти піддаються більшому ризику розвитку раку, зазнають пошкодження ДНК та хромосом, а також знижують функції імунної системи. Отже, чому захисні екранування та наркотики є обов'язковими на борту станції, а також протоколи обмеження впливу. Наприклад, під час сонячної спалаху екіпажі можуть шукати притулку у більш захищеному російському орбітальному сегменті станції.

Як уже зазначалося, вплив мікрогравітації також впливає на м’язові тканини та щільність кісток. Згідно з дослідженням 2001 року, проведеним НАСА Програмою досліджень людини (HRP), яка досліджувала вплив на тіло космонавта Скотта Келлі після того, як він провів рік на борту МКС, втрата кісткової щільності відбувається зі швидкістю понад 1% на місяць.

Аналогічно, у звіті Космічного центру Джонсона під назвою "Атрофія м'язів" зазначається, що космонавти відчувають до 20% втрати м'язової маси на космічних польотах тривалістю лише п'ять-11 днів. Крім того, останні дослідження показали, що тривалий вплив перебування в космосі також включає зменшення функції органів, зниження метаболізму та зменшення зору.

Через це космонавти регулярно займаються фізичними вправами, щоб мінімізувати втрати м’язів і кісток, а їх режим харчування призначений для того, щоб забезпечити їм належні поживні речовини для підтримки належної роботи органів. Крім цього, довгострокові наслідки для здоров'я та додаткові стратегії боротьби з ними досі вивчаються.

Але, мабуть, найбільша небезпека виникає у вигляді орбітального мотлоху - ака. космічні сміття. В даний час існує понад 500 000 штук сміття, які відслідковуються НАСА та іншими агенціями, коли вони обходять Землю. За оцінками, 20 000 з них більше, ніж софтбол, а решта - розміром з камінчика. За всіма словами, на орбіті, ймовірно, буде багато мільйонів штук сміття, але більшість настільки малі, що їх неможливо відстежити.

Ці об'єкти можуть подорожувати зі швидкістю до 28 163 км / год (17 500 миль / год), тоді як МКС обертається навколо Землі зі швидкістю 27 600 км / год (17200 миль / год). В результаті зіткнення з одним із цих об'єктів може бути катастрофічним для МКС. Станції природно екрановані, щоб протистояти ударам від крихітних шматочків сміття та мікрометеороїдів - і це екранування розділено між Орбітальним сегментом Росії та Орбітальним сегментом США.

На USOS екранування складається з тонкого алюмінієвого листа, який тримається окремо від корпусу. Цей аркуш змушує предмети розбиватися в хмару, тим самим розпорошуючи кінетичну енергію удару, перш ніж він досягне основного корпусу. На екрані ROS екранування має форму екрану з сотового вуглецевого пластику, екрану з сотового алюмінію та скляної тканини, які розташовані між корпусом.

Екран ROS менш ймовірно буде пробитий, отже, чому екіпаж рухається до ROS кожного разу, коли представляється більш серйозна загроза. Але стикаючись з можливістю удару від більшого об'єкта, який відслідковується, станція виконує те, що відомо як маневр уникнення сміття (DAM). У цьому випадку рушії на російському орбітальному сегменті ведуть вогонь, щоб змінити орбітальну висоту станції, уникаючи тим самим сміття.

Майбутнє МКС:

Враховуючи свою залежність від міжнародного співробітництва, останніми роками - у відповідь на зростаючу напругу між Росією, США та НАТО - виникає занепокоєння щодо майбутнього Міжнародної космічної станції. Однак поки що операції на станції безпечні, завдяки зобов'язанням, взятим усіма основними партнерами.

У січні 2014 року адміністрація Обами оголосила, що продовжить фінансування частини станції в США до 2024 року. Роскосмос схвалив це розширення, але також висловив схвалення плану, який використовує елементи російського орбітального сегмента для побудови нова російська космічна станція.

Пропонована станція, відома як Орбітальний пілотний комплекс для складання та експериментів (OPSEK), буде запропонована станція як платформа для складання космічних кораблів, що рухаються на Місяць, Марс та зовнішню Сонячну систему. Також було зроблено попередні повідомлення російських чиновників про можливі спільні зусилля для побудови майбутньої заміни МКС. Однак NASA ще не підтвердив ці плани.

У квітні 2015 року уряд Канади затвердив бюджет, який передбачав фінансування для забезпечення участі CSA в МКС до 2024 року. У грудні 2015 року JAXA та NASA оголосили про свої плани щодо створення нової кооперативної бази для Міжнародної космічної станції (МКС), серед яких Японія продовжила свою участь до 2024 року. З грудня 2016 року ЄКА також взяла на себе зобов'язання продовжити свою місію до 2024 року.

МКС являє собою одне з найбільших спільних та міжнародних зусиль в історії, не кажучи вже про одне з найбільших наукових починань. Окрім надання місця для вирішальних наукових експериментів, які неможливо провести тут, на Землі, воно також проводить дослідження, які допоможуть людству зробити наступний великий стрибок у космосі - тобто місію на Марс і за його межами!

Крім того, це було джерелом натхнення для незліченних мільйонів, які одного разу мріють потрапити у космос! Хто знає, які великі починання дозволить МКС до його остаточного зняття з експлуатації - швидше за все, десятиліттями відтепер?

Ми написали багато цікавих статей про МКС тут у Space Magazine. Ось Міжнародна космічна станція досягає 15 років постійної присутності людини на орбіті, Посібник для початківців щодо того, як побачити Міжнародну космічну станцію, зробити віртуальний тривимірний космодром поза межами міжнародної космічної станції, перегляд Міжнародної космічної станції та знімки космічної станції.

Для отримання додаткової інформації ознайомтеся з довідковою інструкцією NASS до МКС та цією статтею про 10-річчя космічної станції.

Астрономічна роля також має відповідні епізоди на цю тему. Ось питання: незамкнений Місяць, енергія у чорні діри та орбіта космічної станції та епізод 298: Космічні станції, частина 3 - Міжнародна космічна станція.

Джерела: