19 ноября 1998 года на орбиту был выведен первый модуль «Заря» Международной космической станции — проекта с участием 14 стран и стоимостью более 200 миллиардов долларов. За это время МКС посетило 398 космонавтов. Ими было проведено более 110 человеко-дней в открытом космосе за процессом сборки и обслуживания станции. А общее число экспериментов, которые проводились и продолжают проводиться на станции, перевалило уже за 1,5 тысячи!
Предпосылки создания
В 1984 году в США было принято решение о строительстве международной станции «Freedom» в кооперации с Канадой, Японией и Европой. Однако по ходу проработки проекта оказалось, что его реализация будет стоить слишком много. В тоже время в России на замену станции «Мир», ресурс которой подходил к концу, было принято решение о строительстве станции «Мир-2». Однако Россия также столкнулась с точно такой же проблемой недостаточного финансирования для осуществления своих планов.
В связи с этим США и Россия подписали 17 июня 1992 года соглашение о сотрудничестве в сфере исследований космоса, по которому вскоре начал реализовываться проект «Мир-Шаттл». Вскоре начались и переговоры о создании объединённой станции, вобравшей в себя наработки по станциям «Freedom» и «Мир-2». Договор о создании МКС был подписан 28 января 1998 года между 15 странами: России, США, Японии, Канады и стран-участниц Европейского космического агентства (ESA) Франции, Германии, Италии, Испании, Норвегии, Нидерландов, Бельгии, Дании, Швеции, Швейцарии и Великобритании. Закончить строительство МКС планировали к 2010 году.
Обложка договора. С ним самим можно ознакомиться здесь.
К сожалению, даже этот проект проблемы не обошли стороной: входящие в состав ESA Австрия, Финляндия и Ирландия изначально отказались от участия в проекте. Также в начале 1999 года из проекта вышла Великобритания. 14 октября 1997 года NASA и Бразильское космическое агентство подписали соглашение о том, что Бразилия выполнит разработку и изготовления некоторого оборудования для МКС, а взамен получив доступ к лабораториям в американском сегменте и возможность отправить на орбиту бразильского космонавта. Подрядчику «Эмбраэр» из-за недофинансирования так и не удалось изготовить стеллажи «EsPrESS» по этому договору, так что Бразилия вышла из кооперации МКС в 2007 году, хотя первому космонавту Бразилии Маркусу Понтису всё же удалось слетать в 9-дневную экспедицию на МКС в середине 2006-го. В рамках пробного периода, проводившегося в 2010-2013 годах, не входящим в проект МКС странам-участницам ESA было разрешено пользоваться научными возможностями станции. Но к росту числа стран, участвующих в МКС, это так и не привело.
Хронология сборки
Запуск российского модуля «Заря» на орбиту 20 ноября 1998 года (здесь есть видео с меньшей дистанции).
Спустя 18 дней после запуска «Зари», 4 декабря 1998 года на борту шаттла «Индевор» на орбиту был выведен второй модуль станции «Юнити» (Node-1). Спустя 2 дня оба модуля были состыкованы с помощью манипулятора шаттла «Канадарм», и станция впервые стала обитаемой (первыми её «посетителями» стали Роберт Кабана от NASA, выполняющим сейчас роль директора космического центра им. Кеннеди, а также Сергей Крикалёв, работающий сейчас руководителем по пилотируемым программам Роскосмоса и президентом «Федерации космонавтики России — Северо-Запад»).
12 июля 2000 года был выведен, а 26 июня пристыкован к МКС российский модуль «Звезда». 2 ноября 2000 года наступил второй исторический момент в жизни МКС — она стала постоянно обитаемой! С того момента и по сей день в жизни Международной космической станции не было такого момента, когда на ней не присутствовали бы люди (с полным списком экспедиций на станцию можно ознакомиться здесь).
Станция на начало 2010 года.9 февраля 2001 года на шаттле «Атлантис» к станции был доставлен первый научный 14,5-тонный модуль «Дестини», в котором астронавты с тех пор проводят в среднем около 36 часов в неделю за работой над научными проектами. Позднее в том же году на МКС были доставлены манипулятор «Канадарм2» (19 апреля), а также американский и русский шлюзовые модули для выхода в открытый космос «Квест» и «Пирс» (12 июля и 15 сентября соответственно). 11 февраля 2008 года к станции был пристыкован второй научный 12-тонный модуль «Коламбус», запущенный за 4 дня до этого на шаттле «Атлантис». А уже 14 марта 2008 года на шаттле «Индевор» к МКС был пристыкован японский научный 14,8-тонный модуль «Кибо».
Процесс сборки станции, как он виделся в начале 2011 года: на видео есть запуск модуля «Наука» (МЛМ), которого до сих пор нет в составе МКС, но нет надувного модуля BEAM, который был запущен к станции в 2016 году.
К сожалению запуск первого российского научного 3,5-тонного модуля «Поиск» (тогда ещё под названием «Малый Исследовательский Модуль-2» или МИМ-2) в составе грузового корабля «Прогресс М-МИМ2» пришлось ждать чуть больше десятилетия — он был запущен только 12 ноября 2009 года на ракете-носителе «Союз-У». Это можно объяснить 2,5-летней приостановкой полётов шаттлов после катастрофы «Колумбии» в 2003 году, но лишь отчасти (также стоит отметить что после этой катастрофы полёты шаттлов были ограничены только миссиями по постройке МКС и ремонтом телескопа «Хаббл»). Однако уже 18 мая 2010 года шаттлом «Атлантис» к МКС был пристыкован второй российский научный 8-тонный модуль «Рассвет» (МИМ-1), также запущенный 4 днями ранее. К сожалению после этого к МКС не было запущено ни одного нового научного модуля. И если согласно планов NASA все научные модули уже были запущены к этому моменту, то у Роскосмоса в планах стояло запуск ещё трёх таких модулей: МЛМ (получивший название «Наука»), НЭМ-1 и НЭМ-2.
Не удивительно что при этом распределение научных результатов от МКС складывается далеко не в нашу пользу: всего на российском сегменте станции проводится 320 экспериментов (с их списком можно ознакомиться здесь), а полный список экспериментов, проводимых на американском, сегменте содержит по разным данным 1507 или 1534 наименований. Это подтверждает и статистика по научным публикациям с упоминанием МКС:
Кроме недостатка в объёме научного оборудования, причиной для такого огромного разрыва указываются сложности в подготовке всего необходимого пакета документов, необходимого для проведения эксперимента на российском сегменте МКС, и Роскосмос уже более года работает над упрощением этого процесса. Запуск модуля «Наука» по текущим планам должен произойти в конеце 2019 года, но не исключается и перенос запуска на 2020 год (изначально его планировалось осуществить в 2007 году). Модуль НЭМ-2 вовсе исчез из планов, а запуск оставшегося НЭМ-а планируется в 2022 году. В начале октября стало известно, что все участники кооперации МКС высказались за продление эксплуатации МКС вплоть до 2030 года. Если эти планы реализуются, то у Роскосмоса появятся хорошие шансы не только успеть достроить российский сегмент станции, но и успеть получить научные результаты от введения в строй этих двух модулей до конца сроков работы МКС.
Космический мусор
Образцы после испытаний слева-направо: алюминиевый блок толщиной в 10 см после попадания пластиковой частицы диаметров 2,5 см на скорости в 6,76 км/с; 3,8-сантиметровая алюминиевая платформа после попадания алюминиевого цилиндра в 6 мм диаметров и 12 мм длины на скорости в 6,41 км/с; внешний электрический кабель станции после попадания алюминиевого шарика диаметров 3,2 мм на скорости в 6,9 км/с.
У Роскосмоса и NASA есть возможность отслеживать объекты с размерами в 10 см и более. При этом защитные экраны станции способны выдержать попадание объектов до 1 см. В «слепой зоне» 1-10 см оказывается около 670 тысяч объектов космического мусора на различных орбитах вокруг Земли. При этом несмотря на то, что для станции разрабатываются как новые типы классической защита на основе композитов, так и совсем уж экзотические проекты с применением лазеров, но пока что на горизонте планирования не видно сроков реализации подобных проектов на практике.
Это могло бы показаться преступной халатностью или даже желанием сэкономить на безопасности космонавтов, но на самом деле вероятность встретить объект космического мусора (не смотря на их внушительное количество, измеряющееся тысячами и даже миллионами) крайне мала. Хотя случаи столкновения МКС с мелким мусором периодически и встречаются, но за 20 лет существования станции на ней так и не было зафиксировано ни одного факта пробоя корпуса микрометеоритом или фрагментом космического мусора (корпус злополучного корабля «Союз МС-09» вероятнее всего был просверлен ещё на земле). Поэтому защита выбирается из расчёта разумной степени минимизации риска.
Помесячное число объектов космического мусора по данным сети космического наблюдения США: взрыв верхней ступени Ablestar на высоте 800 км – около 300 объектов (60% из них оставались на орбите в 2011 году); взрыв верхней ступени HAPS – 700 объектов; испытание китайского противоспутникового оружия на Fengyun 1C – около 3000 объектов; взрыв спутника Cosmos-2421 – 500 объектов; столкновение спутников Iridium-33 и Cosmos-2251.
Статистика
Здесь представлено распределение космонавтов, участвовавших в длительных экспедициях на МКС (обычно их длительность составляет полгода):
| Страна | Число космонавтов |
|---|---|
| США | 54 |
| Россия | 40 |
| Япония | 7 |
| Германия | 3 |
| Италия | 3 |
| Франция | 2 |
| Канада | 2 |
| Бельгия | 1 |
| Нидерланды | 1 |
| Великобритания | 1 |
| Всего | 114 |
| Страна | Число полётов | Число космонавтов | Примечания |
|---|---|---|---|
| США | 263 | 146 | 28 женщин, 5 туристов, 63 летали дважды, 21 трижды и 4 четырежды |
| Россия | 89 | 47 | 1 женщина, 16 летали дважды, 8 трижды, 1 четырежды и 2 летали по 5 раз |
| Япония | 14 | 9 | 1 женщина, 2 летали дважды и 1 трижды |
| Канада | 9 | 7 | 1 женщина, 1 турист, 2 летали дважды |
| Италия | 9 | 5 | 1 женщина, 2 летали трижды |
| Франция | 4 | 4 | 1 женщина |
| Германия | 5 | 3 | 2 летали дважды |
| Бельгия | 2 | 1 | 1 летал дважды |
| Нидерланды | 2 | 1 | 1 летал дважды |
| Швеция | 2 | 1 | 1 летал дважды |
| Бразилия | 1 | 1 | - |
| Дания | 1 | 1 | - |
| Казахстан | 1 | 1 | - |
| Малайзия | 1 | 1 | - |
| ЮАР | 1 | 1 | 1 турист |
| Южная Корея | 1 | 1 | 1 женщина |
| Испания | 1 | 1 | - |
| Великобритания | 1 | 1 | - |
| Всего | 407 | 232 | 34 женщины, 7 туристов, 88 летали дважды, 32 трижды, 5 четырежды и 2 летали по 5 раз |
Композитный снимок из 9 кадров транзита МКС по диску Солнца. 7 октября 2018 года.
Всего с борта МКС было произведено 212 выходов в открытый космос, при этом в каждом из них участвовало по 2 космонавта. Общее время, проведённое за бортом станции в расчёте на 1 человека таким образом достигло уже составило 110 дней, 14 часов и 34 минут. Общие расходы всех участников проекта на станцию приближаются сейчас к отметке в $220 млрд. За 20 лет станция сделала больше 110 тысяч оборотов вокруг Земли, пройдя тем самым дистанцию в 4,8 млрд км.
Ссылки
На русском языке некоторая новости о жизни станции можно найти на сайте Центра управления полётами, но к сожалению, он обновляется довольно редко. Другим источником новостей о МКС может стать блог Александра Хохлова в ЖЖ. Также в этой статье вы можете увидеть серию видеороликов с его участием об истории создания МКС, вместе с их текстовой расшифровкой.
Ежедневные отчёты от NASA по работе МКС на английском вы можно увидеть здесь, а дополнительные подробности об экспериментах и запусках — тут. Также дополнительные сведения можно поискать в разделе сайта Spaceflight101 посвящённым станции.
Комментарии (26)
BaLaMuTt
20.11.2018 13:41Но по стоимости МКС примерно в 15 раз дороже
это именно затраты на постройку модулей и запуск или эксплуатацию тоже посчитали?
Kosmoss
20.11.2018 16:53Никак не пойму — почему на МКС не поставят электродвигатели? Они же экономичнее, а сама станция довольно мощная электростанция. Почему на Марс на них лететь можно, а на МКС нельзя?
voyager-1 Автор
20.11.2018 17:16У NASA была идея поставить на МКС двигатель VASIMR, но всё упёрлось в недостаточное финансирование. Такая вот ирония судьбы — технологию, которая в перспективе могла бы сэкономить средства на доставки к МКС топлива, в итоге была закрыта ради экономии средств.
Они же экономичнее, а сама станция довольно мощная электростанция.
У VAIMSR должна была быть такая же мощность, как у МКС — то есть 200 кВт. Поэтому вместе с этим двигателем предусматривалась доставка буферных электробатарей + работа двигателя в импульсном режиме. Хотя для поддержания высоты орбиты было бы достаточно и этого. Не приняли этот проект скорее всего из-за того, что МКС в рамках планов NASA уже была достроена и все ждали от них какого-то шага вперёд (астероид, Луна, Марс), поэтому на «пройденный этап» в виде МКС и не стали выделять деньги.
Почему на Марс на них лететь можно, а на МКС нельзя?
Для Марса это тоже чисто перспективный проект. В разрабатывавшихся недавно проектах NASA/SpaceX использовать их не планировалось. Хотя например ЭРД предполагалось использовать в одном из вариантов полёта к Марсу по проекту Королёва ещё (но вместо него в итоге был выбран проект на химических двигателях, однако в итоге после смерти Королёва и его закрыли). Ещё пара проектов с ЭРД былио в СССР после этого, в США такой проект тоже был (вроде его Lockheed Martin выдвигал).hatari90
21.11.2018 10:03Наличие этого двигателя позволило бы сократить расходы на корректировку орбиты? Она же производится прогрессами, которые все равно туда должны регулярно летать, и топливные баки которых были специально для этих нужд увеличены. И пришлось бы переделывать конструкцию корабля снова. Или тут все упирается в массу, и можно было бы залить меньше топлива, загрузив больше оборудования/припасов?
black_semargl
21.11.2018 13:28Топлива можно залить столько же и израсходовать его на доставку большей массы ПН
sim31r
21.11.2018 12:09Очень интересный проект двигателя. Справедливости ради по ссылке информация
Концепция двигателя предложена астронавтом и учёным Франклином Чанг-Диазом из Коста-Рики в 1979 году и продолжает развиваться в настоящее время.
…
Модель VX-100, как ожидается, будет иметь общую эффективность 72 %, путём улучшения параметра NB, то есть эффективности ускорения ионов, до 80 %.[3][4]
Так что тут может и к лучшему, что не поставили более раннюю версию двигателя, так как в любой момент может быть прорыв в технологии, выше КПД и надежность, меньше габариты.
romankonstant
20.11.2018 23:38Шалтворт (скорее всего его фамилия пишется по-другому) вроде же летал дважды?
sim31r
21.11.2018 02:49К тому же из-за торможения станции об атмосферу (приводящее к потере высоты орбиты около 25 км за год)
Космический мусор тоже тормозится же на этой орбите, и мусор ни кто поднимать не будет. Свои плюсы в низкой орбите, мусор там задерживается не надолго. Тем более у мелкого мусора площадь поверхности растет быстрее, чем объем и он быстрее тормозится и сходит с орбиты. И вряд ли мусор в виде шариков, а всевозможные кабели и пластины тормозятся еще быстрее.
каждый «лишняя» тонна массы станции в итоге оборачивается дополнительными расходами на топливо грузовиков, занимающихся подъёмом её орбиты, и бесконечно утолщать защиту модулей станции просто невозможно по экономическим причинам. Таким образом толщина защитных экранов станции выбиралась из расчёта разумного уровня безопасности и финансовых расходов.
Тут не ошибка ли? МКС тормозит площадь поверхности, масса не важна (если не учитывать гравитационные аномалии). Увеличение массы (плотности станции) при сохранении внешней формы и площади дает так же и увеличение времени между коррекциями орбиты. Ну или рассмотрим случай обратный, если масса МКС станет 0 или близкой к этом. Она будет почти мгновенно терять скорость и двигатели нужно будет держать постоянно включенными, что приведет к точно таким же затратам топлива.
Большая масса МКС даже плюсы кажется имеет, если произойдет что-то чрезвычайное на Земле и про МКС забудут на несколько лет, тяжелая МКС может по инерции удержаться на орбите (тут еще можно подумать над уменьшением парусности, солнечные батареи отбросить, например). А легкий объект потеряет скорость намного быстрее.voyager-1 Автор
21.11.2018 10:21Есть ещё гравитационные возмущения от Луны и Солнца, но в целом вы правы — большая часть топлива тратится на парирование торможения об атмосферу. Я исправил этот момент.
Кстати МКС оказываясь в тени Земли разворачивает солнечные батареи по направлению движения, как раз чтобы снизить торможение об атмосферу. В случае консервации станции их наверно можно просто и большую часть времени пролёта по солнечной стороне держать также, так как много электроэнергии в таком случае не потребуется.
dmytrorem
21.11.2018 09:06В 1984 году в США <...> в кооперации с Канадой, Японией и Европой <...> В тоже время в России...
А в то же время Россия тратила все свои силы на подъем с колен отсталых народов СССР, висящих ярмом на ее могучей шее! Именно это не позволило славной России самостоятельно развивать свои космические программы, станции и звездолеты! Именно поэтому Россиюшка скинула этот балласт из никчемных союзных республик, забрала с собой все свои, по?том и кровью, королевыми и гагариными, под руководством лениных и брежневых, при участии еще молодых, но уже мудрых путиных и рогозиных совершенные и изобретенные изборетения, достижения и подвиги, и отправилась самостоятельно осваивать космическое пространство! Назло всем врагам и недругам, завистникам и независникам и прочим террористо-нацистам! И на радость всему прогрессивному человечеству! И сейчас, в 2018 году, Россия продолжает самостоятельно победоносно шагать в светлое будущее на самом острие мирового прогресса! На самом, я не побоюсь этого слова, шпиле!
wkhh
21.11.2018 11:19На русском языке некоторая новости о жизни станции можно найти на сайте Центра управления полётами, но к сожалению, он обновляется довольно редко.
Ежедневные отчёты от NASA по работе МКС на английском вы можно увидеть здесьВсе же странно это. Неужели там все так заняты работой, что нельзя выделить время на обновление страницы? Или взять человека, который будет популяризировать эту тему хотя бы новостями чмо станции (хотя я уверен, что и других новостей о космосе достаточно).
voyager-1 Автор
21.11.2018 12:21Говорят что вся пресс-служба Роскосмоса чуть ли не из одного человека состоит. Так что этот сайт ЦУПа возможно вообще на одном энтузиазме держится. Работа с прессой, популяризаторами и общественностью у предприятий Роскосмоса — это одна из серьёзных проблем. Вот например ответ одному человеку от НПО Лавочкина на предложение предоставить данные по советским луноходам для иллюстрирования его книги об исследованиях Луны:
Оказывается технологии 40-летней давности «не потеряли своей актуальности», хотя судя по размерам и возможностям китайского лунохода — эти данные никому уже и даром не нужны.
SomaTayron
21.11.2018 11:41+1Не совсем понятно, зачем приводить испытания столкновения с космическим мусором, имитируя на земле первую космическую. Такая относительная скорость будет на орбите только если два объекта ракетной природы будут иметь разницу в углах наклонения орбиты в 60 и более градусов. Подобное событие маловероятно от слова «абсолютно» — наклон орбиты МКС в 51,6 градуса. Так что угол или будет меньше, или же будет частный случай лобового удара — угол более 180 градусов при прецессировании узлов. Более актуальны были бы исследования при относительных скоростях примерно в 0,5 и 2 первой космической
sim31r
21.11.2018 12:03Предположу, что повреждения уменьшаются пропорционально запасенной энергии. Тут интересны максимальные скорости, более низкие на порядок теряют эффект визуальный, так как кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости.
SomaTayron
21.11.2018 16:40Полностью согласен — потенциальная энергия никуда не денется, а вот разница кинетических энергий частицы до удара и при неупругом соударении (проникновение подразумевает именно его) пропорционально квадрату потерянной скорости (m*(dV)^2).
Иначе говоря, при встречном ударе энергия соударения в 4 раза выше, чем при ударе под 60 градусов (в 2 раза при ударе под 90 градусов).
Я именно это и имел ввиду. А учитывая, что мелкий мусор быстро тормозится и падает в атмосферу, то в основном речь о крупных элементах, которые относительно придерживаются торового объема начальной обриты. Таким образом, выше всего вероятность столкновения именно с объектами, выводимыми в рамках сходной программы, то есть отделившиеся от корабля после второго импульса коррекции или (реже) на этапе фазового поворота (при этом прецессирование выше). Тогда выходит, что наиболее актуальны или сонаправленные пролеты или встречный удар (сдвиг на 180 градусов). И именно сонаправленный энергетически наиболее емок. Поэтому и логичнее проверять именно его.
Хотя, догадываюсь, почему так не делали — технической возможности разгона да таких скоростей относительно крупных элементов я не встречал, те же рельсотроны дают всего 6 МАХsim31r
21.11.2018 19:02+1проникновение подразумевает именно его
Если речь о механическом взаимодействии, там его нет в обычном понимании. На таких скоростях все тела ведут себя как жидкости. Это даже визуально видно по застывшей воронке. Повреждения энергией выделяемой вызываются, прочность и масса второстепенны. Поэтому и нет особого смысла в практическом моделировании, всё и так описывается теоретически по выделяемой энергии.
Интереснее было бы собрать статистику по мусору на орбите, для этого на МКС можно радар небольшой повесить, ближнего действия, чтобы в радиусе километра собирал информацию и микрообъектах, скорости и траектории. Если и дальше фантазировать мусор можно лазером подсвечивать, корректируя орбиту для быстрого схода с орбиты. Если подстветить мощным лазером мусор испаряется в точке подсвечиваемой, возникает реактивная сила и траектория меняется. Так как мусор небольшой по размерам, эффекта можно достичь несколькими сотнями джоулей, задача достаточно простая.
black_semargl
21.11.2018 13:25+11) Два объекта, находящиеся на орбите с наклонением в 51,6 градуса — вполне могут столкнуться под углом 103 градуса.
2) Объекты находящиеся на эллиптических орбитах — вполне могут иметь вблизи Земли скорость близкую ко второй космической. Это вдобавок к углам столкновений.sim31r
21.11.2018 19:07+1Ну объекты на эллиптических орбитах редкие гости на низкой орбите, большую часть времени проводят в верхней части орбиты. Так же они и менее устойчивы, в верхней части действует гравитационное возмущение Луны и Солнца, в нижней части атмосфера. Да и не так их много, может какие-то части ступеней не долетевших до ГСО.
black_semargl
22.11.2018 10:18+1Ну да, редкие — но при этом и долгоживущие, потому как участок торможения мал.
Так на так и выходит, накапливаются за десятилетия.SomaTayron
22.11.2018 11:44+1Встреча под углом 103 градуса будет возможна только в узлах орбиты, так как любая орбита в любом случае плоскостью пересекает центр Земли. Вероятность подобных событий близка к нулю. Не то, чтобы вообще невозможна, но все же вероятность лобового с мусором со сходной орбиты на НОО не только выше, но и итог значительно ощутимее.
Понятно, что тут смоделировали не то, что более значимо, а то, что смогли воссоздать. Просто это скорее интересно для общей физики, а для МКС это исследование почти не значимо
hdfan2
Спасибо за статью! Интересно, а БАК не крупнее? Хотя бы каким-то показателям.
voyager-1 Автор
Да, есть такие показатели: у МКС длина порядка 100 метров, а у БАКа длина кольца 26,5 км. Ещё МКС весит около 400 тонн, а вот у БАК только один самый крупный из 4 детекторов тянет на 7 тысяч тонн. Но по стоимости МКС примерно в 15 раз дороже.