Одним из величайших достояний человечества является международная космическая станция, или МКС. Для ее создания и работы на орбите объединилось несколько государств: Россия, некоторые страны Европы, Канада, Япония и США. Этот аппарат свидетельствует о том, что можно добиться многого, если постоянно сотрудничать странам. Об этой станции знают все люди планеты и многие задаются вопросами о том, на какой высоте летает МКС и по какой орбите. Сколько космонавтов там побывало? А правда ли, что туда пускают туристов? И это далеко не все, что интересно человечеству.
Строение станции
МКС состоит из четырнадцати модулей, в которых располагаются лаборатории, склады, комнаты отдыха, спальни, хозпомещения. На станции даже имеется спортзал с тренажерами. Весь этот комплекс работает на солнечных батареях. Они огромны, величиной со стадион.
Факты об МКС
За время своей работы станция вызывала немало восхищений. Этот аппарат является величайшим достижением человеческих умов. По своей конструкции, назначению и особенностям его можно назвать совершенством. Конечно, может быть, лет через 100 на Земле начнут строить космические корабли другого плана, но пока что, на сегодняшний день, этот аппарат - достояние человечества. Об этом свидетельствуют следующие факты об МКС:
- За время своего ее существования на МКС космонавтов побывало около двухсот. Также здесь были туристы, которые просто прилетели посмотреть на Вселенную с орбитальной высоты.
- Станцию видно с Земли невооруженным глазом. Эта конструкция является самой большой среди искусственных спутников, и ее легко можно увидеть с поверхности планеты без какого-то увеличивающего устройства. Есть карты, на которых можно посмотреть, в какое время и когда аппарат пролетает над городами. По ним легко отыскать сведения о своем населенном пункте: увидеть расписание полета над регионом.
- Для сборки станции и поддержания ее в рабочем состоянии космонавты вышли более 150 раз в открытый космос, проведя там около тысячи часов.
- Управляется аппарат шестью астронавтами. Система жизнеобеспечения обеспечивает непрерывное присутствие на станции людей с момента ее первого запуска.
- Международная космическая станция - это уникальное место, где проводятся самые разные лабораторные эксперименты. Ученые делают уникальные открытия в области медицины, биологии, химии и физики, физиологии и метеонаблюдений, а также в других областях науки.
- На аппарате используются гигантские солнечные батареи, размер которых достигает площади территории футбольного поля с его конечными зонами. Их вес - почти триста тысяч килограмм.
- Батареи способны полностью обеспечивать работу станции. За их работой тщательно следят.
- На станции есть мини-дом, оснащенный двумя ванными и спортзалом.
- За полетом следят с Земли. Для контроля разработаны программы, состоящие из миллионов строк кода.
Космонавты
С декабря 2017 года экипаж МКС состоит из следующих астрономов и космонавтов:
- Антон Шкаплеров - командир МКС-55. Он дважды был на станции - в 2011-2012 и в 2014-2015 гг. За 2 полета он прожил на станции 364 дня.
- Скит Тингл - бортинженер, астронавт НАСА. Этот космонавт не имеет опыта космических полетов.
- Норишиге Канаи - бортинженер, астронавт Японии.
- Александр Мисуркин. Первый его полет был совершен в 2013 году длительностью 166 суток.
- Макр Ванде Хай не имеет опыта полетов.
- Джозеф Акаба. Первый полет совершил в 2009 году в составе «Дискавери», а второй полет был осуществлен в 2012 году.
Земля из космоса
Из космоса на Землю открываются уникальные виды. Об этом свидетельствуют фотографии, видеосъемки астронавтов и космонавтов. Увидеть работу станции, космические пейзажи можно, если посмотреть онлайн-трансляции со станции МКС. Однако некоторые камеры бывают выключенными, что связано с техработами.
Мы говорим о том, что на любой объект, находящийся в непосредственной близости от Земли, действует ее сила гравитации. А раз так, то он не может долго находится на ее орбите, и обязательно упадет на поверхность, если до этого не сгорит в верхних слоях атмосферы. Эта же участь, по идее, должна постигнуть МКС, которая находится на удалении 400 километров от поверхности планеты. Но даже столь солидное расстояние не может избавить космическую станцию от силы земной гравитации. Но тогда каким образом она столь продолжительное время удерживается на стационарной орбите?
Давай те сначала разберемся, что собой представляет международная космическая станция. Это сложная модульная конструкция, весом 400 тонн. Если говорить о ее размерах, то они примерно такие же, как поле для игры в американский футбол. Чтобы собрать такую конструкцию, понадобилось 13 лет. За это время была проведена огромная работа, которая включает в себя: многочисленные запуски космических грузовых кораблей «Прогресс», американских «Шатлов», выход космонавтов в открытый космос. В настоящий момент стоимость международной космической станции составляет более 150 миллиардов американских долларов. На станции постоянно находятся шесть космонавтов, которые являются представителями разных стран мира.
Но вернемся к нашему первоначальному вопросу, и попробуем разобраться, почему станция, под действием сил гравитации, не падает на поверхность Земли.
На самом деле она потихоньку падает. В течение года ее снижение достигает двух километров. И если бы не корректировка орбиты, то мы давно бы с ней распрощались. Именно своевременная корректировка позволяет МКС оставаться на стационарной орбите. Вы не поверите, но столь сложная и тяжелая конструкция обладает высочайшей мобильностью. Она может менять параметры орбиты, двигаться во всех направлениях, и даже переворачиваться при необходимости, для того, например, чтобы увернуться от различных космических объектов, в число которых входит и космический мусор.
Все перемещения осуществляются с помощью специальных двигателей, именуемых гиродинами. На станции их четыре. Чтобы сориентировать станцию или же скорректировать ее орбиту, с Земли поступает команда на их запуск, после чего станция начинает свое движение. За столь ответственную операцию отвечает специальный оператор. В его обязанность входит не только своевременная корректировка орбиты МКС, но и обеспечение ее безопасности, с целью недопущения столкновения с метеоритами и космическим мусором. Аналогичные ускорители и двигатели имеются на грузовых космических кораблях «Прогресс», которые пристыковываются к МКС. С их помощью также можно корректировать ее орбиту.
Также оператор следит за массой станции. Без этого невозможно точно рассчитать тягу геродинов, которая не должна быть меньше 1 м/секунду. Масса станции постоянно меняется. Как правило, это происходит в момент пристыковки к ней очередного грузового корабля «Прогресс», который доставляет на борт полезный груз. Космонавты в процессе планового перемещения станции никакого участия не принимают. Всем руководит оператор с Земли.
Постоянное падение МКС на самом деле объясняет, почему экипаж на борту находится в невесомости, несмотря на то, что гравитация внутри станции присутствует. Поскольку скорость падения МКС компенсируется , космонавты, находясь внутри станции, фактически никуда не двигаются. Они просто парят. Тем не менее МКС время от времени все-таки снижается, приближаясь к Земле. Чтобы это компенсировать, центр управления станцией проводит корректировку ее орбиты, кратковременно запуская двигатели и выводя на прежнюю высоту.
На МКС Солнце встает каждые 90 минут
Восход солнца на МКС.
Международная космическая станция совершает один полный оборот вокруг Земли каждые 90 минут. Благодаря этому ее экипаж каждые 90 минут наблюдает восход Солнца. Ежесуточно люди на борту МКС видят по 16 восходов и по 16 закатов. Космонавты, которые проводят на станции 342 суток, успевают увидеть 5472 восходов и 5472 закатов. За то же время находящийся на Земле человек увидит только 342 восхода и 342 заката.
Следует понять, что экипаж МКС не нуждается в ежедневной смене одежды, как это делам мы на Земле. Если не брать в расчет физические упражнения (о которых мы поговорим ниже), космонавтам на МКС не приходится сильно напрягаться в условиях микрогравитации. Температура организма на МКС тоже контролируется. Все это позволяет людям носить одну и ту же одежду до четырех дней, прежде чем они решат ее сменить.
Россия время от времени запускает беспилотные космические аппараты для доставки новых припасов на МКС. Эти корабли могут совершать полеты только в одну сторону и не могут вернуться обратно на Землю (по крайней мере целыми). Как только они пристыковываются к МКС, экипаж станции разгружает доставленные припасы, а затем заполняет пустой космический аппарат различным мусором, отходами и грязной одеждой. Затем аппарат отстыковывается и падает на Землю. Сам корабль и все что находится на его борту сгорает в небе над Тихим океаном.
Экипаж МКС много занимается
Тренировка на орбите.
Экипаж Международной космический станции практически постоянно теряет костную и мышечную массу. , они теряют около двух процентов запасов минеральных веществ в костях конечностей. Звучит не очень много, но эта цифра быстро растет. Обычная миссия на МКС может занимать до 6 месяцев. В результате некоторые члены экипажа могут терять до 1/4 части костной массы в некоторых частях их скелета.
Космические агентства пытаются найти способ снизить эти потери, заставляя экипаж проводить ежедневные двухчасовые физические упражнения. Несмотря на это, космонавты все равно теряют мышечную и костную массу. Поскольку тренируется практически каждый космонавт, которого регулярно отправляют на МКС, у космических агентств нет контрольных групп, с помощью которых можно было бы определить эффективность таких тренировок.
Тренажеры на орбитальной станции тоже отличаются от тех, что мы привыкли использовать на Земле. Различие в гравитации диктует необходимость в использовании только специальных тренажеров для физических упражнений.
Использование туалета зависит от национальности экипажа
Туалет на орбите — дело не простое.
В первое время существования Международной космической станции астронавты и космонавты использовали и делились одним и тем же оборудованием, аппаратурой, едой и даже туалетами. Все начало меняться примерно в 2003 году, после того, как Россия стала требовать от других стран оплату за то, что их астронавты пользуются их оборудованием. В свою очередь другие страны стали требовать оплаты с России за то, что ее космонавты пользуются их оборудованием.
Заходите в наш специальный Telegram-чат . Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Ситуация накалилась в 2005 году, когда Россия стала брать с NASA деньги за доставку американских астронавтов на МКС. США взамен запретили российским астронавтом использовать американское оборудование, аппаратуру и туалеты.
Россия может прикрыть программу МКС
У России нет возможности напрямую запретить США или любой другой стране, учувствовавшей в создании МКС, использование станции. Однако перекрыть доступ к станции она может косвенно. Как уже говорилось выше, Россия нужна Америке для того, чтобы доставлять ее астронавтов на МКС. В 2014 году Дмитрий Рогозин намекнул на то, что, начиная с 2020 года Россия планирует тратить деньги и ресурсы, выделяемые на космическую программу, на другие проекты. США в свою очередь хотят продолжить на МКС как минимум до 2024 года.
Если Россия сократит или даже прекратит использование МКС к 2020 году, то это станет серьезной проблемой для американских астронавтов, поскольку им будет ограничен или даже закрыт доступ к МКС. Рогозин добавил, что Россия смогла бы и без США летать на МКС, США в свою очередь такой роскошью не располагают.
Американское аэрокосмическое агентство NASA активно работает с коммерческими космическими компаниями по вопросам транспортировки и возвращения американских астронавтов с МКС. В то же время NASA может всегда воспользоваться батутами, о которых Рогозин упоминал ранее.
На борту МКС есть оружие
За этими стенами есть оружие.
Обычно на борту Международной космической станции присутствует один или два пистолета. Они принадлежат космонавтам, но хранятся в «наборе выживания», доступ к которому имеется у всех на станции. Каждый пистолет имеет три ствола и , винтовочными патронами, а также патронами для дробовика. Они также оснащены складными элементами, которые можно использовать в качестве лопаты или ножа.
Непонятно зачем космонавтам хранить на борту МКС такие многофункциональные пистолеты. Не от инопланетян же отбиваться в самом деле? Однако доподлинно известно, что в 1965 году некоторым космонавтам пришлось столкнуться с агрессивными дикими медведями, решившими попробовать вернувшихся из космоса на Землю людей на вкус. Вполне возможно, что оружие на станции имеется как раз для таких случаев.
Китайским тайкунавтам закрыт доступ на МКС
Китайцев нет на МКС
Китайским тайкунавтам запрещается посещать Международную космическую станцию из-за наложенных на Китай санкций со стороны США. В 2011 году американский Конгресс запретил любое сотрудничество по космическим программам между США и Китаем.
Запрет был вызван опасениями того, что китайская космическая программа негласно ведется в милитаристских целях. США в свою очередь не хочет никаким образом помогать китайским военным и инженерам, поэтому МКС для Китая находится под запретом.
По мнению издания Time, это очень неразумное решение вопроса. Американскому правительству необходимо понять, что запрет на использование МКС Китаем, а также запрет на любое сотрудничество между США и Китаем по вопросам развития космических программ не остановят последнего от развития своей собственной космической программы. Китай уже отправлял своих тайкунавтов в космос, а также роботов на Луну. Кроме того, Поднебесная планирует строить новую космическую станцию, а также отправить свой ровер на Марс.
Или почему спутники не падают? Орбита спутника представляет собой хрупкий баланс между инерцией и гравитацией. Сила тяжести непрерывно притягивает спутник к Земле, в то время как инерция спутника стремится поддерживать его движение прямолинейным. Если бы не было силы тяжести, инерция спутника отправила бы его прямо с земной орбиты в открытый космос. Однако в каждой точке орбиты сила тяжести держит спутник на привязи.
Чтобы достичь равновесия между инерцией и силой тяжести, спутник должен иметь строго определенную скорость. Если он летит слишком быстро, инерция преодолевает силу тяжести и спутник покидает орбиту. (Вычисление так называемой второй космической скорости, позволяющей спутнику покидать околоземную орбиту, играет важную роль в запуске межпланетных космических станций.) Если спутник движется слишком медленно, сила тяжести победит в борьбе с инерцией и спутник упадет на Землю. Именно это случилось в 1979 году, когда американская орбитальная станция Скайлэб начала снижаться в результате растущего сопротивления верхних слоев земной атмосферы. Попав в железные клещи гравитации, станция вскоре упала на Землю.
Скорость и расстояние
Поскольку земное притяжение ослабевает с расстоянием, скорость, необходимая для удержания спутника на орбите, изменяется с высотой над уровнем моря. Инженеры могут вычислять, как быстро и как высоко спутник должен вращаться на орбите. Например, геостационарный спутник, расположенный всегда над одной и той же точкой земной поверхности, должен совершать один виток за 24 часа (что соответствует времени одного оборота Земли вокруг своей оси) на высоте 357 километров.
Сила тяжести и инерция
Балансирование спутника между силой тяжести и инерцией может быть сымитировано вращением груза на привязанной к нему веревке. Инерция груза стремится переместить его подальше от центра вращения, в то время как натяжение веревки, выполняющее роль гравитации, удерживает груз на круговой орбите. Если веревку перерезать, груз улетит по прямолинейной траектории перпендикулярно радиусу своей орбиты.
Размеры МКС достаточны для её наблюдения невооружённым глазом с поверхности Земли. Станция наблюдается как весьма яркая звезда, быстро летящая по небу с запада на восток (угловая скорость около 4 градусов в минуту). Однако наблюдать её можно не везде и не всегда, даже если вы делаете это в темное время суток. Поскольку орбита Международной космической станции постоянно меняется (факторы, влияющие на это, мы и рассмотрим ниже), то для уточнения мест на Земле, где в определенный момент времени можно наблюдать МКС, необходимо смотреть этот сайт или сайт Роскосмоса . А происходят эти изменения районов наблюдения вот почему…
Во-первых, МКС может находиться на высоте от 280 до 460 километров. Даже на такой высокой орбите она постоянно испытывает затормаживающее воздействие верхних, очень разряженных слоёв атмосферы Земли. Да-да, и в ближнем Космосе есть частички воздуха! Каждые сутки МКС теряет примерно по 5 см/с своей скорости и около 100 метров высоты. Поэтому периодически приходится поднимать станцию, сжигая топливо космических грузовиков «Прогресс» и других приходящих кораблей. А почему нельзя поднять станцию сразу выше, чтобы избежать этих затрат?
Дело в том, что заложенный при проектировании диапазон и текущее реальное положение орбиты определены несколькими причинами.
Первая: ежедневно наши космонавты, а также астронавты других стран (США, Европа, Канада, Япония и т.д.) получают на этой орбите достаточно высокие дозы радиации. А вот за отметкой в 500 км её уровень резко повышается и она становится просто смертельной
Кстати, так едва не погиб в 1965 году советский экипаж Беляева и Леонова, когда, вопреки расчетам, их космический корабль «Восход-2» забросили на орбиту 495 километров, так что СССР мог вместо героического леоновского выхода в Космос получить двух мертвых космонавтов.
Предел за полугодовое пребывание для космонавтов установлен всего в 1/2 зиверта, при этом на всю космическую карьеру разрешен лишь зиверт (каждый зиверт радиационного излучения увеличивает риск онкологических заболеваний на 5,5 процентов).
На Земле от смертоносных космических лучей люди защищены радиационным поясом магнитосферы нашей планеты и её атмосферой, но в ближнем Космосе защита уже намного слабее. В некоторых частях орбиты (Южно-атлантическая аномалия, например, является таким пятном повышенной радиации) иногда могут проявляться странные эффекты: у человека при закрытых глазах появляются вспышки. Считается, что космические частицы проходят через глазное яблоко. Подобное может не только мешать спать, но и в лишний раз неприятно напоминает о высоком уровне радиации на МКС.
Кроме этого, российские «Союзы» и «Прогрессы», которые сейчас являются основными кораблями смены экипажа и снабжения, сертифицированы на работу на высоте до 460 км. Чем выше находится МКС, тем соответственно меньше груза можно будет доставить. Но, с другой стороны, чем ниже «висит» МКС, тем сильнее она тормозится, то есть больше доставляемого груза должно быть топливом для последующей коррекции орбиты.
Плюс (а вернее, минус) — раньше МКС не выставлялась на высоты даже в 390-400 км , так как на такую орбиту не могли подниматься американские шаттлы. Поэтому станция удерживалась на высотах 330-350 км путём более частой периодической коррекции двигателями. В связи с окончанием программы полёта шаттлов в 2014 году, это ограничение наконец было снято.
Научные задачи могут быть выполнены, таким образом, наиболее идеально на высоте в 400-460 километров. Вот почему средняя высота орбиты МКС в настоящее время составляет примерно 420 км. Естественно, что, чем выше высота, тем большая часть Земли может одновременно наблюдать станцию. Правда, в этом случае будет падать и ее видимая величина!
Наконец, на положение станции влияет и космический мусор: вышедшие из строя ракеты, спутники, их обломки, которые имеют огромную скорость относительно МКС, что делает столкновение с ними разрушительным.
Разгонять МКС могут космические аппараты, расположенные в задней части станции: это грузовики «Прогресс» (в основном) и ATV (реже), при необходимости - служебный модуль «Звезда» и Cygnus (крайне редко). Станцию поднимают часто и незначительно: коррекция происходит примерно раз в месяц маленькими порциями (около 900 секунд работы двигателя), а сам подъем может достигать, к примеру, 100-200 метров.
Некоторые параметры орбиты диктуются не только техническими особенностями, но и политическими реалиями. Космическому аппарату при запуске с Земли возможно придать любую ориентацию, но наиболее экономичным будет использовать скорость, которую даёт вращение Земли. Таким образом, дешевле запускать аппарат на орбиту с наклоном, равным широте. Любые маневры и переход на иной наклон потребуют дополнительного расхода топлива: больше для движения к экватору, меньше при движении к полюсам. Наклон орбиты МКС в 51,6 градуса может показаться странным: аппараты НАСА, запускаемые с мыса Канаверал, традиционно имеют наклонение примерно в 28 градусов. Это потому, что когда в конце девяностых годов обсуждалось местоположение будущей станции МКС, то было принято решение принять российские параметры орбиты. Однако если космодром Байконур находится на широте в приблизительно 46 градусов, почему же тогда обычным для российских запусков является наклонение в 51,6 °?! Дело тут исключительно в том, что к востоку есть соседи (Монголия и Китай), которые, разумеется, не обрадуются, если на них начнет что-то падать из Космоса. А при регулярных запусках ракет это происходило бы постоянно…
Наблюдение станции МКС, летящей по нашему небу яркой звездой, всегда восхищает и радует. Ведь на сегодня она — главное космическое достижение человечества, успешно работающее на протяжении более 20 лет. Будем верить, что Международная космическая станция даст максимально большой позитивный баланс от своего существования. И, конечно, пусть однажды, когда ресурс входящих в нее узлов будет полностью исчерпан, на смену нынешней МКС придет новый аналогичный, еще более совершенный проект международного сотрудничества. Ведь Космос можно осваивать только усилиями всех государств и людей Земли!
Алексей Королёв, историк космонавтики
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ МКС Вы можете также в нашей группе
