КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВА МЕЖДУНАРОДНАТА КОСМИЧЕСКА СТАНЦИЯ?

Send

След историческите мисии Аполон, които видяха, че хората за първи път в историята стъпиха на друго небесно тяло, НАСА и Руската космическа агенция (Роскосмос) започнаха да изместват своите приоритети от пионерските космически проучвания и започнаха да се фокусират върху развитието на дългосрочни възможности в космоса. През следващите десетилетия (от 70-те до 90-те години) и двете агенции започват да изграждат и разполагат космически станции, всяка от които по-голяма и по-сложна от последната.

Най-новото и най-голямото от тях е Международната космическа станция (МКС), научно съоръжение, което се намира в нискоземна орбита около нашата планета. Тази космическа станция е най-голямото и най-усъвършенствано орбитално изследователско съоръжение, построено някога, и е толкова голямо, че всъщност може да бъде видяно с просто око. Централна за неговата мисия е идеята за насърчаване на международното сътрудничество с цел напредък на науката и космическото изследване.

Произход:

Планирането на МКС започва през 80-те години и се основава отчасти на успехите на руската космическа станция „Мир“, НАСА „Скайлаб“ и Програмата за космически совалки. Тази станция се надяваше, че ще позволи бъдещото използване на нискоземната орбита и нейните ресурси и ще послужи като междинна база за подновени проучвателни усилия до Луната, мисия до Марс и извън нея.

През май 1982 г. НАСА създаде специалната група за космическа станция, на която беше възложено създаването на концептуална рамка за такава космическа станция. В крайна сметка, планът на МКС, който се появи, беше кулминация на няколко различни планове за космическа станция - включващи НАСА свобода и съветските Мир-2 понятия, както и на ЯпонияКибо лаборатория и Европейската космическа агенция Колумб лаборатория.

Най- свобода Концепцията призовава модулна космическа станция да бъде разположена на орбита, където тя ще служи като контра на Съветския Салют и Mir космически станции. Същата година НАСА се обърна към Японската агенция за аерокосмическо и проучване (JAXA), за да участва в програмата със създаването на Кибо, известен още като Японски експериментален модул.

Към канадската космическа агенция по подобен начин се обърна през 1982 г. и беше помолен да предостави роботизирана поддръжка на станцията. Благодарение на успеха на Canadarm, който беше неразделна част от програмата за космически совалки, CSA се съгласи да разработи роботизирани компоненти, които да подпомогнат докинг, да извършват поддръжка и да подпомагат астронавтите с космически пътеки.

През 1984 г. ESA е поканен да участва в изграждането на станцията със създаването на Колумб лаборатория - изследователска и експериментална лаборатория, специализирана в материалознанието. Изграждане и на двете Кибо и Колумб бяха одобрени през 1985 г. Като най-амбициозната космическа програма в историята на всяка агенция, развитието на тези лаборатории се разглежда като централно за Европа и за космическите възможности на Япония.

През 1993 г. американският вицепрезидент Ал Гор и руският премиер Виктор Черномирдин обявиха, че ще обединят ресурсите, предназначени да създадат свобода и Мир-2, Вместо две отделни космически станции, програмите ще работят съвместно за създаването на единна космическа станция - която по-късно беше наречена Международна космическа станция.

Строителство:

Изграждането на МКС стана възможно с подкрепата на множество федерални космически агенции, включващи NASA, Roscosmos, JAXA, CSA и членове на ESA - по-специално Белгия, Дания, Франция, Испания, Италия, Германия, Холандия, Норвегия , Швейцария и Швеция. Бразилската космическа агенция (AEB) също допринесе за строителните усилия.

Орбиталното изграждане на космическата станция започна през 1998 г., след като участващите държави подписаха Междуправителственото споразумение за космическа станция (IGA), което създаде правна рамка, която подчертава сътрудничеството въз основа на международното право. Участващите космически агенции също подписаха Четирите меморандума за разбирателство (МР), които определиха своите отговорности при проектирането, разработването и използването на станцията.

Процесът на сглобяване започва през 1998 г. с внедряването на „Заря " („Изгрев“ на руски) Контролен модул или функционален товарен блок. Създаден от руснаците с финансиране от САЩ, този модул е проектиран да осигури първоначалното задвижване и мощност на станцията. Модулът под налягане - с тегло над 19 300 кг (42 600 паунда) - беше изстрелян на борда на руска ракета Proton през ноември 1998 г.

На 4 декември вторият компонент - the "Съединението" Възел - беше пуснат в орбита от космическия совал Усилие (STS-88), заедно с два адаптора за чифтосване под налягане. Този възел беше един от трите - хармония и спокойствие като другите две - това би формирало основния корпус на МКС. В неделя, 6 декември, той беше чифтосан до Заря от екипажа на STS-88 в полезното поле на совалката.

Следващите вноски дойдоха през 2000 г. с внедряването на Звезда Сервизен модул (първият модул за обитаване) и множество мисии за доставка, провеждани от Space Shuttle Atlantis, Космическият совал откритие (STS-92) през октомври също достави на станциите трето адаптиране под налягане и антена Ku-лента. В края на месеца първият екипаж на Експедиция е изстрелян на борда на ракета "Союз", пристигнала на 2 ноември.

През 2001 г. "Destiny" Лабораторен модул и "Пирс" Докинг отделение бяха доставени. Модулните стелажи, които са част от съдба също бяха изпратени с помощта на многоцелеви логистични модули Raffaello (MPLM) на борда на космическия совал Усилие, и поставен на място с помощта на роботизирана ръка Canadarm2. През 2002 г. бяха доставени допълнителни стелажи, ферменни сегменти, слънчеви масиви и системата за мобилна база за мобилната сервизна система на станцията.

През 2007 г. европейският хармония беше инсталиран модул, който позволи добавянето на лаборатории Columbus и Kibo - и двете бяха добавени през 2008 г. Между 2009 г. и 2011 г. строителството беше завършено с добавянето на руския мини-изследователски модул-1 и -2 (MRM1 и MRM2), the "Спокойствие" Възел, Модулът за наблюдение на Купола, Леонардо Постоянен многофункционален модул и набор от технологии Robonaut 2.

Не бяха добавени допълнителни модули или компоненти до 2016 г., когато Bigelow Aersopace инсталира експерименталния си модул за разширяема активност Bigelow (BEAM). Всичко казано, че бяха необходими 13 години, за да бъде построена космическата станция, приблизително 100 милиарда долара, и бяха необходими повече от 100 изстрелвания на ракети и космически совалки и 160 космически пътеки.

Към пенирането на тази статия станцията е постоянно заета в продължение на 16 години и 74 дни от пристигането на Експедиция 1 на 2 ноември 2000 г. Това е най-дългото непрекъснато човешко присъствие в ниска земна орбита, като надмина Мир запис от 9 години и 357 дни.

Цел и цели:

Основната цел на МКС е четирикратна: провеждане на научни изследвания, насърчаване на космическото проучване, улесняване на образованието и информационните дейности и насърчаване на международното сътрудничество. Тези цели са подкрепени от НАСА, Руската федерална космическа агенция (Роскомос), Японската агенция за космически изследвания (JAXA), Канадската космическа агенция (CSA) и Европейската космическа агенция (ESA), с допълнителна подкрепа от други нации и институции ,

Що се отнася до научните изследвания, МКС предоставя уникална среда за провеждане на експерименти при условия на микрогравитация. Докато екипираните космически кораби осигуряват ограничена платформа, която е разположена в космоса само за ограничен период от време, ISS позволява дългосрочни проучвания, които могат да продължат години (или дори десетилетия).

На борда на МКС се провеждат много различни и непрекъснати проекти, които стават възможни с подкрепата на щатен екипаж от шест астронавта и непрекъснатост на посещение на превозни средства (което също дава възможност за подновяване и ротация на екипажа). Учените на Земята имат достъп до своите данни и са в състояние да комуникират с научните екипи по редица канали.

Многобройните области на изследванията, проведени на борда на МКС, включват астробиология, астрономия, изследвания на хората, науки за живота, физически науки, космическо време и метеорология. В случай на космическо време и метеорология, МКС е в уникална позиция да изучава тези явления, тъй като е позиция в LEO. Тук той има кратък орбитален период, което му позволява да става свидетел на времето по целия свят много пъти за един ден.

Излага се и на неща като космически лъчи, слънчев вятър, заредени субатомни частици и други явления, характеризиращи космическа среда. Медицинските изследвания на борда на МКС до голяма степен са фокусирани върху дългосрочните ефекти на микрогравитацията върху живите организми - по-специално върху нейното въздействие върху костната плътност, мускулната дегенерация и функцията на органите - което е присъщо за мисиите за космически проучвания на далечни разстояния.

МКС също провежда изследвания, които са полезни за системите за изследване на космоса. Местоположението му в LEO също позволява тестване на системи за космически кораби, които са необходими за мисии на далечни разстояния. Той също така осигурява среда, в която астронавтите могат да придобият жизненоважен опит по отношение на операции, поддръжка и ремонтни услуги - които са също толкова важни за дългосрочните мисии (като мисия до Луната и Марс).

МКС предоставя и възможности за образование благодарение на участието в експерименти, където студентите могат да проектират експерименти и да наблюдават как екипажите на МКС ги извършват. ISS астронавтите също са в състояние да ангажират класни стаи чрез видеовръзка, радио комуникации, имейл и образователни видеоклипове / уеб епизоди. Различни космически агенции поддържат и образователни материали за изтегляне въз основа на ISS експерименти и операции.

Образователната и културната работа също попада в мандата на МКС. Тези дейности се провеждат с помощта и подкрепата на участващите федерални космически агенции и са предназначени да насърчават образованието и кариерното обучение в областта STEM (наука, технически, инженерни, математически).

Един от най-известните примери за това са образователните видеоклипове, създадени от Крис Хадфийлд - канадският астронавт, който служи като командир на експедиция 35 на борда на МКС, които хронизират ежедневните дейности на астронавтите от МКС. Той насочи също много внимание към дейностите на МКС благодарение на музикалното си сътрудничество с дамите Barenaked и Wexford Gleeks, озаглавено „I.S.S. (Пее ли някой) ”(показано по-горе).

Неговият видеоклип, корица на „Космическата странност“ на Дейвид Бауи, също го спечели. Наред с привличането на допълнително внимание към МКС и неговите операции на екипажа, това беше и основен подвиг, тъй като беше единственият музикален клип, който някога е бил заснет в космоса!

Операции на борда на МКС:

Както бе отбелязано, МКС се улеснява от въртящи се екипажи и редовни изстрелвания, които транспортират доставки, експерименти и оборудване до гарата. Те са под формата на превозни средства, както и на незавинтени превозни средства, в зависимост от естеството на мисията. Екипажите обикновено се транспортират на борда на руски космически кораб "Прогрес", които се изстрелват чрез ракети "Союз" от космодрома "Байконур" в Казахстан.

Роскосмос е извършил общо 60 пътувания до МКС, използвайки космически кораб "Прогрес", докато 40 отделни изстрелвания са били извършени с помощта на ракети "Союз". Около 35 полета също бяха извършени до гарата с помощта на вече пенсионираните космически совалки на НАСА, които превозваха екипаж, експерименти и консумативи. ESA и JAXA са извършили 5 мисии за трансфер на товари, използвайки съответно Автоматизирано превозно средство (ATV) и H-II Транспортно превозно средство (HTV).

В по-последните години частни аерокосмически компании като SpaceX и Orbital ATK бяха сключени договори за предоставяне на мисии за повторно снабдяване на МКС, които те направиха, използвайки своите космически кораби Dragon и Cygnus. Очаква се допълнителни плавателни съдове, като космическия кораб Crew Dragon на SpaceX, да осигурят превоз на екипаж в бъдеще.

Наред с разработването на ракети за първи етап за многократна употреба, тези усилия се извършват отчасти за възстановяване на вътрешната способност за изстрелване в САЩ. От 2014 г. насам напрежението между Русия и САЩ доведе до нарастващи опасения относно бъдещето на руско-американското сътрудничество с програми като МКС.

Дейностите на екипажа се състоят от провеждане на експерименти и изследвания, считани за жизненоважни за космическото изследване. Тези дейности са планирани от 06:00 до 21:30 часа UTC (универсално координирано време), като почивките се правят за закуска, обяд, вечеря и редовни конференции на екипажа. Всеки член на екипажа има свои собствени помещения (включващ спален чувал), две от които са разположени в Звезда Модул и още четири инсталирани в хармония.

По време на "нощните часове" прозорците са покрити, за да създадат впечатление за тъмнина. Това е от съществено значение, тъй като станцията преживява 16 изгрева и залези на ден. Всеки ден се планират два периода на тренировка по 1 час, за да се гарантира, че рисковете от мускулна атрофия и костна загуба са сведени до минимум. Оборудването за упражнения включва две бягащи пътеки, Advanced Resistive Exercise Device (ARED) за симулирани тренировки с тежести и неподвижен велосипед.

Хигиената се поддържа благодарение на водни струи и сапун, изпускани от епруветки, както и мокри кърпички, шампоан без изплакване и паста за зъби, годни за консумация. Санирането се осигурява от две космически тоалетни - и двете с руски дизайн - на борда Звезда и спокойствие Модули. Подобно на това, което беше на разположение на космическия совал, астронавтите се закрепват към тоалетната седалка и отстраняването на отпадъците се извършва с вакуумна смукателна дупка.

Течните отпадъци се прехвърлят в системата за възстановяване на водата, където се превръщат обратно в питейна вода (да, астронавтите пият собствената си урина, след мода!). Твърдите отпадъци се събират в отделни торби, които се съхраняват в алуминиев контейнер, които след това се прехвърлят в докирания космически кораб за изхвърляне.

Храната на станцията се състои главно от сушени чрез замразяване храни във вакуумно затворени пластмасови торбички. Консервираните стоки са налични, но са ограничени поради теглото им (което ги прави по-скъпи за транспортиране). Пресните плодове и зеленчуци се доставят по време на мисии за поднасяне и се използва голям набор от подправки и подправки, за да се гарантира, че храната е ароматна - което е важно, тъй като едно от ефектите на микрогравитацията е намаленото усещане за вкус.

За да се предотврати разливането, напитките и супите се съдържат в пакети и се консумират със сламка. Твърдата храна се яде с нож и вилица, които са прикрепени към табла с магнити, за да се предотврати излитането им, докато напитките се предоставят под формата на дехидратиран прах и след това се смесват с вода. Всяка храна или трохи, които плават далеч, трябва да бъдат събрани, за да се предотврати запушването на въздушните филтри и друго оборудване.

Опасности:

Животът на борда също носи със себе си висока степен на риск. Те идват под формата на радиация, дългосрочните ефекти на микрогравитацията върху човешката физика, психологическите ефекти от престоя в космоса (т.е. стрес и нарушения на съня) и опасността от сблъсък с космическите отломки.

По отношение на радиацията обектите в нискоземната орбита са частично защитени от слънчевата радиация и космическите лъчи от магнитосферата на Земята. Въпреки това, без опазването на земната атмосфера, астронавтите все още са изложени на около 1 милисевър на ден, което е еквивалент на това, на което е изложен човек на Земята в течение на една година.

В резултат на това астронавтите са изложени на по-висок риск от развитие на рак, страдащи от ДНК и хромозомни увреждания и намалена функция на имунната система. Ето защо защитната защита и наркотиците са задължителни на борда на станцията, както и протоколи за ограничаване на експозицията. Например, по време на слънчева светкавична дейност екипажите могат да търсят убежище в по-силно защитения руски орбитален сегмент на станцията.

Както вече беше отбелязано, ефектите на микрогравитацията също имат влияние върху мускулните тъкани и костната плътност. Според проучване от 2001 г., проведено от НАСА Програма за изследване на човека (HRP) - което изследва ефектите върху тялото на астронавт Скот Кели, след като той прекара една година на борда на МКС - загубата на костна плътност настъпва със скорост над 1% на месец.

По подобен начин, доклад на космическия център на Джонсън, озаглавен „Мускулна атрофия“, посочва, че астронавтите изпитват до 20% загуба на мускулна маса при космически полети с продължителност само пет до 11 дни. В допълнение, по-новите проучвания показват, че дългосрочните ефекти от престоя в космоса включват също така намалена функция на органите, намален метаболизъм и намалено зрение.

Поради това астронавтите спортуват редовно, за да сведат до минимум загубата на мускули и кости, а хранителният им режим е проектиран така, че да се уверят, че имат подходящите хранителни вещества, за да поддържат правилната функция на органите. Отвъд това дългосрочните ефекти върху здравето и допълнителни стратегии за борба с тях все още се изследват.

Но може би най-големият риск идва под формата на орбита боклуци - ака. космически отломки. Понастоящем има над 500 000 парчета отломки, които се проследяват от НАСА и други агенции, докато обикалят около Земята. Приблизително 20 000 от тях са по-големи от софтбол, а останалите са с размер на камъче. Всичко казано, че в орбита вероятно има много милиони парчета отломки, но повечето са толкова малки, че не могат да бъдат проследени.

Тези обекти могат да пътуват със скорост до 28 163 км / ч (17 500 мили / ч), докато МКС обикаля около Земята със скорост 27 600 км / ч (17 200 мили / ч). В резултат сблъсъкът с един от тези обекти може да бъде катастрофален за МКС. Станциите са естествено екранирани, за да издържат на въздействия от малки късчета от отломки и микрометеороиди - и това екраниране е разделено между руския орбитален сегмент и американския орбитален сегмент.

В USOS екранировката се състои от тънък алуминиев лист, който се държи отделно от корпуса. Този лист кара предметите да се разпадат в облак, като по този начин разпръсква кинетичната енергия на удара, преди да достигне основния корпус. На ROS екранирането е под формата на екран от меден въглерод от пластмаса, екран от алуминиева пчелна пита и стъклена кърпа, всички от които са разположени върху корпуса.

Защитата на ROS е по-малко вероятно да бъде пробита, затова и екипажът се придвижва към ROS винаги, когато се представи по-сериозна заплаха. Но когато се сблъска с възможността за удар от по-голям обект, който се проследява, станцията изпълнява онова, което е известно като маневр за избягване на отломки (DAM). В този случай стрелките на руския орбитален сегмент стрелят, за да променят орбиталната височина на станцията, като по този начин избягват отломките.

Бъдещето на МКС:

Като се има предвид неговото разчитане на международното сътрудничество, през последните години има опасения - в отговор на нарастващото напрежение между Русия, САЩ и НАТО - относно бъдещето на Международната космическа станция. За момента обаче операциите на борда на гарата са сигурни, благодарение на ангажиментите, поети от всички основни партньори.

През януари 2014 г. администрацията на Обама обяви, че ще удължи финансирането на американската част на станцията до 2024 г. Роскосмос одобри това разширение, но също така изрази одобрение на план, който да използва елементи от руския орбитален сегмент за изграждане нова руска космическа станция.

Известна като Орбитален пилотиран комплекс за експерименти (OPSEK), предложената станция ще служи като монтажна платформа за екипирани космически кораби, пътуващи до Луната, Марс и външната Слънчева система. Имаше и предварителни съобщения, направени от руски служители за евентуални усилия за сътрудничество за изграждане на бъдеща замяна на МКС. НАСА обаче все още не е потвърдила тези планове.

През април 2015 г. правителството на Канада одобри бюджет, който включва финансиране за осигуряване на участието на CSA в МКС до 2024 г. През декември 2015 г. JAXA и НАСА обявиха плановете си за нова рамка за сътрудничество за Международната космическа станция (ISS), която включваше Япония, която удължи участието си до 2024 г. От декември 2016 г. ESA също пое ангажимент да разшири мисията си до 2024 г.

МКС представлява едно от най-големите усилия за сътрудничество и международен опит в историята, да не говорим за едно от най-големите научни начинания. В допълнение към предоставянето на място за важни научни експерименти, които не могат да бъдат проведени тук на Земята, тя също така провежда изследвания, които ще помогнат на човечеството да направи следващите си големи скокове в космоса - т.е. мисия до Марс и извън него!

На всичкото отгоре тя е била източник на вдъхновение за безброй милиони, които един ден мечтаят да отидат в космоса! Кой знае какви големи начинания ще позволи на МКС преди окончателното му извеждане - най-вероятно десетилетия от сега?

Написахме много интересни статии за МКС тук в Space Magazine. Ето Международната космическа станция постига 15 години непрекъснато човешко присъствие в орбита, Ръководство за начинаещи за гледане на Международната космическа станция, направете виртуален триизмерен космически път извън Международната космическа станция, Международно наблюдение на космическа станция и снимки на космическата станция.

За повече информация вижте Справочното ръководство на НАСА към МКС и тази статия за 10-годишнината на космическата станция.

Astronomy Cast също има подходящи епизоди по темата. Ето въпроси: Отключена Луна, енергия в черни дупки и орбитата на космическата станция и епизод 298: Космически станции, част 3 - Международна космическа станция.

Източници: