Зачем нужы космические станции - Космическая станция МКС Союз Мир » 2024

Вернер фон Браун, архитектор американской космической программы, интегрировал космические станции в свое долгосрочное видение освоения космоса силами США. Сопровождая многочисленные статьи фон Брауна на космическую тему в популярных журналах, художники оформляли их рисунками концептов космических станций. Эти статьи и рисунки в свое время поспособствовали развитию общественного воображения и подогрели интерес к космическим исследованиям.

В этих концептах космических станций люди жили и работали в открытом космосе. Большинство станций были похожи на огромные колеса, которые вращались и генерировали искусственную гравитацию. Корабли приходили и уходили, как в обычном порту. Они доставляли грузы, пассажиров и материалы с Земли. Уходящие рейсы направлялись на Землю, Луну, Марс и дальше. В то время человечество не до конца понимало, что видение фон Брауна станет реальностью очень скоро.

США и Россия развивают орбитальные космические станции с 1971 года. Первыми станциями в космосе были российский «Салют», американский Skylab и российский «Мир». А с 1998 года США, Россия, Европейское космическое агентство, Канада, Япония и другие страны построили и стали развивать Международную космическую станцию (МКС) на земной орбите. На МКС люди живут и работают в космосе уже больше десяти лет.

В этой статье мы рассмотрим первые программы космических станций, их использование в настоящем и будущем. Но сначала давайте подробно разберемся, зачем вообще нужны эти космические станции.

Зачем строить космические станции?

Есть масса причин для строительства и эксплуатации космических станций, включая исследования, промышленность, разведку и даже туризм. Первые космические станции были построены для изучения долгосрочных последствий влияния невесомости на организм человека. В конце концов, если астронавты когда-нибудь полетят на Марс или на другие планеты, сначала нам нужно узнать, как длительное воздействие невесомости влияет на людей в течение месяцев долгого полета.

Космические станции также представляют собой передовую для исследований, которые невозможно провести на Земле. Например, гравитация изменяет способ организации атомов в кристаллы. В невесомости может сформироваться практически идеальный кристалл. Такие кристаллы могут стать отличными полупроводниками и лечь в основу мощных компьютеров. В 2016 году NASA планирует основать на МКС лабораторию для исследования сверхнизких температур в условиях невесомости. Другой эффект гравитации — в процессе горения направленных потоков она порождает нестабильное пламя, в результате чего изучение их становится достаточно трудным. В невесомости запросто можно исследовать стабильные малоподвижные потоки пламени. Это может стать полезным для изучения процесса горения и создания печей, которые будут меньше загрязнять окружающую среду.

Высоко над Землей перед глазами участников космической станции открывается уникальный вид на земную погоду, рельеф, растительность, океаны и атмосферу. Кроме того, поскольку космические станции выше атмосферы Земли, их можно использовать в качестве пилотируемых обсерваторий для космических телескопов. Атмосфера Земли не будет мешать. Космический телескоп Хаббла сделал массу невероятных открытий именно благодаря своей дислокации.

Космические станции можно приспособить в качестве космических отелей. Именно Virgin Galactic, которая в настоящее время активно развивает космический туризм, планирует основать отели в космосе. С ростом коммерческого освоения космоса космические станции могут стать портами для экспедиций на другие планеты, а также целыми городами и колониями, которые могли бы разгрузить перенаселенную планету.

Теперь, когда мы узнали, зачем нужны космические станции, давайте посетим некоторые из них. Начнем со станции «Салют» — первой из космических.

«Салют»: первая космическая станция

Россия (а тогда Советский Союз) первой вывела космическую станцию на орбиту. Станция «Салют-1» вышла на орбиту в 1971 году, став сочетанием космических систем «Алмаз» и «Союз». Система «Алмаз» первоначально создавалась для военных целей. Космический корабль «Союз» перевозил космонавтов с Земли на космическую станцию и обратно.

«Салют-1» была 15 метров в длину и состояла из трех основных отсеков, где располагались рестораны и зоны отдыха, хранилища еды и воды, туалет, станция управления, тренажеры и научное оборудование. Первоначально экипаж «Союз-10» должен был жить на борту «Салют-1», но их миссия столкнулась с проблемами стыковки, которая помешала войти в космическую станцию. Экипаж «Союза-11» стал первым, успешно поселившимся на «Салют-1», на котором проживал в течение 24 дней. Тем не менее этот экипаж трагически погиб по возвращению на Землю, когда капсула разгерметизировалась при входе в атмосферу. Дальнейшие миссии на «Салют-1» были отменены, а космический корабль «Союз» был переработан.

После «Союза-11», Советы запустили еще одну космическую станцию, «Салют-2», но она не смогли выйти на орбиту. Потом были «Салюты-3-5». Эти запуски испытали новый космический аппарат «Союз» и экипаж для длительных миссий. Одним из недостатков этих космических станций было то, что у них был только один стыковочный узел для корабля «Союз», и его нельзя было повторно использовать.

29 сентября 1977 года Советский Союз запустил «Салют-6». Эта станция была оснащена вторым стыковочным узлом, поэтому станцию можно было повторно отправить, используя беспилотное судно «Прогресс». «Салют-6» работал с 1977 по 1982 год. В 1982 году был запущен последний «Салют-7». Он приютил 11 экипажей и проработал в течение 800 дней. Программа «Салют» в конечном итоге привела к разработке космической станции «Мир», о которой мы поговорим позже. Сначала давайте рассмотрим первую американскую космическую станцию Skylab.

Skylab: первая американская космическая станция

США вывели свою первую и единственную космическую станцию Skylab-1 на орбиту в 1973 году. Во время старта космическая станция была повреждена. Метеоритный щит и одна из двух основных солнечных панелей станции были сорваны, а другая солнечная панель не раскрылась полностью. По этим причинам у Skylab было мало электричества, а внутренняя температура поднималась до 52 градусов Цельсия.

Первый экипаж «Skylab-2» был запущен через 10 дней, чтобы починить слегка поврежденную станцию. Экипаж «Skylab-2» раскрыл оставшуюся солнечную панель и настроил зонтичный тент для охлаждения станции. После ремонта станции астронавты провели 28 дней в космосе, проводя научные и биомедицинские исследования.

Будучи модифицированной третьей ступенью ракеты «Сатурн-5», Skylab состояла из следующих частей:

• Орбитальная мастерская (в ней жила и работала четверть экипажа).
  
• Шлюзовый модуль (позволявший выход на внешнюю часть станции).
  
• Множественный стыковочный шлюз (позволял сразу нескольким кораблям «Аполлон» стыковаться со станцией одновременно).
  
• Крепление для телескопа «Аполлон» (там были телескопы для наблюдений за Солнцем, звездами и Землей). Имейте в виду, что космический телескоп Хаббла тогда еще не был построен.
  
• Космический аппарат «Аполлон» (командный и служебный модуль для транспортировки экипажа на Землю и обратно).
  

Skylab был укомплектован двумя дополнительными экипажами. Оба этих экипажа провели 59 и 84 дня на орбите соответственно.

Skylab не должен был стать постоянной космической дачей, а скорее мастерской, в которой США протестировали бы влияние длительного пребывания в космосе на тело человека. Когда третий экипаж покинул станцию, она была заброшена. Очень скоро интенсивная солнечная вспышка свела ее с орбиты. Станция упала в атмосферу и сгорела над Австралией в 1979 году.

Станция «Мир»: первая постоянная космическая станция

В 1986 году русские запустили космическую станцию «Мир», которая должна была стать постоянным домом в пространстве. Первый экипаж, состоявший из космонавтов Леонида Кизима и Владимира Соловьева, провел на борту 75 дней. В течение следующих 10 лет «Мир» постоянно усовершенствовалась и состояла из следующих частей:

• Жилые помещения (где располагались отдельные каюты экипажа, туалет, душ, кухня и мусорный отсек).
  
• Переходный отсек для дополнительных модулей станции.
  
• Промежуточный отсек, соединявший рабочий модуль с задними стыковочными портами.
  
• Топливный отсек, в котором хранились топливные баки и ракетные двигатели.
  
• Астрофизический модуль «Квант-1», в котором были телескопы для изучения галактик, квазаров и нейтронных звезд.
  
• Научный модуль «Квант-2», предоставлявший оборудование для биологических исследований, наблюдений за Землей и космических прогулок.
  
• Технологический модуль «Кристалл», в котором проводились биологические эксперименты; он был оснащен доком, к которому могли пристыковаться американские шаттлы.
  
• Модуль «Спектр» использовался для наблюдений за природными ресурсами Земли и земной атмосферой, а также для поддержки биологических и естественнонаучных экспериментов.
  
• Модуль «Природа» содержал радар и спектрометры для изучения атмосферы Земли.
  
• Стыковочный модуль с портами для будущих стыковок.
  
• Судно снабжения «Прогресс» — беспилотный корабль дооснащения, который привозил новую пищу и оборудование с Земли, а также увозил отходы.
  
• Космический аппарат «Союз» обеспечивал основной транспорт с Земли и обратно.
  

В 1994 году в рамках подготовки к Международной космической станции астронавты NASA провели время на борту «Мира». Во время пребывания одного из четырех космонавтов, Джерри Линенджера, на станции «Мир» возник бортовой пожар. Во время пребывания Майкла Фоала, другого из четырех космонавтов, судно снабжения «Прогресс» врезалось в «Мир».

Российское космическое агентство больше не могло содержать «Мир», поэтому вместе с NASA договорилось отказаться от «Мира» и сосредоточиться на МКС. 16 ноября 2000 года было решено отправить «Мир» на Землю. В феврале 2001 года ракетные двигатели «Мира» замедлили станцию. Она вошла в земную атмосферу 23 марта 2001 года, сгорела и развалилась. Обломки упали в южной части Тихого океана возле Австралии. Это положило конец первой постоянной космической станции.

Международная космическая станция (МКС)

В 1984 году президент США Рональд Рейган предложил странам объединиться и построить постоянно обитаемую космическую станцию. Рейган видел, что промышленность и правительства будут поддерживать станцию. Чтобы снизить огромные затраты, США скооперировалась с 14 другими странами (Канадой, Японией, Бразилией и Европейским космическим агентством, представленным остальными странами). В процессе планирования и после развала Советского Союза США пригласили Россию в кооперацию в 1993 году. Число стран-участников выросло до 16. NASA взяло на себя инициативу в координации строительства МКС.

Сборка МКС на орбите началась в 1998 году. 31 октября 2000 года был запущен первый экипаж из России. Три человека провели почти пять месяцев на борту МКС, активируя системы и проводя эксперименты.

В октябре 2003 года Китай стал третьей космической державой, и с тех пор занимается полноценной разработкой космической программы, а в 2011 году вывел на орбиту лабораторию «Тяньгун-1». «Тяньгун» стал первым модулем для будущей космической станции Китая, которую планировалось завершить к 2020 году. Космическая станция может служить как гражданским, так и военным целям.

Будущее космических станций

На самом деле мы находимся только в самом начале развития космических станций. МКС стала огромным шагом вперед после «Салюта», Skylab и «Мира», но мы все еще далеки от реализации крупных космических станций или колоний, о которых писали фантасты. Ни на одной из космических станций до сих пор нет гравитации. Одна из причина для этого — нам нужно место, в котором мы сможем проводить эксперименты в условиях невесомости. Другая — у нас просто нет технологий для вращения такой крупной структуры, чтобы производить искусственную гравитацию. В будущем искусственная гравитация станет обязательной для космических колоний с крупным населением.

Другая интересная идея заключается в расположении космической станции. МКС требует периодического ускорения из-за нахождения на низкой околоземной орбите. Тем не менее есть два места между Землей и Луной, которые называются точками Лагранжа L-4 и L-5. В этих точках земная и лунная гравитации сбалансированы, поэтому объект не будет притягиваться Землей или Луной. Орбита будет стабильной. Сообщество, которое именует себя «обществом L5», было сформировано 25 лет назад и продвигает идею расположения космической станции в одной из этих точек. Чем больше мы узнаем о работе МКС, тем лучше будет следующая космическая станция, и мечты фон Брауна и Циолковского наконец станут реальностью.

1

---

Новое по теме: Наука » Обзоры

Тематические новости: