Международная космическая станция
Sep. 5th, 2019 09:39 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
alien3На прошедшей неделе ТАСС закрыл свой научно-популярный проект «Чердак». Жаль, конечно. К счастью, все накопленные материалы остались и переведены на сайт ТАСС.
В прошлом году я немного сотрудничал с «Чердаком».
Мы с Анастасией Тмур записали шесть роликов о Международной космической станции, чтобы отметить её двадцатилетие.
Съёмки были все сразу, буквально за 3-4 часа в парке рядом со Смольным.
***
Двадцать лет на орбите
В 2018 году одному из самых значимых международных космических проектов, крупнейшему искусственному обитаемому спутнику Земли — Международной космической станции (МКС) — исполнилось 20 лет. В 1993 году было подписано соглашение о создании космической станции, а уже 20 ноября 1998 года Россия вывела на орбиту первый элемент МКС. «Чердак» подготовил серию видео о создании станции и двадцатилетнем опыте освоения космических просторов на борту МКС.
Эра орбитальных станций
Александр Хохлов, конструктор ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (РТК), популяризатор космонавтики:
— В семидесятых годах прошлого века началась эра орбитальных станций. Первыми станциями были советская станция «Салют-1» и американская станция Skylab. После этого американцы перестали создавать пилотируемые станции и летали на шаттлах (англ. — shuttles). А Советский Союз начал программу долговременных орбитальных станций.
На орбите летало несколько станций «Салют», несколько военных станций «Алмаз». И в 1986 году началась программа станции «Мир». В это время в Америке строились свои планы по созданию орбитальных станций, поскольку у них были только кратковременные полеты на шаттлах. Эту станцию они назвали Freedom. Ее проектирование начали при Рональде Рейгане, продолжили при Джордже Буше-старшем. И в этот проект включили много других стран, таких как Канада, Япония и ряд европейских стран (соответственно, Европейское космическое агентство). Но американский проект оказался очень дорогим и очень громоздким. Они должны были начать создание станции в начале 1990-х годов. У них не получалось. В этот момент Советский Союз рухнул, и отечественные планы по созданию станции «Мир-2» не могли стать реальностью. На это не было ни денег, ни возможностей.
В это время еще летала станция «Мир», и в 1992 году американцы подписали уже с Россией договор о сотрудничестве в космосе. Началась программа Space Shuttle — «Мир». Американские шаттлы и экипажи стали летать на станцию «Мир». В составе российских экипажей работали американцы. И тогда родилась идея — продолжить сотрудничество, создать совместную станцию силами американцев, канадцев, европейцев, японцев и россиян. Эту станцию назвали «Международная космическая станция» (англ. — International Space Station, ISS).
Договор о станции был подписан премьер-министром России В.Н. Черномырдиным и вице-президентом США А. Гором. Подписание договора в 1993 году привело к тому, что к 1998 году был создан самый первый модуль станции — ФГБ «Заря» (так его назвали в честь того, что это была заря новой станции). Он был создан в России, но за американские деньги. Этот модуль полетел в конце 1998-го на ракете «Протон», был доставлен на орбиту. И затем на шаттле к нему был доставлен первый американский узловой модуль Node-1 (Unity). После стыковки этих двух модулей 10 декабря 1998 года на станцию перешел экипаж шаттла. И российский космонавт Сергей Крикалёв и американский астронавт Роберт Кабана открыли люк между модулем Node-1 и модулем ФГБ. Тем самым станция была объединена, и мы с того момента празднуем двадцатилетие начала полета Международной космической станции (МКС).
Есть такая замечательная книга Владимира Сыромятникова, которая называется «100 рассказов о стыковке». В первом томе он как раз рассказывал о программе «Союз» — «Аполлон», в которой были созданы стыковочные узлы АПАС (андрогинно-периферийный агрегат стыковки) — т.н. андрогинные стыковочные узлы. Они служили для стыковки российского, на тот момент советского, корабля «Союз» и американского корабля «Аполлон». Эти стыковочные узлы пригодились и для создания Международной космической станции. Те стыковочные узлы, которые стали использовать американцы и с помощью которых американские шаттлы стыковались к МКС, были созданы в РКК «Энергия» — как раз как наследие программы «Союз» — «Аполлон».
Еще есть две очень хорошие книги, которые рассказывают о начале эпохи работы МКС, — например, книга Валерия Рюмина «Год вне Земли», которая повествует о его ранних полётах на станцию «Салют» и станцию «Мир», но также рассказывает о его работе директором программы МКС. Он руководил работами по сотрудничеству между Европой, США, Канадой и Россией. В этой книге приведено очень много подробностей, которые люди обычно не знают.
Вторая книга называется «Партнёры в космосе». Это взгляд с другой стороны — из США. Сьюзан Эйзенхауэр собрала много интервью, поговорила с большим количеством специалистов из Советского Союза (России) и США, с теми, кто занимался программами «Мира» и МКС. Она рассказала о тех сложностях, которые сопутствовали программам Space Shuttle — МИР и МКС. Как сложно было партнёрам начинать вместе работать после долгого периода «холодной войны».
Строительство станции
После того как в 1998 году были выведены первые два модуля, началась активная фаза строительства станции. Российские модули доставлялись на орбиту на ракетах «Протон». Это самая тяжелая российская ракета.
Все американские модули выводились на шаттлах. К тому моменту у США было четыре космических шаттла, и только три из них участвовали в строительстве МКС. Самый первый шаттл, который начал эпоху 12 апреля 1981 года, «Колумбия» (Columbia), летал только по автономной программе и никогда не стыковался со станцией, поскольку он был тяжелым и не мог подняться на орбиту станции. Поэтому модули доставляли шаттл «Дискавери» (Discovery), «Индевор» (Endeavour) и «Атлантис» (Atlantis). Эти три шаттла работали по программе МКС, и в их грузовых отсеках можно было доставлять модули.
Следующим модулем после ФГБ и Node-1 был служебный модуль «Звезда». Этот модуль был выведен Россией, пристыкован к станции. На нем располагались системы жизнеобеспечения, каюты для экипажа, и самое главное — двигатели, которые позволяли поднимать орбиту станции в случае отсутствия грузового корабля «Прогресс» и делать маневры ухода от космического мусора. Такие маневры станции приходилось делать раньше и сейчас примерно раз в два месяца.
Американцы на шаттле доставили свой лабораторный модуль «Дестини» (Destiny), на котором было установлено американское научное оборудование, а также некоторые системы жизнеобеспечения. Были доставлены два небольших модуля: российский модуль — для выхода в космос с нашего сегмента и американский модуль — для выхода в американских скафандрах с американского сегмента.
С этого момента станция была готова к работе основных экипажей. И с конца 2000 года, с экипажа МКС-1 — это У. Шеппард, Ю. П. Гидзенко и С. К. Крикалёв, люди всегда находятся в космосе. Первый экипаж стартовал на станцию на кораблях «Союз». В дальнейшем экипажи доставлялись на космических шаттлах США. Но, к сожалению, только четыре экспедиции прошли в штатном режиме, а именно — МКС-1-4. В 2003 году шаттл «Колумбия», который, как я уже рассказывал, не летал к МКС, летал в автономном полёте… и при возвращении на Землю он погиб. Был прогар крыла. Шаттл разрушился в атмосфере, и весь экипаж из семи человек погиб. Это прекратило полеты шаттлов на два года, которые потребовались NASA для того, чтобы расследовать причины гибели шаттла.
После расследования, с 2005 года, полёты шаттлов возобновились. И с 2007 года строительство станции продолжилось. Американцы доставили еще один узловой модуль «Гармония» (Harmony). Они доставили долго ожидавший своей работы японский модуль «Кибо» («Надежда») и европейский модуль «Коламбус» (соответственно, «Колумб»). На этих модулях иностранные партнеры начали большое количество экспериментов.
Станция строилась. Американцы достроили ферму, поставили большие панели солнечных батарей. И если изначально электропитание шло с российского сегмента на американский сегмент, то в дальнейшем уже американский сегмент стал питать всю станцию (и российский сегмент также). Эта стратегия двух сегментов была проработана с самого начала и продолжалась всё время — и до сегодняшнего дня.
В американский сегмент входят все американские модули и модули иностранных партнеров, а в российский сегмент входят российские модули. Эпоха шаттлов завершилась в 2011 году. К тому моменту все основные модули американского сегмента были доставлены. Американцы доставили модуль «Спокойствие» — это их главный модуль по системам жизнеобеспечения. Туда они поставили туалет. Туда же они пристыковали очень интересный модуль «Купол». Он был сделан в Европейском космическом агентстве, в Италии.
Очень многие видеосъемки полетов МКС над Землей — полярные сияния, вспышки молний — все это снимается из модуля «Купол». Что интересно, часть модулей и американского сегмента, например, тот же модуль «Спокойствие», был создан в Италии, а не в США. Именно поэтому очень много среди европейских астронавтов, которые летают по квоте США, итальянцев (из-за того, что многие модули сделаны в Италии). Хотя всего стран, которые участвуют в проекте МКС, около пятнадцати.
Россия также вывела два своих малых модуля. Это т.н. малые исследовательские модули (МИМ-1 и МИМ-2). МИМ-1 — это единственный модуль, который был выведен на шаттле. Он не предназначался для доставки на ракете «Союз» и на ракете «Протон». Шаттл вывел его на орбиту. Модуль был пристыкован к модулю ФГБ для стыковки к нему кораблей «Союз». Модуль МИМ-2 является малым исследовательским модулем для различных экспериментов. И после того, как модуль СО-1 «Пирс», который сейчас служит для выхода в открытый космос и для стыковки кораблей «Прогресс», будет отстыкован, этот модуль станет основным шлюзовым модулем России.
К моменту завершения программы Space Shuttle, с помощью которой американцы строили свой сегмент МКС и доставляли экипажи на станцию, были запущены еще два грузовых корабля. Это европейский корабль ATV, который доставлял грузы и также служил для поднятия орбиты станции, поскольку стыковался к российскому служебному модулю сзади станции и мог поднимать орбиту. Также следует упомянуть японский модуль HTV, который доставлял грузы на американский сегмент. Оба эти модуля смогли заменить космические шаттлы, когда они перестали летать по доставкам грузов наверх, однако не могли заменить их с точки зрения возвращения грузов и доставки людей.
С 2011 года США потеряли возможность отправлять людей в космос. С этого момента все экипажи стали летать на станцию только на кораблях «Союз». С 2011 года и по сегодняшний день. Единственная книга, которая подробно описывает все полеты экипажей (но, к сожалению, только до 2003 года), — это «Мировая пилотируемая космонавтика». Книга была написана под редакцией космонавта Юрия Батурина. Основная команда, которая ее писала, — это редакция журнала «Новости космонавтики».
Книга описывает не только всю пилотируемую программу с полёта Гагарина, но и начало работы МКС. Очень хочется, чтобы вышло её продолжение, где были бы рассказы об МКС сегодняшнего периода, но пока такой книги еще нет.
Жизнь в космосе
Одна из причин, почему NASA было радо участию России в программе МКС, это наличие огромного опыта у отечественных российских специалистов по обеспечению жизнедеятельности в космосе и по медицинскому контролю здоровья космонавтов и астронавтов. Именно поэтому в нашем основном модуле СМ «Звезда» находились все первые системы жизнеобеспечения, которые позволяли космонавтам и астронавтам жить на орбите.
Я только коротко перечислю эти основные системы, а также что они делали и сейчас делают на станции. Кислород космонавты получают в системе «Электрон». Это такая система, которая электролизом разлагает воду на кислород и водород. Первоначально водород просто выбрасывался в космос, а кислород использовался для дыхания космонавтов. Но потом водород стал использоваться в реакции Сабатье (фр. — Sabatier). Об этом я расскажу дальше.
Система «Воздух» собирает углекислый газ на станции, позволяя космонавтам и астронавтам хорошо себя чувствовать. Мы все дышим, выделяем углекислый газ, и его нужно убирать. Для этого служит не только основная система. Есть вспомогательные системы — это литиевые поглотительные патроны. Основная стратегия обеспечения жизни на станции — это дублирование. Поэтому, конечно же, и у системы «Электрон», и у системы «Воздух» есть дублирующие системы. Это система на химических запасах: кислородные шашки позволяют выделять кислород в случае поломки системы «Электрон», а литиевые поглотительные патроны могут поглощать СО2, если основная система («Воздух») вдруг сломается.
Также на станции есть т.н. система БМП. Это блок удаления микропримесей. Он убирает все те вредные газы, которые человек выделяет, кроме углекислого газа. Конечно, их наличие мешает хорошему самочувствию космонавтов. Эта система состоит из огромных патронов активированного угля, который поглощает всё, что человек выделяет. Потом эти патроны активируются (регенерация), нагреваются и выбрасывают все эти отходы в открытый космос через клапаны.
Один из важнейших принципов систем жизнеобеспечения в космосе — это их замкнутость. Т. е. на борту станции стараются все использовать повторно — к примеру, воду, чтобы не доставлять очень много новой воды. Есть система регенерации воды из конденсата и из урины. Т. е. весь тот пот, который космонавт выделяет через дыхание, через кожу, собирается в системы кондиционирования на российском сегменте (позже он стал собираться подобным образом и на американском сегменте). Эта вода перерабатывается. Получается дистиллированная вода, которая затем используется либо для технических нужд (к примеру, дистиллированная вода может использоваться в системе «Электрон» для производства кислорода), либо в неё добавляются соли, необходимые человеку для питья, и эта вода используется для пакетов с кофе, с чаем, с соками. И космонавты её пьют — холодную или подогретую.
На американском сегменте сделали систему регенерации воды из урины. Такая система была на советской и российской станции «Мир». И теперь эта система есть на американском сегменте. Буквально недавно такую систему доставили и на российский сегмент. Она будет проверяться, чтобы потом опять-таки использоваться в штатной эксплуатации. Есть даже такая шутка у астронавтов: «Вчерашний кофе становится завтрашним кофе». Вся вода перерабатывается и повторно используется.
Очень важным параметром для жизни космонавтов на орбите является их питание. Для экономии массы еда обычно доставляется в сублимированном виде. Напитки, супы, многие другие блюда высушены на Земле, как та еда, которая используется для туристов. И на орбите та вода, которая перерабатывается, используется для приготовления этой пищи. Но некоторые блюда (например, вторые — мясные) доставляются в виде консервных банок. И, соответственно, у космонавтов и астронавтов есть специальные нагреватели, которые позволяют подогревать пищу в консервах и затем ее употреблять.
Также на орбите есть туалет. На российском сегменте он называется АСУ (ассенизационное санитарное устройство). Что интересно, второй туалет, который есть на станции в американском сегменте, — это тоже российский туалет. Так получилось, что российские космические туалеты — общепризнанно лучшие туалеты в мире! И NASA заказало такие туалеты у России. РКК «Энергия» с соисполнителями сделала для американцев новый туалет, и он стоит на станции. Соответственно, туалет — это критичная вещь. Если ломается туалет на российском сегменте, конечно же, наши космонавты могут пользоваться туалетом на американском сегменте. Если же вдруг он сломается на американском сегменте, все будет с точностью до наоборот. Если сломаются два туалета, то у экипажа будет примерно пять суток на то, чтобы их починить. Если они этого не сделают, то их эвакуируют со станции, поскольку пять дней еще можно пользоваться туалетами в кораблях «Союз», но они рассчитаны всего лишь на ограниченное количество времени.
Необходимым условием для жизни космонавтов и астронавтов в космосе также являются медицинский контроль и физические упражнения. Дело в том, что ни один человек не может находиться в космосе без физических тренировок больше, чем 17 суток. Это показал полёт корабля «Союз-9». После самого долговременного автономного полёта на всех орбитальных станциях ввели обязательные физические тренировки. Т. е. каждый день космонавты и астронавты по два часа занимаются физкультурой. На станции есть набор тренажеров. Это обычная беговая дорожка (она есть на обоих сегментах), велоэргометр (условный велотренажер, который позволяет космонавтам тренироваться), а также силовые нагружатели. В данный момент есть силовой нагружатель на американском сегменте aRED, на котором тренируются все экипажи, в том числе российский экипаж. В ближайшее время планируется создание российского силового нагружателя, который позволит делать силовые упражнения и на российском сегменте.
Также космонавты и астронавты проходят ежемесячный медицинский контроль. За их здоровьем следят врачи. Есть даже такая должность — врач экипажа. Медицинское обеспечение российских космонавтов производится из Института медико-биологических проблем. Они ежемесячно проверяют здоровье космонавтов, работу их внутренних органов и следят за тем, чтобы космонавты были здоровы. В случае каких-либо проблем на борту станции есть медицинские аптечки и средства для оказания первой помощи. Есть даже возможность эвакуировать космонавта или астронавта в случае серьёзных заболеваний, которые не могут быть вылечены с помощью средств телемедицины, которые есть на борту, а также с помощью тех средств, которые есть на станции. Тогда астронавта или космонавта будут эвакуировать вместе с его экипажем для оказания помощи на Земле.
По системам жизнеобеспечения есть замечательный учебник Шибанова «Обитаемость космоса и безопасность пребывания в нём». В этой книге рассказаны все основные системы, о которых я рассказал и не рассказал, — на каких принципах они работают и что нужно делать для того, чтобы люди могли работать и жить в космосе.
NASA совместно с Институтом медико-биологических проблем издало целую серию книг по медицине, по биологическим экспериментам на борту Международной космической станции. Одна из самых интересных — это пятый том данного сборника российско-американских исследований в космосе. Пятый том по космической медицине, по биологии, который посвящён тем исследованиям, которые были проведены с экипажами на борту станции, — как исследованиям их здоровья, их состояния на борту станции во время длительных шестимесячных полётов, так и биологическим экспериментам с растениями, с животными, с микроорганизмами, которые регулярно проводились на станции и будут проводиться в дальнейшем.
Вторая часть.
В прошлом году я немного сотрудничал с «Чердаком».
Мы с Анастасией Тмур записали шесть роликов о Международной космической станции, чтобы отметить её двадцатилетие.
Съёмки были все сразу, буквально за 3-4 часа в парке рядом со Смольным.
***
Двадцать лет на орбите
В 2018 году одному из самых значимых международных космических проектов, крупнейшему искусственному обитаемому спутнику Земли — Международной космической станции (МКС) — исполнилось 20 лет. В 1993 году было подписано соглашение о создании космической станции, а уже 20 ноября 1998 года Россия вывела на орбиту первый элемент МКС. «Чердак» подготовил серию видео о создании станции и двадцатилетнем опыте освоения космических просторов на борту МКС.
Эра орбитальных станций
Александр Хохлов, конструктор ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (РТК), популяризатор космонавтики:
— В семидесятых годах прошлого века началась эра орбитальных станций. Первыми станциями были советская станция «Салют-1» и американская станция Skylab. После этого американцы перестали создавать пилотируемые станции и летали на шаттлах (англ. — shuttles). А Советский Союз начал программу долговременных орбитальных станций.
На орбите летало несколько станций «Салют», несколько военных станций «Алмаз». И в 1986 году началась программа станции «Мир». В это время в Америке строились свои планы по созданию орбитальных станций, поскольку у них были только кратковременные полеты на шаттлах. Эту станцию они назвали Freedom. Ее проектирование начали при Рональде Рейгане, продолжили при Джордже Буше-старшем. И в этот проект включили много других стран, таких как Канада, Япония и ряд европейских стран (соответственно, Европейское космическое агентство). Но американский проект оказался очень дорогим и очень громоздким. Они должны были начать создание станции в начале 1990-х годов. У них не получалось. В этот момент Советский Союз рухнул, и отечественные планы по созданию станции «Мир-2» не могли стать реальностью. На это не было ни денег, ни возможностей.
В это время еще летала станция «Мир», и в 1992 году американцы подписали уже с Россией договор о сотрудничестве в космосе. Началась программа Space Shuttle — «Мир». Американские шаттлы и экипажи стали летать на станцию «Мир». В составе российских экипажей работали американцы. И тогда родилась идея — продолжить сотрудничество, создать совместную станцию силами американцев, канадцев, европейцев, японцев и россиян. Эту станцию назвали «Международная космическая станция» (англ. — International Space Station, ISS).
Договор о станции был подписан премьер-министром России В.Н. Черномырдиным и вице-президентом США А. Гором. Подписание договора в 1993 году привело к тому, что к 1998 году был создан самый первый модуль станции — ФГБ «Заря» (так его назвали в честь того, что это была заря новой станции). Он был создан в России, но за американские деньги. Этот модуль полетел в конце 1998-го на ракете «Протон», был доставлен на орбиту. И затем на шаттле к нему был доставлен первый американский узловой модуль Node-1 (Unity). После стыковки этих двух модулей 10 декабря 1998 года на станцию перешел экипаж шаттла. И российский космонавт Сергей Крикалёв и американский астронавт Роберт Кабана открыли люк между модулем Node-1 и модулем ФГБ. Тем самым станция была объединена, и мы с того момента празднуем двадцатилетие начала полета Международной космической станции (МКС).
Есть такая замечательная книга Владимира Сыромятникова, которая называется «100 рассказов о стыковке». В первом томе он как раз рассказывал о программе «Союз» — «Аполлон», в которой были созданы стыковочные узлы АПАС (андрогинно-периферийный агрегат стыковки) — т.н. андрогинные стыковочные узлы. Они служили для стыковки российского, на тот момент советского, корабля «Союз» и американского корабля «Аполлон». Эти стыковочные узлы пригодились и для создания Международной космической станции. Те стыковочные узлы, которые стали использовать американцы и с помощью которых американские шаттлы стыковались к МКС, были созданы в РКК «Энергия» — как раз как наследие программы «Союз» — «Аполлон».
Еще есть две очень хорошие книги, которые рассказывают о начале эпохи работы МКС, — например, книга Валерия Рюмина «Год вне Земли», которая повествует о его ранних полётах на станцию «Салют» и станцию «Мир», но также рассказывает о его работе директором программы МКС. Он руководил работами по сотрудничеству между Европой, США, Канадой и Россией. В этой книге приведено очень много подробностей, которые люди обычно не знают.
Вторая книга называется «Партнёры в космосе». Это взгляд с другой стороны — из США. Сьюзан Эйзенхауэр собрала много интервью, поговорила с большим количеством специалистов из Советского Союза (России) и США, с теми, кто занимался программами «Мира» и МКС. Она рассказала о тех сложностях, которые сопутствовали программам Space Shuttle — МИР и МКС. Как сложно было партнёрам начинать вместе работать после долгого периода «холодной войны».
Строительство станции
После того как в 1998 году были выведены первые два модуля, началась активная фаза строительства станции. Российские модули доставлялись на орбиту на ракетах «Протон». Это самая тяжелая российская ракета.
Все американские модули выводились на шаттлах. К тому моменту у США было четыре космических шаттла, и только три из них участвовали в строительстве МКС. Самый первый шаттл, который начал эпоху 12 апреля 1981 года, «Колумбия» (Columbia), летал только по автономной программе и никогда не стыковался со станцией, поскольку он был тяжелым и не мог подняться на орбиту станции. Поэтому модули доставляли шаттл «Дискавери» (Discovery), «Индевор» (Endeavour) и «Атлантис» (Atlantis). Эти три шаттла работали по программе МКС, и в их грузовых отсеках можно было доставлять модули.
Следующим модулем после ФГБ и Node-1 был служебный модуль «Звезда». Этот модуль был выведен Россией, пристыкован к станции. На нем располагались системы жизнеобеспечения, каюты для экипажа, и самое главное — двигатели, которые позволяли поднимать орбиту станции в случае отсутствия грузового корабля «Прогресс» и делать маневры ухода от космического мусора. Такие маневры станции приходилось делать раньше и сейчас примерно раз в два месяца.
Американцы на шаттле доставили свой лабораторный модуль «Дестини» (Destiny), на котором было установлено американское научное оборудование, а также некоторые системы жизнеобеспечения. Были доставлены два небольших модуля: российский модуль — для выхода в космос с нашего сегмента и американский модуль — для выхода в американских скафандрах с американского сегмента.
С этого момента станция была готова к работе основных экипажей. И с конца 2000 года, с экипажа МКС-1 — это У. Шеппард, Ю. П. Гидзенко и С. К. Крикалёв, люди всегда находятся в космосе. Первый экипаж стартовал на станцию на кораблях «Союз». В дальнейшем экипажи доставлялись на космических шаттлах США. Но, к сожалению, только четыре экспедиции прошли в штатном режиме, а именно — МКС-1-4. В 2003 году шаттл «Колумбия», который, как я уже рассказывал, не летал к МКС, летал в автономном полёте… и при возвращении на Землю он погиб. Был прогар крыла. Шаттл разрушился в атмосфере, и весь экипаж из семи человек погиб. Это прекратило полеты шаттлов на два года, которые потребовались NASA для того, чтобы расследовать причины гибели шаттла.
После расследования, с 2005 года, полёты шаттлов возобновились. И с 2007 года строительство станции продолжилось. Американцы доставили еще один узловой модуль «Гармония» (Harmony). Они доставили долго ожидавший своей работы японский модуль «Кибо» («Надежда») и европейский модуль «Коламбус» (соответственно, «Колумб»). На этих модулях иностранные партнеры начали большое количество экспериментов.
Станция строилась. Американцы достроили ферму, поставили большие панели солнечных батарей. И если изначально электропитание шло с российского сегмента на американский сегмент, то в дальнейшем уже американский сегмент стал питать всю станцию (и российский сегмент также). Эта стратегия двух сегментов была проработана с самого начала и продолжалась всё время — и до сегодняшнего дня.
В американский сегмент входят все американские модули и модули иностранных партнеров, а в российский сегмент входят российские модули. Эпоха шаттлов завершилась в 2011 году. К тому моменту все основные модули американского сегмента были доставлены. Американцы доставили модуль «Спокойствие» — это их главный модуль по системам жизнеобеспечения. Туда они поставили туалет. Туда же они пристыковали очень интересный модуль «Купол». Он был сделан в Европейском космическом агентстве, в Италии.
Очень многие видеосъемки полетов МКС над Землей — полярные сияния, вспышки молний — все это снимается из модуля «Купол». Что интересно, часть модулей и американского сегмента, например, тот же модуль «Спокойствие», был создан в Италии, а не в США. Именно поэтому очень много среди европейских астронавтов, которые летают по квоте США, итальянцев (из-за того, что многие модули сделаны в Италии). Хотя всего стран, которые участвуют в проекте МКС, около пятнадцати.
Россия также вывела два своих малых модуля. Это т.н. малые исследовательские модули (МИМ-1 и МИМ-2). МИМ-1 — это единственный модуль, который был выведен на шаттле. Он не предназначался для доставки на ракете «Союз» и на ракете «Протон». Шаттл вывел его на орбиту. Модуль был пристыкован к модулю ФГБ для стыковки к нему кораблей «Союз». Модуль МИМ-2 является малым исследовательским модулем для различных экспериментов. И после того, как модуль СО-1 «Пирс», который сейчас служит для выхода в открытый космос и для стыковки кораблей «Прогресс», будет отстыкован, этот модуль станет основным шлюзовым модулем России.
К моменту завершения программы Space Shuttle, с помощью которой американцы строили свой сегмент МКС и доставляли экипажи на станцию, были запущены еще два грузовых корабля. Это европейский корабль ATV, который доставлял грузы и также служил для поднятия орбиты станции, поскольку стыковался к российскому служебному модулю сзади станции и мог поднимать орбиту. Также следует упомянуть японский модуль HTV, который доставлял грузы на американский сегмент. Оба эти модуля смогли заменить космические шаттлы, когда они перестали летать по доставкам грузов наверх, однако не могли заменить их с точки зрения возвращения грузов и доставки людей.
С 2011 года США потеряли возможность отправлять людей в космос. С этого момента все экипажи стали летать на станцию только на кораблях «Союз». С 2011 года и по сегодняшний день. Единственная книга, которая подробно описывает все полеты экипажей (но, к сожалению, только до 2003 года), — это «Мировая пилотируемая космонавтика». Книга была написана под редакцией космонавта Юрия Батурина. Основная команда, которая ее писала, — это редакция журнала «Новости космонавтики».
Книга описывает не только всю пилотируемую программу с полёта Гагарина, но и начало работы МКС. Очень хочется, чтобы вышло её продолжение, где были бы рассказы об МКС сегодняшнего периода, но пока такой книги еще нет.
Жизнь в космосе
Одна из причин, почему NASA было радо участию России в программе МКС, это наличие огромного опыта у отечественных российских специалистов по обеспечению жизнедеятельности в космосе и по медицинскому контролю здоровья космонавтов и астронавтов. Именно поэтому в нашем основном модуле СМ «Звезда» находились все первые системы жизнеобеспечения, которые позволяли космонавтам и астронавтам жить на орбите.
Я только коротко перечислю эти основные системы, а также что они делали и сейчас делают на станции. Кислород космонавты получают в системе «Электрон». Это такая система, которая электролизом разлагает воду на кислород и водород. Первоначально водород просто выбрасывался в космос, а кислород использовался для дыхания космонавтов. Но потом водород стал использоваться в реакции Сабатье (фр. — Sabatier). Об этом я расскажу дальше.
Система «Воздух» собирает углекислый газ на станции, позволяя космонавтам и астронавтам хорошо себя чувствовать. Мы все дышим, выделяем углекислый газ, и его нужно убирать. Для этого служит не только основная система. Есть вспомогательные системы — это литиевые поглотительные патроны. Основная стратегия обеспечения жизни на станции — это дублирование. Поэтому, конечно же, и у системы «Электрон», и у системы «Воздух» есть дублирующие системы. Это система на химических запасах: кислородные шашки позволяют выделять кислород в случае поломки системы «Электрон», а литиевые поглотительные патроны могут поглощать СО2, если основная система («Воздух») вдруг сломается.
Также на станции есть т.н. система БМП. Это блок удаления микропримесей. Он убирает все те вредные газы, которые человек выделяет, кроме углекислого газа. Конечно, их наличие мешает хорошему самочувствию космонавтов. Эта система состоит из огромных патронов активированного угля, который поглощает всё, что человек выделяет. Потом эти патроны активируются (регенерация), нагреваются и выбрасывают все эти отходы в открытый космос через клапаны.
Один из важнейших принципов систем жизнеобеспечения в космосе — это их замкнутость. Т. е. на борту станции стараются все использовать повторно — к примеру, воду, чтобы не доставлять очень много новой воды. Есть система регенерации воды из конденсата и из урины. Т. е. весь тот пот, который космонавт выделяет через дыхание, через кожу, собирается в системы кондиционирования на российском сегменте (позже он стал собираться подобным образом и на американском сегменте). Эта вода перерабатывается. Получается дистиллированная вода, которая затем используется либо для технических нужд (к примеру, дистиллированная вода может использоваться в системе «Электрон» для производства кислорода), либо в неё добавляются соли, необходимые человеку для питья, и эта вода используется для пакетов с кофе, с чаем, с соками. И космонавты её пьют — холодную или подогретую.
На американском сегменте сделали систему регенерации воды из урины. Такая система была на советской и российской станции «Мир». И теперь эта система есть на американском сегменте. Буквально недавно такую систему доставили и на российский сегмент. Она будет проверяться, чтобы потом опять-таки использоваться в штатной эксплуатации. Есть даже такая шутка у астронавтов: «Вчерашний кофе становится завтрашним кофе». Вся вода перерабатывается и повторно используется.
Очень важным параметром для жизни космонавтов на орбите является их питание. Для экономии массы еда обычно доставляется в сублимированном виде. Напитки, супы, многие другие блюда высушены на Земле, как та еда, которая используется для туристов. И на орбите та вода, которая перерабатывается, используется для приготовления этой пищи. Но некоторые блюда (например, вторые — мясные) доставляются в виде консервных банок. И, соответственно, у космонавтов и астронавтов есть специальные нагреватели, которые позволяют подогревать пищу в консервах и затем ее употреблять.
Также на орбите есть туалет. На российском сегменте он называется АСУ (ассенизационное санитарное устройство). Что интересно, второй туалет, который есть на станции в американском сегменте, — это тоже российский туалет. Так получилось, что российские космические туалеты — общепризнанно лучшие туалеты в мире! И NASA заказало такие туалеты у России. РКК «Энергия» с соисполнителями сделала для американцев новый туалет, и он стоит на станции. Соответственно, туалет — это критичная вещь. Если ломается туалет на российском сегменте, конечно же, наши космонавты могут пользоваться туалетом на американском сегменте. Если же вдруг он сломается на американском сегменте, все будет с точностью до наоборот. Если сломаются два туалета, то у экипажа будет примерно пять суток на то, чтобы их починить. Если они этого не сделают, то их эвакуируют со станции, поскольку пять дней еще можно пользоваться туалетами в кораблях «Союз», но они рассчитаны всего лишь на ограниченное количество времени.
Необходимым условием для жизни космонавтов и астронавтов в космосе также являются медицинский контроль и физические упражнения. Дело в том, что ни один человек не может находиться в космосе без физических тренировок больше, чем 17 суток. Это показал полёт корабля «Союз-9». После самого долговременного автономного полёта на всех орбитальных станциях ввели обязательные физические тренировки. Т. е. каждый день космонавты и астронавты по два часа занимаются физкультурой. На станции есть набор тренажеров. Это обычная беговая дорожка (она есть на обоих сегментах), велоэргометр (условный велотренажер, который позволяет космонавтам тренироваться), а также силовые нагружатели. В данный момент есть силовой нагружатель на американском сегменте aRED, на котором тренируются все экипажи, в том числе российский экипаж. В ближайшее время планируется создание российского силового нагружателя, который позволит делать силовые упражнения и на российском сегменте.
Также космонавты и астронавты проходят ежемесячный медицинский контроль. За их здоровьем следят врачи. Есть даже такая должность — врач экипажа. Медицинское обеспечение российских космонавтов производится из Института медико-биологических проблем. Они ежемесячно проверяют здоровье космонавтов, работу их внутренних органов и следят за тем, чтобы космонавты были здоровы. В случае каких-либо проблем на борту станции есть медицинские аптечки и средства для оказания первой помощи. Есть даже возможность эвакуировать космонавта или астронавта в случае серьёзных заболеваний, которые не могут быть вылечены с помощью средств телемедицины, которые есть на борту, а также с помощью тех средств, которые есть на станции. Тогда астронавта или космонавта будут эвакуировать вместе с его экипажем для оказания помощи на Земле.
По системам жизнеобеспечения есть замечательный учебник Шибанова «Обитаемость космоса и безопасность пребывания в нём». В этой книге рассказаны все основные системы, о которых я рассказал и не рассказал, — на каких принципах они работают и что нужно делать для того, чтобы люди могли работать и жить в космосе.
NASA совместно с Институтом медико-биологических проблем издало целую серию книг по медицине, по биологическим экспериментам на борту Международной космической станции. Одна из самых интересных — это пятый том данного сборника российско-американских исследований в космосе. Пятый том по космической медицине, по биологии, который посвящён тем исследованиям, которые были проведены с экипажами на борту станции, — как исследованиям их здоровья, их состояния на борту станции во время длительных шестимесячных полётов, так и биологическим экспериментам с растениями, с животными, с микроорганизмами, которые регулярно проводились на станции и будут проводиться в дальнейшем.
Вторая часть.
Tags:
