Состав MKC (Заря — Колумбус)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Конфигурация МКС
Функционально-грузовой блок «Заря»
Развертывание МКС началось запуском 20 ноября 1998 года (09:40:00 ДМВ) с помощью российской ракеты-носителя «Протон» функционально-грузового блока (ФГБ) «Заря», также созданного в России.
Функционально-грузовой блок «Заря» является первым элементом Международной космической станции (МКС). Он разработан и изготовлен ГКНПЦ имени М.В. Хруничева (г. Москва, Россия) в соответствии с контрактом, заключенным с генеральным субподрядчиком по проекту МКС — компанией «Боинг» (г. Хьюстон, штат Техас, США). С этого модуля начинается сборка МКС на околоземной орбите. На начальной стадии сборки ФГБ обеспечивает управление полетом связки модулей, электропитание, связь, прием, хранение и перекачку топлива.
Схема функционально-грузового блока «Заря»
| Параметр | Значение |
| Масса на орбите | 20260 кг |
| Длина по корпусу | 12990 мм |
| Максимальный диаметр | 4100 мм |
| Объем герметичных отсеков | 71.5 куб.м |
| Размах солнечных батарей | 24400 мм |
| 28 кв.м | |
| Гарантированная среднесуточная мощность электроснабжения напряжением 28 в | 3 кВт |
| Мощность электроснабжения американского сегмента | до 2 кВт |
| Масса заправляемого топлива | до 6100 кг |
| Высота рабочей орбиты | 350-500 км |
| 15 лет |
Компоновка ФГБ включает в себя приборно-грузовой отсек (ПГО) и герметичный адаптер (ГА), предназначенный для размещения бортовых систем, обеспечивающих механическую стыковку с другими модулями МКС и прибывающими на МКС кораблями. ГА отделен от ПГО герметичной сферической переборкой, в которой имеется люк диаметром 800 мм. На внешней поверхности ГА имеется специальный узел для механического захвата ФГБ манипулятором корабля «Шаттл». Герметичный объем ПГО составляет 64,5 куб.м, ГА — 7,0 куб.м. Внутреннее пространство ПГО и ГА разделено на две зоны: приборную и жилую. В приборной зоне размещены блоки бортовых систем. Жилая зона предназначена для работы экипажа. В ней находятся элементы систем контроля и управления бортовым комплексом, а также аварийного оповещения и предупреждения. Приборная зона отделена от жилой зоны панелями интерьера.
ПГО функционально разделен на три отсека: ПГО- 2 — это коническая секция ФГБ, ПГО-З — примыкающая к ГА цилиндрическая секция, ПГО-1 — цилиндрическая секция между ПГО-2 и ПГО-З.
Соединительный модуль «Юнити»
Первым изготовленным в США элементом Международной космической станции является модуль Node 1 («первый узловой»), называемый также Unity («Единство» или «Единение»).
Модуль Node 1 был изготовлен на предприятии The Boeing Co. в г.Хантсвилл (Алабама).
В модуле установлено свыше 50000 деталей, 216 трубопроводов перекачки жидкостей и газов, 121 кабель внутреннего и наружного монтажа общей длиной порядка 10 км.
Модуль доставлен и установлен экипажем шатла Индевор (STS-88) 7 декабря 1998 года. Состав экипажа: командир Роберт Кабана, пилот Фредерик Стёркоу, специалисты полета Джерри Росс, Нэнси Кёрри, Джеймс Ньюман и Сергей Крикалев.
Модуль «Unity» — выполненная из алюминия цилиндрическая конструкция с шестью люками для подсоединения других компонентов станции — четыре из которых (радиальные) представляют собой закрытые люками проемы с рамами, а два торцевых оснащены замками, к которым присоединены стыковочные адаптеры, имеющие по два осевых стыковочных узла., образует коридор, соединяющий жилые и рабочие помещения Международной космической станции. Этот узел, длиной 5,49 м и диаметром 4,58 м, соединен с функциональным грузовым блоком «Заря».
Кроме подсоединения к модулю «Заря», этот узел служит коридором, соединяющим американский лабораторный модуль, американский обитаемый модуль (жилые отсеки) и воздушный шлюз.
Через модуль «Unity» проходят важные системы и коммуникации, такие как трубопроводы подачи жидкостей, газов, средства регулирования среды, системы жизнеобеспечения, электроснабжения и передачи данных.
В Космическом центре им.Кеннеди Unity был оснащен двумя герметичными стыковочными адаптерами PMA (Pressurized Mating Adapter), имеющими вид несимметричных конических коронок. Адаптер PMA-1 обеспечит стыковку американских и российских компонентов станции, PMA-2 – стыковку к ней кораблей Space Shuttle. В адаптерах размещены компьютеры, обеспечивающие функции контроля и управления модулем Unity, а также передачу данных, речевой информации и видеосвязь с хьюстонским ЦУПом на первых этапах монтажа МКС, дополняя российские системы связи, установленные в модуле «Заря». Элементы адаптеров построены на предприятии компании Boeing в г.Хантингтон-Бич, шт.Калифорния.
Unity с двумя адаптерами в пусковой конфигурации имеет длину 10.98 м и массу около 11500 кг.
Проектирование и изготовление модуля Unity обошлось примерно в 300 млн $.
Служебный модуль «Звезда»
Служебный модуль (СМ) «Звезда» был выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем «Протон» 12.07.2000г. (07:56:36 ДМВ) и 26.07.2000г. пристыкован к функционально-грузовому блоку (ФГБ) МКС.
Конструктивно СМ «Звезда» состоит из четырех отсеков: трех герметичных – переходного отсека (ПхО), рабочего отсека (РО) и промежуточной камеры (ПрК), а также негерметичного агрегатного отсека (АО), в котором размещена объединенная двигательная установка (ОДУ). Корпус герметичных отсеков выполнен из алюминиево-магниевого сплава и представляет собой сварную конструкцию, состоящую из блоков цилиндрической, конической и сферической формы.
Переходный отсек предназначен для обеспечения перехода членов экипажа между СМ и другими модулями МКС. Он также выполняет функции шлюзового отсека при выходе членов экипажа в открытый космос, для чего на боковой крышке имеется клапан сброса давления.
По форме ПхО представляет собой сочетание сферы диаметром 2.2 м и усеченного конуса с диаметрами оснований 1.35 м и 1.9 м. Длина ПхО – 2.78 м, герметичный объем – 6.85 м3. Конусной частью (большим диаметром) ПхО крепится к РО. На сферической части ПхО установлены три гибридных пассивных стыковочных агрегата ССВП-М Г8000 (один осевой и два боковых). К осевому узлу на ПхО стыкуется ФГБ «Заря». На верхнем узле ПхО планируется установка Научно-энергетической платформы (НЭП). К нижнему стыковочному узлу ПхО должен сначала причалить Стыковочный отсек №1, а затем – Универсальный стыковочный модуль (УСМ).
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение |
| Стыковочные узлы | 4 шт. |
| Иллюминаторы | 13 шт. |
| Масса модуля на этапе выведения | 22776 кг |
| Масса на орбите после отделения от РН | 20295 кг |
| Габариты модуля: | |
| длина с обтекателем и промежуточным отсеком | 15,95 м |
| длина без обтекателя и промежуточного отсека | 12,62 м |
| длина по корпусу | 13.11 м |
| ширина с раскрытой солнечной батареей | 29,73 м |
| максимальный диаметр | 4.35 м |
| объем герметичных отсеков | 89.0 м3 |
| внутренний объем с оборудованием | 75,0 м3 |
| объем обитания экипажа | 46.7 м3 |
| Обеспечение жизнедеятельности экипажа | до 6 человек |
| Размах солнечных батарей | 29.73 м |
| Площадь фотоэлектрических элементов | 76 м2 |
| Максимальная выходная мощность солнечных батарей | 13.8 кВт |
| Длительность функционирования на орбите | 15 лет |
| Система электроснабжения: | |
| рабочее напряжение, В | 28 |
| мощность солнечных батарей, кВт | 10 |
| Двигательная установка: | |
| маршевые двигатели, кгс | 2?312 |
| двигатели ориентации, кгс | 32?13,3 |
| масса окислителя (тетроксида азота), кг | 558 |
| масса горючего (НДМГ), кг | 302 |
Основные функции:
На наружной поверхности ПхО имеются кронштейны, на которых закреплены поручни, три комплекта антенн (АР-ВКА, 2АР-ВКА и 4АО-ВКА) системы «Курс» для трех стыковочных узлов, стыковочные мишени, агрегаты СТР, блок дозаправки ДУ, телекамера, бортовые огни и другое оборудование. Наружная поверхность закрыта панелями ЭВТИ и противометеоритными экранами. В ПхО имеется четыре иллюминатора.
Рабочий отсек предназначен для размещения основной части бортовых систем и оборудования СМ, для жизни и работы экипажа.
Корпус РО состоит из двух цилиндров разных диаметров (2.9 м и 4.1 м), соединенных между собой коническим переходником. Длина цилиндра малого диаметра – 3.5 м, большого – 2.9 м. Переднее и заднее днища – сферические. Общая длина РО – 7.7 м, герметичный объем с оборудованием – 75.0 м3, объем обитания экипажа – 35.1 м3. Панели интерьера отделяют жилую зону от приборной, а также от корпуса РО.
В РО имеется 8 иллюминаторов.
Жилые помещения РО оборудованы средствами обеспечения жизнедеятельности экипажа. В зоне малого диаметра РО находится центральный пост управления станцией с блоками контроля и аварийно-предупредительными пультами. В зоне большого диаметра РО имеются две персональные каюты (объемом 1.2 м3 каждая), санитарный отсек с умывальником и ассенизационным устройством (объемом 1.2 м3), кухня с холодильником-морозильником, рабочий стол со средствами фиксации, медицинская аппаратура, тренажеры для физических упражнений, небольшая шлюзовая камера для отделения контейнеров с отходами и малых КА.
Снаружи корпус РО закрыт многослойной экранно-вакуумной теплоизоляцией (ЭВТИ). На цилиндрических частях установлены радиаторы, которые выполняют также функции противометеоритных экранов. Незащищенные радиаторами участки закрыты углепластиковыми экранами сотовой конструкции.
На внешней поверхности РО установлены поручни, которыми члены экипажа могут пользоваться для перемещения и фиксации во время работы в открытом космосе.
Снаружи малого диаметра РО установлены датчики системы управления движением и навигацией (СУДН) для ориентации по Солнцу и Земле, четыре датчика системы ориентации СБ и другое оборудование.
Промежуточная камера предназначена для обеспечения перехода космонавтов между СМ и кораблями «Союз» или «Прогресс», пристыкованными к кормовому стыковочному агрегату.
ПрК по форме представляет собой цилиндр диаметром 2.0 м и длиной 2.34 м. Внутренний объем – 7.0 м3.
ПрК снабжена одним пассивным стыковочным агрегатом, расположенным по продольной оси СМ. Узел предназначен для стыковок грузовых и транспортных кораблей, в том числе российских кораблей «Союз ТМ», «Союз ТМА», «Прогресс М» и «Прогресс М2», а также европейского автоматического корабля ATV. Для внешнего наблюдения в ПрК имеются два иллюминатора, а снаружи на ней закреплена телекамера.
Агрегатный отсек предназначен для размещения агрегатов объединенной двигательной установки (ОДУ).
АО имеет цилиндрическую форму, с торца закрывается донным экраном из ЭВТИ. Наружная поверхность АО закрыта противометеоритным защитным кожухом и ЭВТИ. На наружной поверхности установлены поручни и антенны, имеются люки для обслуживания оборудования, расположенного внутри АО.
На корме АО имеется два корректирующих двигателя, а на боковой поверхности – четыре блока двигателей ориентации. Снаружи на заднем шпангоуте АО закреплена штанга с остронаправленной антенной (ОНА) бортовой радиотехнической системы «Лира». Кроме того, на корпусе АО стоят три антенны системы «Курс», четыре антенны радиотехнической системы управления и связи, две антенны телевизионной системы, шесть антенн системы телефонно-телеграфной связи, антенны аппаратуры радиоконтроля орбиты.
Также на АО закреплены датчики СУДН для ориентации по Солнцу, датчики системы ориентации СБ, бортовые огни и пр.
Внутренняя компоновка Служебного модуля:
1 – переходный отсек; 2 – переходный люк; 3 – аппаратура стыковки в ручном режиме; 4 – противогаз; 5 – блоки очистки атмосферы; 6 – твердотопливные генераторы кислорода; 7 – каюта; 8 – отсек санитарного устройства; 9 – промежуточная камера; 10 – переходный люк; 11 – огнетушитель; 12 – агрегатный отсек; 13 – место установки бегущей дорожки; 14 – пылесборник; 15 – стол; 16 – место установки велоэргометра; 17 – иллюминаторы; 18 – центральный пост управления.
Состав служебного оборудования СМ «Звезда»:
бортовой комплекс управления в составе:
— системы управления движением (СУД);
— бортовой вычислительной системы;
— бортового радиокомплекса;
— системы бортовых измерений;
— системы управления бортовым комплексом (СУБК);
— оборудования телеоператорного режима управления (ТОРУ);
система электропитания (СЭП);
объединенная двигательная установка (ОДУ);
система обеспечения тепловых режимов (СОТР);
система обеспечения жизнедеятельности (СОЖ);
средства медицинского обеспечения.
Лабораторный модуль «Дестини»
9 февраля 2001 года экипаж космического корабля шаттл «Атлантис» STS-98 доставил и пристыковал к станции лабораторный модуль "Дестини " («Судьба»).
Американский научный модуль «Дестини» состоит из трёх цилиндрических секций и двух оконечных урезанных конусов, которые содержат герметичные люки, используемые экипажем для входа в модуль и выхода из него. «Дестини» пристыкован к переднему стыковочному узлу модуля «Юнити».
Научное и вспомогательное оборудование внутри модуля «Дестини» смонтировано в стандартных блоках полезной нагрузки ISPR (International Standard Payload Racks). Всего «Дестини» содержит 23 блока ISPR - по шесть на правом, на левом борту и потолке, и пять на полу.
«Дестини» имеет систему жизнеобеспечения, которая обеспечивает электроснабжение, очистку воздуха, а также контроль температуры и влажности в модуле.
В герметичном модуле астронавты могут выполнять исследования в различных областях научных знаний: в медицине, технологии, биотехнологии, физике, материаловедении, и изучении Земли.
Модуль изготовлен американской компанией «Боинг».
Универсальная шлюзовая камера «Квест»
Универсальная шлюзовая камера «Квест» была доставлена к МКС космическим кораблем «Шаттл» «Атлантис» STS-104 15 июля 2001 года и с помощью дистанционного манипулятора станции «Канадарм 2» была извлечена из грузового отсека «Атлантиса», перенесена и пристыкована к причалу американского модуля NODE-1 «Юнити».
Универсальная шлюзовая камера «Квест» предназначена для обеспечения выходов в открытый космос экипажей МКС с использованием как американских скафандров, так и российских скафандров «Орлан».
До установки этой шлюзовой камеры выходы в открытый космос производились либо через переходной отсек (ПхО) служебного модуля «Звезда» (в российских скафандрах), либо через Space Shuttle (в американских скафандрах).
После установки и приведения в рабочее состояние шлюзовая камера стала одной из основных систем для обеспечения выхода в открытый космос и возврата на МКС и позволила применять любую из существующих систем скафандров или обе одновременно.
Основные технические характеристики
Шлюзовая камера представляет собой герметичный модуль, состоящий из двух основных отсеков (состыкованных своими торцами при помощи соединительной перегородки и люка): отсека экипажа, через который астронавты выходят из МКС в открытый космос, и отсека оборудования, где хранятся агрегаты и скафандры для обеспечения ВКД, а также так называемые агрегаты для ночного «вымывания», которые используются в ночь перед выходом в открытый космос для вымывания азота из крови астронавта в процессе понижения атмосферного давления. Эта процедура позволяет избежать проявления признаков декомпрессии после возврата космонавта из открытого космоса и наддува отсека.
Отсек экипажа
высота – 2565 мм.
внешний диаметр – 1996 мм.
герметичный объем – 4.25 куб. м.
Основное оборудование:
люк для выхода в открытый космос диаметром 1016 мм;
пульт управления шлюзованием.
Отсек оборудования
Основные технические характеристики:
длина – 2962 мм.
внешний диаметр – 4445 мм.
герметичный объем – 29.75 куб. м.
Основное оборудование:
гермолюк для перехода в отсек оборудования;
гермолюк для перехода в МКС
две стандартные стойки со служебными системами;
аппаратура обслуживания скафандров и отладки оборудования для ВКД;
насос для откачивания атмосферы;
панель подключения интерфейсных разъемов;
Отсек экипажа представляет собой переработанную внешнюю шлюзовую камеру корабля Space Shuttle. Он оснащен системой освещения, наружными поручнями и интерфейсными разъемами UIA (Umbilical Interface Assembly) для подключения систем обеспечения. Разъемы UIA расположены на одной из стен отсека экипажа и предназначены для подачи воды, отвода жидких отходов и подачи кислорода. Разъемы используются также для обеспечения связи и электропитания скафандров и могут обслуживать одновременно два скафандра (как российских, так и американских).
Перед открытием люка отсека экипажа для выхода в открытый космос, давление в отсеке снижается сначала до 0,2 атм, а затем до нуля.
Внутри скафандра поддерживается атмосфера из чистого кислорода при давлении 0,3 атм для американского скафандра и 0,4 атм для российского.
Пониженное давление требуется для обеспечения достаточной подвижности скафандров. При более высоких давлениях скафандры становятся жесткими, и в них трудно работать в течение длительного времени.
Отсек оборудования оснащен служебными системами для выполнения операций по надеванию и снятию скафандров, а также для периодического проведения работ по их техническому обслуживанию.
В отсеке оборудования расположены устройства для поддержания атмосферы внутри отсека, аккумуляторные батареи, система электропитания и другие обеспечивающие системы.
Модуль «Квест» может обеспечить воздушную среду, с пониженным содержанием азота, в которой космонавты могут «ночевать» перед выходом в открытый космос, благодаря чему их кровоток очищается от излишнего содержания азота, что предотвращает кессонную болезнь во время работы в скафандре с воздухом насыщенным кислородом, и после работы, при изменении давления окружающей среды (давление в российских скафандрах «Орлан» — 0.4 атм, в американских EMU — 0.3 атм). Ранее, для подготовки к выходам в космос, чтобы очистить ткани тела от азота, использовался метод, при котором люди вдыхали чистый кислород в течение нескольких часов перед выходом.
В апреле 2006 года, командир экспедиции МКС-12 Уильям МакАртур, и бортинженер экспедиции МКС-13 Джеффри Уильямс, проверили новый метод подготовки к выходам в космос, «переночевав» таким образом, в шлюзе. Давление в камере было уменьшено от нормального — 1 атм. (101 килопаскалей или 14.7 фунтов на квадратный дюйм), до 0.69 атм. (70 кПа или 10.2 psi). Из-за ошибки сотрудника ЦУП, экипаж был разбужен на четыре часа раньше положенного срока, и тем не менее тест посчитали успешно пройденным. После этого данный метод, стал использоваться американской стороной на постоянной основе перед выходом в космос.
Модуль «Квест» был необходим американской стороне, потому что их скафандры не соответствовали параметрам российских шлюзовых камер — имели другие компоненты, другие настройки и другие соединительные крепления. До установки «Квеста» выходы в космос могли осуществляться из шлюзового отсека модуля «Звезда» только в скафандрах «Орлан». Американские EMU могли использоваться для выхода в космос только во время стыковыки их шаттла к МКС. В дальнейшем, подключение модуля «Пирс» добавило ещё один вариант использования «Орланов».
Модуль был присоединён 14 июля 2001 года экспедицией STS-104. Он был установлен на правый стыковочный порт модуля «Юнити» к единому механизму пристыковки (англ. CBM ).
Модуль содержит оборудование и разработан таким образом, чтобы работать со скафандрами обоих типов, однако в настоящее время (информация по состоянию на 2006 год!) способен функционировать только с американской стороной, потому что оборудование, необходимое для работы с российскими космическими костюмами, ещё не было запущено. Вследствие этого, когда у экспедиции МКС-9 возникли проблемы с американскими скафандрами, им пришлось пробираться на своё рабочее место окольным путём.
21 февраля 2005 года из-за неисправности модуля «Квест», вызванной, как сообщили СМИ, образовавшейся в шлюзе ржавчиной, космонавты временно осуществляли выходы в космос через модуль «Звезда»
Стыковочный отсек «Пирс»
Стыковочный отсек (СО) “Пирс”, являющийся элементом российского сегмента МКС, запущен в составе специализированного грузового корабля-модуля (ГКМ) “Прогресс М-СО1” 15 сентября 2001 года. 17 сентября 2001 года ГКМ “Прогресс М-СО1” состыковался с Международной космической станцией.
Стыковочный отсек «Пирс» разработан и изготовлен в РКК “Энергия” и имеет двойное назначение. Он может использоваться как шлюзовой отсек для выходов в открытый космос двух членов экипажа и служит дополнительным портом для стыковки с МКС пилотируемых кораблей типа “Союз ТМ” и автоматических грузовых кораблей типа “Прогресс М”.
Кроме этого, он обеспечивает возможность дозаправки баков PC МКС компонентами топлива, доставляемыми на грузовых транспортных кораблях.
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение |
| Масса при запуске, кг | 4350 |
| Масса на орбите, кг | 3580 |
| Резервная масса доставляемых грузов, кг | 800 |
| Высота орбиты при сборке, км | 350-410 |
| Рабочая высота орбиты, км | 410-460 |
| Длина (со стыковочным агрегатам), м | 4,91 |
| Максимальный диамегр, м | 2,55 |
| Объем герметичного отсека, м? | 13 |
Стыковочный отсек “Пирс” состоит из герметичного корпуса и установленных на нем аппаратуры, служебных систем и элементов конструкции, обеспечивающих выходы в открытый космос.
Гермокорпус отсека и силовой набор изготовлены из алюминиевых сплавов АМг-6, трубопроводы — из коррозионно-стойких сталей и титановых сплавов. Снаружи корпус закрыт панелями противометеоритной защиты толщиной 1 мм и экранновакуумной теплоизоляцией
Два стыковочных узла — активный и пассивный — расположены по продольной оси “Пирса”. Активный стыковочный узел предназначен для герметичного соединения со СМ “Звезда”. Пассивный стыковочный узел, расположенный с противоположной стороны отсека, предназначен для герметичного соединения с транспортными кораблями типа “Союз ТМ” и “Прогресс М”.
Снаружи отсека установлены четыре антенны аппаратуры измерения параметров относительного движения “Курс-А” используемой при стыковке СО к МКС, а также аппаратура системы “Курс-П”, обеспечивающей сближение и стыковку к отсеку транспортных кораблей.
В корпусе установлены два кольцевых шпангоута с люками для выхода в открытый космос. Оба люка имеют диаметр в свету 1000 мм. В каждой крышке имеется иллюминатор диаметром в свету 228 мм. Оба люка абсолютно равнозначны и могут использоваться в зависимости от того, с какой стороны “Пирса” удобнее проводить выход членов экипажа в открытый космос. Каждый люк рассчитан на 120 открываний. Для удобства работы космонавтов в открытом космосе вокруг люков имеются кольцевые поручни внутри и снаружи отсека.
Снаружи всех элементов корпуса отсека также установлены поручни для облегчения работы членов экипажа во время выходов.
Внутри СО “Пирс” расположены блоки аппаратуры систем терморегулирования, связи, управления бортовым комплексом, телевизионной и телеметрической систем, проложены кабели бортовой сети и трубопроводы системы терморегулирования.
В отсеке имеются пульты управления шлюзованием, контроля и управления служебными системами СО, связи, снятия и подачи силового питания, выключатели освещения, электророзетки.
Два блока сопряжения БСС обеспечивают шлюзование двух членов экипажа в скафандрах “Орлан-М”.
Служебные системы модуля:
система терморегулирования;
система связи;
система управления бортовым комплексом;
пульты контроля и управления служебными системами СО;
телевизионная и телеметрическая системы.
Целевые системы модуля:
пульты управления шлюзованием.
два блока сопряжения, обеспечивающих шлюзование двух членов экипажа.
два люка для выхода в открытый космос диаметром 1000 мм.
активный и пассивный стыковочный узлы.
Соединительный модуль «Гармония»
Модуль «Гармония» (Harmony) доставлен на МКС на борту шаттл «Дискавери» (STS-120) и 26 октября 2007 года был временно установлен на левый стыковочный узел модуля «Юнити» МКС.
14 ноября 2007 года модуль «Гармония» перемещен экипажем МКС-16 на постоянное место — на передний стыковочный узел модуля «Дестини». Предварительно на передний стыковочный узел модуля «Гармония» был перенесен стыковочный модуль кораблей шаттл.
Модуль «Гармония» является соединительным элементом для двух исследовательских лабораторий: европейской — «Колумбус» и японской – «Кибо».
Он обеспечивает электропитание присоединённых к нему модулей и обмен данными. Для обеспечения возможности увеличения численности постоянно действующего экипажа МКС в модуле установлена дополнительная система обеспечения жизнедеятельности.
Кроме того модуль оборудован тремя дополнительными спальными местами для космонавтов.
Модуль представляет собой алюминиевый цилиндр длиной 7,3 метра и внешним диаметром 4,4 метра. Герметичный объём модуля составляет 70 м?, вес модуля — 14 300 кг.
Модуль Node 2 был доставлен в Космический центр им. Кеннеди 1 июня 2003 года. Название «Гармония» модуль получил 15 марта 2007 года.
11 февраля 2008 года к правому стыковочному узлу «Гармонии» экспедицией шаттла Атлантис STS-122 была присоединена европейская научная лаборатория «Коламбус». Весной 2008 года к ней была пристыкована японская научная лаборатория «Кибо». Верхний (зенитный) стыковочный узел, предназначавшийся ранее для отменённого японского модуля центрифуг (CAM), временно будет использоваться для стыковки с первой частью лаборатории «Кибо» — экспериментальным грузовым отсеком ELM , который 11 марта 2008 года доставила на борт экспедиция STS-123 шаттла «Индевор».
Лабораторный модуль «Колумбус»
«Коламбус» (англ. Columbus — Колумб) — модуль Международной космической станции созданный по заказу Европейского космического агентства консорциумом европейских аэрокосмических фирм. «Коламбус» это первый серьёзный вклад Европы в строительство МКС, представляет собой научную лабораторию, дающую европейским учёным возможность проводить исследования в условиях микрогравитации.
Модуль был запущен 7 февраля 2008 года, на борту шаттла «Атлантис» в ходе полёта STS-122. Пристыкован к модулю «Гармония» 11 февраля в 21:44 UTC.
Модуль «Колумбус» построен по заказу Европейского космического агентства консорциумом европейских аэрокосмических фирм. Стоимость его строительства превысила $1,9 млрд.
Он представляет из себя научную лабораторию, предназначенную для проведения физических, материаловедческих, медико-биологических и иных экспериментов в условиях отсутствия гравитации. Планируемая длительность функционирования «Колумбус» 10 лет.
Корпус модуля цилиндрической формы диаметром 4477 мм и длиной 6871 мм имеет массу 12 112 кг.
Внутри модуля имеется 10 унифицированных мест (ячеек) для установки контейнеров с научной аппаратурой и оборудованием.
На внешней поверхности модуля имеется четыре места для крепления научной аппаратуры предназначенной для проведения исследований и экспериментов в условиях открытого космоса. (изучение солнечно-земных связей, анализ воздействия на оборудование и материалы длительного пребывания в космосе, эксперименты по выживанию бактерий в экстремальных условиях и т.д.).
На момент доставки на МКС в модуле были уже установлены 5 контейнеров с научной аппаратурой для проведения научных экспериментов в области биологии, физиологии и материаловедения массой 2,5 тонны.
Международная космическая станция - пилотируемая орбитальная станция Земли, плод работы пятнадцати стран мира, сотни миллиардов долларов и десятка обслуживающего персонала в виде астронавтов и космонавтов, регулярно отправляющихся на борт МКС. Международная космическая станция - это такой символический форпост человечества в космосе, самая дальняя точка постоянного проживания людей в безвоздушном пространстве (пока нет колоний на Марсе, конечно). МКС была запущена в 1998 году в знак примирения стран, которые пытались развивать собственные орбитальные станции (и это было, но недолго) во время холодной войны, и проработает до 2024 года, если ничего не изменится. На борту МКС регулярно проводятся эксперименты, которые дают свои безусловно значимые для науки и освоения космоса плоды.
Ученые получили редкую возможность увидеть, как условия на Международной космической станции сказались на экспрессии генов, сравнив идентичных астронавтов-близнецов: один из них провел в космосе около года, другой остался на Земле. на космической станции вызвала изменения в экспрессии генов посредством процесса эпигенетики. Ученые NASA уже знают, что астронавты будут по-разному подвергаться физическим стрессам.
Добровольцы пытаются жить на Земле как астронавты во время подготовки к пилотируемым миссиям на , но встречаются с изоляцией, ограничениями и ужасной едой. Проведя почти год без свежего воздуха в стесненной среде, в условиях невесомости, на Международной космической станции, выглядели отменно хорошо, когда вернулись на Землю прошлой весной. Они завершили 340-дневную миссию на орбите, одну из самых длинных в истории новейшего освоения космоса.
Большинство космических полётов выполняется не по круговым, а по эллиптическим орбитам, высота которых меняется в зависимости от местоположения над Землёй. Высота так называемой «низкой опорной» орбиты, от которой «отталкивается» большинство космических кораблей, равна примерно 200 километрам над уровнем моря. Если быть точным, перигей такой орбиты равен 193 километрам, а апогей составляет 220 километров. Однако на опорной орбите имеется большое количество мусора, оставленного за полвека освоения космоса, поэтому современные космические корабли, включив свои двигатели, перебираются на более высокую орбиту. Так, например, Международная Космическая Станция (МКС ) в 2017 году вращалась на высоте порядка 417 километров , то есть в два раза выше опорной орбиты.
Высота орбиты большинства космиечских кораблей зависит от массы корабля, места его запуска и мощности его двигателей. У космонавтов она варьируется от 150 до 500 километров. Так, например, Юрий Гагарин летел на орбите с перигеем в 175 км и апогеем в 320 км. Второй советский космонавт Герман Титов летел на орбите с перигеем в 183 км и апогеем в 244 км. Американские «челноки» летали на орбитах высотой от 400 до 500 километров . Примерно такая же высота и у всех современных кораблей, доставляющих людей и грузы на МКС.
В отличие от пилотируемых космических кораблей, которым надо вернуть космонавтов на Землю, искусственные спутники летают на гораздо более высоких орбитах. Высота орбиты спутника, вращающегося на геостационарной орбите, может быть рассчитана, опираясь на данные о массе и диаметре Земли. В результате нехитрых физических расчетов можно выяснить, что высота геостационарной орбиты , то есть такой, при которой спутник «зависает» над одной точкой на поверхности земли, равна 35 786 километрам . Это очень большое удаление от Земли, поэтому время обмена сигналом с таким спутником может достигать 0,5 секунд, что делает его непригодным, например, для обслуживания онлайн-игр.
Сегодня 6 марта 2019 года. А вы знаете, какой сегодня праздник ?
Выбор некоторых параметров орбиты Международной космической станции . К примеру, станция может находиться на высоте от 280 до 460 километров, и из-за этого она постоянно испытывает затормаживающее воздействие верхних слоёв атмосферы нашей планеты. Каждые сутки МКС теряет примерно по 5 см/с скорости и 100 метров высоты. Поэтому периодически приходится поднимать станцию, сжигая топливо грузовиков ATV и «Прогресс». Почему же нельзя поднять станцию выше, чтобы избежать этих затрат?
Заложенный при проектировании диапазон и текущее реальное положение диктуются сразу несколькими причинами. Каждый день астронавты и космонавты , и за отметкой 500 км её уровень резко повышается . А предел за полугодовое пребывание установлен всего на ползиверта, на всю карьеру отведён всего лишь зиверт. Каждый зиверт увеличивает риск онкологических заболеваний на 5,5 процента.
На Земле от космических лучей мы защищены радиационным поясом магнитосферы нашей планеты и атмосферой, но они работают слабее в ближнем космосе. В некоторых частях орбиты (Южно-атлантическая аномалия является таким пятном повышенной радиации) и за её пределами иногда могут проявляться странные эффекты : в закрытых глазах появляются вспышки. Это космические частицы проходят через глазные яблоки, другие толкования утверждают, что частицы возбуждают ответственные за зрение части мозга. Подобное может не только мешать спать, но и в лишний раз неприятно напоминает о высоком уровне радиации на МКС.
Кроме того, «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 меньше груза можно будет доставить. Меньше смогут принести и ракеты, которые отправляют новые модули для станции. С другой стороны, чем ниже МКС, тем сильнее она тормозится, то есть больше доставляемого груза должно быть топливом для последующей коррекции орбиты.
Научные задачи могут быть выполнены на высоте в 400-460 километров. Наконец, на положение станции влияет космический мусор - вышедшие из строя спутники и их обломки, которые имеют огромную скорость относительно МКС, что делает столкновение с ними фатальным.
В Сети есть ресурсы, позволяющие следить за параметрами орбиты Международной космической станции. Можно получить относительно точные текущие данные , либо отследить их динамику . На момент написания этого текста МКС находилась на высоте примерно в 400 километров.
Разгонять МКС могут элементы, расположенные в задней части станции: это грузовики «Прогресс» (чаще всего) и ATV, при необходимости - служебный модуль «Звезда » (крайне редко). На иллюстрации до ката работает европейский ATV. Станцию поднимают часто и понемногу: коррекция происходит примерно раз в месяц маленькими порциями порядка 900 секунд работы двигателя, у «Прогрессов» используют двигатели поменьше, чтобы не сильно влиять на ход экспериментов.
Двигатели могут включить единожды, таким образом увеличится высота полёта на другой стороне планеты. Такие операции используют для маленьких подъёмов, поскольку меняется эксцентриситет орбиты.
Также возможна коррекция с двумя включениями, при которой второе включение сглаживает орбиту станции до окружности.
Некоторые параметры диктуются не только научными данными, но и политикой. Космическому аппарату возможно придать любую ориентацию, но при запуске более экономичным будет использовать скорость, которую даёт вращение Земли. Таким образом, дешевле запускать аппарат на орбиту с наклоном, равным широте, а манёвры 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.
Когда обсуждалось местоположение будущей станции МКС, то решили, что будет более экономичным отдать предпочтение российской стороне. Также такие параметры орбиты позволяют видеть больше поверхности Земли.
Но Байконур находится на широте в приблизительно 46 градусов, почему же тогда обычным для российских запусков является наклонение в 51,6 °? Дело в том, что к востоку есть сосед, который не слишком обрадуется, если на него что-то будет падать. Поэтому орбиту наклоняют к 51,6 °, чтобы при запуске никакие части космического аппарата ни при каких обстоятельствах не могли упасть на Китай и Монголию.
20 ноября 1998 года ракетой-носителем «Протон-К» был запущен первый функционально-грузовой модуль будущей МКС «Заря». Ниже опишем всю станцию по состоянию на сегодняшний день.
Функционально-грузовой блок «Заря» - один из модулей Российского сегмента Международной космической станции и первый модуль станции, запущенный в космос.
«Заря» была запущена 20 ноября 1998 года на ракете-носителе «Протон-К» с космодрома Байконур. Стартовая масса составляла 20,2646 тонн. Через 15 дней после успешного запуска к «Заре» в рамках полёта шаттла «Индевор» STS-88 был присоединён первый американский модуль «Юнити». В течение трёх выходов в открытый космос «Юнити» был подключён к системам электропитания и коммуникации «Зари», смонтировано внешнее оборудование.
Модуль был построен российским ГКНПЦ им. Хруничева по заказу американской стороны и юридически принадлежит США. Система управления модулем разработана харьковским ОАО «Хартрон». Проект российского модуля был выбран американцами вместо предложения компании Локхид, модуля «Bus-1», благодаря меньшим финансовым затратам (220 млн долл. вместо 450 млн долл). По условиям контракта ГКНПЦ также обязался построить дублирующий модуль, ФГБ-2. При разработке и строительстве модуля интенсивно использовался технологический задел по Транспортному кораблю снабжения, на основе которого ранее уже были построены некоторые модули орбитальной станции «Мир». Значительным преимуществом этой технологии было полное энергетическое снабжение за счёт солнечных батарей, а также наличие собственных двигателей, позволяющих маневрирование и корректировку положения модуля в пространстве.
Модуль имеет цилиндрическую форму с шарообразным головным отсеком и конической кормой, его длина насчитывает 12,6 м при максимальном диаметре 4,1 м. Две солнечных батареи, габариты которых составляют 10,7 м х 3,3 м, создают среднюю мощность в размере 3 киловатт. Энергия сохраняется в шести аккумуляторных никель-кадмиевых батареях. «Заря» оснащена 24 средними и 12 малыми двигателями для корректировки пространственного положения, а также двумя крупными двигателями для орбитальных манёвров. 16 баков, закреплённых снаружи модуля, могут содержать до шести тонн топлива. Для дальнейшего расширения станции, «Заря» имеет три стыковочных узла. Один из них находится на корме и в настоящее время занят модулем «Звезда». Другой стыковочный узел расположен в носовой части, и занят в настоящее время модулем «Юнити». Третий пассивный стыковочный узел используется для стыковки кораблей снабжения.
интерьер модуля
7 декабря 1998 шаттл «Индевор» STS-88 - первая строительная миссия, выполненная НАСА по программе сборки Международной космической станции. Основной задачей миссии была доставка на орбиту американского модуля «Юнити» (Unity) с двумя стыковочными переходниками и пристыковка модуля «Юнити» к уже находящемуся в космосе российскому модулю «Заря». В грузовом отсеке шаттла находились также два демонстрационных спутника MightySat, а также аргентинский исследовательский спутник. Эти спутники были запущены после того, как экипаж шаттла закончил работы связанные с МКС, и шаттл отстыковался от станции. Полётное задание было успешно выполнено, в ходе полёта экипажем было осуществлено три выхода в открытый космос.
«Юнити», англ. Unity (в переводе с англ. - «Единство»), или англ. Node-1 (в переводе с англ. - «Узел-1»)- первый полностью американский компонент Международной космической станции (юридически первым американским модулем может считаться ФГБ «Заря», который был создан в Центре им. М. В. Хруничева по контракту с компанией «Боинг»). Компонент представляет собой герметичный соединительный модуль, с шестью стыковочными узлами, по-английски называемыми англ. nodes.
Модуль «Юнити» был выведен на орбиту 4 декабря 1998 года, в качестве основного груза шаттла «Индевор» (сборочная миссия МКС 2А, миссия шаттла STS-88).
Соединительный модуль стал основой для всех будущих американских модулей МКС, которые были присоединены к его шести стыковочным узлам. Построенный компанией «Боинг» в цехах Центра космических полётов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, «Юнити» стал первым из трёх запланированных подобных соединительных модулей. Длина модуля составляет 5,49 метров, при диаметре 4,57 метра.
6 декабря 1998 года экипаж шаттла «Индевор», присоединил модуль «Юнити» через туннель-переходник PMA-1 к ранее запущенному ракетой-носителем «Протон», модулю «Заря». При этом, в работах по стыковке применялась роботизированная рука «Канадарм», установленная на шаттле «Индевор» (для извлечения «Юнити» из грузового отсека шаттла и для подтаскивания модуля «Заря» к связке «Индевор»+«Юнити»). Окончательная стыковка двух первых модулей МКС осуществлялась включением двигателя корабля «Индевор»
Служебный модуль «Звезда» - один из модулей Российского сегмента Международной космической станции. Второе название - Служебный модуль (СМ).
Модуль был запущен на РН «Протон» 12 июля 2000 года. Пристыкован к МКС 26 июля 2000 года. Представляет собой основной вклад России в создание МКС. Является жилым модулем станции. «Звезда» на ранних этапах строительства МКС выполняла функции жизнеобеспечения на всех модулях, контроля высоты над Землёй, энергоснабжения станции, вычислительного центра, центра связи, основного порта для грузовых кораблей «Прогресс». Со временем многие функции передаются другим модулям, однако «Звезда» всегда будет оставаться структурным и функциональным центром российского сегмента МКС.
Этот модуль первоначально разрабатывался для замены отработавшей свой срок космической станции «Мир», но в 1993 годубыло принято решение использовать его как один из основных элементов российского вклада в программу Международной Космической Станции. Российский служебный модуль включает все системы, необходимые для работы в качестве автономного обитаемого космического аппарата и лаборатории. Он позволяет находиться в космосе экипажу из трёх космонавтов, для чего на борту имеется система жизнеобеспечения и электрическая энергоустановка. Кроме того, служебный модуль может стыковаться с грузовым кораблём «Прогресс», который раз в три месяца доставляет на станцию необходимые припасы и корректирует её орбиту.
Жилые помещения служебного модуля оборудованы средствами обеспечения жизнедеятельности экипажа, имеются персональные каюты отдыха, медицинская аппаратура, тренажеры для физических упражнений, кухня, стол для приема пищи, средства личной гигиены. В служебном модуле находится центральный пост управления станцией с аппаратурой контроля.
Модуль «Звезда» оснащен средствами пожарообнаружения и пожаротушения, в состав которых входят: система обнаружения и оповещения о пожарной ситуации «Сигнал-ВМ», два огнетушителя ОКР-1 и три противогаза ИПК-1 М.
2 ноября 2000 года на российском корабле «Союз» на станцию прибыл её первый долговременный экипаж. Три члена первой экспедиции МКС, успешно стартовав 31 октября 2000 года с космодрома Байконур в Казахстане на корабле «Союз ТМ-31», произвели стыковку с сервисным модулем МКС «Звезда». Пробыв четыре с половиной месяца на борту МКС, участники экспедиции вернулись 21 марта 2001 года на Землю, на американском космическом челноке «Дискавери STS-102». Экипаж выполнял задачи по сборке новых компонентов станции и в том числе подключение к орбитальной станции американского лабораторного модуля «Дестини». Также они проводили различные научные эксперименты.
Первая экспедиция стартовала с той же стартовой площадки космодрома Байконур, с которой 50 лет назад отправился в полёт Юрий Гагарин, чтобы стать первым человеком, полетевшим в космос. Трёхступенчатая трёхсотдесятитонная ракета-носитель Союз-У подняла корабль «Союз ТМ-31» и экипаж на околоземную орбиту, спустя примерно 10 минут после старта дав возможность Юрию Гидзенко начать серию манёвров сближения с МКС. Утром 2 ноября, около 9 часов 21 минуты по всемирному координированному времени корабль пришвартовался к стыковочному узлу сервисного модуля «Звезда» со стороны орбитальной станции. Спустя девяносто минут после стыковки, Шеперд открыл люк «Звезды», и члены команды впервые вошли в комплекс.
Их первоочередными задачами были: запуск устройства разогрева пищи в камбузе «Звезды», настройка спальных помещений и установка связи с обоими ЦУПами: в Хьюстоне и подмосковном Королёве. Экипаж связался с обеими командами наземных специалистов с помощью российских передатчиков, установленных в модулях «Звезда» и «Заря», и передатчиком на сверхвысоких частотах, установленном в модуле «Юнити», который использовался до этого в течение двух лет американскими диспетчерами для управления МКС и считывания системных данных станции, когда российские наземные станции находились вне зоны приёма.
В первые недели, проведённые на борту, члены экипажа активировали главные узлы системы жизнеобеспечения и расконсервировали всевозможное станционное оборудование, портативные компьютеры, спецодежду, офисные принадлежности, кабели и электрооборудование, оставленное для них предыдущими экипажами шаттлов, которые провели ряд транспортных экспедиций снабжения к новому комплексу за прошедшие два года.
Во время работы экспедиции была обеспечена стыковка станции с грузовыми кораблями «Прогресс М1-4» (ноябрь 2000 г.), «Прогресс М-44» (февраль 2001 г.) и американскими шаттлами Endeavour (декабрь 2000 г.), Atlantis («Атлантис»; февраль 2001 г.), Discovery («Дискавери»; март 2001 г.).
Экипажем проведены исследования по 12 различным экспериментам, в числе которых «Кардио-ОДНТ» (исследование функциональных возможностей организма человека в космическом полете), «Прогноз» (разработка метода оперативного прогноза дозовых нагрузок от космического излучения на экипаж), «Ураган» (отработка наземно- космической системы мониторинга и прогноза развития природных и техногенных катастроф), «Изгиб» (определение гравитационной обстановки на МКС, условий работы оборудования), «Плазменный кристалл» (исследование плазменно-пылевых кристаллов и жидкостей в условиях микрогравитации) и др.
Обустраивая их новый дом, Гидзенко, Крикалёв и Шеперд готовили почву для длительного пребывания землян в космосе и обширных международных научных исследований, по крайней мере, на следующие 15 лет.
Конфигурация МКС во время прибытия первой экспедиции. Модули станции (слева направо): КК Союз, Звезда, Заря и Юнити
Вот такой получился короткий рассказ о первом этапе строительства МКС, который начался уже в далеком 1998 году. Если интересно с удовольствием расскажу о дальнейшей постройке МКС, экспедициях и научных программах.
