Космонавтика: Вчера, Сегодня, Завтра

В полужестких  скафандрах выходили в открытый космос члены экипажей советских орбитальных  станций. Часть скафандра, предназначенная  для туловища, выполнена из металла, в то время как оболочки для рук и ног остались мягкими. Такая конструкция обладает определенными преимуществами. Например, этот скафандр не надевают, в него входят, а в космосе — вплывают через имеющийся на спине люк.

Это позволило  уменьшить число застежек и других разъемных соединений в скафандре и, следовательно, повысить его надежность. Со временем скафандры становятся не только надежнее, но и удобнее. В идеале космонавт вообще не должен замечать своей непростой одежды, работать в ней свободно, без лишнего напряжения. Конечно, достичь совершенства очень трудно, но конструкторы стремятся именно к такой цели.

«МИР»

 

В летопись космонавтики дата 20 февраля 1986 года вошла как  начало нового этапа создания на околоземной  орбите многофункциональной научно-исследовательской  лаборатории - станции «Мир», 20-тонный базовый блок которой вывела на орбиту ракета-носитель «Протон». Построенная на базе комплекса «Салют», станция «Мир» имела целый ряд технических и технологических усовершенствований: была увеличена мощность системы энергопитания, созданы более комфортные условия для работы и отдыха космонавтов, расширены функциональные возможности оборудования. Орбитальный комплекс предназначался для построения многоцелевого постоянно действующего пилотируемого комплекса со специальными орбитальными модулями научного и производственного назначения. Основу составлял герметичный рабочий отсек с центральным постом управления и средствами связи. Для удобства экипажа были оборудованы две индивидуальные каюты и общая кают-компания с рабочим столом и устройствами для подогрева воды и пищи.

Несмотря на то, что  «Мир» когда-то произвел революцию  в области пилотируемых космических  полетов, заслуженно став гордостью  советской космонавтики, со временем этот орбитальный комплекс перестал отвечать современным исследовательским задачам. Кроме того, «Мир» мог упасть на Землю, как это произошло пару десятилетий назад со станцией «Салют-7», да и затраты на эксплуатацию станции становилось все труднее оправдать. Россия, имеющая более чем 25-летний опыт эксплуатации орбитальных станций, но не имеющая возможности в одиночку профинансировать столь крупную программу, выступила с предложением объединить усилия России и США в осуществлении пилотируемых программ. Так возник проект «Международная космическая станция» (МКС), к которому впоследствии присоединились Канада, Япония и Европейское Сообщество. Расчетный срок эксплуатации 377-тонной станции на орбите - 15 лет. Помимо основных направлений, включающих проведение фундаментальных исследований, производство материалов и биопрепаратов в условиях микрогравитации, исследование атмосферы и земной поверхности и т. д., МКС предполагается использовать и для решения наиболее злободневных проблем, в т. ч. и в борьбе с терроризмом. Самым «полезным» отсеком МКС при проведении антитеррористической операции может стать американский модуль «Destiny» - поистине «окно в мир». На его круглом иллюминаторе большого сечения в средней части могут быть размещены различные фото- и телекамеры, позволяющие получить изображения необходимых объектов с высоким разрешением. Основные направления  научных исследований на  «Мире»: астрофизика, геофизика, космическая технология, медицина, биология, биотехнология.   Самыми значительными  астрофизическими достижениями стали наблюдения с телескопами орбитальной обсерватории «Рентген», установленной на модуле «Квант», созданной совместно специалистами СССР, Великобритании, Нидерландов, ФРГ и ЕКА. Получен огромный объем информации о рентгеновских источниках в различных районах Вселенной. Регулярно с помощью телескопов «Глазар» и «Глазар-2» проводились обзоры небесной сферы для создания звездного атласа в ультрафиолетовом диапазоне. Очень повезло астрономам, что вспышка сверхновой в Большом Магелановом Облаке произошла в тот момент, когда на орбите уже находилась станция «Мир». Это позволило наблюдать развитие сверхновой в диапазонах электромагнитных волн, недоступных для наземных приборов. С помощью различных  спектрометров в течение многих лет ведутся регулярные геофизические исследования. Проводятся измерения потоков заряженных частиц высоких энергии и их взаимодействие с магнитным полем Земли, изучается их вклад в радиационные пояса. По результатам наблюдений получена новая информация о верхних слоях атмосферы, полярных сияниях, потоках микрометеорных частиц вдоль орбиты ДОС. Материалы с результатами геофизических исследований либо привозились космонавтами при возвращении, либо доставлялись с помощью специальных СГК. Постоянно ведутся съемки различных районов планеты (в том числе зарубежных территорий на коммерческой основе) с целью исследования природных ресурсов Земли и окружающей среды. Эксперименты по космической  технологии проводились на электронагревательных установках отечественного и зарубежного производства. Цель этих работ - изучение процессов структурообразования металлических сплавов в условиях невесомости и получение кристаллов полупроводниковых материалов улучшенного качества. Изучалось влияние факторов открытого космического пространства на различные материалы и элементы электрорадиосистем. Постоянно проводятся эксперименты, направленные на дальнейшее совершенствование космической техники, проверку конструкторско-технологических решений и испытания новых образцов, включая монтажно-сборочные работы. Сюда же относятся исследования динамических характеристик ДОС «Мир» в различной конфигурации. Важным техническим экспериментом стало испытание индивидуального средства передвижения космонавта в открытом космосе. Испытательные полеты на «космическом кресле» успешно провели А.А. Серебров и А.С. Викторенко в феврале 1990 г. Сейчас оно выведено в открытый космос и прикреплено к внешней поверхности модуля «Кристалл». Был проведен оригинальный эксперимент (на грузовом корабле «Прогресс М-15») по развертыванию в космосе крупногабаритного бескаркасного пленочного отражателя. Такие отражатели могут использоваться в качестве солнечного паруса для создания тягового усилия или для освещения районов земной поверхности отраженным солнечным светом. Выполнены многочисленные биологические исследования жизненного цикла и изменений в развитии высших растений и животных в условиях космического полета. Проводились эксперименты по электрофоретическому разделению и очистке биологически активных веществ и лекарственных препаратов. Получены и доставлены на Землю опытные партии монокристаллов белковых соединений для последующего использования в фармакологии. На станции постоянно  ведутся медицинские эксперименты, наблюдения и исследования по дальнейшей оценке влияния невесомости и других факторов космического полета на организм человека. Апробирована и доведена до практического использования созданная в нашей стране система профилактических предполетных, полетных и ре-адаптационных мероприятий, включающая режимы работы, отдыха и питания, программы проведения наземных и орбитальных тренировок, вопросы применения    фармакологических средств и специальных устройств, обеспечение психологической поддержки и многое другое. Это позволило без ущерба для здоровья совершать длительные космические полеты, сохраняя высокую работоспособность и хорошее самочувствие у мужчин и женщин. Обширная статистика это подтверждает. Наш единственный в мире многолетний опыт в этой области сейчас интенсивно осваивают американские ученые и астронавты для реализации его на станции «Альфа». Советскими и российскими космонавтами за 16 лет в 20 полетах достигнута длительность пребывания на орбите 4-5 месяцев, около 6 месяцев продолжалось 18 полетов, четыре полета (Романенко Ю.В., Титов В.Г., Манаров М.Х., Крикалев С.К.) длились 10-12 месяцев. Кроме того, превысив рекорды своих стран, два американских астронавта летали на станции «Мир» по 4 месяца и немецкий космонавт - 6 месяцев. Полеты космонавтов на станции «Мир» существенно подняли планку и мировых рекордов. Врач В.В. Поляков совершил два полета продолжительностью 240 и 437 сут, установив абсолютные мировые рекорды продолжительности за один полет и по суммарному пребыванию в космосе. Особого внимания заслуживают рекордные полеты женщин: 169-ти суточный полет Елены Кондаковой и 188-ми суточный полет Шеннон Люсид.

СТАНЦИЯ «МИР» В ЦИФРАХ И ФАКТАХ

• Всего на станции, кроме  россиян, побывали представители 12 стран, в том числе 44 американца. Трижды на ее борту одновременно работали 10 космонавтов. • Дольше всех на станции проработал Сергей Авдеев: за три экспедиции он пробыл на борту комплекса в общей сложности 2 года и 11 дней. • Валерий Поляков  совершил самый длительный в истории  космический полет -14,5 месяца. • В течение 9 лет 11 месяцев  и 20 дней комплекс «Мир» эксплуатировался в непрерывном пилотируемом режиме. • После того как 11 апреля 1987 г. Юрий Романенко и Александр  Лавейкин осуществили выход в  открытый космос, космонавты еще 107 раз  покидали борт «Мира», проработав вне  корабля в общей сложности  более 364 часов. • Системами регенерации  воды из конденсата и урины воспроизведено более 20 тонн воды. Для доставки такого количества воды с Земли потребовалось  бы 9 дополнительных запусков грузовых кораблей типа «Прогресс».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ  СТАНЦИЯ

 

Международная космическая станция (МКС) - крупнейший научно-технический проект современности. В нем участвуют США, Россия, Европейское космическое агентство (членами которого являются 14 стран), Япония и Канада.

Хотя Россия подключилась к этому проекту позже других участников, но ее роль сразу же стала одной из ведущих. Ведь только российская космонавтика обладает опытом более чем 30-летней эксплуатации орбитальных станций. Только в России практически решена проблема длительных пилотируемых полетов , в том числе и ее медико-биологические аспекты, что позволяет космонавтам без ущерба для здоровья переносить многомесячное воздействие невесомости. И к тому же только Россия имеет в своем распоряжении действующую постоянно обитаемую орбитальную станцию "Мир", на которой можно в реальных условиях осуществлять практическую подготовку космонавтов к будущей работе на МКС.

Основные направления  использования МКС на качественно  новом уровне продолжат работы, проводимые на станции "Мир" , и включат в себя фундаментальные медико-биологические исследования, производство высокотехнологичных материалов и биопрепаратов, изучение поведения организма человека в условиях длительного космического полета, фундаментальные исследования микрогравитации, астрофизические исследования, изучение атмосферы и .поверхности Земли в интересах фундаментальных наук и прикладных целей, строительство в космосе крупных сооружений для различных исследований и межпланетных перелетов .

После завершения полной сборки масса МКС превысит 400 тонн, а объем ее герметичных отсеков составит более 1100 м³. Длительность эксплуатации МКС предполагается не менее десяти лет. При этом на станции будет постоянно находиться экипаж в количестве семи человек (из них три места выделено для России).

На этапе создания экипаж МКС будет состоять из трех человек, В ноябре 1997 года РКА и ПАСА определили первые четыре экипажа для многомесячных экспедиций на МКС.

В экипаж первой экспедиции вошли: капитан 1-го ранга ВМС США Уильям Шепперд (командир МКС и космонавт-исследователь корабля "Союз"), полковник ВВС России Юрий Гидзенко (командир корабля "Союз" и пилот МКС) и Сергей Крикалев (бортинженер корабля "Союз" и МКС).

Первый; экипаж отправится на МКС на российском корабле "Союз", а его смена (второй экипаж) прибудет туда; на американском корабле: "Спейс - Шаттл".

В составе экипажа  второй экспедиции российский космонавт  Юрий Усачев (командир), полковник сухопутных войск США Джеймс Восс и подполковник ВВС США Сьюзан Хелмс.

Экипаж третьей  экспедиции, как и первой, прибудет на МКС на корабле "Союз". В составе  этого экипажа капитан первого  ранга ВМС США Кеннет Бауэрсокс, полковник ВВС России Владимир Дежуров  и еще один российский космонавт  Михаил Тюрин (единственный из всех членов экипажей, еще не летавший в космас).

В экипаже четвертой  экспедиции полковник ВВС России Юрий Онофриенко, подполковник ВМС  США Карл Уолз и капитан первого  ранга ВМС США Дэниел Берш. Этот экипаж, как и второй, будет доставлен  на МКС на корабле "Спейс – Шаттл", а возратится на Землю на корабле "Союз".

Таким образом, колличество российских космонавтов  и американских астронавтов в  экипажах первых четырех основных экспедиций поделено поравну. При подготовке к  палетам дублером первого экипажа  является третий экипаж, а дублером второго – четвертый.

Совместные полеты как  первый этап создания международной  станции.

17 июня 1992 года между  Россией и США было заключено  соглашение о сотрудничестве  в исследовании космического  пространства в мирных целях.  В соответствии с этим соглашением РКА и НАСА разработали совместную программу "Мир – Шаттл", состоящую из трех взаимосвязанных  проектов: полетов российских космонавтов на американском корабле "Спейс – Шаттл", полета американских астронавтов на российской космической станции "Мир" и совместного полета, включающего сближения и стыковку корабля "Спейс – Шаттл" со станцией "Мир". Исполнительное соглашение между РКА и НАСА о сотрудничестве в области пилотируемых полетов было подписанно 5 октября 1992 года.

Рассмотрение дальнейших направлений возможного сотрудничества привело к перспективам объединения национальных программ по созданию н6овых орбитальных станций ("Мир – 2" в России и "Фридом" в США). В соответствии с решениями российско-американской комиссии по энергетике и космосу от 2 сентября 1993 года специалисты обеих стран подготовили детальный план работ по Международной космической станции (МКС), определив ее общую конфигурацию, объемы и формы работ. Этот план был подписан: 1 ноября 1993 года в Москве руководителями РКА и НАСА.

План, по существу, является долгосрочной совместной российско-американской программой пилотируемых космических  полетов и состоит из трех этапов (трех фаз). Первый этап предусматривал совместные полеты российских космонавтов  и американских астронавтов на кораблях "Спейс - Шаттл" и станции "Мир". Второй этап - это начало создания принципиально новой космической станции на основе российского и американского оборудования. В ходе третьего этапа строительство МКС должно быть полностью завершено.

Ранее разработанная  программа "Мир - Шаттл" стала составной  частью первого этапа (фаза 1А). В  соответствии с этой программой выполнены  два полета российских космонавтов  на американском корабле "Дискавери" (во втором полете осуществлялось сближение  со станцией "Мир" до 11 метров), .длительный полет американского астронавта на российской станции "Мир" в составе экипажа основной экспедиции, стыковка американского корабля "Атлантис" со станцией "Мир" и смена экипажа основной экспедиции на российской орбитальной станции.

Продолжением программы "Мир - Шаттл" стала программа "Мир - НАСА" (фаза 1 Б ). Ее основными задачами были:

проведение научных  исследований и экспериментов, испытание  нового оборудования и технологий , отработка элементов перспективных систем для МКС;

отработка взаимодействия российских и американских средств  и служб управления, а также  взаимодействия международных экипажей.

По этой программе  совершено шесть полетов корабля "Атлантис" и по одному полету кораблей "Индевор" и "Дискавери " к станции "Мир". В первом из них на станцию был доставлен созданный в России стыковочный отсек, обеспечивающий стыковку американских кораблей с российской станцией без изменения ее конфигурации. С 24 марта 1996 года по 8 июня 1998 года на станции "Мир", сменяя друг друга, постоянно находились американские, астронавты. Их доставка на станцию и возвращение на Землю обеспечивались кораблями "Спейс - Шаттл".

Всего в ходе фазы 1 (по программам "Мир - Шаттл" и "Мир - НАСА") на американских кораблях совершили полеты 9 российских космонавтов: Сергей Крикалев, Владимир Титов (дважды), Анатолий Соловьев, Николай Бударин; Владимир Дежуров, Геннадий Стрекалов, Елена Кондакова, Салижан Шарипов и Валерий Рюмин. На станции "Мир" побывало 44 американские астронавта, в том числе трижды - Чарлз Прекорт, дважды - Терренс Уилкатт и Уэнди Лоренс. Длительные (многомесячные) полеты в составе экипажей основных экспедиций совершили 7 американских астронавтов: Норман Тагард, Шеннон Люсид, Джон Блаха, Джерри Линенджер, Майкл Фоэл, Дэвид Вулф и Эндрю Томас. Их суммарное время пребывания на российской станции (от стыковки до расстыковки) - 942 суток 06 часов 15 минут.

Таким образом, станция "Мир" стала основным испытательным полигоном  для проверки технических решений  и технологий при создании элементов МКС, отработки организации и взаимодействия средств и служб управления разных стран, апробирования методик медико-биологического обеспечения длительных полетов международных экипажей.

 

Функционально–грузовой  блок "Заря"

Функционально-грузовой блок (ФГБ) "Заря" является первым элементом Международной космической станции. Он разработан и изготовлен ГКНПЦ имени М. В. Хруничева (г. Москва, Россия) в соответствии с контрактом, заключенным с генеральным субподрядчиком по проекту МКС – компании "Боинг" (г. Хьюстон, штат Техас, США) с этого модуля начинается сборка МКС на около земной орбите. На начальной стадии сборки ФГБ обеспечивает управление полетом связки модулей, электропитания, связь, прием, хранение и перекачку топлива.

Основные технические  характеристики

Масса на орбите 20040 кг.

Длина по корпусу 12990 мм.

Максимальный диаметр 4100 мм.

Объем герметичных отсеков 71, 5 м³.

Размах солнечных батарей 24400 мм.

Площадь фотоэлектрических  элементов 28 м².

Гарантированные среднесуточная мощность электроснабжения напряжением 28 В3 кВт.

Мощность электроснабжения американского сегмента до 2 кВт.

Масса заправляемого  топлива 3800 кг.

Ракета-носитель "Протон":

Параметры орбиты выведения:

Высота в перегеи180 км;

Высота в апогеи 340 км;

Период обращения 89,6 мин;

Наклонение 51,6 град;

Высота орбиты сборки 385км;

Высота рабочей орбиты 350-500 км;

Длительность функционирования 15 лет.

 

Компоновка

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 м³., ГА - 7.0 м³.. 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-3 - примыкающая к ГА цилиндрическая секция, ПГО- 1 - цилиндрическая секция между ПГО-2 и ПГО-3.

Стыковочные агрегаты

ФГБ оснащен тремя  стыковочными агрегатами. Активный гибридный  стыковочный агрегат установлен на переднем торцевом шпангоуте ПГО и используется для стыковки со служебным модулем. На заднем торцевом шпангоуте ГА имеется пассивный андрогинный периферийный агрегат стыковки (АПАС), предназначенный для стыковки с герметичным американским адаптером РМА - 1, через который ФГБ будет соединен с модулем Node - 1 "Единство" (Unity).

На ГА находится также  пассивный стыковочный агрегат  типа "конус". Он установлен перпендикулярно  продольной оси ФГБ и предназначен для стыковки с пилотируемыми  и грузовыми кораблями и со стыковочно-складским модулем MCC-1/DSM-1.

 

Система энергоснабжения

Система энергоснабжения (СЭС) ФГБ предназначена для обеспечения 'электропитанием постоянного тока всех потребителей данного модуля и  модулей американскою сегмента на начальном  этапе сборки МКС, а на более поздних этапах - для приема части электрической энергии от американского сегмента и служебного модуля и передачи ее на российский сегмент.