Аккумуляторы, химические источники тока. Где и как найти аккумуляторы на замену для китайских телефонов

Выбор некоторых параметров орбиты Международной космической станции не всегда очевиден . 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 получают высокие дозы радиации , 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.

Международная космическая станция

Международная космическая станция, сокр. (англ. International Space Station , сокр. ISS ) - пилотируемая , используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс. МКС - совместный международный проект, в котором участвуют 14 стран (в алфавитном порядке): Бельгия, Германия, Дания, Испания,Италия, Канада, Нидерланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония. Первоначально в составе участников были Бразилия и Великобритания.

Управление МКС осуществляется: российским сегментом - из Центра управления космическими полётами в Королёве, американским сегментом - из Центра управления полётами имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Управление лабораторных модулей - европейского «Колумбус» и японского «Кибо» - контролируют Центры управления Европейского космического агентства (Оберпфаффенхофен, Германия) и Японского агентства аэрокосмических исследований (г. Цукуба, Япония). Между Центрами идёт постоянный обмен информацией.

История создания

В 1984 году Президент США Рональд Рейган объявил о начале работ по созданию американской орбитальной станции. В 1988 году проектируемая станция была названа «Freedom» («Свобода»). В то время это был совместный проект США, ЕКА , Канады и Японии. Планировалась крупногабаритная управляемая станция, модули которой будут доставляться по очереди на орбиту «Спейс шаттл». Но к началу 1990-х годов выяснилось, что стоимость разработки проекта слишком велика и только международная кооперация позволит создать такую станцию. СССР, уже имевший опыт создания и выведения на орбиту орбитальных станций «Салют», а также станции «Мир», планировал в начале 1990-х создание станции «Мир-2», но в связи с экономическими трудностями проект был приостановлен.

17 июня 1992 года Россия и США заключили соглашение о сотрудничестве в исследовании космоса. В соответствии с ним Российское космическое агентство (РКА) и НАСА разработали совместную программу «Мир - Шаттл». Эта программа предусматривала полёты американских многоразовых кораблей «Спейс Шаттл» к российской космической станции «Мир», включение российских космонавтов в экипажи американских шаттлов и американских астронавтов в экипажи кораблей «Союз» и станции «Мир».

В ходе реализации программы «Мир - Шаттл» родилась идея объединения национальных программ создания орбитальных станций.

В марте 1993 года генеральный директор РКА Юрий Коптев и генеральный конструктор НПО «Энергия» Юрий Семёнов предложили руководителю НАСА Дэниелу Голдину создать Международную космическую станцию.

В 1993 году в США многие политики были против строительства космической орбитальной станции. В июне 1993 года в Конгрессе США обсуждалось предложение об отказе от создания Международной космической станции. Это предложение не было принято с перевесом только в один голос: 215 голосов за отказ, 216 голосов за строительство станции.

2 сентября 1993 года вице-президент США Альберт Гор и председатель Совета Министров РФ Виктор Черномырдин объявили о новом проекте «подлинно международной космической станции». С этого момента официальным названием станции стало «Международная космическая станция», хотя параллельно использовалось и неофициальное - космическая станция «Альфа».

МКС, июль 1999 года. Вверху модуль Юнити, внизу, с развёрнутыми панелями солнечных батарей - Заря

1 ноября 1993 РКА и НАСА подписали «Детальный план работ по Международной космической станции».

23 июня 1994 года Юрий Коптев и Дэниел Голдин подписали в Вашингтоне «Временное соглашение по проведению работ, ведущих к российскому партнёрству в Постоянной пилотируемой гражданской космической станции», в рамках которого Россия официально подключилась к работам над МКС.

Ноябрь 1994 года - в Москве состоялись первые консультации российского и американского космических агентств, были заключены контракты с фирмами-участницами проекта - «Боинг» и РКК «Энергия» им. С. П. Королёва.

Март 1995 года - в Космическом центре им. Л. Джонсона в Хьюстоне был утверждён эскизный проект станции.

1996 год - утверждена конфигурация станции. Она состоит из двух сегментов - российского (модернизированный вариант «Мир-2») и американского (с участием Канады, Японии, Италии, стран - членов Европейского космического агентства и Бразилии).

20 ноября 1998 года - Россия запустила первый элемент МКС - функционально-грузовой блок «Заря», был выведен ракетой Протон-К (ФГБ).

7 декабря 1998 года - шаттл «Индевор» пристыковал к модулю «Заря» американский модуль «Unity» («Юнити», «Node-1»).

10 декабря 1998 года был открыт люк в модуль «Юнити» и Кабана и Крикалёв, как представители США и России, вошли внутрь станции.

26 июля 2000 года - к функционально-грузовому блоку «Заря» был пристыкован служебный модуль (СМ) «Звезда».

2 ноября 2000 года - транспортный пилотируемый корабль (ТПК) «Союз ТМ-31» доставил на борт МКС экипаж первой основной экспедиции.

МКС, июль 2000 года. Пристыкованные модули сверху вниз: Юнити, Заря, Звезда и корабль Прогресс

7 февраля 2001 года - экипажем шаттла «Атлантис» в ходе миссии STS-98 к модулю «Юнити» присоединён американский научный модуль «Дестини».

18 апреля 2005 года - глава НАСА Майкл Гриффин на слушаниях сенатской комиссии по космосу и науке заявил о необходимости временного сокращения научных исследований на американском сегменте станции. Это требовалось для высвобождения средств на форсированную разработку и постройку нового пилотируемого корабля (CEV). Новый пилотируемый корабль был необходим для обеспечения независимого доступа США к станции, поскольку после катастрофы «Колумбии» 1 февраля 2003 года США временно не имели такого доступа к станции до июля 2005 года, когда возобновились полёты шаттлов.

После катастрофы «Колумбии» было сокращено с трёх до двух количество членов долговременных экипажей МКС. Это было связано с тем, что снабжение станции материалами, необходимыми для жизнедеятельности экипажа, осуществлялось только российскими грузовыми кораблями «Прогресс».

26 июля 2005 года полёты шаттлов возобновились успешным стартом шаттла «Дискавери». До конца эксплуатации шаттлов планировалось совершить 17 полётов до 2010 года, в ходе этих полётов на МКС было доставлено оборудование и модули, необходимые как для достройки станции, так и для модернизации части оборудования, в частности - канадского манипулятора.

Второй полёт шаттла после катастрофы «Колумбии» (Шаттл «Дискавери» STS-121) состоялся в июле 2006 года. На этом шаттле на МКС прибыл немецкий космонавт Томас Райтер, который присоединился к экипажу долговременной экспедиции МКС-13. Таким образом, в долговременной экспедиции на МКС после трёхлетнего перерыва вновь стали работать три космонавта.

МКС, апрель 2002 года

Стартовавший 9 сентября 2006 года челнок «Атлантис» доставил на МКС два сегмента ферменных конструкций МКС, две панели солнечных батарей, а также радиаторы системы терморегулирования американского сегмента.

23 октября 2007 года на борту шаттла «Дискавери» прибыл американский модуль «Гармония». Его временно пристыковали к модулю «Юнити». После перестыковки 14 ноября 2007 года модуль «Гармония» был на постоянной основе соединён с модулем «Дестини». Построение основного американского сегмента МКС завершилось.

МКС, август 2005 года

В 2008 году станция увеличилась на две лаборатории. 11 февраля был пристыкован модуль «Коламбус», созданный по заказу Европейского космического агентства, а 14 марта и 4 июня были пристыкованы два из трёх основных отсеков лабораторного модуля «Кибо», разработанного японским агентством аэрокосмических исследований - герметичная секция «Экспериментального грузового отсека» (ELM PS) и герметичный отсек (PM).

В 2008-2009 году начата эксплуатация новых транспортных кораблей: Европейского космического агентства «ATV» (первый запуск состоялся 9 марта 2008 года, полезный груз - 7,7 тонн, 1 полёт в год) и Японского агентства аэрокосмических исследований «H-II Transport Vehicle» (первый запуск состоялся в 10 сентября 2009 году, полезный груз - 6 тонн, 1 полёт в год).

С 29 мая 2009 года начал работу долговременный экипаж МКС-20 численностью шесть человек, доставленый в два приёма: первые три человека прибыли на «Союз ТМА-14», затем к ним присоединился экипаж «Союз ТМА-15». В немалой степени увеличение экипажа произошло благодаря тому, что увеличились возможности доставки грузов на станцию.

МКС, сентябрь 2006 года

12 ноября 2009 года к станции пристыкован малый исследовательский модуль МИМ-2, незадолго до запуска получивший название «Поиск». Это четвёртый модуль российского сегмента станции, разработан на базе стыковочного узла «Пирс». Возможности модуля позволяют производить на нём некоторые научные эксперименты, а также одновременно выполнять функцию причала для российских кораблей.

18 мая 2010 года успешно пристыкован к МКС российский малый исследовательский модуль «Рассвет» (МИМ-1). Операция по пристыковке «Рассвета» к российскому функционально-грузовому блоку «Заря» была осуществлена манипулятором американского космического челнока «Атлантис», а затем манипулятором МКС.

МКС, август 2007 года

В феврале 2010 года Многосторонний совет по управлению Международной космической станцией подтвердил, что не существует никаких известных на этом этапе технических ограничений на продолжение эксплуатации МКС после 2015 года, а Администрация США предусмотрела дальнейшее использование МКС по меньшей мере до 2020 года. НАСА и Роскосмос рассматривают продление этого срока по меньшей мере до 2024 года, и возможно продление до 2027 года. В мае 2014 года, вице-премьер России Дмитрий Рогозин заявил: «Россия не намерена продлевать эксплуатацию Международной космической станции после 2020 года».

В 2011 году были завершены полёты многоразовых кораблей типа «Космический челнок».

МКС, июнь 2008 года

22 мая 2012 года с космодрома на мысе Канаверал запущена ракета-носитель «Falcon 9» с частным космическим грузовым кораблём «Dragon». Это первый в истории испытательный полёт к Международной космической станции частного космического корабля.

25 мая 2012 года КК «Dragon» стал первым аппаратом коммерческого назначения, состыковавшимся с МКС.

18 сентября 2013 года впервые сблизился с МКС и был пристыкован частный автоматический грузовой космический корабль снабжения «Сигнус».

МКС, март 2011 года

Планируемые события

В планах - существенная модернизация российских космических кораблей «Союз» и «Прогресс».

В 2017 году к МКС планируется пристыковать российский 25-тонный многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Он встанет на место модуля «Пирс», который будет отстыкован и затоплен. Помимо прочего, новый российский модуль полностью возьмёт на себя функции «Пирса».

«НЭМ-1» (научно-энергетический модуль) - первый модуль, доставка планируется в 2018-м году;

«НЭМ-2» (научно-энергетический модуль) - второй модуль.

УМ (узловой модуль) для российского сегмента - с дополнительными стыковочными узлами. Доставка планируется в 2017-м году.

Устройство станции

В основу устройства станции заложен модульный принцип. Сборка МКС происходит путём последовательного добавления к комплексу очередного модуля или блока, который соединяется с уже доставленным на орбиту.

На 2013 год в состав МКС входит 14 основных модулей, российские - «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет»; американские - «Юнити», «Дестини», «Квест», «Транквилити», «Купола», «Леонардо», «Гармония», европейский - «Колумбус» и японский - «Кибо» .

• «Заря» - функционально-грузовой модуль «Заря», первый из доставленных на орбиту модулей МКС. Масса модуля - 20 тонн, длина - 12,6 м, диаметр - 4 м, объём - 80 м³. Оборудован реактивными двигателями для коррекции орбиты станции и большими солнечными батареями. Срок эксплуатации модуля составит, как ожидается, не менее 15 лет. Американский финансовый вклад в создание «Зари» составляет около 250 млн долл., российский - свыше 150 млн долл.;
• П. М. панель - противометеоритная панель или противомикрометеорная защита, которая по настоянию американской стороны смонтирована на модуле «Звезда»;
• «Звезда» - служебный модуль «Звезда», в котором располагаются системы управления полётом, системы жизнеобеспечения, энергетический и информационный центр, а также каюты для космонавтов. Масса модуля - 24 тонны. Модуль разделён на пять отсеков и имеет четыре стыковочных узла. Все его системы и блоки - российские, за исключением бортового вычислительного комплекса, созданного при участии европейских и американских специалистов;
• МИМ - малые исследовательские модули, два российских грузовых модуля «Поиск» и «Рассвет», предназначенные для хранения оборудования, необходимого для проведения научных экспериментов. «Поиск» пристыкован к зенитному стыковочному узлу модуля Звезда, а «Рассвет» - к надирному порту модуля «Заря»;
• «Наука» - российский многофункциональный лабораторный модуль, в котором предусмотрены условия для хранения научного оборудования, проведения научных экспериментов, временного проживания экипажа. Также обеспечивает функциональность европейского манипулятора;
• ERA - европейский дистанционный манипулятор, предназначенный для перемещения оборудования, расположенного вне станции. Будет закреплён на российской научной лаборатории МЛМ;
• Гермоадаптер - герметичный стыковочный переходник, предназначенный для соединения между собой модулей МКС, и для обеспечения стыковок шаттлов;
• «Спокойствие» - модуль МКС, выполняющий функции жизнеобеспечения. Содержит системы по переработке воды, регенерации воздуха, утилизации отходов и др. Соединён с модулем «Юнити»;
• «Юнити» - первый из трёх соединительных модулей МКС, выполняющий роль стыковочного узла и коммутатора электроэнергии для модулей «Квест», «Нод-3», фермы Z1 и стыкующихся к нему через Гермоадаптер-3 транспортных кораблей;
• «Пирс» - порт причаливания, предназначенный для осуществления стыковок российских «Прогрессов» и «Союзов»; установлен на модуле «Звезда»;
• ВСП - внешние складские платформы: три внешние негерметичные платформы, предназначенные исключительно для хранения грузов и оборудования;
• Фермы - объединённая ферменная структура, на элементах которой установлены солнечные батареи, панели радиаторов и дистанционные манипуляторы. Также предназначена для негерметичного хранения грузов и различного оборудования;
• «Канадарм2» , или «Мобильная обслуживающая система» - канадская система дистанционных манипуляторов, служащая в качестве основного инструмента для разгрузки транспортных кораблей и перемещения внешнего оборудования;
• «Декстр» - канадская система из двух дистанционных манипуляторов, служащая для перемещения оборудования, расположенного вне станции;
• «Квест» - специализированный шлюзовой модуль, предназначенный для осуществления выходов космонавтов и астронавтов в открытый космос с возможностью предварительного проведения десатурации (вымывания азота из крови человека);
• «Гармония» - соединительный модуль, выполняющий роль стыковочного узла и коммутатора электроэнергии для трёх научных лабораторий и стыкующихся к нему через Гермоадаптер-2 транспортных кораблей. Содержит дополнительные системы жизнеобеспечения;
• «Коламбус» - европейский лабораторный модуль, в котором, помимо научного оборудования, установлены сетевые коммутаторы (хабы), обеспечивающие связь между компьютерным оборудованием станции. Пристыкован к модулю «Гармония»;
• «Дестини» - американский лабораторный модуль, состыкованный с модулем «Гармония»;
• «Кибо» - японский лабораторный модуль, состоящий из трёх отсеков и одного основного дистанционного манипулятора. Самый большой модуль станции. Предназначен для проведения физических, биологических, биотехнологических и других научных экспериментов в герметичных и негерметичных условиях. Кроме того, благодаря особой конструкции, позволяет проводить незапланированные эксперименты. Пристыкован к модулю «Гармония»;

Обзорный купол МКС.

• «Купол» - прозрачный обзорный купол. Его семь иллюминаторов (самый большой - 80 см в диаметре) используются для проведения экспериментов, наблюдения за космосом и , при стыковке космических аппаратов, а также как пульт управления главным дистанционным манипулятором станции. Место для отдыха членов экипажа. Разработан и изготовлен Европейским космическим агентством. Установлен на узловой модуль «Транквилити»;
• ТСП - четыре негерметичные платформы, закреплённые на фермах 3 и 4, предназначенные для размещения оборудования, необходимого для проведения научных экспериментов в вакууме. Обеспечивают обработку и передачу результатов экспериментов по высокоскоростным каналам на станцию.
• Герметичный многофункциональный модуль - складское помещение для хранения грузов, пристыкован к надирному стыковочному узлу модуля «Дестини».

Кроме перечисленных выше компонентов, существуют три грузовых модуля: «Леонардо», «Рафаэль» и «Донателло», периодически доставляемые на орбиту, для дооснащения МКС необходимым научным оборудованием и прочими грузами. Модули, имеющие общее название «Многоцелевой модуль снабжения» , доставлялись в грузовом отсеке шаттлов и стыковались с модулем «Юнити». Переоборудованный модуль «Леонардо» начиная с марта 2011 года входит в число модулей станции под названием «Герметичный многофункциональный модуль» (Permanent Multipurpose Module, PMM).

Электроснабжение станции

МКС в 2001 году. Видны солнечные батареи модулей «Заря» и «Звезда», а также ферменная конструкция P6 с американскими солнечными батареями.

Единственным источником электрической энергии для МКС является , свет которого солнечные батареи станции преобразуют в электроэнергию.

В российском сегменте МКС используется постоянное напряжение 28 вольт, аналогичное применяемому на космических кораблях «Спейс Шаттл» и «Союз». Электроэнергия вырабатывается непосредственно солнечными батареями модулей «Заря» и «Звезда», а также может передаваться от американского сегмента в российский через преобразователь напряжения ARCU (American-to-Russian converter unit ) и в обратном направлении через преобразователь напряжения RACU (Russian-to-American converter unit ).

Первоначально планировалось, что станция будет обеспечиваться электроэнергией с помощью российского модуля Научно-энергетической платформы (НЭП). Однако после катастрофы шаттла «Колумбия» программа сборки станции и график полётов шаттлов были пересмотрены. Среди прочего, отказались также от доставки и установки НЭП, поэтому в данный момент большая часть электроэнергии производится солнечными батареями американского сектора.

В американском сегменте солнечные батареи организованы следующим образом: две гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло солнечной батареи (Solar Array Wing , SAW ), всего на ферменных конструкциях станции размещено четыре пары таких крыльев. Каждое крыло имеет длину 35 м и ширину 11,6 м, а его полезная площадь составляет 298 м², при этом вырабатываемая им суммарная мощность может достигать 32,8 кВт. Солнечные батареи генерируют первичное постоянное напряжение от 115 до 173 Вольт, которое затем, с помощью блоков DDCU (англ. Direct Current to Direct Current Converter Unit ), трансформируется во вторичное стабилизированное постоянное напряжение величиной 124 Вольта. Это стабилизированное напряжение непосредственно используется для питания электрооборудования американского сегмента станции.

Солнечная батарея на МКС

Станция совершает один оборот вокруг Земли за 90 минут и примерно половину этого времени она проводит в тени Земли, где солнечные батареи не работают. Тогда её электроснабжение происходит от буферных никель-водородных аккумуляторных батарей, которые подзаряжаются, когда МКС снова выходит на солнечный свет. Срок службы аккумуляторов 6,5 лет, ожидается, что за время жизни станции их будут неоднократно заменять. Первая замена аккумуляторных батарей была осуществлена на сегменте Р6 во время выхода астронавтов в открытый космос в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-127 в июле 2009 года.

При нормальных условиях солнечные батареи американского сектора отслеживают Солнце, чтобы увеличить до максимума выработку энергии. Солнечные батареи наводятся на Солнце с помощью приводов «Альфа» и «Бета». На станции установлено два привода «Альфа», которые поворачивают вокруг продольной оси ферменных конструкций сразу несколько секций с расположенными на них солнечными батареями: первый привод поворачивает секции от P4 до P6, второй - от S4 до S6. Каждому крылу солнечной батареи соответствует свой привод «Бета», который обеспечивает вращение крыла относительно его продольной оси.

Когда МКС находится в тени Земли, солнечные батареи переводятся в режим Night Glider mode (англ. ) («Режим ночного планирования»), при этом они поворачиваются краем по направлению движения, чтобы уменьшить сопротивление атмосферы, которая присутствует на высоте полёта станции.

Средства связи

Передача телеметрии и обмен научными данными между станцией и Центром управления полётом осуществляется с помощью радиосвязи. Кроме того, средства радиосвязи используются во время операций по сближению и стыковке, их применяют для аудио- и видеосвязи между членами экипажа и с находящимися на Земле специалистами по управлению полётом, а также родными и близкими космонавтов. Таким образом, МКС оборудована внутренними и внешними многоцелевыми коммуникационными системами.

Российский сегмент МКС поддерживает связь с Землёй напрямую с помощью радиоантенны «Лира», установленной на модуле «Звезда». «Лира» даёт возможность использовать спутниковую систему ретрансляции данных «Луч». Эту систему использовали для связи со станцией «Мир», но в 1990-х годах она пришла в упадок и в настоящее время не применяется. Для восстановления работоспособности системы в 2012 году был запущен «Луч-5А». В мае 2014 года на орбите действуют 3 многофункциональной космической системы ретрансляции «Луч» - “Луч-5А, “Луч-5Б и «Луч-5В». В 2014 году запланирована установка на российский сегмент станции специализированной абонентской аппаратуры.

Другая российская система связи, «Восход-М», обеспечивает телефонную связь между модулями «Звезда», «Заря», «Пирс», «Поиск» и американским сегментом, а также УКВ -радиосвязь с наземными центрами управления, используя для этого внешние антенны модуля «Звезда».

В американском сегменте для связи в S-диапазоне (передача звука) и K u -диапазоне (передача звука, видео, данных) применяются две отдельные системы, расположенные на ферменной конструкции Z1. Радиосигналы от этих систем передаются на американские геостационарные спутники TDRSS, что позволяет поддерживать практически непрерывный контакт с центром управления полётами в Хьюстоне. Данные с Канадарм2, европейского модуля «Коламбус» и японского «Кибо» перенаправляются через эти две системы связи, однако, американскую систему передачи данных TDRSS со временем дополнят европейская спутниковая система (EDRS) и аналогичная японская. Связь между модулями осуществляется по внутренней цифровой беспроводной сети.

Во время выходов в открытый космос космонавты используют УКВ-передатчик дециметрового диапазона. УКВ-радиосвязью также пользуются во время стыковки или расстыковки космические аппараты «Союз», «Прогресс», HTV, ATV и «Спейс шаттл» (правда, шаттлы применяют также передатчики S- и K u -диапазонов посредством TDRSS). С её помощью эти космические корабли получают команды от Центра управления полётами или от членов экипажа МКС. Автоматические космические аппараты оборудованы собственными средствами связи. Так, корабли ATV используют во время сближения и стыковки специализированную систему Proximity Communication Equipment (PCE) , оборудование которой располагается на ATV и на модуле «Звезда». Связь осуществляется через два полностью независимых радиоканала S-диапазона. PCE начинает функционировать, начиная с относительных дальностей около 30 километров, и отключается после стыковки ATV к МКС и перехода на взаимодействие по бортовой шине MIL-STD-1553. Для точного определения относительного положения ATV и МКС используется система лазерных дальномеров, установленных на ATV, делающая возможной точную стыковку со станцией.

Станция оборудована примерно сотней портативных компьютеров ThinkPad от IBM и Lenovo, моделей A31 и T61P, работающих под управлением Debian GNU/Linux. Это обычные серийные компьютеры, которые, однако, были доработаны для применения в условиях МКС, в частности, в них переделаны разъёмы, система охлаждения, учтено используемое на станции напряжение 28 Вольт, а также выполнены требования безопасности для работы в невесомости. С января 2010 года на станции для американского сегмента организован прямой доступ в Интернет. Компьютеры на борту МКС соединены с помощью Wi-Fi в беспроводную сеть и связаны с Землёй на скорости 3 Мбит/c на закачку и 10 Мбит/с на скачивание, что сравнимо с домашним ADSL-подключением.

Санузел для космонавтов

Унитаз на ОС предназначен как для мужчин, так и для женщин, выглядит точно так же, как на Земле, но имеет ряд конструктивных особенностей. Унитаз снабжен фиксаторами для ног и держателями для бёдер, в него вмонтированы мощные воздушные насосы. Космонавт пристёгивается специальным пружинным креплением к сидению унитаза, затем включает мощный вентилятор и открывает всасывающее отверстие, куда воздушный поток уносит все отходы.

На МКС воздух из туалетов перед попаданием в жилые помещения обязательно фильтруется для очистки от бактерий и запаха.

Теплица для космонавтов

Свежая зелень, выращенная в условиях микрогравитации, впервые официально включена в меню на Международной космической станции. 10 августа 2015 года астронавты попробуют салат латук, собранный с орбитальной плантации Veggie. Многие издания СМИ сообщали, что впервые космонавты попробовали собственно выращенную еду, но данный эксперимент был проведен на станции «Мир».

Научные исследования

Одной из основных целей при создании МКС являлась возможность проведения на станции экспериментов, требующих наличия уникальных условий космического полёта: микрогравитации, вакуума, космических излучений, не ослабленных земной атмосферой. Главные области исследований включают в себя биологию (в том числе биомедицинские исследования и биотехнологию), физику (включая физику жидкостей, материаловедение и квантовую физику), астрономию, космологию и метеорологию. Исследования проводятся с помощью научного оборудования, в основном расположенного в специализированных научных модулях-лабораториях, часть оборудования для экспериментов, требующих вакуума, закреплена снаружи станции, вне её гермообъёма.

Научные модули МКС

На текущий момент (январь 2012 год) в составе станции находятся три специальных научных модуля - американская лаборатория «Дестини», запущенная в феврале 2001 года, европейский исследовательский модуль «Коламбус», доставленный на станцию в феврале 2008 года, и японский исследовательский модуль «Кибо». В европейском исследовательском модуле оборудованы 10 стоек, в которых устанавливаются приборы для исследований в различных разделах науки. Некоторые стойки специализированы и оборудованы для исследований в области биологии, биомедицины и физики жидкостей. Остальные стойки - универсальные, в них оборудование может меняться в зависимости от проводимых экспериментов.

Японский исследовательский модуль «Кибо» состоит из нескольких частей, которые последовательно доставлялись и монтировались на орбите. Первый отсек модуля «Кибо» - герметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. JEM Experiment Logistics Module - Pressurized Section ) был доставлен на станцию в марте 2008 года, в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-123. Последняя часть модуля «Кибо» была присоединена к станции в июле 2009 года, когда шаттл доставил на МКС негерметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. Experiment Logistics Module, Unpressurized Section ).

Россия имеет на орбитальной станции два «Малых исследовательских модуля» (МИМ) - «Поиск» и «Рассвет». Также планируется доставить на орбиту многофункциональный лабораторный модуль «Наука» (МЛМ). Полноценными научными возможностями будет обладать только последний, количество научной аппаратуры, размещённой на двух МИМ, минимально.

Совместные эксперименты

Международная природа проекта МКС способствует проведению совместных научных экспериментов. Наиболее широко подобное сотрудничество развивают европейские и российские научные учреждения под эгидой ЕКА и Федерального космического агентства России. Известными примерами такого сотрудничества стали эксперимент «Плазменный кристалл», посвящённый физике пылевой плазмы, и проводимый Институтом внеземной физики Общества Макса Планка, Институтом высоких температур и Институтом проблем химической физики РАН, а также рядом других научных учреждений России и Германии, медико-биологический эксперимент «Матрёшка-Р», в котором для определения поглощённой дозы ионизирующих излучений используются манекены - эквиваленты биологических объектов, созданные в Институте медико-биологических проблем РАН и Кёльнском институте космической медицины.

Российская сторона также является подрядчиком при проведении контрактных экспериментов ЕКА и Японского агентства аэрокосмических исследований. Например, российские космонавты проводили испытания робототехнической экспериментальной системы ROKVISS (англ. Robotic Components Verification on ISS - испытания робототехнических компонентов на МКС), разработанной в Институте робототехники и механотроники, расположенном в Веслинге, неподалёку от Мюнхена,Германия.

Российские исследования

Сравнение между горением свечи на Земле (слева) и в условиях микрогравитации на МКС (справа)

В 1995 году был объявлен конкурс среди российских научных и образовательных учреждений, промышленных организаций на проведение научных исследований на российском сегменте МКС. По одиннадцати основным направлениям исследований было получено 406 заявок от восьмидесяти организаций. После оценки специалистами РКК «Энергия» технической реализуемости этих заявок, в 1999 году была принята «Долгосрочная программа научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС». Программу утвердили президент РАН Ю. С. Осипов и генеральный директор Российского авиационно-космического агентства (ныне ФКА) Ю. Н. Коптев. Первые исследования на российском сегменте МКС были начаты первой пилотируемой экспедицией в 2000 году. Согласно первоначальному проекту МКС, предполагалось выведение двух крупных российских исследовательских модулей (ИМ). Электроэнергию, необходимую для проведения научных экспериментов, должна была предоставлять Научно-энергетическая платформа (НЭП). Однако из-за недофинансирования и задержек при строительстве МКС все эти планы были отменены в пользу постройки единственного научного модуля, не требовавшего больших затрат и дополнительной орбитальной инфраструктуры. Значительная часть исследований, проводимых Россией на МКС, является контрактной или совместной с зарубежными партнёрами.

В настоящее время на МКС проводятся различные медицинские, биологические, физические исследования.

Исследования на американском сегменте

Вирус Эпштейна - Барр, показанный с помощью техники окрашивания флюоресцентными антителами

США проводят широкую программу исследований на МКС. Многие из этих экспериментов являются продолжением исследований, проводимых ещё в полётах шаттлов с модулями «Спейслаб» и в совместной с Россией программе «Мир - Шаттл». В качестве примера можно привести изучение патогенности одного из возбудителей герпеса, вируса Эпштейна - Барр. По данным статистики, 90 % взрослого населения США являются носителями латентной формы этого вируса. В условиях космического полёта происходит ослабление работы иммунной системы, вирус может активизироваться и стать причиной заболевания члена экипажа. Эксперименты по изучению вируса были начаты в полёте шаттла STS-108.

Европейские исследования

Солнечная обсерватория, установленная на модуле «Коламбус»

На европейском научном модуле «Коламбус» предусмотрено 10 унифицированных стоек для размещения полезной нагрузки (ISPR), правда, часть из них, по соглашению, будет использоваться в экспериментах НАСА. Для нужд ЕКА в стойках установлено следующее научное оборудование: лаборатория Biolab для проведения биологических экспериментов, лаборатория Fluid Science Laboratory для исследований в области физики жидкости, установка для экспериментов по физиологии European Physiology Modules, а также универсальная стойка European Drawer Rack, содержащая оборудование для проведения опытов по кристаллизации белков (PCDF).

Во время STS-122 были установлены и внешние экспериментальные установки для модуля «Коламбус»: выносная платформа для технологических экспериментов EuTEF и солнечная обсерватория SOLAR. Планируется добавить внешнюю лабораторию по проверке ОТО и теории струн Atomic Clock Ensemble in Space.

Японские исследования

В программу исследований, проводимых на модуле «Кибо», входит изучение процессов глобального потепления на Земле, озонового слоя и опустынивания поверхности, проведение астрономических исследований в рентгеновском диапазоне.

Запланированы эксперименты по созданию крупных и идентичных белковых кристаллов, которые призваны помочь понять механизмы болезней и разработать новые методы лечения. Кроме этого, будет изучаться действие микрогравитации и радиации на растения, животных и людей, а также будут проводиться опыты по робототехнике, в области коммуникаций и энергетики.

В апреле 2009 года японский астронавт Коити Ваката на МКС провел серию экспериментов, которые были отобраны из числа предложенных простыми гражданами. Астронавт попытался «поплавать» в невесомости, используя различные стили, включая кроль и баттерфляй. Однако ни один из них не позволил астронавту даже сдвинуться с места. Астронавт заметил при этом, что исправить ситуацию «не смогут даже большие листы бумаги, если их взять в руки и использовать как ласты». Кроме того, астронавт хотел пожонглировать футбольным мячом, но и эта попытка оказалась неудачной. Между тем, японцу удалось послать мяч ударом назад над головой. Закончив эти сложные в условиях невесомости упражнения, японский астронавт попробовал отжиматься от пола и сделать вращения на месте.

Вопросы безопасности

Космический мусор

Отверстие в панели радиатора шаттла Индевор STS-118, образовавшееся в результате столкновения с космическим мусором

Поскольку МКС движется по сравнительно невысокой орбите, существует определённая вероятность столкновения станции или космонавтов, выходящих в открытый космос, с так называемым космическим мусором. К таковому могут быть причислены как крупные объекты вроде ракетных ступеней или выбывших из строя спутников, так и мелкие вроде шлака от твёрдотопливных ракетных двигателей, хладагентов из реакторных установок спутников серии УС-А, иных веществ и объектов. Кроме того, дополнительную угрозу таят в себе природные объекты наподобие микрометеоритов. Учитывая космические скорости на орбите, даже малые объекты способны нанести серьёзный урон станции, а в случае возможного попадания в скафандр космонавта микрометеориты могут пробить обшивку и вызвать разгерметизацию.

Чтобы избежать подобных столкновений, с Земли ведётся удалённое наблюдение за передвижением элементов космического мусора. Если на определённом расстоянии от МКС появляется такая угроза, экипаж станции получает соответствующее предупреждение. У космонавтов будет достаточно времени для активации системы DAM (англ. Debris Avoidance Manoeuvre ), которая представляет собой группу двигательных установок из российского сегмента станции. Включённые двигатели способны вывести станцию на более высокую орбиту и таким образом избежать столкновения. В случае позднего обнаружения опасности экипаж эвакуируется из МКС на космических кораблях «Союз». Частичная эвакуация происходила на МКС: 6 апреля 2003 года, 13 марта 2009, 29 июня 2011и 24 марта 2012.

Радиация

В отсутствие массивного атмосферного слоя, который окружает людей на Земле, космонавты на МКС подвергаются более интенсивному облучению постоянными потоками космических лучей. В день члены экипажа получают дозу радиации в размере около 1 миллизиверта, что примерно равнозначно облучению человека на Земле за год. Это приводит к повышенному риску развития злокачественных опухолей у космонавтов, а также ослаблению иммунной системы. Слабый иммунитет космонавтов может способствовать распространению инфекционных заболеваний среди членов экипажа, особенно в замкнутом пространстве станции. Несмотря на предпринятые попытки по улучшению механизмов радиационной защиты, уровень проникновения радиации не сильно изменился по сравнению с показателями предыдущих исследований, проводившихся, например, на станции «Мир».

Поверхность корпуса станции

В ходе проверки внешней обшивки МКС, на соскобах с поверхности корпуса и иллюминаторов были обнаружены следы жизнедеятельности морского планктона. Также подтвердилась необходимость очистки внешней поверхности станции в связи с загрязнениями от работы двигателей космических аппаратов.

Юридическая сторона

Правовые уровни

Правовая структура, регулирующая юридические аспекты космической станции, является разноплановой и состоит из четырёх уровней:

• Первым уровнем, устанавливающим права и обязанности сторон, является «Межправительственное соглашение о космической станции» (англ. Space Station Intergovernmental Agreement - IGA ), подписанное 29 января 1998 года пятнадцатью правительствами участвующих в проекте стран - Канадой, Россией, США, Японией, и одиннадцатью государствами - членами Европейского космического агентства (Бельгией, Великобританией, Германией, Данией, Испанией, Италией, Нидерландами, Норвегией, Францией, Швейцарией и Швецией). В статье № 1 этого документа отражены основные принципы проекта:
  Это соглашение - долгосрочная международная структура на основе искреннего партнёрства, для всестороннего проектирования, создания, развития и долговременного использования обитаемой гражданской космической станции в мирных целях, в соответствии с международным правом . При написании этого соглашения за основу был взят «Договор о космосе» от 1967 года, ратифицированный 98 странами, который заимствовал традиции международного морского и воздушного права.
• Первый уровень партнёрства положен в основу второго уровня, который называется «Меморандумы о взаимопонимании» (англ. Memoranda of Understanding - MOU s ). Эти меморандумы представляют собой соглашения между НАСА и четырьмя национальными космическими агентствами: ФКА, ЕКА, ККА и JAXA. Меморандумы используются для более подробного описания ролей и обязанностей партнёров. Причём, поскольку НАСА является назначенным управляющим МКС, напрямую между этими организациями отдельных соглашений нет, только с НАСА.
• К третьему уровню относятся бартерные соглашения или договорённости о правах и обязанностях сторон - например, коммерческое соглашение 2005 года между НАСА и Роскосмосом, в условия которого входили одно гарантированное место для американского астронавта в составе экипажей кораблей «Союз» и часть полезного объёма для американских грузов на беспилотных «Прогрессах».
• Четвёртый правовой уровень дополняет второй («Меморандумы») и вводит в действие отдельные положения из него. Примером его является «Кодекс поведения на МКС», который был разработан во исполнение пункта 2 статьи 11 Меморандума о взаимопонимании - правовые аспекты обеспечения субординации, дисциплины, физической и информационной безопасности, и другие правила поведения для членов экипажа.

Структура собственности

Структура собственности проекта не предусматривает для её членов чётко установленного процента на использование космической станции в целом. Согласно статье № 5 (IGA), юрисдикция каждого из партнёров распространяется только на тот компонент станции, который за ним зарегистрирован, а нарушения правовых норм персоналом, внутри или вне станции, подлежат разбирательству согласно законам той страны, гражданами которой те являются.

Интерьер модуля «Заря»

Соглашения об использовании ресурсов МКС более сложные. Российские модули «Звезда», «Пирс», «Поиск» и «Рассвет» изготовлены и принадлежат России, которая сохраняет право на их использование. Запланированный модуль «Наука» также будет изготовлен в России и будет включен в российский сегмент станции. Модуль «Заря» был построен и доставлен на орбиту российской стороной, но сделано это было на средства США, поэтому собственником данного модуля на сегодняшний день официально является НАСА. Для использования российских модулей и других компонентов станции страны-партнёры используют дополнительные двусторонние соглашения (вышеупомянутые третий и четвёртый правовые уровни).

Остальная часть станции (модули США, европейские и японские модули, ферменные конструкции, панели солнечных батарей и два робота-манипулятора) по согласованию сторон используются следующим образом (в % от общего времени использования):

1. «Коламбус» - 51 % для ЕКА, 49 % для НАСА
2. «Кибо» - 51 % для JAXA, 49 % для НАСА
3. «Дестини» - 100 % для НАСА

В дополнение к этому:

• НАСА может использовать 100 % площадь ферменных конструкций;
• По соглашению с НАСА, ККА может использовать 2,3 % любых нероссийских компонентов;
• Рабочее время экипажа, мощность от солнечных батарей, пользование вспомогательными услугами (погрузка/разгрузка, коммуникационные услуги) - 76,6 % для НАСА, 12,8 % для JAXA, 8,3 % для ЕКА и 2,3 % для ККА.

Правовые курьёзы

До полёта первого космического туриста не существовало нормативной базы, регулирующей полёты в космос частных лиц. Но после полёта Денниса Тито страны-участницы проекта разработали «Принципы», которые определили такое понятие, как «Космический турист», и все необходимые вопросы для его участия в экспедиции посещения. В частности, такой полёт возможен только при наличии специфических медицинских показателей, психологической пригодности, языковой подготовки, и денежного взноса.

В той же ситуации оказались и участники первой космической свадьбы в 2003 году, поскольку подобная процедура также не регулировалась никакими законами.

В 2000 году республиканское большинство в Конгрессе США приняло законодательный акт о нераспространении ракетных и ядерных технологий в Иране, согласно которому, в частности, США не могли приобретать у России оборудование и корабли, необходимые для строительства МКС. Однако после катастрофы «Колумбии», когда судьба проекта зависела от российских «Союзов» и «Прогрессов», 26 октября 2005 года конгресс был вынужден принять поправки в этот законопроект, снимающие все ограничения для «любых протоколов, соглашений, меморандумов о взаимопонимании или контрактов», до 1 января 2012 года.

Издержки

Затраты на строительство и эксплуатацию МКС оказались гораздо больше, чем это изначально планировалось. В 2005 году, по оценке ЕКА, с начала работ над проектом МКС с конца 1980-х годов до его предполагаемого тогда окончания в 2010 году было бы израсходовано около 100 миллиардов евро (157 миллиардов долларов или 65,3 миллиарда фунтов стерлингов) \ . Однако на сегодняшний день окончание эксплуатации станции планируется не ранее 2024 года, в связи с просьбой США не имеющих возможности отстыковать свой сегмент и продолжать летать, суммарные затраты всех стран оцениваются в бо́льшую сумму.

Произвести точную оценку стоимости МКС очень непросто. К примеру, непонятно, как должен рассчитываться взнос России, так как Роскосмос использует значительно более низкие долларовые расценки, чем другие партнёры.

НАСА

Оценивая проект в целом, больше всего расходов НАСА составляют комплекс мероприятий по обеспечению полётов и затраты на управление МКС. Другими словами, текущие эксплуатационные расходы составляют гораздо бо́льшую часть из потраченных средств, чем затраты на строительство модулей и других устройств станции, на подготовку экипажей, и на корабли доставки.

Расходы НАСА на МКС, без учёта затрат на «Шаттлы», с 1994 по 2005 год составили 25,6 миллиарда долларов. На 2005 и 2006 годы пришлось примерно 1,8 миллиардов долларов. Предполагается, что ежегодные расходы будут увеличиваться, и к 2010 году составят 2,3 миллиарда долларов. Затем, до завершения проекта в 2016 году увеличение не планируется, только инфляционные корректировки.

Распределение бюджетных средств

Оценить постатейный перечень затрат НАСА можно, например, по опубликованному космическим агентством документу, из которого видно, как распределились 1,8 миллиарда долларов, потраченных НАСА на МКС в 2005 году:

• Исследование и разработка нового оборудования - 70 миллионов долларов. Эта сумма была, в частности, пущена на разработки навигационных систем, на информационное обеспечение, на технологии по снижению загрязнения окружающей среды.
• Обеспечение полётов - 800 миллионов долларов. В эту сумму вошли: из расчёта на каждый корабль, 125 млн долларов на программное обеспечение, выходы в открытый космос, снабжение и техническое обслуживание челноков; дополнительно 150 млн долларов были потрачены на сами полёты, бортовое радиоэлектронное оборудование и на системы взаимодействия экипажа и корабля; оставшиеся 250 млн долларов пошли на общее управление МКС.
• Запуски кораблей и проведение экспедиций - 125 млн долларов на предстартовые операции на космодроме; 25 млн долларов на медицинское обслуживание; 300 млн долларов израсходовано на управление экспедициями;
• Программа полётов - 350 миллионов долларов потрачены на выработку программы полётов, на обслуживание наземного оборудования и программного обеспечения, для гарантированного и бесперебойного доступа на МКС.
• Грузы и экипажи - 140 миллионов долларов были потрачены на приобретение расходных материалов, а также на возможность осуществлять доставку грузов и экипажей на российских «Прогрессах» и «Союзах».

Стоимость «Шаттлов» как часть затрат на МКС

Из остававшихся до 2010 года десяти запланированных полётов только один STS-125 полетел не к станции, а к телескопу «Хаббл»

Как упоминалось выше, НАСА не включает затраты на программу «Шаттл» в основную статью расходов станции, поскольку позиционирует её в качестве отдельного проекта, независимо от МКС. Однако с декабря 1998 года по май 2008 года, только 5 из 31 полёта челноков не были связаны с МКС, а из оставшихся до 2011 года одиннадцати запланированных полётов только один STS-125 полетел не к станции, а к телескопу «Хаббл».

Приблизительные затраты по программе «Шаттл» по доставке грузов и экипажей астронавтов на МКС составили:

• Без учёта первого полёта в 1998 году, с 1999 по 2005 годы, расходы составили 24 млрд долларов. Из них 20 % (5 млрд долларов) не относились к МКС. Итого - 19 миллиардов долларов.
• С 1996 по 2006 годы на полёты по программе «Шаттл» было запланировано потратить 20,5 млрд долларов. Если из этой суммы вычесть полёт к «Хабблу», то в итоге получим те же 19 миллиардов долларов.

То есть, суммарные затраты НАСА на полёты к МКС за весь период составят примерно 38 миллиардов долларов.

Итого

Принимая во внимание планы НАСА на период с 2011 по 2017 год, в первом приближении можно получить среднегодовой расход - 2,5 млрд. долларов, что на последующий период с 2006 по 2017 годы составит 27,5 миллиардов долларов. Зная расходы на МКС с 1994 по 2005 год (25,6 миллиардов долларов) и сложив эти цифры, получим итоговый официальный результат - 53 миллиарда долларов.

Необходимо также отметить, что в эту цифру не входят значительные затраты на проектирование космической станции «Фридом» в 1980-х и начале 1990-х годов, и участие в совместной программе с Россией по использованию станции «Мир», в 1990-х годах. Наработки этих двух проектов многократно использовались при строительстве МКС. Учитывая это обстоятельство, и принимая во внимание ситуацию с «Шаттлами», можно говорить о более чем двукратном увеличении суммы расходов, по сравнению с официальной - более 100 миллиардов долларов только для США.

ЕКА

ЕКА вычислило, что его вклад за 15 лет существования проекта составит 9 миллиардов евро. Затраты на модуль «Коламбус» превышают 1,4 миллиарда евро(приблизительно 2,1 миллиарда долларов), включая затраты на наземные системы контроля и управления. Полные затраты на разработку ATV составляют приблизительно 1,35 миллиарда евро, при этом каждый запуск «Ариан-5» стоит приблизительно 150 миллионов евро.

JAXA

Разработка японского экспериментального модуля, главного вклада JAXA в МКС, стоила приблизительно 325 миллиардов иен (примерно 2,8 миллиарда долларов).

В 2005 году JAXA ассигновало приблизительно 40 миллиардов иен (350 миллионов USD) в программу МКС. Ежегодные эксплуатационные расходы японского экспериментального модуля составляют 350-400 миллионов долларов. Кроме того, JAXA обязалось разработать и запустить транспортный корабль H-II, полная стоимость разработки которого - 1 миллиард долларов. Расходы JAXA за 24 года участия в программе МКС превысят 10 миллиардов долларов.

Роскосмос

Значительная часть бюджета Российского космического агентства расходуется на МКС. С 1998 года было совершено более трёх десятков полётов кораблей «Союз» и «Прогресс», которые с 2003 года стали основными средствами доставки грузов и экипажей. Однако вопрос, сколько Россия тратит на станцию (в долларах США), не прост. Существующие в настоящее время 2 модуля на орбите - производные программы «Мир», и поэтому затраты на их разработку намного ниже, чем для других модулей, однако в таком случае, по аналогии с Американскими программами, следует также учесть затраты на разработку соответствующих модулей станции «Мир». Кроме того, обменный курс между рублём и долларом не даёт адекватно оценить действительные затраты Роскосмоса.

Примерное представление о расходах российского космического агентства на МКС можно получить исходя из его общего бюджета, который на 2005 год составил 25,156 миллиардов рублей, на 2006 - 31,806, на 2007 - 32,985 и на 2008 - 37,044 миллиардов рублей. Таким образом, на станцию уходит менее полутора миллиардов долларов США в год.

CSA

Канадское космическое агентство (Canadian Space Agency, CSA) является постоянным партнёром НАСА, поэтому Канада с самого начала участвует в проекте МКС. Вклад Канады в МКС - это мобильная система техобслуживания, состоящая из трёх частей: подвижной тележки, которая может передвигаться вдоль ферменной конструкции станции, робота-манипулятора «Канадарм2» (Canadarm2), который установлен на подвижной тележке, и специальный манипулятор «Декстр» (Dextre). По оценкам, за прошедшие 20 лет CSA вложило в станцию 1,4 миллиарда канадских долларов.

Критика

За всю историю космонавтики, МКС - самый дорогой и, пожалуй, самый критикуемый космический проект. Критику можно считать конструктивной или недальновидной, можно с ней соглашаться или оспаривать её, но одно остаётся неизменным: станция существует, своим существованием она доказывает возможность международного сотрудничества в космосе и приумножает опыт человечества в космических полётах, расходуя на это громадные финансовые ресурсы.

Критика в США

Критика американской стороны в основном направлена на стоимость проекта, которая уже превышает 100 миллиардов долларов. Эти деньги, по мнению критиков, можно было бы с бо́льшей пользой потратить на автоматические (беспилотные) полёты для исследования ближнего космоса или на научные проекты, проводимые на Земле. В ответ на некоторые из этих критических замечаний защитники пилотируемых космических полётов говорят, что критика проекта МКС является близорукой и что отдача от пилотируемой космонавтики и исследований в космосе в материальном плане выражается миллиардами долларов. Джером Шни (англ. Jerome Schnee ) оценил косвенную экономическую составляющую от дополнительных доходов, связанных с исследованием космоса, как во много раз превышающую начальные государственные инвестиции.

Однако в заявлении Федерации американских учёных утверждается, что норма прибыли НАСА от дополнительных доходов фактически очень низка, за исключением разработок в аэронавтике, которые улучшают продажи самолётов.

Критики также говорят, что НАСА часто причисляет к своим достижениям разработки сторонних компаний, идеи и разработки которых, возможно, были использованы НАСА, но имели другие предпосылки, независимые от космонавтики. Действительно же полезными и приносящими доход, по мнению критиков, являются беспилотные навигационные, метеорологические и военные спутники. НАСА широко освещает дополнительные доходы от строительства МКС и от работ, выполненных на ней, тогда как официальный список расходов НАСА намного более краток и секретен.

Критика научных аспектов

По мнению профессора Роберта Парка (англ. Robert Park ), большинство из запланированных научных исследований не имеют первоочередной важности. Он отмечает, что цель большинства научных исследований в космической лаборатории - провести их в условиях микрогравитации, что можно сделать гораздо дешевле в условиях искусственной невесомости (в специальном самолёте, который летит по параболической траектории (англ. reduced gravity aircraft ).

В планы строительства МКС входили два наукоёмких компонента - магнитный альфа-спектрометр и модуль центрифуг (англ. Centrifuge Accommodations Module) . Первый работает на станции с мая 2011 года. От создания второго отказались в 2005 году в результате коррекции планов завершения строительства станции. Проводимые на МКС узкоспециализированные эксперименты ограничены отсутствием соответствующей аппаратуры. Например, в 2007 году проводились исследования влияния факторов космического полёта на организм человека, затрагивавшие такие аспекты, как почечные камни, циркадный ритм (цикличность биологических процессов в организме человека), влияние космического излучения на нервную систему человека. Критики утверждают, что у этих исследований небольшая практическая ценность, поскольку реалии сегодняшнего исследования ближнего космоса - беспилотные автоматические корабли.

Критика технических аспектов

Американский журналист Джефф Фауст (англ. Jeff Foust ) утверждал, что для технического обслуживания МКС требуется слишком много дорогих и опасных выходов в открытый космос. Тихоокеанское Астрономическое Общество (англ. The Astronomical Society of the Pacific) в начале проектирования МКС обращало внимание на слишком высокое наклонение орбиты станции. Если для российской стороны это удешевляет запуски, то для американской это невыгодно. Уступка, которую НАСА сделало для РФ из-за географического положения Байконура, в конечном итоге, возможно, увеличит суммарные затраты на строительство МКС.

В целом дебаты в американском обществе сводятся к обсуждению целесообразности МКС, в аспекте космонавтики в более широком смысле. Некоторые защитники утверждают, что кроме её научной ценности, это - важный пример международного сотрудничества. Другие утверждают, что МКС потенциально, при должных усилиях и усовершенствованиях, могла бы сделать полёты к и более экономичными. Так или иначе, основная суть высказываний ответов на критику заключается в том, что трудно ожидать серьёзной финансовой отдачи от МКС, скорее, её главное предназначение - стать частью общемирового расширения возможностей космических полётов.

Критика в России

В России критика проекта МКС в основном нацелена на неактивную позицию руководства Федерального космического агентства (ФКА) по отстаиванию российских интересов по сравнению с американской стороной, которая всегда чётко следит за соблюдением своих национальных приоритетов.

Например, журналисты задают вопросы о том, почему в России нет собственного проекта орбитальной станции, и почему тратятся деньги на проект, собственником которого являются США, в то время как эти средства можно было бы пустить на полностью российскую разработку. По мнению руководителя РКК «Энергия» Виталия Лопоты, причиной этого являются контрактные обязательства и недостаток финансирования.

В своё время станция «Мир» стала для США источником опыта в строительстве и исследованиях на МКС, а после аварии «Колумбии» российская сторона, действуя согласно партнёрскому соглашению с НАСА и доставив на станцию оборудование и космонавтов, практически в одиночку спасла проект. Эти обстоятельства породили критические высказывания в адрес ФКА о недооценке роли России в проекте. Так, например, космонавт Светлана Савицкая отмечала, что научно-технический вклад России в проект недооценён, и что партнёрское соглашение с НАСА не отвечает национальным интересам в финансовом плане. Однако при этом стоит учесть, что в начале строительства МКС российский сегмент станции оплачивали США, предоставляя кредиты, погашение которых предусмотрено только к окончанию строительства.

Говоря о научно-технической составляющей, журналисты отмечают малое количество новых научных экспериментов, проводимых на станции, объясняя это тем, что Россия не может изготовить и поставить на станцию нужное оборудование по причине отсутствия средств. По мнению Виталия Лопоты, ситуация изменится, когда одновременное присутствие космонавтов на МКС увеличится до 6 человек. Помимо этого, поднимаются вопросы о мерах безопасности в форс-мажорных ситуациях, связанных с возможной потерей управления станции. Так, по мнению космонавта Валерия Рюмина, опасность состоит в том, что если МКС станет неуправляемой, то её нельзя будет затопить как станцию «Мир».

По мнению критиков, международное сотрудничество, которое является одним из основных аргументов в пользу станции, также является спорным. Как известно, по условию международного соглашения, страны не обязаны делиться своими научными разработками на станции. За 2006-2007 годы в космической сфере между Россией и США не было новых больших инициатив и крупных проектов. Кроме того, многие полагают, что страна, вкладывающая в свой проект 75 % средств, вряд ли захочет иметь полноправного партнёра, который к тому же является её основным конкурентом в борьбе за лидирующее положение в космическом пространстве.

Также критикуется, что значительные средства были направлены на пилотируемые программы, а ряд программ по разработке спутников провалились. В 2003 году Юрий Коптев в интервью «Известиям» заявил, что в угоду МКС космическая наука опять осталась на Земле.

В 2014-2015 годах среди экспертов космической промышленности России сложилось мнение, что практическая польза от орбитальных станций уже исчерпана - за прошедшие десятилетия сделаны все практически важные исследования и открытия:

Эпоха орбитальных станций, начавшаяся в 1971 году, уйдет в прошлое. Эксперты не видят практической целесообразности ни в поддержании МКС после 2020 года, ни в создании альтернативной станции со схожим функционалом: “Научная и практическая отдача от российского сегмента МКС существенно ниже, чем от орбитальных комплексов «Салют-7» и «Мир». Научные организации не заинтересованы в повторении уже сделанного.

Журнал «Эксперт» 2015 год

Корабли доставки

Экипажи пилотируемых экспедиций на МКС доставляются до станции на ТПК Союз по «короткой» шестичасовой схеме. До марта 2013 года все экспедиции летали на МКС по двухсуточной схеме. До июля 2011 года доставка грузов, монтаж элементов станции, ротация экипажей, помимо ТПК Союз, осуществлялись в рамках программы «Спейс шаттл», пока программа не была завершена.

Таблица полётов всех пилотируемых и транспортных кораблей к МКС:

Корабль	Тип	Агентство/страна	Первый полёт	Последний полёт	Всего рейсов

> 10 фактов, которые вы не знали об МКС

Самые интересные факты об МКС (Международной космической станции) с фото: жизнь космонавтов, можно увидеть МКС с Земли, члены экипажа, гравитация, батареи.

Международная космическая станция (МКС) – одно из величайших достижений всего человечества по уровню техники в истории. Во имя науки и образования объединились космические агентства США, Европы, России, Канады и Японии. Это символ технологического совершенства и свидетельствует о том, как много мы можем добиться, если сотрудничать. Ниже перечислено 10 фактов, которых вы, возможно, никогда не слышали о МКС.

1. МКС отметила свою 10-ю годовщину непрерывного человеческого функционирования 2 ноября 2010 года. Начиная с первой экспедиции (31 октября 2000 года) и стыковки (2 ноября) станцию посетило 196 человек из восьми стран.

2. МКС можно заметить с Земли без использования техники, и она является крупнейшим искусственным спутником, когда-либо вращающимся вокруг нашей планеты.

3. С первого модуля «Заря», отправленного в 1:40 утра по восточному времени 20 ноября 1998 года, МКС совершила 68519 облетов вокруг Земли. На счетчике ее одометра стоит отметка в 1.7 миллиардов миль (2.7 млрд. км).

4. По состоянию на 2 ноября к космодрому было совершено 103 запуска: 67 российских аппаратов, 34 шаттла, одно европейское и одно японское судно. Было сделано 150 выходов в космос для сборки станции и поддержания ее работы, что заняло более 944 часов.

5. МКС управляется экипажем из 6 астронавтов и космонавтов. При этом, программа станции обеспечивает непрерывное присутствие человека в космосе с момента запуска первой экспедиции 31 октября 2000 года, а это примерно 10 лет и 105 дней. Таким образом, программа сохранила текущий рекорд, побив предыдущую отметку в 3664 дня, установленную на борту Мир.

6. МКС служит исследовательской лабораторией, оснащенной условиями микрогравитации, в которой экипаж проводит опыты в области биологии, медицины, физики, химии и физиологии, а также астрономические и метеорологические наблюдения.

7. Станция оснащена огромными солнечными батареями, размер которых охватывает территорию футбольного поля США, включая конечные зоны, и весит 827794 фунта (275481 кг). В комплексе есть пригодная для жилья комната (как дом с пятью спальнями), оснащенная двумя ванными и гимнастическим залом.

8. 3 млн. строк кода программного обеспечения на Земле поддерживают 1.8 млн. строк программного кода полета.

9. 55-футовая роботизированная рука способна поднимать 220000 футов веса. Для сравнения, столько весит орбитальный шаттл.

10. Мощность в 75-90 киловатт для МКС обеспечивают акры солнечных батарей.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock

Нынешний рекорд скорости в космосе держится уже 46 лет. Корреспондент задался вопросом, когда же он будет побит.

Мы, люди, одержимы скоростью. Так, только за последние несколько месяцев стало известно о том, что студенты в Германии поставили рекорд скорости для электромобиля, а ВВС США планируют так усовершенствовать гиперзвуковые самолеты, чтобы те развивали скорость в пять раз превышающую скорость звука, т.е. свыше 6100 км/ч.

У таких самолетов не будет экипажа, но не потому, что люди не могут передвигаться с такой высокой скоростью. На самом деле люди уже перемещались со скоростью, которая в несколько раз выше скорости звука.

Однако существует ли предел, преодолев который наши стремительно несущиеся тела уже не смогут выдерживать перегрузки?

Нынешний рекорд скорости поровну принадлежит трем астронавтам, которые участвовали в космической миссии "Аполлон 10", - Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану.

В 1969 году, когда астронавты облетели вокруг Луны и возвращались обратно, капсула в которой они находились, развила скорость, которая на Земле равнялась бы 39,897 км/час.

"Я думаю, что сто лет назад мы вряд ли могли себе представить, что человек сможет перемещаться в космосе со скоростью почти в 40 тысяч километров в час", - говорит Джим Брей из аэрокосмического концерна Lockheed Martin.

Брей - директор проекта обитаемого модуля для перспективного корабля "Орион" (Orion), который разрабатывается Космическим агентством США НАСА.

По замыслу разработчиков, космический корабль "Орион" – многоцелевой и частично многоразовый - должен выводить астронавтов на низкую орбиту Земли. Очень может быть, что с его помощью удастся побить рекорд скорости, установленный для человека 46 лет назад.

Новая сверхтяжелая ракета, входящая в Систему космических пусков (Space Launch System), должна, согласно плану, совершить свой первый пилотируемый полет в 2021 году. Это будет облет астероида, находящегося на окололунной орбите.

Среднестатистический человек может вынести перегрузку примерно в пять G, прежде чем потеряет сознание

Затем должны последовать многомесячные экспедиции к Марсу. Сейчас, по мысли конструкторов, обычная максимальная скорость "Ориона" должна составлять примерно 32 тысяч км/час. Однако скорость, которую развил "Аполлон 10", можно будет превзойти даже при сохранении базовой конфигурации корабля "Орион".

"Orion предназначен для полетов к различным целям в течение всего своего срока эксплуатации, - говорит Брей. – Его скорость может оказаться значительно выше той, что мы сейчас планируем".

Но даже "Орион" не будет представлять пик скоростного потенциала человека. "По сути дела, не существует другого предела скорости, с какой мы можем перемещаться, кроме скорости света", - говорит Брей.

Скорость света один миллиард км/час. Есть ли надежда, что нам удастся преодолеть разрыв между 40 тысячами км/час и этими величинами?

Удивительным образом скорость как векторная величина, обозначающая быстроту перемещения и направление движения, не является для людей проблемой в физическом смысле, пока она относительно постоянна и направлена в одну сторону.

Следовательно, люди – теоретически – могут перемещаться в пространстве лишь чуть медленнее "скоростного предела вселенной", т.е. скорости света.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Как будет ощущать себя человек в корабле, летящем с околосветовой скоростью?

Но даже если допустить, что мы преодолеем значительные технологические препятствия, связанные с созданием скоростных космических кораблей, наши хрупкие, состоящие в основном из воды тела столкнутся с новыми опасностями, сопряженными с эффектами высокой скорости.

Могут возникнуть и пока только воображаемые опасности, если люди смогут передвигаться быстрее скорости света благодаря использованию лазеек в современной физике или с помощью открытий, разрывающих шаблон.

Как выдержать перегрузки

Впрочем, если мы намерены передвигаться со скоростью свыше 40 тысяч км/час, нам придется достигать ее, а затем замедляться, не спеша и сохраняя терпение.

Быстрое ускорение и столь же быстрое замедление таят в себе смертельную опасность для организма человека. Об этом свидетельствует тяжесть телесных травм, возникающих в результате автомобильных катастроф, при которых скорость падает с нескольких десятков километров в час до нуля.

В чем причина этого? В том свойстве Вселенной, которое носит название инерции или способности физического тела, обладающего массой, противостоять изменению его состояния покоя или движения при отсутствии или компенсации внешних воздействий.

Эта идея сформулирована в первом законе Ньютона, который гласит: "Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние".

Мы, люди, в состоянии переносить огромные перегрузки без тяжких травм, правда, только в течение нескольких мгновений

"Состояние покоя и движение с постоянной скоростью - это нормально для человеческого организма, - объясняет Брей. - Нам скорее следует беспокоиться о состоянии человека в момент ускорения".

Около века назад создание прочных самолетов, которые могли маневрировать на скорости, привело к тому, что пилоты стали говорить о странных симптомах, вызываемых изменениями скорости и направления полета. Эти симптомы включали в себя временную потерю зрения и ощущение либо тяжести, либо невесомости.

Причина заключается в перегрузках, измеряемых в единицах G, которые представляют собой отношение линейного ускорения к ускорению свободного падения на поверхности Земли под воздействием притяжения или гравитации. Эти единицы отражают воздействие ускорения свободного падения на массу, например, человеческого тела.

Перегрузка в 1 G равна весу тела, которое находится в поле тяжести Земли и притягивается к центру планеты со скоростью 9,8 м/сек (на уровне моря).

Перегрузки, которые человек испытывает вертикально с головы до пят или наоборот, являются поистине плохой новостью для пилотов и пассажиров.

При отрицательных перегрузках, т.е. замедлении, кровь приливает от пальцев на ногах к голове, возникает чувство перенасыщения, как при стойке на руках.

Правообладатель иллюстрации SPL Image caption Для того чтобы понять, сколько G смогут выдержать астронавты, их тренируют в центрифуге

"Красная пелена" (чувство, которое испытывает человек, когда кровь приливает к голове) наступает, когда распухшие от крови, полупрозрачные нижние веки поднимаются и закрывают зрачки глаз.

И, наоборот, при ускорении или положительных перегрузках кровь отливает от головы к ногам, глаза и мозг начинают испытывать недостаток кислорода, поскольку кровь скапливается в нижних конечностях.

Сначала зрение туманится, т.е. происходит потеря цветного зрения и накатывает, что называется, "серая пелена", потом наступает полная потеря зрения или "черная пелена", но человек остается в сознании.

Чрезмерные перегрузки ведут к полной потере сознания. Это состояние называют обмороком, вызванным перегрузкой. Многие пилоты погибли из-за того, что на их глаза опускалась "черная пелена" - и они разбивались.

Среднестатистический человек может вынести перегрузку примерно в пять G, прежде чем потеряет сознание.

Пилоты, одетые в специальные противоперегрузочные комбинезоны и обученные особым образом напрягать и расслаблять мышцы торса для того, чтобы кровь не отливала от головы, способны управлять самолетом при перегрузках примерно в девять G.

По достижении стабильной крейсерской скорости в 26 000 км/ч на орбите астронавты ощущают скорость не больше, чем пассажиры коммерческих авиарейсов

"На протяжении коротких периодов времени человеческое тело может переносить гораздо более сильные перегрузки, чем девять G, - говорит Джефф Свентек, исполнительный директор Ассоциации аэрокосмической медицины, расположенной в городе Александрия, штат Вирджиния. - Но выдерживать высокие перегрузки на протяжении длительного периода времени способны очень немногие".

Мы, люди, в состоянии переносить огромные перегрузки без тяжких травм, правда, только в течение нескольких мгновений.

Рекорд кратковременной выносливости поставил капитан ВВС США Эли Бидинг-младший на авиабазе Холломэн в штате Нью-Мексико. В 1958 году он при торможении на специальных санях с ракетным двигателем после разгона до 55 км/ч за 0.1 секунду испытал перегрузку в 82.3 G.

Этот результат зафиксировал акселерометр, закрепленный у него на груди. На глаза Бидинга также упала "черная пелена", но он отделался только синяками во время этой выдающейся демонстрации выносливости человеческого организма. Правда, после заезда он провел три дня в госпитале.

А теперь в космос

Астронавты, в зависимости от средства передвижения, также испытывали довольно высокие перегрузки - от трех до пяти G - во время взлетов и при возвращении в плотные слои атмосферы соответственно.

Эти перегрузки переносятся сравнительно легко, благодаря разумной идее пристегивать космических путешественников к креслам в положении лежа лицом по направлению полета.

По достижении стабильной крейсерской скорости в 26 000 км/ч на орбите астронавты ощущают скорость не больше, чем пассажиры коммерческих авиарейсов.

Если перегрузки не будут представлять собой проблему для длительных экспедиций на кораблях "Орион", то с мелкими космическими камнями – микрометеоритами – все сложнее.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Для защиты от микрометеоритов "Ориону" понадобится своего рода космическая броня

Эти частицы размером с рисовое зернышко могут развивать впечатляющие и при этом разрушительные скорости до 300 тысяч км/час. Для обеспечения целостности корабля и безопасности его экипажа "Орион" оснащен внешним защитным слоем, толщина которого варьируется от 18 до 30 см.

Кроме того, предусмотрены дополнительные экранирующие щиты, а также используется хитроумное размещение оборудования внутри корабля.

"Чтобы не лишиться полетных систем, жизненно важных для всего космического корабля, мы должны точно рассчитывать углы подлета микрометеоритов", - говорит Джим Брей.

Будьте уверены: микрометеориты – не единственная помеха для космических экспедиций, во время которых высокие скорости полета человека в безвоздушном пространстве будут играть все более важную роль.

В ходе экспедиции к Марсу придется решать и другие практические задачи, например, по снабжению экипажа продовольствием и противодействию повышенной опасности раковых заболеваний из-за воздействия на человеческий организм космической радиации.

Сокращение времени в пути снизит остроту таких проблем, поэтому быстрота перемещения будет становиться все более желаемой.

Космические полеты следующего поколения

Эта потребность в скорости воздвигнет новые препятствия на пути космических путешественников.

Новые корабли НАСА, которые угрожают побить рекорд скорости "Аполлона 10", по-прежнему будут полагаться на испытанные временем химические системы ракетных двигателей, используемые со времен первых космических полетов. Но эти системы обладают жесткими ограничениями скорости по причине высвобождения малых величин энергии на единицу топлива.

Наиболее предпочтительный, хотя и труднодостижимый источник энергии для быстрого космического корабля - это антиматерия, двойник и антипод обычной материи

Поэтому, чтобы существенно увеличить скорость полета для людей, отправляющихся на Марс и далее, необходимы, как признают ученые, совершенно новые подходы.

"Те системы, которыми мы располагаем сегодня, вполне в состоянии доставить нас туда, - говорит Брей, - однако все мы хотели бы стать свидетелями революции в двигателях".

Эрик Дэвис, ведущий физик-исследователь в Институте перспективных исследований в Остине, штат Техас, и участник программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, шестилетнего исследовательского проекта, завершившегося в 2002 году, выделил три наиболее перспективных средства, с точки зрения традиционной физики, способных помочь человечеству достичь скоростей, разумно достаточных для межпланетных путешествий.

Если коротко, речь идет о явлениях выделения энергии при расщеплении вещества, термоядерном синтезе и аннигиляции антиматерии.

Первый метод заключается в делении атомов и применяется в коммерческих ядерных реакторах.

Второй, термоядерный синтез, заключается в создании более тяжелых атомов из простых атомов – такого рода реакции питают энергией Солнце. Это технология, которая завораживает, но не дается в руки; до ее обретения "всегда остается еще 50 лет" - и так будет всегда, как гласит старый девиз этой отрасли.

"Это весьма передовые технологии, - говорит Дэвис, - но они основаны на традиционной физике и прочно утвердились еще на заре Атомного века". По оптимистическим оценкам, двигательные системы, основанные на концепциях деления атомов и термоядерном синтезе, в теории, способны разогнать корабль до 10% скорости света, т.е. до весьма достойных 100 миллионов км/час.

Правообладатель иллюстрации US Air Force Image caption Летать со сверхзвуковой скоростью - уже не проблема для человека. Другое дело - скорость света, или хотя бы близко к ней...

Наиболее предпочтительный, хотя и труднодостижимый источник энергии для быстрого космического корабля - это антиматерия, двойник и антипод обычной материи.

Когда два вида материи приходят в соприкосновение, они уничтожают друг друга, в результате чего выделяется чистая энергия.

Технологии, позволяющие вырабатывать и хранить – пока крайне незначительные – количества антиматерии, существуют уже сегодня.

В то же время производство антивещества в полезных количествах потребует новых специальных мощностей следующего поколения, а инженерной мысли придется вступить в конкурентную гонку по созданию соответствующего космического корабля.

Но, как говорит Дэвис, немало отличных идей уже прорабатывается на чертежных досках.

Космические корабли, приводимые в движение энергией антиматерии, смогут перемещаться с ускорением в течение нескольких месяцев и даже лет и достигать более существенных процентов от скорости света.

При этом перегрузки на борту будут оставаться приемлемыми для обитателей кораблей.

Вместе с тем, такие фантастические новые скорости будут таить в себе и иные опасности для организма человека.

Энергетический град

На скорости в несколько сот миллионов километров в час любая пылинка в космосе, от распыленных атомов водорода до микрометеоритов, неизбежно становится пулей, обладающей высокой энергией и способной прошить корпус корабля насквозь.

"Когда вы передвигаетесь с очень высокой скоростью, это означает, что частицы, летящие вам навстречу, движутся с теми же скоростями", - говорит Артур Эдельстайн.

Вместе с покойным отцом, Уильямом Эдельстайном, профессором радиологии в Медицинской школе Университета имени Джона Хопкинса, он работал над научным трудом, в котором рассматривались последствия воздействия атомов космического водорода (на людей и технику) во время сверхбыстрых космических путешествий в космосе.

Водород начнет разлагаться на субатомные частицы, которые будут проникать внутрь корабля и подвергать воздействию радиации как экипаж, так и оборудование.

Двигатель Алькубьерре понесет вас, как серфингиста, несущегося на доске по гребню волны Эрик Дэвис, физик-исследователь

На скорости, равной 95% скорости света, воздействие такой радиации будет означать почти мгновенную смерть.

Звездолет нагреется до температур плавления, перед которыми не устоит ни один мыслимый материал, а вода, содержащаяся в организме членов экипажа, немедленно закипит.

"Это все крайне неприятные проблемы", - замечает Эдельстайн с мрачным юмором.

Он и его отец приблизительно подсчитали, что для создания некоей гипотетической системы магнитной защиты, способной оградить корабль и находящихся в нем людей от смертоносного водородного дождя, звездолет может перемещаться со скоростью, не превышающей половины скорости света. Тогда люди на борту имеют шанс выжить.

Марк Миллис, физик, занимающийся проблемами поступательного движения, и бывший руководитель программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, предупреждает, что этот потенциальный предел скорости для полетов в космосе остается пока проблемой отдаленного будущего.

"На основании физических знаний, накопленных к настоящему времени, можно сказать, что развить скорость свыше 10% от скорости света будет крайне трудно, - говорит Миллис. – Опасность нам пока не угрожает. Простая аналогия: зачем переживать, что мы можем утонуть, если мы еще даже не вошли в воду".

Быстрее света?

Если допустить, что мы, так сказать, научились плавать, сможем ли мы тогда освоить скольжение по космическому времени - если развивать дальше эту аналогию - и летать со сверхсветовой скоростью?

Гипотеза о врожденной способности к выживанию в сверхсветовой среде хотя и сомнительна, но не лишена определенных проблесков образованной просвещенности в кромешной тьме.

Один из таких интригующих способов перемещения основан на технологиях, подобных тем, что применяются в "варп-двигателе" или "двигателе искривления" из сериала "Звездный путь".

Принцип действия этой силовой установки, известной еще как "двигатель Алькубьерре"* (названного по фамилии мексиканского физика-теоретика Мигеля Алькубьерре), состоит в том, что он позволяет кораблю сжимать перед собой нормальное пространство-время, описанное Альбертом Эйнштейном, и расширять его позади себя.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Нынешний рекорд скорости принадлежит трем астронавтам "Аполлона 10" - Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану

По существу, корабль перемещается в некоем объеме пространства-времени, своеобразном "пузыре искривления", который движется быстрее скорости света.

Таким образом, корабль остается неподвижным в нормальном пространстве-времени в этом "пузыре", не подвергаясь деформациям и избегая нарушений универсального предела скорости света.

"Вместо того чтобы плыть в толще воды нормального пространства-времени, - говорит Дэвис, - двигатель Алькубьерре понесет вас, как серфингиста, несущегося на доске по гребню волны".

Есть тут и определенный подвох. Для реализации этой затеи необходима экзотическая форма материи, обладающая отрицательной массой, чтобы сжимать и расширять пространство-время.

"Физика не содержит никаких противопоказаний относительно отрицательной массы, - говорит Дэвис, - но никаких ее примеров нет, и мы никогда не встречали ее в природе".

Существует и другой подвох. В опубликованной в 2012 году работе исследователи из Университета Сиднея предположили, что "пузырь искривления" будет накапливать заряженные высокой энергией космические частицы, поскольку неизбежно начнет взаимодействовать с содержимым Вселенной.

Некоторые частицы будут проникать внутрь самого пузыря и накачивать корабль радиацией.

Застрявшие в досветовых скоростях?

Неужели мы так и обречены застрять на этапе досветовых скоростей по причине нашей деликатной биологии?!

Речь ведь не столько о том, чтобы установить новый мировой (галактический?) рекорд скорости для человека, сколько о перспективе превращения человечества в межзвездное общество.

Со скоростью в половину скорости света - а это тот предел, который, согласно данным изысканий Эдельстайна, способен выдержать наш организм - путешествие к ближайшей звезде в оба конца займет более 16 лет.

(Эффекты расширения времени, под воздействием которых для экипажа звездолета в его системе координат пройдет меньше времени, чем для людей, оставшихся на Земле в своей системе координат, не приведут к драматическим последствиям на скорости, составляющей половину скорости света).

Марк Миллис полон надежд. Принимая во внимание, что человечество изобрело противоперегрузочные костюмы и защиту от микрометеоритов, позволяющие людям безопасно путешествовать в великой голубой дали и усеянной звездами черноте космоса, он уверен, что мы сможем найти способы выживания, на какие бы скоростные рубежи не вышли в будущем.

"Те же самые технологии, которые смогут помочь нам достигать невероятных новых скоростей перемещения, - размышляет Миллис, - обеспечат нас новыми, пока неведомыми возможностями для защиты экипажей".

Примечания переводчика:

*Мигель Алькубьерре выдвинул идею своего "пузыря" в 1994 году. А в 1995 году российский физик-теоретик Сергей Красников предложил концепцию устройства для космических путешествий быстрее скорости света. Идея получила название "трубы Красникова".

Это искусственное искривление пространства времени по принципу так называемой кротовой норы. Гипотетически корабль будет двигаться по прямой от Земли к заданной звезде сквозь искривленное пространство-время, проходя через другие измерения.

Согласно теории Красникова, космический путешественник вернется обратно в то же самое время, когда он отправился в путь.

Началось в 1957 году, когда в СССР был запущен первый спутник, «Спутник-1». С тех пор люди успели побывать на , а беспилотные космические зонды побывали на всех планетах, за исключением . Спутники, обращающиеся по орбитам вокруг Земли, вошли в нашу жизнь. Миллионы людей благодаря им имеют возможность смотреть телевизор (см. статью « «). На рисунке показано, как часть космического корабля возвращается на Землю с помощью парашута.

Ракеты

История освоения космоса начинается с ракет. Первые ракеты использовались для бомбардировок еще во время второй ми­ровой войны. В 1957 г. была создана раке­та, доставившая в космос «Спутник-1». Большую часть ракеты занимают баки с топливом. До орбиты добирается только верхняя часть ракеты, называемая полезным грузом . У ракеты «Ариан-4» три отдельных секции с топливными баками. Их называют ступенями ракеты . Каждая ступень толкает ракету на какое-то расстояние, после чего, опустев, отделяется. В итоге от ра­кеты остается только полезный груз. Первая ступень несёт 226 тонн жидкого топлива. Топливо и два ускорителя создают необходимую для взлета огромную масса. Вторая ступень отделяется на высоте 135 км. Третья ступень ракеты – её , работающие на жидком и азоте. Топливо здесь сгорает примерно за 12 минут. В результате, от ракеты «Ариан-4» Европейского космического агентства, остается только полезный груз.

В 1950-1960-х гг. СССР и США соревновались в освоении космоса. Первым пилотируемым космическим аппаратом был «Восток». Ракета «Сатурн-5» впервые доставила людей на луну.

Ракеты 1950-х- /960-х гг.:

1. «Спутник»

2. «Авангард»

3. «Юнона-1»

4. «Восток»

5. «Меркурий-Атлант»

6. «Джемини-Титан-2»

8. «Сатурн-1Б»

9. «Сатурн-5»

Космические скорости

Чтобы попасть в космос, ракета должна выйти за пределы . Если ее скорость будет недостаточна, она просто упадет на Землю, из-за действия силы . Скорость, необходимую для выхода в космос, называют первой космической скоростью . Она составляет 40000 км/ч. На орбите космический корабль огибает Землю с орбитальной скоростью . Орбитальная скорость корабля зависит от его расстояния до Земли. Когда космический корабль летит по орбите, он, в сущности, просто падает, но не может упасть, так как теряет высоту как раз настолько, насколько под ним уходит вниз, закругляясь, земная поверхность.

Космические зонды

Зонды - это беспилотные космические аппараты, посылаемые на дальние расстояния. Они побывали на всех планетах, кроме Плутона. Зонд может лететь до места на­значения долгие Годы. Когда он подлетает к нужному небесному телу, то выходит на орбиту вокруг него и посылает на Землю добытую информацию. «Миринер-10», единственный зонд, побывавший на . «Пионер-10» стал первым космическим зондом, покинувшим пределы Солнечной системы. До ближайшей звезды он долетит больше чем через миллион лет.

Некоторые зонды предназначены для посадки на поверхность другой планеты, либо они оснащены спускаемыми аппаратами, сбрасываемыми на планету. Спускаемый аппарат может собрать образцы грунта и доставить их на Землю для исследований. В 1966 году впервые на поверхность Луны опустился космический аппарат - зонд «Луна-9». После посадки он раскрылся, как цветок, и начал съемки.

Спутники

Спутник - это беспилотный аппарат, который выводят на орбиту, как правило, земную. Спутник имеет конкретную задачу - например, наблюдать за , передавать телеизображение, разведывать залежи полезных ископаемых: есть даже спутники-шпионы. Спутник движется по орбите с орбитальной скоростью. На рисунке вы видите снимок устья реки Хамбер (Англия), сделанный «Лэндсетом» с околоземной орбиты. «Лэндсет» может «рассмотреть на Земле участки площадью всего в 1 кв. м.

Станция - это тот же спутник, но предназначенный для работы людей на его бор­ту. К станции может пристыковываться космический корабль с экипажем и груза­ми. Пока в космосе работали только три долгосрочные станции: американский «Скайлэб» и российские «Салют» и «Мир». «Скайлэб» был выведен на орбиту в 1973 г. Ни его борту последовательно работали три экипажа. Станция прекратила свое существование в 1979 г.

Орбитальные станции играют огромную роль в изучении влияние невесомос­ти на организм человека. Станции будущего, такие как «Фридом», которую американцы строят сейчас при участии специалистов из Европы, Японии и Канады, будут использоваться для очень долго­срочных экспериментов или для промышленного производства в космосе.

Когда космонавт выходит из станции или корабля в открытый космос, он надевает скафандр . Внутри скафандра искусственно создается , равное атмосферному. Внутренние слои скафандра охлаждаются жидкостью. Приборы следят за давлением и содержанием кислорода внутри. Стекло шлема очень прочное оно выдерживает удары мелких камешков - микрометеоритов.