Международная космическая станция - International Space Station

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

Международная космическая станция
Вид спереди на Международную космическую станцию ​​с краем Земли на заднем плане.  В поле зрения видны восемь парных крыльев бордового цвета с солнечными батареями, по четыре с каждой стороны станции, прикрепленных к центральной ферменной конструкции.  Вдоль фермы расположены десять белых радиаторов отопления.  К центру фермы прикреплена группа герметичных модулей, образующих удлиненную Т-образную форму.  Набор солнечных батарей установлен на модуль в задней части кластера.
МКС 23 мая 2010 г., вид с STS-132.
ISS insignia.svg
Эмблема МКС.png
Статистика станции
COSPAR ID 1998-067A
SATCAT нет. 25544
Позывной Альфа , Станция
Экипаж Полный экипаж: 7
В настоящее время на борту: 7
( Союз МС-18 , SpaceX Crew-2 )
Экспедиция: 65
Командир: Акихико Хошиде ( JAXA )
Запуск 20 ноября 1998 г . ; 22 года назад  ( 1998-11-20 )
Стартовая площадка
Масса 419,725 кг (925,335 фунтов)
Длина 73,0 м (239,4 футов)
Ширина 109,0 м (357,5 футов)
Объем под давлением 915,6 м 3 (32 333 куб. Футов)
Атмосферное давление 101,3  кПа (14,7  фунтов на квадратный дюйм ; 1,0  атм )
кислород 21%, азот 79%
Высота перигея 418 км (259,7 миль) AMSL
Высота апогея 422 км (262,2 миль) AMSL
Наклонение орбиты 51,64 °
Орбитальная скорость 7,66 км / с
(27 600 км / ч; 17 100 миль / ч)
Орбитальный период 92,68 мин.
Орбит в сутки 15.54
Эпоха орбиты 24 февраля 2021 02:47:11
Дни на орбите 22 года, 5 месяцев, 15 дней
(5 мая 2021 г.)
Занятые дни 20 лет, 6 месяцев, 3 дня
(5 мая 2021 г.)
Кол- во орбит 125 964 по состоянию на декабрь 2020 г.
Орбитальный распад 2 км / месяц
Статистика на 9 марта 2011 г.
(если не указано иное)
Литература:
Конфигурация
Компоненты МКС в разобранном виде, модули на орбите выделены оранжевым цветом, а те, которые все еще ожидают запуска, - синим или розовым.
Элементы станции по состоянию на август 2019 г.
( покомпонентное изображение )

Международная космическая станция (МКС) является модульной космической станцией (обитаемый искусственный спутник ) на низкой околоземной орбите . Это многонациональный совместный проект с участием пяти космических агентств: НАСА (США), Роскосмоса (Россия), JAXA (Япония), ЕКА (Европа) и CSA (Канада). Право собственности на космическую станцию ​​и ее использование устанавливаются межправительственными договорами и соглашениями. Станция служит лабораторией исследования микрогравитации и космической среды, в которой проводятся научные исследования в области астробиологии , астрономии , метеорологии , физики и других областях. МКС подходит для тестирования систем и оборудования космических кораблей, необходимых для возможных будущих длительных миссий на Луну и Марс.

Программа МКС развилась из космической станции « Свобода» , американского предложения, которое было задумано в 1984 году для создания постоянно обслуживаемой околоземной станции, и современного советского / российского предложения « Мир-2» с аналогичными целями. МКС - девятая космическая станция с экипажами после советских, а затем и российских станций «Салют» , « Алмаз» , « Мир » и американской « Скайлэб» . Это самый большой искусственный объект в космосе и самый большой спутник на низкой околоземной орбите, регулярно видимый невооруженным глазом с поверхности Земли. Он поддерживает орбиту со средней высотой 400 километров (250 миль) за счет маневров по ускорению с использованием двигателей служебного модуля « Звезда» или космических кораблей посещения. МКС обращается вокруг Земли примерно за 93 минуты, совершая 15,5 витков в день.

Станция разделена на две части: российский орбитальный сегмент (ROS) находится в ведении России, а орбитальный сегмент Соединенных Штатов (USOS) находится в ведении Соединенных Штатов, а также многих других стран. Роскосмос одобрил продолжение эксплуатации ROS до 2024 года, ранее предложив использовать элементы сегмента для строительства новой российской космической станции под названием ОПСЕК . Первый компонент МКС был запущен в 1998 году, а первые постоянные жители прибыли 2 ноября 2000 года после запуска с космодрома Байконур 31 октября 2000 года. С тех пор станция непрерывно использовалась в течение 20 лет и 184 суток, что является самым продолжительным периодом непрерывной работы. присутствие человека на низкой околоземной орбите, превзойдя предыдущий рекорд космической станции " Мир" в 9 лет и 357 дней . Последний крупный модуль под давлением, Леонардо , был установлен в 2011 году, а экспериментальная надувная космическая среда обитания была добавлена ​​в 2016 году. Разработка и сборка станции продолжаются, запуск нескольких крупных новых российских элементов запланирован на 2021 год. Станция финансируется только до 2025 года и может быть выведена с орбиты в 2030 году.

МКС состоит из герметичных жилых модулей, структурных ферм, фотоэлектрических солнечных батарей , тепловых излучателей , стыковочных портов , экспериментальных отсеков и роботизированных манипуляторов. Основные модули МКС были запущены российскими ракетами « Протон» и « Союз», а также космическими кораблями США . Станция обслуживается различными космическими кораблями посещения: российскими кораблями «Союз» и « Прогресс» , SpaceX Dragon 2 , Northrop Grumman Innovation Systems Cygnus , японским транспортным средством H-II , а также ранее европейским транспортным средством передачи (ATV) и SpaceX Dragon 1 . Космический корабль Dragon позволяет возвращать на Землю грузы под давлением, которые используются, например, для репатриации научных экспериментов для дальнейшего анализа. По состоянию на ноябрь 2020 года космическую станцию ​​посетили 242 астронавта, космонавта и космических туристов из 19 разных стран , многие из которых неоднократно; это включает 152 американца, 49 русских, 9 японцев, 8 канадцев и 5 итальянцев.

Цель

Первоначально МКС задумывалась как лаборатория, обсерватория и завод, обеспечивая транспортировку, техническое обслуживание и опорную базу на низкой околоземной орбите для возможных будущих миссий на Луну, Марс и астероиды. Однако не все способы использования, предусмотренные в первоначальном меморандуме о взаимопонимании между НАСА и Роскосмосом , были реализованы. В Национальной космической политике США от 2010 года МКС была отведена дополнительная роль для обслуживания коммерческих, дипломатических и образовательных целей.

Научное исследование

Командир 8-й экспедиции и научный сотрудник Майкл Фоул осматривает перчаточный ящик для изучения микрогравитации.
Вид рыбий глаз на несколько лабораторий
CubeSat развертываются с помощью NanoRacks CubeSat Deployer

МКС предоставляет платформу для проведения научных исследований, с питанием, данными, охлаждением и экипажем, доступными для поддержки экспериментов. Небольшие беспилотные космические аппараты также могут служить платформой для экспериментов, особенно тех, которые связаны с невесомостью и выходом в космос, но космические станции предлагают долгосрочную среду, в которой исследования могут проводиться потенциально в течение десятилетий в сочетании с легким доступом исследователей-людей.

МКС упрощает индивидуальные эксперименты, позволяя группам экспериментов проводить одни и те же запуски и время экипажа. Исследования проводятся в самых разных областях, включая астробиологию , астрономию , физические науки , материаловедение , космическую погоду , метеорологию и исследования человека, включая космическую медицину и науки о жизни . Ученые на Земле имеют своевременный доступ к данным и могут предложить экипажу экспериментальные модификации. Если необходимы последующие эксперименты, запуски рутинно запланированных судов пополнения запасов позволяют относительно легко запускать новое оборудование. Экипажи летают в экспедициях на несколько месяцев, обеспечивая около 160 человеко-часов в неделю с экипажем из шести человек. Однако значительная часть рабочего времени бригады уходит на техническое обслуживание станции.

Возможно, наиболее заметным экспериментом на МКС является альфа-магнитный спектрометр (AMS), который предназначен для обнаружения темной материи и ответа на другие фундаментальные вопросы о нашей Вселенной и по данным НАСА не менее важен, чем космический телескоп Хаббла . В настоящее время он пристыкован к станции, поэтому его нельзя было легко разместить на свободно летающей спутниковой платформе из-за его требований к мощности и пропускной способности. 3 апреля 2013 года ученые сообщили, что намеки на темную материю могли быть обнаружены AMS. По словам ученых, « первые результаты космического альфа-магнитного спектрометра подтверждают необъяснимый избыток позитронов высоких энергий в космических лучах, связанных с Землей».

Космическая среда враждебна жизни. Незащищенное присутствие в космосе характеризуется интенсивным радиационным полем (состоящим в основном из протонов и других субатомных заряженных частиц солнечного ветра в дополнение к космическим лучам ), высоким вакуумом, экстремальными температурами и микрогравитацией. Некоторые простые формы жизни, называемые экстремофилами , а также мелкие беспозвоночные, называемые тихоходками, могут выжить в этой среде в чрезвычайно сухом состоянии посредством высыхания .

Медицинские исследования расширяют знания о последствиях длительного воздействия космоса на человеческий организм, включая атрофию мышц , потерю костной массы и сдвиг жидкости. Эти данные будут использоваться для определения возможности длительных космических полетов человека и космической колонизации . По состоянию на 2006 год данные о потере костной массы и мышечной атрофии предполагают, что существует значительный риск переломов и проблем с движением, если астронавты приземлятся на планете после длительного межпланетного круиза, такого как шестимесячный интервал, необходимый для полета на Марс .

Медицинские исследования проводятся на борту МКС по поручению Национального института космических биомедицинских исследований (NSBRI). Среди них выделяется исследование Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity, в котором астронавты проводят ультразвуковое сканирование под руководством удаленных экспертов. В исследовании рассматриваются вопросы диагностики и лечения заболеваний в космосе. Обычно на борту МКС нет врача, и диагностика заболеваний является сложной задачей. Ожидается, что ультразвуковое сканирование с дистанционным управлением найдет применение на Земле в экстренных случаях и при оказании помощи в сельской местности, когда доступ к квалифицированному врачу затруднен.

В августе 2020 года ученые сообщили, что бактерии с Земли, в частности бактерии Deinococcus radiodurans , обладающие высокой устойчивостью к опасностям окружающей среды , выживают в течение трех лет в космическом пространстве на основе исследований, проведенных на Международной космической станции. Эти результаты подтвердили идею панспермии , гипотезу о том, что жизнь существует во Вселенной , распределена по-разному, включая космическую пыль , метеороиды , астероиды , кометы , планетоиды или загрязненные космические корабли .

Дистанционное зондирование Земли, астрономия и исследования дальнего космоса на МКС резко возросли в течение 2010-х годов после завершения американского орбитального сегмента в 2011 году. За более чем 20 лет работы исследователей программы МКС на борту МКС и на земле исследовали аэрозоли , озон , молнии и оксиды в атмосфере Земли, а также Солнце , космические лучи, космическую пыль , антивещество и темную материю во Вселенной. Примерами экспериментов по дистанционному зондированию Земли, которые проводились на МКС, являются орбитальная углеродная обсерватория 3 , ISS-RapidScat , ECOSTRESS , Global Ecosystem Dynamics Investigation и Cloud Aerosol Transport System . Астрономические телескопы и эксперименты на базе МКС включают SOLAR , Исследователь внутреннего состава нейтронных звезд , калориметрический электронный телескоп , Монитор рентгеновского изображения всего неба (MAXI) и альфа-магнитный спектрометр .

Свободное падение

Член экипажа МКС хранит образцы
Сравнение горения свечи на Земле (слева) и в условиях свободного падения, например, на МКС (справа).

Гравитация на высоте МКС примерно на 90% сильнее, чем на поверхности Земли, но объекты на орбите находятся в непрерывном состоянии свободного падения , что приводит к кажущемуся состоянию невесомости . Воспринимаемая невесомость нарушается пятью отдельными эффектами:

  • Перетащите из остаточной атмосферы.
  • Вибрация от движений механических систем и экипажа.
  • Срабатывание бортовых гироскопов ориентации .
  • Запуск двигателя для изменения положения или орбиты.
  • Эффекты гравитационного градиента , также известные как приливные эффекты. Объекты, находящиеся в разных местах на МКС, если бы они не были прикреплены к станции, двигались бы по несколько разным орбитам. Будучи механически соединенными между собой, эти элементы испытывают небольшие силы, которые заставляют станцию ​​двигаться как твердое тело .

Исследователи изучают влияние почти невесомой среды станции на эволюцию, развитие, рост и внутренние процессы растений и животных. В ответ на некоторые из этих данных НАСА хочет исследовать влияние микрогравитации на рост трехмерных человеческих тканей и необычных кристаллов протеина, которые могут образовываться в космосе.

Изучение физики жидкостей в условиях микрогравитации даст лучшие модели поведения жидкостей. Поскольку жидкости можно почти полностью объединить в условиях микрогравитации, физики исследуют жидкости, которые плохо смешиваются на Земле. Кроме того, изучение реакций, замедляемых низкой гравитацией и низкими температурами, улучшит наше понимание сверхпроводимости .

Изучение материаловедения является важной исследовательской деятельностью МКС, целью которой является получение экономических выгод за счет совершенствования методов, используемых на земле. Другие области, представляющие интерес, включают влияние окружающей среды с низкой гравитацией на горение посредством изучения эффективности сжигания и контроля выбросов и загрязняющих веществ. Эти результаты могут улучшить текущие знания о производстве энергии и привести к экономическим и экологическим выгодам.

Исследование

Трехмерный план российского комплекса МАРС-500 , используемого для проведения наземных экспериментов, дополняющих подготовку с МКС к полету человека на Марс.

МКС обеспечивает относительную безопасность низкой околоземной орбиты для тестирования систем космических кораблей, которые потребуются для длительных полетов на Луну и Марс. Это дает опыт эксплуатации, технического обслуживания, а также работ по ремонту и замене на орбите, которые будут важными навыками при эксплуатации космических аппаратов на удалении от Земли, могут быть уменьшены риски миссии и расширены возможности межпланетных космических аппаратов. Ссылаясь на эксперимент MARS-500 , ЕКА заявляет: «В то время как МКС имеет важное значение для ответа на вопросы, касающиеся возможного воздействия невесомости, радиации и других факторов, связанных с космосом, такие аспекты, как эффект долгосрочной изоляции и заключения, могут быть более серьезными. надлежащим образом решены с помощью наземного моделирования ". Сергей Краснов, руководитель программ пилотируемых космических полетов Роскосмоса, в 2011 году высказал предположение, что на МКС может быть реализована «укороченная версия» МАРС-500.

В 2009 году, отмечая ценность самой структуры партнерства, Сергей Краснов писал: «По сравнению с партнерами, действующими по отдельности, партнеры, развивающие дополнительные способности и ресурсы, могут дать нам гораздо больше уверенности в успехе и безопасности освоения космоса. МКС помогает и дальше. продвигать освоение околоземного космического пространства и реализацию перспективных программ исследования и освоения Солнечной системы, включая Луну и Марс ». Миссия на Марс с экипажем может быть многонациональной с участием космических агентств и стран, не участвующих в текущем партнерстве с МКС. В 2010 году генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дордэн заявил, что его агентство готово предложить четырем другим партнерам, чтобы Китай, Индия и Южная Корея были приглашены присоединиться к партнерству с МКС. Глава НАСА Чарльз Болден заявил в феврале 2011 года: «Любая миссия на Марс, скорее всего, будет глобальным усилием». В настоящее время федеральное законодательство США не позволяет НАСА сотрудничать с Китаем в космических проектах.

Образование и культурная деятельность

Оригинальные рукописи Жюля Верна, выставленные экипажем внутри
квадроцикла Жюля Верна

Экипаж МКС предоставляет возможности студентам на Земле, проводя эксперименты, разработанные студентами, проводя образовательные демонстрации, позволяя студентам участвовать в классных версиях экспериментов МКС и напрямую вовлекая студентов с помощью радио, видеосвязи и электронной почты. ESA предлагает широкий спектр бесплатных учебных материалов, которые можно загрузить для использования в классах. На одном уроке учащиеся могут ориентироваться в трехмерной модели интерьера и экстерьера МКС и сталкиваться со спонтанными проблемами, которые необходимо решать в режиме реального времени.

JAXA стремится вдохновить детей «заниматься мастерством» и повысить их «понимание важности жизни и своих обязанностей в обществе». Посредством серии учебных руководств студенты развивают более глубокое понимание прошлого и ближайшего будущего космических полетов с экипажем, а также Земли и жизни. В экспериментах JAXA «Семена в космосе» мутационные эффекты космического полета на семена растений на борту МКС исследуются путем выращивания семян подсолнечника, которые летали на МКС в течение примерно девяти месяцев. На первом этапе использования Кибо с 2008 до середины 2010 года исследователи из более чем десятка японских университетов проводили эксперименты в различных областях.

Культурные мероприятия - еще одна важная цель программы ISS. Тецуо Танака, директор Центра космической среды и использования JAXA, сказал: «В космосе есть что-то, что трогает даже людей, не интересующихся наукой».

Любительское радио на МКС (ARISS) - это добровольная программа, которая побуждает студентов во всем мире делать карьеру в области науки, технологий, инженерии и математики, используя возможности радиолюбительской связи с экипажем МКС. ARISS - это международная рабочая группа, состоящая из делегаций из девяти стран, в том числе нескольких из Европы, а также Японии, России, Канады и США. В местах, где невозможно использовать радиооборудование, спикерфоны соединяют студентов с наземными станциями, которые затем соединяют вызовы с космической станцией.

Запись разговора астронавта ЕКА Паоло Несполи на тему МКС, сделанная в ноябре 2017 года для Википедии.

«Первая орбита» - это полнометражный документальный фильм 2011 года о « Востоке-1» , первом космическом полете вокруг Земли с экипажем. Путем согласования орбиты МКС с орбитой Востока-1 как можно точнее, с точки зрения наземного пути и времени суток, режиссер-документалист Кристофер Райли и астронавт ЕКА Паоло Несполи смогли заснять вид, который Юрий Гагарин видел на своей новаторской орбите. космический полет. Эти новые кадры были вырезаны вместе с оригинальными аудиозаписями миссии «Восток-1», полученными из Российского государственного архива. Nespoli кредитуются как директор фотографии для этого документального фильма, как он записал большинство самого видеоматериала во время экспедиции 26 / 27 . Фильм транслировался во время мировой премьеры на YouTube в 2011 году по бесплатной лицензии на сайте firstorbit.org .

В мае 2013 года командир Крис Хэдфилд снял на борту станции видеоклип Дэвида Боуи « Space Oddity », который был размещен на YouTube. Это был первый музыкальный клип, снятый в космосе.

В ноябре 2017 года, участвуя в экспедиции 52 / 53 на МКС, Паоло Nespoli сделал две записи своего разговорного голоса (один на английском языке , а другой в его родном итальянском языке ), для использования в Википедии статей. Это был первый контент, созданный в космосе специально для Википедии.

Строительство

Производство

Изготовление и обработка узла 2 модуля МКС в Центре обработки данных космической станции

Поскольку Международная космическая станция является многонациональным совместным проектом, компоненты для сборки на орбите производились в разных странах по всему миру. Начиная с середины 1990-х годов, американские компоненты Destiny , Unity , интегрированная ферменная конструкция и солнечные батареи производились в Центре космических полетов им. Маршалла и сборочном цехе Мишуда . Эти модули были доставлены в Контрольно-эксплуатационный корпус и Комплекс обработки космической станции (SSPF) для окончательной сборки и обработки перед запуском.

Российские модули, в том числе « Заря» и « Звезда» , были изготовлены в Государственном космическом научно-производственном центре им . Хруничева в Москве . Первоначально " Звезда" была изготовлена ​​в 1985 году как компонент " Мир-2" , но так и не была запущена и вместо этого стала служебным модулем МКС.

Европейское космическое агентство (ESA) Коламбус модуль был изготовлен в EADS объектов Astrium Space Транспорт в Бремене , Германия, наряду со многими другими подрядчиками по всей Европе. Другие модули, построенные ЕКА - Harmony , Tranquility , Leonardo MPLM и Cupola - изначально производились на заводе Thales Alenia Space в Турине, Италия. Корпуса модулей из конструкционной стали были доставлены самолетами в Космический центр им. Кеннеди для подготовки к запуску.

Японского экспериментального модуля Кибо , был изготовлен в различных производственных технологий объектов в Японии, на NASDA (ныне JAXA) Космический центр Цукуба , и Институт космических исследований и астронавтики . Модуль Kibo был доставлен на корабле и доставлен самолетом в SSPF.

Обслуживание система мобильной , состоящая из Канадарм2 и Декстра грейфера арматуры, была изготовлена на различные заводах в Канаде (например, Дэвид Флориде Laboratory ) и Соединенные Штаты, в соответствии с контрактом по Канадскому космическому агентству . Мобильная базовая система, соединяющая каркас для Canadarm2, установленная на рельсах, была построена Northrop Grumman .

сборка

В ноябре 1998 года началась сборка Международной космической станции, крупного проекта в области космической архитектуры . Российские модули были запущены и стыкованы с помощью роботов, за исключением Рассвета . Все остальные модули были доставлены космическим челноком , который требовал установки членами экипажа МКС и челнока с использованием Canadarm2 (SSRMS) и внекорабельной деятельности (EVA); по состоянию на 5 июня 2011 года они добавили 159 компонентов в течение более чем 1000 часов в открытом космосе. 127 из этих выходов в открытый космос началось со станции, а остальные 32 были запущены из шлюзов пристыкованных космических челноков. Бета угол станции должен был быть рассмотрен в течение всего времени строительства.

Первый модуль МКС « Заря» был запущен 20 ноября 1998 года на автономной российской ракете «Протон» . Он обеспечивал движение, контроль ориентации , связь, электроэнергию, но не имел функций долгосрочного жизнеобеспечения. Две недели спустя на борту космического челнока STS-88 был запущен пассивный модуль NASA Unity, который астронавты прикрепили к Зари во время выхода в открытый космос. Этот модуль имеет два герметичных соединительных адаптера (PMA), один из которых постоянно подключается к Зари , а другой позволяет космическому шаттлу стыковаться с космической станцией. В то время российская станция « Мир» еще была обитаемой, а МКС два года оставалась без экипажа. 12 июля 2000 года " Звезда" была выведена на орбиту. Предварительно запрограммированные команды на борту развернули солнечные батареи и антенну связи. Затем он стал пассивной мишенью для встречи с Зарей и единством : он поддерживал орбиту станции по поддержанию в то время как Заря - Юнити автомобиль совершил сближение и стыковки через наземный контроль и российское автоматизированное сближение и стыковку системы. Компьютер « Зари » передал управление станцией компьютеру « Звезды » вскоре после стыковки. «Звезда» добавила спальные помещения, туалет, кухню, скрубберы CO 2 , осушитель, генераторы кислорода, тренажеры, а также передачу данных, голосовую и телевизионную связь с системой управления полетом. Это дало возможность постоянного проживания станции.

Первый постоянный экипаж, первая экспедиция , прибыл в ноябре 2000 года на корабле "Союз ТМ-31" . В конце первого дня на станции астронавт Билл Шеперд попросил использовать радиопозывной « Альфа », который он и космонавт Крикалев предпочли более громоздкой « Международной космической станции ». Название « Альфа » ранее использовалось для станции в начале 1990-х годов, и его использование было разрешено для всей Экспедиции 1. Шеперд в течение некоторого времени выступал за использование нового названия для руководителей проектов. Ссылаясь на военно-морскую традицию на пресс-конференции перед запуском, он сказал: «Тысячелетиями люди выходили в море на кораблях. Люди спроектировали и построили эти суда, спустили их на воду с хорошим чувством, что имя принесет пользу. удачи команде и успехов в их путешествии ". Юрий Семенов , тогдашний президент Российской космической корпорации "Энергия ", не одобрял название " Альфа ", поскольку считал, что " Мир" является первой модульной космической станцией, поэтому названия " Бета " или " Мир-  2" для МКС были более подходящий.

Первая экспедиция прибыла на полпути между рейсами STS-92 и STS-97 . Каждый из этих двух полетов космических шаттлов добавлял сегменты интегрированной ферменной конструкции станции , которая обеспечивала станцию ​​связью в Ku-диапазоне для американского телевидения, дополнительной поддержкой ориентации, необходимой для дополнительной массы USOS, и значительными солнечными батареями, дополняющими четыре существующих солнечных панели станции. массивы.

В течение следующих двух лет станция продолжала расширяться. Союз-У ракеты доставили Пирс стыковочный отсек . Космические шаттлы Discovery , Atlantis и Endeavour доставили лабораторию Destiny и воздушный шлюз Quest в дополнение к главному роботу-манипулятору станции Canadarm2 и еще нескольким сегментам интегрированной ферменной конструкции.

График расширения был прерван катастрофой космического корабля " Колумбия" в 2003 году и, как следствие, перерывом в полетах. Космический шаттл был остановлен до 2005 года с STS-114, которым управлял Discovery .

Сборка возобновилась в 2006 году с прибытием STS-115 с компанией Atlantis , которая доставила второй комплект солнечных батарей для станции. Еще несколько сегментов фермы и третий комплект массивов были поставлены на STS-116 , STS-117 и STS-118 . В результате значительного расширения возможностей станции по выработке электроэнергии, можно было разместить больше герметичных модулей, а также были добавлены узел Harmony и европейская лаборатория Columbus . Вскоре за ними последовали первые два компонента Кибо . В марте 2009 года STS-119 завершила строительство интегрированной ферменной конструкции с установкой четвертого и последнего комплекта солнечных батарей. Последний участок Кибу был доставлен в июле 2009 года по STS-127 , за ним последовал модуль «Русский поиск ». Третий узел, Tranquility , был доставлен в феврале 2010 года во время STS-130 космическим шаттлом Endeavour вместе с Cupola , а в мае 2010 года - предпоследним российским модулем « Рассвет» . "Рассвет" был доставлен космическим шаттлом " Атлантис" на STS-132 в обмен на российскую доставку модуля " Заря", финансируемого США, в 1998 году. Последний герметичный модуль USOS, Леонардо , был доставлен на станцию ​​в феврале 2011 года во время последнего полета. из Discovery , STS-133 . Альфа магнитный спектрометр был доставлен Endeavor на STS-134 в том же году.

По состоянию на июнь 2011 года станция состояла из 15 герметичных модулей и интегрированной ферменной конструкции. Еще предстоит запустить пять модулей, в том числе Nauka с европейской роботизированной рукой , модуль Prichal и два силовых модуля под названием NEM-1 и NEM-2. По состоянию на май 2020 года будущий российский основной исследовательский модуль Наука должен быть запущен весной 2021 года вместе с европейской роботизированной рукой, которая сможет перемещаться в разные части российских модулей станции.

Масса брутто станции со временем меняется. Общая стартовая масса модулей на орбите составляет около 417 289 кг (919 965 фунтов) (по состоянию на 3 сентября 2011 г.). Масса экспериментов, запасные части, личные вещи, экипаж, продукты питания, одежда, топливо, запасы воды, газа, стыкованные космические корабли и другие предметы добавляют к общей массе станции. Газообразный водород постоянно сбрасывается генераторами кислорода за борт.

Состав

Технический план компонентов

МКС - модульная космическая станция третьего поколения. Модульные станции позволяют добавлять модули в существующую структуру или удалять из нее, что обеспечивает большую гибкость.

Ниже представлена ​​схема основных компонентов станции. Синие области представляют собой герметичные секции, доступные для экипажа без использования скафандров. Негерметичная надстройка станции обозначена красным цветом. Остальные компоненты без давления желтые. Узел Unity подключается непосредственно к лаборатории Destiny . Для наглядности они показаны отдельно.

Российский
стыковочный порт
Солнечная батарея Звезда ДОС-8
(служебный модуль)
Солнечная батарея
Российский
стыковочный порт
Poisk (МРМ-2)
воздушный шлюз
ПИРС
шлюзовой
Российский
стыковочный порт
Лаборатория Наука
на замену Пирсу
Европейский
роботизированный манипулятор
Причал
Солнечная батарея (убрана) Заря ФГБ
(первый модуль)
Солнечная батарея (убрана)
Рассвет
(МРМ-1)
Российский
стыковочный порт
PMA 1
Грузовой космический корабль
причальный порт

Грузовой отсек Леонардо
BEAM
среда обитания
Квест
воздушный шлюз

Узел единства 1

Узел спокойствия 3
Епископский
шлюз
ESP-2 Купол
Солнечная батарея Солнечная батарея Радиатор тепла Радиатор тепла Солнечная батарея Солнечная батарея
ELC 2 , AMS Ферма Z1 ELC 3
S5 / 6 Ферма Ферма S3 / S4 S1 Ферма S0 Ферма Ферма P1 Ферма P3 / P4 Ферма P5 / 6
ELC 4 , ESP 3 ELC 1
Роботизированная рука Dextre
Роботизированная рука Canadarm2
Солнечная батарея Солнечная батарея Солнечная батарея Солнечная батарея
ESP-1
Лаборатория судьбы

Грузовой отсек Kib logistics
Док- адаптер IDA 3
Грузовой космический корабль
причальный порт
Док- порт PMA 3
Роботизированная рука Кибо
Внешняя полезная нагрузка
Лаборатория Колумбуса

Узел гармонии 2

Лаборатория Кибо
Кибо
внешняя платформа
Док- порт PMA 2
Док- адаптер IDA 2
Модули аксиомы

Модули под давлением

Заря

Заря ( русский : Заря́ , букв. «Рассвет»), также известная как Функционально-грузовой блок или ФГБ (от русского: «Функционально-грузовой блок» , букв. « Функционально-грузовой блок » или ФГБ ), является первым модулем. МКС к запуску. FGB обеспечивал МКС электроэнергией, хранением, движением и наведением на начальном этапе сборки. С запуском и сборкой на орбите других модулей с более специализированными функциями, « Заря» теперь в основном используется для хранения, как внутри герметичной секции, так и во внешних топливных баках. " Заря" - потомок космического корабля ТКС, спроектированного для российской программы " Салют" . Название « Заря» («Рассвет») было дано ФГБ, потому что оно знаменовало начало новой эры международного сотрудничества в космосе. Хотя он был построен российской компанией, он принадлежит США.

Единство

Единство модуль подключения, также известный как узел 1, является первым в США построены компонентом МКС. Он соединяет российский и американский сегменты станции, и здесь экипажи вместе обедают.

Модуль имеет цилиндрическую форму с шестью местами для стоянки ( нос , корма , левый , правый борт , зенит и надир ), что облегчает соединение с другими модулями. Unity имеет диаметр 4,57 метра (15 футов), длину 5,47 метра (17,9 футов), сделан из стали и был построен для НАСА компанией Boeing на производственном предприятии в Центре космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама . Unity - первый из трех соединительных модулей; два других - Гармония и Спокойствие .

Звезда

Звезда (русский: Звезда , что означает «звезда»), Салют DOS-8 , также известный как Звезда служебного модуля, является модулем МКС. Это был третий модуль, запущенный на станцию, и он обеспечивает все системы жизнеобеспечения станции , некоторые из которых дополняются в USOS, а также жилые помещения для двух членов экипажа. Это структурный и функциональный центр российского орбитального сегмента , который является российской частью МКС. Здесь собирается экипаж, чтобы разобраться с чрезвычайными ситуациями на станции.

Модуль изготовлен на предприятии РКК «Энергия» , а основные субподрядные работы выполнял ГКНПЦ им. Хруничева. "Звезда" стартовала на ракете "Протон" 12 июля 2000 г. и стыковалась с модулем " Заря " 26 июля 2000 г.

Модуль Destiny устанавливается на МКС

Судьба

Модуль Destiny , также известный как Лаборатория США, является основным операционным комплексом для исследовательской нагрузки США на борту МКС. Он был прикреплен к модулю Unity и активировался в течение пяти дней в феврале 2001 года. Destiny - первая постоянно действующая орбитальная исследовательская станция НАСА с тех пор, как Skylab был освобожден в феврале 1974 года. Компания Boeing начала строительство 14,5-тонного (32000 фунтов) ) исследовательская лаборатория в 1995 году в сборочном центре Мишуда, а затем в Центре космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама. Destiny была отправлена ​​в Космический центр Кеннеди во Флориде в 1998 году и передана НАСА для подготовки к запуску в августе 2000 года. Она была запущена 7 февраля 2001 года на борту космического корабля " Атлантис" на STS-98 . Астронавты работают внутри герметичного объекта для проведения исследований в различных научных областях. Ученые всего мира будут использовать результаты для улучшения своих исследований в области медицины, инженерии, биотехнологии, физики, материаловедения и наук о Земле.

Модуль
Quest Joint Airlock

Квест

Quest Joint Шлюзовой, ранее известный как Объединенный Airlock модуль, является основным шлюзовой для МКС. Quest был разработан для хозяевах выходов в открытый космос с обоих Unit Extravehicular Mobility (EMU) скафандров и скафандров Орлан . Шлюз был запущен на STS-104 14 июля 2001 года. До присоединения Quest российские выходы в открытый космос с использованием скафандров «Орлан» можно было совершать только из служебного модуля « Звезда », а американские выходы в открытый космос с использованием электромобилей были возможны только при стыковке космического шаттла. Прибытие стыковочного отсека " Пирса" 16 сентября 2001 г. обеспечило еще один воздушный шлюз, из которого можно было выходить в открытый космос на "Орлане".

Модуль " Пирс " прикреплен к МКС.
Поиск после прибытия на МКС 12 ноября 2009 г.

Пирс и Поиск

Пирс (русский язык: Пирс , букв. «Пирс») и Поиск (русский: По́иск , букв. «Поиск») - это российские модули шлюзового отсека, каждый из которых имеет два одинаковых люка. Открывающийся наружу люк на космической станции " Мир " вышел из строя после того, как он слишком быстро распахнулся после разблокировки из-за небольшого давления воздуха, оставшегося в воздушном шлюзе. Все люки EVA на МКС открываются внутрь и герметизированы. «Пирс» использовался для хранения, обслуживания и ремонта российских костюмов «Орлана», а также на случай непредвиденных обстоятельств для экипажа, использовавшего немного более объемные американские костюмы. Крайние стыковочные порты на обоих шлюзах позволяют стыковать космические корабли "Союз" и "Прогресс", а также автоматически передавать топливо в хранилище на ROS и обратно.

ПИРС был запущен 14 сентября 2001 года Ассамблея МКС Миссия 4К, на ракете России Союз-У, с использованием модифицированного космического корабля Прогресс , Прогресс М-SO1 , в качестве верхней ступени. Poisk был запущен 10 ноября 2009 года прилагается к модифицированному космического корабля Прогресс , называемый Прогресс М-Мим2 , на ракете Союз-У Launch Pad 1 на космодроме Байконур в Казахстане .

Гармония связана с Колумбом , Кибо и Судьбой . ПМА-2 лица. Локации надира и зенита открыты.

Гармония

Гармония , также известная как Узел 2 , является «вспомогательным центром» МКС. Он соединяет лабораторные модули США, Европы и Японии, а также обеспечивает электроэнергию и электронные данные. Здесь размещены спальные каюты на четверых членов экипажа.

Harmony был успешно запущен в космос на борту космического челнока STS-120 23 октября 2007 года. После временного присоединения к левому борту узла Unity , он был перемещен на постоянное место в носовой части лаборатории Destiny 14 ноября. , 2007. Гармония добавила 2,666 кубических футов (75,5 м 3 ) к объему живой станции, увеличение почти на 20 процентов, от 15000 куб футов (420 м 3 ) до 17,666 куб футов (500,2 м 3 ). Ее успешная установка означала, что с точки зрения НАСА, станция считалась «завершенной в США».

Спокойствие в 2011 году

Спокойствие

Спокойствие , также известное как Узел 3, является модулем МКС. В нем находятся системы экологического контроля, системы жизнеобеспечения , туалет, тренажеры и смотровая площадка .

Европейское космическое агентство и Итальянское космическое агентство было Tranquility производства Thales Alenia Space . Церемония, состоявшаяся 20 ноября 2009 года, передала право собственности на модуль НАСА. 8 февраля 2010 года НАСА запустило модуль в миссии космического челнока STS-130 .

Модуль " Колумбус " на МКС

Колумбус

Колумбус - это научная лаборатория, которая является частью МКС и является крупнейшим отдельным вкладом Европейского космического агентства в станцию.

Как и модули Harmony и Tranquility , лаборатория Columbus была построена в Турине , Италия, компанией Thales Alenia Space . Функциональное оборудование и программное обеспечение лаборатории были разработаны EADS в Бремене , Германия . Он также был интегрирован в Бремене перед полетом в Космический центр Кеннеди во Флориде на Airbus Beluga . Он был запущен на борту космического корабля " Атлантис" 7 февраля 2008 года рейсом STS-122 . Он рассчитан на десять лет эксплуатации. Модуль контролируется Центром управления Колумбусом , расположенным в Немецком центре космических операций , который является частью Немецкого аэрокосмического центра в Оберпфаффенхофене, недалеко от Мюнхена , Германия.

Европейское космическое агентство потратило 1,4 миллиарда евро (около 2 миллиардов долларов США) на строительство « Колумба» , включая проводимые им эксперименты и наземную инфраструктуру управления, необходимую для их эксплуатации.

Кибо

Японский экспериментальный модуль (JEM), получивший название Kibō ( き ぼ う , Kib , Надежда) , представляет собой японский научный модуль для Международной космической станции (МКС), разработанный JAXA. Это самый большой отдельный модуль ISS, присоединенный к модулю Harmony . Первые две части модуля были запущены в полеты космических челноков STS-123 и STS-124 . Третий и последний компоненты были запущены на STS-127 .

В главке «сек окна с жалюзи открыть.

Купол

Куполообразной является ESA обсерватории модуля -Встроенной МКС. Его название происходит от итальянского слова « купол» , что означает « купол ». Его семь окон используются для проведения экспериментов, стыковок и наблюдений за Землей. Он был запущен на борту космического челнока STS-130 8 февраля 2010 года и прикреплен к модулю Tranquility (Node 3). С Куполом прикрепленного МКС сборкой достигла 85 процентов завершения. Куполообразной «ы центральное окно имеет диаметр 80 см (31 дюйма).

Рассвет из модуля Купола во время STS-132 с прогрессом в правом нижнем углу

Рассвет

Рассвет ( русский : Рассве́т ; букв. «Рассвет»), также известный как Мини-исследовательский модуль 1 (MRM-1) ( русский : Малый исследовательский модуль , МИМ 1 ) и ранее известный как стыковочный грузовой модуль (DCM), является компонент Международной космической станции (МКС). Конструкция модуля аналогична стыковочному модулю "Мир", запущенному на СТС-74 в 1995 году. Рассвет в основном используется для хранения грузов и в качестве стыковочного узла для посещения космических кораблей. Он был доставлен к МКС на борту космического корабля " Атлантис" в рамках миссии STS-132 14 мая 2010 г. и был подсоединен к МКС 18 мая 2010 г. Люк, соединяющий " Рассвет" с МКС, был впервые открыт 20 мая 2010 г. 28 июня 2010 г. В 2010 году космический корабль « Союз ТМА-19» осуществил первую стыковку с модулем.

Постоянный многоцелевой модуль
Леонардо

Леонардо

Леонардо Постоянный многоцелевой модуль (PMM) является модуль Международной космической станции. Он был отправлен в космос на борту космического челнока STS-133 24 февраля 2011 года и установлен 1 марта. Леонардо в основном используется для хранения запчастей, материалов и отходов на МКС, которые до этого хранились во многих разных местах на космической станции. Это также зона личной гигиены космонавтов, проживающих в орбитальном сегменте США . Леонардо ПММ был Многоцелевой Logistics Module (MPLM) до 2011 года, но был изменен в его текущей конфигурации. Ранее он был одним из двух MPLM, которые использовались для доставки грузов на МКС и с МКС с помощью космических челноков. Модуль был назван в честь итальянского эрудита Леонардо да Винчи .

Расширяемый модуль деятельности Bigelow

Прогресс расширения BEAM

Расширяемый активность Модуль Бигелоу (ЛУЧ) представляет собой экспериментальный расширяемый модуль космической станции , разработанный Bigelow Aerospace , по контракту с НАСА, для тестирования в качестве временного модуля на Международной космической станции (МКС) с 2016 по крайней мере до 2020 года он прибыл на МКС 10 апреля 2016 г. пришвартована к станции 16 апреля, расширена и герметизирована 28 мая 2016 г.

ИДА-1 вертикальный

Международные стыковочные адаптеры

Международный Docking Adapter (МАР) представляет собой адаптер системы стыковки космических аппаратов разработан для преобразования APAS-95 в NASA Docking System (NDS). IDA размещается на каждом из двух открытых герметичных ответных адаптеров (PMA) ISS, оба из которых подключены к модулю Harmony .

В настоящее время на станции установлены два международных стыковочных адаптера. Первоначально планировалось , что IDA-1 будет установлен на PMA-2, расположенном в переднем порту Harmony , а IDA-2 будет установлен на PMA-3 в зените Harmony . После того, как IDA 1 была уничтожена в результате инцидента запуска , IDA-2 была установлена ​​на PMA-2 19 августа 2016 года, а IDA-3 была позже установлена ​​на PMA-3 21 августа 2019 года.

Модуль шлюзовой камеры NanoRacks Bishop установлен на МКС.

Модуль шлюза Епископа

Модуль шлюзовой камеры NanoRacks Bishop представляет собой коммерчески финансируемый модуль шлюзовой камеры, запущенный на МКС на платформе SpaceX CRS-21 6 декабря 2020 года. Модуль был построен компаниями NanoRacks , Thales Alenia Space и Boeing. Он будет использоваться для развертывания CubeSat , малых спутников и других внешних полезных нагрузок для НАСА, CASIS и других коммерческих и государственных заказчиков.

Элементы без давления

Разбивка компонентов фермы МКС с указанием фермы и всех ORU на месте

МКС имеет большое количество внешних компонентов, не требующих создания давления. Самая большая из них - Интегрированная ферменная конструкция (ITS), на которой монтируются основные солнечные батареи станции и тепловые радиаторы . ИТС состоит из десяти отдельных сегментов, образующих конструкцию длиной 108,5 метров (356 футов).

Предполагалось, что станция будет иметь несколько меньших внешних компонентов, таких как шесть роботизированных манипуляторов, три внешние складские платформы (ESP) и четыре логистических платформы ExPRESS (ELC). Хотя эти платформы позволяют развертывать и проводить эксперименты (включая MISSE , STP-H3 и роботизированную дозаправку ) в космическом вакууме, обеспечивая электроэнергию и локально обрабатывая экспериментальные данные, их основной функцией является хранение запасных орбитальных сменных модулей (ORU). ). ORU - это части, которые можно заменить в случае выхода из строя или истечения срока службы, включая насосы, резервуары для хранения, антенны и аккумуляторные блоки. Такие юниты заменяются либо космонавтами во время выхода в открытый космос, либо роботизированными манипуляторами. Несколько миссий шаттла были посвящены доставке ОРУ, в том числе STS-129 , STS-133 и STS-134. По состоянию на январь 2011 года использовался только один другой вид транспортировки ORU - японское грузовое судно HTV-2, которое доставляло FHRC и CTC-2 через свой открытый поддон (EP).

Строительство интегрированной ферменной конструкции над Новой Зеландией.

Есть также меньшие помещения для экспонирования, установленные непосредственно на лабораторных модулях; Kibo Exposed Facility служит в качестве внешнего « крыльца » для Kibo комплекса и объекта на Европейском Коламбусе лаборатории обеспечивает питание и данные соединения для экспериментов , таких как фонд экспозиции европейской технологии и ансамбль Atomic Clock в космосе . Дистанционного зондирования инструмент, SAGE III-МКС , был доставлен на станцию в феврале 2017 года на борту CRS-10 , и симпатичнее эксперимент был доставлен на борт CRS-11 в июне 2017. Самый большой научной аппаратуры наружного монтажа на МКС является Альфа - магнитный Спектрометр (AMS), эксперимент по физике элементарных частиц, запущенный на STS-134 в мае 2011 года и установленный снаружи на ITS. AMS измеряет космические лучи, чтобы найти доказательства наличия темной материи и антивещества.

Коммерческая платформа хостинга внешней полезной нагрузки Bartolomeo , производимая Airbus, была запущена 6 марта 2020 года на борту CRS-20 и прикреплена к европейскому модулю Columbus . Он предоставит дополнительные 12 слотов для внешней полезной нагрузки, в дополнение к восьми на грузовых перевозчиках ExPRESS , десяти на Кибо и четырем на Колумбусе . Система предназначена для обслуживания с помощью роботов и не требует вмешательства космонавта. Он назван в честь младшего брата Христофора Колумба.

Роботизированное оружие и грузовые краны

Командир Волков стоит на Пирсе спиной к кораблю " Союз" и управляет ручным
краном "Стрела" (который держит фотограф Олег Кононенко ).
Dextre , как и многие эксперименты станции и роботизированное оружие, может управляться с Земли, что позволяет выполнять задачи, пока команда спит.

Интегрированная ферменная конструкция служит основой для основной системы удаленного манипулятора станции, мобильной системы обслуживания (MSS), которая состоит из трех основных компонентов:

  • Canadarm2 , самая большая роботизированная рука на МКС, имеет массу 1800 кг (4000 фунтов) и используется для: стыковки и управления космическими кораблями и модулями на USOS; удерживать членов экипажа и оборудование на месте во время выхода в открытый космос; и перемещайте Dextre, чтобы выполнять задания.
  • Dextre - это робот-манипулятор весом 1560 кг (3440 фунтов), который имеет две руки и вращающийся торс, с электроинструментами, освещением и видео для замены орбитальных сменных блоков (ORU) и выполнения других задач, требующих точного контроля.
  • Система мобильной базы (MBS) представляет собой платформу , которая перемещается по рельсам вдоль длиной главной фермы станции, которая служит в качестве мобильной базы для Канадарм2 и Декстра, позволяя роботизированные руки , чтобы охватить все части сегмента станции.

Грейфер приспособление было добавлено в Зарю на СТС-134 , чтобы позволить , чтобы Канадарм -2 Inchworm себя на сегмент России Orbital. Также во время STS-134 была установлена ​​15- метровая (50 футов) система датчиков орбитальной стрелы (OBSS), которая использовалась для проверки плит теплозащитного экрана в миссиях космических шаттлов и которую можно использовать на станции для увеличения досягаемости MSS. . Персонал на Земле или на МКС может управлять компонентами MSS с помощью дистанционного управления, выполняя работу вне станции без необходимости выходить в открытый космос.

Японская система удаленного манипулятора , которая обслуживает открытый объект в Кибо , была запущена на STS-124 и прикреплена к герметичному модулю Кибо . Рукоять похожа на руку космического челнока, поскольку она постоянно прикреплена к одному концу и имеет фиксирующий концевой эффектор для стандартных захватных приспособлений на другом.

Планируемые компоненты

Европейский роботизированный манипулятор

Европейский роботизированный манипулятор, который будет обслуживать российский орбитальный сегмент, будет запущен вместе с многоцелевым лабораторным модулем в 2021 году после того, как его отложили из -за пандемии Covid-19 . ROS не требует манипулирования космическим кораблем или модулями, поскольку все космические корабли и модули стыковываются автоматически и могут быть выброшены таким же образом. Использование экипажа два Strela ( русская : Стрела , горит «Стрелка») грузовые краны во время ЭВА для перемещения экипажа и оборудования вокруг ROS. Каждый кран Стрела имеет массу 45 кг (99 фунтов).

Наука

Художественный рендеринг модуля " Наука ", пристыкованного к " Звезде"

Наука (русский язык: Нау́ка , букв. «Наука»), также известный как Многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ), (русский: Многофункциональный лабораторный модуль , или МЛМ ), является компонентом МКС, который еще не запущен в космос. МЛМ финансируется Государственной корпорацией Роскосмос . В первоначальных планах МКС, Наука должна была использовать расположение Стыковка и размещение модуля (DSM), но позже DSM был заменен Рассвет модуль и переехал в ЗАРЯ " надира порт s. Планировщики в настоящее время ожидают , что Наука будет пристыковаться Звезда " надир порта s, заменяя ОРП модуль.

Запуск « Науки» , первоначально запланированный на 2007 год, неоднократно откладывался по разным причинам. По состоянию на май 2020 года запуск на МКС назначен не ранее весны 2021 года. После этой даты истечет срок гарантии на некоторые системы « Наука » .

Причал

Причал , также известный как Узловой Модуль или UM (русский: Узловой Модуль Причал , букв. «Узловой модуль Причал»), представляет собой 4-тонный (8 800 фунтов) шарообразный модуль, который позволит стыковать два научных и силовых модуля во время завершающий этап сборки станции и обеспечение российского сегмента дополнительными стыковочными портами для приема космических кораблей «Союз МС» и «Прогресс МС». UM должен быть запущен в третьем квартале 2021 года. Он будет интегрирован со специальной версией грузового корабля "Прогресс" и запускаться стандартной ракетой "Союз" со стыковкой с надирным портом модуля " Наука ". Один порт оснащен активным гибридным стыковочным портом, который обеспечивает стыковку с модулем MLM. Остальные пять портов представляют собой пассивные гибриды, позволяющие стыковать корабли "Союз" и "Прогресс", а также более тяжелые модули и будущие космические корабли с модифицированными системами стыковки. Узловой модуль должен был служить единственным постоянным элементом отмененного орбитального пилотируемого сборочно-экспериментального комплекса (ОПСЕК).

Модули научной мощности 1 и 2

Модуль научной мощности 1 (SPM-1, также известный как NEM-1) и модуль научной мощности 2 (SPM-2, также известный как NEM-2) - это модули, которые изначально планировалось доставить на МКС не ранее 2024 года, и стыковка с модулем Причал , который планируется присоединить к модулю Наука . В апреле 2021 года Роскосмос объявил, что NEM-1 будет перепрофилирован для использования в качестве основного модуля предлагаемой Российской орбитальной станции обслуживания (РОСС) и будет запущен не ранее 2028 года.

Сегмент аксиомы

В январе 2020 года НАСА заключило с Axiom Space контракт на создание коммерческого модуля для МКС с датой запуска 2024 года. Контракт находится в рамках программы NextSTEP2 . НАСА заключило с Axiom переговоры о твердом контракте с фиксированной ценой на создание и поставку модуля, который будет прикреплен к переднему порту модуля Harmony (Узел 2) космической станции . Хотя НАСА заказало только один модуль, Axiom планирует построить целый сегмент, состоящий из пяти модулей, включая узловой модуль, орбитальные исследовательские и производственные объекты, среду обитания для экипажа и «Земную обсерваторию с большими окнами». Ожидается, что сегмент Axiom значительно увеличит возможности и ценность космической станции, что позволит увеличить экипажи и совершить частные космические полеты для других организаций. Axiom планирует преобразовать этот сегмент в автономную космическую станцию ​​после вывода МКС из эксплуатации, чтобы она стала преемницей МКС.

Предлагаемые компоненты

Xbase

Сделано Bigelow Aerospace . В августе 2016 года Бигелоу заключил соглашение с НАСА о разработке полноразмерного наземного прототипа Deep Space Habitation на базе B330 в рамках второго этапа программы Next Space Technologies for Exploration Partnerships. Модуль называется Expandable Bigelow Advanced Station Enhancement (XBASE), поскольку Бигелоу надеется протестировать модуль, подключив его к Международной космической станции.

Независимость-1

Nanoracks, после завершения контракта с НАСА и после получения награды NextSTEPs Phase II, сейчас разрабатывает свою концепцию Independence-1 (ранее известную как Ixion), которая превратит отработанные ракетные баки в жилую зону для испытаний в космосе. Весной 2018 года Nanoracks объявила, что Ixion теперь известен как Independence-1, первый «форпост» в программе Space Outpost от Nanoracks.

Демонстрация центрифуги Nautilus-X

В случае производства эта центрифуга станет первой демонстрацией в космосе центрифуги достаточного масштаба для искусственных эффектов частичного перегрузки. Он будет спроектирован как спальный модуль для экипажа МКС.

Отмененные компоненты

Отмененный жилой модуль, строящийся в Мишуде в 1997 году.

Несколько модулей, запланированных для станции, были отменены в ходе программы МКС. Причины включают бюджетные ограничения, ненужность модулей и реконструкцию станции после катастрофы в Колумбии в 2003 году . В американском модуле размещения центрифуг можно было бы проводить научные эксперименты с различными уровнями искусственной гравитации . Жилой модуль США служил бы жилым помещением станции. Вместо этого жилые помещения теперь разбросаны по всей станции. Временный модуль управления США и двигательный модуль МКС заменили бы функции « Звезды» в случае неудачи запуска. Для проведения научных исследований были запланированы два российских исследовательских модуля . Они бы стыковались с российским универсальным стыковочным модулем . Российская научная энергетическая платформа могла бы поставлять электроэнергию на российский орбитальный сегмент независимо от солнечных батарей ITS.

Бортовые системы

Жизненная поддержка

Важнейшими системами являются система контроля атмосферы, система водоснабжения, помещения для снабжения продуктами питания, санитарно-гигиеническое оборудование, а также оборудование для обнаружения и тушения пожара. Системы жизнеобеспечения российского орбитального сегмента входят в состав служебного модуля « Звезда ». Некоторые из этих систем дополняются оборудованием в USOS. В лаборатории « Наука» имеется полный комплект систем жизнеобеспечения.

Системы контроля атмосферы

Блок-схема, показывающая компоненты системы жизнеобеспечения МКС.
Взаимодействие между компонентами системы экологического контроля и жизнеобеспечения МКС (ECLSS)

Атмосфера на борту МКС похожа на атмосферу Земли . Нормальное давление воздуха на МКС составляет 101,3 кПа (14,69 фунтов на квадратный дюйм); такой же, как на уровне моря на Земле. Атмосфера земного типа дает преимущества для комфорта экипажа и намного безопаснее, чем атмосфера с чистым кислородом, из-за повышенного риска пожара, такого как пожар, ответственный за гибель экипажа Аполлона-1 . Атмосферные условия земные поддерживались на всех российских и советских космических кораблях.

Система " Электрон" на борту " Звезды" и аналогичная система в " Судьбе" вырабатывают кислород на борту станции. У экипажа есть запасной вариант в виде баллонов с кислородом и канистр для производства кислорода на твердом топливе (SFOG), химической системы генератора кислорода . Углекислый газ удаляется из воздуха системой Воздуха на Звезде . Другие побочные продукты человеческого метаболизма, такие как метан из кишечника и аммиак из пота, удаляются фильтрами с активированным углем .

Частью системы контроля атмосферы ROS является подача кислорода. Тройное резервирование обеспечивается блоком Elektron, генераторами твердого топлива и запасенным кислородом. Основным источником кислорода является установка Elektron, производящая O
2
и H
2
путем электролиза воды и отводов H2 за борт. Система мощностью 1 кВт (1,3 л.с.) потребляет примерно один литр воды на члена экипажа в день. Эта вода либо доставляется с Земли, либо перерабатывается из других систем. "Мир" стал первым космическим кораблем, в котором для производства кислорода использовалась оборотная вода. Вторичная подача кислорода обеспечивается сжиганием O
2
-производство картриджей Vika (см. также ISS ECLSS ). Каждой «свече» требуется 5–20 минут для разложения при 450–500 ° C (842–932 ° F) с образованием 600 литров (130 имп гал; 160 галлонов США) O
2
. Этот блок управляется вручную.

Орбитальный сегмент США имеет резервные запасы кислорода из резервуара для хранения под давлением на модуле шлюза Quest, поставленного в 2001 году, дополненного десятью годами позже усовершенствованной системой замкнутого контура (ACLS), созданной ЕКА, в модуле Tranquility (узел 3), который производит O
2
электролизом. Произведенный водород объединяется с углекислым газом из атмосферы кабины и превращается в воду и метан.

Контроль мощности и температуры

Российские солнечные батареи, подсвеченные закатом
Одна из восьми пар солнечных батарей USOS, установленных на ферме.

Двухсторонние солнечные батареи обеспечивают питание МКС. Эти двусторонние клетки собирают прямой солнечный свет с одной стороны и свет, отраженный от Земли, с другой, и более эффективны и работают при более низкой температуре, чем односторонние клетки, обычно используемые на Земле.

Российский сегмент станции, как и большинство космических аппаратов, использует низковольтное напряжение 28  В  постоянного тока от двух вращающихся солнечных батарей, установленных на Звезде . USOS использует 130–180 В постоянного тока от фотоэлектрической матрицы USOS, питание стабилизируется и распределяется на уровне 160 В постоянного тока и преобразуется в требуемые пользователем 124 В постоянного тока. Более высокое напряжение распределения позволяет использовать меньшие и более легкие проводники за счет безопасности экипажа. Два сегмента станций разделяют мощность с преобразователями.

Солнечные батареи USOS расположены в виде четырех пар крыльев с общей производительностью от 75 до 90 киловатт. Эти массивы обычно отслеживают Солнце, чтобы максимизировать выработку энергии. Каждый массив имеет площадь около 375 м 2 (4036 квадратных футов) и длину 58 м (190 футов). В полной конфигурации солнечные батареи отслеживают Солнце, вращая альфа- стабилизатор один раз за орбиту; бета карданный следует медленнее изменения угла Солнца к плоскости орбиты. В режиме Night Glider солнечные батареи выравниваются параллельно земле в ночное время, чтобы уменьшить значительное аэродинамическое сопротивление на относительно низкой орбитальной высоте станции.

Изначально на станции использовались аккумуляторные никель-водородные батареи ( NiH
2
) для непрерывного питания в течение 45 минут на каждой 90-минутной орбите, когда она затмевается Землей. Аккумуляторы заряжаются на дневной стороне орбиты. Они имели срок службы 6,5 лет (более 37 000 циклов зарядки / разрядки) и регулярно заменялись в течение предполагаемого 20-летнего срока службы станции. Начиная с 2016 года никель-водородные батареи были заменены литий-ионными батареями , которых, как ожидается, хватит до конца программы МКС.

Большие солнечные панели станции создают высокую разность потенциалов между станцией и ионосферой. Это может вызвать искрение через изолирующие поверхности и распыление проводящих поверхностей, поскольку ионы ускоряются плазменной оболочкой космического корабля. Чтобы смягчить это, блоки плазменных контакторов (PCU) создают пути тока между станцией и окружающим плазменным полем.

Схема внешней активной системы терморегулирования (EATCS) ISS

Системы и эксперименты станции потребляют большое количество электроэнергии, почти вся она преобразуется в тепло. Чтобы поддерживать внутреннюю температуру в допустимых пределах, пассивная система терморегулирования (PTCS) сделана из материалов внешней поверхности, изоляции, такой как MLI, и тепловых трубок. Если PTCS не может справиться с тепловой нагрузкой, внешняя активная система терморегулирования (EATCS) поддерживает температуру. EATCS состоит из внутреннего нетоксичного водяного контура охлаждающей жидкости, используемого для охлаждения и осушения атмосферы, который передает собранное тепло во внешний контур жидкого аммиака . Из теплообменников аммиак перекачивается во внешние радиаторы, излучающие тепло в виде инфракрасного излучения, а затем обратно на станцию. EATCS обеспечивает охлаждение всех работающих под давлением модулей США, включая Kib и Columbus , а также основную электронику распределения питания ферм S0, S1 и P1. Он может отклонять до 70 кВт. Это намного больше, чем 14 кВт ранней внешней активной системы терморегулирования (EEATCS) через систему раннего обслуживания аммиака (EAS), которая была запущена на STS-105 и установлена ​​на ферме P6.

Связь и компьютеры

Схема, показывающая каналы связи между МКС и другими элементами.
Системы связи, используемые на МКС
* Луч и космическом шаттле , не используются по состоянию на 2020 год.

Радиосвязь обеспечивает телеметрию и каналы передачи научных данных между станцией и центрами управления полетами . Радиосвязь также используется во время процедур сближения и стыковки, а также для аудио- и видеосвязи между членами экипажа, диспетчерами полета и членами семьи. В результате на МКС установлены внутренние и внешние системы связи, используемые для разных целей.

Российский орбитальный сегмент напрямую связан с землей через антенну « Лира», установленную на « Звезде» . Антенна « Лира» также может использовать спутниковую систему ретрансляции данных « Луч ». Эта система пришла в упадок в течение 1990 - х годов, и поэтому не была использована в первые годы МКС, хотя две новые Луча satellites- Луч -5A и Луч -5B-были начаты в 2011 и 2012 годах соответственно для восстановления оперативного потенциала система. Еще одна российская система связи - « Восход-М» , которая обеспечивает внутреннюю телефонную связь между « Звездой» , « Зарой» , « Пирсом» , « Поиском» и USOS и обеспечивает УКВ радиосвязь с наземными центрами управления через антенны на внешней стороне « Звезды » .

США орбитальный сегмент (американский сегмент) делает использование двух отдельных каналов радиосвязи , установленным в Z1 TRUSS структуры: S группы (аудио) и К у группы (аудио, видео и данные) система. Эти передачи направляются через спутниковую систему слежения и ретрансляции данных Соединенных Штатов (TDRSS) на геостационарной орбите , что обеспечивает почти непрерывную связь в реальном времени с Центром управления полетами Кристофера К. Крафт-младшего (MCC-H) в Хьюстоне . Каналы данных для модулей Canadarm2, европейской лаборатории Columbus и японских модулей Kibō изначально также были маршрутизированы через системы диапазонов S и K u , при этом Европейская система ретрансляции данных и аналогичная японская система предназначались для того, чтобы в конечном итоге дополнить TDRSS в этой роли. Связь между модулями осуществляется по внутренней беспроводной сети .

Множество ноутбуков в лаборатории США
Портативные компьютеры окружают консоль Canadarm2

UHF-радио используется космонавтами и космонавтами, выполняющими выход в открытый космос и другие космические корабли, которые состыковываются со станцией или отстыковываются от нее. Автоматизированные космические аппараты оснащены собственной аппаратурой связи; квадроцикл использует лазер, прикрепленный к космическому кораблю, и оборудование бесконтактной связи, прикрепленное к « Звезде», для точной стыковки со станцией.

На МКС установлено около 100 портативных компьютеров IBM / Lenovo ThinkPad и HP ZBook 15 . На ноутбуках установлены операционные системы Windows 95 , Windows 2000 , Windows XP , Windows 7 , Windows 10 и Linux . Каждый компьютер представляет собой коммерческую готовую покупку, которая затем модифицируется для обеспечения безопасности и работы, включая обновления разъемов, охлаждения и питания, чтобы приспособить систему питания станции 28 В постоянного тока и невесомую среду. Тепло, выделяемое ноутбуками, не увеличивается, а накапливается вокруг ноутбука, поэтому требуется дополнительная принудительная вентиляция. Ноутбуки на борту МКС подключены к беспроводной локальной сети станции через Wi-Fi и Ethernet, которые подключаются к земле через диапазон K u . Первоначально это обеспечивало скорость загрузки со станции 10  Мбит / с и выгрузку со станции 3 Мбит / с, но в конце августа 2019 года НАСА модернизировало систему и увеличило скорость до 600 Мбит / с. Жесткие диски портативных компьютеров иногда выходят из строя, и их необходимо заменить. Другие сбои компьютерного оборудования включают случаи 2001, 2007 и 2017 годов; некоторые из этих сбоев потребовали, чтобы EVA заменили компьютерные модули во внешних устройствах.

Операционная система, используемая для ключевых функций станции - это дистрибутив Debian Linux . Переход с Microsoft Windows на Linux был произведен в мае 2013 года из соображений надежности, стабильности и гибкости.

В 2017 году облачный компьютер SG100 был запущен на МКС в рамках миссии OA-7. Он был изготовлен NCSIST из Тайваня и разработан в сотрудничестве с академией наук и Центральный государственный университет по контракту NASA.

Операции

Экспедиции

Впервые " Заря" и " Единство" были введены 10 декабря 1998 года.
"Союз ТМ-31" готовится к доставке на станцию ​​первого постоянного экипажа в октябре 2000 года.
МКС медленно собирали за десять лет космических полетов и экипажей.

Каждому постоянному экипажу присваивается номер экспедиции. Экспедиции продолжаются до шести месяцев, от запуска до расстыковки, «приращение» охватывает тот же период времени, но включает грузовые космические корабли и все виды деятельности. С 1 по 6 экспедиции состояли из трех человек. Экспедиции с 7 по 12 были сокращены до безопасного минимума из двух после уничтожения шаттла НАСА « Колумбия» . Начиная с 13-й экспедиции экипаж постепенно увеличился до шести примерно в 2010 году. С прибытием экипажа на коммерческих транспортных средствах США в начале 2020 года НАСА указало, что размер экспедиции может быть увеличен до семи членов экипажа, для которого изначально была разработана МКС.

Геннадий Падалка , член Экспедиций 9 , 19 / 20 , 31 / 32 и 43 / 44 , и командующий экспедиции 11 , провел больше времени в пространстве , чем кто - либо другой, в общей сложности 878 дней, 11 часов и 29 минут. Пегги Уитсон провела большую часть времени в пространстве любого американца, в общей сложности 665 дней, 22 часов и 22 минут в течение своего времени на Экспедиции 5 , 16 и 50 / 51 / 52 .

Частные полеты

Путешественники, которые сами платят за свой полет в космос, называются Роскосмосом и НАСА участниками космических полетов , а иногда их называют «космическими туристами» - термин, который им обычно не нравится. Все семь были доставлены на МКС на российском космическом корабле «Союз». Когда профессиональные экипажи меняются численностью, не кратной трем местам в Союзе, и не отправляется краткосрочный член экипажа, запасное место продается MirCorp через Space Adventures. Когда космический шаттл был выведен из эксплуатации в 2011 году, а численность экипажа станции сократилась до шести человек, космический туризм был остановлен, так как партнеры полагались на российские транспортные места для доступа к станции. После 2013 года расписание полетов "Союза" увеличилось, и теперь "Союз" может вылетать пять раз (15 мест), при этом требуется только две экспедиции (12 мест). Остальные места продаются примерно за 40 миллионов долларов представителям общественности, которые могут сдать медицинский осмотр. ЕКА и НАСА раскритиковали частные космические полеты в начале МКС, и НАСА изначально сопротивлялось обучению Денниса Тито , первого человека, который заплатил за свой полет на МКС.

Ануше Ансари стала первым иранцем, побывавшим в космосе, и первой женщиной-самофинансированием, которая полетела на станцию. Официальные лица сообщили, что ее образование и опыт делают ее больше, чем просто туристкой, а ее результаты обучения были «превосходными». Сама Ансари отвергает идею о том, что она туристка. Во время своего 10-дневного пребывания она провела российские и европейские исследования в области медицины и микробиологии. Документальный фильм « Космические туристы» 2009 года рассказывает о ее путешествии на станцию, где она исполнила «вековую мечту человека: покинуть нашу планету как« нормальный человек »и отправиться в космос».

В 2008 году участник космического полета Ричард Гэрриот поместил тайник на борт МКС во время своего полета. В настоящее время это единственный существующий тайник вне Земли. В то же время на борт МКС был помещен диск бессмертия , электронная запись восьми оцифрованных последовательностей ДНК человека .

Операции флота

Грузовые суда Dragon и Cygnus впервые вместе пристыковались к МКС в апреле 2016 года.
Японии Kounotori 4 причального

Большое количество космических кораблей с экипажем и без экипажа обеспечивали работу станции. Полеты на МКС включают 37 миссий космических челноков, 75 кораблей снабжения "Прогресс" (включая модифицированные транспортные модули M-MIM2 и M-SO1 ), 59 кораблей "Союз" с экипажем, 5 европейских квадроциклов , 9 японских вертолетов HTV , 20 миссий SpaceX Dragon и 13 миссий Cygnus .

В настоящее время доступно 8 стыковочных портов для посещения космических аппаратов:

  1. Гармония вперед (с PMA 2 / IDA 2 )
  2. Зенит гармонии PMA 3 / IDA 3 )
  3. Надир гармонии
  4. Надир единства
  5. Пирс Надир
  6. Поиск зенит
  7. Рассвет надир
  8. Звезда на корме

С экипажем

По состоянию на 25 ноября 2020 года космическую станцию ​​посетили 242 человека из 19 стран, многие из которых неоднократно. США прислали 152 человека, Россия - 49, девять из них были японцами, восемь канадцами, пять итальянцами, четыре французами, трое немцами и по одному из Бельгии, Бразилии, Дании, Великобритании, Казахстана, Малайзии, Нидерланды, Южная Африка, Южная Корея, Испания, Швеция и Объединенные Арабские Эмираты.

Без винта

Полеты на Международную космическую станцию (МКС) без экипажа совершаются в основном для доставки грузов, однако несколько российских модулей также пристыковались к заставе после запусков без экипажа. В миссиях по пополнению запасов обычно используются российский космический корабль «Прогресс», европейские вездеходы, японские машины « Коунотори» и американские космические корабли «Дракон» и «Лебедь». Основной стыковочной системой космического корабля "Прогресс" является автоматизированная система " Курс" , с ручной системой " ТОРУ" в качестве резервной. На квадроциклах также используется Курс, но без ТОРУ. Progress и ATV могут оставаться в доке до шести месяцев. Другой космический корабль - японский HTV, SpaceX Dragon (в рамках фазы 1 CRS) и Northrop Grumman Cygnus - встретились со станцией, прежде чем его схватили с помощью Canadarm2 и причалили в надирном порту модуля Harmony или Unity на один-два месяца. В рамках фазы 2 CRS Cargo Dragon будет автономно стыковаться с IDA-2 или 3, в зависимости от обстоятельств. По состоянию на декабрь 2020 года космический корабль "Прогресс" выполнил большинство полетов на МКС без экипажа.

В настоящее время пришвартовано / пришвартовано

Визуализация запусков, прилетов и отбытий кораблей посещения МКС. Живая ссылка на: https://www.nasa.gov/feature/visiting-vehicle-launches-arrivals-and-departures
Ключ
   Беспилотные грузовые космические корабли отмечены голубым цветом.
   Космические корабли с экипажем обозначены светло-зеленым
Космический корабль и миссия Место расположения Прибытие ( UTC ) Отъезд (планируется)
Россия Прогресс МС № 445 Прогресс МС-16 Пирс Надир 17 февраля 2021 г. Июль 2021 г.
Соединенные Штаты СС Кэтрин Джонсон NG-15 Надир единства 22 февраля 2021 г. 28 мая 2021 г.
Россия Союз МС Ю.А. Гагарина Союз МС-18 Рассвет надир 9 апреля 2021 г. 13 октября 2021 г.
Соединенные Штаты Crew Dragon Endeavour Экипаж-2 Гармония вперед 24 апреля 2021 г. Октябрь 2021 г.

Запланированные миссии

  • Все даты указаны по всемирному координированному времени . Даты являются наиболее ранними из возможных и могут измениться.
  • Передние порты находятся в передней части станции в соответствии с ее нормальным направлением движения и ориентацией ( положением ). Кормовая часть находится в задней части станции, используется космическими кораблями, ускоряющими орбиту станции. Надир - самый близкий к Земле, Зенит - на вершине.
Ключ
   Беспилотные грузовые космические корабли окрашены в голубой цвет.
   Корабли с экипажем окрашены в светло-зеленый цвет
   Модули бежевого цвета
Дата запуска ( NET ) Космический корабль Миссия Ракета-носитель Запустить сайт Запустить провайдера Порт стыковки / швартовки
3 июня 2021 г. Грузовой дракон SpX-22 Сокол 9 Блок 5 Соединенные Штаты Кеннеди LC-39A Соединенные Штаты SpaceX Зенит гармонии
9 июня 2021 г. Прогресс МС Прогресс МС-17 Союз-2.1а Казахстан Байконур 31/6 Россия Роскосмос Звезда на корме
5 июля 2021 г. Наука N / A Протон-М Казахстан Участок Байконур 200/39 Россия Роскосмос Звезда Надир
Август 2021 г. Boeing Starliner SC-2 Бо-ОФТ 2 Атлас V N22 Соединенные Штаты Мыс Канаверал SLC-41 Соединенные Штаты United Launch Alliance Гармония вперед
Июль 2021 г. Лебедь NG-16 Антарес 230+ Соединенные Штаты Wallops Pad 0A Соединенные Штаты Northrop Grumman Надир единства
18 августа 2021 г. Прогресс МС Прогресс МС-18 Союз-2.1а Казахстан Байконур 31/6 Россия Роскосмос Звезда на корме
Август 2021 г. Грузовой дракон SpX-23 Сокол 9 Блок 5 Соединенные Штаты Кеннеди LC-39A Соединенные Штаты SpaceX Зенит гармонии
Сентябрь 2021 г. Боинг Старлайнер Калипсо Boe-CFT Атлас V N22 Соединенные Штаты Мыс Канаверал SLC-41 Соединенные Штаты United Launch Alliance Гармония вперед
Сентябрь 2021 г. Crew Dragon Экипаж-3 Сокол 9 Блок 5 Соединенные Штаты Кеннеди LC-39A Соединенные Штаты SpaceX Гармония вперед
Сентябрь 2021 г. Dream Chaser упорство СНС-1 Вулкан Кентавр VC4L Соединенные Штаты Мыс Канаверал SLC-41 Соединенные Штаты United Launch Alliance Надир гармонии
5 октября 2021 г. Союз МС Союз МС-19 Союз-2.1а Казахстан Байконур 31/6 Россия Роскосмос TBD
Октябрь 2021 г. Crew Dragon AX-1 Сокол 9 Блок 5 Соединенные Штаты Кеннеди LC-39A Соединенные Штаты SpaceX Зенит гармонии
17 ноября 2021 г. Прогресс МС Прогресс МС-19 Союз-2.1а Казахстан Байконур 31/6 Россия Роскосмос Поиск зенит
24 ноября 2021 г. Причал Прогресс М-УМ Союз-2.1б Казахстан Байконур 31/6 Россия Роскосмос Наука надир
Ноябрь 2021 г. Грузовой дракон SpX-24 Сокол 9 Блок 5 Соединенные Штаты Кеннеди LC-39A Соединенные Штаты SpaceX Зенит гармонии
8 декабря 2021 г. Союз МС Союз МС-20 Союз-2.1а Казахстан Байконур 31/6 Россия Роскосмос Рассвет надир
Январь 2022 г. Боинг Старлайнер Старлайнер-1 Атлас V N22 Соединенные Штаты Мыс Канаверал SLC-41 Соединенные Штаты United Launch Alliance Гармония вперед
Февраль 2022 г. HTV-X HTV-X1 H3-24L Япония Танегашима LA-Y2 Япония JAXA Надир гармонии

Стыковка

Прогресс М-14М дооснащение автомобиля , как он приближается к МКС в 2012 За 50 беспилотных Прогресс космических аппаратов были отправлены с поставками в течение всего срока службы станции.

Все российские космические корабли и самоходные модули могут сближаться и стыковаться с космической станцией без вмешательства человека с помощью радиолокационной стыковочной системы « Курс» с расстояния более 200 километров. Европейский квадроцикл использует звездные датчики и GPS для определения курса перехвата. Когда он догоняет, он использует лазерное оборудование для оптического распознавания « Звезды» , а также систему «Курс» для резервирования. Экипаж контролирует эти корабли, но не вмешивается, кроме как посылать команды прерывания в экстренных случаях. Корабли снабжения "Прогресс" и вездеходы могут оставаться на МКС в течение шести месяцев, что дает большую гибкость в распределении времени экипажа при погрузке и разгрузке припасов и мусора.

Начиная с первоначальных программ станции, русские использовали методологию автоматической стыковки, в которой экипаж выполнял функции контроля или управления. Хотя первоначальные затраты на разработку были высокими, система стала очень надежной благодаря стандартизации, которая обеспечивает значительную экономическую выгоду при повторяющихся операциях.

Корабли «Союз», используемые для смены экипажа, также служат спасательными шлюпками для аварийной эвакуации; они заменяются каждые шесть месяцев и использовались после катастрофы в Колумбии для возвращения выбившегося на мель экипажа с МКС. Экспедиции требуют в среднем 2 722 кг припасов, и по состоянию на 9 марта 2011 года экипажи съели в общей сложности около 22 000 обедов . Вахтовые рейсы кораблей "Союз" и рейсы снабжения "Прогресс" посещают станцию ​​в среднем два и три раза в год соответственно.

Остальные машины не швартуются к причалу. Японская транспортная машина H-II паркуется на все более близких орбитах к станции, а затем ожидает команд «приближения» от экипажа, пока не окажется достаточно близко, чтобы роботизированная рука могла схватить и привязать машину к USOS. Судно на причале может перевозить стеллажи с полезной нагрузкой международного стандарта . Японский космический корабль причаливает на один-два месяца. С причалом Cygnus и SpaceX Dragon был заключен контракт на доставку грузов на станцию ​​в рамках фазы 1 программы коммерческого снабжения .

С 26 февраля 2011 г. по 7 марта 2011 г. четыре правительственных партнера (США, ЕКА, Япония и Россия) провели стыковку своих космических кораблей (NASA Shuttle, ATV, HTV, Progress и Союз) с МКС. Дата. 25 мая 2012 года SpaceX доставила первый коммерческий груз с космическим кораблем Dragon.

Окна запуска и стыковки

Перед стыковкой космического корабля с МКС управление навигацией и ориентацией ( GNC ) передается наземному управлению страны происхождения космического корабля. GNC настроен на то, чтобы станция могла дрейфовать в космосе, а не запускать двигатели или поворачиваться с помощью гироскопов. Солнечные панели станции повернуты ребром к приближающемуся космическому кораблю, поэтому остатки его двигателей не повреждают элементы. До вывода на пенсию запускам "Шаттла" часто отдавали приоритет над "Союзом", иногда приоритет отдавался прибытию "Союза" с экипажем и важными по времени грузами, такими как материалы для биологических экспериментов.

Ремонт

Запасные части называются ОРУ ; некоторые из них хранятся на поддонах, называемых ELC и ESP .
Две черные и оранжевые солнечные батареи, показаны неровными и с видимым большим разрывом.  Член экипажа в скафандре, прикрепленный к концу руки робота, держит решетку между двумя солнечными парусами.
Находясь на якоре на конце OBSS во время STS-120 , астронавт Скотт Паразински выполняет временный ремонт солнечной батареи в США, которая повредилась при развертывании.
Майк Хопкинс во время выхода в открытый космос

Орбитальные сменные блоки (ORU) - это запасные части, которые можно легко заменить, когда блок либо исчерпал свой расчетный срок службы, либо вышел из строя. Примерами ORU являются насосы, резервуары для хранения, блоки контроллеров, антенны и аккумуляторные блоки. Некоторые агрегаты можно заменить с помощью роботизированного оружия. Большинство из них хранится за пределами станции, либо на небольших поддонах, называемых ExPRESS Logistics Carrier (ELC), либо на более крупных платформах, называемых внешними платформами для хранения, на которых также проводятся научные эксперименты. Оба типа поддонов обеспечивают электричеством многие детали, которые могут быть повреждены из-за холода и требуют обогрева. Более крупные логистические компании также имеют подключения к локальной сети (LAN) для телеметрии для подключения экспериментов. Особое внимание уделялось оснащению USOS ORU примерно в 2011 году, до завершения программы шаттлов NASA, поскольку его коммерческие заменители Cygnus и Dragon несут от одной десятой до четверти полезной нагрузки.

Неожиданные проблемы и сбои повлияли на график сборки станции и графики работы, что привело к периодам снижения возможностей и, в некоторых случаях, могло привести к вынужденному отказу от станции по соображениям безопасности. Серьезные проблемы включают утечку воздуха из USOS в 2004 году, выброс дыма из генератора кислорода Elektron в 2006 году и отказ компьютеров в ROS в 2007 году во время STS-117, который оставил станцию ​​без двигателя, Elektron , Vozdukh и другие операции системы экологического контроля. В последнем случае первопричиной была обнаружена конденсация внутри электрических разъемов, приводящая к короткому замыканию.

Во время STS-120 в 2007 году и после перемещения фермы P6 и солнечных батарей во время развертывания было отмечено, что солнечная батарея порвалась и не развертывается должным образом. Выход в открытый космос был проведен Скоттом Паразински при поддержке Дугласа Уилока . Были приняты дополнительные меры предосторожности, чтобы снизить риск поражения электрическим током, так как ремонт проводился с солнечной батареей, подвергшейся воздействию солнечного света. За проблемами с антенной решеткой в ​​том же году последовали проблемы с вращающимся шарниром Solar Alpha Rotary Joint (SARJ) правого борта, который вращает решетки по правому борту станции. Были отмечены чрезмерная вибрация и сильноточные выбросы в приводном двигателе массива, что привело к решению существенно ограничить движение SARJ правого борта до тех пор, пока не будет выяснена причина. Проверки во время выхода в открытый космос на STS-120 и STS-123 показали обширное загрязнение металлической стружкой и мусором в большом приводном механизме и подтвердили повреждение больших металлических опорных поверхностей, поэтому соединение было заблокировано для предотвращения дальнейшего повреждения. Ремонт шарниров проводился во время STS-126 со смазкой и заменой 11 из 12 подшипников качения на шарнире.

В сентябре 2008 года на снимках корабля "Союз" впервые было замечено повреждение радиатора S1. Первоначально проблема не считалась серьезной. Снимки показали, что поверхность одной субпанели отслоилась от основной центральной структуры, возможно, из-за удара микрометеороида или обломков. 15 мая 2009 г. аммиачная трубка поврежденной радиаторной панели была механически отключена от остальной системы охлаждения путем закрытия клапана с компьютерным управлением. Затем тот же клапан использовался для выпуска аммиака из поврежденной панели, что исключило возможность утечки аммиака. Также известно, что крышка подруливающего устройства служебного модуля ударилась о радиатор S1 после того, как ее выбросили во время выхода в открытый космос в 2008 году, но ее влияние, если таковое имеется, не определено.

Рано утром 1 августа 2010 года из-за отказа в контуре охлаждения A (правый борт), одном из двух внешних контуров охлаждения, у станции осталась только половина ее нормальной холодопроизводительности и нулевое резервирование в некоторых системах. Проблема оказалась в модуле насоса аммиака, в котором циркулирует охлаждающая жидкость на основе аммиака. Было остановлено несколько подсистем, в том числе две из четырех CMG.

Запланированные операции на МКС были прерваны серией выходов в открытый космос для решения проблемы с системой охлаждения. Первый выход в открытый космос 7 августа 2010 года для замены вышедшего из строя модуля насоса не был полностью завершен из-за утечки аммиака в одном из четырех быстроразъемных соединений. Второй выход в открытый космос 11 августа успешно удалил вышедший из строя насосный модуль. Для восстановления нормальной работы контура А потребовался третий EVA.

Система охлаждения USOS в основном построена американской компанией Boeing, которая также является производителем вышедшего из строя насоса.

Четыре блока коммутации главной шины (MBSU, расположенные в ферме S0) контролируют передачу энергии от четырех крыльев солнечной батареи к остальной части МКС. Каждый MBSU имеет два канала питания, которые подают 160 В постоянного тока от массивов к двум преобразователям постоянного тока в постоянный (DDCU), которые обеспечивают питание 124 В, используемое на станции. В конце 2011 года МБСУ-1 перестало отвечать на команды и отправлять данные, подтверждающие его работоспособность. Хотя все еще правильно маршрутизирует питание, его планировалось отключить в следующий доступный выход в открытый космос. Запасной MBSU уже был на борту, но 30 августа 2012 года выход в открытый космос не был завершен, когда затягивался болт для завершения установки запасного модуля, заклинившего до того, как было обеспечено электрическое соединение. Потеря MBSU-1 ограничила мощность станции до 75% от ее нормальной мощности, что потребовало незначительных ограничений при нормальной работе до тех пор, пока проблема не будет решена.

5 сентября 2012 года во втором шестичасовом выходе в открытый космос астронавты Сунита Уильямс и Акихико Хошиде успешно заменили МБСУ-1 и восстановили мощность МКС на 100%.

24 декабря 2013 года космонавты установили новый аммиачный насос для системы охлаждения станции. Неисправная система охлаждения вышла из строя в начале месяца, остановив многие научные эксперименты станции. При установке нового насоса космонавтам пришлось выдержать «мини-метель» аммиака. Это был всего лишь второй выход в открытый космос в канун Рождества в истории НАСА.

Центры управления полетами

Компоненты МКС работают и контролируются соответствующими космическими агентствами в центрах управления полетов по всему миру, в том числе центра управления полетами РКА , Центр управления ATV , Центр управления ДСРОМ и Центр управления HTV в Космическом центре Цукуба , Кристофер К. Крафт - младший Центр управления полетами , Payload Operations и Центр интеграции , Центр управления Columbus и Mobile обслуживание системы управления.

Жизнь на борту

Деятельность экипажа

Грегори Чамитофф выглядывает из окна
Специалисты миссии
STS-122 работают над робототехникой в ​​лаборатории США

Типичный день для экипажа начинается с подъема в 06:00, за которым следуют действия после сна и утренний осмотр станции. Затем экипаж завтракает и принимает участие в ежедневной конференции по планированию с Центром управления полетами, прежде чем приступить к работе примерно в 08:10. Далее следуют первые плановые учения дня, после которых бригада продолжает работу до 13:05. После часового перерыва на обед послеобеденное время состоит из дополнительных упражнений и работы, прежде чем экипаж выполнит свои действия перед сном, начиная с 19:30, включая ужин и совещание экипажа. Запланированный период сна начинается в 21:30. Как правило, бригада работает десять часов в день в будний день и пять часов в субботу, а остальное время - на отдых или работу, чтобы наверстать упущенное.

Часовой пояс, используемый на борту МКС, - всемирное координированное время (UTC). В ночное время окна закрываются, чтобы создать впечатление темноты, потому что на станции бывает 16 восходов и закатов в день. Во время посещения миссий космического шаттла экипаж МКС в основном следит за истекшим временем полета шаттла (MET), который представляет собой гибкий часовой пояс, основанный на времени запуска миссии космического шаттла.

На станции предусмотрены жилые помещения для каждого члена экипажа экспедиции: две «спальные станции» на « Звезде» и еще четыре на « Гармонии» . Помещения USOS - это частные звукоизолированные кабины размером примерно с человека. В каютах экипажа ROS есть небольшое окно, но они обеспечивают меньшую вентиляцию и звукоизоляцию. Член экипажа может спать в отсеке для экипажа в привязном спальном мешке, слушать музыку, использовать ноутбук и хранить личные вещи в большом ящике или в сетках, прикрепленных к стенам модуля. Также в модуле есть лампа для чтения, полка и рабочий стол. Посещающие бригады не имеют выделенного модуля для сна и прикрепляют спальный мешок к свободному месту на стене. Через станцию ​​можно спокойно спать, но этого обычно избегают из-за возможности столкнуться с чувствительным оборудованием. Важно, чтобы помещения экипажа хорошо вентилировались; в противном случае космонавты могут проснуться из-за недостатка кислорода и задыхаться, потому что вокруг их головы образовался пузырь из выдыхаемого ими углекислого газа. Во время различных работ на станции и во время отдыха экипажа свет на МКС можно приглушать, выключать и регулировать цветовую температуру .

Еда и личная гигиена

Девять астронавтов сидят за столом, накрытым открытыми банками с едой, привязанными к столу.  На заднем плане видно оборудование, а также стены узла Unity цвета лосося.
Экипажи STS-127 и 20-й экспедиции наслаждаются трапезой внутри Unity .
На Международной космической станции также выращивают свежие фрукты и овощи.

На USOS большая часть еды на борту запаяна в пластиковые пакеты; банки встречаются редко, потому что они тяжелые и дороги в транспортировке. Консервированная еда не очень ценится экипажем, а вкус снижается в условиях микрогравитации, поэтому прилагаются усилия, чтобы сделать пищу более аппетитной, в том числе с использованием большего количества специй, чем при обычном приготовлении. Экипаж с нетерпением ждет прибытия с Земли любых космических кораблей, которые привозят свежие фрукты и овощи. Необходимо следить за тем, чтобы продукты не образовывали крошек, а жидкие приправы предпочтительнее твердых, чтобы избежать загрязнения оборудования станции. Каждый член экипажа имеет индивидуальные продуктовые наборы и готовит их на бортовой кухне. На камбузе есть два подогревателя пищи, холодильник (добавлен в ноябре 2008 г.) и диспенсер для воды, который обеспечивает как горячую, так и ненагретую воду. Напитки предоставляются в виде обезвоженного порошка, который перед употреблением смешивают с водой. Напитки и супы пьют из пластиковых пакетов с соломинкой, а твердую пищу едят ножом и вилкой, прикрепленными к подносу с магнитами, чтобы они не уплыли. Любую уплывающую еду, в том числе крошки, необходимо собирать, чтобы предотвратить засорение воздушных фильтров станции и другого оборудования.

Космический туалет в служебном модуле Звезда
Главный туалет в сегменте США в модуле Node 3

Дожди на космических станциях были введены в начале 1970-х на « Скайлэб» и « Салют  3». К « Салюту- 6» в начале 1980-х годов экипаж жаловался на сложность ливня в космосе, который был ежемесячным мероприятием. На МКС нет душа; вместо этого члены экипажа моются с помощью водяной струи и влажных салфеток, с мылом, выдаваемым из тюбика для зубной пасты. Экипажам также предоставляются шампунь без ополаскивания и съедобная зубная паста для экономии воды.

На МКС два космических туалета , оба российского дизайна, расположены на Звезде и Транквилити . В этих отделениях для мусора и гигиены используется система всасывания с приводом от вентилятора, аналогичная системе сбора отходов космического корабля "Шаттл". Космонавты сначала пристегиваются к сиденью унитаза, которое оснащено подпружиненными ограничителями для обеспечения хорошей герметичности. Рычаг управляет мощным вентилятором, всасывающее отверстие открывается: воздушный поток уносит отходы. Твердые отходы собираются в индивидуальные мешки, которые хранятся в алюминиевом контейнере. Полные контейнеры переданы на утилизацию на корабль "Прогресс". Жидкие отходы удаляются с помощью шланга, подсоединенного к передней части унитаза, с анатомически правильными «переходниками воронки для мочи», прикрепленными к трубке, так что мужчины и женщины могут пользоваться одним и тем же туалетом. Отведенная моча собирается и передается в систему восстановления воды, где она перерабатывается в питьевую воду.

Здоровье и безопасность экипажа

Общий

12 апреля 2019 года НАСА сообщило о медицинских результатах исследования близнецов астронавтов . Астронавт Скотт Келли провел год в космосе на МКС, а его близнец провел год на Земле. При сравнении одного близнеца с другим наблюдали несколько длительных изменений, в том числе связанных с изменениями в ДНК и познании .

В ноябре 2019 года исследователи сообщили, что астронавты испытывали серьезные проблемы с кровотоком и тромбами на борту МКС, основываясь на шестимесячном исследовании 11 здоровых астронавтов. По словам исследователей, результаты могут повлиять на долгосрочные космические полеты, включая миссию к планете Марс.

Радиация

Видео " Аврора Австралис" , снятое экипажем 28-й экспедиции на восходящем перевале с юга Мадагаскара к северу от Австралии над Индийским океаном.

МКС частично защищена от космической среды магнитным полем Земли . На среднем расстоянии около 70 000 км (43 000 миль) от поверхности Земли, в зависимости от солнечной активности, магнитосфера начинает отклонять солнечный ветер вокруг Земли и космической станции. Солнечные вспышки по-прежнему представляют опасность для экипажа, который может получить предупреждение всего за несколько минут. В 2005 году во время первоначальной «протонной бури» солнечной вспышки класса X-3 экипаж 10-й экспедиции укрылся в более сильно экранированной части ROS, предназначенной для этой цели.

Субатомные заряженные частицы, в первую очередь протоны космических лучей и солнечного ветра, обычно поглощаются атмосферой Земли. Когда они взаимодействуют в достаточном количестве, их эффект виден невооруженным глазом в явлении, называемом полярным сиянием . За пределами атмосферы Земли экипажи МКС ежедневно подвергаются воздействию примерно одного миллизиверта (примерно годовой объем естественного воздействия на Земле), что приводит к более высокому риску рака. Излучение может проникать живую ткань и повреждение ДНК и хромосомы из лимфоцитов ; будучи центральным элементом иммунной системы , любое повреждение этих клеток может способствовать снижению иммунитета астронавтов. Излучение также было связано с более высокой частотой возникновения катаракты у космонавтов. Защитные экраны и лекарства могут снизить риски до приемлемого уровня.

Уровни радиации на МКС примерно в пять раз выше, чем те, которые испытывают пассажиры и экипаж авиалайнеров, поскольку электромагнитное поле Земли обеспечивает почти такой же уровень защиты от солнечного и других типов излучения на низкой околоземной орбите, что и в стратосфере. Например, во время 12-часового полета пассажир авиакомпании будет испытывать 0,1 миллизиверта радиации или 0,2 миллизиверта в день; это только одна пятая часть показателя, наблюдаемого астронавтом на НОО. Кроме того, пассажиры авиакомпаний испытывают этот уровень радиации в течение нескольких часов полета, в то время как экипаж МКС подвергается облучению на протяжении всего своего пребывания на борту станции.

Стресс

Космонавт Николай Бударин за работой в отсеке экипажа служебного модуля " Звезда "

Имеются убедительные доказательства того, что психосоциальные факторы стресса являются одними из наиболее важных препятствий для оптимального морального духа и производительности экипажа. Космонавт Валерий Рюмин написал в своем дневнике в особенно тяжелый период на борту космической станции « Салют- 6 »: «Все условия, необходимые для убийства, будут выполнены, если вы заперете двух человек в кабине размером 18 футов на 20 и оставите их вместе на два месяца. "

Интерес НАСА к психологическому стрессу, вызванному космическими путешествиями, который первоначально изучался, когда начинались их миссии с экипажем, возродился, когда астронавты присоединились к космонавтам на российской космической станции " Мир" . Общие источники стресса в первых миссиях в США включали поддержание высокой производительности под пристальным вниманием общественности и изоляцию от сверстников и семьи. Последнее до сих пор часто является причиной стресса на МКС, например, когда мать астронавта НАСА Даниэль Тани погибла в автокатастрофе, и когда Майкл Финке был вынужден пропустить рождение своего второго ребенка.

Исследование самого продолжительного космического полета пришло к выводу, что первые три недели являются критическим периодом, когда внимание подвергается неблагоприятному воздействию из-за необходимости приспособиться к экстремальным изменениям окружающей среды. Полеты экипажа МКС обычно длятся от пяти до шести месяцев.

Рабочая среда ISS включает в себя дополнительный стресс, вызванный жизнью и работой в стесненных условиях с людьми из самых разных культур, которые говорят на другом языке. Экипажи космических станций первого поколения говорили на одном языке; На станциях второго и третьего поколения работают экипажи из разных культур, говорящие на многих языках. Астронавты должны говорить по- английски и по- русски , а знание дополнительных языков еще лучше.

Из-за отсутствия гравитации часто возникает путаница. Несмотря на то, что в космосе нет верха и низа, некоторым членам экипажа кажется, что они ориентированы вверх ногами. У них также могут быть трудности с измерением расстояний. Это может вызвать такие проблемы, как потеряться внутри космической станции, повернуть переключатели в неправильном направлении или неправильно оценить скорость приближающегося транспортного средства во время стыковки.

Медицинское

Мужчина бежит на беговой дорожке, улыбается в камеру, с эластичными шнурками, тянущимися от пояса к боковым сторонам беговой дорожки.
Астронавт Франк Де Винн , прикрепленный к беговой дорожке TVIS с
эластичными шнурами на борту МКС

Эти физиологические эффекты долгосрочных невесомости включают атрофию мышц , ухудшение скелета (остеопении) , перераспределение жидкости, замедление сердечно - сосудистой системы, снижение производства красных кровяных клеток, нарушений баланса и ослаблением иммунной системы. Менее выраженные симптомы включают потерю массы тела и отечность лица.

Сон на МКС регулярно нарушается из-за требований миссии, таких как входящий или уходящий космический корабль. Уровень шума на станции неизбежно высок. Атмосфера не может термосифонировать естественным образом, поэтому вентиляторы должны постоянно обрабатывать воздух, который может застаиваться в среде свободного падения (нулевой гравитации).

Чтобы предотвратить некоторые неблагоприятные воздействия на организм, станция оснащена: двумя беговыми дорожками TVIS (в том числе COLBERT); ARED (Advanced резистивный Упражнение устройства), который позволяет различным тяжелоатлетов упражнения , которые увеличивают мышечную массу без повышения (или компенсации) пониженную плотность костной ткани космонавтов; и стационарный велосипед. Каждый космонавт проводит не менее двух часов в день, тренируясь на оборудовании. Астронавты используют эластичные шнуры, чтобы пристегнуться к беговой дорожке.

Микробиологические опасности для окружающей среды

На космических станциях может образовываться опасная плесень, которая может загрязнять воздух и фильтры для воды. Они могут производить кислоты, разрушающие металл, стекло и резину. Они также могут нанести вред здоровью экипажа. Микробиологические опасности привели к разработке LOCAD-PTS, который определяет распространенные бактерии и плесень быстрее, чем стандартные методы культивирования , которые могут потребовать отправки образца обратно на Землю. В 2018 году исследователи сообщили, что после обнаружения на МКС пяти штаммов бактерий Enterobacter bugandensis (ни один из которых не является патогенным для человека), за микроорганизмами на МКС следует внимательно следить, чтобы продолжать обеспечивать здоровую с медицинской точки зрения среду для космонавтов.

Загрязнение космических станций можно предотвратить за счет снижения влажности и использования краски, содержащей химические вещества, убивающие плесень, а также использования антисептических растворов. Все материалы, используемые в МКС, проходят испытания на устойчивость к грибкам .

В апреле 2019 года НАСА сообщило, что было проведено всестороннее исследование микроорганизмов и грибов, присутствующих на МКС. Результаты могут быть полезны для улучшения условий здоровья и безопасности космонавтов.

Шум

Космический полет по своей природе не является тихим, а уровень шума превышает акустические стандарты еще во время миссий Аполлон . По этой причине НАСА и международные партнеры Международной космической станции разработали цели контроля шума и предотвращения потери слуха в рамках программы охраны здоровья членов экипажа. В частности, эти цели были в центре внимания Подгруппы по акустике Многосторонней медицинской комиссии по эксплуатации (MMOP) МКС с первых дней сборки и эксплуатации МКС. Работа включает вклад инженеров-акустиков , аудиологов , промышленных гигиенистов и врачей, которые входят в состав подгруппы из НАСА, Российского космического агентства (RSA), Европейского космического агентства (ESA), Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Канадское космическое агентство (CSA).

По сравнению с земной средой, уровни шума, создаваемые космонавтами и космонавтами на МКС, могут показаться незначительными и обычно возникают на уровнях, которые не вызывают серьезной озабоченности Управления по охране труда и здоровья - редко достигают 85 дБА. Но члены экипажа подвергаются воздействию этих уровней 24 часа в сутки, семь дней в неделю, а текущие миссии в среднем длится шесть месяцев. Эти уровни шума также создают риски для здоровья и производительности экипажа в виде помех во время сна и общения, а также снижения слышимости сигналов тревоги .

За более чем 19-летнюю историю существования МКС были предприняты значительные усилия по ограничению и снижению уровня шума на МКС. Во время проектирования и предполетных работ члены подгруппы по акустике написали акустические пределы и требования к проверке, провели консультации по проектированию и выбору наиболее тихих доступных полезных нагрузок, а затем провели акустические проверочные испытания перед запуском. Во время космических полетов Подгруппа по акустике оценивала уровни шума в полете каждого модуля МКС, производимого большим количеством источников шума транспортных средств и научных экспериментов, чтобы гарантировать соответствие строгим акустическим стандартам. Акустическая среда на МКС изменилась, когда во время ее строительства были добавлены дополнительные модули, а также по мере прибытия на МКС дополнительных космических аппаратов. Подгруппа акустики отреагировала на этот динамический график операций, успешно спроектировав и применив акустические покрытия, поглощающие материалы, шумовые барьеры и виброизоляторы для снижения уровня шума. Более того, когда насосы, вентиляторы и системы вентиляции стареют и демонстрируют повышенный уровень шума, эта подгруппа по акустике рекомендовала менеджерам ISS заменить старые, более шумные инструменты на бесшумные вентиляторы и насосные технологии, что значительно снизило уровень окружающего шума .

НАСА приняло самые консервативные критерии риска повреждения (основанные на рекомендациях Национального института безопасности и гигиены труда и Всемирной организации здравоохранения ), чтобы защитить всех членов экипажа. Подгруппа MMOP Acoustics скорректировала свой подход к управлению рисками шума в этой уникальной среде, применив или изменив наземные подходы к профилактике потери слуха, чтобы установить эти консервативные пределы. Одним из новаторских подходов стал инструмент НАСА для оценки воздействия шума (NEET), в котором воздействие шума рассчитывается на основе подхода, основанного на задачах, для определения потребности в устройствах защиты органов слуха (HPD). Руководство по использованию HPD, обязательное или рекомендованное, затем документируется в реестре шумовой опасности и размещается для справок экипажей во время их миссий. Подгруппа по акустике также отслеживает превышение уровня шума космических аппаратов, применяет технические средства контроля и рекомендует средства защиты органов слуха для снижения воздействия шума на экипаж. Наконец, пороги слышимости контролируются на орбите во время миссий.

Не было устойчивых сдвигов порога слышимости, связанных с миссией, среди членов экипажей американского орбитального сегмента (JAXA, CSA, ESA, NASA) в течение того, что приближается к 20 годам работы миссий на МКС или почти 175 000 рабочих часов. В 2020 году подгруппа MMOP Acoustics получила награду Safe-In-Sound за инновации за совместные усилия по снижению любых последствий шума для здоровья.

Пожарные и токсичные газы

Другой потенциальной опасностью является пожар на борту или утечка токсичного газа. Аммиак используется во внешних радиаторах станции и потенциально может попасть в герметичные модули.

Орбита

Высота и наклонение орбиты

График, показывающий изменение высоты МКС с ноября 1998 г. по ноябрь 2018 г.
Анимация орбиты МКС с 14 сентября 2018 г. по 14 ноября 2018 г. Земля не показана.

В настоящее время МКС находится на почти круговой орбите с минимальной средней высотой 370 км (230 миль) и максимальной 460 км (290 миль) в центре термосферы с наклоном 51,6 градуса к экватору Земли. Эта орбита была выбрана потому, что это наименьшее наклонение, которое может быть достигнуто напрямую российскими космическими кораблями «Союз» и «Прогресс», запущенными с космодрома Байконур на 46 ° северной широты, без пролета над Китаем и без сброса отработанных ступеней ракет в населенных пунктах. Он движется со средней скоростью 28 000 километров в час (17 000 миль в час) и совершает 15,5 витков в день (93 минуты на орбиту). Высота станции могла снижаться примерно во время каждого полета шаттла НАСА, чтобы на станцию ​​можно было передавать более тяжелые грузы. После вывода из эксплуатации шаттла номинальная орбита космической станции была увеличена по высоте (с примерно 350 км до примерно 400 км). Другие, более часто используемые космические аппараты не требуют этой регулировки, поскольку они являются аппаратами с существенно более высокими характеристиками.

Атмосферное сопротивление снижает высоту в среднем примерно на 2 км в месяц. Разгон по орбите может осуществляться двумя главными двигателями станции на служебном модуле " Звезда " или российскими или европейскими космическими кораблями, пристыкованными к кормовому порту " Звезды " . Автоматизированный транспортный корабль сконструирован с возможностью добавления второго стыковочного порта к его кормовой части, что позволяет другим кораблям стыковаться и ускорять станцию. Для завершения разгона на большую высоту требуется примерно две орбиты (три часа). Для поддержания высоты МКС используется около 7,5 тонн химического топлива в год, что обходится примерно в 210 миллионов долларов в год.

Орбиты МКС, показанные в апреле 2013 г.

Российский орбитальный сегмент содержит систему управления данными, которая обеспечивает управление, навигацию и управление (ROS GNC) для всей станции. Первоначально « Заря» , первый модуль станции, управлял станцией до тех пор, пока вскоре не пристыковался российский служебный модуль « Звезда» и ему было передано управление. "Звезда" содержит созданную ЕКА Систему управления данными DMS-R. Используя два отказоустойчивых компьютера (FTC), « Звезда» вычисляет положение и орбитальную траекторию станции, используя резервные датчики горизонта Земли, датчики горизонта Солнца, а также трекеры Солнца и звезд. Каждая FTC содержит три идентичных процессора, работающих параллельно и обеспечивающих расширенную маскировку неисправностей большинством голосов.

Ориентация

"Звезда" использует гироскопы ( реактивные колеса ) и подруливающие устройства, чтобы разворачиваться. Гироскопы не требуют пропеллента; вместо этого они используют электричество для «хранения» импульса в маховиках, поворачиваясь в направлении, противоположном движению станции. USOS имеет собственные гироскопы с компьютерным управлением, чтобы справиться с его лишней массой. Когда гироскопы «насыщаются» , двигатели используются для компенсации сохраненного импульса. В феврале 2005 года во время 10-й экспедиции на компьютер станции была отправлена ​​неверная команда с расходом около 14 килограммов топлива, прежде чем неисправность была обнаружена и устранена. Когда компьютеры контроля ориентации в ROS и USOS не могут обмениваться данными должным образом, это может привести к редкой «силовой борьбе», когда компьютер ROS GNC должен игнорировать аналог USOS, который сам по себе не имеет двигателей.

Пристыкованный космический корабль также может использоваться для поддержания положения станции, например, для поиска неисправностей или во время установки фермы S3 / S4 , которая обеспечивает электрическое питание и интерфейсы передачи данных для электроники станции.

Угрозы орбитального мусора

7-граммовый объект (показан в центре), снятый со скоростью 7 км / с (23000 футов / с), орбитальной скоростью МКС, сделал этот 15-сантиметровый (5,9 дюйма) кратер в твердом алюминиевом блоке .
Объекты, отслеживаемые с помощью радара , включая обломки, с четким кольцом геостационарных спутников

На малых высотах орбиты МКС также являются домом для разнообразного космического мусора, включая отработанные ступени ракет, неработающие спутники, фрагменты взрыва (включая материалы, полученные при испытаниях противоспутникового оружия ), чешуйки краски, шлак от твердотопливных ракетных двигателей и охлаждающую жидкость. выпущен спутниками с ядерной установкой US-A . Эти объекты, помимо природных микрометеороидов , представляют значительную угрозу. Объекты, достаточно большие, чтобы разрушить станцию, можно отслеживать, и они не так опасны, как более мелкие обломки. Объекты, слишком маленькие для обнаружения оптическими и радиолокационными приборами, от примерно 1 см до микроскопических, исчисляются триллионами. Несмотря на свой небольшой размер, некоторые из этих объектов представляют опасность из-за своей кинетической энергии и направления по отношению к станции. Экипажи, выходящие в открытый космос в скафандрах, также подвергаются риску повреждения скафандра и последующего воздействия вакуума .

Баллистические панели, также называемые защитой от микрометеоритов, встроены в станцию ​​для защиты находящихся под давлением секций и критических систем. Тип и толщина этих панелей зависят от их предполагаемого повреждения. Щиты и конструкция станции имеют различный дизайн на ROS и USOS. На USOS используются Whipple Shields . Модули американского сегмента состоят из внутреннего слоя , изготовленный из 1,5-5,0 см толщины (0.59-1.97 в) алюминия , 10 см толщины (3,9 дюйма) промежуточные слои кевлара и Nextel , и наружный слой из нержавеющей стали , который заставляет объекты разбиваться в облако до удара о корпус, тем самым распределяя энергию удара. На ROS полимерный сотовый экран, армированный углеродным волокном, отделен от корпуса, от него - алюминиевый сотовый экран с вакуумным теплоизоляционным покрытием экрана и стеклотканью сверху.

Пример управления рисками : модель НАСА, показывающая районы с высоким риском столкновения с Международной космической станцией.

Космический мусор отслеживается дистанционно с земли, и экипаж станции может быть уведомлен. При необходимости двигатели на российском орбитальном сегменте могут изменять высоту орбиты станции, избегая попадания обломков. Эти маневры по предотвращению обломков (DAM) не редкость, они происходят, если вычислительные модели показывают, что обломки приближаются на определенное опасное расстояние. К концу 2009 года было выполнено десять DAM. Обычно для поднятия орбиты на один-два километра используется увеличение орбитальной скорости порядка 1 м / с. При необходимости высоту также можно снизить, хотя при таком маневре расходуется топливо. Если угроза от орбитального мусора обнаруживается слишком поздно для безопасного проведения DAM, экипаж станции закрывает все люки на борту станции и отступает в свой космический корабль Союз, чтобы иметь возможность эвакуироваться в случае, если станция будет серьезно повреждена. мусор. Эта частичная эвакуация станции произошла 13 марта 2009 г., 28 июня 2011 г., 24 марта 2012 г. и 16 июня 2015 г.

Наблюдения с Земли

Видимость невооруженным глазом

Длительная экспозиция Skytrack на МКС

МКС видна невооруженным глазом как медленно движущаяся яркая белая точка из-за отраженного солнечного света, и ее можно увидеть в часы после захода солнца и перед восходом солнца, когда станция остается освещенной, но земля и небо темные. МКС требуется около 10 минут, чтобы перейти от одного горизонта к другому, и она будет видна только часть этого времени из-за того, что войдет в тень Земли или выйдет из нее . Из-за размера своей отражающей поверхности МКС является самым ярким искусственным объектом в небе (за исключением других спутниковых вспышек ) с приблизительной максимальной звездной величиной -4 в небе (аналогично Венере ). МКС, как и многие спутники, включая созвездие Иридиум , также может производить вспышки, в 16 раз превышающие яркость Венеры, когда солнечный свет отражается от отражающих поверхностей. МКС также видна средь бела дня, хотя и с гораздо большим трудом.

Инструменты предоставляются рядом веб-сайтов, таких как Heavens-Above (см. Просмотр в реальном времени ниже), а также приложениями для смартфонов, которые используют орбитальные данные, а также долготу и широту наблюдателя, чтобы указать, когда МКС будет видна (если позволяет погода), где находится станция. будет казаться, что она поднимается, высота над горизонтом, которую она достигнет, и продолжительность пролета до того, как станция исчезнет, ​​либо зайдя ниже горизонта, либо войдя в тень Земли.

В ноябре 2012 года НАСА запустило службу «Найдите станцию», которая отправляет людям текстовые сообщения и оповещения по электронной почте, когда станция должна пролететь над их городом. Станция видна с 95% населенных пунктов Земли, но не видна с крайних северных или южных широт.

МКС во время своего первого ночного прохождения пролетела почти над головой вскоре после захода солнца в июне 2014 года.
МКС проходит на север во время третьего ночного перехода около полуночи по местному времени в июне 2014 г.

В определенных условиях МКС можно наблюдать ночью на 5 последовательных орбитах. Этими условиями являются: 1) расположение наблюдателя на средних широтах, 2) близость к моменту солнцестояния и 3) прохождение МКС в направлении полюса от наблюдателя около полуночи по местному времени. На трех фотографиях показаны первый, средний и последний из пяти проходов 5-6 июня 2014 года.

МКС проходит на запад во время своего пятого прохода в ночь перед восходом солнца в июне 2014 года.

Астрофотография

МКС и HTV, сфотографированные с Земли Ральфом Вандебергом.

Использование камеры, установленной на телескопе, для фотографирования станции - популярное хобби для астрономов, в то время как использование установленной камеры для фотографирования Земли и звезд - популярное хобби для команды. Использование телескопа или бинокля позволяет наблюдать за МКС в светлое время суток.

Состоит из 6 фотографий МКС, проходящей через полукруглую Луну.

Некоторые астрономы-любители также используют телескопические линзы для фотографирования МКС, когда она проходит мимо Солнца, иногда делая это во время затмения (и поэтому Солнце, Луна и МКС расположены примерно на одной линии). Одним из примеров является солнечное затмение 21 августа , когда в одном месте в Вайоминге во время затмения были сделаны снимки МКС. Похожие изображения были сделаны НАСА из Вашингтона.

Парижский инженер и астрофотограф Тьерри Лего, известный своими фотографиями космических кораблей, проходящих через Солнце, в 2011 году отправился в Оман, чтобы сфотографировать Солнце, Луну и космическую станцию, выстроившихся в линию. Лего, получивший премию имени Мариуса Жакметтона от Société astronomique de France в 1999 году, и другие любители используют веб-сайты, которые предсказывают, когда МКС пройдет мимо Солнца или Луны и из какого места эти проходы будут видны.

Международное сотрудничество

Мемориальная доска в честь Межправительственного соглашения о космической станции, подписанного 28 января 1998 г.

Международная космическая станция, в которой участвуют пять космических программ и пятнадцать стран, является самой сложной с политической и юридической точки зрения программой исследования космоса в истории. Межправительственное соглашение по космической станции 1998 года устанавливает основные рамки международного сотрудничества между сторонами. Ряд последующих соглашений регулируют другие аспекты работы станции, начиная от юрисдикционных вопросов и заканчивая кодексом поведения приезжающих астронавтов.

Страны-участницы

Конец миссии

Многие космические аппараты для снабжения МКС уже прошли повторный вход в атмосферу , например
ATV Жюля Верна.

Согласно Договору о космосе Соединенные Штаты и Россия несут юридическую ответственность за все запущенные ими модули. Было рассмотрено несколько возможных вариантов захоронения: естественный орбитальный спад со случайным входом в атмосферу (как в случае со Скайлэбом), подъем станции на большую высоту (что может задержать вход) и управляемый целевой спуск с орбиты в удаленную зону океана. По состоянию на конец 2010 года предпочтительным планом является использование слегка модифицированного космического корабля "Прогресс" для вывода с орбиты МКС. Этот план рассматривался как самый простой, дешевый и с самой высокой маржой.

Ранее предполагалось, что ОПСЕК будет построен из модулей российского орбитального сегмента после вывода МКС из эксплуатации. К модулям , подлежащим удалению с нынешней МКС, относятся Многоцелевой лабораторный модуль ( Наука ), запуск которого запланирован на весну 2021 года с мая 2020 года, и другие новые российские модули , которые предлагается присоединить к Науке . Срок службы этих недавно запущенных модулей еще не истек в 2024 году.

В конце 2011 года концепция Exploration Gateway Platform также предлагала использовать оставшееся оборудование USOS и Звезду 2 в качестве заправочной станции и станции обслуживания, расположенной в одной из точек Лагранжа Земля-Луна . Однако весь USOS не предназначен для разборки и будет утилизирован.

В феврале 2015 года Роскосмос объявил, что останется частью программы МКС до 2024 года. Девятью месяцами ранее - в ответ на санкции США против России в связи с аннексией Крыма - заместитель премьер-министра России Дмитрий Рогозин заявил, что Россия отклонит предложение США. запрос о продлении срока использования орбитальной станции после 2020 года и будет поставлять в США ракетные двигатели только для запусков невоенных спутников.

28 марта 2015 года российские источники объявили, что Роскосмос и НАСА договорились о сотрудничестве в разработке замены нынешней МКС. Об этом заявил глава Роскосмоса Игорь Комаров в сопровождении администратора НАСА Чарльза Болдена. В заявлении, предоставленном SpaceNews 28 марта, официальный представитель НАСА Дэвид Уивер сказал, что агентство высоко оценило приверженность России расширению МКС, но не подтвердило никаких планов относительно будущей космической станции.

30 сентября 2015 года контракт Boeing с НАСА в качестве генерального подрядчика МКС был продлен до 30 сентября 2020 года. Часть услуг Boeing по контракту будет связана с расширением основного структурного оборудования станции после 2020 года до конца 2028 года.

Также высказывались предположения, что станцию ​​можно будет перевести в коммерческую эксплуатацию после вывода из эксплуатации государственными учреждениями.

В июле 2018 года Закон о космических рубежах 2018 года был направлен на продление срока эксплуатации МКС до 2030 года. Этот закон был единогласно одобрен в Сенате, но не прошел в палате представителей США. В сентябре 2018 года был принят Закон о ведущих пилотируемых космических полетах с намерением продлить работу МКС до 2030 года и был подтвержден в декабре 2018 года.

Расходы

МКС была описана как самый дорогой объект из когда-либо построенных. По состоянию на 2010 год общая стоимость составила 150 миллиардов долларов США. Это включает в себя бюджет НАСА в размере 58,7 млрд долларов (без учета инфляции) для станции с 1985 по 2015 год (72,4 млрд долларов в долларах 2010 года), 12 млрд долларов России, 5 млрд долларов Европы, 5 млрд долларов Японии, 2 млрд долларов Канады и стоимость 36 полетов шаттлов. на строительство станции стоимостью 1,4 миллиарда долларов каждая, или 50,4 миллиарда долларов в целом. Если предположить, что с 2000 по 2015 год бригады из двух-шести человек будут использовать 20000 человеко-дней, каждый человеко-день будет стоить 7,5 млн долларов, что меньше половины от 19,6 млн долларов с поправкой на инфляцию (5,5 млн долларов до инфляции) на человеко-день Skylab. .

Смотрите также

Заметки

Рекомендации

 В эту статью включены материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Сайты агентства ISS

Исследовать

Живой просмотр

Мультимедиа