МКС - как люди живут и работают в космосе уже более двух десятилетий

Первые модули Международной космической станции (МКС) были запущены 20 ноября 1998 года, примерно через 12 лет после запуска первого советского модуля "Мир-2".

На сборку МКС ушло 10 лет и более 30 космических экспедиций. Она является результатом беспрецедентного научного и инженерного сотрудничества пяти космических агентств, представляющих 21 страну: Роскосмос (Россия), NASA (США), JAXA (Япония), CSA (Канада) и ESA (16 стран ЕС и Великобритания).

Общий вид космической станции МКС

реклама

 

На МКС с полностью оборудованными лабораториями и современными системами жизнеобеспечения, питающимися от солнечных батарей, есть место для жизни и работы семи членов экипажа, которые проводят множество исследований на низкой околоземной орбите. Давайте изучим одно из самых впечатляющих произведений инженерной мысли, когда-либо созданных. 

Что такое модульная космическая станция?

МКС - это модульная космическая станция. Это означает, что она состоит из нескольких герметичных модулей (в настоящее время их 16). Они были запущены в разные периоды истории МКС.

Первые модули - российский грузовой блок "Заря" ("Восход") и американский соединительный узел "Unity" - были запущены в 1998 году. 6 декабря экипаж STS-88 захватил "Зарю" и состыковал ее с "Unity" в отсеке полезной нагрузки корабля. Несмотря на то, что эти два модуля разрабатывались в разных полушариях, они прекрасно состыковались друг с другом.

 

 

Однако эти первые два модуля не имели долговременной системы жизнеобеспечения, поэтому МКС не была заселена до 2000 года. К этому времени был добавлен служебный модуль "Звезда". Он предусматривал жилые помещения станции, системы жизнеобеспечения, распределения электроэнергии, системы обработки данных, системы управления полетом, двигательные установки, системы связи и стыковочный порт и послужил первым краеугольным камнем для первого обитания человека на станции.

Вскоре за "Звездой" последовали первые секции комплексной ферменной конструкции. Она состоит из 11 сегментов, которые служат точками крепления солнечных батарей, радиаторов терморегулирования и внешних полезных нагрузок, а также электрических и охлаждающих коммуникаций.

 

Многоцелевой лабораторный модуль "Наука", запущенный 21 июля 2021 года, является самым последним модулем МКС. Он служит в качестве научного комплекса, стыковочного порта и шлюза для выхода в открытый космос для будущих экспериментов. Также планируется добавить к МКС еще как минимум один модуль.

Какова цель МКС?

Основное назначение МКС - это база для проведения научных исследований в области астрономии, астробиологии, метеорологии, химии, космической погоды, космической медицины и так далее.

На борту МКС проходят испытания автономного  летающего беспроводного малогабаритного робота «Bumble» проекта Astrobee 

 

Для этого на ней расположены семь исследовательских или лабораторных модулей: Наука (российский многоцелевой лабораторный модуль), Columbus ( ESA), Destiny (NASA), Рассвет и Поиск (российские малые исследовательские модули  МИМ-1 и МИМ-2 соответственно), Kibo (японский экспериментальный модуль). Помимо лабораторий, на МКС имеется дополнительное научное оборудование, расположенное в различных точках станции.

На МКС было проведено около 3 000 научных исследований и экспериментов. Научная деятельность на борту МКС расцвела благодаря тому, что астронавты стали уделять больше времени исследованиям. Многие из этих исследований направлены на изучение влияния микрогравитации на человеческий организм и поведения различных материалов в космосе.

Беговая дорожка TVIS подвешена в пустоте на пружинах и амортизаторах, чтобы толчки ног космонавтов не могли дестабилизировать курс станции /  NASA/ESA

 

 

В конечном итоге, многие из этих исследований позволят проложить путь к тому, чтобы люди могли путешествовать и жить в космосе в течение длительного времени, не страдая от атрофии мышц и потери костной массы - одних из самых распространенных проблем со здоровьем, связанных с невесомостью. На самом деле, чтобы избежать этих проблем, члены экипажа МКС должны заниматься спортом около двух часов каждый день. Именно поэтому МКС оборудована адаптированной к космическим условиям беговой дорожкой, стационарным велосипедом и тренажерами.

Другие направления исследований посвящены атмосфере Земли и космическим лучам Солнца. Кроме того, экипаж МКС проводил исследования космической пыли, темной материи и образования антиматерии в масштабах Вселенной, а также многое другое.

Большая часть кислорода, используемого на МКС, производится путем электролиза - процесса, в котором электричество от солнечных батарей станции используется для разделения воды на водород и кислород. Кислород выделяется в воздушную среду космического корабля, чтобы космонавты могли дышать. Выдыхаемый углекислый газ удаляется с помощью цеолита - материала, похожего на губку, который поглощает CO2.

Процесс приготовления максимально прост -космонавты берут пакет с едой, вскрывают его и "готовят" в соответствии с инструкцией

 Но откуда берется вода? Доставлять воду с Земли на МКС было бы слишком сложно и дорого. Для поддержания жизнедеятельности экипажа из четырех человек (а на МКС есть место для семи) потребуется не менее 15000 литров воды в год. Поэтому практичнее производить ее там, а точнее, использовать повторно.

Система регенерации воды МКС получает воду из мочи космонавтов, а также из влаги и конденсата на станции, и очищает ее, превращая в питьевую воду.  Некоторое количество воды также доставляется с Земли на станцию, чтобы обеспечить достаточное количество "свежей" воды для экипажа.

Экипаж использует эту воду для получения кислорода, приготовления питья и умывания. На МКС нет душевых, потому что вода не опускается вниз в условиях микрогравитации. Вместо этого космонавты используют жидкое мыло, воду и специальный шампунь. Они выдавливают жидкое мыло и воду из мешочков на кожу и вытираются полотенцем, чтобы удалить излишки воды.

Что касается еды, то она доставляется на МКС с Земли в виде заранее подготовленных блюд в пакетах и банках с zip-замком. Для приготовления пищи у космонавтов есть микроволновые и конвекционные печи. Большая часть пищи обезвожена, чтобы она не портилась, но есть и свежие продукты (в основном фрукты и овощи), которые хранятся в холодильниках космического корабля. Запасы продовольствия обычно пополняются с помощью транспортного корабля каждые два месяца.

Экипаж МКС также может приготовить кофе с помощью адаптированной к космическим условиям кофеварки. Кроме того, у них есть чай, лимонад и апельсиновый сок. Однако все это нужно пить с помощью соломинки, так как из стакана жидкость будет разлетаться. Что касается сна, то космонавты МКС они спят вертикально в специальных спальных мешках в отдельных каютах. Каждая такая каюта достаточно просторна для одного человека.

Как долго МКС будет находиться на низкой околоземной орбите?

Хотя МКС все еще работает исправно, NASA планирует вывести ее из эксплуатации к концу десятилетия. Один из планов заключается в том, чтобы частные компании построили новые космические станции. По словам директора NASA по коммерческим космическим полетам Фила МакАлистера, NASA предполагает стать "лишь одним из многих участников, а не основным спонсором и поставщиком инфраструктуры" для этих новых космических станций.

Таким образом, NASA сможет экономить до 1 миллиарда долларов каждый год. Эти деньги можно будет использовать для финансирования полетов на Луну, Марс и, возможно, дальше.