За сколько мкс делает оборот вокруг земли. Орбита международной космической станции мкс
Кратко о статье: МКС - самый дорогостоящий и амбициозный проект человечества на пути к освоению космоса. Впрочем, строительство станции в самом разгаре, и пока неизвестно, что будет с ней через пару-другую лет. Мы рассказываем о создании МКС и планах по ее завершению.
Космический дом
Международная космическая станция
Ты остаешься за главную. Но ничего не трогай.
Шутка русских космонавтов в адрес американки Шэннон Люсид, которую они повторяли каждый раз, когда выходили со станции “Мир” в открытый космос (1996).
В далеком 1952 году немецкий ракетостроитель Вернер фон Браун говорил, что человечеству очень скоро понадобятся космические станции: как только оно выйдет в космос, его уже будет не остановить. А для планомерного освоения Вселенной нужны орбитальные дома. 19 апреля 1971 года Советским Союзом запущена первая в истории человечества космическая станция “Салют 1”. Она была длиной всего 15 метров, а объем обитаемого пространства составлял 90 квадратных метров. По нынешним меркам первопроходцы летали в космос на ненадежном металлоломе с начинкой из радиоламп, однако тогда казалось, что в космосе для человека больше нет преград. Сейчас, 30 лет спустя, над планетой висит всего один обитаемый объект - “Международная космическая станция”.
Она - самая крупная, продвинутая, но в то же время и самая дорогостоящая станция среди всех, что когда-либо запускались. Все чаще задаются вопросы - а нужна ли она людям? Мол, что вообще нам надо в космосе, если и на Земле осталось так много проблем? Пожалуй, стоит разобраться - что представляет собой этот амбициозный проект?
Рокот космодрома
Международная космическая станция (МКС) - совместный проект 6 космических агентств: Федерального космического агентства (Россия), Национального агентства по аэронавтике и исследованию космического пространства (США), Японского Аэрокосмического Исследовательского Управления (JAXA), Канадского космического агентства (CSA/ASC), Бразильского космического агентства (AEB) и Европейского космического агентства (ESA).
Впрочем, не все члены последнего приняли участие в проекте “МКС” - Великобритания, Ирландия, Португалия, Австрия и Финляндия отказались от этого, а Греция и Люксембург присоединились позднее. По сути, в основе МКС лежит синтез несостоявшихся проектов - русской станции “Мир-2” и американской “Свобода”.
Работа над созданием МКС началась в 1993 году. Станция “Мир” была запущена 19 февраля 1986 года и имела гарантийный срок эксплуатации в 5 лет. Фактически она провела на орбите 15 лет - из-за того, что у страны просто не было денег на запуск проекта “Мир-2”. У американцев были похожие проблемы - холодная война закончилась, и их станция “Свобода”, на одно проектирование которой уже было истрачено около 20 миллиардов долларов, оказалась не у дел.
Россия имела 25-летнюю практику работы с орбитальными станциями, уникальные методики длительного (свыше года) пребывания человека в космосе. Кроме того, у СССР и США имелся неплохой опыт совместной работы на борту станции “Мир”. В условиях, когда ни одна страна не могла самостоятельно потянуть дорогую орбитальную станцию, МКС стала единственной альтернативой.
15 марта 1993 года представители Российского космического агентства и научно-производственного объединения “Энергия” обратились к NASA с предложением о создании МКС. 2 сентября подписано соответствующее правительственное соглашение, а к 1 ноября - подготовлен детальный план работ. Финансовые вопросы взаимодействия (поставки оборудования) были решены летом 1994 года, а к проекту присоединилось 16 стран.
Что в имени твоем?Название “МКС” родилось в спорах. Первый экипаж станции с подачи американцев дал ей имя “Станция Альфа” и некоторое время использовал его в сеансах связи. Россия была не согласна с таким вариантом, поскольку “Альфа” в переносном смысле означало “первая”, хотя Советский Союз уже запускал 8 космических станций (7 “Салютов” и “Мир”), да и американцы экспериментировали со своей “Skylab”. С нашей стороны было предложено имя “Атлант”, однако американцы отвергли его по двум причинам - во-первых, оно было слишком похоже на название их шаттла “Атлантис”, а во-вторых, ассоциировалось с мифической Атлантидой, которая, как известно, утонула. Было решено остановиться на словосочетании “Международная космическая станция” - не слишком звучный, но компромиссный вариант. |
Поехали!
Развертывание МКС было начато Россией 20 ноября 1998 года. Ракета “Протон” вывела на орбиту функционально-грузовой блок “Заря”, который, наряду с американским стыковочным модулем NODE-1, доставленным в космос 5 декабря того же года шаттлом “Индевер”, составил “костяк” МКС.
“Заря” - наследник советского ТКС (транспортный корабль снабжения), разработанного для обслуживания боевых станций “Алмаз”. На первой стадии сборки МКС она стала источником электроэнергии, складом оборудования, средством навигации и корректировки орбиты. Все остальные модули МКС сейчас имеют более конкретную специализацию, в то время как “Заря” практически универсальна и в будущем станет выполнять функции хранилища (питание, топливо, приборы).
Официально “Заря” находится в собственности США - они оплатили ее создание - однако фактически модуль собирали с 1994 по 1998 годы в Государственном космическом центре имени Хруничева. Он был включен в состав МКС вместо модуля “Bus-1”, спроектированного американской корпорацией “Локхид”, поскольку тот стоил 450 миллионов долларов против 220 миллионов за “Зарю”.
У “Зари” три стыковочных шлюза - по одному с каждого конца и один сбоку. Ее солнечные батареи достигают 10,67 метров в длину и 3,35 метров в ширину. Кроме того, на модуле установлено шесть никель-кадмиевых аккумуляторов, способных выдавать около 3 киловатт мощности (первое время с их зарядкой возникали проблемы).
По внешнему периметру модуля расположено 16 топливных баков общим объемом в 6 кубометров (5700 килограммов горючего), 24 поворотных реактивных двигателя большого размера, 12 маленьких, а также 2 главных двигателя для серьезных орбитальных маневров. “Заря” способна на автономный (беспилотный) полет в течение 6 месяцев, однако из-за задержек с российским служебным модулем “Звезда” ей пришлось летать пустой в течение 2 лет.
Модуль “Unity” (создан корпорацией “Боинг”) отправился в космос вслед за “Зарей” в декабре 1998 года. Будучи оборудованным шестью стыковочными шлюзами, он стал центральным соединительным узлом для последующих модулей станции. “Unity” жизненно важен для МКС. Рабочие ресурсы всех модулей станции - кислород, вода и электричество - проходят именно через него. На “Unity” также установлена базовая система радиосвязи, позволяющая использовать коммуникационные возможности “Зари” для общения с Землей.
Служебный модуль “Звезда” - главный российский сегмент МКС - запущен 12 июля 2000 года и состыковался с “Зарей” 2 недели спустя. Его каркас построили еще в 1980-х годах для проекта “Мир-2” (дизайн “Звезды” очень напоминает первые станции “Салют”, а ее конструктивные особенности - станцию “Мир”).
Упрощенно говоря, этот модуль - жилье для космонавтов. Он оснащен системами жизнеобеспечения, связи, управления, обработки данных, а также двигательной установкой. Общая масса модуля - 19050 килограммов, длина - 13,1 метра, размах солнечных батарей - 29,72 метра.
В “Звезде” имеется два спальных места, велотренажер, беговая дорожка, туалет (и другие гигиенические установки), холодильник. Наружный обзор обеспечивают 14 иллюминаторов. Российская электролитическая система “Электрон” разлагает отработанную воду. Водород выводится за борт, а кислород поступает в систему жизнеобеспечения. В паре с “Электроном” работает система “Воздух”, поглощающая углекислый газ.
Теоретически, отработанную воду можно очистить и использовать повторно, однако на МКС такое практикуется редко - свежую воду доставляют на борт грузовые “Прогрессы”. Надо сказать, что система “Электрон” несколько раз барахлила и космонавтам приходилось использовать химические генераторы - те самые “кислородные свечи”, которые однажды вызвали пожар на станции “Мир”.
В феврале 2001 года к МКС (на один из шлюзов “Unity”) присоединен лабораторный модуль “Destiny” (“Судьба”) - алюминиевый цилиндр весом 14,5 тонн, длиной 8,5 метров и диаметром 4,3 метра. Он оборудован пятью монтажными стойками с системами жизнеобеспечения (каждая весит 540 килограммов и может производить электричество, остужать воду и контролировать состав воздуха), а также доставленными чуть позже шестью стойками с научным оборудованием. Оставшиеся 12 пустых установочных мест будут заняты со временем.
В мае 2001 года к “Unity” присоединили главный шлюзовой отсек МКС - “Quest Joint Airlock”. Этот шеститонный цилиндр размерами 5,5 на 4 метра оснащен четырьмя баллонами высокого давления (2 - кислород, 2 - азот), позволяющими компенсировать утрату выпущенного наружу воздуха, и стоит сравнительно недорого - всего 164 миллиона долларов.
Его рабочее пространство в 34 кубометра используется для выходов в открытый космос, причем размеры шлюза позволяют использовать скафандры любых типов. Дело в том, что устройство наших “Орланов” предполагает их применение только на российских переходных отсеках, аналогичная ситуация с американскими EMU.
В этом модуле космонавты, выходящие в космос, также могут отдыхать и дышать чистым кислородом, чтобы избавиться от декомпрессионной болезни (при резкой смене давления азот, количество которого в тканях наших тел достигает 1 литра, переходит в газообразное состояние).
Последним из собранных модулей МКС является российский стыковочный отсек “Пирс” (СО-1). Создание СО-2 было прекращено из-за проблем с финансированием, поэтому на МКС сейчас имеется только один модуль, к которому можно без труда пристыковать корабли “Союз-ТМА” и “Прогресс” - причем сразу три штуки. Кроме того, из него можно выходить наружу космонавтам, одетым в наши скафандры.
И, наконец, нельзя не назвать еще один модуль МКС - багажный многоцелевой модуль обеспечения. Строго говоря, их три - “Леонардо”, “Рафаэлло” и “Донателло” (художники эпохи Возрождения, а также трое из четырех ниндзя-черепашек). Каждый модуль представляет собой практически равносторонний цилиндр (4,4 на 4,57 метра), перевозимый на шаттлах.
В нем может храниться до 9 тонн груза (собственный вес - 4082 килограмма, с максимальной загрузкой - 13154 килограмма) - припасов, доставляемых на МКС, и отходов, увозимых с нее. Весь багаж модуля находится в обычной воздушной среде, поэтому космонавты могут добраться до него, не используя скафандры. Багажные модули были изготовлены в Италии по заказу NASA и относятся к американским сегментам МКС. Они используются поочередно.
Полезные мелочи
Помимо основных модулей, на МКС находится большое количество дополнительного оборудования. Оно уступает по размерам модулям, но без него эксплуатация станции невозможна.
Рабочие “руки”, вернее, “рука” станции - манипулятор “Canadarm2”, смонтированный на МКС в апреле 2001. Эта высокотехнологичная машина стоимостью 600 миллионов долларов способна передвигать объекты весом до 116 тонн - например, помогать в монтаже модулей, стыковать и разгружать шаттлы (их собственные “руки” очень похожи на “Canadarm2”, только меньше и слабее).
Собственная длина манипулятора - 17,6 метров, диаметр - 35 сантиметров. Он управляется космонавтами из лабораторного модуля. Самое интересное заключается в том, что “Canadarm2” не закреплен на одном месте и способен передвигаться по поверхности станции, обеспечивая доступ к большинству ее частей.
К сожалению, из-за различий в портах подключения, расположенных по поверхности станции, “Canadarm2” не может перемещаться по нашим модулям. В недалеком будущем (предположительно, 2007 год) на российском сегменте МКС планируется установить ERA (European Robotic Arm) - более короткий и слабый, но более аккуратный манипулятор (точность позиционирования - 3 миллиметра), способный работать в полуавтоматическом режиме без постоянного управления космонавтами.
В соответствии с требованиями безопасности проекта МКС, на станции постоянно дежурит спасательный корабль, способный в случае необходимости доставить экипаж на Землю. Сейчас эту функцию выполняет старый добрый “Союз” (модель ТМА) - он способен принять на борт 3 человек и обеспечить их жизнедеятельность в течение 3,2 суток. “Союзы” имеют небольшой гарантийный срок пребывания на орбите, поэтому их меняют каждые 6 месяцев.
Рабочими лошадками МКС в настоящее время служат российские “Прогрессы” - родные братья “Союзов”, работающие в беспилотном режиме. За сутки космонавт потребляет около 30 килограммов груза (еда, вода, средства гигиены и т. п.). Следовательно, для штатного шестимесячного дежурства на станции одному человеку необходимо 5,4 тонны припасов. Возить столько на “Союзах” невозможно, поэтому снабжением станции занимаются в основном шаттлы (до 28 тонн груза).
После прекращения их полетов, с 1 февраля 2003 до 26 июля 2005 вся нагрузка по вещевому обеспечению станции лежала на “Прогрессах” (2,5 тонны нагрузки). После разгрузки корабля он заполнялся отходами, отстыковывался в автоматическом режиме и сгорал в атмосфере где-нибудь над Тихим океаном.
Экипаж: 2 человека (по состоянию на июль 2005), максимум - 3
Высота орбиты: От 347,9 км до 354,1 км
Наклон орбиты: 51,64 градуса
Суточных оборотов вокруг Земли: 15,73
Пройденное расстояние: Около 1,5 миллиарда километров
Средняя скорость: 7,69 км/с
Нынешняя масса: 183,3 тонны
Масса топлива: 3,9 тонны
Объем жилого пространства: 425 квадратных метров
Средняя температура на борту: 26,9 градусов Цельсия
Предполагаемое завершение строительства: 2010 год
Планируемый срок работы: 15 лет
Полная сборка МКС потребует 39 полетов шаттлов и 30 полетов “Прогрессов”. В готовом виде станция будет выглядеть так: объем воздушного пространства - 1200 кубометров, масса - 419 тонн, энерговооруженность - 110 киловатт, общая длина конструкции - 108,4 метра (по модулям - 74 метра), экипаж - 6 человек.
На перепутье
До 2003 года постройка МКС шла своим чередом. Некоторые модули отменялись, другие задерживались, иногда возникали проблемы с деньгами, неисправным оборудованием - в общем, дело шло туго, но все же за 5 лет своего существования станция стала обитаемой и на ней периодически проводились научные эксперименты.
1 февраля 2003 при входе в плотные слои атмосферы погиб шаттл “Колумбия”. Американская программа пилотируемых полетов была приостановлена на 2,5 года. Учитывая, что ждущие своей очереди модули станции могли выводиться на орбиту только шаттлами, само существование МКС оказалось под угрозой.
К счастью, США и Россия смогли договориться о перераспределении расходов. Мы взяли на себя обеспечение МКС грузами, а сама станция была переведена на режим ожидания - на ее борту постоянно находились два космонавта, следившие за исправностью оборудования.
Запуски на шаттлах
После успешного полета шаттла “Дискавери” в июле-августе 2005 года появилась надежда на то, что строительство станции будет продолжено. Первым в очереди на запуск стоит близнец соединительного модуля “Unity” - “Node 2”. Предварительная дата его старта - декабрь 2006.
Европейский научный модуль “Колумб” будет вторым: запуск намечен на март 2007. Эта лаборатория уже готова и ждет своего часа - ее необходимо будет присоединить к “Node 2”. Она может похвастаться хорошей противометеоритной защитой, уникальным аппаратом по исследованию физики жидкостей, а также Европейским физиологическим модулем (комплексное медицинское обследование прямо на борту станции).
Следом за “Колумбом” пойдет японская лаборатория “Кибо” (“Надежда”) - ее старт назначен на сентябрь 2007. Она интересна тем, что имеет свой собственный механический манипулятор, а также закрытую “террасу”, где можно проводить эксперименты в условиях открытого космоса, фактически не покидая корабля.
Третий соединительный модуль - “Node 3” должен отправиться на МКС в мае 2008. В июле 2009 планируется запустить уникальный вращающийся модуль-центрифугу CAM (Centrifuge Accommodations Module), на борту которого будет создаваться искусственная гравитация в пределах от 0,01 до 2 g. Он рассчитан, в основном, на научные исследования - постоянное проживание космонавтов в условиях земного тяготения, так часто описываемое фантастами, не предусматривается.
В марте 2009 на МКС полетит “Cupola” (“Купол”) - итальянская разработка, которая, как следует из ее названия, представляет собой бронированный обзорный купол для визуального контроля над манипуляторами станции. Для безопасности иллюминаторы будут оборудованы наружными заслонками, предохраняющими от метеоритов.
Последним модулем, доставленным на МКС американскими шаттлами, станет “Научно-силовая платформа” - массивный блок солнечных батарей на ажурной металлической ферме. Он обеспечит станцию энергией, необходимой для нормального функционирования новых модулей. На нем также будет установлена механическая “рука” ERA.
Запуски на “Протонах”
Российскими ракетами “Протон” предполагается довезти до МКС три крупных модуля. Пока что известен лишь очень приблизительный график полетов. Так, в 2007 году планируется добавить к станции наш запасной функциональный грузовой блок (ФГБ-2 - близнец “Зари”), который будет превращен в многофункциональную лабораторию.
В том же году “Протоном” должна быть развернута европейская рука-манипулятор ERA. И, наконец, в 2009 году надо будет ввести в эксплуатацию российский исследовательский модуль, функционально похожий на американский “Destiny”.
| Это интересно |
Космические станции - частые гости в научной фантастике. Наиболее известны две - “Вавилон 5” из одноименного телесериала и “Deep Space 9” из сериала “Звездный путь”. Хрестоматийный облик космической станции в НФ создан режиссером Стэнли Кубриком. В его фильме “2001: Космическая одиссея” (сценарий и книга Артура Кларка) показывалась большая кольцевая станция, вращающаяся вокруг своей оси и создающая таким образом искусственную гравитацию. Наибольший срок пребывания человека на космической станции - 437,7 дней. Рекорд поставлен Валерием Поляковым на станции “Мир” в 1994-1995. Советские станции “Салют” первоначально должны были носить имя “Заря”, однако оно было оставлено для следующего подобного проекта, которым, в конце концов, стал функционально-грузовой блок МКС. В одной из экспедиций на МКС появилась традиция вешать на стену жилого модуля три купюры - 50 рублей, доллар и евро. На счастье. На МКС был заключен первый в истории человечества космический брак - 10 августа 2003 года космонавт Юрий Маленченко, находясь на борту станции (она пролетала над Новой Зеландией) женился на Екатерине Дмитриевой (невеста была на Земле, в США). |
* * *
МКС - самый крупный, дорогой и долгосрочный космический проект за всю историю человечества. Пока станция еще не достроена, ее стоимость можно оценить лишь приблизительно - свыше 100 миллиардов долларов. Критика в адрес МКС чаще всего сводится к тому, что на эти деньги можно осуществить сотни непилотируемых научных экспедиций к планетам Солнечной системы.
В подобных обвинениях есть доля правды. Однако это очень ограниченный подход. Во-первых, здесь не учитывается потенциальная прибыль от разработки новых технологий при создании каждого нового модуля МКС - а ведь ее приборы действительно стоят на переднем крае науки. Их модификации могут быть использованы в повседневной жизни и способны принести гигантский доход.
Нельзя забывать о том, что благодаря программе МКС человечество получает возможность сохранить и преумножить все драгоценные технологии и навыки пилотируемых полетов в космос, которые были добыты во второй половине 20 века за неимоверную цену. В “космической гонке” СССР и США потрачены бешеные деньги, погибло множество людей - все это может оказаться напрасным, если мы прекратим двигаться в том же направлении.
Орбита это, прежде всего, трасса полета МКС вокруг Земли. Чтобы МКС могла летать по строго заданной орбите, а не улетела в далекий космос или упала обратно на Землю пришлось учитывать ряд таких факторов как ее скорость, массу станции, возможности ракет носителей, кораблей доставки, возможности космодромов и конечно же экономические факторы.
Орбита МКС - это низкая околоземная орбита, которая находится в космическом пространстве над Землей, где атмосфера присутствует в крайне разряженном состоянии и плотность частиц мала до такой степени, чтобы не оказывать существенное сопротивление полету. Высота орбиты МКС это основное требование полета для станции, чтобы избавиться от воздействия влияния атмосферы Земли, особенно ее плотных слоев. Это район термосферы на высоте примерно 330-430 км
При расчете орбиты для МКС учитывали ряд факторов.
Первым и основным фактором является воздействие радиации на человека, которая выше 500 км значительно повышена и это может сказаться на здоровье космонавтов, так как их установленная допустимая доза на полгода составляет 0,5 зиверта и не должна превышать один зиверт в сумме за все полеты.
Вторым весомым аргументом при расчете орбиты являются корабли доставки экипажей и грузов для МКС. Например «Союзы» и «Прогрессы» были сертифицированы для полетов на высоту 460 км. Американские космические корабли доставки «Шатлы» не могли летать даже до 390 км. и поэтому раньше при их использовании орбита МКС тоже не выходила за эти пределы 330-350 км. После прекращения полетов Шатлов высоту орбиты стали поднимать, чтобы свести до минимума атмосферное влияние.
Учтены также и экономические параметры. Чем выше орбита, тем дальше лететь, тем больше топлива и значит меньше необходимого груза смогут доставить корабли на станцию, значит и летать придется чаще.
Рассматривают также необходимую высоту с точки зрения поставленных научных задач и экспериментов. Для решения заданных научных задач и проводимых исследований на сегодняшний день высоты до 420 км пока достаточно.
Немаловажное место занимает и проблема космического мусора, который попадая на орбиту МКС, несет самую серьезную опасность.
Как уже говорилось, космическая станция должна летать так чтобы и не упасть и не вылететь со своей орбиты, то есть двигаться с первой космической скоростью, тщательно рассчитанной.
Немаловажным фактором является и расчет наклона орбиты и точка запуска. Идеальным экономическим фактором является запуск с экватора по часовой стрелке, так как здесь дополнительным показателем скорости присутствует скорость вращения Земли. Следующим сравнительно экономически дешевым показателем является запуск с наклоном равным широте, так как потребуется меньше топлива для маневров при запуске, учитывается и политический вопрос. Например, несмотря на то, что космодром Байконур расположен на широте 46 градусов, орбита МКС находится под углом 51,66. Ступени ракет при запуске на орбиту в 46 градусов могли бы упасть на территорию Китая или Монголии что обычно приводит к затратным конфликтам. При выборе космодрома для запуска МКС на орбиту международное сообщество решило использовать космодром Байконур, по причине наиболее подходящей стартовой площадки и траектория полета при таком запуске охватывает большую часть континентов.
Важным параметром космической орбиты является и масса летящего по ней объекта. Но масса МКС часто меняется из-за обновления ее новыми модулями и посещения ее кораблями доставки и поэтому ее спроектировали очень мобильной и с возможностью варьирования как по высоте, так и по направлениям с вариантами поворотов и маневрирования.
Высоту станции меняют по несколько раз в год, в основном для создания баллистических условий для стыковки посещаемых ее кораблей. Кроме изменения массы станции, происходит изменение скорости станции из-за трения с остатками атмосферы. Вследствие этого центрам управления полетом приходится корректировать орбиту МКС до необходимой скорости и высоты. Корректировка происходит при помощи включения двигателе кораблей доставки и реже включением двигателей основного базового служебного модуля «Звезда», на которых имеются ускорители. В нужный момент, при дополнительном включении двигателей скорость полета станции наращивается до расчетной. Изменение высоты орбиты рассчитывается в Центрах управления полетом и проводится в автоматическом режиме без участия космонавтов.
Но особенно необходима маневренность МКС при возможной встрече космическим мусором. На космических скоростях даже маленький его кусочек может оказаться смертельно опасным как для самой станции, так и для ее экипажа. Опуская данные о щитах защиты от мелкого мусора на станции, коротко расскажем о проведении маневров МКС для уклонения от столкновения с мусором и изменению орбиты. Для этого вдоль трассы полета МКС создана зона-коридор с размерами на 2 км выше и плюс 2км ниже нее, а также на 25 км в длину и25 км в ширину и ведется постоянное наблюдение, чтобы в эту зону не попадал космический мусор. Это так называемая защитная зона для МКС. Чистота этой зоны рассчитывается заранее. У Стратегического командования вооруженных сил США USSTRATCOM на авиабазе Ванденберг имеется каталог космического мусора. Специалисты постоянно сравнивают перемещение движения мусора с движение по орбите МКС и следят, чтобы их пути не дай бог не пересеклись. Точнее они рассчитывают вероятность столкновения какого-то куска мусора в зоне полета МКС. Если столкновение возможно хотя бы с вероятностью 1/100000 или 1/10 000, то заранее за 28,5 часов об этом сообщается НАСА (Хьюстон Космический Центр имени Линдона Джонсона) в управление полетом МКС руководству по операциям с траекторией МКС Trajectory Operation Officer (сокращено ТОРО). Здесь в TORO за мониторами следят за месторасположением станции во времени, за космическими кораблями, идущими к ней на стыковку и за то, чтобы станция находилась в безопасности. Получив сообщение о возможном столкновении и координаты, ТОРО передает его Российскому центру управления полетами имени Королева, где баллистики готовят план возможного варианта маневров по исключению столкновения. Это план с новой трассой полета с координатами и точными последовательными действиями маневра по уклоненью от возможного столкновения с космическим мусором. Составленная новая орбита повторно проверяется на предмет не возникнут ли на новом пути опять какие то столкновения и при положительном ответе запускается в работу. Перевод на новую орбиту проводится с Центров управления полетами с Земли в компьютерном режиме автоматически без участия космонавтов и астронавтов.
Для этого у станции в центре масс модуля «Звезда» установлено 4 американских гиродина (СМG) Control Moment Gyroscope, размерами около метра и весом около300кг каждый. Это вращающиеся инерционные устройства, позволяющие станции правильно ориентироваться с высокой точностью. Работают они согласованно с российскими двигателями ориентации. В дополнение к этому российские и американские корабли доставки укомплектованы ускорителями которые при необходимости можно также использовать для перемещения и поворотов станции.
На случай если космический обломок будет обнаружен меньше чем за 28,5 часов и времени для расчетов и согласования новой орбиты на остается, то МКС дается возможность ухода от столкновения по заранее составленному стандартному автоматическому маневру выхода на новую орбиту называемого PDAM (Predetermined Debris Avoidance Maneuver). Если даже этот маневр будет опасен, то есть может вывести на новую опасную орбиту, то экипаж садится в заранее, всегда готовый и пристыкованный к станции космический корабль «Союз» и в полнейшей готовности к эвакуации ждет столкновения. В случае необходимости экипаж мгновенно эвакуируется. За всю историю полетов МКС было 3 таких случая, но они все слава богу закончились хорошо, без необходимости космонавтам эвакуироваться или как говорится не попали в один случай из 10000. От принципа «береженого бог бережет», здесь как никогда отступать нельзя.
Как мы уже знаем МКС представляет собой самый дорогостоящий (более 150 млрдов долларов) космический проект нашей цивилизации и является научным стартом к дальним космическим полетам, на МКС постоянно живут и работаю люди. Безопасность станции и находящиеся на ней люди стоят гораздо выше затраченных денег. В этом плане на первом месте стоит правильно рассчитанная орбита МКС, постоянное наблюдение за ее чистотой и умение МКС быстро и точно уклоняться и маневрировать в случаях необходимости.
Граница между атмосферой Земли и космосом проходит по линии Кармана, на высоте 100 км над уровнем моря.
Космос совсем рядом, осознаете?
Итак, атмосфера. Воздушный океан, который плещется у нас над головой, а мы живем на самом его дне. Иначе говоря, газовая оболочка, вращающаяся вместе с Землей, наша колыбель и защита от разрушительного ультрафиолетового излучения. Вот как это выглядит схематично:
Схема строения атмосферыТропосфера. Простирается до высоты 6-10 км в полярных широтах, и 16-20 км в тропиках. Зимой граница ниже, чем летом. Температура с высотой падает на 0.65°C каждые 100 метров. В тропосфере находится 80% общей массы атмосферного воздуха. Здесь, на высоте 9-12 км, летают пассажирские самолеты . Тропосфера отделена от стратосферы озоновым слоем, который служит щитом, защищающим Землю от разрушительного ультрафиолетового излучения (поглощает 98% УФ-лучей). За озоновым слоем жизни нет.
Стратосфера. От озонового слоя до высоты 50 км. Температура продолжает падать, и, на высоте 40 км, достигает 0°C. Следующие 15 км температура не меняется (стратопауза). Здесь могут летать метеозонды и *.
Мезосфера. Простирается до высоты 80-90 км. Температура падает до -70°C. В мезосфере сгорают метеоры , на несколько секунд оставляя светящийся след на ночном небе. Мезосфера слишком разрежена для самолетов, но, в то же время, слишком плотна для полетов искусственных спутников. Из всех слоев атмосферы она самая недоступная и малоизученная, поэтому ее называют “мертвой зоной”. На высоте 100 км проходит линия Кармана, за которой начинается открытый космос. На этом официально заканчивается авиация и начинается космонавтика. Кстати, линия Кармана юридически считается верхней границей расположенных внизу стран.
Термосфера. Оставив позади условно проведенную линию Кармана выходим в космос. Воздух становится еще более разреженным, поэтому полеты тут возможны только по баллистическим траекториям. Температура колеблется от -70 до 1500°C, солнечная радиация и космическое излучение ионизируют воздух. На северном и южном полюсах планеты частицы солнечного ветра, попадая в этот слой, вызывают , видимые в низких широтах Земли. Здесь же, на высоте 150-500 км летают наши спутники и космические корабли , а чуть выше (550 км над Землей) – прекрасный и неподражаемый (кстати, люди поднимались к нему пять раз, т.к. телескоп периодически требовал ремонта и технического обслуживания).
Термосфера простирается до высоты 690 км, дальше начинается экзосфера.
Экзосфера. Это внешняя, рассеянная часть термосферы. Состоит из ионов газа, улетающих в космическое пространство, т.к. сила притяжения Земли больше на них не действует. Экзосферу планеты также называют “короной”. “Корона” Земли имеет высоту до 200 000 км, это примерно половина расстояния от Земли до Луны. В экзосфере могут летать только беспилотные спутники .
*Стратостат – аэростат для полетов в стратосферу. Рекордная высота подъема стратостата с экипажем на борту на сегодня составляет 19 км. Полет стратостата “СССР” с экипажем из 3-х человек состоялся 30 сентября 1933 года.
Стратостат
**Перигей – ближайшая к Земле точка орбиты небесного тела (естественного или искусственного спутника)
***Апогей – наиболее отдаленная от Земли точка орбиты небесного тела
Одним из величайших достояний человечества является международная космическая станция, или МКС. Для ее создания и работы на орбите объединилось несколько государств: Россия, некоторые страны Европы, Канада, Япония и США. Этот аппарат свидетельствует о том, что можно добиться многого, если постоянно сотрудничать странам. Об этой станции знают все люди планеты и многие задаются вопросами о том, на какой высоте летает МКС и по какой орбите. Сколько космонавтов там побывало? А правда ли, что туда пускают туристов? И это далеко не все, что интересно человечеству.
Строение станции
МКС состоит из четырнадцати модулей, в которых располагаются лаборатории, склады, комнаты отдыха, спальни, хозпомещения. На станции даже имеется спортзал с тренажерами. Весь этот комплекс работает на солнечных батареях. Они огромны, величиной со стадион.
Факты об МКС
За время своей работы станция вызывала немало восхищений. Этот аппарат является величайшим достижением человеческих умов. По своей конструкции, назначению и особенностям его можно назвать совершенством. Конечно, может быть, лет через 100 на Земле начнут строить космические корабли другого плана, но пока что, на сегодняшний день, этот аппарат - достояние человечества. Об этом свидетельствуют следующие факты об МКС:
- За время своего ее существования на МКС космонавтов побывало около двухсот. Также здесь были туристы, которые просто прилетели посмотреть на Вселенную с орбитальной высоты.
- Станцию видно с Земли невооруженным глазом. Эта конструкция является самой большой среди искусственных спутников, и ее легко можно увидеть с поверхности планеты без какого-то увеличивающего устройства. Есть карты, на которых можно посмотреть, в какое время и когда аппарат пролетает над городами. По ним легко отыскать сведения о своем населенном пункте: увидеть расписание полета над регионом.
- Для сборки станции и поддержания ее в рабочем состоянии космонавты вышли более 150 раз в открытый космос, проведя там около тысячи часов.
- Управляется аппарат шестью астронавтами. Система жизнеобеспечения обеспечивает непрерывное присутствие на станции людей с момента ее первого запуска.
- Международная космическая станция - это уникальное место, где проводятся самые разные лабораторные эксперименты. Ученые делают уникальные открытия в области медицины, биологии, химии и физики, физиологии и метеонаблюдений, а также в других областях науки.
- На аппарате используются гигантские солнечные батареи, размер которых достигает площади территории футбольного поля с его конечными зонами. Их вес - почти триста тысяч килограмм.
- Батареи способны полностью обеспечивать работу станции. За их работой тщательно следят.
- На станции есть мини-дом, оснащенный двумя ванными и спортзалом.
- За полетом следят с Земли. Для контроля разработаны программы, состоящие из миллионов строк кода.
Космонавты
С декабря 2017 года экипаж МКС состоит из следующих астрономов и космонавтов:
- Антон Шкаплеров - командир МКС-55. Он дважды был на станции - в 2011-2012 и в 2014-2015 гг. За 2 полета он прожил на станции 364 дня.
- Скит Тингл - бортинженер, астронавт НАСА. Этот космонавт не имеет опыта космических полетов.
- Норишиге Канаи - бортинженер, астронавт Японии.
- Александр Мисуркин. Первый его полет был совершен в 2013 году длительностью 166 суток.
- Макр Ванде Хай не имеет опыта полетов.
- Джозеф Акаба. Первый полет совершил в 2009 году в составе «Дискавери», а второй полет был осуществлен в 2012 году.
Земля из космоса
Из космоса на Землю открываются уникальные виды. Об этом свидетельствуют фотографии, видеосъемки астронавтов и космонавтов. Увидеть работу станции, космические пейзажи можно, если посмотреть онлайн-трансляции со станции МКС. Однако некоторые камеры бывают выключенными, что связано с техработами.
Наблюдение с веб-камер МКС за поверхностью Земли и самой Станцией онлайн. Атмосферные явления, стыковки кораблей, выходы в открытый космос, работа внутри американского сегмента - все в режиме реального времени. Параметры МКС, траектория полета и местоположение на карте мира.
На видеоплеере Роскосмоса сейчас:
Выравнивание давления, открытие люков, встреча экипажей после стыковки корабля «Союз МС-12» с МКС 15.03.2019.
Трансляция с веб-камер МКС
Видеоплееры NASA №1 и №2 ведут трансляцию изображений с веб-камер МКС онлайн с непродолжительными перерывами.
Видеоплеер NASA №1
Видеоплеер NASA №2
Карта с орбитой МКС
Видеоплеер NASA ТВ
Важные события на МКС онлайн: стыковки и расстыковки, смены экипажей, выходы в открытый космос, видеоконференции с Землей. Научные программы на английском языке. Трансляция записей с камер МКС.
Видеоплеер Роскосмоса
Выравнивание давления, открытие люков, встреча экипажей после стыковки корабля «Союз МС-12» с МКС 15.03.2019.
Описание видеоплееров
Видеоплеер NASA №1
Трансляция онлайн без звука с кратковременными перерывами. Очень редко наблюдалась трансляция записи.
Видеоплеер NASA №2
Трансляция онлайн, иногда со звуком, с кратковременными перерывами. Трансляция записи не наблюдалась.
Видеоплеер NASA ТВ
Трансляция записей научных программ на английском языке и видео с камер МКС, а также некоторых важных событий на МКС онлайн: выходов в открытый космос, видеоконференций с Землей на языке участников.
Видеоплеер Роскосмоса
Интересные видеоролики оффлайн, а также значимые события, связанные с МКС, иногда транслируемые Роскосмосом онлайн: старты космических кораблей, стыковки и расстыковки, выходы в открытый космос, возвращение экипажей на Землю.
Особенности трансляции с веб-камер МКС
Трансляция с Международной Космической Станции онлайн ведется с нескольких веб-камер, установленных внутри американского сегмента и снаружи Станции. Звуковой канал в обычные дни подключается редко, но всегда сопровождает такие важные события, как стыковки с транспортными кораблями и кораблями со сменным экипажем, выходы в открытый космос, проведение научных экспериментов.
Периодически направление веб-камер на МКС меняется, как и качество передаваемого изображения, которое может меняться в течение времени даже при трансляции с одной и той же веб-камеры. Во время работ в открытом космосе изображение чаще передается с камер, установленных на скафандрах астронавтов.
Стандартная или серая заставка на экране Видеоплеера NASA №1 и стандартная или синяя заставка на экране Видеоплеера NASA №2 говорят о временном прекращении видеосвязи Станции c Землей, аудиосвязь может продолжаться. Черный экран - пролет МКС над ночной зоной.
Звуковое сопровождение подключается редко, обычно, на Видеоплеере NASA №2. Иногда включают запись - это видно по несоответствию передаваемой картинки с положением Станции на карте и отображению текущего и полного времени транслируемого видеоролика на полосе прогресса. Полоса прогресса появляется справа от значка динамика при наведении курсора на экран видеоплеера.
Нет полосы прогресса - значит видео с текущей веб-камеры МКС транслируется онлайн . Видите Черный экран ? - сверьтесь с !
При зависании видеоплееров NASA обычно помогает простое обновление страницы .
Местоположение, траектория и параметры МКС
Текущее положение Международной Космической Станции (International Space Station) на карте обозначает условный значок МКС.
В левом верхнем углу карты отображаются текущие параметры Станции - координаты, высота орбиты, скорость движения, время до восхода или заката.
Условные обозначения параметров МКС (единицы измерения по умолчанию):
- Lat: широта в градусах;
- Lng: долгота в градусах;
- Alt: высота в километрах;
- V: скорость в км/час;
- Время до восхода или заката солнца на Станции (на Земле смотрите границу светотени по карте).
Скорость в км/ч, конечно, впечатляет, но более наглядна ее величина в км/с. Чтобы изменить единицу измерения скорости МКС, нажмите на шестеренки в левом верхнем углу карты. В открывшемся окне на панели сверху нажмите на значок с одной шестеренкой и в списке параметров вместо km/h выберите km/s . Здесь же можно изменить и другие параметры карты.
Всего на карте мы видим три условных линии, на одной из которых расположен значок текущего положения МКС - это текущая траектория перемещения Станции. Две другие линии обозначают две следующие орбиты МКС, над точками которых, расположенных на одной долготе с текущем положением Станции, МКС пролетит, соответственно, через 90 и 180 минут.
Масштаб карты изменяется кнопками «+» и «-» в левом верхнем углу или обычной прокруткой, когда курсор расположен на поверхности карты.
Что можно увидеть через веб-камеры МКС
Американское космическое агентство NASA ведет трансляцию с веб-камер МКС онлайн. Часто изображение передается с камер, направленных на Землю, и во время пролета МКС над дневной зоной можно наблюдать облака, циклоны, антициклоны, в ясную погоду земную поверхность, поверхность морей и океанов. Подробности ландшафта можно хорошо рассмотреть, когда транслирующая веб-камера направлена вертикально на Землю, но иногда бывает хорошо видно и когда она направлена на горизонт.
При пролете МКС над материками в ясную погоду хорошо видны русла рек, озера, снежные шапки на горных хребтах, песчаная поверхность пустынь. Острова в морях и океанах проще наблюдать только в самую безоблачную погоду, так как с высоты МКС они внешне мало отличаются от облаков. Гораздо проще на поверхности мирового океана обнаружить и наблюдать кольца атоллов , которые при небольшой облачности видны хорошо.
Когда один из видеоплееров транслирует изображение с веб-камеры NASA, направленной вертикально на Землю, обратите внимание, как по отношению к спутнику по карте перемещается транслируемая картинка. Так будет проще поймать отдельные объекты для наблюдения: острова, озера, русла рек, горные массивы, проливы.
Иногда изображение онлайн передается с веб-камер, направленных внутрь Станции, тогда мы можем наблюдать за американским сегментом МКС и действиями астронавтов в режиме реального времени.
Когда на Станции происходят какие-то события, например, стыковки с транспортными кораблями или кораблями со сменным экипажем, выход в открытый космос, трансляция с МКС ведется с подключением звука. В это время мы можем слышать переговоры членов экипажа Станции между собой, с Центром Управления Полетом или со сменным экипажем на приближающемся для стыковки корабле.
О приближающихся событиях на МКС можно узнать из сообщений средств массовой информации. Кроме того, с помощью веб-камер могут транслироваться онлайн некоторые научные эксперименты, проводимые на МКС.
К сожалению, веб-камеры установлены только в американском сегменте МКС, и мы можем наблюдать только за американскими астронавтами и проводимыми ими экспериментами. Но при включении звука, часто бывает слышна и русская речь.
Чтобы включить воспроизведение звука, наведите курсор на окно плеера и кликните левой кнопкой мыши по появившемуся изображению динамика с крестиком. Звуковое сопровождение будет подключено с уровнем громкости по умолчанию. Для увеличения или уменьшения силы звука, поднимите или опустите планку громкости до желаемого уровня.
Иногда, звуковое сопровождение кратковременно подключают и без повода. Передача звука может быть включена и при синем экране , во время отключения видеосвязи с Землей.
Если вы много времени проводите за компьютером, оставьте вкладку открытой с включенным звуковым сопровождением на видеоплеерах NASA, иногда заглядывайте на нее, чтобы увидеть восход и закат, когда на земле темно, а части МКС, если они есть в кадре, освещены восходящим или закатывающимся солнцем. Звук же даст о себе знать сам. При подвисании видеотрансляции обновите страницу.
Полный оборот вокруг Земли МКС совершает за 90 минут, однократно пересекая ночную и дневную зоны планеты. Где Станция находится в данный момент, смотрите на карте с орбитой выше.
Что можно увидеть над ночной зоной Земли? Иногда вспышки молний во время грозы. Если веб-камера направлена на горизонт, бывают видны самые яркие звезды и Луна.
Через веб-камеру с МКС невозможно увидеть огни ночных городов, ведь расстояние от Станции до Земли более 400 километров, и без специальной оптики никаких огоньков не видно, кроме самых ярких звезд, но это уже не на Земле.
Наблюдайте за Международной Космической Станции с Земли. Смотрите интересные , сделанные с представленных здесь видеоплееров NASA.
В перерывах между наблюдениями за поверхностью Земли из космоса попробуйте поймать или разложить (достаточно сложный).
