Международная космическая станция (МКС)

Международная космическая станция (МКС), известная также как International Space Station (ISS), является постоянно обитаемым орбитальным комплексом, предназначенным для проведения многоцелевых научных исследований в космосе.

Архитектура МКС модульная: её конструкция формируется путём поэтапного присоединения к основному комплексу новых элементов и блоков, доставляемых на орбиту. Эти модули разрабатываются и строятся странами-участницами проекта. В настоящее время в создании и эксплуатации МКС принимают участие: Россия (через Госкорпорацию `Роскосмос`), Соединённые Штаты Америки (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства – NASA), Канада (Канадское космическое агентство – CSA), Япония (Японское агентство аэрокосмических исследований – JAXA) и ряд европейских стран, входящих в Европейское космическое агентство (ESA).

Миссии и Цели Исследований

Основная миссия МКС заключается в проведении обширных фундаментальных и прикладных научных изысканий на околоземной орбите. Целью этих исследований является расширение наших знаний о Вселенной, структуре материи, глобальных воздействиях на Землю и околоземное пространство, климатических изменениях, природных ресурсах планеты, а также изучение человеческого организма, его устойчивости к экстремальным условиям космоса и адаптационных способностей, а также форм эволюции жизни.

Помимо научных открытий, МКС служит ключевой платформой для инженерных разработок. Здесь тестируются новые виды бортовой аппаратуры, изучаются методы её эффективного использования, анализируются факторы космического пространства, оптимизируются условия эксплуатации космических аппаратов. Станция также используется для совершенствования технологий длительных пилотируемых миссий и сборки крупных межорбитальных комплексов, что критически важно для будущих межпланетных путешествий. Наконец, МКС способствует развитию космических технологий для их последующего применения в земной промышленности и социальной сфере, включая производство уникальных материалов и продуктов в условиях микрогравитации.

Структура и Сборка Станции

Конструктивно МКС разделена на два основных сегмента: российский и американский.

Проект создания МКС опирался на богатый опыт эксплуатации советских/российских пилотируемых орбитальных станций, а также американской системы многоразовых космических кораблей `Шаттл`. Активное участие России в разработке конфигурации МКС началось в августе 1993 года, а к октябрю того же года был утверждён окончательный вариант проекта.

Первые Модули и Начало Работы

Фактическое строительство Международной космической станции на орбите началось 20 ноября 1998 года. Тогда российская ракета-носитель `Протон-К` вывела в космос первый элемент МКС – функционально-грузовой блок (ФГБ) `Заря`, разработанный в Государственном космическом научно-производственном центре имени М.В. Хруничева. Этот 20-тонный герметичный модуль многоцелевого назначения был создан на основе проверенной временем тяжёлой платформы, используемой на космических аппаратах серии `Космос` и успешно апробированной на орбитальных станциях `Салют-6` и `Салют-7` в 1977–1987 годах, а также на модулях `Квант`, `Квант-2`, `Кристалл`, `Спектр` для комплекса `Мир`. Изначально `Заря` играла ключевую роль в обеспечении стыковки американских и российских модулей, энергоснабжения, а также контроля движения и поддержания орбиты станции. Сегодня её задачи включают приём, хранение и подачу топлива в составе общей пневмогидравлической системы, куда также входят служебный модуль `Звезда` и транспортные корабли, а также частичное обеспечение жизнедеятельности.

Следующим компонентом стал американский стыковочный модуль NODE-1, известный как `Юнити` (Unity), доставленный космическим кораблём `Шаттл` и пристыкованный к `Заре` в декабре 1998 года. Третьим на орбиту вышел российский служебный модуль `Звезда`, успешно состыковавшийся с `Юнити` и `Зарей` 26 июля 2000 года. Эта дата считается поворотной в истории МКС, поскольку до этого станция была лишь набором нежилых элементов. С присоединением `Звезды` на орбите появилась полностью функциональная научная лаборатория, пригодная для длительного пребывания и работы, и МКС перешла в режим пилотируемой эксплуатации. В период начального развёртывания `Звезда` выполняла роль базового элемента, обеспечивая жизнедеятельность экипажа, управление станцией, стыковку транспортных кораблей `Прогресс-М` и `Союз-ТМ`, а также функционирование научного оборудования. В настоящее время `Звезда` остаётся ключевым элементом российского сегмента МКС.

В феврале 2001 года к станции был присоединён американский лабораторный модуль `Дестини` (Destiny). Последующие годы ознаменовались параллельной доставкой и интеграцией многочисленных элементов как российского, так и американского сегментов. На сегодняшний день МКС достигла впечатляющих размеров: её длина составляет 109 метров, а общая масса превышает 419 тонн. Станция обращается вокруг Земли примерно за 90 минут, совершая около 16 витков в течение суток.

Модули МКС и Их Функции

В состав МКС входят следующие основные модули и элементы:

• Функционально-грузовой модуль `Заря`: содержит приборный и жилой отсеки, обеспечивает стыковку, электроснабжение, управление движением и поддержание орбиты, а также топливные операции.
• Соединительный модуль `Юнити` (Unity): служит ключевым соединительным узлом, связывающим американские модули и системы жизнеобеспечения.
• Служебный модуль `Звезда`: основной компонент российского сегмента, выполняет функции центра управления полётом, систем жизнеобепечения, энергетики и информации, включает жилые каюты.
• Американский лабораторный модуль `Дестини` (Destiny): предназначен для проведения широкого спектра научных исследований и экспериментов.
• Шлюзовая камера `Квест` (Quest): используется для обеспечения выходов экипажей в открытый космос с использованием как американских, так и российских скафандров.
• Соединительный модуль `Гармония` (Harmony): является связующим звеном для европейского модуля `Коламбус` и японского `Кибо`, обеспечивая электропитание и обмен данными.
• Европейский лабораторный модуль `Коламбус` (Columbus): европейская научная лаборатория для исследований и экспериментов.
• Японский научно-исследовательский модуль `Кибо` (Kibo): комплексная японская лаборатория, включающая грузовой модуль, который был первым доставленным элементом.
• Жилой модуль `Транквилити` (Tranquility): выполняет жизненно важные функции по обеспечению жизнедеятельности экипажа, включая системы водоочистки, регенерации воздуха и утилизации отходов.
• Обзорный модуль `Купола` (Cupola): предоставляет панорамный обзор Земли, космического пространства и работ в открытом космосе.
• Малые исследовательские модули `Поиск` и `Рассвет` (российский сегмент): используются для научно-прикладных исследований, в качестве шлюзовых отсеков для выходов в открытый космос и дополнительных портов для стыковки транспортных кораблей.
• Постоянный многоцелевой модуль `Леонардо` (Leonardo, PMM): служит дополнительным помещением и хранилищем в американском сегменте.
• Испытательный надувной модуль BEAM: экспериментальный жилой и рабочий отсек, тестируемый для будущих орбитальных комплексов.
• Многоцелевой лабораторный модуль `Наука` (МЛМ): предназначен для расширения технических и эксплуатационных возможностей российского сегмента МКС.
• Узловой модуль `Причал`: позволяет наращивать количество стыковочных портов и расширять российский сегмент МКС.

Транспортное Обеспечение

Для транспортного обеспечения МКС использовались и используются разнообразные космические аппараты разных стран:

• США:
  • Корабли многоразового использования `Шаттл` (1998–2011)
  • Грузовые корабли Dragon (с 2012) и Cygnus (с 2013)
  • Пилотируемые корабли Crew Dragon (с 2020)
• Россия:
  • Пилотируемые корабли серий `Союз ТМ`, `Союз ТМА`, `Союз ТМА-М`, `Союз МС` (с 2000)
  • Грузовые корабли серий `Прогресс М1`, `Прогресс М`, `Прогресс М-М`, `Прогресс МС` (с 2000)
• Европа:
  • Грузовые корабли ATV (2008–2016)
• Япония:
  • Грузовые корабли HTV (с 2009)

Экипажи и Управление

Первая долгосрочная экспедиция на МКС стартовала 31 октября 2000 года, когда на транспортном корабле `Союз ТМ-31` к станции отправились российские космонавты Юрий Гидзенко и Сергей Крикалёв, а также американский астронавт Уильям Шеперд, возглавивший экипаж. 2 ноября того же года корабль успешно пристыковался к МКС, и с этого момента станция стала постоянно обитаемой. До этого МКС посещалась лишь эпизодически, в основном экипажами `Шаттлов`, которые доставляли оборудование и проводили профилактические работы.

С 2000 года на борту МКС начали регулярно работать сменные экипажи основных экспедиций, пребывая на станции по несколько месяцев. В 2009 году численность постоянного экипажа увеличилась с трёх до шести человек. До февраля 2003 года ротация экипажей осуществлялась американскими `Шаттлами`. Российские корабли `Союз`, обладая большим ресурсом нахождения в космосе, служили в основном в качестве `спасательных шлюпок` для экипажа в случае экстренной эвакуации. Однако с 2003 года именно российские `Союзы` стали основным средством доставки экипажей на МКС, а с 2011 по 2020 год оставались единственным пилотируемым транспортным средством для ротации космонавтов и астронавтов.

Ситуация изменилась в ноябре 2020 года, когда американский корабль Crew Dragon совершил свой первый штатный рейс, доставив на МКС четырёх астронавтов. Это событие ознаменовало возвращение США к независимым пилотируемым полётам после завершения программы Space Shuttle в 2011 году. Для обеспечения надёжности и гибкости полётов, 15 июля 2022 года `Роскосмос` и NASA подписали соглашение о перекрёстных полётах, позволяющее российским космонавтам летать на американских кораблях, а американским астронавтам – на российских `Союзах`. В декабре 2023 года эта программа была продлена до конца 2025 года. За всю историю МКС её посетили более 280 человек из 23 стран.

Контроль за полётом МКС осуществляют два основных Центра управления полётами (ЦУП): российский, расположенный в Королёве (Московская область), и американский, находящийся в Хьюстоне (штат Техас). Для обеспечения бесперебойной работы и взаимной поддержки, в каждом ЦУПе постоянно присутствуют группы специалистов из страны-партнёра. Кроме того, специализированные Центры управляют работой европейского модуля `Коламбус` (ЦУП ЕКА в Оберпфаффенхофене, Германия) и японского модуля `Кибо` (ЦУП JAXA в Цукубе, Япония).

Будущее Орбитальных Станций

Изначально предполагалось, что эксплуатация МКС завершится в 2020 году. Однако в марте 2015 года `Роскосмос` и NASA договорились продлить её срок службы до 2024 года. Летом 2022 года тогдашний гендиректор `Роскосмоса` Юрий Борисов информировал президента РФ о решении России выйти из проекта МКС после 2024 года, уточняя, что точная дата будет зависеть от технического состояния станции. Впоследствии, в апреле 2023 года, Правительство РФ продлило работу российского сегмента МКС до 2028 года. Остальные страны-участницы проекта установили свою предельную дату эксплуатации МКС – 2030 год. 12 апреля 2025 года глава `Роскосмоса` Дмитрий Баканов заявил о намерении России и США синхронизировать графики по завершению работы МКС.

Параллельно в России активно идёт проектирование собственной Российской орбитальной космической станции (РОС). Предполагается, что РОС станет преемницей российской пилотируемой программы после завершения участия в проекте МКС. Развёртывание новой станции планируется начать с запуска научно-энергетического модуля в 2027 году. К 2030 году к нему присоединятся ещё три ключевых модуля – универсальный узловой (УУМ), шлюзовой (ШМ) и базовый (БМ), которые составят ядро станции. На втором этапе, в период с 2031 по 2033 годы, запланировано дальнейшее расширение РОС за счёт стыковки двух целевых модулей (ЦМ1 и ЦМ2).

`Роскосмос` ожидает, что создание РОС обеспечит бесперебойное развитие российской пилотируемой космонавтики, позволит решать уникальные научно-технические задачи, а также задачи в интересах экономики и национальной безопасности, которые не могут быть реализованы на МКС. Кроме того, РОС будет служить испытательной платформой для новых космических технологий, повышая конкурентоспособность российских пилотируемых комплексов.