Как устроена Международная космическая станция

22 декабря 2023, 19:55

МКС — не просто парящая в космосе «коробка». Это огромное сооружение, которое собрано из различных модулей, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию.

Как устроена Международная космическая станция — © Ferra.ru

Общее устройство

Представить Международную космическую станцию можно как своеобразный конструктор.

Она состоит из разнообразных модулей, которые могут быть лабораториями, жилыми блоками, а также техническими сегментами.

В лабораториях космонавты проводят научные исследования, а в жилых блоках, соответственно, живут.

В технических же модулях хранится разнообразное оборудование и системы обеспечения жизнедеятельности как самой станции, так и проживающих там людей.

Около Земли МКС летает по орбите на высоте примерно 430 км. При этом от космического вакуума и смерти людей там отделяют стенки толщиной всего полтора миллиметра.

Кстати, раньше, когда к МКС летали американские шаттлы, орбиту держали на уровне 350 км. Вообще, желательная высота орбиты для станции от 270 до 500 км. Связано это с тем, что выше находятся радиационные пояса, а ниже — постоянное трение об атмосферу Земли (из-за этого орбиту придётся часто корректировать).

Жилой объём станции — около 400 кубических метров, в общем, площадь размером с футбольное поле.

Быт

Перемещение между модулями станции отличается от обычной прогулки по коридору, как мы делаем это на Земле. В условиях невесомости люди используют руки, чтобы цепляться за поручни, и ноги, чтобы отталкиваться от поверхностей.

Всё это из-за микрогравитации. Но именно благодаря ей, космонавты могут работать: один — на полу, другой — на потолке, и друг другу при этом не мешать.

Для хранения вещей на МКС используются специальные крепления, которые находятся повсюду: на стенах, потолках, даже на полу. Важные предметы, такие как инструменты или документы, надёжно закреплены, чтобы избежать хаоса в невесомости.

Есть у космонавтов и свой особый рацион: им предоставляется широкий выбор супов, пюре и других блюд, которые можно приготовить, просто добавив горячую воду.

Значение имеют не только вкусовые качества пищи, но и содержание в ней питательных веществ, которые необходимы космонавтам чтобы быть здоровыми даже в условиях невесомости. Подробнее об этом можно почитать здесь:

Космокухня: что едят космонавты?

Основное назначение МКС — проведение научных исследований в условиях невесомости. Лаборатории станции оснащены специальным оборудованием, которое позволяет проводить учёным такие эксперименты, которые на Земле просто невозможны.

Но жизнь — это не только наука, но и повседневная рутина. Космонавты также выполняют ремонтные работы, обеспечивают работоспособность станции и поддерживают связь с Землей. Связь с родным домом — важный аспект жизни в космосе.

Примерно раз в неделю космонавты могут «позвонить домой» по специальному каналу связи, эдакий космический Skype (при желании позвонить можно даже на мобильник).

Личное пространство

Живут космонавты в небольших каютах, которые размерами своими напоминают скорее шкафы. Эти каюты встроены в корпус станции и чем-то похожи на полки в поездах. Там можно уединиться и отдохнуть от общества (помним, что космонавты постоянно проводят время в замкнутом пространстве друг с другом).

Внутри каюты находится специальный спальный мешок, который надёжно удерживает космонавта. Спальник закреплён на стене, чтобы во время сна не крутиться в невесомости. Висишь и спишь, короче.

Кроме того, в каюте имеются вентилятор, розетка для подключения устройств, и система аварийной сигнализации. Здесь можно хранить личные вещи: фотографии, различные мелочи и тому подобное. Даже в космос можно привнести уют!

Гигиена

Душа в космосе нет от слова совсем. Для того, чтобы освежиться и помыться космонавты используют влажные полотенца. Протёрся — и работать дальше, вперёд и с песней.

Девушкам с длинными волосами, конечно, в этом плане сложнее. Но и с этим справляются — человек ко всему привыкает.

Туалет на станции практически аналогичен туалету в самолёте.. Там установлен своеобразный «пылесос», который всасывает отходы. Нажал на кнопку — и готово. От самолётного туалета его отличает то, что внутри есть два отвода — для жидких и твёрдых отходов соответственно.

Теперь немного о разных модулях станции.

Модули

Заря

Именно с этого модуля и началась постройка МКС на орбите. Запустили его 20 ноября 1998 года с помощью ракеты-носителя «Протон».

Кстати, «Заря» принадлежит NASA, поскольку строительство финансировало США, но относится к российскому сегменту МКС

До двухтысячного года «Заря» обеспечивала станцию энергией, поддерживала температуру и ориентацию. Сейчас это хранилище топлива и склад, а также там проводят разнообразные эксперименты (остальные функции перешли к другим модулям).

Звезда

Модуль «Звезда» играет ключевую роль в русском сегменте МКС. Это не только вход и выход в открытый космос для космонавтов, но ещё и и сердце систем поддержания жизнедеятельности. Внутри «Звезды» расположены системы очистки воздуха и воды, а также оборудование для генерации электроэнергии.

Кстати, сначала «Звезду» хотели отправить на замену отработавшей свой срок космической станции «Мир», но потом решили отправить к МКС

Жилые помещения в служебном модуле оснащены всем, что только может понадобиться в космосе. Здесь находятся персональные каюты для отдыха, медицинское оборудование, полноценная кухня с обеденным столом и холодильником и средства для личной гигиены.

В центре модуля располагается пост управления станцией, оснащённый высокотехнологичной аппаратурой, с помощью которой и контролируют все основные системы.

А ещё там есть беговая дорожка с системой виброизоляции от NASA, и велосипед для тренировок.

Водные отходы на «Звезде» подвергаются рециркуляции. Модуль также оборудован системой Elektron, которая электролизирует конденсированную влагу и сточные воды для производства водорода и кислорода.

«Звезду» доставили к станции ракетой-носителем «Протон» 12 июля 2000 года, а уже 26 июля пристыковали к функционально-грузовому блоку (ФГБ) МКС.

Юнити

«Юнити» («Единство») — это такой герметичный соединительный модуль с шестью стыковочными узлами. Некий коридор, который соединяет жилые и рабочие помещения МКС.

Через «Юнити» пролегают критически важные маршруты для передачи электроэнергии, данных, жидкостей и газов. Всё то, без чего поддерживать системы жизнеобеспечения просто невозможно. Инфраструктура модуля впечатляет: здесь установлено более 50 000 механических устройств, 216 трубопроводов для транспортировки жидкостей и газов, а также 121 внутренний и внешний кабель, протяжённостью более девяти километров.

«Юнити» стал первым модулем в американском сегменте МКС, а запустили его 4 декабря 1998 года, в качестве основного груза шаттла «Индевор».

Купол

Из «Купола» можно полюбоваться на Землю, космос и работающих там людей. Это такой панорамный обзорный модуль с прозрачными иллюминаторами. Чтобы всякий мусор не повредил иллюминаторы, с внешней стороны они защищены специальными крышками.

С аппаратурой внутри модуля тоже все тип-топ: есть системы аудио- и видеоконтроля, слежения за температурой станции, а также места для управления манипулятором «Канадарм 2».

Доставили «Купол» к станции 10 февраля 2010 года шаттлом «Индевор» вместе с модулем «Транквилити».

После установки «Транквилити» на модуль «Юнити», модуль «Купол» был перенесён на своё рабочее место — нижний стыковочный узел модуля «Транквилити».

Транквилити

«Транквилити» («Спокойствие») не только расширяет жилое пространство и рабочие места, но и включает в себя и системы обработки воздуха и воды.

Также модуль обеспечивает связь с другими модулями, например, отсюда можно попасть в «Купол».

Кстати, изначально модуль назывался «Нод 3» (ISS node 3, «Узел 3»), а своё текущее название он получил 15 марта 2009 года в честь космической экспедиции «Аполлон-11», которая совершила первую высадку человека на Луне в Море Спокойствия (Sea of Tranquility)

Дестини и Коламбус

Модули «Дестини» и «Коламбус» — это лаборатории, в которых учёные могут проводить свои исследования в условиях невесомости.

Здесь установлены различные научные приборы и оборудование для изучения физики, биологии, астрономии и других наук.

«Дестини» («Судьба») пристыкован к переднему узлу модуля «Юнити», есть там и система жизнеобеспечения с очисткой воздуха и контролем температуры и влажности.

У «Коламбуса» («Колумб») снаружи имеются четыре места для крепления научной аппаратуры. Она позволяет проводить исследования и эксперименты в условиях открытого космоса (изучение солнечно-земных связей, анализ воздействия на оборудование и материалы длительного пребывания в космосе, эксперименты по выживанию бактерий в экстремальных условиях и т.д.).

«Коламбус» сделали по заказу ESA, и он пристыкован к модулю «Гармония».

Дестини доставили на МКС шаттлом «Атлантис» 7 февраля 2001 года, а «Коламбус» — тем же шаттлом, но 11 февраля 2008 года.

Гармония

Модуль «Гармония» соединяет две исследовательские лаборатории: европейскую — «Коламбус» и японскую — «Кибо».

Он обеспечивает электропитание и обмен данными для присоединённых модулей. Ещё там есть дополнительная система обеспечения жизнедеятельности и три спальных места.

Модуль доставили на МКС на борту шаттла «Дискавери» 26 октября 2007 года. Сначала его установили на левый стыковочный узел модуля «Юнити», а 14 ноября 2007 года экипаж МКС-16 переместил модуль «Гармония» на его постоянное место — передний стыковочный узел модуля «Дестини».

Кибо

«Кибо» («Надежда») — это экспериментальный модуль, который представляет собой первую научную орбитальную лабораторию Японии. Разработан Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA). Из всех модулей, он — самый крупный.

«Кибо» предназначен для широкого спектра научных исследований и экспериментов. Изучают там как процессы, происходящие на Земле, так и в околоземном пространстве.

Список проводимых исследований впечатляет: изучение состояния озонового слоя, проблемы глобального потепления, выращивание кристаллов, воздействие микрогравитации и радиации на растения, животных и людей, астрономические исследования и многое другое.

Первый компонент модуля доставил на МКС 14 марта 2008 года шаттл «Индевор».

Затем 2 июня 2008 к МКС пристыковался «Дискавери», который привёз «Герметичный отсек» (JEM PM), «Опорные шасси» и «Дистанционный манипулятор» (JEM RMS).

15 июля 2009 года, шаттл «Индевор» доставил «Внешнюю экспериментальную платформу» (JEM EF).

И, наконец, 25 августа 2015 года на «Кибо» установили модуль CALET — космический телескоп для исследования излучения частиц высокой атомной массы и энергии. Его привезли на японском грузовом корабле HTV-5

Наука

Многоцелевой лабораторный модуль, созданный в России и который (наконец-то!) запустили 21 июля 2021 года.

— Вы успели разобраться в ситуации с многоцелевым лабораторным модулем для МКС? Что с ним произошло? — Работаем над этим вопросом. — И когда модуль может быть отправлен на орбиту? — Посмотрим. В нашем веке точно полетит. лег Остапенко экс-глава Роскосмоса, о дате запуска модуля «Наука» в интервью от 30 октября 2013 года

Модуль хорош, на нём созданы оптимальные условия для хранения оборудования и проведения научных экспериментов.

Есть там и одна каюта для космонавта (до этого у нас было две), бортовая мастерская, санузел (второй в российском сегменте, первый — в модуле «Звезда»), система генерации кислорода.

Своеобразное ноу-хау — прибор СРВ-УМ для регенерации воды из урины. В отличие от системы, применявшейся на станции «Мир», и аналогичной системы в американском сегменте, которая функционируют по принципу самовара (кипятишь урину — получаешь воду), СРВ-УМ применяет центрифугу и мембранные фазовые переходы. Отсюда и высокий КПД.

На модуле также установлен Европейский манипулятор ERA и Узловой модуль «Причал», которые расширяют его функциональность.

BEAM

Ну и из совсем необычного, с недавнего времени у станции есть BEAM — экспериментальный развёртываемый жилой модуль, который сделала частная компания Bigelow Aerospace.

Его привезли на «Драконе» 10 апреля 2016 года в рамках миссии SpaceX CRS-8, после чего с помощью манипулятора «Канадарм-2» пристыковали к узловому модулю «Транквилити».

С его помощью хотели узнать, можно ли вообще использовать надувные модули для космических станций: будет ли он защищать от радиации, от метеоритов и мусора.

Во время пребывания в составе МКС внутри модуля проводятся регулярные замеры различных показателей и параметров.

Сейчас инженеры высчитали, что модуль сможет проработать на МКС до 2028 года. Показал он себя прекрасно, и теперь там хранят разные небольшие грузы.

В декабре 2021 года модулем BEAM владеет NASA, так как компания Bigelow Aerospace в марте 2020 года в условиях пандемии COVID-19 фактически прекратила свою деятельность.

Другие модули

Помимо больших модулей, на станции есть ещё и небольшие. Например, МИМ-1 и МИМ-2.

Это небольшие исследовательские модули, которые назвали «Поиском» и «Рассветом». Они разработаны для хранения необходимого оборудования, предназначенного для проведения научных экспериментов в космосе.

Также на станции установлена система ферм, на которых есть солнечные батареи, панели радиаторов и дистанционные манипуляторы. Ещё там хранят грузы и разное оборудование.

Для негерметичного хранения всякого разного созданы внешние складские платформы (ESP, три штуки) и транспортно-складские палеты (ELC, 4 штуки).

А вот для герметичного хранения есть «Герметичный многофункциональный модуль» (PMM) — складское помещение для хранения грузов, пристыкованный к модулю «Транквилити». Это один из двух грузовых модулей, которые периодически таскали на орбиту шаттлы.

Грузовые модули «Леонардо» и «Рафаэль» были объединены в единый «Многоцелевой модуль снабжения». Они стыковались к надирному (расположенному в самой низкой точке) порту модуля «Юнити».

С марта 2011 года модуль «Леонардо» был переоборудован и теперь постоянно находится среди остальных модулей станции.

Ещё у МКС есть различные манипуляторы: «Канадарм-2», «Декстр», ERA; стыковочные адаптеры для космических кораблей и шлюзовые порты.

В общем, МКС поистине удивительный проект. Российский и американский сегменты станции, а также различные модули обеспечивают условия для жизни и работы космонавтов, проведения разнообразных экспериментов и изучения околоземного пространства.

И, несмотря на технические трудности, МКС продолжает служить платформой, которая расширяет наши знания о космосе и поддерживает сотрудничество между разными странами.

Такие дела.