Время от времени на ночном небе можно увидеть быстро движущуюся яркую звезду, блеск которой сопоставим с блеском Венеры. Это Международная космическая станция (МКС) — крупнейший в истории объект, построенный в космосе.
Мы привыкли воспринимать ее как нечто само собой разумеющееся, совершенно не задумываясь над тем, что само существование орбитального комплекса является наглядным свидетельством триумфа человеческой мысли. МКС является самым сложным и дорогостоящим сооружением современности, давно уже заслужив звание восьмого чуда света. 20 ноября со дня начала строительства станции исполнилось ровно 25 лет. В этом материале мы вспомним непростую историю ее рождения.
От Skylab до Alpha
Истоки концепции МКС следует искать еще в середине 1970-х годов. В то время NASA приступила к созданию кораблей многоразового использования Space Shuttle. Считалось, что они полностью революционизируют всю космическую индустрию. Исходя из этого, руководство аэрокосмической администрации пришло к выводу, что «челнокам» потребуется какая-то база — долговременный опорный пункт для научных и производственных операций на околоземной орбите.
Изначально эту задачу собирались возложить на станцию Skylab. Предполагалось, что после ввода шаттлов в эксплуатацию они поднимут ее орбиту, а затем постепенно модернизируют ее и добавят новые модули. Но эти планы так и остались на бумаге. Станция сошла с орбиты в 1979-м — за два года до первого полета крылатого корабля.
В результате NASA пришлось начинать с чистого листа. В начале 1980-х инженеры взялись за проработку различных вариантов многомодульной станции, которую можно было бы собрать на орбите при помощи шаттлов. Один из проектов предполагал создание форпоста, состоящего из связки жилых модулей, окруженных треугольными солнечными панелями. Еще один вариант основывался на идее выстроить станцию вокруг переоборудованного топливного бака «челнока».
Следующий вариант имел уже более знакомый облик. Идея заключалась в том, чтобы создать станцию, состоящую из двух частей — энергетического кластера и блока жилых модулей. Они должны были соединяться длинной фермой.
В 1984 году президент Рональд Рейган официально объявил о планах построить космическую станцию. Проект получил название Freedom. Вскоре специалистами из Lockheed и McDonnell-Douglas был разработан т.н. двухкилевой дизайн. В нем кластер из четырех модулей (два жилых и два научных) располагался в центре сооружения. Конструкторы утверждали, что такая компоновка обеспечит более стабильные условия для исследований космоса.
Также станцию предлагали оснастить двумя стыковочными портами для спутников и установками MMU, предназначенными для перемещения астронавтов в открытом космосе. Тогда считалось, что они, помимо научных исследований, будут заниматься регулярным обслуживанием и ремонтом космической техники. Постоянный экипаж «двухкилевой» Freedom должен был состоять из 8 человек. Запуск первого модуля запланировали на январь 1993 года. Общая стоимость строительства станции оценивалась в 18 млрд долларов, необходимое для него количество запусков шаттлов — в 21.
Далеко не все эксперты и сотрудники NASA дали проекту положительные оценки. Многие указывали на то, что подобная конструкция чрезмерно сложна, неудобна в обслуживании и будет подвергать экипаж ненужному риску во время работ в открытом космосе. Другой проблемой было то, что на станции не предполагалось наличия спасательного корабля на случай какого-либо ЧП (дело в том, что американские космопланы не имели технической возможности находиться в космосе больше нескольких недель).
Затем произошла катастрофа шаттла Challenger. Флот «челноков» оказался прикован к земле на несколько лет, и NASA была вынуждена внести ряд изменений как в их конструкцию, так и в принятые внутри организации стандарты безопасности. Это привело к коренной переоценке сроков и стоимости строительства Freedom. По новым расчетам, для сборки станции требовалось уже более 30 запусков многоразовых кораблей.
Чтобы хоть как-то уменьшить расходы, было принято решение отказаться от одного из стыковочных портов для спутников. Также NASA официально предложила ESA, JAXA и CSA присоединиться к проекту. Европейцы и японцы должны были построить по лабораторному модулю, канадцы — роботизированную руку-манипулятор. Таким образом, из чисто американской станции Freedom превратилась в международную программу.
Через год дизайн комплекса снова подвергся коренной переработке. Было решено отказаться от двухкилевой схемы в пользу конструкции с одной длинной фермой (т.н. Baseline Сonfiguration), которая внешне уже напоминала МКС. Строительство станции собирались разбить на два этапа. В рамках первой фазы предполагалось вывести на орбиту ключевые модули, а затем уже приступить к сборке фермы и установке на нее солнечных панелей. В общей сложности обновленная Freedom должна была состоять из двух жилых и трех лабораторных модулей. К этому моменту NASA окончательно отказалась от идеи использовать комплекс для ремонта и обслуживания космической техники. Поэтому из дизайна убрали порты для стыковки спутников и размещения установок MMU.
В 1988-м NASA дала зеленый свет проекту Freedom и даже приступила к созданию оборудования для станции. Однако вскоре последовала очередная смена дизайна, вызванная уже финансовыми соображениями. В конце 1980-х бюджет организации был урезан и она оказалась не в состоянии обеспечить финансирование проекта в запланированном объеме. В результате станция существенно уменьшилась в размерах, а ее экипаж сократили до четырех астронавтов. Дата запуска первого модуля сдвинулась на 1995 год. «Урезанный» вариант получил ироничное прозвище Fred.
Даже после этого судьба международной станции осталась висеть на волоске. Конгресс не горел желанием продолжать спонсировать программу, на которую уже были потрачены большие деньги, но по которой так и не было произведено ни одного запуска. Летом 1993 года американские законодатели провели голосование по предложению закрыть проект. Для его принятия не хватило лишь одного голоса.
В этой ситуации у NASA оставалась лишь одна возможность спасти станцию — привлечь россию. Осенью 1993 года состоялись переговоры, после которых было объявлено о достижении исторической договоренности. Российская федерация обязалась предоставить для комплекса базовый блок от станции «Мир-2» (он был переименован в «Звезду»), а также построить функциональный модуль «Заря». Для обозначения новой конфигурации некоторое время использовалось имя Alpha, но в итоге в обиходе закрепилось официальное название — Международная космическая станция.
Объединение проектов было разумным компромиссом в условиях, когда ни та, ни другая сторона не могла самостоятельно реализовать национальную программу по созданию орбитальной станции. У него имелась и определенная политическая подоплека. В то время американское правительство очень боялось, что в условиях развала космической отрасли российские ракетные специалисты могут переехать во враждебные США страны. Привлечение россии к строительству МКС обеспечило их работой на много лет вперед. Конечно, на тот момент еще никто не знал, что в будущем сама россия вновь станет враждебной страной.
Сборка МКС
Сборка МКС началась 20 ноября 1998 года. В тот день ракета «Протон-К» вывела на орбиту ее первый элемент — модуль «Заря». Спустя несколько недель состоялся запуск шаттла Endeavour. Он пристыковал к «Заре» модуль Unity. 10 декабря 1998-го новый орбитальный комплекс принял «постояльцев». Космонавт Сергей Крикалев и астронавт Роберт Кабана стали первым людьми, вошедшими внутрь станции. Впрочем, это был лишь кратковременный визит. Возможность поддерживать постоянный экипаж появилась лишь после того, как в июле 2000-го в состав МКС вошел служебный модуль «Звезда».
Полноценное функционирование МКС началось 2 ноября 2000 года. В тот день с ней состыковался корабль «Союз ТМ-31». Он доставил на борт станции экипаж первой основной экспедиции в составе астронавта Уильяма Шеперда, а также космонавтов Юрия Гидзенко и Сергея Крикалева. С того самого дня орбитальный комплекс постоянно остается обитаемым.
Но это было только начало. По мере новых запусков станция продолжала обзаводиться новыми компонентами и отсеками. Абсолютное большинство из них доставлялись на орбиту при помощи многоразовых кораблей. Они же использовались для снабжения комплекса всеми необходимыми припасами. Это чуть не стало ахиллесовой пятой проекта. В феврале 2003 года шаттл Columbia разрушился во время входа в атмосферу. Катастрофа поставила под вопрос как дальнейшую судьбы программы Space Shuttle, так и самой МКС.
В итоге NASA все же приняла решение продолжить эксплуатацию «челноков» до момента завершения строительства орбитального комплекса. В 2005 году его сборка была возобновлена. Со временем он обзавелся лабораторными модулями, несколькими роботизированными руками-манипуляторами и знаменитой ферменной конструкцией, к которой крепятся основные солнечные батареи (именно благодаря им МКС так ярко сияет на ночном небе).
Основной этап сборки МКС завершился в мае 2011 года, когда ее в последний раз навестил шаттл Endeavour. К тому моменту орбитальный форпост состоял из 14 герметичных модулей. Его длина достигала 72 м, ширина (с учетом ферменных конструкций) — 108 м, объем внутреннего пространства — 930 м³, масса — около 420 тонн. В общей сложности строительство станции потребовало 36 полетов шаттлов, а также ряда запусков обычных ракет.
Впрочем, и после ухода шаттлов «на пенсию» процесс роста МКС не прекратился. В 2016 году орбитальный форпост пополнился экспериментальным надувным модулем BEAM. Изначально срок его эксплуатации должен был составить два года, но в дальнейшем решено было сделать отсек постоянной частью комплекса. В 2021-м в состав станции вошел многострадальный российский модуль «Наука», изготовление которого началось еще в 1990-х.
Рабочие будни МКС
Ежедневная деятельность станции регулируется большим количеством документов, начиная специальным межправительственным соглашением и заканчивая договоренностями и меморандумами, заключенными между отдельными странами-участницами. Они определяют юридическую принадлежность модулей комплекса, разграничивают порядок использования его ресурсов и зоны ответственности сторон. В настоящее время численность постоянного экипажа МКС составляет семь человек.
Основное предназначение МКС — использование ее в качестве площадки для осуществления исследований, возможных лишь в условиях космического полета. Для этого она оснащена тремя специализированными лабораторными модулями. Проводимые на станции научные изыскания охватывают множество различных сфер — от биологических опытов до изучения поведения огня в невесомости.
По большому счету, постоянное пребывание людей на станции уже является масштабным экспериментом. Данные о том, как долговременное нахождение в условиях невесомости и повышенного уровня радиации сказывается на человеческом организме, закладывают важный фундамент будущих экспедиций к Марсу и другим планетам.
Огромный интерес ученых вызывает и то, как пребывание в космосе влияет на саму конструкцию станции — ее модули, их внутреннюю и внешнюю обшивку, солнечные батареи. Не секрет, что за двадцать лет службы МКС обзавелась собственной «биосферой» — колониями бактерий и грибков, поселившихся внутри жилых отсеков. То, как эти организмы адаптировались к условиям невесомости и изменились по сравнению с наземными сородичами, также является предметом отдельных научных исследований.
Конечно, в любых разговорах об МКС рано или поздно проскакивает один и тот же вопрос, суть которого сводится к экономической выгоде. По подсчетам, суммарная стоимость строительства и обслуживания орбитального комплекса уже достигла суммы порядка 150 млрд долларов. Насколько научная отдача от него оправданна с точки зрения вложенных ресурсов?
На этот счет можно услышать абсолютно противоположные оценки — от чрезвычайно оптимистичных до крайне скептических. Согласно достаточно распространенному мнению, научная ценность комплекса существенно преувеличена. Куда большей отдачи можно было бы добиться, вложив потраченные на МКС средства в автоматические зонды и различные проекты на Земле.
К большому сожалению, оценить в долларах ценность результатов орбитальных экспериментов крайне сложно. Да, возможно, некоторые из них действительно было бы дешевле провести с использование роботов или на Земле. В то же время многие из проводимых на станции исследований могут быть осуществлены только в космосе и только с участием людей. К тому же история науки богата примерами, когда результаты экспериментов находили применение, казалось бы, в совершенно несвязанных сферах. Из-за этого невозможно предугадать заранее, какой из них в итоге будет иметь большую ценность, а какой — меньшую.
К тому же не стоит забывать, что в науке не бывает плохих результатов. Если опыт эксплуатации МКС позволит человечеству в будущем строить более эффективные и дешевые космические поселения — значит, мы вправе сказать, что станция выполнила свою роль. Ведь, в конце концов, невозможно покорить космос, все время оставаясь на Земле.
Основные угрозы для МКС
Учитывая всю технологическую сложность орбитального комплекса, неудивительно, что за годы его существования на его борту произошел ряд инцидентов и аварийных ситуаций. Это и поломки различных компонентов, и отказы компьютеров, и утечки аммиака из системы охлаждения. Также можно вспомнить историю с самопроизвольным включением двигателей модуля «Наука», из-за чего на МКС впервые была объявлена аварийная ситуация. К счастью, во время этого инцидента станция повреждений не получила.
Одну из крупнейших угроз для орбитального форпоста, пожалуй, представляет космической мусор. По свидетельству выходивших в открытый космос членов экипажа, внешняя обшивка модулей, поверхности солнечных батарей и защитные экраны покрыты большим количеством выбоин, оставшихся после попадания в них крохотных частичек, в основной своей массе имеющих техногенное происхождение. МКС регулярно приходится выполнять маневры уклонения от крупных фрагментов, способных пробить ее корпус. В нескольких случаях, когда опасность была обнаружена слишком поздно для своевременного изменения орбиты, экипажу приходилось надевать скафандры и переходить на борт космических кораблей, чтобы иметь возможность оперативно эвакуироваться на Землю.
Вторую по значимости угрозу для станции создает россия. После начала широкомасштабного вторжения в Украину она несколько раз шантажировала других участников проекта угрозами уйти с МКС и отсоединить свой сегмент. Но сейчас уже все поняли, что это было не более чем блефом. Учитывая нынешнее положение российской космической индустрии, создать собственную орбитальную станцию она не в состоянии. Так что, несмотря на все громкие слова, не похоже, чтобы россия действительно собиралась уйти.
Значительно большую опасность создают ее безответственные действия, вроде проведенного в конце 2021 года испытания противоспутникового оружия, серьезно увеличившего угрозу столкновения станции с фрагментами космического мусора. По иронии судьбы, судя по всему, сильнее всех от этих действий пострадала сама россия. Существует предположение, что цепочка недавних утечек из систем охлаждения российских космических кораблей вызвана попаданиями обломков, образовавшихся в результате такого испытания (американские модули имеют микрометеоритную защиту, благодаря чему они менее чувствительны ко внешнему воздействию).
Будущее МКС
В 2018 году администрация Дональда Трампа опубликовала проект нового бюджета NASA, в котором содержалось предложение прекратить прямое финансирование МКС с 2025-го и после этого «коммерциализировать» станцию, отдав ее в распоряжение частных организаций. Идея заключалась в том, что комплекс продолжит функционировать за счет частных компаний, а также разовых госконтрактов, оплачивающих проведение различных исследований и испытания новых технологий.
Инициатива была достаточно прохладно встречена значительной частью американского научного сообщества. В итоге упоминание о предложении исчезло из последующих редакций документа. В последующем NASA и ее партнеры по МКС договорились о продлении эксплуатации станции до 2030 года.
В то же самое время NASA не отказалась от идеи расширить участие коммерческого сектора. Благо, у этой организации имеется достаточной богатый опыт использования станции с целью поддержки частных компаний. Речь идет, в первую очередь, о программах Commercial Resupply Services и Commercial Crew Program, в рамках которых были разработаны космические корабли, предназначенные для доставки грузов и экипажей на МКС.
В 2020 году NASA подписала контракт с компанией Axiom Space на строительство первого в истории коммерческого жилого модуля. Он будет пристыкован к переднему порту соединительного узла Node 2. Его собираются использовать для проведения экспериментов, разработки новых технологий, а также как место проживания частных астронавтов. Срок его эксплуатации должен составить не менее 5 лет с возможностью последующего продления еще на два года. На данный момент запуск модуля запланирован на вторую половину 2025-го. Предполагается, что впоследствии он будет расширен за счет добавления дополнительных отсеков. Таким образом, со временем станция обзаведется полноценным частным сегментом.
Конечно, у любой техники есть свой предельный срок службы. К 2030 году базовые модули МКС проведут в космосе уже свыше 30 лет, что является весьма солидным показателем. Не исключено, что в итоге NASA примет решение больше не продлевать срок эксплуатации станции. Но это еще не значит, что в ее истории будет поставлена точка. Предполагается, что после того, как страны-участницы примут решение затопить орбитальный форпост, его частный сегмент будет отсоединен от основного комплекса, после чего продолжит существование в виде отдельной станции.
Конечно, пока эта возможность существует лишь на бумаге. Для начала нужно, чтобы МКС действительно обзавелась полноценным частным сегментом. Но если это действительно произойдет, то частичка орбитального форпоста человечества сможет продолжить свое существование и развитие после прекращения его эксплуатации. Кто знает, возможно, со временем ее станут называть девятым чудом света…
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
