Час від часу на нічному небі можна побачити яскраву зірку, що швидко рухається, блиск якої співставний із блиском Венери. Це Міжнародна космічна станція (МКС) — найбільший в історії об’єкт, збудований у космосі.
Ми звикли сприймати її як щось звичайне, зовсім не замислюючись над тим, що саме існування орбітального комплексу є наочним свідченням тріумфу людської думки. МКС є найскладнішою та найдорожчою спорудою сучасності, давно вже заслуживши звання восьмого дива світу. 20 листопада з дня початку будівництва станції виповнилося рівно 25 років. У цьому матеріалі ми згадаємо непросту історію її народження.
Від Skylab до Alpha
Витоки концепції МКС потрібно шукати ще в середині 1970-х років. У ті часи NASA розпочала створення кораблів багаторазового використання Space Shuttle. Вважалося, що вони повністю революціонізують усю космічну індустрію. Виходячи з цього, керівництво аерокосмічної адміністрації дійшло висновку, що «човникам» буде потрібна якась база — довготерміновий опорний пункт для наукових і виробничих операцій на навколоземній орбіті.
Початково це завдання збиралися покласти на станцію Skylab. Передбачалося, що після введення шатлів в експлуатацію вони піднімуть її орбіту, потім поступово модернізують її та додадуть нові модулі. Але ці плани так і лишилися на папері. Станція зійшла з орбіти 1979-го — за два роки до першого польоту крилатого корабля.
В результаті NASA довелося починати з чистого аркуша. На початку 1980-х інженери взялися опрацьовувати різні варіанти багатомодульної станції, яку можна було б зібрати на орбіті за допомогою шатлів. Один із проєктів передбачав створення форпосту, що складався зі зв’язки житлових модулів, оточених трикутними сонячними панелями. Ще один варіант ґрунтувався на ідеї збудувати станцію навколо переобладнаного паливного баку «човника».
Наступний варіант мав уже більш знайомий вигляд. Ідея полягала в тому, щоб створити станцію, яка складається з двох частин — енергетичного кластера та блоку житлових модулів. Вони мали сполучатися довгою фермою.
У 1984 році президент Рональд Рейган офіційно оголосив про плани збудувати космічну станцію. Проєкт отримав назву Freedom. Невдовзі фахівцями з Lockheed і McDonnell-Douglas був розроблений тзв. двокільовий дизайн. У ньому кластер із чотирьох модулів (два житлові та два наукові) розташовувався в центрі споруди. Конструктори стверджували, що таке компонування забезпечить стабільніші умови для досліджень космосу.
Також пропонувалось обладнати станцію двома стикувальними портами для супутників і кріслами MMU, призначеними для пересування астронавтів у відкритому космосі. Тоді вважалося, що вони, крім наукових досліджень, займатимуться регулярним обслуговуванням і ремонтом космічної техніки. Постійний екіпаж «двокільової» Freedom мав складатися з 8 осіб. Запуск першого модуля запланували на січень 1993 року. Загальна вартість будівництва станції оцінювалась у 18 млрд доларів, необхідна для нього кількість запусків шаттлів — у 21.
Далеко не всі експерти та співробітники NASA дали проєкту позитивні оцінки. Багато хто вказував на те, що подібна конструкція надмірно складна, незручна в обслуговуванні та піддаватиме екіпаж непотрібному ризику під час робіт у відкритому космосі. Іншою проблемою було те, що на станції не передбачалося наявності рятувального корабля на випадок якоїсь НП (через те, що американські космоплани не мали технічної можливості перебувати в космосі більше кількох тижнів).
Потім сталася катастрофа шаттлу Challenger. Флот «човників» виявився прикутим до землі на кілька років, і NASA була змушена внести ряд змін як у їхню конструкцію, так і до прийнятих усередині організації стандартів безпеки. Це призвело до корінної переоцінки термінів і вартості будівництва Freedom. За новими розрахунками, для складання станції потрібно було вже понад 30 запусків багаторазових кораблів.
Щоб хоч якось зменшити витрати, було ухвалено рішення відмовитися від одного зі стикувальних портів для супутників. Також NASA офіційно запропонувала ESA, JAXA та CSA приєднатися до проєкту. Європейці та японці мали побудувати по одному лабораторному модулю, канадці — роботизовану руку-маніпулятор. Таким чином, із чисто американської станції Freedom перетворилася на міжнародну програму.
Роком пізніше дизайн комплексу знову зазнав корінної переробки. Було вирішено відмовитися від двокільової схеми на користь конструкції з однією довгою фермою (тзв. Baseline Сonfiguration), що ззовні вже нагадувала МКС. Будівництво станції збиралися розбити на два етапи. В рамках першої фази передбачалося вивести на орбіту ключові модулі, а потім уже приступити до збирання ферми та встановлення на неї сонячних панелей. Загалом оновлена Freedom мала складатися з двох житлових і трьох лабораторних модулів. На той момент NASA остаточно відмовилася від ідеї використовувати комплекс для ремонту й обслуговування космічної техніки. Тому з дизайну прибрали порти для стикування супутників і розміщення пристроїв MMU.
У 1988-му NASA дала зелене світло проєкту Freedom і навіть розпочала створення обладнання для станції. Однак незабаром сталася чергова зміна дизайну, викликана вже фінансовими міркуваннями. Наприкінці 1980-х бюджет організації було скорочено, і вона виявилася неспроможною забезпечити фінансування проєкту в запланованому обсязі. В результаті станція суттєво зменшилась у розмірах, а її екіпаж скоротили до чотирьох астронавтів. Дата запуску першого модуля посунулася на 1995 рік. «Урізаний» варіант отримав іронічне прізвисько Fred.
Та навіть після цього доля міжнародної станції все одно висіла на волосині. Конгрес не горів бажанням продовжувати спонсорувати програму, на яку вже було витрачено чималі гроші, але за якою так і не було зроблено жодного запуску. Влітку 1993 року американські законодавці провели голосування за пропозицію закрити проєкт. Для її прийняття не вистачило лише одного голосу.
В цій ситуації у NASA лишалася єдина можливість врятувати станцію — залучити росію. Восени 1993 року відбулися переговори, після яких було оголошено про досягнення історичної домовленості. Російська федерація зобов’язалася надати для комплексу базовий блок від станції «Мір-2» (перейменований у «Звєзду»), а також збудувати функціональний модуль «Заря». Для позначення нової конфігурації деякий час використовувалось ім’я Alpha, але в підсумку в побуті закріпилась офіційна назва — Міжнародна космічна станція.
Об’єднання проєктів було розумним компромісом в умовах, коли ані той, ані інший учасник не міг самостійно реалізувати національну програму зі створення орбітальної станції. Воно мало також певне політичне підґрунтя. На той час американський уряд дуже боявся, що в умовах розвалу космічної галузі російські ракетні фахівці можуть переїхати до ворожих США країн. Залучення росії до будівництва МКС забезпечило їх роботою на багато років наперед. Звісно, на той момент ще ніхто не знав, що в майбутньому сама росія знову стане ворожою країною.
Збирання МКС
Будівництво МКС розпочалося 20 листопада 1998 року. Того дня ракета «Протон-К» вивела на орбіту її перший елемент — модуль «Заря». За кілька тижнів відбувся запуск шатла Endeavour. Він пристикував до «Зарі» модуль Unity. 10 грудня 1998-го новий орбітальний комплекс прийняв постояльців. Космонавт Сєргєй Крікальов і астронавт Роберт Кабана стали першими людьми, які увійшли до станції. Втім, це був лише короткочасний візит. Можливість підтримувати постійний екіпаж з’явилася лише після того, як у липні 2000-го до складу МКС увійшов службовий модуль «Звєзда».
Повноцінне функціонування МКС розпочалося 2 листопада 2000 року. Того дня з нею зістикувався корабель «Союз ТМ-31». Він доставив на борт станції екіпаж першої основної експедиції у складі астронавта Вільяма Шеперда, а також космонавтів Юрія Гідзенка та Сєргєя Крікальова. З того самого дня орбітальний комплекс постійно є заселеним.
Але це був лише початок. З наступними запусками станція продовжувала приростати новими компонентами та відсіками. Абсолютна більшість із них доставлялася на орбіту за допомогою багаторазових кораблів. Вони ж використовувалися для постачання комплексу всім необхідним. Це мало не стало ахіллесовою п’ятою проєкту. В лютому 2003 року шатл Columbia зруйнувався під час входу в атмосферу. Катастрофа поставила під питання як подальшу долю програми Space Shuttle, так і самої МКС.
Врешті NASA все ж прийняла рішення продовжити експлуатацію «човників» до завершення будівництва орбітального комплексу. 2005 року його збирання було відновлено. Згодом він поповнився лабораторними модулями, кількома роботизованими руками-маніпуляторами та славетною фермовою конструкцією, до якої кріпляться основні сонячні батареї (саме завдяки їм МКС так яскраво сяє на нічному небі).
Основний етап збирання МКС завершився у травні 2011 року, коли її востаннє відвідав шатл Endeavour. На той момент орбітальний форпост складався з 14 герметичних модулів. Його довжина сягала 72 м, ширина (з урахуванням фермових конструкцій) — 108 м, об’єм внутрішнього простору — 930 м³, маса — біля 420 тонн. Загалом будівництво станції вимагало 36 польотів шаттлів, а також ряду запусків звичайних ракет.
Втім, і після виходу шаттлів «на пенсію» процес зростання МКС не припинився. У 2016 році орбітальний форпост поповнився експериментальним надувним модулем BEAM. Спочатку термін його експлуатації мав скласти два роки, але у подальшому було вирішено зробити відсік постійною частиною комплексу. 2021-го до складу станції увійшов багатостраждальний російський модуль «Наука», виготовлення якого почалося ще в 1990-х.
Робочі будні МКС
Щоденна діяльність станції регулюється великою кількістю документів, починаючи спеціальною міжурядовою угодою і закінчуючи домовленостями та меморандумами, укладеними між окремими країнами-учасницями. Вони визначають юридичну належність модулів комплексу, розмежовують порядок використання його ресурсів і зони відповідальності сторін. Нині чисельність постійного екіпажу МКС становить сім осіб.
Основне призначення МКС — використання її у якості майданчику для здійснення досліджень, можливих лише в умовах космічного польоту. Для цього вона обладнана трьома спеціалізованими лабораторними модулями. Наукові дослідження, що проводяться на станції, охоплюють безліч різних сфер — від біологічних експериментів до вивчення поведінки вогню в невагомості.
За великим рахунком, постійна присутність людей на станції сама по собі є масштабним експериментом. Дані про те, як довготривале перебування в умовах невагомості та підвищеного рівня радіації позначається на людському організмі, закладають важливий фундамент майбутніх експедицій до Марсу й інших планет.
Величезне зацікавлення вчених викликає й те, як перебування в космосі впливає на конструкцію станції — її модулі, їхню внутрішню та зовнішню обшивку, сонячні батареї. Не секрет, що за двадцять років на МКС утворилася власна «біосфера» — колонії бактерій і грибків, які оселилися всередині житлових відсіків. Те, як ці організми адаптувалися до умов невагомості та змінилися порівняно з наземними родичами, також є предметом окремих наукових досліджень.
Звичайно, у будь-яких розмовах про МКС рано чи пізно проскакує одне й те саме питання, суть якого зводиться до економічної вигоди. Згідно з підрахунками, сумарна вартість будівництва та обслуговування орбітального комплексу вже досягла суми близько 150 млрд доларів. Наскільки наукова віддача від нього виправдана з точки зору вкладених ресурсів?
Стосовно цього можна почути абсолютно протилежні оцінки — від надзвичайно оптимістичних до вкрай скептичних. Досить поширена думка, що наукова цінність комплексу суттєво перебільшена. Значно більшої віддачі можна було б досягти, вклавши витрачені на МКС кошти в автоматичні зонди та різні проєкти на Землі.
На превеликий жаль, оцінити в доларах цінність результатів орбітальних експериментів дуже важко. Так, можливо, деякі з них дійсно було б дешевше провести з використанням роботів або на Землі. У той же час багато досліджень, що проводяться на станції, можуть бути здійснені тільки в космосі та лише за участі людей. До того ж історія науки рясніє прикладами, коли результати експериментів знаходили застосування, здавалося б, у зовсім неспоріднених сферах. Через це неможливо передбачити заздалегідь, який із них у підсумку матиме більшу цінність, а який — меншу.
До того ж не варто забувати, що в науці немає поганих результатів. Якщо досвід експлуатації МКС дозволить людству в майбутньому будувати більш ефективні та дешевші космічні поселення, ми матимемо право сказати, що станція виконала свою роль. Зрештою, неможливо підкорити космос, увесь час лишаючись на Землі.
Основні загрози для МКС
Враховуючи всю технологічну складність орбітального комплексу, не дивно, що за роки його існування на його борту сталася низка інцидентів і аварійних ситуацій. Це були й поломки різних компонентів, і відмови комп’ютерів, і витоки аміаку з системи охолодження. Також можна згадати історію з мимовільним увімкненням двигунів модуля «Наука», через що на МКС уперше довелось оголосити аварійну ситуацію. На щастя, під час цього інциденту станція пошкоджень не зазнала.
Однією з найбільших загроз для орбітального форпосту, напевно, є космічне сміття. За свідченнями членів екіпажу, які виходили у відкритий космос, зовнішня обшивка модулів, поверхні сонячних батарей і захисні екрани вкриті великою кількістю вибоїн, що лишилися після влучання в них крихітних частинок, в основному техногенного походження. МКС регулярно мусить виконувати маневри ухилення від великих фрагментів, здатних пробити її корпус. У кількох випадках, коли небезпека була виявлена занадто пізно для своєчасної зміни орбіти, екіпажу доводилося надягати скафандри та переходити на борт космічних кораблів, аби мати можливість оперативно евакуюватися на Землю.
Другу за значимістю загрозу для станції створює росія. Після початку повномасштабного вторгнення в Україну вона кілька разів шантажувала інших учасників проєкту погрозами піти з МКС і від’єднати свій сегмент. Але зараз уже всі зрозуміли, що це був не більше ніж блеф. З огляду на нинішнє становище російської космічної промисловості, створити власну орбітальну станцію вона не здатна. Тож, незважаючи на всі гучні слова, не схоже, щоб росія справді збиралася піти.
Значно більшу небезпеку створюють її безвідповідальні дії, на кшталт проведених у кінці 2021 року випробувань протисупутникової зброї, які суттєво збільшили загрозу зіткнення станції з фрагментами космічного сміття. За іронією долі, схоже на те, що найсильніше від цих дій постраждала сама росія. Існує припущення, що ланцюжок недавніх витоків із систем охолодження російських космічних кораблів спричинений влучаннями уламків, утворених у результаті такого випробування (американські модулі мають мікрометеоритний захист, завдяки чому вони менш чутливі до зовнішнього впливу).
Майбутнє МКС
2018 року адміністрація Дональда Трампа опублікувала проєкт нового бюджету NASA, в якому містилася пропозиція припинити пряме фінансування МКС із 2025-го та після цього «комерціалізувати» станцію, віддавши її у розпорядження приватних організацій. Ідея полягала в тому, що комплекс продовжить функціонувати за рахунок приватних компаній, а також разових держконтрактів, які б оплачували проведення різноманітних досліджень і випробувань нових технологій.
Ініціативу досить прохолодно зустріла значна частина американської наукової спільноти. В результаті згадка про цю пропозицію зникла з наступних редакцій документа. У подальшому NASA та її партнери по МКС домовилися про продовження експлуатації станції до 2030 року.
У той же час NASA не відмовилась від ідеї розширити участь комерційного сектора. На щастя, ця організація має достатньо багатий досвід використання станції з метою підтримки приватних компаній. Ідеться насамперед про програми Commercial Resupply Services і Commercial Crew Program, у межах яких були розроблені космічні кораблі, призначені для доставки вантажів і екіпажів на МКС.
У 2020 році NASA підписала контракт із компанією Axiom Space на будівництво першого в історії комерційного житлового модуля. Він буде пристикований до переднього порту з’єднувального вузла Node 2. Його збираються використовувати для проведення експериментів, розробки нових технологій, а також як місце проживання приватних астронавтів. Термін його експлуатації становитиме не менше 5 років із можливістю подальшого продовження ще на два роки. На даний момент запуск модуля заплановано на другу половину 2025 року. Передбачається, що згодом його буде розширено за рахунок добудови додаткових відсіків. Таким чином, згодом станція матиме повноцінний приватний сегмент.
Зрозуміло, що будь-яка техніка має свій граничний термін служби. До 2030-го базові модулі МКС проведуть у космосі вже понад 30 років, що є дуже солідним показником. Не виключено, що в результаті NASA вирішить більше не продовжувати експлуатацію станції. Але це ще не означає, що в її історії буде поставлено крапку. Передбачається, що після того, як країни-учасниці ухвалять рішення затопити орбітальний форпост, його приватний сегмент буде від’єднаний від основного комплексу, після чого продовжить існування у вигляді окремої станції.
Звичайно, наразі ця можливість існує лише на папері. Для початку потрібно, щоб МКС дійсно отримала повноцінний приватний сегмент. Але якщо це справді станеться, то частка орбітального форпосту людства зможе продовжити своє існування та розвиток після припинення його експлуатації. Хто знає, можливо, згодом її називатимуть дев’ятим дивом світу…
Тільки найцікавіші новини та факти в нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
