Международная космическая станция
STS-134 International Space Station after undocking.jpg
Флаг БельгииФлаг ГерманииФлаг ДанииФлаг ИспанииФлаг ИталииФлаг КанадыФлаг НидерландовФлаг НорвегииФлаг РоссииФлаг СШАФлаг ФранцииФлаг ШвейцарииФлаг ШвецииФлаг Японии
Фото МКС: 30 мая 2011 года
ISS insignia.svg
Эмблема МКС
Общие сведения
Тип КА Орбитальная станция
Начало эксплуатации 20 ноября 1998 года
Суток на орбите 7485 (на 19.05.2019)
Технические характеристики
Масса 417 289 кг[1]
Длина 109 м[2]
Ширина 73,15 мфермами)
Высота 27,4 м (на 22.02.2007)[3]
Жилой объём 916 м³
Давление 1 атм.[4]
Температура ~26,9 °C (в среднем)[4][5]
Электрическая мощность солнечных батарей 110 кВт[6]
Полётные данные станции
Перигей 413 км[7]
Апогей 418 км[7]
Наклонение 51,63°[8]
Высота орбиты 337—430 км[8]
Орбитальная скорость ~7,6 км/с[9]
Период обращения 92 мин 53 секунд (на 17.08.2013)[7]
Оборотов в день 15.5 (на 17.08.2013)[7]
Всего оборотов 117888 (на 19.05.2019)
Пройденное расстояние ~4 983 896 232 км
Полётные данные экипажа
Членов экипажа до 6 (на сегодня 3)
Обитаема с 2 ноября 2000 года
Дней обитания 6772 (на 19.05.2019)
Текущая экспедиция МКС-58
Пристыкованные корабли
Пилотируемые корабли Союз МС-11
Союз МС-12
Грузовые корабли Прогресс МС-10

Прогресс МС-11
SpaceX CRS-17

Основные модули станции
Флаг России Российский сегмент МКС:
Заря, Звезда, Пирс, Рассвет, Поиск
Флаг США Американский сегмент МКС:
Юнити, Дестини, Квест, Гармония, Транквилити, Купол, BEAM, Флаг ЕС Коламбус, Флаг ЕС Леонардо, Флаг Японии Кибо
Строение МКС
ISS configuration 2017-06 en.svg
Официальный сайт
Прямая WEB-трансляция с борта МКС
Это аудиостатья. Кликните, чтобы прослушать
Прослушать введение в статью
Прослушайте статью полностью в разделе «Ссылки».
Этот звуковой файл был создан в рамках проекта «Аудиостатьи» на основе версии этой статьи от 2 августа 2008 года и не отражает правки, сделанные после этой даты.

Междунаро́дная косми́ческая ста́нция, сокр. МКС (англ. International Space Station, сокр. ISS) — пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс; эксплуатируется с конца 1998 года по настоящее время (странами согласована эксплуатация по 2024 год включительно, рассматривается продление срока работы до 2028, 2030 года). МКС — совместный международный проект, в котором участвуют 14 стран: США, Россия, Япония, Канада и входящие в Европейское космическое агентство Бельгия, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Франция, Швейцария, Швеция[10][11][12] (первоначально в составе участников были Бразилия[комм. 1] и Великобритания[комм. 2]).

Управление МКС осуществляется: российским сегментом — из Центра управления космическими полётами в Королёве, американским сегментом — из Центра управления полётами имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Управление лабораторных модулей — европейского «Коламбус» и японского «Кибо» — контролируют Центры управления Европейского космического агентства (Оберпфаффенхофен, Германия) и Японского агентства аэрокосмических исследований (г. Цукуба)[13]. Между Центрами идёт постоянный обмен информацией.

История создания

В 1984 году Президент США Рональд Рейган объявил о начале работ по созданию международной орбитальной станции[14]; в 1988 году проектируемая станция была названа «Freedom» («Свобода»). В то время это был совместный проект США, ЕКА, Канады и Японии. Планировалась крупногабаритная управляемая станция, модули которой будут доставляться по очереди на орбиту кораблями «Спейс шаттл». Но к началу 1990-х годов выяснилось, что стоимость разработки проекта слишком велика и было принято решение создать станцию совместно с Россией[15].

Россия, унаследовавшая от СССР опыт создания и выведения на орбиту орбитальных станций «Салют», а также станции «Мир», планировала в начале 1990-х создание станции «Мир-2», но в связи с экономическими трудностями проект был приостановлен.

17 июня 1992 года Россия и США заключили соглашение о сотрудничестве в исследовании космоса. В соответствии с ним Российское космическое агентство (РКА) и НАСА разработали совместную программу «Мир — Шаттл». Эта программа предусматривала полёты американских многоразовых кораблей «Спейс Шаттл» к российской космической станции «Мир», включение российских космонавтов в экипажи американских шаттлов и американских астронавтов в экипажи кораблей «Союз» и станции «Мир».

В ходе реализации программы «Мир — Шаттл» родилась идея объединения национальных программ создания орбитальных станций.

В марте 1993 года генеральный директор РКА Юрий Коптев и генеральный конструктор НПО «Энергия» Юрий Семёнов предложили руководителю НАСА Дэниелу Голдину создать Международную космическую станцию. При этом, в 1993 году в США многие политики были против строительства космической орбитальной станции — в июне 1993 в Конгрессе США обсуждалось предложение об отказе от создания Международной космической станции; это предложение не было принято с перевесом только в один голос: 215 голосов за отказ, 216 голосов за строительство станции.

2 сентября 1993 года вице-президент США Альберт Гор и председатель Совета Министров РФ Виктор Черномырдин объявили о новом проекте «подлинно международной космической станции». С этого момента официальным названием станции стало «Международная космическая станция»[15], хотя параллельно использовалось и неофициальное — космическая станция «Альфа»[16]. 1 ноября 1993 РКА и НАСА подписали «Детальный план работ по Международной космической станции».

МКС, июль 1999 года. Вверху модуль «Юнити», внизу, с развёрнутыми панелями солнечных батарей — «Заря»
МКС, июль 2000 года. Пристыкованные модули сверху вниз: «Юнити», «Заря», «Звезда» и корабль «Прогресс»
МКС, апрель 2002 года
МКС, август 2005 года
МКС, сентябрь 2006 года
МКС, август 2007 года
МКС, июнь 2008 года
МКС, март 2011 года

23 июня 1994 года Ю. Коптев и Д. Голдин подписали в Вашингтоне «Временное соглашение по проведению работ, ведущих к российскому партнёрству в Постоянной пилотируемой гражданской космической станции», в рамках которого Россия официально подключилась к работам над МКС[17]. В ноябре 1994 в Москве состоялись первые консультации российского и американского космических агентств; были заключены контракты с фирмами-участницами проекта — «Боинг» и РКК «Энергия».

В марте 1995 года в Космическом центре им. Л. Джонсона в Хьюстоне был утверждён эскизный проект станции. В 1996 году была утверждена конфигурация станции, состоящая из двух сегментов — российского (модернизированный вариант «Мир-2») и американского (с участием Канады, Японии, Италии, стран — членов Европейского космического агентства и Бразилии).

Последовательность сборки МКС

20 ноября 1998 года Россия вывела на орбиту первый элемент МКС — функционально-грузовой блок «Заря». Запуск был произведён при помощи ракеты «Протон-К» (ФГБ).

7 декабря 1998 шаттл «Индевор» пристыковал к модулю «Заря» американский модуль «Юнити».

10 декабря 1998 года был открыт люк в модуль «Юнити», и Роберт Кабана и Сергей Крикалёв, как представители США и России, вошли внутрь станции.

26 июля 2000 года к функционально-грузовому блоку «Заря» был пристыкован служебный модуль (СМ) «Звезда».

2 ноября 2000 года транспортный пилотируемый корабль (ТПК) «Союз ТМ-31» доставил на борт МКС экипаж первой основной экспедиции.

7 февраля 2001 года экипажем шаттла «Атлантис» в ходе миссии STS-98 к модулю «Юнити» присоединён американский научный модуль «Дестини».

18 апреля 2005 года глава НАСА Майкл Гриффин на слушаниях сенатской комиссии по космосу и науке заявил о необходимости временного сокращения научных исследований на американском сегменте станции. Это требовалось для высвобождения средств на форсированную разработку и постройку нового пилотируемого корабля (CEV). Новый пилотируемый корабль был необходим для обеспечения независимого доступа США к станции, поскольку после катастрофы «Колумбии» 1 февраля 2003 года США временно не имели такого доступа к станции до июля 2005 года, когда возобновились полёты шаттлов. После катастрофы «Колумбии» количество членов долговременных экипажей МКС было сокращено с трёх до двух. Это было связано с тем, что снабжение станции материалами, необходимыми для жизнедеятельности экипажа, осуществлялось только российскими грузовыми кораблями «Прогресс».

26 июля 2005 года полёты шаттлов возобновились успешным стартом шаттла «Дискавери». До планируемого конца эксплуатации шаттлов (2010 год) предусматривалось совершить 17 полётов. В ходе этих полётов на МКС было доставлено оборудование и модули, необходимые как для достройки станции, так и для модернизации части оборудования, в частности — канадского манипулятора.

Второй полёт шаттла после катастрофы «Колумбии» (Шаттл «Дискавери» STS-121) состоялся в июле 2006 года. На этом шаттле на МКС прибыл немецкий космонавт Томас Райтер, который присоединился к экипажу долговременной экспедиции МКС-13. Таким образом, в долговременной экспедиции на МКС после трёхлетнего перерыва вновь стали работать три космонавта.

Стартовавший 9 сентября 2006 года челнок «Атлантис» доставил на МКС два сегмента ферменных конструкций МКС, две панели солнечных батарей, а также радиаторы системы терморегулирования американского сегмента.

23 октября 2007 года на борту шаттла «Дискавери» прибыл американский модуль «Гармония», его временно пристыковали к модулю «Юнити». После перестыковки 14 ноября 2007 модуль «Гармония» был на постоянной основе соединён с модулем «Дестини». Построение основного американского сегмента МКС завершилось.

В 2008 году станция увеличилась на две лаборатории: 11 февраля был пристыкован модуль «Коламбус», созданный по заказу Европейского космического агентства, а 14 марта и 4 июня были пристыкованы два из трёх основных отсеков лабораторного модуля «Кибо», разработанного Японским агентством аэрокосмических исследований — герметичная секция «Экспериментального грузового отсека» (ELM PS) и герметичный отсек (PM).

В 2008—2009 гг. начата эксплуатация новых транспортных кораблей: «ATV» (Европейское космическое агентство, первый запуск состоялся 9 марта 2008 года, полезный груз — 7,7 тонны, один полёт в год) и «H-II Transport Vehicle» (Японское агентство аэрокосмических исследований; первый запуск состоялся 10 сентября 2009 года, полезный груз — 6 тонн, один полёт в год).

С 29 мая 2009 года начал работу долговременный экипаж МКС-20 численностью шесть человек, доставленный в два приёма: первые три человека прибыли на «Союз ТМА-14», затем к ним присоединился экипаж «Союз ТМА-15»[18]. В немалой степени увеличение экипажа произошло благодаря тому, что увеличились возможности доставки грузов на станцию.

12 ноября 2009 года к станции пристыкован малый исследовательский модуль МИМ-2, разработанный на базе стыковочного узла «Пирс» и незадолго до запуска получивший название «Поиск». Это был четвёртый модуль российского сегмента станции. Возможности модуля позволяют производить на нём некоторые научные эксперименты[19], а также одновременно выполнять функцию причала для российских кораблей[20].

18 мая 2010 года к МКС был успешно пристыкован российский малый исследовательский модуль «Рассвет» (МИМ-1). Операция по пристыковке «Рассвета» к российскому функционально-грузовому блоку «Заря» была осуществлена манипулятором американского космического челнока «Атлантис», а затем манипулятором МКС[21][22].

16 апреля 2016 года к МКС (к модулю «Транквилити») был пристыкован модуль BEAM, разработанный частной космической компанией Bigelow Aerospace, — первый модуль МКС, разработанный частной фирмой[23]. Модуль используется для проведения экспериментов по измерению уровня радиации и воздействия микрочастиц[24].

См. также информацию из других источников

В феврале 2010 года Многосторонний совет по управлению Международной космической станцией подтвердил, что не существует никаких известных на этом этапе технических ограничений на продолжение эксплуатации МКС после 2015 года, а администрация США предусмотрела дальнейшее использование МКС по меньшей мере до 2020 года[28]. НАСА и Роскосмос рассматривали продление этого срока по меньшей мере до 2024 года[29], с возможным продлением до 2027 года[30]. Однако в мае 2014 года вице-премьер России Дмитрий Рогозин заявил, что Россия не намерена продлевать эксплуатацию Международной космической станции после 2020 года[31].

В 2011 году были завершены полёты многоразовых кораблей типа «Космический челнок».

22 мая 2012 года с космодрома на мысе Канаверал запущена ракета-носитель «Falcon 9» с частным космическим грузовым кораблём «Dragon», который состыковался с МКС 25 мая. Это был первый в истории испытательный полёт к Международной космической станции частного космического корабля.

18 сентября 2013 года впервые сблизился с МКС и был пристыкован частный автоматический грузовой космический корабль снабжения «Сигнус».

16 мая 2016, с 7:35 до 9:10 мск, Международная космическая станция (МКС) совершила свой 100-тысячный виток вокруг Земли[32].

19 августа 2016 на американском сегменте МКС поверх гермоадаптера-2 был пристыкован новый международный стыковочный адаптер IDA-2, предназначенный для стыковки пилотируемых кораблей, запускаемых по программе НАСА.

Летом 2017 года на станцию доставлен и установлен на транспортно-складской палете-2 прибор «Найсер», предназначенный для наблюдения пульсаров.

13 апреля 2018 года астронавты, находящиеся на борту Международной Космический Станции, произвели процедуру установки 314-килограммового набора инструментов Space Storm Hunter, предназначенного для изучения земных гроз и штормов[33].

3 марта 2019 года к МКС впервые пристыковался частный пилотируемый космический корабль Crew Dragon от компании SpaceX. Экипаж имитировал манекен Рипли[34].

Планируемые события

В 2020 году.[35] к МКС планируется пристыковать российский 25-тонный многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Он встанет на место модуля «Пирс», который будет отстыкован и затоплен. Помимо прочего, новый российский модуль полностью возьмёт на себя функции «Пирса».

После стыковки с МКС модуля «Наука» к российскому сегменту в 2022 году планируется пристыковать узловой модуль с дополнительными стыковочными узлами[35], а также научно-энергетический модуль «НЭМ-1» (в 2022 году)[35], так же ранее планировался модуль «НЭМ-2»[36].

В случае принятия решения об окончании эксплуатации станции планируется сведение её с орбиты. В данное время согласовано финансирование и эксплуатация МКС по 2024 год включительно, рассматривается дальнейший цикл продления до 2028, 2030 года. Рассматривались предложения отделения в 2024 году от МКС российского сегмента из трех модулей («лабораторный модуль», узловой модуль, «научно-энергетический модуль») и создание на их базе национальной космической станции.

Станцию, как и другие космические объекты, должны затопить в Тихом океане, выбрав для этого несудоходный район. По предварительным оценкам, несгоревшими останутся около 120 тонн обломков при общей массе космической станции более 400 тонн. Траектория снижения МКС с высоты 400 км состоит из нескольких этапов. Когда она достигнет 270-километровой орбиты, время снижения до поверхности Земли займет примерно месяц. Разделение станции порционно на высотах в 110, 105 и 75 километров позволит расширить зону падения обломков до 6 тысяч километров. Какие установки будут задействованы для ликвидации МКС пока не определено. Рассматриваются варианты с двигателями модуля «Звезда», либо комбинацией нескольких «Прогрессов»[37].

На российском модуле Международной космической станции установят научный комплекс для создания уточнённой карты всего звёздного неба. Комплекс «Мониторинг всего неба» будет составлять карту расположения всех объектов на небесной сфере в течение трёх лет.[38]

Устройство станции

Модули и составляющие части

В основу устройства станции заложен модульный принцип. Сборка МКС происходит путём последовательного добавления к комплексу очередного модуля или блока, который соединяется с уже доставленным на орбиту.

На 2018 год в состав МКС входит 15 основных модулей: российские — «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет»; американские — «Юнити», «Дестини», «Квест», «Гармония», «Транквилити», «Купола», «Леонардо»; европейский «Коламбус»; японский «Кибо» (состящий из двух частей); а также экспериментальный модуль «BEAM»[39].

На схеме изображены все основные и второстепенные модули, которые являются частью станции (закрашенные) или планируются для доставки (незакрашенные):


Прогресс
МС-10
Российский
стыковочный узел
Солнечная
батарея
Звезда
(служебный модуль)
Солнечная
батарея
Союз
МС-11
Российский
стыковочный узел
Поиск
Пирс
(стыковочный модуль)
Российский
стыковочный узел
Прогресс
МС-11
МЛМ-У («Наука»)
(заменит «Пирс»)
ERA (план)
(манипулятор)
«Причал»
НЭМ
Солнечная
батарея
Заря
(первый модуль)
Солнечная
батарея
РассветРоссийский
стыковочный узел
Союз
МС-12
Гермопереходник
PMA-1
Стыковочный узел
CBM
Leonardo
(многоцелевой модуль)
BEAM
(надувной модуль)
Quest
(шлюзовой отсек)
Unity
(узловой модуль)
Tranquility
(жилой модуль)
склад-платформа
ESP-2
Купол
(обзорный модуль)
Солнечная
батарея
Солнечная
батарея
Терморадиатор
Терморадиатор
Солнечная
батарея
Солнечная
батарея
Детектор AMS,
палета ELC-2
Ферма Z1
Палета ELC-3
Ферма S5/S6Ферма S3/S4Ферма S1Ферма S0Ферма P1Ферма P3/P4Ферма P5/P6
склад-платформа
ESP-3, палета ELC-4
Палета ELC-1
Dextre
(манипулятор)
Canadarm2
(манипулятор)
Солнечная
батарея
Солнечная
батарея
Солнечная
батарея
Солнечная
батарея
склад-платформа
ESP-1
Destiny
(лабораторный модуль)
стыковочный узел
IDA-3
гермосекция Kibo
стыковочный узел
CBM
Гермопереходник
PMA-3
манипулятор
Kibo
Забортное
оборудование
Columbus
(лабораторный модуль)
Harmony
(узловой модуль)
Kibo
(лабораторный модуль)
внешняя платформа
Kibo
Гермопереходник
PMA-2
стыковочный узел
IDA-2

Расположение модулей относительно друг друга часто меняется. На схеме показано их текущее расположение. Расположение компонентов станции, планируемое к окончанию строительства, можно увидеть в шаблоне Схема МКС (см. внизу). Синим цветом показаны герметичные части станции и пристыкованные к ней корабли. Забортные конструкции показаны жёлтым и красным цветом. Сверху на схеме кормовая часть станции. Слева находится зенит, справа — надир (направление к Земле).

На схеме изображены:

  • «Заря» — функционально-грузовой модуль «Заря», первый из доставленных на орбиту модулей МКС. Масса модуля — 20 тонн, длина — 12,6 м, диаметр — 4 м, объём — 80 м³. Оборудован реактивными двигателями для коррекции орбиты станции и большими солнечными батареями. Срок эксплуатации модуля несколько раз продлялся и на 2019 год модуль сертифицирован до 2028 года с учётом плановых замен оборудования[40]. Американский финансовый вклад в создание «Зари» составляет около 250 млн долларов, российский — свыше 150 млн долларов;
  • «Звезда» — служебный модуль «Звезда», в котором располагаются системы управления полётом, системы жизнеобеспечения, энергетический и информационный центр, а также каюты для космонавтов. Масса модуля — 24 тонны. Модуль разделён на пять отсеков и имеет четыре стыковочных узла. Все его системы и блоки — российские, за исключением бортового вычислительного комплекса, созданного при участии европейских и американских специалистов. На модуле по настоянию американской стороны смонтирована противометеоритная панель[41];
  • МИМ-1 и МИМ-2 — малые исследовательские модули, два российских грузовых модуля «Поиск» и «Рассвет», предназначенные для хранения оборудования, необходимого для проведения научных экспериментов. «Поиск» пристыкован к зенитному (то есть направленному от Земли) стыковочному узлу модуля Звезда, а «Рассвет» — к надирному (то есть направленному к Земле) порту модуля «Заря»[20][21];
  • Гермоадаптер (PMA) — герметичный стыковочный переходник, предназначенный для соединения между собой модулей МКС, и для обеспечения стыковок шаттлов;
  • «Транквилити» — модуль МКС, выполняющий функции жизнеобеспечения. Содержит системы по переработке воды, регенерации воздуха, утилизации отходов и др. Соединён с модулем «Юнити»[42][43];
  • «Юнити» — первый из трёх соединительных модулей МКС, выполняющий роль стыковочного узла и коммутатора электроэнергии для модулей «Квест», «Нод-3», фермы Z1 и стыкующихся к нему через Гермоадаптер-3 транспортных кораблей;
  • «Пирс» — порт причаливания, предназначенный для осуществления стыковок российских «Прогрессов» и «Союзов»; установлен на модуле «Звезда»;
  • Фермы — объединённая ферменная структура, на элементах которой установлены солнечные батареи, панели радиаторов и дистанционные манипуляторы. Также предназначена для негерметичного хранения грузов и различного оборудования;
  • Внешние складские платформы (ESP) — внешние складские платформы: три внешние негерметичные платформы, предназначенные исключительно для хранения грузов и оборудования;
  • Транспортно-складские палеты(ELC) — четыре негерметичные платформы, закреплённые на фермах 3 и 4, предназначенные для размещения оборудования, необходимого для проведения научных экспериментов в вакууме. Обеспечивают обработку и передачу результатов экспериментов по высокоскоростным каналам на станцию[44];
  • «Канадарм2», или «Мобильная обслуживающая система» — канадская система дистанционных манипуляторов, служащая в качестве основного инструмента для разгрузки транспортных кораблей и перемещения внешнего оборудования[45];
  • «Декстр» — канадская система из двух дистанционных манипуляторов, служащая для перемещения оборудования, расположенного вне станции;
  • «Квест» — специализированный шлюзовой модуль, предназначенный для осуществления выходов космонавтов и астронавтов в открытый космос с возможностью предварительного проведения десатурации (вымывания азота из крови человека);
  • «Гармония» — соединительный модуль, выполняющий роль стыковочного узла и коммутатора электроэнергии для трёх научных лабораторий и стыкующихся к нему через Гермоадаптер-2 транспортных кораблей. Содержит дополнительные системы жизнеобеспечения;
  • «Коламбус» — европейский лабораторный модуль, в котором, помимо научного оборудования, установлены сетевые коммутаторы (хабы), обеспечивающие связь между компьютерным оборудованием станции. Пристыкован к модулю «Гармония»;
  • «Дестини» — американский лабораторный модуль, состыкованный с модулем «Гармония»;
  • «Кибо» — японский лабораторный модуль, состоящий из трёх отсеков и одного основного дистанционного манипулятора. Самый большой модуль станции. Предназначен для проведения физических, биологических, биотехнологических и других научных экспериментов в герметичных и негерметичных условиях. Кроме того, благодаря особой конструкции, позволяет проводить незапланированные эксперименты. Пристыкован к модулю «Гармония»;
Обзорный купол МКС
  • «Купол» — прозрачный обзорный купол. Его семь иллюминаторов (самый большой имеет 80 см в диаметре) используются для проведения экспериментов, наблюдения за космосом и Землёй, при стыковке космических аппаратов, а также как пульт управления главным дистанционным манипулятором станции. Место для отдыха членов экипажа. Разработан и изготовлен Европейским космическим агентством. Установлен на узловой модуль «Транквилити»[43];
  • Герметичный многофункциональный модуль (Permanent Multipurpose Module, PMM) — складское помещение для хранения грузов, пристыкован к модулю «Транквилити». Это один из двух грузовых модулей, периодически доставлявшихся на орбиту шаттлами для дооснащения МКС необходимым научным оборудованием и прочими грузами. Модули «Леонардо» и «Рафаэль», имеющие общее название «Многоцелевой модуль снабжения», стыковались к надирному порту «Юнити». Переоборудованный модуль «Леонардо» начиная с марта 2011 года постоянно входит в число модулей станции[46];
  • Международные стыковочные адаптеры (IDA, сокр. от англ. International Docking Adapter) — международные стыковочные адаптеры-переходники, предназначенные для преобразования системы стыковки АПАС-95 в систему стыковки НАСА. Первый присоединен к PMA-2 в 2016 году, второй — планируется присоединить к PMA-3 в 2019 году;
  • «BEAM» — экспериментальный развертываемый жилой модуль МКС, разработанный частной космической компанией Bigelow Aerospace, — первый модуль МКС, разработанный частной фирмой. Модуль будет использоваться в течение двух лет для проведения экспериментов по измерению уровня радиации и воздействия микрочастиц. Пристыкован к узловому модулю «Транквилити»[47].
  • «
    МКС в 2001 году. Видны солнечные батареи модулей «Заря» и «Звезда», а также ферменная конструкция P6 с американскими солнечными батареями
    Солнечная батарея на МКС

    Единственным источником электрической энергии для МКС является Солнце, свет которого солнечные батареи станции преобразуют в электроэнергию[48].

    В российском сегменте МКС используется постоянное напряжение 28 вольт[49][50], аналогичное применяемому на космических кораблях «Спейс Шаттл»[51] и «Союз»[52]. Электроэнергия вырабатывается непосредственно солнечными батареями модулей «Заря» и «Звезда», а также передается с американского сегмента в российский через преобразователь напряжения ARCU (American-to-Russian converter unit) и в обратном направлении через преобразователь напряжения RACU (Russian-to-American converter unit)[53][54]. При разработке проекта станции планировалось что российский сегмент станции будет обеспечиваться электроэнергией с помощью российского модуля «Научно-энергетическая платформа» (НЭП), но в 2001 году её создание было остановлено из-за нехватки средств, в то же время планировалась её доставка на МКС американским шаттлом в конце 2004 года.[55][56] После катастрофы шаттла «Колумбия» в 2003 году программа сборки станции и график полётов шаттлов были пересмотрены. Среди прочего, отказались от доставки НЭП, американская сторона предложила подачу электроэнергии со своего сегмента в российский сегмент; поэтому в данный момент большая часть электроэнергии производится солнечными батареями американского сектора[57][48].

    В американском сегменте солнечные батареи организованы следующим образом: две гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло солнечной батареи (Solar Array Wing, SAW), всего на ферменных конструкциях станции размещено четыре пары таких крыльев. Каждое крыло имеет длину 35 м и ширину 11,6 м, а его полезная площадь составляет 298 м², при этом вырабатываемая им суммарная мощность может достигать 32,8 кВт[48][58]. Солнечные батареи генерируют первичное постоянное напряжение от 115 до 173 вольт, которое затем с помощью блоков DDCU (англ. Direct Current to Direct Current Converter Unit) трансформируется во вторичное стабилизированное постоянное напряжение величиной 124 вольта. Это стабилизированное напряжение непосредственно используется для питания электрооборудования американского сегмента станции[59].

    Станция совершает один оборот вокруг Земли примерно за 90 минут и около половины этого времени проводит в тени Земли, где солнечные батареи не работают. Тогда её электроснабжение происходит от буферных аккумуляторных батарей, которые подзаряжаются, когда МКС снова выходит на солнечный свет. Срок службы первоначальных никель-водородных аккумуляторных батарей 6,5 года; ожидается, что за время жизни станции их будут неоднократно заменять[48][60]. Первая замена аккумуляторных батарей была осуществлена в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-127 в июле 2009 года. Новый цикл замены был начат после доставки первой группы аккумуляторных батарей грузовым кораблем HTV Kounotori 6 в декабре 2016 года, вторая группа, не последняя, была доставлена в сентябре 2018 года HTV Kounotori 7.

    При нормальных условиях солнечные батареи американского сектора отслеживают Солнце, чтобы увеличить до максимума выработку энергии. Солнечные батареи наводятся на Солнце с помощью приводов «Альфа» и «Бета». На станции установлено два привода «Альфа», которые поворачивают вокруг продольной оси ферменных конструкций сразу несколько секций с расположенными на них солнечными батареями: первый привод поворачивает секции от P4 до P6, второй — от S4 до S6. Каждому крылу солнечной батареи соответствует свой привод «Бета», который обеспечивает вращение крыла относительно его продольной оси[48][61].

    Когда МКС находится в тени Земли, солнечные батареи переводятся в режим Night Glider mode (англ.) («Режим ночного планирования»), при этом они поворачиваются краем по направлению движения, чтобы уменьшить сопротивление атмосферы, которая присутствует на высоте полёта станции[61].

    29 апреля 2019 года на Международной космической станции зафиксировали проблему в системе энергоснабжения. Как сообщило НАСА, команды работают над выявлением причины и восстановлением электропитания в системе, непосредственной причины для беспокойства за экипаж станции нет.[62]

    Средства связи

    Передача телеметрии и обмен научными данными между станцией и центрами управления полётом осуществляется с помощью радиосвязи. Кроме того, средства радиосвязи используются во время операций по сближению и стыковке, их применяют для аудио- и видеосвязи между членами экипажа и с находящимися на Земле специалистами по управлению полётом, а также родными и близкими космонавтов. Таким образом, МКС оборудована внутренними и внешними многоцелевыми коммуникационными системами[63].

    Российский сегмент МКС поддерживает связь с Землёй напрямую с помощью радиоантенны «Лира», установленной на модуле «Звезда»[64][65]. «Лира» даёт возможность использовать спутниковую систему ретрансляции данных «Луч»[64]. Эту систему использовали для связи со станцией «Мир», но в 1990-х годах она пришла в упадок и в настоящее время не применяется[64][66][67][68]. Для восстановления работоспособности системы в 2012 году был запущен «Луч-5А». В мае 2014 года на орбите действуют 3 спутника многофункциональной космической системы ретрансляции «Луч» — «Луч-5А», «Луч-5Б» и «Луч-5В». В 2014 году запланирована установка на российский сегмент станции специализированной абонентской аппаратуры[69][70][71].

    Другая российская система связи, «Восход-М», обеспечивает телефонную связь между модулями «Звезда», «Заря», «Пирс», «Поиск» и американским сегментом, а также УКВ-радиосвязь с наземными центрами управления, используя для этого внешние антенны модуля «Звезда»[72][73].

    В американском сегменте для связи в S-диапазоне (передача звука) и Ku-диапазоне (передача звука, видео, данных) применяются две отдельные системы, расположенные на ферменной конструкции Z1. Радиосигналы от этих систем передаются на американские геостационарные спутники TDRSS, что позволяет поддерживать практически непрерывный контакт с центром управления полётами в Хьюстоне[63][64][74]. Данные с «Канадарм2», европейского модуля «Коламбус» и японского «Кибо» перенаправляются через эти две системы связи, однако американскую систему передачи данных TDRSS со временем дополнят европейская спутниковая система (EDRS) и аналогичная японская[74][75]. Связь между модулями осуществляется по внутренней цифровой беспроводной сети[76].

    Во время выходов в открытый космос космонавты используют УКВ-передатчик дециметрового диапазона. УКВ-радиосвязью также пользуются во время стыковки или расстыковки космические аппараты «Союз», «Прогресс», HTV, ATV и «Спейс шаттл» (правда, шаттлы применяли также передатчики S- и Ku-диапазонов посредством TDRSS). С её помощью эти космические корабли получают команды от центров управления полётом или от членов экипажа МКС[64]. Автоматические космические аппараты оборудованы собственными средствами связи. Так, корабли ATV используют во время сближения и стыковки специализированную систему Proximity Communication Equipment (PCE), оборудование которой располагается на ATV и на модуле «Звезда». Связь осуществляется через два полностью независимых радиоканала S-диапазона. PCE начинает функционировать, начиная с относительных дальностей около 30 километров, и отключается после стыковки ATV к МКС и перехода на взаимодействие по бортовой шине MIL-STD-1553. Для точного определения относительного положения ATV и МКС используется система установленных на ATV лазерных дальномеров, делающая возможной точную стыковку со станцией[77][78].

    Станция оборудована примерно сотней портативных компьютеров ThinkPad от IBM и Lenovo, моделей A31 и T61P, работающих под управлением операционной системы Debian GNU/Linux[79]. Это обычные серийные компьютеры, которые, однако, были доработаны для применения в условиях МКС; в частности, в них переделаны разъёмы, система охлаждения, учтено используемое на станции бортовое напряжение 28 вольт, а также выполнены требования безопасности для работы в невесомости[80]. С января 2010 года на станции для американского[81] сегмента организован прямой доступ в Интернет[82]. Компьютеры на борту МКС соединены с помощью Wi-Fi в беспроводную сеть и связаны с Землёй на скорости 3 Мбит/c (МКС-Земля) и 10 Мбит/с (Земля-МКС), что сравнимо с домашним ADSL-подключением[83].

    Санузел для космонавтов

    Космический туалет на модуле «Звезда»

    Оба туалета на МКС разработаны в России. Они находятся на модулях «Звезда» и «Транквиллити». Унитаз на ОС предназначен как для мужчин, так и для женщин, выглядит точно так же, как на Земле, но имеет ряд конструктивных особенностей. Унитаз снабжен фиксаторами для ног и держателями для бёдер, в него вмонтированы мощные воздушные насосы. Космонавт пристёгивается специальным пружинным креплением к сидению унитаза, затем включает мощный вентилятор и открывает всасывающее отверстие, куда воздушный поток уносит все отходы.

    Воздух из туалетов перед попаданием в жилые помещения обязательно фильтруется для очистки от бактерий и запаха[84].

    Теплица

    В меню на МКС с 10 августа 2015 года была официально включена свежая зелень (салат латук), выращенная в условиях микрогравитации на орбитальной плантации Veggie[85] Многие СМИ сообщали, что космонавты впервые попробовали собственно выращенную еду, но аналогичный эксперимент ранее был проведён на станции «Мир»[86][87].

Научные исследования

Экспериментальные образцы, экспонируемые в открытом космосе. 13 августа 2007 года

Одной из основных целей при создании МКС являлась возможность проведения на станции экспериментов, требующих наличия уникальных условий космического полёта: микрогравитации, вакуума, космических излучений, не ослабленных земной атмосферой. Главные области исследований включают в себя биологию (в том числе биомедицинские исследования и биотехнологию), физику (включая физику жидкостей, материаловедение и квантовую физику), астрономию, космологию и метеорологию. Исследования проводятся с помощью научного оборудования, в основном расположенного в специализированных научных модулях-лабораториях; часть оборудования для экспериментов, требующих вакуума, закреплена снаружи станции, вне её гермообъёма[источник не указан 72 дня].

Научные модули МКС

В составе станции находятся три специальных научных модуля — американская лаборатория «Дестини», запущенная в феврале 2001 года, европейский исследовательский модуль «Коламбус», доставленный на станцию в феврале 2008 года, и японский исследовательский модуль «Кибо». В европейском исследовательском модуле оборудованы 10 стоек, в которых устанавливаются приборы для исследований в различных разделах науки. Некоторые стойки специализированы и оборудованы для исследований в области биологии, биомедицины и физики жидкостей. Остальные стойки — универсальные, в них оборудование может меняться в зависимости от проводимых экспериментов[источник не указан 72 дня].

Японский исследовательский модуль «Кибо» состоит из нескольких частей, которые последовательно доставлялись и монтировались на орбите. Первый отсек модуля «Кибо» — герметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. JEM Experiment Logistics Module — Pressurized Section) был доставлен на станцию в марте 2008 года, в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-123. Последняя часть модуля «Кибо» была присоединена к станции в июле 2009 года, когда шаттл доставил на МКС негерметичный экспериментально-транспортный отсек (англ. Experiment Logistics Module, Unpressurized Section)[88].

Россия имеет на орбитальной станции два «Малых исследовательских модуля» (МИМ) — «Поиск» и «Рассвет». Кроме того, в 2019 году[89] планируется доставить на орбиту многофункциональный лабораторный модуль «Наука» (МЛМ). Полноценными научными возможностями будет обладать только последний, количество научной аппаратуры, размещённой на двух МИМ, минимально.

Совместные эксперименты

Международная природа проекта МКС способствует проведению совместных научных экспериментов. Наиболее широко подобное сотрудничество развивают европейские и российские научные учреждения под эгидой ЕКА и Федерального космического агентства России. Известными примерами такого сотрудничества стали эксперимент «Плазменный кристалл», посвящённый физике пылевой плазмы, и проводимый Институтом внеземной физики Общества Макса Планка, Институтом высоких температур и Институтом проблем химической физики РАН, а также рядом других научных учреждений России и Германии[90][91], медико-биологический эксперимент «Матрёшка-Р», в котором для определения поглощённой дозы ионизирующих излучений используются манекены — эквиваленты биологических объектов, созданные в Институте медико-биологических проблем РАН и Кёльнском институте космической медицины[92].

Российская сторона также является подрядчиком при проведении контрактных экспериментов ЕКА и Японского агентства аэрокосмических исследований. Например, российские космонавты проводили испытания робототехнической экспериментальной системы ROKVISS (англ. Robotic Components Verification on ISS — испытания робототехнических компонентов на МКС), разработанной в Институте робототехники и механотроники, расположенном в Веслинге, неподалёку от Мюнхена, Германия[93][94].

Российские исследования

Side by side images of a candle flame (left) and a glowing translucent blue hemisphere of flame (right).
Сравнение между горением свечи на Земле (слева) и в условиях микрогравитации на МКС (справа)

В 1995 году среди российских научных и образовательных учреждений, промышленных организаций был объявлен конкурс на проведение научных исследований на российском сегменте МКС. По одиннадцати основным направлениям исследований было получено 406 заявок от восьмидесяти организаций. После оценки специалистами РКК «Энергия» технической реализуемости этих заявок, в 1999 году была принята «Долгосрочная программа научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС». Программу утвердили президент РАН Ю. С. Осипов и генеральный директор Российского авиационно-космического агентства (ныне ФКА) Ю. Н. Коптев. Первые исследования на российском сегменте МКС были начаты первой пилотируемой экспедицией в 2000 году[95].

Согласно первоначальному проекту МКС, предполагалось выведение двух крупных российских исследовательских модулей (ИМ). Электроэнергию, необходимую для проведения научных экспериментов, должна была предоставлять Научно-энергетическая платформа (НЭП). Однако из-за недофинансирования и задержек при строительстве МКС все эти планы были отменены в пользу постройки единственного научного модуля, не требовавшего больших затрат и дополнительной орбитальной инфраструктуры. Значительная часть исследований, проводимых Россией на МКС, является контрактной или совместной с зарубежными партнёрами.

В настоящее время на МКС проводятся различные медицинские, биологические, физические исследования[96].

Исследования на американском сегменте

Вирус Эпштейна — Барр, показанный с помощью техники окрашивания флюоресцентными антителами

США проводят широкую программу исследований на МКС. Многие из этих экспериментов являются продолжением исследований, проводимых ещё в полётах шаттлов с модулями «Спейслаб» и в совместной с Россией программе «Мир — Шаттл». В качестве примера можно привести изучение патогенности одного из возбудителей герпеса, вируса Эпштейна — Барр. По данным статистики, 90 % взрослого населения США являются носителями латентной формы этого вируса. В условиях космического полёта происходит ослабление работы иммунной системы, вирус может активизироваться и стать причиной заболевания члена экипажа. Эксперименты по изучению вируса были начаты в полёте шаттла STS-108[97].

Европейские исследования

Солнечная обсерватория, установленная на модуле «Коламбус»

На европейском научном модуле «Коламбус» предусмотрено 10 унифицированных стоек для размещения полезной нагрузки (ISPR), правда, часть из них, по соглашению, будет использоваться в экспериментах НАСА. Для нужд ЕКА в стойках установлено следующее научное оборудование: лаборатория Biolab для проведения биологических экспериментов, лаборатория Fluid Science Laboratory для исследований в области физики жидкости, установка для экспериментов по физиологии European Physiology Modules, а также универсальная стойка European Drawer Rack, содержащая оборудование для проведения опытов по кристаллизации белков (PCDF).

Во время STS-122 были установлены и внешние экспериментальные установки для модуля «Коламбус»: выносная платформа для технологических экспериментов EuTEF и солнечная обсерватория SOLAR. Планируется добавить внешнюю лабораторию по проверке ОТО и теории струн Atomic Clock Ensemble in Space[98][99].

Японские исследования

В программу исследований, проводимых на модуле «Кибо», входит изучение процессов глобального потепления на Земле, озонового слоя и опустынивания поверхности, проведение астрономических исследований в рентгеновском диапазоне.

Запланированы эксперименты по созданию крупных и идентичных белковых кристаллов, которые призваны помочь понять механизмы болезней и разработать новые методы лечения. Кроме этого, будет изучаться действие микрогравитации и радиации на растения, животных и людей, а также будут проводиться опыты по робототехнике, в области коммуникаций и энергетики[100].

В апреле 2009 года японский астронавт Коити Ваката на МКС провел серию экспериментов, которые были отобраны из числа предложенных простыми гражданами[101].

Корабли доставки

Экипажи пилотируемых экспедиций на МКС доставляются до станции на ТПК Союз по «короткой» шестичасовой схеме. До марта 2013 года все экспедиции летали на МКС по двухсуточной схеме[102]. До июля 2011 года доставка грузов, монтаж элементов станции, ротация экипажей, помимо кораблей «Союз», осуществлялись в рамках программы «Спейс шаттл», пока программа не была завершена.

Таблица первых и последних полётов пилотируемых и транспортных кораблей всех модификаций к МКС:

Корабль Тип Страна /
заказчик
Первый полёт
(дата стыковки)
Последний
полёт
Успешных
рейсов
Аварийных
рейсов
Комментарии
Действующие программы
Союз пилотируемый Россия / Роскосмос 2 ноября 2000 15 марта 2019 56 1 ротация экипажей и аварийная эвакуация
Прогресс транспортный Россия / Роскосмос 9 августа 2000 4 апреля 2019 71 3 доставка грузов
HTV (Kounotori) транспортный Япония / JAXA 17 сентября 2009 27 сентября 2018 7 0 доставка грузов
Dragon транспортный Соединённые Штаты Америки / NASA 25 мая 2012 6 мая 2019 18 1 доставка и возвращение грузов[103]
Cygnus транспортный Соединённые Штаты Америки / NASA 29 сентября 2013 19 ноября 2018 10 1 доставка грузов
Crew Dragon пилотируемый Соединённые Штаты Америки / NASA 3 марта 2019, без экипажа 1 ротация экипажей и аварийная эвакуация
Завершённые программы
Спейс шаттл пилотируемый Соединённые Штаты Америки / NASA 7 декабря 1998 10 июля 2011 37 0 ротация экипажей, доставка грузов и части модулей станции
ATV транспортный Европейский союз / ESA 3 апреля 2008 12 августа 2014 5 0 доставка грузов
По программам НАСА идёт разработка коммерческих проектов
  • CST-100 Starliner — пилотируемый аппарат Boeing, способный выводить на орбиту до 7 космонавтов (пилотируемый не ранее 2019 года);
  • Dream Chaser — многоразовый грузовой аппарат (не ранее 2020 года).
JAXA 
  • HTV-X — модифицированная версия грузового аппарата HTV (не ранее 2021 года).
Роскосмос