Статистика строительства, снабжения и посещения МКС

konst90 (24 декабря 2019)

После новостей про Starliner я заинтересовался статистикой строительства, снабжения и посещения МКС. И к своему удивлению обнаружил, что статистики по годам нет (по крайней мере, подробной и в открытом доступе). Поэтому я решил её собрать, и результаты показались мне интересными.

Для сбора данных использовалась в основном Википедия — там они структурированы лучше, чем на сайте NASA или Роскосмоса.

Для начала — схема МКС. Жёлтые элементы — это те, который в настоящий момент (на картинке указан 2017 год, но ситуация на сегодняшний день практически не изменилась) находятся на орбите. Не хватает только стыковочного адаптера IDA-3. Сиреневым обозначены российские модули, которые планируется пристыковать к МКС в будущем.

Собирать МКС начали в 1998 году — первым на орбиту российской ракетой Протон был отправлен модуль Заря, а через две недели шаттл Endeavour доставил к нему американский модуль Unity и два стыковочных адаптера для сборки станции.

На картинке я обвел овалами несколько модулей. В красном овале, в который попали российские модули Звезда, Заря, Пирс и Поиск — находятся те элементы, которые были выведены на орбиту российскими ракетами (2 Протона и 2 Союз-У). Два небольших синих овала — модуль BEAM и стыковочный адаптер IDA-2 — это элементы, доставленные к МКС кораблями Dragon компании SpaceX. Все остальные модули привезли на орбиту американские Шаттлы.

Строительство МКС

На сегодняшний день масса МКС составляет порядка 410-420 тонн. Она немного меняется в зависимости от количества и типа пристыкованных кораблей, поэтому точного значения нет, да оно и не нужно.

Рост массы элементов конструкции станции. То есть — сколько на данный момент суммарно весили элементы конструкции МКС, доставленные определенной страной.

Суммарно российские ракеты доставили к МКС четыре модуля общей массой 45,6 тонны, Шаттлы — 312 тонн. Корабли Dragon — всего две тонны (напомню, речь не об общей массе груза, а именно об элементах самой станции). Суммарно получилось меньше массы станции — эта разница образовалась за счет топлива, различных жидкостей и газов, оборудования, продуктов, личных вещей и тому подобного.

Для сравнения — станция Мир к моменту затопления имела массу порядка 130 тонн. Не знаю, как вам, а мне после такого сравнения тезис о ненужности Шаттлов кажется несколько спорным.

Посещение МКС

Станция — это в первую очередь космическая лаборатория, куда нужно возить людей. Но перед тем, как работать — лабораторию нужно построить. Шаттлы — это ещё и большие космические бытовки, где рабочие могут жить, пока станция ещё не работает. Собственно, первое время работа по сборке станции примерно так и шла — к необитаемой пока станции прилетал очередной Шаттл, в котором был очередной узел станции, скафандры, инструменты для работы и астронавты (и иногда — космонавты). В течение нескольких дней шла работа по сборке станции, после чего Шаттл возвращался на Землю. Впоследствии, когда станция стала обитаемой, Шаттлы позволяли менять экипаж: прилетала одна смена, улетала другая.

Я не стал разделять статистику на ученых, пилотов и рабочих и не стал считать суммарное время пребывания на станции. Отмечу лишь, что Шаттл мог находиться пристыкованным к станции порядка двух недель, а российский Союз — до полугода. Кроме того, в любой момент времени число людей на станции не превышало количество доступных мест в пристыкованных кораблях — что позволяло в любой момент времени эвакуировать весь экипаж. Даже во время коротких перестыковок — например, когда корабль МС-14 не смог причалить к одному из стыковочных узлов и было принято решение попробовать другой, занятый МС-13 — весь экипаж корабля находился в корабле, чтобы в случае невозможности стыковки безопасно вернуться на Землю.

Итак, статистика по доставленным к МКС людям. Если человек прилетал на Шаттле, а улетал на Союзе (или наоборот) — я записывал его по кораблю прибытия. Год я брал по дате запуска, неудачные полёты (вернее, всего один полёт) — не учитывал. Человек, побывавший в космосе несколько раз — посчитан несколько раз. В случае Шаттлов считался весь экипаж, даже если не все его члены посещали МКС.

Количество людей, доставленных к МКС за определенный год

Количество людей, доставленных к МКС к определенному году

Провал после 2003 года — это катастрофа Колумбии, после которой полёты Шаттлов прекратились почти на три года.

Всего за время существования МКС Шаттлы доставили к ней 242 человека, Россия — 175 человек.

Работа в открытом космосе

Далее — выходы в открытый космос (ВКД — внешнекорабельная деятельность) для выполнения различных работ — по сборке станции, по её обслуживанию и для проведения разнообразных экспериментов. Они всегда выполнялись парами, всегда в скафандрах одного типа (т.е. либо два американских EMU, либо два российских Орлана). Неоднократно в одной ВКД принимали участие люди из разных стран — например, американец и россиянин.

Поэтому я считаю по национальности космонавта/астронавта, а не по используемому скафандру. Считаются именно факты ВКД, а не число людей, их совершавшее: космонавт, совершивший четыре выхода — посчитан четыре раза. Естественно, учитывается только ВКД в рамках проекта МКС, ремонт Хаббла здесь не учтён.

Выходы в открытый космос по годам

Выходы в открытый космос к определенному году

Всего в рамках МКС было совершено 224 парных выхода в открытый космос. 324 раза в ВКД участвовали астронавты США (у них это называется EVA — Extravehicular activity), 91 раз — российские космонавты, 33 выхода в открытый космос совершили представители других стран — граждане Франции (7 раз), Канады (5), Японии (7), Германии (3), Швеции (5), Италии (5) и Британии (1).

Снабжение МКС

Первое время для снабжения МКС использовались Шаттлы и российские корабли Прогресс. С 2008 по 2014 годы летали также европейские ATV, а с 2009 и до сих пор — японские HTV (также они называются Kounotori — белый аист). После прекращения полётов Шаттлов американский сегмент снабжается кораблями Dragon (с 2012) и Cygnus (с 2013).

Считать Шаттлы было сложно. В одном рейсе он мог везти какую-нибудь конструкцию, которая будет использована для сборки МКС, контейнер с припасами для экипажа станции и скафандры, которые будут использованы для ВКД и впоследствии вернутся на Землю. В таком случае я считал только припасы, без массы контейнера и без всего остального.

В случае с остальными кораблями я не стал разбивать данные по типу груза. Килограмм консервов, килограмм топлива для коррекции орбиты и килограмм лабораторного оборудования считаются равноценными.

Итак, статистика. Сначала я посчитал страны — то есть все американские корабли попали в одну группу. Первый график — по годам, второй — суммарно. Считались только те, которые успешно долетели до МКС — три аварийных Прогресса и по одному Dragon и Cygnus в статистику не попали. В Прогрессы я также записал беспилотный Союз МС-14, который свозил на МКС робота Фёдора, а также доставил 670 кг различного груза.

Масса груза, доставляемого на МКС по годам

На графике суммарной доставки шаг графика не фиксированный по годам — я построил его так, что учитывается и сколько-то добавляет к графику каждая поставка.

Суммарная масса груза, доставленного на МКС

И отдельно — сравнение массы груза, доставленного различными американскими кораблями.

Масса груза, доставляемого на МКС по годам американскими кораблями

Опять же — видно, что по доставке грузов Шаттлы внесли, скажем так, ощутимый вклад в общее дело. Всего Шаттлами доставлено на МКС 133 тонны различного груза за 12 лет. Остальные американские корабли — Dragon и Cygnus — доставили 40 и 34 тонны соответственно. Прогрессы — 179 тонн. Европейские корабли доставили всего 31,5 тонны, японские — 42,7 тонны. Кроме того, корабли Dragon спустили на Землю 22 тонны различного груза с МКС — это необходимо для более детального изучения результатов различных экспериментов.

Провал у США после 2003 года — это всё та же Колумбия, 2012-2013 годы — это переход с Шаттлов на другие корабли. У России видно падение с 2016 года — число Прогрессов снизилось с 4 до 3 в год: поскольку часть груза — вода и топливо, которые относительно компактны, масса доставляемой полезной нагрузки меняется не сильно (обычно это 2400-2700 кг), и количество запусков легко читается из графика. Легкий подъём в 2019 году — это Союз МС-14 с Фёдором. Ещё у японцев заметен провал по годам — но это потому, что запускают свой корабль они в среднем меньше раза в год.

Вывод

МКС — это общий проект, и одна страна при нынешнем финансировании космоса его не потянула бы. Без США и их Шаттлов не получилось бы построить МКС в том виде, в котором она существует сейчас — с огромными фермами солнечных батарей и радиаторов. Без российских Союзов и Прогрессов её пришлось бы оставить в 2003 году. Остальные страны внесли небольшой относительно США и России, но тем не менее важный вклад в общее дело.

Источники

Всех я сейчас, увы, не найду — информацию по Шаттлам приходилось искать по разным сайтам, в том числе фанатским. Поэтому — список Вики-страниц, которыми я пользовался:

• Последовательность сборки МКС, некоторые данные по массе пришлось брать из статей про модули;
• Список выходов в открытый космос, национальности считались вручную.
• Список полётов Шаттлов и дальше по каждой миссии;
• Список аппаратов Союз;
• Список аппаратов Прогресс, массы — в статьях по каждому аппарату;
• Список аппаратов Dragon;
• Список аппаратов Cygnus;

И так далее.

Если кому-нибудь захочется поиграть с собранными данными — можете скачать с Google Drive. Там некоторый хаос, но разобраться можно.