Международная Космическая Станция -- это великое достижение или это великая ошибка?

Сначала статья.

 

Междунаро́дная косми́ческая ста́нция, сокр. МКС (англ. International Space Station, сокр. ISS) — пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс. МКС — совместный международный проект, в котором участвуют 15 стран (в алфавитном порядке): Бельгия, Бразилия, Германия, Дания, Испания, Италия, Канада, Нидерланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония.

 

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 «Колумбус» и японского «Кибо» — контролируют Центры управления Европейского космического агентства (Оберпфаффенхофен, Германия) и Японского агентства аэрокосмических исследований (г. Цукуба, Япония).

Начало эксплуатации 20 ноября 1998 года
Суток на орбите 5558 (на 7.02.2014)
Технические характеристики
Масса 417 289 кг[1]
Длина 109 м (на 01.10.2012)[2]
Ширина 51 м (на 01.10.2012)[2]
73,15 м (с фермами)
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]
Мощность 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 87538 (на 7.02.2014)
Пройденное расстояние ~3 700 800 969 км

 

Строение МКС:

 

Устройство станции.

На 2013 год в состав МКС входит 14 основных модулей, российские — «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет»; американские — «Юнити», «Дестени», «Квест», «Транквилити», «Купола», «Леонардо», «Гармония», европейский — «Колумбус» и японский — «Кибо»[33].

Научные исследования.

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.

Научные модули МКС

На текущий момент (январь 2012 год) 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.

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)[76].

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

Приложение 1.

Космический туалет

Космический туалет (сокр.: АСУ, ассенизационно-санитарное устройство) — санитарно-гигиенический блок (санузел), находящийся на пилотируемом космическом корабле, орбитальной станции.

Санитарно-гигиенический блок на МКС в модуле «Спокойствие»

 

Когда только зарождалась космонавтика и полёты были короткими и выполнялись в большинстве своём в скафандрах, первые устройства для сбора твёрдых и жидких отходов представляли собой эластичные трусы со сменными гигроскопическими прокладками — предтечами подгузников.

Ещё с первых орбитальных станций «Скайлэб» и «Салют-3» для гигиены космонавтов был предусмотрен душ[1]. Однако на Международной космической станции (МКС) душа нет, космонавты умываются с помощью влажных салфеток или воды из-под крана с мылом, упакованным в тюбики. Экипажам предоставляется легкосмываемый шампунь и съедобная зубная паста для экономии воды[2].

На Земле сантехника оборудована сливом, который смывает отходы водой и эвакуирует их по трубам. Но в условиях невесомости на орбитальной станции такая система не работает. И поэтому используют вентиляторную всасывающую систему, продукты жизнедеятельности человека по сути сдувают потоком воздуха.

Санузел на орбитальной станции

На МКС находится два санузла, один расположен в модуле «Звезда», второй в модуле «Спокойствие», оба санузла российского производства[3][4][5]. Туалет в модуле «Спокойствие» аналогичен тому, который смонтирован в российском модуле «Звезда», но дополнительно оснащён американской подсистемой регенерации непитьевой воды из мочи́ и пота космонавтов[6]. Во второй половине 2014 года планируется стыковка многоцелевого лабораторного модуля «Наука» который будет оснащён новым космическим санузлом.

Туалет, расположенный в модуле «Звезда»

Космические туалеты имеют официальное название «Waste and Hygiene Compartments». После всасывания все отходы расщепляют на кислород и воду, эти составляющие жидких отходов человека запускают в замкнутый цикл ОС.

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.

Принцип работы
В туалетах вместо воды используется вакуум. Твёрдые отходы собираются в специальные сетчатые пластиковые мешки, которые некоторое время хранятся в алюминиевых 20-литровых контейнерах. Заполненные контейнеры перекладывают в транспортный грузовой корабль (ТГК) «Прогресс» для дальнейшей утилизации[7]. После всасывания жидкие отходы собираются с помощью специального шланга с насадкой, которым могут воспользоваться как мужчины, так и женщины, а затем передаются системе регенерации, которая восстанавливает их до питьевой воды.

На МКС воздух из туалетов перед попаданием в жилые помещения обязательно фильтруется для очистки от бактерий и запаха.

Мир

На ОС «Мир» впервые в мировой практике была применена система НИИ Химмаш, которая регенерировала из жидких отходов воду.

Санузел в космических кораблях

Туалеты на орбитальных станциях и космических кораблях (шаттлах, Союзах) существенно различаются в конструкции, ввиду того, что вторые летают недолго, а ОС годами находятся на орбите в космосе.


На шаттлах

На шаттле можно было справлять нужду стоя — как мужчинам, так и женщинам. Для этого была разработана специальная воронка со шлангом, который подсоединяется к унитазу. При желании космонавт может пользоваться ею сидя. Система канализации отделяет твёрдые отходы от жидких. Твёрдые прессуются и хранятся на борту шаттла, а после посадки выгружаются. Жидкие отходы выбрасываются в открытый космос.

Инциденты

  • 28 мая 2008 года Вышел из строя единственный туалет на МКС из-за засора помпы. У туалета отказал вентилятор двигателя. После этого часть оборудования, отвечающая за сбор жидкости, работала с перебоями[12];
  • октябрь 2008 года Вышел из строя единственный туалет на МКС из-за засора помпы. Помпа является главным механизмом космического туалета;
  • ноябрь 2008 года На МКС вышла из строя система регенерации воды в туалете. Причиной поломки оказалось попадание не в тот сосуд дезинфицирующей жидкости[13];
  • 19 июля 2009 года Вышел из строя туалет в модуле «Спокойствие» на МКС. Разделительный насос вышел из строя;
  • январь 2010 года В модуле «Спокойствие» на МКС вышел из строя туалет. Большое содержание кальция в жидких отходах космонавтов забило систему водоочистки. В связи с поломкой содержимое туалета пришлось загружать в ТГК «Прогресс», который был сведён с орбиты Земли и затоплен в Тихом океане;
  • 6 июля 2010 года В модуле «Спокойствие» на МКС вышел из строя туалет. В трубопроводе появились пузырьки воздуха, которые заблокировали систему.

Интересные факты

  • Во время старта с космодрома, посадки и выхода в открытый космос космонавты надевают специальные подгузники. В настоящее время космические туалеты не подбирают с прежним усердием под каждого члена экипажа;
  • Если на МКС выйдут из строя оба санузла, то в крайнем случае можно посетить санузел в космическом корабле «Союз», пристыкованном к ОС.
  • Туалет, установленный в американском сегменте МКС, изготовлен в России по заказу NASA в связи с тем, что США не владеют подобной технологией. Стоимость туалета — около 19 миллионов долларов.

 

А теперь немножко порассуждаем.

Есть разные мнения о целесообразности проекта МКС. Одни считают это одним из величайших технических достижений человества, другие же считают это напрасной потерей денег (как например блоггер Макспарка Стивен Лернер).

Кто же из них прав? Здесь не могут быть правы одновременно и те и другие.

Я лично принадлежу к первым.

Нужна ли МКС или надо было сразу же лететь к Марсу, как когда-то летели к Луне?

Конечно же, нужна МКС, чтобы отрабатывать технические вопросы существования людей в космосе. Одна проблема космического туалета чего стоит! Также необходим набор знаний о проблемах длительного пребывания человека в невесомости.

Проблема долговременного сохранения свойств конструкций модулей под воздействием радиации или бактериальной среды и как эти проблемы решать (оказывается, что свойства конструкций ухудшаются со временем под воздействием этих факторов).

Есть и ещё направления, требующие исследований именно на МКС, но тут начинается жадность правительств: у них денег на это не хватает. Вот на войну в Ираке 1 трл долларов есть, а на МКС 10 млрд долларов нет.

Всего лишь один пример. Известно, что через полгода в космосе космонавты по возвращению на Землю могут только лежать или ползти, а как же они на Марсе-то будут работать по прилёту?  Как сохранить их работоспособность после 8 месяцев полёта?

Способ есть. Это включение в межпланетный комплекс модуля-центрифуги.Это замечательная идея и она вполне реализуема. Этот модуль диаметром 20 метров представляет вращающийся вокруг своей оси цилиндр (возможно, внутри полый, то есть цилиндр с отверстием диаметром 10 метров), делающий 10 оборотов в минуту (при этом создаётся ускорение 10 м/сек2 на боковой поверхности, то есть такое же, как на поверхности Земли),  длиной 20 метров.  Внутри цилиндра на боковой стенке создаются помещения для работы и отдыха космонавтов высотой 3 метра, где космонавты в течение всего полёта будут чувствовать себя, как на Земле (можно сделать тренажёры и за 8 месяцев полёта накачаться как Шварценнегер даже)  и по прилёте на Марс будут там просто летать, а не ходить.

И  планы создания и доводки  модуля с центрифугой в составе МКС были. Но пожалели 1 млрд долларов (наверно, не хватало на бомбёжки в Ираке).

Есть и другие направления, о чём я допишу позднее при редактировании этой статьи.