Международная космическая станция (МКС) - это масштабный и, пожалуй, самый сложный по своей организации реализованный технический проект за всю историю человечества. Ежедневно сотни специалистов по всему миру трудятся над тем, чтобы МКС могла полноценно выполнять свою основную функцию - быть научной площадкой для изучения безграничного космического пространства и, конечно же, нашей планеты.
Когда смотришь новости про МКС, то возникает множество вопросов, относительно того, как космическая станция вообще может работать в экстремальных условиях космоса, как она летает по орбите и не падает, как в ней могут жить люди, не страдая от высоких температур и солнечной радиации.
Изучив данную тему и собрав всю информацию в кучу, признаться, я вместо ответов получил еще больше вопросов.
На какой высоте летает МКС?
МКС летает в термосфере на высоте примерно 400 км от Земли (для информации - расстояние от Земли до Луны составляет примерно 370 тысяч км). Сама термосфера представляет собой атмосферный слой, который, по сути, еще не совсем является космосом. Этот слой простирается от Земли на расстояние от 80 км до 800 км.
Особенность термосферы в том, что температура с высотой повышается и при этом может значительно колебаться. Выше 500 км возрастает уровень солнечной радиации, который может запросто вывести из строя технику и негативно повлиять на здоровье космонавтов. Поэтому МКС выше 400 км не поднимается.
Так выглядит МКС с Земли
Какая температура за боротом МКС?
Информации на данную тему совсем мало. Разные источники говорят по-разному. Говорят, что на уровне 150 км температура может достигать 220-240°, а на уровне 200 км более 500°. Выше температура продолжает расти и на уровне 500-600 км она уже якобы превышает 1500°.
По словам самих космонавтов, на высоте 400 км, на которой летает МКС, температура постоянно меняется в зависимости от светотеневой обстановки. Когда МКС находится в тени, температура за бортом опускается до -150°, а если она под прямыми лучами солнца, то температура повышается до +150°. И это уже даже не парилка в бане! Как при такой температуре космонавты вообще могут находиться в открытом космосе? Неужели их спасает супер термокостюм?
Работа космонавта в открытом космосе при +150°
Какая температура внутри МКС?
В отличие от температуры за бортом внутри МКС удается сохранить стабильную температуру, пригодную для жизни людей - приблизительно +23°. Причем как это делается, совершенно непонятно. Если за бортом, например, +150°, то как удается охладить температуру внутри станции или наоборот и постоянно держать её в норме?
Как влияет радиация на космонавтов в МКС?
На высоте 400 км радиационный фон в сотни раз превышает земной. Поэтому космонавты на МКС, когда они оказываются на солнечной стороне, получают облучение, уровень которого в несколько раз превышает дозу, например, полученную при рентгене грудной клетки. А в моменты мощных вспышек на Солнце работники станции могут схватить дозу, в 50 раз превышающую норму. Как им при этом удается работать в таких условиях длительное время, также остается загадкой.
Как влияет космическая пыль и мусор на МКС?
По данным NASA, на околоземной орбите около 500 тысяч больших обломков (частей отработанных ступеней или других деталей космических кораблей и ракет) и ещё неизвестно, сколько подобного мелкого мусора. Всё это «добро» вращается вокруг Земли со скоростью 28 тысяч км/ч и почему-то не притягивается к Земле.
Кроме того, существует и космическая пыль - это всевозможные метеоритные осколки или микрометеориты, которые постоянно притягиваются планетой. Причём, если даже пылинка весит всего 1 грамм, она превращается в бронебойный снаряд, способный продырявить станцию.
Говорят, что если к МКС приближаются такие объекты, то космонавты меняют курс станции. Но мелкий мусор или пыль невозможно отследить, поэтому получается, что МКС постоянно подвергается огромной опасности. Как с этим справляются космонавты, опять же непонятно. Получается, что каждый день они сильно рискуют своей жизнью.
Отверстие в шаттле Индевор STS-118 от попадания космического мусора похоже на пулевое отверстие
Почему МКС не падает?
В различных источниках пишут о том, что МКС не падает благодаря слабой гравитации Земли и космической скорости станции. То есть, вращаясь вокруг Земли со скорость 7,6 км/с (для информации - период обращения МКС вокруг Земли составляет всего 92 мин 37 секунд), МКС как бы постоянно промахивается и не падает. Кроме того, на МКС есть двигатели, которые позволяют постоянно корректировать положение 400-тонной махины.
Размеры МКС достаточны для её наблюдения невооружённым глазом с поверхности Земли. Станция наблюдается как весьма яркая звезда, быстро летящая по небу с запада на восток (угловая скорость около 4 градусов в минуту). Однако наблюдать её можно не везде и не всегда, даже если вы делаете это в темное время суток. Поскольку орбита Международной космической станции постоянно меняется (факторы, влияющие на это, мы и рассмотрим ниже), то для уточнения мест на Земле, где в определенный момент времени можно наблюдать МКС, необходимо смотреть этот сайт или сайт Роскосмоса . А происходят эти изменения районов наблюдения вот почему…
Во-первых, МКС может находиться на высоте от 280 до 460 километров. Даже на такой высокой орбите она постоянно испытывает затормаживающее воздействие верхних, очень разряженных слоёв атмосферы Земли. Да-да, и в ближнем Космосе есть частички воздуха! Каждые сутки МКС теряет примерно по 5 см/с своей скорости и около 100 метров высоты. Поэтому периодически приходится поднимать станцию, сжигая топливо космических грузовиков «Прогресс» и других приходящих кораблей. А почему нельзя поднять станцию сразу выше, чтобы избежать этих затрат?
Дело в том, что заложенный при проектировании диапазон и текущее реальное положение орбиты определены несколькими причинами.
Первая: ежедневно наши космонавты, а также астронавты других стран (США, Европа, Канада, Япония и т.д.) получают на этой орбите достаточно высокие дозы радиации. А вот за отметкой в 500 км её уровень резко повышается и она становится просто смертельной
Кстати, так едва не погиб в 1965 году советский экипаж Беляева и Леонова, когда, вопреки расчетам, их космический корабль «Восход-2» забросили на орбиту 495 километров, так что СССР мог вместо героического леоновского выхода в Космос получить двух мертвых космонавтов.
Предел за полугодовое пребывание для космонавтов установлен всего в 1/2 зиверта, при этом на всю космическую карьеру разрешен лишь зиверт (каждый зиверт радиационного излучения увеличивает риск онкологических заболеваний на 5,5 процентов).
На Земле от смертоносных космических лучей люди защищены радиационным поясом магнитосферы нашей планеты и её атмосферой, но в ближнем Космосе защита уже намного слабее. В некоторых частях орбиты (Южно-атлантическая аномалия, например, является таким пятном повышенной радиации) иногда могут проявляться странные эффекты: у человека при закрытых глазах появляются вспышки. Считается, что космические частицы проходят через глазное яблоко. Подобное может не только мешать спать, но и в лишний раз неприятно напоминает о высоком уровне радиации на МКС.
Кроме этого, российские «Союзы» и «Прогрессы», которые сейчас являются основными кораблями смены экипажа и снабжения, сертифицированы на работу на высоте до 460 км. Чем выше находится МКС, тем соответственно меньше груза можно будет доставить. Но, с другой стороны, чем ниже «висит» МКС, тем сильнее она тормозится, то есть больше доставляемого груза должно быть топливом для последующей коррекции орбиты.
Плюс (а вернее, минус) — раньше МКС не выставлялась на высоты даже в 390-400 км , так как на такую орбиту не могли подниматься американские шаттлы. Поэтому станция удерживалась на высотах 330-350 км путём более частой периодической коррекции двигателями. В связи с окончанием программы полёта шаттлов в 2014 году, это ограничение наконец было снято.
Научные задачи могут быть выполнены, таким образом, наиболее идеально на высоте в 400-460 километров. Вот почему средняя высота орбиты МКС в настоящее время составляет примерно 420 км. Естественно, что, чем выше высота, тем большая часть Земли может одновременно наблюдать станцию. Правда, в этом случае будет падать и ее видимая величина!
Наконец, на положение станции влияет и космический мусор: вышедшие из строя ракеты, спутники, их обломки, которые имеют огромную скорость относительно МКС, что делает столкновение с ними разрушительным.
Разгонять МКС могут космические аппараты, расположенные в задней части станции: это грузовики «Прогресс» (в основном) и ATV (реже), при необходимости - служебный модуль «Звезда» и Cygnus (крайне редко). Станцию поднимают часто и незначительно: коррекция происходит примерно раз в месяц маленькими порциями (около 900 секунд работы двигателя), а сам подъем может достигать, к примеру, 100-200 метров.
Некоторые параметры орбиты диктуются не только техническими особенностями, но и политическими реалиями. Космическому аппарату при запуске с Земли возможно придать любую ориентацию, но наиболее экономичным будет использовать скорость, которую даёт вращение Земли. Таким образом, дешевле запускать аппарат на орбиту с наклоном, равным широте. Любые маневры и переход на иной наклон потребуют дополнительного расхода топлива: больше для движения к экватору, меньше при движении к полюсам. Наклон орбиты МКС в 51,6 градуса может показаться странным: аппараты НАСА, запускаемые с мыса Канаверал, традиционно имеют наклонение примерно в 28 градусов. Это потому, что когда в конце девяностых годов обсуждалось местоположение будущей станции МКС, то было принято решение принять российские параметры орбиты. Однако если космодром Байконур находится на широте в приблизительно 46 градусов, почему же тогда обычным для российских запусков является наклонение в 51,6 °?! Дело тут исключительно в том, что к востоку есть соседи (Монголия и Китай), которые, разумеется, не обрадуются, если на них начнет что-то падать из Космоса. А при регулярных запусках ракет это происходило бы постоянно…
Наблюдение станции МКС, летящей по нашему небу яркой звездой, всегда восхищает и радует. Ведь на сегодня она — главное космическое достижение человечества, успешно работающее на протяжении более 20 лет. Будем верить, что Международная космическая станция даст максимально большой позитивный баланс от своего существования. И, конечно, пусть однажды, когда ресурс входящих в нее узлов будет полностью исчерпан, на смену нынешней МКС придет новый аналогичный, еще более совершенный проект международного сотрудничества. Ведь Космос можно осваивать только усилиями всех государств и людей Земли!
Алексей Королёв, историк космонавтики
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ МКС Вы можете также в нашей группе
Постоянное падение МКС на самом деле объясняет, почему экипаж на борту находится в невесомости, несмотря на то, что гравитация внутри станции присутствует. Поскольку скорость падения МКС компенсируется , космонавты, находясь внутри станции, фактически никуда не двигаются. Они просто парят. Тем не менее МКС время от времени все-таки снижается, приближаясь к Земле. Чтобы это компенсировать, центр управления станцией проводит корректировку ее орбиты, кратковременно запуская двигатели и выводя на прежнюю высоту.
На МКС Солнце встает каждые 90 минут
Восход солнца на МКС.
Международная космическая станция совершает один полный оборот вокруг Земли каждые 90 минут. Благодаря этому ее экипаж каждые 90 минут наблюдает восход Солнца. Ежесуточно люди на борту МКС видят по 16 восходов и по 16 закатов. Космонавты, которые проводят на станции 342 суток, успевают увидеть 5472 восходов и 5472 закатов. За то же время находящийся на Земле человек увидит только 342 восхода и 342 заката.
Следует понять, что экипаж МКС не нуждается в ежедневной смене одежды, как это делам мы на Земле. Если не брать в расчет физические упражнения (о которых мы поговорим ниже), космонавтам на МКС не приходится сильно напрягаться в условиях микрогравитации. Температура организма на МКС тоже контролируется. Все это позволяет людям носить одну и ту же одежду до четырех дней, прежде чем они решат ее сменить.
Россия время от времени запускает беспилотные космические аппараты для доставки новых припасов на МКС. Эти корабли могут совершать полеты только в одну сторону и не могут вернуться обратно на Землю (по крайней мере целыми). Как только они пристыковываются к МКС, экипаж станции разгружает доставленные припасы, а затем заполняет пустой космический аппарат различным мусором, отходами и грязной одеждой. Затем аппарат отстыковывается и падает на Землю. Сам корабль и все что находится на его борту сгорает в небе над Тихим океаном.
Экипаж МКС много занимается
Тренировка на орбите.
Экипаж Международной космический станции практически постоянно теряет костную и мышечную массу. , они теряют около двух процентов запасов минеральных веществ в костях конечностей. Звучит не очень много, но эта цифра быстро растет. Обычная миссия на МКС может занимать до 6 месяцев. В результате некоторые члены экипажа могут терять до 1/4 части костной массы в некоторых частях их скелета.
Космические агентства пытаются найти способ снизить эти потери, заставляя экипаж проводить ежедневные двухчасовые физические упражнения. Несмотря на это, космонавты все равно теряют мышечную и костную массу. Поскольку тренируется практически каждый космонавт, которого регулярно отправляют на МКС, у космических агентств нет контрольных групп, с помощью которых можно было бы определить эффективность таких тренировок.
Тренажеры на орбитальной станции тоже отличаются от тех, что мы привыкли использовать на Земле. Различие в гравитации диктует необходимость в использовании только специальных тренажеров для физических упражнений.
Использование туалета зависит от национальности экипажа
Туалет на орбите — дело не простое.
В первое время существования Международной космической станции астронавты и космонавты использовали и делились одним и тем же оборудованием, аппаратурой, едой и даже туалетами. Все начало меняться примерно в 2003 году, после того, как Россия стала требовать от других стран оплату за то, что их астронавты пользуются их оборудованием. В свою очередь другие страны стали требовать оплаты с России за то, что ее космонавты пользуются их оборудованием.
Заходите в наш специальный Telegram-чат . Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Ситуация накалилась в 2005 году, когда Россия стала брать с NASA деньги за доставку американских астронавтов на МКС. США взамен запретили российским астронавтом использовать американское оборудование, аппаратуру и туалеты.
Россия может прикрыть программу МКС
У России нет возможности напрямую запретить США или любой другой стране, учувствовавшей в создании МКС, использование станции. Однако перекрыть доступ к станции она может косвенно. Как уже говорилось выше, Россия нужна Америке для того, чтобы доставлять ее астронавтов на МКС. В 2014 году Дмитрий Рогозин намекнул на то, что, начиная с 2020 года Россия планирует тратить деньги и ресурсы, выделяемые на космическую программу, на другие проекты. США в свою очередь хотят продолжить на МКС как минимум до 2024 года.
Если Россия сократит или даже прекратит использование МКС к 2020 году, то это станет серьезной проблемой для американских астронавтов, поскольку им будет ограничен или даже закрыт доступ к МКС. Рогозин добавил, что Россия смогла бы и без США летать на МКС, США в свою очередь такой роскошью не располагают.
Американское аэрокосмическое агентство NASA активно работает с коммерческими космическими компаниями по вопросам транспортировки и возвращения американских астронавтов с МКС. В то же время NASA может всегда воспользоваться батутами, о которых Рогозин упоминал ранее.
На борту МКС есть оружие
За этими стенами есть оружие.
Обычно на борту Международной космической станции присутствует один или два пистолета. Они принадлежат космонавтам, но хранятся в «наборе выживания», доступ к которому имеется у всех на станции. Каждый пистолет имеет три ствола и , винтовочными патронами, а также патронами для дробовика. Они также оснащены складными элементами, которые можно использовать в качестве лопаты или ножа.
Непонятно зачем космонавтам хранить на борту МКС такие многофункциональные пистолеты. Не от инопланетян же отбиваться в самом деле? Однако доподлинно известно, что в 1965 году некоторым космонавтам пришлось столкнуться с агрессивными дикими медведями, решившими попробовать вернувшихся из космоса на Землю людей на вкус. Вполне возможно, что оружие на станции имеется как раз для таких случаев.
Китайским тайкунавтам закрыт доступ на МКС
Китайцев нет на МКС
Китайским тайкунавтам запрещается посещать Международную космическую станцию из-за наложенных на Китай санкций со стороны США. В 2011 году американский Конгресс запретил любое сотрудничество по космическим программам между США и Китаем.
Запрет был вызван опасениями того, что китайская космическая программа негласно ведется в милитаристских целях. США в свою очередь не хочет никаким образом помогать китайским военным и инженерам, поэтому МКС для Китая находится под запретом.
По мнению издания Time, это очень неразумное решение вопроса. Американскому правительству необходимо понять, что запрет на использование МКС Китаем, а также запрет на любое сотрудничество между США и Китаем по вопросам развития космических программ не остановят последнего от развития своей собственной космической программы. Китай уже отправлял своих тайкунавтов в космос, а также роботов на Луну. Кроме того, Поднебесная планирует строить новую космическую станцию, а также отправить свой ровер на Марс.
> 10 фактов, которые вы не знали об МКС
Самые интересные факты об МКС (Международной космической станции) с фото: жизнь космонавтов, можно увидеть МКС с Земли, члены экипажа, гравитация, батареи.
Международная космическая станция (МКС) – одно из величайших достижений всего человечества по уровню техники в истории. Во имя науки и образования объединились космические агентства США, Европы, России, Канады и Японии. Это символ технологического совершенства и свидетельствует о том, как много мы можем добиться, если сотрудничать. Ниже перечислено 10 фактов, которых вы, возможно, никогда не слышали о МКС.
1. МКС отметила свою 10-ю годовщину непрерывного человеческого функционирования 2 ноября 2010 года. Начиная с первой экспедиции (31 октября 2000 года) и стыковки (2 ноября) станцию посетило 196 человек из восьми стран.
2. МКС можно заметить с Земли без использования техники, и она является крупнейшим искусственным спутником, когда-либо вращающимся вокруг нашей планеты.
3. С первого модуля «Заря», отправленного в 1:40 утра по восточному времени 20 ноября 1998 года, МКС совершила 68519 облетов вокруг Земли. На счетчике ее одометра стоит отметка в 1.7 миллиардов миль (2.7 млрд. км).
4. По состоянию на 2 ноября к космодрому было совершено 103 запуска: 67 российских аппаратов, 34 шаттла, одно европейское и одно японское судно. Было сделано 150 выходов в космос для сборки станции и поддержания ее работы, что заняло более 944 часов.
5. МКС управляется экипажем из 6 астронавтов и космонавтов. При этом, программа станции обеспечивает непрерывное присутствие человека в космосе с момента запуска первой экспедиции 31 октября 2000 года, а это примерно 10 лет и 105 дней. Таким образом, программа сохранила текущий рекорд, побив предыдущую отметку в 3664 дня, установленную на борту Мир.
6. МКС служит исследовательской лабораторией, оснащенной условиями микрогравитации, в которой экипаж проводит опыты в области биологии, медицины, физики, химии и физиологии, а также астрономические и метеорологические наблюдения.
7. Станция оснащена огромными солнечными батареями, размер которых охватывает территорию футбольного поля США, включая конечные зоны, и весит 827794 фунта (275481 кг). В комплексе есть пригодная для жилья комната (как дом с пятью спальнями), оснащенная двумя ванными и гимнастическим залом.
8. 3 млн. строк кода программного обеспечения на Земле поддерживают 1.8 млн. строк программного кода полета.
9. 55-футовая роботизированная рука способна поднимать 220000 футов веса. Для сравнения, столько весит орбитальный шаттл.
10. Мощность в 75-90 киловатт для МКС обеспечивают акры солнечных батарей.
Как известно, геостационарные спутники висят неподвижно над землёй над одной и той же точкой. Почему они не падают? На той высоте не действует сила притяжения?
Ответ
Геостационарный искусственный спутник Земли представляет собой аппарат, который движется вокруг планеты в восточном направлении (в том же, в каком вращается сама Земля), по круговой экваториальной орбите с периодом обращения, равным периоду собственного вращения Земли.
Таким образом, если смотреть с Земли на геостационарный спутник, мы будем видеть его неподвижно висящим на одном и том же месте. Из-за этой неподвижности и большой высоты около 36 000 км, с которой видна почти половина поверхности Земли, на геостационарную орбиту выводят спутники-ретрансляторы для телевидения, радио и коммуникаций.
Из того, что геостационарный спутник висит постоянно над одной и той же точкой поверхности Земли, некоторые делают неверный вывод, что на геостационарный спутник не действует сила притяжения к Земле, что сила тяготения на определённом расстоянии от Земли исчезает, т. е. они опровергают самого Ньютона. Конечно это не так. Сам запуск спутников на геостационарную орбиту рассчитывается именно по закону всемирного тяготения Ньютона.
Геостационарные спутники, как и все остальные спутники, на самом деле падают на Землю, но не достигают её поверхности. На них действует сила притяжения к Земле (гравитационная сила), направленная к её центру, а в обратном направлении на спутник действует отталкивающая от Земли центробежная сила (сила инерции), которые уравновешивают друг друга - спутник не улетает от Земли и не падает на неё точно так же, как ведро, раскручиваемое на верёвке, остаётся на своей орбите.
Если бы спутник совсем не двигался, то он упал бы на Землю под действием притяжения к ней, но спутники движутся, в том числе и геостационарные (геостационарные - с угловой скоростью равной угловой скорости вращения Земли, т. е. один оборот за сутки, а у спутников нижележащих орбит угловая скорость больше, т. е. за сутки они успевают совершить вокруг Земли несколько оборотов). Линейная скорость, сообщаемая спутнику параллельно поверхности Земли при непосредственном выводе на орбиту сравнительно большая (на низкой околоземной орбите - 8 километров в секунду, на геостационарной орбите - 3 километра в секунду). Если бы не было Земли, то спутник с такой скоростью летел бы по прямой, но наличие Земли заставляет спутник падать на неё под действием силы притяжения, искривляя траекторию по направлению к Земле, но поверхность Земли не плоская, она искривлена. На сколько спутник приближается к поверхности Земли, на столько поверхность Земли уходит из-под спутника и, таким образом, спутник постоянно находится на одной и той же высоте, двигаясь по замкнутой траектории. Спутник всё время падает, но никак не может упасть.
Итак, все искусственные спутники Земли падают на Землю, но - по замкнутой траектории. Спутники находятся в состоянии невесомости, как все падающие тела (если лифт в небоскрёбе сорвётся и начнёт свободно падать, то люди внутри тоже будут находиться в состоянии невесомости). Космонавты внутри МКС находятся в невесомости не потому, что на орбите не действует сила притяжения к Земле (она там почти такая же как и на поверхности Земли), а потому, что МКС свободно падает на Землю - по замкнутой круговой траектории.
