Международная космическая станция

Международная космическая станция или МКС — пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс. В этом проекте участвуют 15 стран, в том числе РФ и США.

                                                                                       Эмблема МКС                                                  

                                                                                              Цель

Согласно первоначальному соглашению, Международная космическая станция должна быть лабораторией, обсерваторией и заводом в космосе. Было также запланировано обеспечить транспортировку, техническое обслуживание и использование в качестве промежуточной базы для возможных будущих полетов на Луну, Марс и астероиды. В 2010 году, согласно национальной космической политике США, МКС была предоставлена дополнительную роль — выполнение коммерческих, дипломатических и образовательных задач. 

                                                                            Научные исследования

МКС является платформой для проведения научных исследований, которые не могут быть выполнены в любой другой форме. Небольшой беспилотный космический корабль может быть платформой для работы в невесомости, космические станции предлагают долгосрочное среду, в которой исследования могут быть выполнены потенциально течение многих десятилетий, в сочетании с оперативным доступом исследователей в течение периодов, превышающих возможности пилотируемых космических кораблей.

Станция упрощает отдельные эксперименты, устраняя необходимость в отдельных ракетных запусках и научных сотрудниках. Исследуются космическая биология, астрономия, невесомость, космическая медицина и науки о жизни, физические науки, материаловедение, изучение космической погоды, и погоды на Земле (метеорология). Ученые на Земле имеют доступ к данным экипажа и могут изменять эксперименты или запускать новые, обычно невозможно в случае использования беспилотных космических аппаратов.

Экипажи осуществляют экспедиции продолжительностью несколько месяцев, обеспечивая примерно 160 человеко-часов в течение рабочей недели в экипаже из 6 человек.

Модуль «Кибо» предназначен для ускорения прогресса Японии в области науки и техники, получение новых знаний и применения их в промышленности и медицине.

Для выявления темной материи и ответы на другие фундаментальные вопросы нашей Вселенной, инженеры и ученые со всего мира построили «Магнитный альфа-спектрометр» (англ. Alpha Magnetic Spectrometer AMS), который НАСА сравнивает с телескопом Хаббла, и который невозможно разместить на спутниковой платформе для свободного полета отчасти из-за требований к мощности и пропускной способности данных. 3 апреля 2013 ученые НАСА сообщили, что следы темной материи, возможно, были обнаружены Альфа-магнитным спектрометром. По мнению ученых, «первые результаты от космического альфа-магнитного спектрометра подтвердили непонятный избыток высокоэнергетических позитронов в околоземных космических лучах».

Космическая среда непригодна для жизни. Незащищенное пребывание в космосе характеризуется интенсивным излучением (состоящий преимущественно из протонов и других субатомных заряженных частиц с солнечного ветра, в дополнение к космических лучей), высоким вакуумом, экстремальным температурами и микрогравитации. Некоторые простые формы жизни, экстремофилы, в том числе мелкие беспозвоночные тихоходы, могут выжить в этой среде в очень сухом состоянии.

Медицинские исследования улучшают знания о последствиях длительного космического воздействия на организм человека, в частности мышечной атрофии, остеопороза и смещения жидкости. Эти данные будут использоваться для определения возможности осуществления длительного космического полета человека и колонизации космоса. В 2006 году данные о потере костной массы и мышечной атрофии указывали на значительный риск переломов и проблем с передвижением, если бы космонавты высадились на планете после длительного межпланетного рейса, например, шестимесячного полета, необходимого для путешествия на Марс.                           

                                                                                Микрогравитация

                          Горение свечи на Земле (слева) и в условиях микрогравитации (справа)

Гравитация Земли на высоте полета МКС лишь немного слабее, чем на поверхности. Однако объекты на орбите находятся в состоянии непрерывного свободного падения, в результате чего они оказываются в невесомости. Восприятие невесомости нарушается пятью отдельными эффектами:

Торможением остаточной атмосферы; когда МКС входит в тень Земли, основные солнечные панели возвращаются, чтобы минимизировать аэродинамическое сопротивление для предотвращения снижения орбиты.

Вибрация от работы механических систем и экипажа.

Работа бортовых гироскопов системы управления стабилизацией.

Включение ракетных двигателей для изменения стабилизации или высоты орбиты.

Эффекты изменения гравитации, также известные как сила приливных эффектов. Не прикреплено к станции оборудования осуществляет полет по несколько иным орбитами. Будучи механически соединенными, эти элементы несут влияние малых сил, удерживающих станцию ​​во время движения как твердое тело.

Исследователи изучают влияние почти невесомости на станции на эволюцию, развитие, рост и внутренние процессы растений и животных. НАСА хочет выяснить влияние микрогравитации на рост трехмерных, человекообразных тканей и необычных белковых кристаллов, которые могут сформироваться в космосе.

Исследование физики жидкостей в условиях микрогравитации позволит исследователям лучше моделировать поведение жидкостей. Поскольку жидкости могут быть почти полностью соединены в условиях микрогравитации, физики исследуют жидкости, которые не смешиваются хорошо на Земле. Кроме того, изучение реакций, которые замедляются низкой гравитацией и температурами позволит ученым лучше понять сверхпроводимость.

Материаловедение является важной исследовательской деятельностью МКС, целью которой является получение экономической выгоды за счет улучшения методов, используемых на Земле. Эффект низкой гравитации среды при сгорании имеет ценность через изучение эффективности горения и контроля выбросов и загрязняющих веществ. Эти данные могут улучшить текущие знания о производстве энергии и привести к экономическим и экологическим выгодам. Планами на будущее для исследователей на борту МКС является изучение аэрозолей, озона, водяного пара, оксидов в атмосфере Земли, а также космических лучей, космической пыли, антивещества и темной материи во Вселенной.

                                      Исследования перед будущими полётами в дальний космос

                                                                               Комплекс Марс-500

МКС находится на низкой околоземной орбите, пригодной для проверки систем космических аппаратов, которые будут необходимы для длительных полетов на Луну и Марс. Во время полета станции можно получить опыт по управлению, техническому обслуживанию, а также ремонту на орбите, что обеспечит существенные навыки в обслуживании космических аппаратов далеко от Земли, снизит риски при полетах и увеличит возможности межпланетных кораблей. Основываясь на данных эксперимента «Марс-500», ЕКА считает, что «В то время как МКС имеет важное значение для ответа на вопрос возможного влияния невесомости, радиации и других космических факторов, такие аспекты, как влияние длительной изоляции и лишения свободы целесообразнее исследовать благодаря моделированию на Земле». 2011 Алексей Борисович Краснов, руководитель программ полета человека в космос российского космического агентства, Роскосмоса, предложил осуществить на МКС «короткую версию» «Марса-500».

В 2009 году, отметив значение партнерства, Алексей Краснов написал: «По сравнению с партнерами, действуют отдельно, партнеры не используют совместно возможности и ресурсов могли бы иметь гораздо больше уверенности в успехе и безопасности освоения космоса. МКС помогает продвигать околоземные исследования и реализовывать перспективные программы изучения и исследования Солнечной системы, включая Луну и Марс». Пилотируемый полет на Марс, однако, может быть многонациональным усилиям с участием космических агентств и стран за пределами текущего партнерства МКС. 2010 Генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дорден заявил, что его ведомство готово предложить другим 4 партнерам пригласить Китай, Индию и Южную Корею присоединиться к партнерству по МКС.

Глава НАСА Чарли Болден заявил в феврале 2011 «Любой полет на Марс, вероятно, будет глобальным».

По состоянию на 2011 американское законодательство не позволяло НАСА сотрудничать с Китаем в космических проектах.

                                                                  Возможности образования

Экипаж МКС предоставляет возможность осуществлять эксперименты, разработанные студентами на Земле, делая образовательные демонстрации, позволяет участие студентов в кабинетной версии экспериментов на МКС, и непосредственно привлечения студентов с использованием радио-, видеосвязи и электронной почты. ЕКА предлагает широкий спектр бесплатных учебных материалов, которые можно загрузить для использования в школах. Во время урока студенты могут перемещаться по 3D-модели интерьера и экстерьера МКС, и решать спонтанные проблемы в реальном времени.

Через серию образовательных пособий изучается глубокое понимание прошлого и ближайшее будущее пилотируемой космонавтики, так же, как на Земле и в жизни. В космических экспериментах JAXA «Семена» исследуется влияние мутагенных эффектов космического полета на семена растений на борту МКС. Студенты проращивали семена, которые летали на МКС около девяти месяцев, как начальный «прикосновение к Вселенной».

На первом этапе использования модуля Кибо, с 2008 по середину 2010 г., исследователи из более десяти японских университетов провели эксперименты в различных областях.                                            

                                                                                                    История

В апреле 1971 года была выведена на орбиту первая в мире орбитальная станция «Салют-1».

Долговременные орбитальные станции были необходимы для научных исследований. Их создание стало необходимым этапом подготовки к будущим полетам человека к другим планетам. В течение выполнения программы «Салют» с 1971 по1986 год СССР имел возможность испытать основные архитектурные элементы космических станций и впоследствии использовать их в проекте новой долговременной орбитальной станции — «Мир».

Распад Советского Союза привел к сокращению финансирования космической программы, поэтому Россия самостоятельно не могла не только построить новую орбитальную станцию, но и поддерживать работоспособность станции «Мир». К тому времени у американцев опыт создания орбитальных станций практически отсутствовал. В 1993 году вице-президент США Альберт Гор и премьер-министр России Виктор Черномырдин подписали соглашение о космическом сотрудничестве «Мир — Шаттл». Американцы согласились финансировать строительство последних двух модулей станции «Мир»: «Спектр» и «Природа». Кроме того, США с 1994 по 1998 год совершили 11 полетов к «Миру».

                                                             Технические данные Спейс Шаттла

Также договор предусматривал создание совместного проекта — Международной космической станции (МКС). Кроме Федерального космического агентства России (Роскосмоса) и Национального аэрокосмического агентства США (NASA), в проекте приняли участие Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), Европейское космическое агентство (ESA, объединяет 17 стран-участниц), Канадское космическое агентство (CSA), а также космическое агентство Бразилии (AEB). Заинтересованность в проекте МКС выражали Индия и КНР. 28 января 1998 года в Вашингтоне было подписано окончательное соглашение о начале строительства МКС.

Сборка Международной космической станции началась в ноябре 1998 года. Российские модули были запущены и пристыкованы автоматически, кроме модуля “ Рассвет”.

Все остальные модули были доставлены челноками, требовали установки экипажами МКС Шаттла с помощью мобильной системы обслуживания и выходов в открытый космос; по состоянию на 5 июня 2011 года, было добавлено 159 компонентов в течение более 1000 часов ПКД. 127 из этих выходов в открытый космос происходили со станции, а остальные 32 ​​- из шлюзов пристыкован космических челноков. Бета-угол станции (процентный период воздействия Солнца на станцию ​​и пристыкованные аппараты) в течение всего времени строительства должен сохраняться неизменным.

Крупногабаритные российские модули доставлялись на МКС  РН  “ Протон-М “, “ Протон-К “

                                 Продолжение смотрите на сайте : Шпоры по ОБЖ – Всячина – МКС  Часть I