Выбор некоторых параметров орбиты Международной космической станции . К примеру, станция может находиться на высоте от 280 до 460 километров, и из-за этого она постоянно испытывает затормаживающее воздействие верхних слоёв атмосферы нашей планеты. Каждые сутки МКС теряет примерно по 5 см/с скорости и 100 метров высоты. Поэтому периодически приходится поднимать станцию, сжигая топливо грузовиков ATV и «Прогресс». Почему же нельзя поднять станцию выше, чтобы избежать этих затрат?
Заложенный при проектировании диапазон и текущее реальное положение диктуются сразу несколькими причинами. Каждый день астронавты и космонавты , и за отметкой 500 км её уровень резко повышается . А предел за полугодовое пребывание установлен всего на ползиверта, на всю карьеру отведён всего лишь зиверт. Каждый зиверт увеличивает риск онкологических заболеваний на 5,5 процента.
На Земле от космических лучей мы защищены радиационным поясом магнитосферы нашей планеты и атмосферой, но они работают слабее в ближнем космосе. В некоторых частях орбиты (Южно-атлантическая аномалия является таким пятном повышенной радиации) и за её пределами иногда могут проявляться странные эффекты : в закрытых глазах появляются вспышки. Это космические частицы проходят через глазные яблоки, другие толкования утверждают, что частицы возбуждают ответственные за зрение части мозга. Подобное может не только мешать спать, но и в лишний раз неприятно напоминает о высоком уровне радиации на МКС.
Кроме того, «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 меньше груза можно будет доставить. Меньше смогут принести и ракеты, которые отправляют новые модули для станции. С другой стороны, чем ниже МКС, тем сильнее она тормозится, то есть больше доставляемого груза должно быть топливом для последующей коррекции орбиты.
Научные задачи могут быть выполнены на высоте в 400-460 километров. Наконец, на положение станции влияет космический мусор - вышедшие из строя спутники и их обломки, которые имеют огромную скорость относительно МКС, что делает столкновение с ними фатальным.
В Сети есть ресурсы, позволяющие следить за параметрами орбиты Международной космической станции. Можно получить относительно точные текущие данные , либо отследить их динамику . На момент написания этого текста МКС находилась на высоте примерно в 400 километров.
Разгонять МКС могут элементы, расположенные в задней части станции: это грузовики «Прогресс» (чаще всего) и ATV, при необходимости - служебный модуль «Звезда » (крайне редко). На иллюстрации до ката работает европейский ATV. Станцию поднимают часто и понемногу: коррекция происходит примерно раз в месяц маленькими порциями порядка 900 секунд работы двигателя, у «Прогрессов» используют двигатели поменьше, чтобы не сильно влиять на ход экспериментов.
Двигатели могут включить единожды, таким образом увеличится высота полёта на другой стороне планеты. Такие операции используют для маленьких подъёмов, поскольку меняется эксцентриситет орбиты.
Также возможна коррекция с двумя включениями, при которой второе включение сглаживает орбиту станции до окружности.
Некоторые параметры диктуются не только научными данными, но и политикой. Космическому аппарату возможно придать любую ориентацию, но при запуске более экономичным будет использовать скорость, которую даёт вращение Земли. Таким образом, дешевле запускать аппарат на орбиту с наклоном, равным широте, а манёвры 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.
Когда обсуждалось местоположение будущей станции МКС, то решили, что будет более экономичным отдать предпочтение российской стороне. Также такие параметры орбиты позволяют видеть больше поверхности Земли.
Но Байконур находится на широте в приблизительно 46 градусов, почему же тогда обычным для российских запусков является наклонение в 51,6 °? Дело в том, что к востоку есть сосед, который не слишком обрадуется, если на него что-то будет падать. Поэтому орбиту наклоняют к 51,6 °, чтобы при запуске никакие части космического аппарата ни при каких обстоятельствах не могли упасть на Китай и Монголию.
Орбита это, прежде всего, трасса полета МКС вокруг Земли. Чтобы МКС могла летать по строго заданной орбите, а не улетела в далекий космос или упала обратно на Землю пришлось учитывать ряд таких факторов как ее скорость, массу станции, возможности ракет носителей, кораблей доставки, возможности космодромов и конечно же экономические факторы.
Орбита МКС - это низкая околоземная орбита, которая находится в космическом пространстве над Землей, где атмосфера присутствует в крайне разряженном состоянии и плотность частиц мала до такой степени, чтобы не оказывать существенное сопротивление полету. Высота орбиты МКС это основное требование полета для станции, чтобы избавиться от воздействия влияния атмосферы Земли, особенно ее плотных слоев. Это район термосферы на высоте примерно 330-430 км
При расчете орбиты для МКС учитывали ряд факторов.
Первым и основным фактором является воздействие радиации на человека, которая выше 500 км значительно повышена и это может сказаться на здоровье космонавтов, так как их установленная допустимая доза на полгода составляет 0,5 зиверта и не должна превышать один зиверт в сумме за все полеты.
Вторым весомым аргументом при расчете орбиты являются корабли доставки экипажей и грузов для МКС. Например «Союзы» и «Прогрессы» были сертифицированы для полетов на высоту 460 км. Американские космические корабли доставки «Шатлы» не могли летать даже до 390 км. и поэтому раньше при их использовании орбита МКС тоже не выходила за эти пределы 330-350 км. После прекращения полетов Шатлов высоту орбиты стали поднимать, чтобы свести до минимума атмосферное влияние.
Учтены также и экономические параметры. Чем выше орбита, тем дальше лететь, тем больше топлива и значит меньше необходимого груза смогут доставить корабли на станцию, значит и летать придется чаще.
Рассматривают также необходимую высоту с точки зрения поставленных научных задач и экспериментов. Для решения заданных научных задач и проводимых исследований на сегодняшний день высоты до 420 км пока достаточно.
Немаловажное место занимает и проблема космического мусора, который попадая на орбиту МКС, несет самую серьезную опасность.
Как уже говорилось, космическая станция должна летать так чтобы и не упасть и не вылететь со своей орбиты, то есть двигаться с первой космической скоростью, тщательно рассчитанной.
Немаловажным фактором является и расчет наклона орбиты и точка запуска. Идеальным экономическим фактором является запуск с экватора по часовой стрелке, так как здесь дополнительным показателем скорости присутствует скорость вращения Земли. Следующим сравнительно экономически дешевым показателем является запуск с наклоном равным широте, так как потребуется меньше топлива для маневров при запуске, учитывается и политический вопрос. Например, несмотря на то, что космодром Байконур расположен на широте 46 градусов, орбита МКС находится под углом 51,66. Ступени ракет при запуске на орбиту в 46 градусов могли бы упасть на территорию Китая или Монголии что обычно приводит к затратным конфликтам. При выборе космодрома для запуска МКС на орбиту международное сообщество решило использовать космодром Байконур, по причине наиболее подходящей стартовой площадки и траектория полета при таком запуске охватывает большую часть континентов.
Важным параметром космической орбиты является и масса летящего по ней объекта. Но масса МКС часто меняется из-за обновления ее новыми модулями и посещения ее кораблями доставки и поэтому ее спроектировали очень мобильной и с возможностью варьирования как по высоте, так и по направлениям с вариантами поворотов и маневрирования.
Высоту станции меняют по несколько раз в год, в основном для создания баллистических условий для стыковки посещаемых ее кораблей. Кроме изменения массы станции, происходит изменение скорости станции из-за трения с остатками атмосферы. Вследствие этого центрам управления полетом приходится корректировать орбиту МКС до необходимой скорости и высоты. Корректировка происходит при помощи включения двигателе кораблей доставки и реже включением двигателей основного базового служебного модуля «Звезда», на которых имеются ускорители. В нужный момент, при дополнительном включении двигателей скорость полета станции наращивается до расчетной. Изменение высоты орбиты рассчитывается в Центрах управления полетом и проводится в автоматическом режиме без участия космонавтов.
Но особенно необходима маневренность МКС при возможной встрече космическим мусором. На космических скоростях даже маленький его кусочек может оказаться смертельно опасным как для самой станции, так и для ее экипажа. Опуская данные о щитах защиты от мелкого мусора на станции, коротко расскажем о проведении маневров МКС для уклонения от столкновения с мусором и изменению орбиты. Для этого вдоль трассы полета МКС создана зона-коридор с размерами на 2 км выше и плюс 2км ниже нее, а также на 25 км в длину и25 км в ширину и ведется постоянное наблюдение, чтобы в эту зону не попадал космический мусор. Это так называемая защитная зона для МКС. Чистота этой зоны рассчитывается заранее. У Стратегического командования вооруженных сил США USSTRATCOM на авиабазе Ванденберг имеется каталог космического мусора. Специалисты постоянно сравнивают перемещение движения мусора с движение по орбите МКС и следят, чтобы их пути не дай бог не пересеклись. Точнее они рассчитывают вероятность столкновения какого-то куска мусора в зоне полета МКС. Если столкновение возможно хотя бы с вероятностью 1/100000 или 1/10 000, то заранее за 28,5 часов об этом сообщается НАСА (Хьюстон Космический Центр имени Линдона Джонсона) в управление полетом МКС руководству по операциям с траекторией МКС Trajectory Operation Officer (сокращено ТОРО). Здесь в TORO за мониторами следят за месторасположением станции во времени, за космическими кораблями, идущими к ней на стыковку и за то, чтобы станция находилась в безопасности. Получив сообщение о возможном столкновении и координаты, ТОРО передает его Российскому центру управления полетами имени Королева, где баллистики готовят план возможного варианта маневров по исключению столкновения. Это план с новой трассой полета с координатами и точными последовательными действиями маневра по уклоненью от возможного столкновения с космическим мусором. Составленная новая орбита повторно проверяется на предмет не возникнут ли на новом пути опять какие то столкновения и при положительном ответе запускается в работу. Перевод на новую орбиту проводится с Центров управления полетами с Земли в компьютерном режиме автоматически без участия космонавтов и астронавтов.
Для этого у станции в центре масс модуля «Звезда» установлено 4 американских гиродина (СМG) Control Moment Gyroscope, размерами около метра и весом около300кг каждый. Это вращающиеся инерционные устройства, позволяющие станции правильно ориентироваться с высокой точностью. Работают они согласованно с российскими двигателями ориентации. В дополнение к этому российские и американские корабли доставки укомплектованы ускорителями которые при необходимости можно также использовать для перемещения и поворотов станции.
На случай если космический обломок будет обнаружен меньше чем за 28,5 часов и времени для расчетов и согласования новой орбиты на остается, то МКС дается возможность ухода от столкновения по заранее составленному стандартному автоматическому маневру выхода на новую орбиту называемого PDAM (Predetermined Debris Avoidance Maneuver). Если даже этот маневр будет опасен, то есть может вывести на новую опасную орбиту, то экипаж садится в заранее, всегда готовый и пристыкованный к станции космический корабль «Союз» и в полнейшей готовности к эвакуации ждет столкновения. В случае необходимости экипаж мгновенно эвакуируется. За всю историю полетов МКС было 3 таких случая, но они все слава богу закончились хорошо, без необходимости космонавтам эвакуироваться или как говорится не попали в один случай из 10000. От принципа «береженого бог бережет», здесь как никогда отступать нельзя.
Как мы уже знаем МКС представляет собой самый дорогостоящий (более 150 млрдов долларов) космический проект нашей цивилизации и является научным стартом к дальним космическим полетам, на МКС постоянно живут и работаю люди. Безопасность станции и находящиеся на ней люди стоят гораздо выше затраченных денег. В этом плане на первом месте стоит правильно рассчитанная орбита МКС, постоянное наблюдение за ее чистотой и умение МКС быстро и точно уклоняться и маневрировать в случаях необходимости.
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.
Была запущена в космическое пространство в 1998 году. На текущий момент вот уже почти семь тысяч суток денно и нощно лучшие умы человечества трудятся над решением сложнейших загадок в условиях невесомости.
Космическое пространство
Каждый человек, хотя бы раз увидевший этот уникальный объект, задавался логичным вопросом: какая высота орбиты международной космической станции? Вот только ответить на него односложно нельзя. Высота орбиты международной космической станции МКС зависит от многих факторов. Рассмотрим их подробнее.
Орбита МКС вокруг Земли снижается из-за воздействия разреженной атмосферы. Скорость уменьшается, соответственно, уменьшается и высота. Как снова устремиться вверх? Высота орбиты может меняться при помощи двигателей кораблей, которые пристыковываются к ней.
Различные высоты
За весь срок космической миссии было зарегистрировано несколько основных значений. Еще в феврале 2011 году высота орбиты МКС составляла 353 км. Все расчеты производятся по отношению к уровню моря. Высота орбиты МКС в июне того же года увеличилась до трехсот семидесяти пяти километров. Но и это был далеко не предел. Всего через две недели работники НАСА с удовольствием отвечали журналистам на вопрос «Какая высота орбиты МКС на текущий момент?» - триста восемьдесят пять километров!
И это не предел
Высота орбиты МКС все равно была недостаточна для сопротивления природному трению. Инженеры пошли на ответственный и очень рискованный шаг. Высота орбиты МКС должна была быть повышена до четырехсот километров. Но это событие случилось несколько позже. Проблема состояла в том, что только корабли поднимали МКС. Высота орбиты была ограничена для шаттлов. Лишь со временем ограничение было упразднено для экипажа и МКС. Высота орбиты с 2014 года превышала 400 километров над уровнем моря. Максимальное среднее значение было зафиксировано в июле и составило 417 км. В целом корректировки высоты проводятся постоянно для фиксации самого оптимального маршрута.
История создания
Еще в далеком 1984 г. правительство США вынашивало планы о необходимости запуска в ближайшем космосе масштабного научного проекта. В одиночку осуществить такое грандиозное строительство даже американцам было достаточно затруднительно и к разработке были подключены Канада и Япония.
В 1992 г. в кампанию была включена Россия. В начале девяностых в Москве планировали масштабный проект «Мир-2». Но экономические проблемы не дали осуществиться грандиозным планам. Постепенно количество стран-участников выросло до четырнадцати.
Бюрократические проволочки заняли более трех лет. Лишь в 1995 г. был принят эскиз станции, а еще через год - конфигурация.
Двадцатое ноября 1998 года стало выдающимся днем в истории всемирной космонавтики - первый блок был успешно доставлен на орбиту нашей планеты.
Сборка
МКС гениальна по своей простоте и функциональности. Станция состоит из независимых блоков, которые соединяются между собой как большой конструктор. Невозможно посчитать и точную стоимость объекта. Каждый новый блок изготавливается в отдельной стране и, конечно же, различается по цене. Всего таких частей можно присоединить огромное количество, таким образом, станция может постоянно обновляться.
Срок действия
В связи с тем, что блоки станции и их наполнение могут быть изменены и модернизированы неограниченное количество раз, МКС может долго бороздить просторы околоземной орбиты.
Первый тревожный звоночек прозвенел в 2011 году, когда из-за своей дороговизны была свернута программа «космический челнок».
Но страшного ничего не произошло. Грузы исправно доставлялись в космос другими кораблями. В 2012 к МКС даже успешно пристыковался частный челнок коммерческого назначения. Впоследствии аналогичное событие происходило неоднократно.
Угрозы для станции могут быть лишь политическими. Периодически официальные лица разных стран грозятся прекратить поддержку МКС. Сначала планы поддержния были расписаны до 2015 г., потом до 2020-го. На сегодняшний день ориентировочно существует договоренность поддерживать станцию до 2027 года.
А пока политики спорят между собой, МКС в 2016 году сделала стотысячный виток вокруг планеты, который оригинально назвали «Юбилейный».
Электричество
Сидеть в темноте, конечно, интересно, но иногда надоедает. На МКС каждая минута на вес золота, поэтому инженеры были крепко озадачены необходимостью обеспечения экипажа бесперебойной электрикой.
Было предложено множество различных идей, и в конце концов сошлись на том, что лучше солнечных батарей в космосе ничего быть не может.
При реализации проекта российская и американская сторона пошли разными путями. Так, генерация электроэнергии первой страны производится для системы в 28 вольт. Напряжение в американском блоке - 124 В.
За день МКС делает множество витков вокруг Земли. Один оборот - примерно полтора часа, сорок пять минут из которых проходят в тени. Конечно же, в это время генерация от солнечных панелей невозможна. Станцию питают никель-водородные аккумуляторные батареи. Срок работы такого устройства около семи лет. Последний раз их меняли в далеком 2009-м, так что очень скоро инженерами будет осуществлена долгожданная замена.
Устройство
Как ранее было написано, МКС представляет собой огромный конструктор, части которого легко соединяются между собой.
По состоянию на март 2017 года станция имеет четырнадцать элементов. Россия поставила пять блоков, названных «Заря», «Поиск», «Звезда», «Рассвет» и «Пирс». Американцы своим семи частям дали такие имена: «Юнити», «Дестини», «Транквилити», «Квест», «Леонардо», «Купола» и «Гармония». Страны Европейского Союза и Япония пока имеют в своем активе по одному блоку: «Коламбус» и «Кибо».
Части постоянно меняются в зависимости от поставленных перед экипажем задач. На подходе еще несколько блоков, которые значительно усилят исследовательские возможности членов экипажа. Наиболее интересны, конечно же, лабораторные модули. Часть из них имеют полную герметичность. Таким образом, в них можно исследовать абсолютно все, вплоть до инопланетных живых существ, без риска заражения для экипажа.
Другие блоки предназначены для генерации необходимых сред для нормальной жизнедеятельности человека. Третьи позволяют беспрепятственно выходить в космос и совершать исследования, наблюдения или ремонты.
Часть блоков не несут исследовательской нагрузки и используются в качестве хранилищ.
Проводимые исследования
Многочисленные исследования - собственно то, ради чего в далеких девяностых политики решили отправить в космос конструктор, стоимость которого на сегодняшний день оценивается более чем в двести миллиардов долларов. За эти деньги можно купить десяток стран и получить небольшое море в подарок.
Так вот, МКС имеет такие уникальные возможности, которых нет ни у одной земной лаборатории. Первое - наличие безграничного вакуума. Второе - фактическое отсутствие гравитации. Третье - опаснейшие не испорченные преломлением в земной атмосфере.
Исследователей хлебом не корми, а дай что-то поизучать! Они с радостью выполняют возложенные не них обязанности, даже невзирая на смертельный риск.
Больше всего ученых интересует биология. В эту сферу входит биотехнологии и медицинские исследования.
Другие ученые частенько забывают про сон, исследуя физические силы внеземного пространства. Материалы, квантовая физика - лишь часть исследований. Любимое занятие по откровениям многих - тестировать различные жидкости в условиях невесомости.
Опыты с вакуумом, вообще, могут проводиться вне блоков, прямо в открытом космосе. Земные ученые могут лишь по-хорошему завидовать, наблюдая за экспериментами по видеосвязи.
Любой человек на Земле отдал бы все за один выход в космос. Для работников станции это практически рутинное занятие.
Выводы
Несмотря на недовольные возгласы многих скептиков о бесперспективности проекта, ученые МКС сделали множество интереснейших открытий, которые позволили иначе посмотреть и на космос в целом, и на нашу планету.
Ежедневно эти смелые люди получают огромную дозу радиации, и все ради научных исследований, которые дадут человечеству невиданные ранее возможности. Можно лишь восхищаться их работоспособностью, смелостью и целеустремленностью.
МКС достаточно крупный объект, который можно увидеть и с поверхности Земли. Существует даже целый сайт, на котором можно ввести координаты своего города и система точно подскажет, в какое время можно будет попробовать лицезреть станцию, находясь в шезлонге прямо на своем балконе.
Конечно, у космической станции множество противников, но поклонников гораздо больше. А это значит, что МКС будет уверенно держаться на своей орбите в четыреста километров над уровнем моря и еще не раз покажет заядлым скептикам, как они ошибались в своих прогнозах и предсказаниях.
Образование
Какая высота орбиты МКС от Земли?
16 января 2018МКС, или международная космическая станция, - это пилотируемый орбитальный корабль, который используется как многофункциональный исследовательский центр. Состоит станция из четырнадцати модулей, запущенных в разные годы. Каждый из них выполняет определенную функцию: спальни, лаборатории, складские помещения, спортзалы. Высота орбиты МКС постоянно изменяется, в среднем она составляет 380 км. Работу станции обеспечивают солнечные батареи, размещенные на обшивке.
Модули МКС строились на Земле. Затем каждый из них запускался в космос. Собирали станцию космонавты в условиях невесомости. В настоящее время вес МКС составляет более четырехсот тонн. Внутри модулей располагаются узкие коридоры, по которым космонавты перемещаются.
Элементы расчетов
Во время разработки особенно тщательно продумывалась высота орбиты МКС. Чтобы аппарат не упал на Землю и не улетел в открытый космос, ученым пришлось учитывать множество факторов для расчета траектории полета: вес самой станции, скорость движения, возможности стыковки кораблей с грузом.
Орбита станции
Международный космический корабль летает на низкой околоземной орбите. Здесь очень разряженная атмосфера, а плотность частиц необычайно мала. Правильно рассчитанная высота орбиты МКС - это главное условие для успешного полета станции. Этим предотвращается негативное влияние атмосферы Земли, особенно ее плотных слоев. Проведя различные эксперименты и сделав все необходимые аналитические расчеты, ученые пришли к выводу, что лучше всего аппарат запустить в зону термосферы. Она достаточно просторная, чтобы обеспечить безопасное существование МКС. Начинается термосфера примерно в 85 км от поверхности Земли и тянется на 800 км.
Видео по теме
Особенности расчета орбиты
В этой работе были задействованы ученые различных профилей - математики, физики, астрономы. При расчетах высоты орбиты МКС учитывались следующие факторы:
Запуск и полет
Определяя, на какой высоте орбита МКС должна быть, учитывался ее наклон и точка запуска. Самым идеальным вариантом (с экономической точки зрения) является запуск корабля с экватора по часовой стрелке. Это связано с дополнительными показателями скорости вращения планеты.
Другой выгодный вариант - запуск под наклоном, равным широте. Этот тип полета требует минимум топлива для выполнения маневров.
Выбирая космодром для запуска станции, международное сообщество остановилось на Байконуре. Он располагается на широте 46 градусов, а угол наклона орбиты станции составляет 51,66 градуса. Если бы она летала на той же широте, на которой располагается Байконур, то ступени запускаемых ракет падали бы на Китай или на территорию Монголии. Из-за этого была выбрана другая широта, которая охватывает большую часть стран, участвующих в проекте.
Масса станции
При определении орбиты важной составляющей стал вес корабля. Высота орбиты МКС и скорость движения напрямую зависят от ее массы. Но этот показатель периодически меняется из-за обновлений, дополнения новыми модулями, посещений аппаратов грузовыми кораблями. Из-за этого ученые проектировали станцию и просчитывали ее орбиту с возможностью регулировки как высоты полета, так и направления. При этом учитывались возможности поворотов и выполнение разных маневров.
Коррекция орбиты
Несколько раз в год ученые проводят корректировку орбиты. Обычно это выполняется для создания баллистических условий при стыковке грузовых кораблей. В результате стыковок изменяется масса станции, а также меняется скорость из-за возникающего трения. В результате этого центр управления полетом вынужден корректировать не только орбиту, но и скорость движения, а также высоту полета. Изменения происходят при помощи основного двигателя базового модуля. В нужный момент они включаются, и станция наращивает высоту и скорость полета.
Маневренность
При расчете высоты орбиты МКС в км от Земли учитывались возможные встречи с комическим мусором. На космических скоростях даже небольшой осколок может привести к трагедии.
На станции имеются специальные щиты для защиты, но это не уменьшило необходимость расчета такой орбиты, на которой станция будет редко встречаться с мусором. Для этого был создан коридор. Он на два километра выше траектории движения самой станции и на два ниже. С Земли ведутся постоянные наблюдения за зоной: центр управления полетами смотрит, чтобы в коридор не попал космический мусор. Чистота зоны рассчитывается заранее. Американцы постоянно следят за перемещением мусора, смотрят, чтобы он не столкнулся со станцией. При возникновении даже самой малой вероятности инцидента об этом заранее сообщается в НАСА, в управление полетами МКС. Получив данные о возможном столкновении, американцы передают их Российскому центру управления полетами. Его баллистики готовят возможный план маневра, позволяющий избежать столкновения. В нем просчитываются очень точно все действия и координаты. После составления плана повторно проверяется траектория полета и оценивается возможность столкновения. Если все расчеты выполнены правильно, то корабль изменяет курс. Корректировки скорости и высоты проводят с Земли без участия космонавтов.
Если же космические обломки будут выявлены с опозданием (за 28 часов и менее), то времени для расчетов не остается. Тогда МКС уйдет от столкновения по заранее составленному стандартному маневру выхода на новую орбиту. Если этот вариант окажется невозможным, корабль выйдет на другую «опасную» траекторию. В таких случаях все работники станции размещаются в спасательном модуле и ждут столкновения. Если его не происходит, космонавты возвращаются к своим обязанностям. Если же произойдет столкновение, спасательный корабль «Союз» отстыкуется и вернет астронавтов домой, на Землю. За всю историю МКС было зафиксировано три случая, когда команда ждала возможного инцидента, но все они закончились благоприятно.
Скорость полета
Как известно, высота орбиты МКС в км составляет около 380-440 указанных единиц, а космическая скорость полета равна 27 тысячам километров в час. С этой скоростью Землю аппарат облетает всего за полтора часа, а за сутки он успевает сделать шестнадцать кругов.
Гравитация
Это сила, которую очень трудно преодолеть. На МКС гравитация тоже действует. Она гораздо меньше, чем на поверхности Земли, и составляет 90%. Чтобы избежать падения на планету, корабль движется по касательной с огромной скоростью - восемь километров в секунду. Если посмотреть на ночное небо, то можно увидеть пролетающую мимо МКС, а через 90 минут она снова появится на небе. За эти полтора часа корабль полностью облетает вокруг планеты.
Международная космическая станция - это очень дорогой проект, в котором принимают участие многие страны мира. Его стоимость составляет более ста пятидесяти миллиардов долларов. На космическом корабле живут и работают космонавты-ученые. Они проводят самые разные опыты и исследования. Каждый человек играет важную роль на самой станции и ценен для своего государства. Чтобы уберечь людей и станцию, центры управления постоянно следят за траекторией полета, производят все необходимые расчеты орбиты и скорости движения корабля, высчитывают возможные варианты для маневров. Такие расчеты помогают быстро реагировать на появление комического мусора и прочих непредвиденных ситуаций.