Орбитальные станции: мифы и реальность

орбитальные станции

С тех пор, как Константин Эдуардович Циолковский заложил основы современной космонавтики, орбитальные станции стали мечтой человечества. В принципе, подобная идея кажется вполне разумной: пилотируемые корабли тяжёлые, и имеют мало полезного внутреннего объёма, поскольку оснащены тепловыми экранами, парашютами, крыльями и другими устройствами, необходимыми для успешного возвращения из космоса через атмосферу нашей планеты.

Космической станции всё это не нужно. И её внутреннее полезное пространство можно использовать для размещения научного оборудования или просто для того, чтобы космонавты могли жить как нормальные люди, а не как селёдки в бочке.

Космическая станция логична и с точки зрения небесной механики, поскольку для того, чтобы покинуть Землю, необходимо достичь скорости убегания 11 км/с, а для выхода на орбиту достаточно достичь скорости 8 км/с. Поэтому, хотя космическая станция, вращающаяся вокруг Земли, находится очень далеко от Луны или Марса, энергетически говоря, она будет иметь 73% скорости, необходимой для того, чтобы покинуть нашу планету, поэтому кораблю, отправляющемуся в другой мир со станции, потребуется всего лишь немного ускориться, и наверстать оставшиеся 27% скорости.

люди на МКС
Экипаж МКС. Из открытых источников.

Вот почему все пионеры космонавтики, такие как Королев и фон Браун, представляли себе космические станции, на которых можно было бы разместить большие межпланетные корабли, способные достичь Марса или Луны.

Согласно этой концепции, такие станции смогут функционировать как крупные космические верфи, на которых будут производиться межпланетные космические аппараты. При таком подходе не было бы необходимости запускать гигантские космические корабли.

Предстояло решить только одну проблему: последствия длительного нахождения человека в невесомости были тогда неизвестны, поэтому было решено, что лучше всего будет создать «искусственную гравитацию», спроектировав станцию ​​как колесо и заставив её вращаться вокруг своей оси.

Естественно, это было самое начало космической эры. И, как следствие, затраты и технические трудности отправки таких конструкций в космос были не учтены. В то время фантазия была на пределе, и никто не ожидал, что создание простой лаборатории на низкой околоземной орбите окажется чем-то очень сложным. Тем не менее это так. Отправка чего-либо в космос стоит целое состояние, и энтузиастам космоса вскоре пришлось смириться с ограничениями полезной нагрузки «маленьких» ракет.

орбитальная станция и фон Браун
Вернер фон Браун и его проект орбитальной станции. Из открытых источников.

В 1957 году фантастика уступила место реальности, когда «Спутник-1» открыл космическую эру. Теперь мечты первопроходцев могли осуществиться. Но возникла проблема: для чего можно реально использовать космическую станцию? Учёные и инженеры поспешили ответить на этот вопрос, выдвинув следующие предложения:

Военное наблюдение: что может быть лучше, чем орбитальная станция, шпионящая за противником в разгар холодной войны? Как и ожидалось, именно военное применение стало первой причиной, позволившей получить финансирование на строительство космической станции.

Медицинские исследования: когда Юрий Алексеевич Гагарин в апреле 1961 года вернулся из космоса, стало ясно, что человек может продержаться в невесомости несколько часов. А сколько может максимально? На этот вопрос можно было ответить, только пробыв в космосе несколько недель или месяцев. Или даже лет, если мы хотим полететь на другую планету. Если мы хотим отправиться, например, на Марс, сначала нужно было доказать на низкой околоземной орбите, что люди могут выдержать такое длительное путешествие в невесомости.

После нескольких лет космических полётов многие инженеры поняли, что условия невесомости идеально подходят для производства чистых веществ, таких как полупроводники или лекарства. Эти эксперты представляли себе эпоху, когда завоевание космоса наконец станет прибыльным за счёт производства экзотических веществ непревзойдённой чистоты.

Сборка больших космических кораблей в космосе: первоначальная мечта космических энтузиастов получила меньше всего внимания со стороны политиков. Похоже, они не были очень заинтересованы в строительстве гигантских кораблей для путешествий на Марс или колонизации Луны, особенно после того, как американцы выиграли лунную гонку.

Дело в том, что вскоре стало ясно, что в дальний космос можно попасть с помощью простых ракет и без необходимости содержания какой-либо космической станции.

Только первая причина из предыдущего списка вызвала интерес военных. Но после того, как Кеннеди решил, что целью США должна стать доставка человека на Луну, интерес к гражданским станциям снизился.

Американцы сосредоточили свои усилия на программе «Аполлон», для которой не было необходимости создавать какую-либо космическую станцию. Однако ВВС США все ещё были заняты проектированием своей небольшой военной космической станции MOL. СССР отреагировал на это проектом станции «Алмаз».

станция MOL
Пилотируемая орбитальная лаборатория (MOL). Из открытых источников.

Работы в рамках MOL в итоге были прекращены из-за их заоблачной стоимости и после того, как было доказано, что беспилотные спутники-шпионы могут выполнять разведывательные задачи лучше (и гораздо более дешевле), чем любая орбитальная станция.

Однако обе сверхдержавы обратили своё внимание на космические станции в начале 1970-х годов по разным причинам. СССР проиграл лунную гонку и нуждались в цели, которая позволила бы ему вернуть часть утраченной славы, поэтому его инженеры сосредоточились на строительстве орбитальной станции раньше, чем американские.

После того, как все «наигрались», проект «Аполлон» был остановлен, и НАСА решило запустить свою космическую станцию ​​на низкую околоземную орбиту, которая будет основным занятием космического агентство до тех пор, пока не будет запущен шаттл.

Чтобы сэкономить время, в СССР дооснастили станции «Алмаз» элементами космического корабля «Союз», и в 1971 году запустили первую полноценную орбитальную станцию ​​«Салют-1». Это была небольшая лаборатория, которая вывела СССР вперёд в этой области космической гонки.

Салют-1
Станция «Салют-1». Из открытых источников.

Вскоре после этого НАСА запустило свою первую и единственную космическую станцию, построенную без международной помощи, «Скайлэб». В её просторном салоне будут жить три экипажа (последний — 84 дня). Большой размер станции стал результатом использования огромной стартовой мощности ракеты «Сатурн-5».

После «Скайлэб» НАСА рассматривало космическую станцию ​​как возможность оправдать существование программы «Спейс шаттл». Новая станция должна была быть модульной и более сложной, чем «Скайлэб», поскольку её нужно было запускать по частям в небольшом грузовом отсеке шаттла.

В этом состояло её отличие от «Скайлэб», которую можно было запустить одним разом великолепной ракетой «Сатурн-5».

Скайлэб
Станция «Скайлэб». Из открытых источников.

Программа вскоре превысила первоначальные затраты, и американскому агентству пришлось забыть о своей космической станции. В результате шаттл стал космическим кораблем, для которого фактически не было задач.

СССР, со своей стороны, после катастрофы «Союза-11» и других неудач, в этом смысле выстоял, и сумел разработать надёжную программу создания долгосрочной орбитальной станции в конце 1970-х годов.

Военные станции «Алмаз», тайно запущенные в рамках гражданской программы «Салют», доказали, что американцы были-таки правы, когда отказались от MOL. С военной точки зрения ценность этих КА была довольно невелика, и их задачи могли выполняться с помощью гораздо более дешёвых беспилотных спутников.

СССР продолжил реализацию программы гражданских орбитальных станций, величайшим достижением которой стали «Салют-6» и «Салют-7».

Эти орбитальные лаборатории имели два стыковочных узла, что позволяло пристыковывать к ним два корабля одновременно. Это давало возможность заменять экипажи и доставлять космонавтам полезные грузы автоматическими кораблям «Прогресс» («Скайлэб» также имел два стыковочных узла, но американцы так и не додумались использовать их для стыковки двух кораблей «Аполлон» одновременно).

«Прогресс» позволял экипажу оставаться в космосе неограниченное количество времени. Советские станции были скромными по размеру, поскольку у СССР не было мощной ракеты «Сатурн», и им пришлось довольствоваться «Протоном».

Однако уже в начале 80-х годов советские инженеры «нащупали» возможность создания больших станций за счёт добавления модулей.

Для СССР космические станции стали основой пилотируемой космической программы и, следовательно, источником национальной гордости. И не имело никакого значения, что реальная польза от этих объектов была весьма спорной.

Именно поэтому в 70-е годы люди стали искать веские причины для оправдания существования орбитальных станций: всерьёз предлагалось использовать их в качестве космических фабрик по производству лекарств и других чудодейственных материалов. Другие, ещё более надуманные проекты предлагали создавать гигантские сооружения для установки на орбите огромных «фабрик» по производству электричества из солнечной энергии.

В 1980-х годах администрация Рейгана решила противостоять советскому преимуществу в этой области и предложила создать станцию под именем «Freedom» (Свобода).

концепция станции Фридом
Концепция станции «Freedom». Из открытых источников.

Она должна была быть модульного типа, собираемая на орбите шаттлами, что вдохнуло бы в программу последнего новую жизнь.

Однако катастрофа «Челленджера» задержала реализацию проекта. И в итоге его почти закрыли.

Советскому Союзу же удалось закрепить своё лидерство в деле строительства и эксплуатации орбитальных конструкций созданием станции «Мир», преемницы «Салюта».

Это была первая модульная конструкция, на которой почти постоянно жили люди на протяжении 15 лет пребывания на орбите.

Это звучит немного странно, но космическая программа СССР потерпела крах на пике своего могущества. Вместе с Советским Союзом она канула в небытие. Российская же программа, преемница советской, оказалась в очень серьёзном кризисе, который несколько раз ставил под угрозу само её существование.

Поскольку работы по станции ​​«Freedom» (тогда известной как «Космическая станция») собирались закрыть, НАСА решило использовать экономические трудности своих бывших конкурентов и предложило им строительство МКС.

Для России это была прекрасная возможность получить экономическую помощь, которая позволила бы поддерживать собственную космическую программу. Американцам такое сотрудничество позволяло избежать закрытия проекта своей станции, а также возможность рассчитывать на корабли «Союз» в качестве транспортных средств экстренной помощи и корабли «Прогресс» в качестве альтернативы шаттлу для доставки грузов и топлива в космос.

В конструкции МКС сочетаются надёжность и автономность российских модулей с большими размерами американских модулей, запускаемых шаттлом (созданных для оригинальной «Freedom»).

Фактически, после катастрофы «Колумбии» в 2003 году и последующей приостановки полётов шаттлов именно благодаря вкладу России МКС удержалась на орбите, и стала постоянно обитаемой.

И вот мы здесь. Сроки эксплуатации МКС несколько раз продлевались, и теперь она должна быть завершена в 2030 году, а шаттл уже давным-давно выведен из эксплуатации. На МКС всё так же летают «Союзы» с «Прогрессами», да всякие непонятные частники.

Каково же будущее космических станций? Теоретически США собираются сосредоточить все свои усилия на возвращении на Луну, для чего им не нужны орбитальные станции. Будущее МКС подвешено в воздухе (точнее, в космосе), но мы можем извлечь некоторые ценные уроки из её эксплуатации.

МКС — самый дорогой (около ста пятидесяти миллиардов долларов) и сложный космический проект после миссий «Аполлон». Стоило ли оно того?

Давайте посмотрим, какие аргументы выдвигают её защитники:

Производство материалов и лекарств: к сожалению, мечты 70-х годов не сбылись. Хотя получены очень интересные результаты, ни один из них не оправдывает огромную стоимость МКС. Модуль «Центрифуга», например, предназначенный исключительно для исследований материалов в условиях невесомости, не полетел в космос из-за перерасхода средств.

Поэтому исследования такого типа ограничиваются относительно простыми экспериментами, которые можно было бы провести гораздо дешевле с помощью беспилотных спутников. Также не было обнаружено никакого «Святого Грааля», какого-либо чудесного лекарства или магического материала, которые можно было бы изготовить только в космосе и оправдать эти затраты.

Международное сотрудничество: без сомнения, МКС — замечательный пример международного сотрудничества, но я не думаю, что это должно быть причиной для строительства такого огромного и дорогого сооружения в космосе. Такой проект должен быть самоцелью, а не средством достижения другой цели. На самом деле многие эксперты в России и США считают, что международное сотрудничество по МКС привело, на самом деле, к накоплению совершенно ненужных бюрократических сложностей.

Медицинские исследования: возможно, это величайшее наследие МКС. Однако, несмотря на то, что через станцию ​​прошло множество космонавтов, ни один из них на сегодняшний день не превзошёл рекорд постоянного пребывания в космосе, установленный Валерием Поляковым, находившемся на станции «Мир» 14 месяцев. Если мы хотим отправиться на Марс, нам нужно больше опыта длительных полётов.

Подготовка к межпланетным полётам: вопреки мнению многих, МКС мало способствовала разработке технологий, необходимых для полёта на Марс. Автономные устройства жизнеобеспечения в основном российского производства и очень похожи (или идентичны) использованным на станции «Мир». Например, устройство «Электрон» для выработки кислорода из отработанной воды, или «Воздух» для удаления CO2 из атмосферы станции.

Короче говоря, МКС — это станция, очень зависимая от Матери-Земли и с очень ограниченными автономными возможностями.

Огромный размер: большие размеры станции и бесчисленное количество составляющих её частей не только не являются преимуществом, но и превращают её в логистический кошмар, не говоря уже о сложности процесса строительства. Понятно, что станция, на сборку которой уходит 13 лет, — не особо полезный проект. Разве нельзя было добиться тех же научных результатов на более компактной и меньшей станции, такой как «Мир»? Конечно же, да.

Гибкая конструкция: МКС не только обладает выдающимся дизайном, но и зарекомендовала себя как проект с фундаментальными недостатками. Американцы надеялись, что автономность российских модулей компенсирует слабости их сектора, и это действительно так, но ценой демонстрации всему миру, что МКС полностью зависит от вклада России.

Без кораблей «Союз» и «Прогресс» МКС была закрыта много лет назад. Да, НАСА в своё время отчаянно пыталось устранить эту зависимость: и даже осуществляло неудачные программы «CRV» и «X-38», чтобы разработать аварийный корабль и больше не зависеть от «Союзов».

Эти программы были отменены после того, как были потрачены несколько сотен миллионов долларов. В итоге в течение 9 лет (2011-2020) все люди попадали на МКС исключительно с космодрома Байконур.

станция МИР
Станция МИР. Из открытых источников.

Вы можете сказать автору СПАСИБО👉 СберЮманиВконтакте

К сожалению, почти все аргументы, первоначально приводившиеся для оправдания строительства и эксплуатации космических станций, оказались несостоятельными, или просто неспособными оправдать стоимость такого предприятия.

По накопленному опыту можно сделать вывод, что для полёта на Луну или Марс НЕ нужна космическая станция, несмотря на то, что многие современные фон Брауны продолжают эксплуатировать схему освоения космоса 1950-х годов.

В долгосрочной перспективе, если нам, в конце концов, удастся колонизировать Солнечную систему, космические колонии могут стать реальностью и воспользуются энергетическим преимуществом, о котором мы говорили вначале, став портами, регулирующими межпланетное движение. Хотя я хочу, чтобы это будущее стало реальностью. И для этого мы должны сначала обеспечить дешёвый и выгодный доступ к космосу.

Мало кто из энтузиастов пилотируемой космонавтики осмелится критиковать МКС или другие подобные проекты, опасаясь, что присутствие человека в космосе вообще могут прикрыть, как предлагают противники космических проектов или сторонники освоения Солнечной системы роботами. Однако те из нас, кто верит в прочное присутствие Человечества в космосе, должны быть искренними и критически настроенными. Мы окажем плохую услугу будущим покорителям космоса, если продолжим распространять мифы, которые оказались ложью.

Вдумайтесь только: c 1972 года люди не летали дальше околоземной орбиты!

Нам пора начинать куда-то двигаться.

Всем добра.

Живой Космос
Оставьте комментарий!