Международная космическая станция - результат совместной работы специалистов целого ряда областей из шестнадцати стран мира (Россия, США, Канада, Япония, государства, входящие в Европейское содружество). Грандиозный проект, который в 2013 году отметил пятнадцатилетие начала своей реализации, воплощает в себе все достижения технической мысли современности. Внушительной частью материала о ближнем и дальнем космосе и некоторых земных явлениях и процессах ученых обеспечивает именно международная космическая станция. МКС, однако, строилась не за один день, ее созданию предшествовала почти тридцатилетняя история космонавтики.

Как все начиналось

Предшественниками МКС были Неоспоримое первенство в деле их создания занимали советские техники и инженеры. Работа над проектом «Алмаз» началась еще в конце 1964 года. Ученые трудились над пилотируемой орбитальной станцией, на которой могли бы находиться 2-3 космонавта. Предполагалось, что «Алмаз» прослужит в течение двух лет и все это время будет использоваться для исследований. По проекту, основной частью комплекса была ОПС - орбитальная пилотируемая станция. В ней размещались рабочие зоны членов экипажа, а также бытовой отсек. ОПС была оснащена двумя люками для выхода в открытый космос и сброса на Землю специальных капсул с информацией, а также пассивным узлом стыковки.

Эффективность работы станции во многом определяется ее энергетическими запасами. Разработчики «Алмаза» нашли способ многократно увеличить их. Доставкой космонавтов и различного груза на станцию занимались транспортные корабли снабжения (ТКС). Они, кроме всего прочего, были оснащены активной системой стыковки, мощным энергетическим ресурсом, великолепной системой регулирования движения. ТКС был способен на протяжении длительного времени снабжать станцию энергией, а также управлять всем комплексом. Все последующие аналогичные проекты, в том числе и международная космическая станция, создавались с применением такого же способа экономии ресурсов ОПС.

Первая

Соперничество с США заставляло советских ученых и инженеров работать как можно быстрее, поэтому в кратчайшие сроки была создана другая орбитальная станция - «Салют». Ее доставили в космос в апреле 1971 года. Основу станции составляет так называемый рабочий отсек, включающий два цилиндра, малый и большой. Внутри меньшего по диаметру располагался пункт управления, спальные места и зоны отдыха, хранения и принятия пищи. Больший цилиндр - вместилище научного оборудования, тренажеров, без которых не обходится ни один подобный полет, а также там располагалась душевая кабина и изолированный от остального помещения туалет.

Каждый следующий «Салют» чем-то отличался от предыдущего: оснащался новейшим оборудованием, имел конструктивные особенности, соответствовавшие развитию техники и знаний того времени. Эти орбитальные станции положили начало новой эры исследования космических и земных процессов. «Салюты» были базой, на которой проводились в большом количестве исследования в области медицины, физики, промышленности и сельского хозяйства. Трудно переоценить и опыт использования орбитальной станции, который был с успехом применен в процессе эксплуатации следующего пилотируемого комплекса.

«Мир»

Длительным был процесс накапливания опыта и знаний, результатом которого стала международная космическая станция. «Мир» - модульный пилотируемый комплекс - следующий его этап. На нем был опробован так называемый блочный принцип создания станции, когда в течение некоторого времени основная часть ее наращивает свою техническую и исследовательскую мощь за счет присоединяемых новых модулей. Его впоследствии «позаимствует» международная космическая станция. «Мир» стал образцом технического и инженерного мастерства нашей страны и фактически обеспечил ей одну из ведущих ролей в создании МКС.

Работы над сооружением станции начались в 1979 году, а на орбиту она была доставлена 20 февраля 1986-го. В течение всего времени существования «Мира» на нем проводились различные исследования. Необходимое оборудование доставлялось в составе дополнительных модулей. Станция «Мир» позволила ученым, инженерам и исследователям приобрести неоценимый опыт по использованию подобного масштаба. Кроме того, она стала местом мирного международного взаимодействия: в 1992 году между Россией и США было подписано Соглашение о сотрудничестве в космосе. Реализовываться оно фактически начало в 1995 году, когда к станции «Мир» отправился американский «Шаттл».

Завершение полета

Станция «Мир» стала местом самых разных исследований. Здесь подвергались анализу, уточнялись и открывались данные в области биологии и астрофизики, космической техники и медицины, геофизики и биотехнологии.

Свое существование станция закончила в 2001 году. Причиной решения затопить ее стала выработка энергетического ресурса, а также некоторые аварии. Выдвигались различные версии спасения объекта, однако они не были приняты, и в марте 2001 года станция «Мир» была погружена в воды Тихого океана.

Создание международной космической станции: подготовительный этап

Идея создания МКС возникла еще в то время, когда мысли затопить «Мир» еще никому в голову не приходили. Косвенной причиной возникновения станции стал политический и финансовый кризис в нашей стране и экономические проблемы в США. Обе державы осознали свою неспособность в одиночку справится с задачей создания орбитальной станции. В начале девяностых было подписано соглашение о сотрудничестве, одним из пунктов которого являлась международная космическая станция. МКС как проект объединила не только Россию и США, но и, как уже отмечалось, еще четырнадцать стран. Одновременно с определением участников состоялось утверждение проекта МКС: станция будет состоять из двух интегрированных блоков, американского и российского, и укомплектовываться на орбите модульным способом аналогично «Миру».

«Заря»

Первая международная космическая станция начала свое существование на орбите в 1998 году. 20 ноября при помощи ракеты «Протон» был запущен функционально-грузовой блок российского производства «Заря». Он стал первым сегментом МКС. Конструктивно он был похож на некоторые из модулей станции «Мир». Интересно, что американская сторона предлагала строить МКС непосредственно на орбите, и только опыт российских коллег и пример «Мира» склонил их в сторону модульного метода.

Внутри «Заря» оснащена различными приборами и аппаратурой, стыковки, энергоснабжения, управления. Внушительная часть оборудования, в том числе топливные баки, радиаторы, камеры и панели солнечных батарей, размещаются на внешней части модуля. Все наружные элементы защищены от метеоритов специальными экранами.

Модуль за модулем

5 декабря 1998 года к «Заре» направился шаттл «Индевор» с американским стыковочным модулем «Юнити». Спустя два дня «Юнити» был пристыкован к «Заре». Далее международная космическая станция «обзавелась» служебным модулем «Звезда», изготовлением которого занимались также в России. «Звезда» представляла собой модернизированный базовый блок станции «Мир».

Стыковка нового модуля произошла 26 июля 2000 года. С этого момента «Звезда» взяла на себя управление МКС, а также всеми системами жизнеобеспечения, стало возможным постоянное пребывание команды космонавтов на станции.

Переход на пилотируемый режим

Первый экипаж международной космической станции был доставлен кораблем «Союз ТМ-31» 2 ноября 2000 года. В его состав вошли В. Шеперд - командир экспедиции, Ю. Гидзенко - пилот, - бортинженер. С этого момента начался новый этап эксплуатации станции: она перешла в пилотируемый режим.

Состав второй экспедиции: Джеймс Восс и Сьюзан Хэлмс. Она сменила первый экипаж в начале марта 2001 года.

и земных явлений

Международная космическая станция - место проведения разнообразных Задача каждого экипажа заключается в том числе и в сборе данных о некоторых космических процессах, изучении свойств определенных веществ в условиях невесомости и так далее. Научные исследования, которые проводятся на МКС, можно представить в виде обобщенного списка:

• наблюдение за различными удаленными объектами космоса;
• исследование космических лучей;
• наблюдение за Землей, в том числе изучение атмосферных явлений;
• исследование особенностей физических и биопроцессов в условиях невесомости;
• испытания новых материалов и технологий в условиях открытого космоса;
• медицинские исследования, в том числе создание новых лекарств, опробование диагностических методов в условиях невесомости;
• производство полупроводниковых материалов.

Будущее

Как и любой другой объект, подвергающийся столь большой нагрузке и столь интенсивно эксплуатируемый, МКС рано или поздно перестанет функционировать на необходимом уровне. Первоначально предполагалось, что ее «срок годности» закончится в 2016 году, то есть станции отводилось всего 15 лет. Однако уже с первых месяцев ее эксплуатации стали звучать предположения, что срок этот несколько преуменьшен. Сегодня высказываются надежды, что международная космическая станция будет работать до 2020 года. Затем, вероятно, ее ждет та же участь, что и станцию «Мир»: МКС затопят в водах Тихого океана.

Сегодня же международная космическая станция, фото которой представлены в статье, с успехом продолжает кружить по орбите вокруг нашей планеты. Периодически в СМИ можно встретить упоминания о новых исследованиях, проделанных на борту станции. МКС является и единственным объектом космического туризма: только на конец 2012 года ее посетили восемь космонавтов-любителей.

Можно предположить, что подобный вид развлечений будет только набирать силу, поскольку Земля из космоса - вид завораживающий. И никакая фотография не идет в сравнение с возможностью лицезреть подобную красоту из иллюминатора международной космической станции.

20 ноября 1998 года ракетой-носителем «Протон-К» был запущен первый функционально-грузовой модуль будущей МКС «Заря». Ниже опишем всю станцию по состоянию на сегодняшний день.

Функционально-грузовой блок «Заря» - один из модулей Российского сегмента Международной космической станции и первый модуль станции, запущенный в космос.

«Заря» была запущена 20 ноября 1998 года на ракете-носителе «Протон-К» с космодрома Байконур. Стартовая масса составляла 20,2646 тонн. Через 15 дней после успешного запуска к «Заре» в рамках полёта шаттла «Индевор» STS-88 был присоединён первый американский модуль «Юнити». В течение трёх выходов в открытый космос «Юнити» был подключён к системам электропитания и коммуникации «Зари», смонтировано внешнее оборудование.

Модуль был построен российским ГКНПЦ им. Хруничева по заказу американской стороны и юридически принадлежит США. Система управления модулем разработана харьковским ОАО «Хартрон». Проект российского модуля был выбран американцами вместо предложения компании Локхид, модуля «Bus-1», благодаря меньшим финансовым затратам (220 млн долл. вместо 450 млн долл). По условиям контракта ГКНПЦ также обязался построить дублирующий модуль, ФГБ-2. При разработке и строительстве модуля интенсивно использовался технологический задел по Транспортному кораблю снабжения, на основе которого ранее уже были построены некоторые модули орбитальной станции «Мир». Значительным преимуществом этой технологии было полное энергетическое снабжение за счёт солнечных батарей, а также наличие собственных двигателей, позволяющих маневрирование и корректировку положения модуля в пространстве.

Модуль имеет цилиндрическую форму с шарообразным головным отсеком и конической кормой, его длина насчитывает 12,6 м при максимальном диаметре 4,1 м. Две солнечных батареи, габариты которых составляют 10,7 м х 3,3 м, создают среднюю мощность в размере 3 киловатт. Энергия сохраняется в шести аккумуляторных никель-кадмиевых батареях. «Заря» оснащена 24 средними и 12 малыми двигателями для корректировки пространственного положения, а также двумя крупными двигателями для орбитальных манёвров. 16 баков, закреплённых снаружи модуля, могут содержать до шести тонн топлива. Для дальнейшего расширения станции, «Заря» имеет три стыковочных узла. Один из них находится на корме и в настоящее время занят модулем «Звезда». Другой стыковочный узел расположен в носовой части, и занят в настоящее время модулем «Юнити». Третий пассивный стыковочный узел используется для стыковки кораблей снабжения.

интерьер модуля

• Масса на орбите, кг 20 260
• Длина по корпусу, мм 12 990
• Максимальный диаметр, мм 4 100
• Объем герметичных отсеков, м3 71,5
• Размах солнечных батарей, мм 24 400
• Площадь фотоэлектрических элементов, м2 28
• Гарантированная среднесуточная мощность электроснабжения напряжением 28 в, кВт 3
• Масса заправляемого топлива, кг до 6100
• Длительность функционирования на орбите 15 лет

Модуль «Юнити» (Unity)

7 декабря 1998 шаттл «Индевор» STS-88 - первая строительная миссия, выполненная НАСА по программе сборки Международной космической станции. Основной задачей миссии была доставка на орбиту американского модуля «Юнити» (Unity) с двумя стыковочными переходниками и пристыковка модуля «Юнити» к уже находящемуся в космосе российскому модулю «Заря». В грузовом отсеке шаттла находились также два демонстрационных спутника MightySat, а также аргентинский исследовательский спутник. Эти спутники были запущены после того, как экипаж шаттла закончил работы связанные с МКС, и шаттл отстыковался от станции. Полётное задание было успешно выполнено, в ходе полёта экипажем было осуществлено три выхода в открытый космос.

«Юнити», англ. Unity (в переводе с англ. - «Единство»), или англ. Node-1 (в переводе с англ. - «Узел-1»)- первый полностью американский компонент Международной космической станции (юридически первым американским модулем может считаться ФГБ «Заря», который был создан в Центре им. М. В. Хруничева по контракту с компанией «Боинг»). Компонент представляет собой герметичный соединительный модуль, с шестью стыковочными узлами, по-английски называемыми англ. nodes.

Модуль «Юнити» был выведен на орбиту 4 декабря 1998 года, в качестве основного груза шаттла «Индевор» (сборочная миссия МКС 2А, миссия шаттла STS-88).

Соединительный модуль стал основой для всех будущих американских модулей МКС, которые были присоединены к его шести стыковочным узлам. Построенный компанией «Боинг» в цехах Центра космических полётов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, «Юнити» стал первым из трёх запланированных подобных соединительных модулей. Длина модуля составляет 5,49 метров, при диаметре 4,57 метра.

6 декабря 1998 года экипаж шаттла «Индевор», присоединил модуль «Юнити» через туннель-переходник PMA-1 к ранее запущенному ракетой-носителем «Протон», модулю «Заря». При этом, в работах по стыковке применялась роботизированная рука «Канадарм», установленная на шаттле «Индевор» (для извлечения «Юнити» из грузового отсека шаттла и для подтаскивания модуля «Заря» к связке «Индевор»+«Юнити»). Окончательная стыковка двух первых модулей МКС осуществлялась включением двигателя корабля «Индевор»

Служебный модуль «Звезда»

Служебный модуль «Звезда» - один из модулей Российского сегмента Международной космической станции. Второе название - Служебный модуль (СМ).

Модуль был запущен на РН «Протон» 12 июля 2000 года. Пристыкован к МКС 26 июля 2000 года. Представляет собой основной вклад России в создание МКС. Является жилым модулем станции. «Звезда» на ранних этапах строительства МКС выполняла функции жизнеобеспечения на всех модулях, контроля высоты над Землёй, энергоснабжения станции, вычислительного центра, центра связи, основного порта для грузовых кораблей «Прогресс». Со временем многие функции передаются другим модулям, однако «Звезда» всегда будет оставаться структурным и функциональным центром российского сегмента МКС.

Этот модуль первоначально разрабатывался для замены отработавшей свой срок космической станции «Мир», но в 1993 годубыло принято решение использовать его как один из основных элементов российского вклада в программу Международной Космической Станции. Российский служебный модуль включает все системы, необходимые для работы в качестве автономного обитаемого космического аппарата и лаборатории. Он позволяет находиться в космосе экипажу из трёх космонавтов, для чего на борту имеется система жизнеобеспечения и электрическая энергоустановка. Кроме того, служебный модуль может стыковаться с грузовым кораблём «Прогресс», который раз в три месяца доставляет на станцию необходимые припасы и корректирует её орбиту.

Жилые помещения служебного модуля оборудованы средствами обеспечения жизнедеятельности экипажа, имеются персональные каюты отдыха, медицинская аппаратура, тренажеры для физических упражнений, кухня, стол для приема пищи, средства личной гигиены. В служебном модуле находится центральный пост управления станцией с аппаратурой контроля.

Модуль «Звезда» оснащен средствами пожарообнаружения и пожаротушения, в состав которых входят: система обнаружения и оповещения о пожарной ситуации «Сигнал-ВМ», два огнетушителя ОКР-1 и три противогаза ИПК-1 М.

Основные технические характеристики

• Стыковочные узлы 4 шт.
• Иллюминаторы 13 шт.
• Масса модуля, кг:
• на этапе выведения 22 776
• на орбите 20 295
• Габариты модуля, м:
• длина с обтекателем и промежуточным отсеком 15,95
• длина без обтекателя и промежуточного отсека 12,62
• диаметр максимальный 4,35
• ширина с раскрытой солнечной батареей 29,73
• Объем, м³:
• внутренний объем с оборудованием 75,0
• внутренний объем обитания экипажа 46,7
• Система электроснабжения:
• Размах солнечных батарей 29,73
• рабочее напряжение, В 28
• Максимальная выходная мощность солнечных батарей, кВт 13,8
• Двигательная установка:
• маршевые двигатели, кгс 2×312
• двигатели ориентации, кгс 32×13,3
• масса окислителя (тетроксида азота), кг 558
• масса горючего (НДМГ), кг 302

Первая долговременная экспедиция на МКС

2 ноября 2000 года на российском корабле «Союз» на станцию прибыл её первый долговременный экипаж. Три члена первой экспедиции МКС, успешно стартовав 31 октября 2000 года с космодрома Байконур в Казахстане на корабле «Союз ТМ-31», произвели стыковку с сервисным модулем МКС «Звезда». Пробыв четыре с половиной месяца на борту МКС, участники экспедиции вернулись 21 марта 2001 года на Землю, на американском космическом челноке «Дискавери STS-102». Экипаж выполнял задачи по сборке новых компонентов станции и в том числе подключение к орбитальной станции американского лабораторного модуля «Дестини». Также они проводили различные научные эксперименты.

Первая экспедиция стартовала с той же стартовой площадки космодрома Байконур, с которой 50 лет назад отправился в полёт Юрий Гагарин, чтобы стать первым человеком, полетевшим в космос. Трёхступенчатая трёхсотдесятитонная ракета-носитель Союз-У подняла корабль «Союз ТМ-31» и экипаж на околоземную орбиту, спустя примерно 10 минут после старта дав возможность Юрию Гидзенко начать серию манёвров сближения с МКС. Утром 2 ноября, около 9 часов 21 минуты по всемирному координированному времени корабль пришвартовался к стыковочному узлу сервисного модуля «Звезда» со стороны орбитальной станции. Спустя девяносто минут после стыковки, Шеперд открыл люк «Звезды», и члены команды впервые вошли в комплекс.

Их первоочередными задачами были: запуск устройства разогрева пищи в камбузе «Звезды», настройка спальных помещений и установка связи с обоими ЦУПами: в Хьюстоне и подмосковном Королёве. Экипаж связался с обеими командами наземных специалистов с помощью российских передатчиков, установленных в модулях «Звезда» и «Заря», и передатчиком на сверхвысоких частотах, установленном в модуле «Юнити», который использовался до этого в течение двух лет американскими диспетчерами для управления МКС и считывания системных данных станции, когда российские наземные станции находились вне зоны приёма.

В первые недели, проведённые на борту, члены экипажа активировали главные узлы системы жизнеобеспечения и расконсервировали всевозможное станционное оборудование, портативные компьютеры, спецодежду, офисные принадлежности, кабели и электрооборудование, оставленное для них предыдущими экипажами шаттлов, которые провели ряд транспортных экспедиций снабжения к новому комплексу за прошедшие два года.

Во время работы экспедиции была обеспечена стыковка станции с грузовыми кораблями «Прогресс М1-4» (ноябрь 2000 г.), «Прогресс М-44» (февраль 2001 г.) и американскими шаттлами Endeavour (декабрь 2000 г.), Atlantis («Атлантис»; февраль 2001 г.), Discovery («Дискавери»; март 2001 г.).

Экипажем проведены исследования по 12 различным экспериментам, в числе которых «Кардио-ОДНТ» (исследование функциональных возможностей организма человека в космическом полете), «Прогноз» (разработка метода оперативного прогноза дозовых нагрузок от космического излучения на экипаж), «Ураган» (отработка наземно- космической системы мониторинга и прогноза развития природных и техногенных катастроф), «Изгиб» (определение гравитационной обстановки на МКС, условий работы оборудования), «Плазменный кристалл» (исследование плазменно-пылевых кристаллов и жидкостей в условиях микрогравитации) и др.

Обустраивая их новый дом, Гидзенко, Крикалёв и Шеперд готовили почву для длительного пребывания землян в космосе и обширных международных научных исследований, по крайней мере, на следующие 15 лет.

Конфигурация МКС во время прибытия первой экспедиции. Модули станции (слева направо): КК Союз, Звезда, Заря и Юнити

Вот такой получился короткий рассказ о первом этапе строительства МКС, который начался уже в далеком 1998 году. Если интересно с удовольствием расскажу о дальнейшей постройке МКС, экспедициях и научных программах.

Однако, в космосе все по-другому, некоторые явления просто необъяснимы и никаким законам не поддаются в принципе. Например, запущенный несколько лет назад спутник, или другие объекты будут вращаться по своей орбите и никогда не упадут. Почему так происходит, с какой скоростью летит ракета в космос ? Физики предполагают, что есть центробежная сила, которая нейтрализует действие гравитации.

Проделав небольшой эксперимент, мы можем сами, не выходя из дома, это понять и ощутить. Для этого нужно взять нитку и привязать к одному концу небольшой груз, далее нить раскрутить по окружности. Мы почувствуем, что чем выше скорость, тем траектория у груза будет четче, а нить больше натягивается, если ослабить силу, скорость вращения объекта уменьшится и риск того, что груз упадет, возрастает в несколько раз. Вот с такого небольшого опыта мы и начнем развивать нашу тему - скорость в космосе .

Становится понятно, что высокая скорость позволяет любому объекту преодолевать силу притяжения. Что касается космических объектов, любых у них у каждого своя скорость, она разная. Определяется четыре основных вида такой скорости и самая маленькая из них первая. Именно на такой скорости летит корабль на орбиту Земля.

Для того чтобы вылететь за ее пределы нужна вторая скорость в космосе . На третьей скорости полностью преодолевается тяготение и можно вылететь за пределы солнечной системы. Четвертая скорость ракеты в космосе позволит покинуть саму галактику, это примерно 550 км/с. Нам всегда было интересна скорость ракеты в космосе км ч, при выходе на орбиту она равняется 8 км/с, за ее пределы - 11 км/с, то есть, развивая свои возможности до 33 000 км/ч. Ракета наращивает постепенно скорость, полноценный разгон начинается с высоты 35 км. Скорость выхода в космос составляет 40000 км/ч.

Скорость в космосе: рекорд

Максимальная скорость в космосе - рекорд, установленный 46 лет назад, до сих пор держится, его совершили астронавты, принимавшие участие в миссии «Аполлон 10». Облетев Луну, обратно они возвращались, когда скорость космического корабля в космосе составляла 39 897 км/час. В ближайшем будущем планируется отправить в пространство невесомости корабль «Орион», который будет выводить космонавтов на низкую околоземную орбиту. Возможно, тогда удастся побить 46-летний рекорд. Скорость света в космосе - 1 млрд км/час. Интересно, сможем ли мы преодолеть такое расстояние со своей максимально доступной скоростью в 40 000 км/час. Вот какая скорость в космосе развивается у света, но мы это не ощущаем здесь.

Теоретически человек может перемещаться со скоростью несколько меньшей скорости света. Однако это повлечет за собой колоссальный вред, особенно для неподготовленного организма. Ведь для начала такую скорость нужно развить, приложить усилие, чтобы безопасно ее снизить. Потому как быстрое ускорение и замедление может стать смертельным для человека.

В древние времена считалось, что Земля неподвижна, никого не интересовал вопрос о скорости ее вращения по орбите, потому как таких понятий в принципе не существовало. Но и сейчас дать однозначный ответ на вопрос сложно, потому что величина неодинаковая в разных географических точках. Ближе к экватору скорость будет выше, в районе юга Европы она равняется 1200 км/час, вот такая средняя скорость Земли в космосе .

Граница между атмосферой Земли и космосом проходит по линии Кармана, на высоте 100 км над уровнем моря.

Космос совсем рядом, осознаете?

Итак, атмосфера. Воздушный океан, который плещется у нас над головой, а мы живем на самом его дне. Иначе говоря, газовая оболочка, вращающаяся вместе с Землей, наша колыбель и защита от разрушительного ультрафиолетового излучения. Вот как это выглядит схематично:

Тропосфера. Простирается до высоты 6-10 км в полярных широтах, и 16-20 км в тропиках. Зимой граница ниже, чем летом. Температура с высотой падает на 0.65°C каждые 100 метров. В тропосфере находится 80% общей массы атмосферного воздуха. Здесь, на высоте 9-12 км, летают пассажирские самолеты . Тропосфера отделена от стратосферы озоновым слоем, который служит щитом, защищающим Землю от разрушительного ультрафиолетового излучения (поглощает 98% УФ-лучей). За озоновым слоем жизни нет.

Стратосфера. От озонового слоя до высоты 50 км. Температура продолжает падать, и, на высоте 40 км, достигает 0°C. Следующие 15 км температура не меняется (стратопауза). Здесь могут летать метеозонды и *.

Мезосфера. Простирается до высоты 80-90 км. Температура падает до -70°C. В мезосфере сгорают метеоры , на несколько секунд оставляя светящийся след на ночном небе. Мезосфера слишком разрежена для самолетов, но, в то же время, слишком плотна для полетов искусственных спутников. Из всех слоев атмосферы она самая недоступная и малоизученная, поэтому ее называют “мертвой зоной”. На высоте 100 км проходит линия Кармана, за которой начинается открытый космос. На этом официально заканчивается авиация и начинается космонавтика. Кстати, линия Кармана юридически считается верхней границей расположенных внизу стран.

Термосфера. Оставив позади условно проведенную линию Кармана выходим в космос. Воздух становится еще более разреженным, поэтому полеты тут возможны только по баллистическим траекториям. Температура колеблется от -70 до 1500°C, солнечная радиация и космическое излучение ионизируют воздух. На северном и южном полюсах планеты частицы солнечного ветра, попадая в этот слой, вызывают , видимые в низких широтах Земли. Здесь же, на высоте 150-500 км летают наши спутники и космические корабли , а чуть выше (550 км над Землей) – прекрасный и неподражаемый (кстати, люди поднимались к нему пять раз, т.к. телескоп периодически требовал ремонта и технического обслуживания).

Термосфера простирается до высоты 690 км, дальше начинается экзосфера.

Экзосфера. Это внешняя, рассеянная часть термосферы. Состоит из ионов газа, улетающих в космическое пространство, т.к. сила притяжения Земли больше на них не действует. Экзосферу планеты также называют “короной”. “Корона” Земли имеет высоту до 200 000 км, это примерно половина расстояния от Земли до Луны. В экзосфере могут летать только беспилотные спутники .

*Стратостат – аэростат для полетов в стратосферу. Рекордная высота подъема стратостата с экипажем на борту на сегодня составляет 19 км. Полет стратостата “СССР” с экипажем из 3-х человек состоялся 30 сентября 1933 года.

**Перигей – ближайшая к Земле точка орбиты небесного тела (естественного или искусственного спутника)
***Апогей – наиболее отдаленная от Земли точка орбиты небесного тела

Образование

Какая высота орбиты МКС от Земли?

МКС, 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.