Орбитальная станция (ОС) — космический аппарат, предназначенный для долговременного пребывания людей на околопланетной орбите с целью проведения научных исследований в условиях космического пространства, разведки, наблюдений за поверхностью и атмосферой планеты, астрономических наблюдений и т. п.

Космические корабли «Союз» и «Союз-Т»

Экипаж «Союза», состоявший из двух космонавтов, мог управлять движением космического корабля на орбите, выполнять маневры и ориентировать солнечные батареи на Солнце.

Космические корабли могли стыковаться друг с другом, перейти из одного в другой можно было через открытый космос. Для этого были предусмотрены выходные люки, а экипаж снабжался специальными скафандрами. Полетных скафандров для защиты в случае разгерметизации корабля у космонавтов не было.

В 1969 г. пилотируемые КК «Союз-4» и «Союз-5» совершили стыковку в космосе. Летом 1970 г. состоялся длительный 18-дневный полет КК «Союз-9» с космонавтами А.Г. Николаевым и В.И. Севастьяновым на борту. На этом эпоха первых «Союзов» закончилась. Изначально «Союз» разрабатывался как часть советской лунной программы, но когда от нее отказались, он был переделан в транспортный корабль для доставки экипажей и обслуживания орбитальной станции. Главным отличием нового «Союза» стала система стыковки, которая позволяла переходить космонавтам из корабля на станцию без выхода в открытый космос. Самым известным полетом «Союза» стала совместная советско-американская экспедиция в 1975 г. 117 июля КК «Союз-19» успешно состыковался с кораблем «Аполлон-АСТП», что стало началом нового этапа международного сотрудничества в освоении космоса.

«Союзы» зарекомендовали себя как сравнительно надежные аппараты, но развитие космической техники требовало нового корабля. Им стал «Союз Т», рассчитанный на экипаж из трех человек в полетных скафандрах.

Аппараты этой модификации успешно обслуживали советские орбитальные станции с 1980 по 1986 гг, совершив 14 пилотируемых полетов.

Трагедии «Союза»

Освоение нового КК «Союз» было связано с человеческими жертвами, которые стали первыми и пока единственными потерями в отечественной космонавтике. 23 апреля 1967 г. с космодрома Байконур стартовал «Союз-1» с космонавтом В.М. Комаровым на борту.

Сразу после выхода на орбиту начались неполадки в работе корабля, и центр управления принял решение срочно возвращать космонавта на Землю. Во время спуска основной парашют не раскрылся, и Комаров разбился вместе с СА. Через 4 года, когда КК «Союз-11» с Г.Т. Добровольским, В.Н. Волковым и В.И. Пацаевым возвращался на Землю после экспедиции на ДОС «Салют», на спуске произошла разгерметизация СА, и все трое космонавтов погибли.

Программа «Союз-Апполон»

В 1970 г. директор НАСА Т. Пейн обратился к президенту Академии наук СССР М. Келдышу с предложением провести совместный пилотируемый полет советского . и американского космических кораблей. Советская сторона сразу же дала свое согласие.

На подготовку такого полета ушло несколько лет. Прежде чем это стало возможно, советским и американским конструкторам-пришлось решить целый комплекс проблем по совместимости двух кораблей. При создании как «Аполлона», так и «Союза» подобные совместные полеты даже не планировались. Системы жизнеобеспечения на обоих кораблях кардинально различались — на «Аполлоне» была атмосфера из чистого кислорода под пониженным давлением, тогда как на «Союзе» она была сходна с земной. Также предстояло разработать новый стыковочный агрегат, чтобы два корабля могли состыковаться в космосе. Чтобы космонавты и астронавты могли перемещаться между кораблями, конструкторы создали специальный переходный отсек длиной 3 м, который выводил на орбиту «Аполлон». Чтобы избежать декомпрессии из-за разницы в давлении на кораблях, экипажи, покинув свой корабль, проводили в этом отсеке около 3 часов, прежде чем перейти к соседям.

15 июля 1975 г. с космодрома Байконур стартовал космический корабль «Союз-19» с космонавтами А.А. Леоновым и В.Н. Кубасовым на борту. В тот же день с мыса Канаверал в космос отправился «Аполлон», в экипаж которого вошли астронавты Т. Стаффорд, В. Бранд и Д. Слейтон. Спустя двое суток, 17 июля корабли состыковались, образовав орбитальную станцию. «Союз-Аполлон». Станция просуществовала 2 дня, в течение которых экипажи совершили 4 перехода между кораблями. 19 июля корабли расстыковались, потом ненадолго состыковались повторно, а затем по отдельности вернулись на Землю.

Совместный советско-американский полет заложил основы международного сотрудничества в космосе, которое затем развилось в программу «Мир-Шаттл» и сегодня продолжается на международной космической станции.

Универсальный стыковочный агрегат

Использовавшиеся на «Союзе» и «Аполлоне» стыковочные агрегаты были не только выполнены по активно-пассивной схеме, но и являлись несовместимыми меж собой. При такой конструкции на двух совместимых аппаратах, стоят разные стыковочные агрегаты: один так называемый «активный», или «штырь», а второй — «пассивный», или «конус». В рамках решения проблемы стыковки советские ученые разработали универсальный, или андрогинный стыковочный агрегат АПАС-75, который с некоторыми модификациями используется до сих пор, в том числе и на МКС. В отличие от предыдущих агрегатов, при необходимости обе стороны АПАС могли выполнять активную или пассивную роли.

Орбитальные станции «Салют»

В 1964 г. генеральный конструктор В. Челомей предложил советскому правительству идею орбитальной пилотируемой станции (ОПС), которая смогла бы пробыть в космосе несколько лет и была рассчитана на экипаж из 2-3 космонавтов.

Спустя 3 года ОКБ-52 Челомея подготовило проект ОПС «Алмаз», которая могла выполнять как военные так и мирные научные задачи. Основной целью стан ции было ведение космической разведки. Состояла она из 4 основных частей: агрегатного отсека, отсека с телескопом для наблюдения за Землей, рабочего отсека и возвращаемого аппарата. Работы по «Алмазу» шли медленно, поэтому в 1971 г. в космос была запущена упрощенная версия станции — «Салют-1». Она состояла из 3 отсеков — агрегатного, рабочего и переходного, к которому пристыковывался КК «Союз». Первый «Алмаз» был выведен на орбиту только спустя 2 года. Во второй половине 70-х в космос отправились станции нового типа («Салют-6» и затем «Салют-7»), способные принять 2 космических корабля одновременно. «Салют-6» состояла из 5 блоков: переходного, рабочего, промежуточного, агрегатного и отсека научной аппаратуры.

В переходном отсеке была расположена шлюзовая камера, через которую космонавты могли выходить в открытый космос, чтобы работать снаружи станции. Для этого был разработан новый скафандр «Орлан-Д».

Ранее на советских орбитальных станциях такой возможности не было. Специально для обслуживания «Салюта-6» конструкторы создали грузовой корабль «Прогресс».

Космический корабль «Спейс шаттл»

Многоразовый транспортный космический корабль (МТКК) «Спейс шаттл» — космический челнок, разработка которого началась в 1971 г. для поддержки будущих американских проектов по освоению внеземного пространства.

После закрытия программы «Скайлэб» НАСА предложило использовать его как универсальное средство выведения на околоземную орбиту.

«Спейс шаттл» строился как корабль, способный доставить в космос спутник любого вида и назначения. Корабль представлял собой орбитальный самолет, который выводился в космос двумя многоразовыми твердотопливными ускорителями (ТТУ), закрепленными по бокам внешнего топливного бака. В момент старта начинали работать двигатели обоих ТТУ и три двигателя корабля, используя топливо из огромного подвесного бака. Затем на высоте 50 км ТТУ отделялись и на парашютах опускались на Землю. Пустой внешний бак сгорал в плотных слоях атмосферы. Выполнив ®Р1программу, орбитальный самолет «Спейс шаттл» приземлялся на аэродром и после техосмотра был готов к новому полету. Самым слабым местом нового космического корабля было отсутствие системы аварийного спасения.

Экипаж не имел ни малейших шансов выжить в катастрофе во время взлета или посадки. «Спейс шаттл» оказался самым небезопасным космическим кораблем за всю историю космонавтики, который унес жизни 14 человек.

Кроме того, при создании «шаттлов» планировалось, что за счет многоразовой системы они значительно снизят расходы на доставку полезного груза в космос и смогут стартовать каждые несколько недель. Но на практике промежутки между стартами корабля составлял несколько месяцев, пуски часто переносились, а доставка груза в итоге получилась очень дорогой.

Как правило, полет «шаттла» продолжался от 5 до 16 суток, наименьший экипаж состоял из 2 человек, максимально корабль мог принять на борт 11 человек. Начиная с 1981 г. эти корабли совершили 135 полетов в космос. Первый старт «шаттла» состоялся 12 апреля в 20-летнюю годовщину полета в космос Ю.А. Гагарина.

После закрытия программы «Скайлэб» у НАСА не было денег на строительство новой орбитальной станции, но тут на помощь пришло Европейское космическое агентство, которое в 1974 г. приступило к созданию многоразового орбитального модуля «Спейслэб». Этот лабораторный блок устанавливался в грузовой отсек «шаттла» и был рассчитан на 50 полетов. В обмен на это европейцы получили возможность отправлять в космос своих астронавтов. Первым из иностранцев в 1983 г. полетел на «шаттле» немец У. Мербольд. В том же году в космос полетела первая женщина-астронавт С. Райд.

С этого времени НАСА стало периодически включать женщин в экипажи «шаттлов», всего в космосе побывали 57 женщин-астронавтов, 4 из них погибли.

В 1990 г. шаттл «Дискавери» вывел на орбиту телескоп «Хаббл», обслуживание и ремонт этого аппарата возможно только с «шаттлов», поэтому сейчас данные работы, в том числе и возвращение целых спутников с орбиты на Землю, выполнить невозможно. МТКК часто использовались для запусков и ремонта спутников и космических станций, выводя их в космос вместе с разгонными блоками, после закрытия программы эта возможность исчезла. «Шаттлы» принимали участие в сборке орбитальных станций «Мир» и МКС, поскольку только они могли доставить в своих огромных грузовых отсеках модули, у которых не было собственных двигательных установок.

Программа «Спейс шаттл» предоставила человечеству уникальные возможности работы в космосе, но, несмотря на постоянную модернизацию, за три десятилетия полетов эти корабли устарели как морально, так и физически, исчерпав свой ресурс обновления. С 2011 г. полеты на «шаттлах» прекращены и все корабли отправились в музеи.

Пилотируемый маневрирующий модуль

В трех полетах «шаттлов» астронавты во время выходов в открытый космос пользовались установкой для перемещения и маневрирования, которая позволяла им автономно летать вокруг космического корабля. В 1984 г. во время миссии шаттла «Челленджер» астронавт Б. Маккэндлесс впервые испытал это устройство, став первым человеком, работавшим в открытом космическом пространстве без какой-либо связи с кораблем, в свободном полете. После катастрофы «Челленджера» от пилотируемого маневрирующего модуля отказались по соображениям безопасности. Но уже в 1990 г. сходное устройство было испытано советскими космонавтами на станции «Мир». Сегодня реактивные ранцы используются на МКС при выходах в открытый космос только как средство спасения астронавта.

Космический корабль «Буран»

Когда в 1971 г. в США началась разработка МТКК «Спейс шаттл», стало понятно, что Советский Союз должен иметь такой же аппарат.

Начиная с 1965 г. конструктор Г.Е. Лозино-Лозинский вел работы над орбитальным самолетом «Спираль», однако теперь этот проект не мог конкурировать с американским кораблем. Работы по нему закрыли, и Лозино-Лозинскому предстояло создать более совершенный многоразовый транспортный космический корабль — «Буран». Первый аппарат был построен к 1984 г.

Внешне советский МТКК получился очень похожим на своего американского собрата, однако между ними были существенные различия. «Буран» был намного более безопасен. При аварии ракеты-носителя во время вывода на орбиту он мог автоматически отделиться от ракеты-носителя и вернуться на Землю. Если нештатная ситуация произошла бы при приземлении, пилоты могли катапультироваться. На «шаттлах» такой возможности предусмотрено не было. Американский корабль садился с выключенными двигателями и на ручном управлении, тогда как «Буран» был оснащен посадочными тормозными двигателями и мог приземляться в автоматическом режиме. РН «Энергия», выводившая советский МТКК на орбиту, стала одной из самых мощных ракет в мире, по грузоподъемности она в 5 раз превышала параметры «Протона».

Она состояла из двух ступеней: четырех боковых блоков, которые после выработки горючего опускались на парашютах на землю, и несущего блока, на который крепилась полезная нагрузка. РН «Энергия» могла использоваться для выведения на орбиту сверхтяжелых грузов, в том числе межпланетных пилотируемых кораблей для запланированных советских экспедиций на Луну и Марс.

Единственный полет «Бурана»

В ноябре 1988 г. советский МТКК «Буран» совершил первый беспилотный полет в космос. Аппарат стартовал с космодрома Байконур, вышел на орбиту Земли, совершил один виток и благополучно приземлился на специальный аэродром Юбилейный. Космонавты, прошедшие все этапы подготовки, готовились к следующему, уже пилотируемому полету, но в 1990 г. работы по программе «Энергия - Буран» были остановлены. Спустя 3 года российское правительство отказалось от использования «Бурана».

К этому времени на Байконуре к полету были полностью готовы 2 комплекса «Буран-Энергия», и еще 3 корабля и ракеты-носителя в разной степени готовности находились на заводских стапелях. Последняя надежда на возобновление уникальной программы исчезла в 2002 г., когда был распущен отряд космонавтов "Бурана", все эти годы ждавших полета в космос на своих кораблях.

Орбитальная станция «Мир»

В 1981 г. советские конструкторы приступили к разработке нового типа орбитальных станций, которые состояли из большого количества модулей и могли находиться в космосе намного дольше.

Базовый блок орбитальной станции нового поколения «Мир» был похож на «Салют-7», однако его компоновка была совершенно другой. На переходном отсеке основного блока станции конструкторы разместили 4 боковых стыковочных узла. Именно туда монтировались модули с научно-исследовательской аппаратурой. Это позволило разгрузить базовый блок станции и создать в нем более удобные условия для жизни космонавтов.

На станции появились спальные каюты для экипажа. На базовом блоке было 2 осевых стыковочных узла. Научные модули сперва стыковались к ним, а затем, при помощи манипулятора, перестыковывались на боковые узлы. Служебные модули были построены на основе транспортных кораблей снабжения ТКС.

В феврале 1986 г. базовый блок станции «Мир» был выведен на орбиту. Началась длинная эпопея последней советской орбитальной станции, которая проработала в космосе 15 лет, во много раз перекрыв все возможные сроки эксплуатации.

В марте того же года космонавты Л.Д. Кизим и В.А. Соловьев пристыковались к «Миру», расконсервировали станцию, затем отправились на «Салют-7», в течение 20 дней переносили со станции в корабль «Союз» оборудование, а потом вернулись на «Мир». Это был первый межорбитальный полет в истории космонавтики. Экспедиция Кизима и Соловьева длилась 125 суток.

После развала СССР завершение строительства станции «Мир» финансировало НАСА. После начала строительства МКС в 1998 г. существование «Мира» потеряло смысл, и в марте 2001 г. станция была затоплена в Тихом океане.

Международная космическая станция

Международная космическая станция, летящая сегодня над нашей планетой, стала плодом экономических кризисов и разумного компромисса между США и Россией.

В начале 80-х гг. XX в. советские конструкторы приступили к строительству ДОС «Мир-2». К 1986 г. были закончены работы над базовым жилым блоком «Звезда», а в следующем 1987 г. макет станции «Мир-2» представили на обозрение мировой общественности в Монреале. Падение СССР означало прекращение соперничества двух сверхдержав в космосе. Российские конструкторы обладали уникальными разработками и многолетним опытом, а американская сторона имела достаточно финансовых возможностей для того, чтобы оплатить смелые проекты.

Всего в создании МКС согласились участвовать 16 стран. К 1993 г. в российском бюджете не было средств на завершение функционально-грузового блока «Заря», и НАСА согласилось профинансировать окончание строительства российского сегмента будущей станции. Именно «Заря», выведенная на орбиту в 1998 г., стала первым кирпичиком, положенным в основу МКС.

В том же году к блоку «Заря» был пристыкован американский блок «Юнити» - соединительный модуль для будущих сегментов.

Транспортные корабли для МКС

После завершения программы НАСА «Спейс шаттл» серьезно встал вопрос о снабжении грузами МКС, поскольку мощностей российских транспортных кораблей «Прогресс» для этого не хватало.

Американские «шаттлы» внесли огромный вклад в строительство МКС, и именно на них лежала основная нагрузка по снабжению станции, — один такой корабль мог доставить столько же груза, сколько 10 российских «Прогрессов». Однако, после гибели корабля «Колумбия» в 2003 г. было принято решение о прекращении программы «Спейс шаттл» в 2011 г. После этого единственным способом добраться до МКС оставались бы российские корабли b «Союз ТМА» и «Прогресс». Чтобы исправить такое положение, НАСА, ЕКА и Японское космическое агентство начали создавать собственные транспортные космические корабли, без которых обеспечить дальнейшее нормальное функционирование МКС было невозможно.

НАСА объявило конкурс на разработку подобного корабля и по его результатам отобрало двух победителей — компанию SpaceX с многоразовым кораблем «Дракон» (о котором будет подробнее рассказано далее) и Orbital Sciences Corporation с кораблем «Сигнус».

«Сигнус» конструктивно похож на европейский корабль ATV и также не предназначен для возвращения на Землю — загруженный мусором с МКС, он сгорает в плотных слоях атмосферы. С 2013 по 2016 гг. было совершено 6 запусков. Японский транспортный корабль HTV («Конотори») тоже похож на своих собратьев и так же, как ATV, не имеет автоматической системы стыковки, им управляют с МКС, захватывая манипулятором и пристыковывая к станции. HTV отправляют на МКС 1 раз в год.

Снабжение станции

Экипаж Международной космической станции состоит из 6 человек, жизнеобеспечение которых полностью зависит от поставок грузов с Земли. В полностью автономном режиме космонавты смогли бы прожить на станции более полугода, однако для нормальной работы на МКС требуется отправлять хотя бы один транспортный корабль раз в 3 месяца. Корабли доставляют на станцию пищу, воду, топливо, средства гигиены, фильтры углекислого газа, без которых на МКС невозможно было бы поддерживать пригодную для людей атмосферу, и многое другое, необходимое для жизни и работы в космосе.

Транспортный корабль ATV

Автоматический грузовой корабль (ATV ) на сегодня является самым сложным космическим кораблем, созданным Европейским космическим агентством. Он был разработан на основе проекта европейского пилотируемого корабля «Герман», работы над которым были заморожены. Первый полет ATV к МКС состоялся в 2008 г., с этого времени станцию посетили 5 кораблей данного типа. Будучи размером с автобус, одноразовый ATV способен доставить на МКС более 7,5 т полезного груза.

Космический корабль «Дракон»

Разработанные компанией SpaceX частный транспортный космический корабль «Дракон» и ракета-носитель «Фалькон-9» в недалеком будущем станут наравне с российскими космическими аппаратами обеспечивать доставку экспедиций на МКС.

Работы над космическим аппаратом «Дракон» компания SpaceX начала в 2004 году и через 8 лет корабль смог совершить свой первый полет к Международной космической станции. Генеральный директор и главный инженер Илон Маск поставил перед собой задачу максимально удешевить запуск, что и достигается за счет многоразовых корабля и первой ступени ракеты-носителя. В отличие от других космических кораблей «Дракон» создан как моноблок, который после полета целиком, в том числе и двигательная установка, возвращается на Землю и может быть использован повторно. На сегодня «Дракон» совершил уже 12 полетов к МКС, 11 из которых оказались удачными.

Этот транспортный корабль Илона Маска является только первой ласточкой. В настоящий момент идут интенсивные работы над пилотируемой версией аппарат - «Дракон V2». Это многоразовый корабль, рассчитанный на экипаж из 5-7 человек, должен совершить первый орбитальный полет в автоматическом режиме до конца 2017 года, а в следующем 2018 году доставить астронавтов на МКС. В том же году планируется отправить модифицированную версию этого корабля, «Красный дракон» в беспилотном режиме на Марс. Для этого будет использована новый ракета-носитель SpaceX «Фалькон Хэви». Если все пройдет успешно, но компания проступит к своему самому амбициозному проекту - полету человека на Марс.

Возвращаемая ступень

У разработанной компанией SpaceX новой ракеты-носителя «Фалькон-9» первая ступень сделана возвращаемой. После разгона второй ступени с полезный грузом на высоте 70 км она отделяется. Затем ступень при помощи тормозных двигателей снижает скорость при вхождении в плотные слои атмосферы. Спустившись на Землю, ступень совершает мягкую посадку на площадку или плавающую в океане платформу - автономный беспилотный корабль-космопорт. «Фалькон-9» используется для отправки к МКС транспортных кораблей «Дракон» и вывода на орбиту коммерческих спутников.