Большая энциклопедия техники

Корабль-модуль

Корабль-модуль – часть постоянно действующей орбитальной станции.

После выведения на орбиту и стыковки становится одним из отсеков станции, в котором могут проводится различные эксперименты и исследования. Советская станция «Мир» имела в своем составе 6 модулей и базовый блок, который был выведен на орбиту самым первым и выполнял функции кают и поста управления. В стенке базового блока имелась шлюзовая камера. Также он был оснащен шестью стыковочными портами для соединения с грузовыми кораблями или научными модулями.

Модуль «Квант» был выведен на орбиту и осуществил стыковку со станцией «Мир» 12 апреля 1987 г., что совпало с празднованием Дня космонавтики на Земле. Модуль имел на своем борту комплекс приборов, которые должны были обеспечить возможность наблюдения космических рентгеновских источников. Кроме этого, модуль «Квант» обеспечил возможность проводить биотехнологические эксперименты в области разработки и исследования антивирусных препаратов и фракций. Масса модуля составляла около 11 т при длине менее 6 м и максимальном диаметре в 4,15 м. Как и базовый блок, модуль «Квант» был оборудован солнечными батареями, которые обеспечивали дополнительную энергию, необходимую для работы станции. Следующим был пристыкован модуль «Квант-2». Это произошло 6 декабря 1989 г. Модуль выполнял функции дооснащения, что позволило космонавтам почувствовать себя более комфортно на станции. Кроме того, на борту второго модуля располагалось оборудование, необходимое для жизнеобеспечения станции. Также он был оснащен солнечными батареями, которые имели возможность поворачиваться.

Со временем разнообразие функциональных возможностей увеличивалось, что привело к созданию новых модулей, среди которых были модуль «Кристалл», пристыкованный к станции в 1990 г.

Модуль позволял космонавтам осуществлять различные научные исследования. Для исследования возможностей получения новых материалов в условиях невесомости модуль был оснащен специальными технологическими печами «Кратер-ВМ» и «Галлар», комплексом управления «Оникс», зеркальной печью, аппаратурой и рядом экспериментальных установок. Помимо этого, модуль выполнял функции астрофизической обсерватории при помощи установленного на его борту гамма-телескопа «Букет», УФ-телескопа «Глазар-2», магнитных и обычных спектрометров. Для проведения медико-биологических экспериментов модуль «Кристалл» был оборудован оранжереей и специальной аппаратурой.

Через пять лет после «Кристалла» был запущен модуль «Спектр», выполняющий геофизические исследования, в которые входили мониторинг атмосферы, океана и земной поверхности в целом, и различные медико-биологические исследования. Через год был пристыкован модуль «Природа», в котором можно было производить очень важные для дальнейшего освоения космоса эксперименты над человеческим организмом, который находится в условиях длительного космического перелета. К сожалению, станция была затоплена 23 марта 2001 г. в Тихом океане, ввиду окончания срока эксплуатации. Ни один модуль не был отстыкован от станции и ушел на дно вместе с ней, хотя выдвигались многочисленные проекты спасения как станции, так и отдельных модулей.

Согласно проектам имелась возможность сохранять модули, которые еще не выработали свой ресурс на орбите для дальнейшего использования в составе планируемой к выходу на орбиту станции «Мир-2». Возможно, из-за отсутствия достаточного количества средств эти проекты были отклонены, как и проект по созданию орбитальной станции «Мир-2».

В настоящее время на околоземной орбите находится Международная космическая станция, которая также использует корабли-модули для работы в них космонавтов. В состав станции входят следующие модули. «Заря», который выполняет функции грузового модуля, его масса составляет 20 т, при длине чуть более 12 м и диаметре в 4 м. В отличие от советских модулей модуль «Заря», который является совместной российско-американской разработкой, дооборудован специальной противомикрометеорной защитой, которая была добавлена по настоянию американской стороны. Расчетный срок эксплуатации функционально-грузового модуля «Заря» составляет 15 лет. Модуль «Заря» оборудован реактивными двигателями для коррекции орбиты станции в случае необходимости. Кроме того, он оснащен большими солнечными батареями, которые должны обеспечить станцию достаточным количеством энергии.

Также станция оборудована служебным модулем «Звезда», в котором располагаются системы полетного контроля и жизнеобеспечения, каюты для отдыха космонавтов. Он также является энергетическим и информационным центром орбитальной станции. Масса модуля около 24 т. Все составные части, системы и блоки, кроме бортового вычислительного комплекса, произведены российской стороной.

Корабли слежения

Корабли слежения – корабли, которые могут обеспечивать каналы связи с ракетоносителями и космическими аппаратами.

В России можно выделить две группы кораблей слежения.

К первой относятся суда, которые производят стационарные измерения, т. е. выполняют роль стационарных измерительных пунктов и передают команды и программы для управления полетом, измеряют параметры, характеризующие движение космического аппарата, а также способные принимать телеметрическую и научную информацию.

Ко второй группе относятся суда, которые обеспечивают непрерывные радиопереговоры с космонавтами и прием информации, как телеметрической, так и научной. Наиболее крупным считается флот США, состоящий из 20 кораблей слежения.

Космический лифт

Космический лифт – устройство, которое предположительно сможет осуществлять доставку грузов на планетарную орбиту либо за ее пределы.

Первое упоминание о возможности создания устройства, способного осуществить доставку на орбиту, можно найти в трудах К. Э. Циолковского в 1895 г. Его идея реализовывалась при помощи троса, который будет протянут от поверхности Земли до орбитальной станции. Предполагается, что использование космического лифта значительно сократит затраты и упростит процесс доставки на орбиту полезного груза. В настоящее время NASA финансирует разработку подъемника, способного самостоятельно двигаться по тросу, а частная фирма Liftport пытается самостоятельно достичь успеха на этом же поприще к 2031 г.

Конструктивно космический лифт должен состоять из основания, троса и подъемника с противовесом. Основание космического лифта предполагается оборудовать на поверхности планеты, где будет располагаться крепление троса, хотя есть проекты по организации основания на плавучей океанской платформе или судне.

Возможность маневрирования для уклонения от падения метеоритов, ураганов и решения прочих задач – вот основные преимущества плавучего основания.

Преимущества же стационарного основания заключаются в возможности уменьшения протяженности троса и использовании более дешевых источников энергии. Разница в длине троса, составляющая несколько километров, несущественна, но эта разница может позволить уменьшить требуемую толщину средней части. Сам трос предполагается производить из материалов, которые имеют максимальный предел прочности на разрыв.

В настоящее время существует технология производства углеродных нанотрубок, которые имеют характеристики, пригодные для использования в качестве нитей троса, но нить, сплетенная из трубок, менее прочна, чем каждый компонент в отдельности, поэтому необходимо и дальше продолжать исследования до получения новых видов составляющих компонентов либо увеличивать прочность. В марте 2004 г. достигнуты первые успехи – получены волокна длиннее нескольких сантиметров.

В конструкции подъемника есть одна серьезная проблема – это источник энергии, ведь он должен быть достаточно мощным, чтобы подъемник смог достичь верхней точки.

Основным вариантом получения энергии являются лучи энергии (лазерные, микроволновые), но они обладают рядом серьезных недостатков, которые связаны с эффективностью и диссипацией тепла на обоих концах.

Строительство космического лифта, хоть и обойдется достаточно дорого, значительно снизит расходы по доставке больших объемов груза и подразумевает долгосрочное использование. В настоящее время ракетная техника, для выведения одного килограмма полезного груза на опорную орбиту, требует затрат в тысячи долларов США, а на геостационарную орбиту – 20 тыс. долл. США.