С ноября 2000 года Международная космическая станция (МКС) является лабораторией с постоянным экипажем. Собранные поэтапно в течение нескольких лет данные, находящиеся на борту МКС, помогли продвинуться вперёд во всём, от исследований изменения климата до
исследований тёмной материи.
В январе 2022 года НАСА опубликовало план по выводу МКС с орбиты в 2030 году, кульминацией которого станет погружение космической станции в Тихий океан к 2031 году.
Но почему после 30 лет пребывания на орбите НАСА вообще хочет вывести МКС с орбиты? Почему бы не продолжить миссию далеко за пределы 2030 года? Как бы НАСА и его партнёры ни хотели, чтобы МКС просуществовала после 2030 года, это может оказаться невозможным.
На МКС горит лампочка "проверить двигатель"
Долговременные установки, такие как МКС, требуют регулярного обслуживания. Но точно так же, как обслуживание автомобиля или старого дома, это обслуживание постоянно становится дороже. Системы, которые МКС должна использовать для питания, связи с Землёй и жизнеобеспечения экипажа, предназначены для ремонта на орбите космонавтами или роботизированными операциями. Хотя техническое обслуживание и модернизация этих систем происходят постоянно, деградация структуры станции ограничивает время её пребывания на орбите.
Конструкция любого космического корабля подвергается непосредственному воздействию суровых условий космического пространства, что может привести к его повреждению, но дополнительно — в случае с МКС — стрессовые манёвры стыковки и расстыковки с другими космическими кораблями приводят к износу.
Слишком жарко или слишком холодно
Без защищающей атмосферы МКС подвержена огромным колебаниям температуры, а также интенсивному излучению. Внешняя поверхность МКС регулярно испытывает температурные сдвиги от -120 градусов Цельсия до 120 градусов Цельсия, когда она движется вокруг Земли, переходя от солнечного света к тени.
Эти колебания вызывают неравномерное расширение и сжатие всей конструкции, ослабляя корпус, необходимый для обеспечения безопасности экипажа.
Инженеры планируют температурные колебания и проектируют открытые поверхности с различными покрытиями, чтобы попытаться свести к минимуму эти температурные колебания. Но со временем на орбите прямое воздействие УФ-излучения вместе с атомарным кислородом, обнаруженным на больших высотах, разрушает эти покрытия до такой степени, что они больше не отражают или не поглощают солнечный свет, как ожидалось. Это приводит к ещё более неравномерному расширению и сжатию с каждым 90-минутным оборотом.
Фото: planetary.org
Вредит ли стыковка МКС
Конструкция МКС должна выдерживать непрерывную стыковку и расстыковку космических кораблей. Относительные скорости между стыковкой космического корабля и МКС составляют порядка 0,11 километра в час или 0,00003 километра в секунду, что, хотя и мало, всё же приводит к динамическим нагрузкам на конструкцию МКС. (Вы можете сами попробовать состыковаться с МКС, используя симулятор стыковки SpaceX). Механизмы и конструкции стыковки МКС достаточно прочны, чтобы выдержать необходимые удары, но они также спроектированы так, чтобы их масса была как можно меньше.
При строительстве чего-либо за пределами Земли стоимость миссии значительно возрастает с любой дополнительной массой, поэтому у этих механизмов есть верхний предел износа, который они могут выдержать. Космические корабли стыкуются с МКС примерно каждые три месяца, что составляет примерно 120 стыковок и 120 расстыковок в период с 2000 по 2030 год. Некоторым стыковкам помогает роботизированный манипулятор станции, а в последнее время в остальных случаях есть возможность швартоваться без роботизированного манипулятора станции. Однако всё равно напрягается конструкция МКС и постепенно ослабляют корпус.
В то время как внутренняя электроника и оборудование жизнеобеспечения могут быть отремонтированы астронавтами или робототехникой, структура самой МКС не может так легко обслуживаться по прошествии десятилетий.
Что будет дальше
Если ожидается, что МКС не будет функционировать после 2030 года, что будет дальше с присутствием человека в космосе?
В обновлённом Отчёте о переходе на Международную космическую станцию НАСА излагает несколько целей, направленных на то, чтобы избежать нарушения присутствия человека в космосе, которые принимают форму предоставления к 2030 году коммерческих низкоорбитальных пунктов назначения (CLD).
Фото: planetary.org
НАСА поощряет разработку коммерческих космических станций или сред обитания, которые могут взять на себя часть функций, которые МКС обеспечивала в течение нескольких десятилетий. Axiom, Blue Origin, Nanoracks и Northrop Grumman выступили вперёд как компании, желающие предоставить международному сообществу доступ к CLD при финансовой поддержке НАСА. Этот переход от коммерческого пополнения запасов к коммерческому экипажу и коммерческой космической станции демонстрирует доверие, которое НАСА завоевало у частных компаний, способных обеспечить надёжность и экономичность для улучшения доступа в космос.
МКС необходимо поддерживать в рабочем состоянии, пока CLD не смогут работать. Если оценки НАСА верны, то CLD будут работать как раз вовремя, чтобы МКС передала факел перед уходом с орбиты в 2030 году, продолжая присутствие человека в космосе.