Как космическая станция стартует космос

Китай запустил первый за пять лет пилотируемый космический корабль на свoю oрбитальную станцию

Китай успешно запустил космический корабль «Шэньчжоу-12» с экипажем из трех космонавтов на свою космическую станцию «Тяньхэ» с трехмесячной миссией. Это первая пилотируемая космическая миссия для Китая с 2016 года, космонавты впервые будут работать на новой орбитальной станции, передает Центральное телевидение Китая со ссылкой на космическое агентство страны (CMSA).

По данным CMSA, космический аппарат, установленный на ракете-носителе Long March-2F, был запущен с космодрома Цзюцюань в пустыне Гоби на северо-западе Китая утром 17 июня. В миссии участвуют два опытных космонавта — командир экипажа Не Хайшэн (56 лет), он летал в космос в составе миссий «Шэньчжоу-6» и «Шэньчжоу-10», и Лю Бомин, участвовавший в миссии «Шэньчжоу-7» (54 года). 45-летний Тан Хунбо отправился в космос впервые. Ожидается, что экипаж поставит новый для Китая рекорд по длительности пребывания в космосе. Предыдущий такой рекорд в 33 дня был поставлен в 2016 году экипажем «Шэньчжоу-11», с той поры пилотируемые корабли Китай в космос не отправлял.

Космический корабль проведет быстрое автономное сближение и стыковку с основным модулем космической станции «Тяньхэ» на орбите, связав в единый комплекс ее и грузовой корабль «Тяньчжоу-2». Космонавты разместятся в основном модуле космической станции. По словам директора CMSA Хао Чуна, их работа будет более сложной, чем предыдущие миссии. Помощник директора CMSA Цзи Цимин сообщил на пресс-конференции, что космонавтам предстоит выполнить на орбите четыре задачи.

Среди них, во-первых, орбитальные испытания модуля «Тяньхэ», проверка системы утилизации и жизнеобеспечения, тестирование и обучение эксплуатации роботизированной руки, а также управление материалами и отходами. Во-вторых, члены экипажа будут перемещать, собирать и тестировать скафандры для внекорабельных полетов и выполнят работы вне корабля: сборку набора инструментов для таких полетов, подъем панорамной камеры и установку расширенных насосных установок. В-третьих, они будут проводить эксперименты в области космической науки и техники, и, в-четвертых, заниматься мониторингом собственного здоровья.

Китай запустил свой основной модуль космической станции «Тяньхэ» 29 апреля, а грузовой корабль «Тяньчжоу-2» 29 мая. 30 мая они завершили организованную компьютером стыковку и ожидают, когда первая миссия с экипажем распакует груз. Грузовой корабль доставил на станцию более 160 больших и малых пакетов, включая материалы для космонавтов и оборудование для исследований. В конце этого года CMSA планирует запустить к станции еще один грузовой и один пилотируемый корабли. В следующую миссию предполагается оставить космонавтов на станции на шесть месяцев.

После пяти запусков в 2021 году Китай планирует провести в 2022 году еще шесть миссий, включая запуск лабораторных модулей Wentian и Mengtian, двух грузовых космических кораблей и двух космических кораблей с экипажем, чтобы завершить строительство космической станции. «Тяньхэ» — третья орбитальная станция КНР. Предыдущую орбитальную станцию— «Тяньгун-2» — вывели из эксплуатации в сентябре 2016 года, а первую — «Тяньгун-1» — в 2011-м. В марте 2019 года «Тяньгун-2» затопили.

Источник

Китай запустил первый за пять лет пилотируемый космический корабль на свою орбитальную станцию

Источник

Китай отправил в космос первых строителей своей орбитальной станции

Миссия стартовала в 09:22 по пекинскому времени (04:22 мск) с космодрома Цзюцюань — традиционной для запуска китайских пилотируемых космических кораблей площадки, расположенной в пустынном районе на границе провинции Ганьсу и автономного района КНР Внутренняя Монголия. Главная задача — проверка, наладка и в случае необходимости — ремонт оборудования на базовом модуле орбитальной станции. Для этого члены экипажа совершат несколько выходов в открытый космос. До сих пор китайские космонавты выходили в безвоздушное пространство лишь единожды — в 2008 году с борта корабля «Шэньчжоу-7». Одним из членов экипажа той миссии был Лю Бомин. Поскольку он уже имеет опыт организации выхода в безвоздушное пространство, его включили и в состав нынешней миссии. По словам Лю, при выходах в открытый космос с борта «Шэньчжоу-12» будут использованы новые усовершенствованные скафандры китайской разработки.

Базовый модуль китайской космической станции был выведен на орбиту 29 апреля. Он стал самым тяжелым из запущенных КНР космических аппаратов: его масса составляет 22,5 тонны. Находящийся на высоте около 390 километров модуль насчитывает пять стыковочных люков: по два для космических лабораторий и пилотируемых кораблей и один — для космических грузовиков. Первый космический грузовик уже был отправлен к базовому модулю 29 мая и совершил успешную автоматическую стыковку.

Для сборки китайской орбитальной станции в общей сложности будет совершено четыре пилотируемых полета.

«Шэньчжоу-14» будет запущен в октябре этого года, «Шэньчжоу-15» и «Шэньчжоу-16» — в 2022 году. Длительность каждой из последующих миссий составит приблизительно по шесть месяцев.

«Бригада строителей» первой китайской космостанции была сформирована в октябре 2020 года. Она состоит из 18 космонавтов, среди которых 7 пилотов, 7 инженеров и 4 специалиста по полезной нагрузке. Из них шесть останутся на скамейке запасных, а 12 полетят в космос. В каждой миссии будут участвовать по три человека. Известно, что в китайскую бригаду «космических строителей» включена одна женщина.

Орбитальная сборка китайской космической станции «Тяньгун» («Небесный дворец») будет завершена к концу 2022 года. Расчетный срок службы «Тяньгун» составляет 15 лет, то есть ориентировочно до 2037 года. За время эксплуатации станции Китай заметно усовершенствует свои космические технологии. Не исключено, в частности, что в будущем летать на орбитальную станцию китайцы будут на возвращаемых космических кораблях, успешные испытания такого аппарата прошли в КНР в сентябре 2020-го. По поступившим сообщениям, новая разработка «сделает возвращаемые путешествия на орбиту более удобными и доступными». Технические характеристики аппарата пока не раскрываются. Китайская пресса со ссылкой на экспертов сообщает, что новые космические корабли можно будет использовать для отправки на орбиту космонавтов и космических туристов, а также в качестве космических грузовиков.

Китай также активно разрабатывает возвращаемые ракеты-носители. Речь идет о ракетах «Чанчжэн-8», которые могут выводить до 4,5 тонны полезной нагрузки на солнечно-синхронную орбиту. Ранее сообщалось, что одна из двух ступеней этой ракеты является возвращаемой, и ее можно использовать до 20 раз. Это происходит благодаря тому, что в ракете используется нетоксичное топливо, что заметно упрощает процесс повторного использования ее ступени. Китай планирует сдать в эксплуатацию ракеты-носители с двумя возвращаемыми ступенями к 2030 году, а полностью возвращаемые ракеты-носители будут созданы в КНР к 2035-му.

Со списанием МКС «Тяньгун» станет единственной станцией на орбите Земли. Именно на ее базе продолжится международное сотрудничество в космосе. Еще в мае 2018 года КНР пригласила все страны-члены ООН к взаимодействию на платформе своей космической станции. «Китайская орбитальная станция будет достоянием не только КНР, но и всего мира. Любая страна, вне зависимости от ее размера и уровня развития, сможет участвовать в проекте на равноправной основе», — отметили в Пекине. Уже в 2019 году стало известно, что к работе китайской орбитальной станции сразу после ее сдачи в эксплуатацию присоединятся 17 стран. Первый пакет международных проектов, которые будут осуществляться на новой станции, включает девять исследований при участии специалистов из 17 государств. Проекты будут осуществляться в таких сферах, как микробиология, астрономия и физика микрогравитации.

Побывать на китайской космической станции рассчитывают и россияне. Так, российский космонавт Марк Серов в интервью петербургской радиостанции «МЕТРО» заявил: «Отрадно, что Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос» нацелена на сотрудничество с китайскими коллегами. Думаю, это сотрудничество очень перспективно. Я надеюсь, что наши космонавты побывают на борту китайской национальной космической станции, а китайские космонавты побывают на борту нашей национальной космической станции РОСС (по планам, ее строительство может начаться в 2025 году — прим корр.)». «Коллеги из КНР безусловно стали значимыми участниками освоения космического пространства. Китайская космическая станция уже стала частью профессионального космического фольклора», — отметил Серов.

Источник

Экспресс до МКС

От двухсуточных полётов — к сверхкоротким

Далеко ли МКС?

Поехали!

12 апреля 1961 года в 9:07 по московскому времени с полигона Тюра-Там (ныне космодром Байконур) впервые стартовал советский космический корабль «Восток-1» с человеком на борту. 108 минут полёта, один виток по околоземной орбите и успешное возвращение — так для человечества началась эпоха пилотируемой космонавтики, а имя Юрия Гагарина стало нарицательным.

максимальная высота первого полёта человека в космосе

Корабль «Восток-1» поднялся примерно на 85 км выше, чем планировалось.

Триумф СССР не могли оставить без реакции главные конкуренты в космической гонке — США. Американцы изначально не скрывали намерений отправить своего человека в космос раньше всех. Их пилотируемая программа Mercury («Меркурий») должна была стать реваншем за советский «Спутник-1». С полёта Гагарина не прошло и месяца, когда астронавт Алан Шепард пересёк линию Кармана (условную границу начала космоса), правда, без выхода на орбиту. Международная авиационная федерация признала этот 15-минутный полёт космическим, но чаще всего первым американским астронавтом называют Джона Гленна. 20 февраля 1962 года он три раза облетел вокруг Земли.

Полёт Шепарда всё же больше похож на прыжок до космоса. Ракета-носитель покидает атмосферу Земли, но её скорость не достигает первой космической (7,9 км/с), а значит, вывести аппарат на орбиту нельзя. В этом случае корабль возвращается обратно в течение нескольких минут после выключения двигателя. Такие пуски называются суборбитальными. Пилотируемых суборбитальных космических запусков насчитывается не так много. Основным способом пребывания людей в космосе вот уже 60 лет остаётся орбитальный полёт.

Классификация космических полётов Классификация космических полётов

Орбита обитания

Как любое небесное тело, Земля имеет гравитационное поле и собственные орбиты, по которым вокруг неё двигаются искусственные спутники (начиная от космических кораблей и исследовательских аппаратов, заканчивая космическим мусором). С точки зрения высоты орбиты бывают трёх типов: низкие, средние и высокие.

Границы ближайшей к нам орбиты — низкой околоземной — начинаются на высоте около 200 километров от поверхности Земли и заканчиваются на отметке в 2 000 километров. Даже по сравнению со следующей за ней средней околоземной это расстояние ничтожно малое, но зато самое обжитое. Здесь летают спутники дистанционного зондирования Земли и разведывательные аппараты — их близость к планете позволяет получать более точные изображения наземных объектов. Низкие орбиты также занимают различные спутники связи. Для большего охвата телекоммуникационные компании нередко запускают в космос целые «созвездия» таких спутников. И, наконец, люди. До сегодняшнего дня все космонавты и почти все астронавты выполняли полёты только на низкой околоземной орбите.

Максимальной высоты среди пилотируемых полётов на низкой околоземной орбите удалось достичь в 1966 году аппарату Gemini-11. На 26-м обороте вокруг Земли корабль поднялся на высоту 1370 километров. Единственной космической программой, чьи участники смогли покинуть пределы ближайшего околоземного пространства, стала американская лунная миссия Apollo («Аполлон»).

Межпланетные перелёты, и на Луну в том числе, — одно из ключевых направлений, которое определило развитие пилотируемой космонавтики. Вторым же стало долговременное пребывание в космосе на орбитальных станциях. Более 20 лет на нижнем участке низкой околоземной орбиты располагается главное представительство людей за пределами Земли — Международная космическая станция. Когда-то здесь летали и её предшественницы — советские «Салют», «Алмаз», «Мир» и американская Skylab.

Нынешний орбитальный город «парит» над нами на высоте около 420 километров от поверхности Земли. С одной стороны, до МКС рукой подать. С другой — сложно представить, что человечество обосновалось на таком близком к планете участке космоса и за 60 лет практически его не покидало.

…Если нам нужна чистая невесомость для проведения экспериментов, то нет смысла лететь далеко, но с точки зрения дальнейшего освоения — оно идёт дальше и будет за пределами низкой околоземной орбиты

Земля — МКС

Международная космическая станция — самый дорогой научный проект в истории и самый большой спутник, созданный человеком. Её строительство началось в 1998 году силами России, США, Канады, Японии и европейских держав. Первый экипаж в составе россиян Сергея Крикалёва, Юрия Гидзенко и американца Уильяма Шепарда прибыл на МКС уже в конце 2000 года — с этого момента и до сего дня на борту станции, сменяя друг друга, месяцами работают экипажи основных экспедиций. За управление полётом МКС отвечают два центра: за российский сегмент станции — в подмосковном Королёве, за американский — в Хьюстоне. Лабораторный модуль Columbus («Коламбус») Европейского космического агентства контролирует ЦУП в Оберпфаффенхофене, за модуль Kibo («Кибо») Японского агентства аэрокосмических исследований отвечает ЦУП в городе Цукуба.

Экипаж первой долговременной экспедиции на МКС доставил российский корабль «Союз ТМ-31». В дальнейшем вместе с «Союзами» за ротацию экипажей отвечали многоразовые корабли американской программы Space Shuttle. В 2003 году после катастрофы шаттла Columbia («Колумбия») полёты челноков приостановили до середины 2005 года. А уже в 2011-м, когда NASA окончательно свернуло программу Space Shuttle, «Союзы» и вовсе стали единственными доставщиками на МКС и космонавтов, и астронавтов. Положение дел изменилось спустя девять лет — корабль Dragon-2 (также известный как Crew Dragon) частной американской компании SpaceX совершил свой первый пилотируемый полёт. 31 мая 2020 года Илону Маску удалось доставить на МКС астронавтов Дагласа Хёрли и Боба Бенкена.

Беспилотные же космические полёты на станцию сегодня совершают четыре грузовых корабля: российский «Прогресс», японский HTV и американские Dragon и Cygnus. С 2008-го по 2014-й на станцию также летал «грузовик» Европейского космического агентства ATV. Аппараты доставляют различные грузы и оборудование, необходимые для работы МКС, научных экспериментов и жизнедеятельности экипажа.

Предел возможного

МКС уникальна, и всё же ещё одной из её особенностей является непостоянство высоты. Воздействие верхних слоёв земной атмосферы тормозит станцию, из-за чего её орбита постепенно снижается. Близость к планете влияет и на период обращения объектов вокруг неё — МКС полностью огибает Землю примерно за 90 минут.

Поэтому на станции не используют Солнце в качестве временного ориентира.

Чтобы создать необходимые условия для стыковки аппаратов с МКС, специалисты регулярно корректируют её орбиту. При помощи двигателей пристыкованных к станции «Прогрессов» её «поднимают» на несколько сотен метров. Нередко орбиту МКС меняют, чтобы избежать столкновения с космическим мусором, так как он легко может пробить обшивку модулей.

Не проще ли поднять МКС ещё выше? Отнюдь нет, ведь при расчёте орбиты станции учитывают несколько важных ограничений. Во-первых, МКС не может находиться выше 500 километров — за этой отметкой значительно повышается уровень радиации, что негативно скажется на здоровье экипажа. Во-вторых, высота орбиты зависит от возможностей основных кораблей, доставляющих на неё людей, — «Союзы» сертифицированы для полётов на расстояние до 460 километров. Например, в эпоху Space Shuttle МКС находилась на высоте около 350 километров, так как космические челноки просто не летали выше. И последнее, но не менее важное: пуск ракеты нельзя назвать дешёвым удовольствием, а МКС нуждается в регулярных поставках оборудования. Чем выше находится станция, тем меньше груза туда можно будет доставить. По этой причине летать на МКС придётся чаще. Получается замкнутый круг.

Пока оптимальным вариантом остаются 400 с лишним километров. К слову, на Земле на таком же расстоянии друг от друга находятся Москва и Смоленск. Километры между этими городами на самолёте можно преодолеть за час, скоростная «Ласточка» проходит их за четыре часа, автомобиль — за пять. А вот для космонавтов путь к МКС до недавнего времени растягивался до двух суток. Кажется, что скорость космического корабля позволяет преодолеть это расстояние за минуту, однако в реальности всё оказалось не совсем так.

Рандеву на орбите

Если очень захотеть…

Три, два, один — пуск. Зажигание, вспышка пламени, и вот уже ракета-носитель поднимается в небо. Через несколько минут она сбросит ступени, а затем отправит корабль в космическое плавание, конечный пункт которого — МКС. И если после выхода аппарата на орбиту кажется, что всё самое трудное закончилось, то в ЦУПе работа только начинается, ведь стыковка со станцией ещё впереди.

Работу МКС без технологии стыковки представить невозможно, однако сближать аппараты в космосе научились задолго до появления орбитальных станций. В прошлом при отработке стыковок кораблями просто «стреляли» друг в друга. Например, сначала запускали один аппарат, а другой через сутки — в момент, когда первый «проходил» через стартовую площадку второго. Из-за того, что корабли оказывались на небольшом расстоянии друг от друга, первые стыковки были молниеносными. Абсолютный рекорд по времени принадлежит нам.

время между стартом и стыковкой беспилотных аппаратов «Космос-212» и «Космос-213» в 1968 году

Серебряная медаль у NASA — двумя годами ранее Gemini-11 пристыковался к ракете Agena за 94 минуты.

На заре эпохи полётов к орбитальным станциям советские специалисты освоили суточную схему сближения. Она отвечала необходимым техническим требованиям, но для космонавтов стала непростой. В конце первых суток у человека наступает острая фаза адаптации к невесомости, координация становится хуже, а риск не состыковаться в случае перехода на ручное управление только возрастает. В этом случае максимально безопасную стыковку можно было провести на вторые-третьи сутки, когда пик космической болезни пройден. С 1986 года, после запуска станции «Мир», летать начали уже по двухсуточной схеме. Этот подход позже унаследовала и МКС.

При двухсуточной схеме корабль делает 34 витка вокруг Земли. За это время ему нужно подняться со своей, более низкой, траектории на орбиту станции и начать сближение. Просто это не получится, так как орбитальный комплекс всё это время двигается с собственной скоростью. Поэтому ЦУП проводит специальные расчёты орбиты и выдаёт манёвры, которые позволяют аппарату в конце концов «догнать» МКС. В полёте космонавты неизбежно сталкиваются с «глухими витками». На них корабль настолько отдалён от наземных станций связи, что на несколько часов теряет контакт с ЦУПом. По этой причине на «глухих витках» не совершают важных операций, а космонавты отдыхают или спят.

Сама стыковка проходит на 34-м витке. Несмотря на то что за манёвр отвечает компьютер, в случае нештатной ситуации командир корабля должен взять управление в свои руки. «Ручная» стыковка требует ещё и дополнительных действий. Например, экипажу нужно дождаться определённых светотеневых условий, чтобы во время стыковки солнце не светило в глаза.

Станция — это не маленький корабль-мишень. Получить стыковку [с МКС] за 94 минуты невозможно. Особенно когда мы летим к станции, которая имеет международный статус. Мы должны соблюдать все законы, главный из которых — лететь медленно

Если для грузовых «Прогрессов» полёт по двухсуточной схеме не представляет особых сложностей, то для экипажей «Союзов» эти 50 часов становятся испытанием. При всех своих достоинствах «Союз» остаётся достаточно тесным кораблём. В минимальном комфорте космонавты находятся во время основных операций: выведения, манёвров и стыковки.

На «глухих витках» два человека переходят отдыхать в бытовой отсек, командир остаётся в спускаемом аппарате, а сам корабль ориентируется на Солнце в режиме закрутки, чтобы зарядить свои батареи. Технике — хорошо, ведь она получает солнечную энергию. Тем, кто находится в бытовом отсеке, — плохо, их вестибулярный аппарат испытывает на себе все последствия от закрутки.

свободный объём на одного члена экипажа в спускаемом аппарате корабля «Союз»

С учётом бытового отсека объём на одного человека — 1,2 м 3 .

…можно быстро полететь

Несмотря на тяжёлые физические нагрузки в полёте, профессиональные космонавты к ним готовы и переносят легче благодаря длительной предстартовой подготовке. Чего не скажешь о космических туристах, которые тратят на такую подготовку гораздо меньше времени. «Теперь я знаю, для чего мы проводили эти ужасные тренировки на вращающихся стульях», — писала в своём блоге Ануше Ансари — американка иранского происхождения, прилетевшая в 2006 году на МКС по программе космического туризма. 34 витка по орбите для Ансари прошли тяжело. Эйфория от происходящего быстро сменилась космической болезнью. На МКС Ануше понадобились ещё сутки, чтобы восстановиться после перелёта.

Мне пришлось стать мумией. Я делала лишь небольшие медленные движения, и даже от этого меня сильно тошнило

После этого случая в РКК «Энергия» задумались: как облегчить жизнь экипажу? По данным медиков, состояние эйфории от полёта в невесомости проходит на пятом-шестом витке, переносить космическую болезнь лучше в более комфортных условиях на МКС. Баллистики решили, что стыковаться нужно ещё и до ухода корабля в пассивную «глухую» зону, которая начинается сразу после пятого витка. Поэтому изначально специалисты разработали пятивитковую схему, но из-за особенностей управления её невозможно было испытать на «Прогрессах». В таком случае единственным допустимым вариантом короткой схемы стал полёт за четыре витка.

Для реализации своего плана в РКК «Энергия» разработали революционный подход. Раньше для перехода корабля с орбиты выведения на промежуточную, так называемую орбиту фазирования, аппарат тратил целый виток на измерения и расчёты для проведения манёвров. Теперь предварительные расчёты проводили на Земле, поэтому корабль поднимался на орбиту фазирования сразу после выведения. Следующие витки отводились на полноценное измерение орбиты и исправление ошибок выведения при помощи корректирующих импульсов — ракета-носитель «Союз-ФГ» с аналоговой системой управления выводила пилотируемые аппараты на орбиту с большой погрешностью. На автономное сближение со станцией корабль выходил уже на четвёртом витке.

Источник