МКС, або міжнародна космічна станція, – це пілотований орбітальний корабель, який використовується як багатофункціональний дослідний центр. Складається станція з чотирнадцяти модулів, запущених у різні роки. Кожен з них виконує певну функцію: спальні, лабораторії, складські приміщення, спортзали. Висота орбіти МКС постійно змінюється, в середньому вона складає 380 км. Роботу станції забезпечують сонячні батареї, розміщені на обшивці.
Модулі МКС будувалися на Землі. Потім кожен з них запускався в космос. Збирали станцію космонавти в умовах невагомості. В даний час вага МКС становить більше чотирьохсот тонн. Всередині модулів розташовуються вузькі коридори, по яких космонавти переміщуються.
Елементи розрахунків
Під час розробки особливо ретельно продумывалась висота орбіти МКС. Щоб апарат не впав на Землю і не полетів у відкритий космос, ученим довелося враховувати безліч факторів для розрахунку траєкторії польоту: вага самої станції, швидкість руху, можливості стикування кораблів з вантажем.
Орбіта станції
Міжнародний космічний корабель літає на низькій навколоземній орбіті. Тут дуже розряджена атмосфера, а щільність частинок надзвичайно мала. Правильно розрахована висота орбіти МКС – це головна умова для успішного польоту станції. Цим запобігається негативний вплив атмосфери Землі, особливо її щільних шарів. Провівши різні експерименти і зробивши усі необхідні аналітичні розрахунки, вчені прийшли до висновку, що найкраще апарат запустити в зону термосфери. Вона досить простора, щоб забезпечити безпечне існування МКС. Починається термосфера приблизно в 85 км від поверхні Землі і тягнеться на 800 км.
Особливості розрахунку орбіти
В цій роботі були задіяні вчені різних профілів – математики, фізики, астрономи. При розрахунках висоти орбіти МКС враховувались наступні фактори:
Запуск і політ
Визначаючи, на якій висоті орбіти МКС повинна бути, враховувався її нахил і точка запуску. Самим ідеальним варіантом (з економічного погляду) є запуск корабля з екватора за годинниковою стрілкою. Це пов’язано з додатковими показниками швидкості обертання планети.
Інший вигідний варіант – запуск під нахилом, рівним широті. Цей тип польоту вимагає мінімум палива для виконання маневрів.
Вибираючи космодром для запуску станції, міжнародне співтовариство зупинилося на Байконурі. Він розташований на широті 46 градусів, а кут нахилу орбіти станції становить 51,66 градуси. Якщо б вона літала на тій же широті, на якій розташовується Байконур, то ступені ракет, що запускаються падали б на Китай або на територію Монголії. З-за цього була обрана інша широта, яка охоплює більшу частину країн, що беруть участь у проекті.
Маса станції
При визначенні орбіти важливою складовою став вагу корабля. Висота орбіти МКС і швидкість руху залежать від її маси. Але цей показник періодично змінюється із-за оновлень, доповнення новими модулями, відвідувань апаратів вантажними кораблями. З-за цього вчені проектували станцію і прораховували її орбіту з можливістю регулювання як висоти польоту, так і напряму. При цьому враховувалися можливості поворотів і виконання різних маневрів.
Корекція орбіти
Кілька разів на рік вчені проводять коригування орбіти. Зазвичай це виконується для створення балістичних умов при стикуванні вантажних кораблів. В результаті стикувань змінюється маса станції, а також змінюється швидкість через що виникає тертя. Внаслідок цього центр управління польотом змушений коригувати не тільки орбіту, але і швидкість руху, а також висоту польоту. Зміни відбуваються за допомогою основного двигуна базового модуля. У потрібний момент вони включаються, і станція нарощує висоту і швидкість польоту.
Маневреність
При розрахунку висоти орбіти МКС км від Землі враховувалися можливі зустрічі з комічним сміттям. На космічних швидкостях навіть невеликий осколок може призвести до трагедії.
На станції є спеціальні щити для захисту, але це не зменшило необхідність розрахунку такої орбіти, на якій станція буде рідко зустрічатися зі сміттям. Для цього був створений коридор. Він на два кілометри вище траєкторії руху самої станції і на два нижче. З Землі ведуться постійні спостереження за зоною: центр управління польотами дивиться, щоб в коридор не потрапив космічний сміття. Чистота зони розраховується заздалегідь. Американці постійно стежать за переміщенням сміття, дивляться, щоб він не зіткнувся зі станцією. При виникненні навіть самої малої ймовірності інциденту про це заздалегідь повідомляється в НАСА, в управління польотами МКС. Отримавши дані про можливе зіткнення, американці передають їх Російському центрі управління польотами. Його балістики готують можливий план маневру, що дозволяє уникнути зіткнення. У ньому прораховуються дуже точно всі дії і координати. Після складання плану повторно перевіряється траєкторія польоту і оцінюється можливість зіткнення. Якщо всі розрахунки виконані правильно, то корабель змінює курс. Коригування швидкості і висоти проводять з Землі без участі космонавтів.
Якщо ж космічні уламки будуть виявлені з запізненням (за 28 годин і менше), то часу для розрахунків не залишається. Тоді МКС піде від зіткнення по заздалегідь складеному стандартного маневру виходу на нову орбіту. Якщо цей варіант виявиться неможливим, корабель вийде на іншу «небезпечну» траєкторію. В таких випадках працівники станції розміщуються в рятувальному модулі і чекають сутички. Якщо його не відбувається, космонавти повертаються до своїх обов’язків. Якщо ж відбудеться зіткнення, рятувальний корабель «Союз» відстикується і поверне астронавтів додому, на Землю. За всю історію МКС було зафіксовано три випадки, коли команда чекала можливого інциденту, але всі вони закінчилися сприятливо.
Швидкість польоту
Як відомо, висота орбіти МКС км складає близько 380-440 зазначених одиниць, а космічна швидкість польоту дорівнює 27 тисячам кілометрів на годину. З цією швидкістю Землю апарат облітає всього за півтори години, а за добу він встигає зробити шістнадцять кіл.
Гравітація
Це сила, яку важко подолати. На МКС гравітація теж діє. Вона набагато менше, ніж на поверхні Землі, і складає 90%. Щоб уникнути падіння на планету, корабель рухається по дотичній з величезною швидкістю вісім кілометрів на секунду. Якщо подивитися на нічне небо, то можна побачити, як повз МКС, а через 90 хвилин вона знову з’явиться на небі. За ці півтора години корабель повністю облітає навколо планети.
Міжнародна космічна станція – це дуже дорогий проект, в якому беруть участь багато країн світу. Його вартість становить понад ста п’ятдесяти мільярдів доларів. На космічному кораблі живуть і працюють космонавти-вчені. Вони проводять різні досліди і дослідження. Кожна людина відіграє важливу роль на самій станції і цінний для своєї держави. Щоб уберегти людей і станцію, центри управління постійно стежать за траєкторією польоту, проводять всі необхідні розрахунки орбіти і швидкості руху корабля, вираховують можливі варіанти для маневрів. Такі розрахунки допомагають швидко реагувати на появу комічного сміття та інших непередбачених ситуацій.
