Орбитальная станция

Схематичное изображение орбитальной станции «Салют-1» (слева) и космического корабля «Союз».

Орбитальная станция (ОС) или космическая станция (КС) — 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 тому подобное.

История

Первое упоминание о чём-либо, напоминающем космическую станцию, произошло в 1869 году в повести американского писателя Эдварда Эверетта Хейла «Кирпичная луна». Первыми, кто серьёзно и научно обосновал вопрос о космических станциях, были Константин Циолковский и Герман Оберт.

В 1891 году немецкий изобретатель Герман Гансвиндт описал концепцию межпланетного космического корабля, оснащенного системой искусственной гравитации. Идея вращения для создания гравитации стала одной из ключевых в дальнейшем проектировании космических поселений.

В 1903 году Константин Циолковский в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» сформулировал идеи, касающиеся концепции космической станции. Работа утвердила приоритет научного подхода к вопросам длительного пребывания человека в космосе.

В 1928 году Герман Оберт описал космические станции в своих трудах. Эти работы способствовали популяризации идеи орбитальных поселений в научной среде.

В 1929 году вышла книга Германа Поточника под псевдонимом Герман Ноордунг (Hermann Noordung) «Проблема путешествия в мировое пространство — Ракетный двигатель» (Das Problem der Befahrung des Weltraums – der Raketen Motor). В издании впервые представлено подробное техническое описание и чертежи вращающейся космической станции, состоящей из «Жилого колеса» (Wohnrad), «Машинного зала» и «Обсерватории». В 1929 году Герман Поточник скончался в возрасте 36 лет в Вене. Несмотря на раннюю смерть, его труд оказал значительное влияние на последующие поколения инженеров, включая Вернера фон Брауна.

В 1945 году Артур Кларк опубликовал статью Wireless World, популяризировавшую идею геостационарной орбиты. Поточник описал концепцию геостационарной орбиты (на высоте 35 900 км) и использования станции для связи за 17 лет до Кларка.

В 1948–1949 годах Гарри Е. Росс (Harry E. Ross) и Ральф А. Смит (Ralph A. Smith) из Британского межпланетного общества предложили проект большой вращающейся космической станции. Концепция была вдохновлена чертежами Поточника.

В 1951 году Артур Кларк написал рассказ «Часовой» (The Sentinel), который впоследствии послужил вдохновением для фильма «Космическая одиссея 2001 года». Идеи вращающихся станций начали проникать в массовую культуру.

В 1952 году художник Чесли Боунстелл создал известную иллюстрацию орбитальной станции на основе концепции Вернера фон Брауна. Это изображение, опубликованное в журнале Collier's, сформировало общественное представление о будущих космических жилищах.

В 1957 году Герман Оберт представил концепцию станции Springboard station, ставшей дальнейшим развитием идей, заложенных пионерами космонавтики.

В 1968 году вышел фильм Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года». Изображённая там Космическая станция 5 (диаметром 300 м) базировалась на концептуальных разработках Вернера фон Брауна 1950-х годов и идеях Поточника.

В 1974 году физик Джерард О'Нил (Gerard O'Neil) организовал конференцию по космической колонизации в Принстоне. Мероприятие стимулировало научный интерес к созданию масштабных орбитальных поселений.

В 1975 году в Исследовательском центре Эймса и Стэнфордском университете была разработана концепция «Стэнфордский тор» — масштабное развитие идей обитаемых вращающихся структур.

От пилотируемого космического корабля космическая станция отличается наличием экипажа, периодически сменяемого с помощью пилотируемых космических кораблей, доставляющих на ОС сменный экипаж, запасы топлива и материалов для функционирования технических систем станции, средства жизнеобеспечения экипажа, личную корреспонденцию его членов, запасные части для ремонта и модернизации самой станции, блоки оборудования для расширения её функций, материалы для проведения новых исследований и тому подобное. Спускаемый аппарат транспортного корабля доставляет на Землю сменённых членов экипажа и результаты проведённых исследований и наблюдений.

Ввиду высочайшей сложности и затратности создания ОС их разрабатывали пока только СССР/Россия, США, Европейский союз/ESA, Япония и Китайская Народная Республика. При этом первые два государства имели полноценные ОС («Салют»-ДОС, первая в мире в 1971 году, «Алмаз»-ОПС, «Мир» в СССР и «Скайлэб» в США), а Европа и Япония — модули международной ОС (соответственно «Коламбус» и «Кибо»). К началу XXI века все эти, а также другие государства совместно создали и эксплуатируют Международную космическую станцию (МКС). Хотя впервые как модули в ОС «Салют» использовались тяжёлые корабли ТКС, многомодульными ОС являются «Мир» и МКС. Также, Европейский союз и частная американская компания имели ранее ОС-модули, не отделяемые от американского «Спейс шаттла» (соответственно «Спейслэб» и «Спейсхэб»), а СССР создал прототип «Полюс» посещаемой ОС-боевой лазерной орбитальной платформы «Скиф». Китай (КНР) запустил с 2011 года две ОС серии «Тяньгун» и одноимённую многомодульную ОС. Планы по созданию ОС имеют Иран, Индия и частные компании. Россия также планирует создать после МКС собственную национальную орбитальную космическую станцию (Российскую орбитальную станцию, РОС). Есть также планы по созданию окололунной международной ОС Deep Space Gateway.

Устройство

На ОС имеется комплекс технических систем, обеспечивающих коррекцию орбиты станции, её ориентацию, стабилизацию (гиродины), стыковку с транспортными кораблями, снабжение электроэнергией (солнечные батареи), жизнедеятельность и безопасность экипажа, связь с центром управления полётами, и выполнение поставленных задач.

ОС последних поколений («Мир», МКС, «Тяньгун») имеют модульную архитектуру — станция состоит из модулей — секций, доставляемых на орбиту по отдельности, и собираемых в единое целое на орбите. Такая технология позволяет создать станцию с массой, многократно превышающей максимальную полезную нагрузку одной ракеты-носителя, и постепенно наращивать жилое и рабочее пространство станции, расширяя, таким образом, как состав экипажа, так и количество и номенклатуру проводимых на ней работ.

Список орбитальных станций

Одномодульные станции

• «Салют-1» (ДОС-1, 1971)
• ДОС-2 (1972) — не вышла на орбиту
• SkyLab (1973—1979)
• «Салют-2» (ОПС-1, 1973) — разгерметизация, также часть проекта «Алмаз»
• «Космос-557» (ДОС-3, 1973) — контроль потерян
• «Салют-3» (ОПС-2, 1974) - часть проекта «Алмаз»
• «Салют-4» (ДОС-4, 1974—1977)
• «Салют-5» (ОПС-3, 1976—1977), часть проекта «Алмаз»
• «Салют-6» (ДОС-5-1, 1977—1982)
• «Салют-7» (ДОС-5-2, 1982—1991)
• «Алмаз-1А» (1991—1992)
• «Тяньгун-1» (2011—2018)
• «Тяньгун-2» (2016—2019)

Многомодульные станции

• «Мир» («Салют-8», ДОС-6, 1986—2001)
• МКС (с 1998) — совладение 15 государств
• «Тяньгун» (с 2021)

Планируемые станции

• Gateway (планируется на конец 2027) — первая ОС на орбите другого небесного тела
• РОС (планируется на конец 2027) — первая ОС на полярной орбите
• «Орбитальный риф» (частная, планируется на 2027—2030)
• «Haven-1» (частная, запуск планируется на май 2026)
• «Аксиом» (частная, планируется после завершения работы МКС в 2030 году)
• «Бхаратия Антарикш» (планируется на декабрь 2028)
• Starlab (Starlab Space Station) — коммерческая орбитальная станция, разработкой занимается Voyager Space, совместно с Airbus (подключено и Европейское космическое агентство).

Галерея

• 
  «Скайлэб», 1974 год
• 
  «Мир», июнь 1998 года
• 
  МКС, август 2011 года
• 
  Почтовый блок России 1999 года с изображениями станции «Мир» (слева), проекта МКС (справа, на марке) и предложенного К. Э. Циолковским проекта обитаемой космической станции (в правом верхнем углу)

Литература

• Chladek, Jay. Outposts on the Frontier: A Fifty-Year History of Space Stations (англ.). — University of Nebraska Press, 2017. — ISBN 978-0-8032-2292-2.
• Haeuplik-Meusburger: Architecture for Astronauts — An Activity based Approach. Springer Praxis Books, 2011, ISBN 978-3-7091-0666-2.
• Grujica S. Ivanovich. Salyut: the first space station: triumph and tragedy (англ.). — Praxis, 2008. — P. 426. — ISBN 978-0-387-73585-6.
• Neri Vela, Rodolfo. Manned space stations" Their construction, operation and potential application (англ.). — Paris: European Space Agency SP-1137, 1990. — ISBN 978-92-9092-124-0.

Ссылки

• Read Congressional Research Service (CRS) Reports regarding Space Stations (англ.)
• List of Science Fiction Space Stations (англ.)