Предыстория МКС в концептах

Окт 16 2017
+
21
-

 

Как и у любого технологически сложного космического проекта, у МКС имеется длинная предыстория, продолжительность которой сопоставима с общим временем существования станции. Все началось еще в начале 1980-х, когда после ряда задержек шаттлы, наконец, начали полеты в космос. Однако уже тогда многие задавались вопросом, так ли нужен NASA флот космических грузовиков. Ведь, несмотря на все попытки нарастить число запусков и заменить ими одноразовые ракеты, достаточно быстро стало очевидно, что челноки оказались заметно дороже и сложнее в эксплуатации, нежели изначально предполагалось.

В середине 1970-х NASA разработало план, по которому челноки должны были состыковаться с законсервированной станцией «Скайлэб», поднять ее орбиту, а затем переоборудовать и оснастить новыми модулями. После этого на станции был бы размещен постоянный экипаж в 6–7 человек, и она смогла бы функционировать как своеобразная база по приему шаттлов. Но «Скайлэб» сошел с орбиты еще до первого полета шаттла и от проекта остались лишь такие картинки.

Поэтому в NASA начали прорабатывать идею постройки многомодульной орбитальной станции. Она позволяла убить сразу двух зайцев — загрузить шаттлы и создать форпост для будущих пилотируемых миссий на Марс и Луну. Один из ранних концептов начала 1980-х предполагал создание, как бы сейчас сказали, «дизайнерской» станции. Ее солнечные панели должны были располагаться в форме треугольника, внутри которого размещалась связка из пяти модулей.

Авторы другого концепта под условным названием «Паук» (Spider) предлагали строить станцию на основе оборудования и техники, используемой для запуска шаттлов. Как не трудно заметить, станция должна была быть выстроена вокруг переоборудованного топливного бака челнока.

Следующий концепт, предложенный инженерами из космического центра им. Джонсона, получил название Power Tower. Он предполагал создание станции, состоящей из двух частей (энергетической и кластера модулей), соединенных между собой длинной фермой. Предполагалось, что такая компоновка стабилизирует станцию, что значительно уменьшит потребности в использовании двигателей для коррекции положения. Количество запусков шаттлов, необходимое для сборки Power Tower, оценивалось в 8–10.

В 1984 году президент Рейган официально анонсировал создание космической станции со скромным названием Freedom. После этого работы над проектом пошли полным ходом. Уже в следующем 1985 году специалистами из Lockheed и McDonnell-Douglas  был предложен новый, двухкилевой дизайн станции. В нем кластер из четырех модулей (два жилых и два научных) располагался в центре сооружения. Считалось, что такая компоновка создаст более стабильные условия для космических исследований.

Также станция должна была быть оснащена двумя стыковочными портами для спутников и установками для перемещения в открытом космосе MMU. Предполагалось, что помимо научных исследований экипаж станции будет заниматься регулярным обслуживанием и ремонтом космической техники, которая будет стыковаться со станцией.

Постоянный экипаж Freedom должен был состоять из 8 человек. Запуск первого модуля планировался на январь 1993 года. Первый постоянный экипаж должен был заселиться на станцию через год после начала ее сборки. Стоимость строительства двухкилевой Freedom оценивалось в 18 миллиардов долларов, необходимое количество запусков шаттлов — в 21.

Стоит отметить, что далеко не все астронавты и инженеры NASA были в восторге от этого дизайна. Многие указывали, что подобная конструкция слишком сложна и неудобна в обслуживании, что будет подвергать экипаж ненужному риску во время работ в космосе. Другой проблемой было то, что у станции не предполагалось спасательного корабля на случай какого-либо ЧП (шаттлы не имели возможности находиться в космосе больше нескольких недель).

Катастрофа «Челленджера» все перевернула. Флот челноков оказался прикован к земле на несколько лет. NASA внесло ряд изменений в их конструкцию и серьезно изменило все стандарты безопасности. Переоценке подверглась и стоимость, а также сроки строительства Freedom. По новым расчетам, для сборки станции уже требовалось более 30 запусков шаттлов.

Чтобы уменьшить расходы, NASA отказалось от одного из стыковочных портов для спутников и предложило ESA, JAXA и CSA присоединиться к проекту. Европейцы и японцы должны были построить по лабораторному модулю, канадцы — руку-манипулятор.  Таким образом, вклад NASA уменьшался до двух модулей.

В следующем 1987 году дизайн Freedom снова подвергся коренной переработке. Было решено отказаться от двухкилевой схемы в пользу конструкции с одной длинной фермой (т.н. Baseline Сonfiguration). Сборка станции должна была быть разбита на два этапа. В рамках первой фазы предполагалось запустить ключевые модули, после чего в рамках второй фазы приступить к сборке фермы и установке на нее солнечных панелей.

Всего у станции должно было быть пять модулей: два жилых и три лабораторных. В новом дизайне уже не было портов для обслуживания спутников и  установок MMU.

В 1988 году NASA, наконец, официально утвердило проект Freedom. Началось создание оборудования для станции. Однако вскоре дизайн Freedom подвергся очередной переработке. Дело в том, что бюджет агентства был сокращен. В результате у NASA не осталось другого выбора, кроме как отказаться от значительной части научного оборудования и солнечных панелей, а также уменьшить размер жилых модулей. Теперь экипаж станции был ограничен четырьмя астронавтами, дата вывода первого модуля сдвинулась на 1995 год. Получивший «огрызок» стали называть Fred.

Но даже после всех урезаний проект все равно никак не получалось свести к запланированной смете. Ситуация казалось безнадежной — урезать Freedom было уже некуда, а американский Конгресс не желал больше финансировать проект, на который уже были потрачены значительные деньги, но по которому так и не было проведено ни одного запуска. Летом 1993 года состоялось голосование по предложению о прекращении дальнейшего финансирования станции — ему не хватило лишь одного голоса для принятия.

В этой ситуации у NASA оставалась лишь одна возможность спасти проект. Осенью 1993 года состоялись переговоры, после которых было объявлено, что Россия присоединяется к проекту. Она должна была поставить базовый блок от станции «Мир-2» (он был переименован в «Звезда») и построить функциональный модуль «Заря».

Объединение проектов было разумным компромиссом в условиях, когда ни та, ни другая сторона не могла самостоятельно реализовать проект по созданию орбитальной станции. Для обозначения новой станции некоторое время использовалось имя «Альфа», но в итоге за ней все же закрепилось официальное обозначение Международная космическая станция.

По сути, новая станция представляла собой объединение усеченного варианта Freedom (с японским и европейским лабораторным модулем) и «Мира-2»

Дизайн МКС был окончательно утвержден в 1996 году. Сборка началась в ноябре 1998 года. Постоянный экипаж появился на борту станции в 2000 году. Из-за катастрофы «Колумбии» сборка основного сегмента МКС затянулась до 2011 года. Всего для этого потребовалось свыше 40 космических запусков, включая 35 полетов шаттлов.

Точную стоимость создания и эксплуатации МКС достаточно сложно определить. В зависимости от того, как считать, общие затраты на станцию (с учетом расходов по проекту Freedom) сейчас оцениваются в сумму от 100 до 150 миллиардов долларов. Вот так МКС выглядит в завершенном виде.


источник: https://kiri2ll.livejournal.com/816939.html

Comment viewing options

Выберите нужный метод показа комментариев и нажмите "Сохранить установки".
redstar72's picture
Submitted by redstar72 on вс, 22/10/2017 - 14:48.

++++++++++++ yes

"Мне... больше всего пришёлся по душе самолёт конструкции Яковлева. Это была во всех отношениях великолепная боевая машина" (Е. Савицкий)
 

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Mon, 16/10/2017 - 20:04.

Никогда не нравилась МКС. Солнечные батареи в космосе это анахронизм для цивилизации освоевшей атомную энергетику и магнитизм. Неужели сложно разработать отдельный энергомодуль и запихнуть туда миниатюрную атомную энергоусьановку. Эти панели получают повреждения от мусора и мешаются при стыковках. На дворе уже далеко не 80ые, когда разрабатывали эти станции. 

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

grunmouse's picture
Submitted by grunmouse on Tue, 17/10/2017 - 23:30.

Радиационно-безопасная орбита - 800 км. Это раз.

Реактор будет светить во все стороны - затруднит полёты около станции и внекорабельную деятельность. Это два.

scirus's picture
Submitted by scirus on Tue, 17/10/2017 - 10:09.

миниатюрную атомную энергоусьановку. 

и радиаторы размером с эти самые солнечные батареи)))

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 17:11.

За бортом МКС говорят холодно бывает и если учесть при конструировании установки, то получится другая система охлаждения. Например можно открывать и закрывать вес отсек с энергоустановкой как цветок. Использовать комический холод (до-270С) как часть системы охлаждения. Другая среда предоставляет новые возможности.

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

The same Fonzeppelin's picture
Submitted by The same Fonzeppelin on Tue, 17/10/2017 - 19:00.

За бортом МКС говорят холодно бывает

Бывает. :) Когда станция в тени Земли. А когда станция под солнечными лучами, то на ней ОЧЕНЬ жарко.

Использовать комический холод (до-270С)

У Космоса нет температуры... И главная проблема в Космосе - это именно отвод тепла.

Другая среда предоставляет новые возможности.

В Космосе нет среды, в том и проблема. Конвекция и теплопроводность не работают как способы охлаждения. Единственный способ вывести тепло - это излучение.

Взгляните на МКС:

Выделенные стрелочками и обведенные ромбиками серебристые пластины - это радиаторы. МКС вырабатывает МНОГО тепла... и это тепло нужно отводить излучением в вакуум. И это - неэффективный процесс.

Можно попробовать, конечно, более масс-эффективные радиаторы... например, жидкостно-капельный, на жидком аллюминии (просто выстреливаем расплав аллюминия мелкими капельками в вакуум - чем меньше капля, тем лучше у нее соотношение площади поверхности и объема - в сторону приемного ковша).

 

Тот самый Граф Цеппелин

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 19:29.

Проблемы отвода тепла на МКС связаны с высотой её орбиты. Чем дальше от нас, тем холоднее. 

Ну и как вы сами намекнули. Можно использовать  тепло, которое вырабатывает МКС, для получения энергии. Дорогие солнечные батарейки выглядят как проклятие, от которого надо избавится. Осваивать вселенную на солнечных батарейках ? Серьёзно?

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

К.С.Р.'s picture
Submitted by К.С.Р. on Tue, 17/10/2017 - 19:49.

apokalipsx пишет:

Проблемы отвода тепла на МКС связаны с высотой её орбиты. Чем дальше от нас, тем холоднее.

Камрад, у космического вакума нет температуры. Не важно, как далеко или близко, высоко или низко, космос повсеместно есть идеальный теплоизолятор, как в термосе. Сам по себе вакум не "холодный" и не "горячий", он только изолирует и не дает обмениваться теплом кроме как через излучение. Изолирует так хорошо, что в скафандарх приходится систему охлаждения делать больше чем ввсе остальные системы вместе взятые, иначе человек сварится от собственного тепла.

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 21:03.

Текущая высота МКС 405,6 км и это эщё в районе термосферы

Термосфе́ра (от греч. θερμός — «тёплый» и σφαῖρα — «шар», «сфера») — слой атмосферы, следующий за мезосферой. Начинается на высоте 80—90 км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере колеблется на разных уровнях, быстро и разрывно возрастает и может варьировать от 200 К до 2000 К, в зависимости от степени солнечной активности. Причиной является поглощение ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150—300 км, обусловленное ионизацией атмосферного кислорода. В нижней части термосферы рост температуры в сильной мере обусловлен энергией, выделяющейся при объединении (рекомбинации) атомов кислорода в молекулы (при этом в энергию теплового движения частиц превращается энергия солнечного УФ-излучения, поглощённая ранее при диссоциации молекул O2)

Повторюсь ещё раз "Чем дальше от нас, тем холоднее" 

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

grunmouse's picture
Submitted by grunmouse on ср, 18/10/2017 - 16:24.

Повторюсь ещё раз "Чем дальше от нас, тем холоднее" 

Только в пределах тропосферы. В стратосфере температура примерно постоянна, а выше - вакуум и смысл температуры в масштабах, сравнимых с габаритами станции, уже не прослеживаются. Но если так интересно - то температура в термосфере растёт с высотой. А в межпланетном пространстве можно и миллионы Кельвинов насчитать, но не намерить, потому что в таком высоком вакууме температуру прибором не измеришь - он слишком плохо передаёт тепло. Приходится через скорость частиц считать.

К.С.Р.'s picture
Submitted by К.С.Р. on ср, 18/10/2017 - 00:03.

apokalipsx пишет:

Текущая высота МКС 405,6 км и это эщё в районе термосферы

Камрад, это "температура" отдельных атомов и молекул. На той высоте вакум, который на заводах уже считается глубоким и никак не может подогревать находящийся в нем аппарат. У вас в термосе вакум более плотный, но все равно он отлично изолирует тепло.

The same Fonzeppelin's picture
Submitted by The same Fonzeppelin on Tue, 17/10/2017 - 19:35.

Можно использовать  тепло, которое вырабатывает МКС, для получения энергии.

Нет. :) Потому что вы не можете создать вечный двигатель второго рода. :) Попытка перерабатывать выделяемое тепло приведет только к тому, что у вас появится ЕЩЕ БОЛЬШЕ ТЕПЛА, потому что КПД преобразования далеко не 100% (и 100% быть не может в принципе).

Дорогие солнечные батарейки выглядят как проклятие, от которого надо избавится. Осваивать вселенную на солнечных батарейках ? Серьёзно?

Для начала, солнечные батареи как раз очень дешевые. И на орбите Земли, они попросту масс-эффективнее других источников питания. Кроме того, потенциально, солнечные батареи можно делать из того же лунного реголита, что делает их еще заманчивее.

Проблемы с солнечными батареями начинаются в общем-то тогда, когда вам нужно очень много энергии для питания мощных потребителей и вы не можете позволить себе наращивать массу бесконечно. Например, для спутников-разведчиков с мощными радарами. Советские спутники морской разведки несли реакторы именно потому, что им требовалось запитывать мощные (по меркам космонавтики) радарные установки, и необходимые массивы солнечных батарей трудно было бы смонтировать (кроме того, для военных целей солнечные батареи просто неудобны из-за хрупкости и уязвимости).

Тот самый Граф Цеппелин

frog's picture
Submitted by frog on Tue, 17/10/2017 - 17:19.

   Цветок - это хорошо... Это биология, а вот как цветки к радиации относятся?

frog

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 17:42.

Давайте спросим мнение фермеров из района Фукусимы

 

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

The same Fonzeppelin's picture
Submitted by The same Fonzeppelin on Mon, 16/10/2017 - 21:47.

Дело в том, что атомная энергоустановка сопоставимой мощности или выходит со слишком тяжелой радиационной защитой, или же - при использовании "теневого" экрана - создает проблемы с движением вблизи станции.

Тот самый Граф Цеппелин

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 05:58.

Кроме атомной энергии есть и другие варианты. Ториевый реактор практически не создаёт радиации. В 60-ые американцы одинтакой построили. Магнитный двигаель как у Джона Серла, тоже вариант. или другой тип магнитного двигателя. Станция летает в вакууме. Вакуумный вариант двигателя Стирлинга у нас тоже есть.

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

frog's picture
Submitted by frog on Tue, 17/10/2017 - 08:51.

   По поводу тория спичи стоит более 50 лет. Выхлопа пока вроде не видно. Вполне возможно, что естественные сложности, вполне возможно, что происки "атомщиков", не знаю, но всерьез рассматривать это дело для проектов нынешнего времени.... Как и многие прочие. Летать верхом на бомбе, все равно какой... Никаких особенных проблем солнечные батарейки пока не создавали, при случае вышедшую из строя можно(по крайней мере в теории) заменить. А что делать с гепнувшимся реактором? А сикоко сей девайс весит? Ну и прочее...

frog

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 17:35.

Ториевые реакторы не создают плутоний на выходе, а следственно бесполезны с точки зрения военных. Во время холодной войны каждая урановая АЭС давала не только электричество, но и плутоний. Тут не происки "атомщиков" а гонка вооружений. Отработаный или сломаный реактор можно отправить в сторону солнца, за край солнечной системы, сбросить с ориты куда-нибудьв море. 

По поводу размеров и массы. Можно взять АТЭС "Елена" из Курчатовского института. Работает без нареканий уже 12 лет из 25 запланированных. Общий вес 168 тонн, но он модульный и вес каждого модуля 20 тонн. Диаметр 4,5 м и высота 15м ( взятос вики) Хотя я слышал про совсем маленький времён СССР.

Если вы знаком с проектом космической станции нацистов, то подумайте немного. Тот кто его создал гарантированно указал и исочник энергии для станции т.к проект считался готовым на бумаге. Солнечные панели сразу отпадают как источник и атомная батарейка аналогично. Как Оберт решил проблему с энергообеспечением станции в космосе в 40-ых годах ? Почему нет информации об этом ? Можно ли нам использовать его вариант ?

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

The same Fonzeppelin's picture
Submitted by The same Fonzeppelin on Tue, 17/10/2017 - 19:03.

Как Оберт решил проблему с энергообеспечением станции в космосе в 40-ых годах ? Почему нет информации об этом ? Можно ли нам использовать его вариант ?

Можно, почему нет. :) Только это те же солнечные батареи, вид сбоку. Оберт - а вернее, Циолковский, у которого Оберт взял идею - предполагал большими такими зеркалами концентрировать солнечные лучи на трубах с жидкостью, вскипевшая жидкость вращала бы турбины, а затем конденсировалась бы в специальном теплообменнике.

Так некоторые ранние аппараты янки летали - с ртутным солнечным турбогенератором. Ртуть под солнечными лучами нагревалась, крутила турбинку, а затем остывала в радиаторе.

Тот самый Граф Цеппелин

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 19:15.

Можно ссылочку на источник касательно энергосистемы на станции Оберта ?

Остался без ответа вопрос: Почему нельзя использовать этот источник энергии сейчас или его улучшенный аналог ( 21ый век как бы ) ?

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

grunmouse's picture
Submitted by grunmouse on ср, 18/10/2017 - 16:18.

Системы с концентраторами солнечных лучей (хоть зеркалами, хоть линзами Френеля) более требовательны к точности ориентации на Солнце. Теряют мощность при значительно меньших угловых ошибках, чем обычные СБ. Собственно, поэтому их никто и не пытается строить.

The same Fonzeppelin's picture
Submitted by The same Fonzeppelin on Tue, 17/10/2017 - 19:19.

Да вот оно:

Verdampfungsrohr - испарительные трубки. Kondensatorrahre - конденсер.

 

Тот самый Граф Цеппелин

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 19:37.

Danke sehr, aber die Ubersetzung schaff ich selbst. 

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

NF's picture
Submitted by NF on Tue, 17/10/2017 - 19:41.

Danke sehr, aber die Ubersetzung schaff ich selbst. 

 

Danke sehr, aber die Ubersetzung schaffich selbst.  

Правду следует подавать так, как подают пальто, а не швырять в лицо как мокрое полотенце.

Марк Твен.

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 20:48.

Поначалу я тоже поставил "Е" на конце, но потом поймал себя на мысли " кажется я мужчина " Можете попробовать поспорить на эту тему с гугл или яндекс переводчиками. Грамматика немецкого языка у меня немного заржавела, как в принципе и русского cheeky

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

The same Fonzeppelin's picture
Submitted by The same Fonzeppelin on Tue, 17/10/2017 - 19:17.

Потому что он массивнее солнечных батарей равной эффективности. Только и всего.

Солнечные батареи - самое на данный момент масс-эффективное средство.

Тот самый Граф Цеппелин

frog's picture
Submitted by frog on Tue, 17/10/2017 - 19:04.

   Большое спасибо, коллега!!!!

frog

frog's picture
Submitted by frog on Tue, 17/10/2017 - 17:48.

   С проектами нациков, разнообразными, знаком в массе своей чисто так, мимоходом. Про орбитальную станцию этих, увы, не слышал.

   Даже 20 тонн чисто энергетики - многовато. Работают все эти штуки без нареканий, как вы и указали в Курчатовском. Сколько спецов оттуда предполагаете ввести в экипаж? Во времена "вояк на коне" они очень бы хотели такое на спутниках с рлс, но увы...

frog

apokalipsx's picture
Submitted by apokalipsx on Tue, 17/10/2017 - 18:03.

Многовато но оправдано, если один реактор на 30+ лет будет. Энергии даст точно больше чем солнечные батарейки. Насчёт экипажа. При продолжении работы нынешней системы образования, спецов небудет даже для доставки спецов на станцию.

Не верьте в истину авторитета , а верьте в авторитет истины.

frog's picture
Submitted by frog on Tue, 17/10/2017 - 18:52.

    Ну, для начала)))) - кто и когда сие реализует? Ежели мы и сейчас - то не смешно((( Да и не надо оно нам, увы. Для всего остального, ну так нехай оне и чешут, мы ж все равно извозчики, пока))) Потом и этого не будет.... Опять же: сикоко будет Вт/кг при "космическом" варианте этой фигни? При 20 тоннах имело/имеет смысл создавать ну очень немаленькую фигню, а это - уровень Союза, да и то....

   За образование - можно выпить на поминках....

frog

Ansar02's picture
Submitted by Ansar02 on Mon, 16/10/2017 - 16:54.

yes!!!

Wasa's picture
Submitted by Wasa on Mon, 16/10/2017 - 13:27.

То есть она изначально строилась как станция поколения 3+

Им нужны великие потрясения, нам нужна великая Россия!

grunmouse's picture
Submitted by grunmouse on Mon, 16/10/2017 - 14:24.

Ну да. У них была Фридом, у нас - Мир-2. После урезания от Фридом остался Фред, а Мир-2 был прозван Миром-полтора. В результате стыковки Фреда с Миром-1,5 - получилась МКС.

NF's picture
Submitted by NF on Mon, 16/10/2017 - 12:52.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Правду следует подавать так, как подают пальто, а не швырять в лицо как мокрое полотенце.

Марк Твен.