Откуда станция получает энергию?
Единственный источник энергии для МКС – панели солнечных батарей, которые напрямую превращают солнечный свет в электричество. У американского и российского сегментов собственное энергоснабжение, хотя предусмотрен и обмен между ними через преобразователи напряжения и тока.
На американском сегменте складные «солнечные батареи» собраны в «крылья». Всего на ферменных конструкциях МКС установлены попарно и симметрично восемь «крыльев». Общая площадь каждого «крыла» – 406 м2, полезная площадь – 298 м2, вырабатываемая мощность – до 33 киловатт. Первую пару «крыльев» доставили шаттлами на МКС в декабре 2000 года, вторую – в сентябре 2006-го, третью – в июне 2007-го, четвертую – в марте 2009-го. То есть в полной комплектации «крылья» могли бы вырабатывать до 264 киловатт, но фотоэлементы постепенно деградируют под бомбардировкой заряженных частиц, и мощность со временем падает. Поэтому они поставлены с «запасом» – реально системы МКС и научное оборудование потребляют максимум 120 киловатт.
«Крылья» американского сегмента генерируют постоянное напряжение в диапазоне от 115 до 173 вольт; затем оно преобразуется в 124 вольта. Система управления умеет отслеживать положение Солнца и поворачивает «крылья» для получения максимального количества энергии. Поскольку станция около половины времени витка находится в земной тени, то на солнечной стороне «крылья» не только снабжают электроэнергией оборудование, но и заряжают никель-водородные аккумуляторы, а те, в свою очередь, включаются в работу, когда Солнце уходит за горизонт. Срок службы аккумуляторов – около шести лет, но первый комплект продержался почти девять лет.
Российский сегмент МКС использует постоянное напряжение 28 вольт – такое же, как на кораблях «Союз». Энергию «добывают» панели солнечных батарей, установленные на модулях «Заря» и «Звезда». Две панели «Зари» могут поставлять 3 киловатта, но они сейчас свернуты для того, чтобы не мешать теплоизлучающим радиаторам на ферме американского сегмента. Панели «Звезды» раскрыты; их максимальная мощность составляет 9,8 киловатта, но ее трудно достичь, поскольку они часто оказываются в тени американского сегмента.
«Солнечное крыло» Международной космической станции (фотография NASA)
Вот и получается, что если на ранних этапах строительства МКС наш сегмент снабжал электроэнергией американские модули, то теперь ситуация противоположная – американские коллеги снабжают нас.
Как строили МКС?
Международная космическая станция – крупное сооружение, очень большой проект, и ее строительство продолжается до сих пор.
История МКС началась в декабре 1993 года, когда правительства России, Соединенных Штатов и их изначальных партнеров утвердили планы объединения заделов по советскому комплексу «Мир-2», американской станции Freedom, европейской программе Columbus и японскому проекту Japanese Experiment Module.
Начало строительства МКС: блок «Заря» и модуль Unity в декабре 1998 года (фотография NASA)
Первым элементом МКС стал российский функционально-грузовой блок «Заря», который запустили 20 ноября 1998 года. Через две недели шаттл «Индевор» доставил к нему узловой модуль Unity с шестью стыковочными узлами. Экипаж шаттла, в составе которого был и наш Сергей Крикалёв, расконсервировал станцию. В июле 2000 года добавился российский модуль «Звезда», и в ноябре в нем начала жить и работать первая постоянная экспедиция. Последовали новые полеты шаттлов, МКС росла. За один рейс шаттл с экипажем из семи человек мог доставить готовый модуль станции, грузы и припасы. Поэтому МКС развивалась гораздо быстрее, чем любая из советских орбитальных станций. В феврале 2001 года добавился американский лабораторный модуль Destiny, в июле – универсальная шлюзовая камера Quest, в сентябре – российский стыковочный отсек-модуль «Пирс».
МКС незадолго до гибели шаттла «Колумбия», октябрь 2002 года (фотография NASA)
Первого февраля 2003 года произошло трагическое событие – при возвращении из космоса погиб шаттл «Колумбия» со всем экипажем. Пока шло расследование, вся тяжесть обеспечения станции легла на наши корабли, а когда оно завершилось, планы НАСА были пересмотрены, от шаттлов в перспективе американцы решили отказаться. Но достроить станцию без них никак не получалось, поэтому партнеры решили, что полеты оставшихся кораблей придется возобновить. Рейсы на орбиту продолжались до июля 2011 года – последним шаттлом, побывавшим там, стал «Атлантис». За эти шесть лет станция заметно выросла; в ее состав добавились: американский соединительный модуль Harmony, европейский лабораторный модуль Columbus, японская исследовательская лаборатория «Кибо», два российских малых исследовательских модуля «Рассвет» и «Поиск», американский жилой модуль Tranquility, европейский модуль панорамного наблюдения «Купол» и итальянский многоцелевой модуль «Леонардо».
МКС при последнем визите шаттла «Атлантис», июль 2011 года (фотография NASA)
Сегодня общая масса МКС составляет около 420 тонн – она в три с лишним раза тяжелее большого советского комплекса «Мир». Станцию собираются активно эксплуатировать до 2024 года. «Роскосмос» планирует в ближайшее время дополнить наш сегмент модулем «Наука».
Почему страны работают вместе на МКС, а не строят для себя свои станции?
Вообще говоря, космические полеты обходятся дорого. Мы можем построить собственную станцию, но она будет намного меньше МКС, на ней будет меньше возможностей. Практика показала, что гораздо выгоднее работать сообща, в партнерстве с другими странами.
Кроме того, при совместном освоении космоса можно использовать чужой задел. У американцев лучше получаются большие конструкции, солнечные батареи и гироскопы. У нас лучше получаются двигатели, системы жизнеобеспечения и космические туалеты. На орбите мы тоже обмениваемся какими-то ресурсами: электроэнергия, провизия, доступ к научному оборудованию – в общем, помогаем друг другу.
В чем преимущество совместной работы, видно на примере китайцев. Их тоже поначалу приглашали присоединиться к программе развития МКС, но они отказались под предлогом того, что им нужно оценить собственные возможности. Они сумели построить и запустить лабораторию «Таньгун-1», но она была похожа на наши первые станции типа «Алмаз» – с одним стыковочным узлом и очень ограниченным внутренним пространством. Сейчас у них на орбите такая же лаборатория «Таньгун-2», то есть Китай отстает от нас почти на полвека. Богатейшая страна с огромными ресурсами, высокими технологиями, финансовыми возможностями, но… отстает.
