Космическая станция

Станция является второй ступенью двухступенчатой ракеты, в носовой части которой находится капсула с экипажем. Вторая ступень представляет собой конструкцию, внутри которой размещено топливо и оборудование станции. После выхода на расчетную орбиту высотой 555 км остатки топлива из бака выдуваются азотом, бак прогревается солнцем, автоматически герметизируется и заполняется воздухом, после чего в него переходят члены экипажа. После того как они подготовят оборудование к работе, а один из них, выйдя наружу в специальном скафандре, смонтирует внешнее оборудование, станция начинает работать.

Подобная станция может быть целиком собрана на Земле и выведена на орбиту с помощью одной ракеты. Это и является преимуществом данного проекта. Тем не менее подобные станции не могут быть достаточных для широких исследований размеров. Ведь даже такая небольшая станция весит около 10 т! А как быть, если потребуется построить в космосе станцию весом в десятки, сотни тонн?

Длительное и всестороннее изучение учеными и инженерами этого вопроса привело их к выводу, что самым простым выходом в этих случаях является сборка станции на орбите из частей, доставляемых туда заранее. Это могут быть и топливные баки, и последние ступени ракет, и специальные стандартные блоки.

Стандартный блок (жилой отсек, лаборатория специального назначения, склад и т. д.) может иметь самую различную форму. Предполагается, что блоки в большинстве своем будут делаться цилиндрическими или сферическими. Блоки такой формы имеют минимальный вес при данном объеме и, кроме того, удобны для сборки. На рис. 17 представлены различные конфигурации орбитальных станций, собранных из типовых блоков.

В качестве материалов, из которых будут изготовлены блоки, во многих случаях предполагается использовать бериллий, магний, титан. При относительно небольшом удельном весе эти металлы обладают большой прочностью. Впрочем, существуют и проекты, в которых наряду с металлами предполагается широко использовать пластмассы и резиновые материалы.

Стенки станции при небольшой толщине и весе должны обладать прочностью, достаточной для того, чтобы противостоять ударам метеорных частиц. Следует, однако, помнить, что скорость таких частиц в космосе может достигать 70—80 км/сек. Предлагаются самые различные средства защиты — многослойные металлические стенки, самогерметизирующиеся резиновые покрытия, наносимые на металлическую обшивку, многослойные обшивки со специальными заполнителями и т. д.

Экипаж станции и оборудование, подверженные действию радиации, предполагается защищать экранами (щитами) из специальных материалов, хорошо поглощающих вредные излучения. Хорошей защитой от многих видов проникающей радиации является свинец, но он слишком тяжел, поэтому его использование в космосе ограниченно. В настоящее время исследуются также весьма эффективно поглощающие радиоактивные лучи, но более легкие, чем свинец, материалы — бор, полиэтилен, углерод и их соединения. Наряду с экранированием для защиты от ионизирующих излучений предлагается создавать около станции с помощью бортовых генераторов мощные электростатические и электромагнитные поля, которые будут либо отражать заряженные частицы, либо изменять их траекторию, заставляя их огибать станцию.

В значительной мере ослабить уровень космической радиации можно, если правильно выбрать орбиту станции и в первую очередь ее высоту. В настоящее время за рубежом считают, что для длительных орбитальных полетов высоты от 1000 до 50 ООО км ввиду радиационной опасности вряд ли будут доступны человеку в ближайшее время. Высота апогея орбиты станции, следовательно, не должна превышать 900—1000 км. С другой стороны, высота перигея не должна быть слишком малой, так как уменьшение высоты перигея менее 450— 400 км резко увеличивает аэродинамическое торможение станции и сокращает время ее пребывания на орбите.

Что касается положения плоскости орбиты относительно плоскости экватора, то оно определяется в первую очередь назначением станции. Например, для метеорологических, геодезических или геофизических исследований экваториальные и близкие к ним орбиты непригодны в такой же степени, в какой непригодна полярная орбита, например, для спутника-ретранслятора с суточным периодом обращения.

Помимо выбора орбиты, длительное существование станции ставит перед конструкторами и учеными ряд проблем. Это и создание на станции условий, максимально приближенных к земным (например, создание искусственной тяжести, поддержание в рабочих и жилых помещениях нормального давления и состава атмосферы), и проблемы длительного электропитания станции, ориентации и стабилизации, коррекции орбиты, снабжения, смены экипажа и т. д.

В настоящее время нельзя вполне определенно ответить на вопрос, какими будут космические станции будущего. Это могут быть и небольшие специализированные станции, предназначенные для решения лишь некоторых проблем. Это могут быть и крупные, сложные станции, предназначенные для проведения самых разнообразных и длительных исследований.

Нормальное функционирование орбитальных станций будет невозможно без сложного наземного комплекса вспомогательных служб, который вместе со станцией (или станциями) образует единую систему. Ведь станцию нужно периодически снабжать оборудованием, продовольствием. Время от времени на ней будут менять экипаж. Вероятно, потребуются ремонтные работы или даже частичное изменение конструкции станции в связи с уточнением или расширением программы ее работы.

Во всех этих случаях связь со станцией может быть осуществлена с помощью ракет или специальных аппаратов, свободно маневрирующих в космосе и атмосфере. От обычных маневрирующих спутников эти аппараты будут отличаться своей способностью перемещаться в атмосфере подобно самолету (или вертолету) и совершать посадку в любом месте земного шара.

Эти своеобразные космические самолеты будут нужны не только для обслуживания обитаемых станций, но и для освоения околоземного космического пространства.