Будівництво першого модуля Міжнародної космічної станції "Заря", заснованого на проєкті функціонально-вантажного модуля ще для радянської станції "Мир", розпочалося понад 30 років тому, у 1994 році. До речі, до нього доклався і харківський завод "Хартрон", що відповідав за систему автоматичного стикування. 20 листопада 1998 року ракета-носій "Протон-К" доставила "Зарю" у космос. Хоча цей модуль і будували росіяни, але за гроші США, тож належить вона NASA. Двома тижнями пізніше, 4 грудня 1998 року, шатл Endeavour доправив на орбіту американський модуль Unity від Boeing і будівництво МКС розпочалося.
Наступний модуль, "Звєзда", був виведений на орбіту лише 12 липня 2000 року і зістикований з двома іншими 26 липня 2000 року. До речі, цей модуль ще старіший, начебто його почали будувати ще у 1985 році, як основний модуль станції "Мир-2", яка так і не була створена. 2 грудня 2000 року на борт Міжнародної космічної станції піднявся перший екіпаж – Вільям Шеперд, Юрій Гідзенко та Сергій Крикальов.
За 25 років на МКС побувало 73 основні експедиції та 16 експедицій відвідування, разом 230 людей, плюс 94 вантажних кораблі. Міжнародна космічна станція – це дійсно унікальний проєкт, найдорожчий об'єкт коли-небудь створений людством – $150 млрд у 2010 році, що дає $219 млрд у цінах 2025 р. навіть без урахування підтримки за останні 15 років. Станція дозволила отримати багато корисної наукової та технічної інформації, обкатати нові технології та процеси, вивчити вплив тривалого перебування у космосі на організм людини, що важливо для підготовки майбутніх міжпланетних місій. Тож воно того точно вартувало.
Початково МКС була розрахована лише на 15 років експлуатації, тобто до 2015 року. З того часу тривалість місії багаторазово подовжували, останній раз до 2030 року. Але компоненти станції старішають, їх все важче підтримувати у відповідному стані, згадаємо хоча б постійний витік повітря у російському модулі "Звєзда", який розпочався ще у 2019 році. Враховуючи у якому році почали будувати цей модуль, це і не дивно, йому ж вже 40!
Тож питання припинення експлуатації МКС давно вже не є теоретичним. NASA пропонує побудувати спеціальний корабель для зведення станції з орбіти. У червні 2024 року стало відомо, що зведенням станції займеться SpaceX, яка отримала контракт вартістю $843 млн на розробку та будівництво відповідного корабля – US Deorbit Vehicle. Це буде оновлений Cargo Dragon плюс великий службовий модуль з 33 т палива та 30 додатковими двигунами Draco – такий собі важкий космічний буксир, який має контрольовано зіштовхнути станцію на дно гравітаційного колодязя. Зведення МКС з орбіти заплановано NASA на січень 2031 року, хоча Ілон Маск і закликає зробити це якомога раніше, протягом найближчих двох років.
У будь-якому разі час Міжнародної космічної станції спливає, і постає закономірне питання, що далі? Чи буде це новий міжнародний проєкт, чи низка приватних космічних станцій, як це заплановано згідно з програмою NASA Commercial LEO Destinations program? Подивимося, що планують у цій сфери космічні агенції різних країн, і що пропонують приватні компанії. Але спочатку, як зазвичай, трохи історії.
Вважається, що вперше концепція космічної станції була озвучена у повісті американського письменника та священника Едварда Еверетта Хейла "Цегляний Місяць" / The Brick Moon (1869). Звісно ж, це був дуже примітивний опис, але це був опис штучного об'єкта, який обертається навколо Землі та має послуговувати навігації. Так, це був такий собі прообраз GPS, і автор навіть здогадався, що для коректної навігації потрібно щонайменше чотири супутники над горизонтом.
Більш наукові та обґрунтовані твори на цю тему у 1920-х роках опублікували австро-німецький фізик та інженер Герман Оберт й український вчений Костянтин Ціолковський. Предки вченого насправді з Волині, вони далекі родичі гетьмана Северина Наливайка, чим сам Ціолковський начебто дуже пишався. Щодо Германа Оберта, то він входив до німецького Товариства космічних подорожей Макса Валіє, про якого ми вже писали, а його учнем та помічником свого часу був… Вернер фон Браун, якого дуже вразили випробування ракетопланів та ракетних машин Опеля/Валіє. Герман Оберт працював разом з Брауном спочатку над Фау-2 у Пенемюнде, а потім над першою міжконтинентальною балістичною ракетою SM-65 Atlas у США.
Ще у 1929 році з'явився проєкт космічної станції, що обертається для створення штучної гравітації. Такі можна побачити в численних фантастичних творах та фільмах, але в реальності вони ще не існують. Креслення з'явилися у книзі Германа Поточника (псевдонім Герман Нордунг) Das Problem der Befahrung des Weltraums. Der Raketen-Motor / "Проблема подолання космічного простору. Ракетний двигун", яка вийшла у рік смерті автора.
А вже у 1936 році вийшов друком фантастичний роман Олександра Бєляєва "Зірка КЕЦ", події якого відбуваються на космічній станції, що була названа на честь Костянтина Едуардовича Ціолковського. До появи першої справжньої космічної станції залишалося ще 35 років.
Перша у світі космічна станція, "Салют-1", була виведена на орбіту ракетою-носієм "Протон-К" 19 квітня 1971 року. Згідно з радянською міфологією, СРСР не була зацікавлена в освоєнні Місяця, тому начебто сконцентрувалася на будівництві космічних станцій та довготривалих польотах. Насправді СРСР програла перегони до Місяця і мала шанс програти перегони щодо створення навколоземної станції, бо американський проєкт Skylab вже був у розробці, тому було вирішено спішно створити та запустити хоч щось.
"Салют-1" і став цим чимось. Насправді це своєрідна цивільна модифікація військової станції проєкту "Алмаз", на який космонавти-розвідники мали спостерігати за об'єктами НАТО. Розробка "Алмаза" затримувалася, тому вирішено було запустити "Салют".
Насправді лише після розпаду СРСР широкий загал дізнався, що з семи космічних станцій програми "Салют" лише чотири були умовно цивільними, три інші – "Салют-2", "Салют-3" та "Салют-5" були військовими. Ба більше, вони навіть мали оборонне озброєння на випадок "зацікавленості" збоку американських супутників – модифіковану для використання в космосі 23 мм турельну авіаційну гармату Р-23 системи А. А. Рихтера, відому як Р-23М "Картеч". З гармати на "Алмаз" 101.2 / "Салют-3" навіть здійснили тестові стрільби (наведення відбувалося обертанням усієї станції), що робить "Салют-3" єдиним відомим, станом на зараз, бойовим космічним апаратом. "Алмаз" 104, яку так і не побудували, начебто мала бути озброєна ще і ракетами системи "космос-космос".
Але повернемося до "Салют-1". Станція провела у космосі 175 діб та прийняла два екіпажі по три людини, які провели на її борту лише 24 доби.
Наступний запуск по програмі "Салют" 29 липня 1972 року був невдалим. Через збій у роботі другого ступеня ракети-носія "Протон-К" станція не вийшла на орбіту та впала в Тихий океан. За радянською звичкою невдачу приховали й ця станція навіть не отримала власного ім'я, тож відома як ДОС-2 (Довгострокова Орбітальна Станція).
США програли перегони щодо створення космічних станцій. Перша американська станція, Skylab, була запущена лише 14 травня 1973 року. Skylab, яку побудували з зайвого третього ступеня S-IVB місячної ракети-носія Saturn V, була просто гігантською у порівнянні з "Салют-1". 360 м³ внутрішнього простору проти 90-100 м³ у станцій серії "Салют", два "поверхи", душова кабінка, окремі, хоч і невеличкі, каюти екіпажу.
Під час запуску Skylab отримала деякі пошкодження – неправильно розкрився мікрометеоритний щит, який крім іншого мав затіняти станцію від сонячних променів, та не розкрилася одна з панелей сонячних батарей. Тож перший екіпаж, який стартував 25 травня 1973 року, мав ремонтувати станцію.
Загалом Skylab провела на орбіті 2249 діб і прийняла три екіпажі по три людини, які провели на станції 171 добу. На борту проводилась купа цікавих експериментів, наприклад, вивчення рентгенівського випромінювання Сонця призвело до зародження рентгенівської астрономії. Ріккардо Джакконі отримав за це Нобелівську премію з фізики 2002 року.
На жаль, NASA відмовилась від програми Skylab на користь Space Shuttle та модульної станції Freedom, яку агентство планувало побудувати у 1980-1990-хх роках. Четверту експедицію відвідування, Skylab 5, яка мала відбутися у квітні 1974 року, скасували. Другу станцію, Skylab B, яку навіть встигли побудувати, так і не запустили. Останньою пілотованою місією кораблів Apollo стала "Аполлон – Союз" у 1975 році, а потім американці взагалі перестали запускати людей у космос на довгі 6 років, до першого старту шатла Columbia 12 квітня 1981 року.
Покинута Skylab згоріла в атмосфері Землі 11 липня 1979 року. Спуск був частково контрольований, тож деякі уламки впали в Австралії.
Повернемося в Радянський Союз. Наступний запуск програми "Салют", що відбувся 3 квітня 1973 року вивів на орбіту "Салют-2", яка, нагадаємо, насправді була військовим "Алмазом" 101.1. На 13 добу відбулася розгерметизація відсіків, 25 квітня перестала надходити телеметрія і 28 травня 1973 року станція зійшла з орбіти й впала у Тихому океані неподалік Австралії. Експедиції відвідування не відбулося.
"Салют-3", що стартувала за три дні до Skylab, 11 травня 1973 року, теж не пощастило. Після виходу на орбіту через збій системи орієнтації почалися неконтрольовані включення двигунів та обертання станції, а після того, як усе паливо було витрачено, станція була приречена. За радянською звичкою невдалий запуск отримав позначку "Космос-557". 22 травня 1973 року станція зійшла з орбіти.
Наступна станція, яка нарешті отримала офіційну назву "Салют-3", хоча і була насправді військовою "Алмаз" 101.2, була запущена 25 червня 1974 року і провела на орбіті 213 діб. За цей час відбулося лише одне відвідування – два військових космонавти провели на станції 15 діб, після завершення місії вони випробували ту саму космічну гармату, яка згадувалася вище.
Наступна станція, умовно цивільна "Салют-4", провела на орбіті понад два роки, з 26 грудня 1974 р. по 3 лютого 1976 р. За цей час станцію відвідали дві експедиції по два космонавти в кожній. Ще одна експедиція, що була запланована на квітень 1975 року, зірвалася через аварію ракети-носія "Союз", екіпаж корабля "Союз-18А" вижив. Крім того, станцію відвідав автоматичний "Союз-20", такий собі прообраз майбутніх вантажних кораблів "Прогрес".
Станція "Салют-5" aka "Алмаз" 103, теж була військовою. Вона провела на орбіті 412 діб (22 червня 1976 – 8 серпня 1977). Відбулося три експедиції відвідування, але одна з них, на "Союз-23", не змогла здійснити стикування, тож на станції побувало лише чотири космонавти. Це була остання військова розвідувальна станція СРСР, як з'ясувалося, автоматичні розвідувальні супутники простіше та дешевше у використанні.
Дійсно вдалою стала станція "Салют-6" (29 вересня 1977 р. – 22 липня 1982 р.). Тут вже були й основні довготривалі експедиції, й експедиції відвідування, і використання вантажних кораблів "Прогрес" та ТКС ("Транспортний корабль снабжєнія" – вантажний / опціонально пілотований корабель, який мав працювати зі станціями серії "Алмаз"). Станція провела на орбіті 1764 діб, 683 з яких вона була населена. Усього "Салют-6" відвідали 16 екіпажів з 33 космонавтів та 14 вантажних кораблів. Найтриваліша експедиція – 185 днів, Леонід Попов та Валерій Рюмін. Саме на "Салют-6" Радянський Союз почав збирати унікальну інформацію по тривалому перебуванню людини у космосі.
Останньою станцією моноблочної структури стала "Салют-7", що перебувала на орбіті з 19 квітня 1982 року по 7 лютого 1991 р. Більшість часу в непілотованому режимі, тому що починаючи з 1986 р. СРСР почала експлуатацію наступної станції – модульної "Мир". "Салют-7" прийняла 10 експедицій та 15 вантажних кораблів, на ній побували 22 космонавти, що серед іншого встановили черговий рекорд тривалості перебування у космосі. Екіпаж Кизим /Соловйов / Атьков провів на орбіті 237 діб.
На відміну від станцій серій "Салют"/"Алмаз", та американської Skylab, які були однооб'ємними (умовно військовий корабель постачання ТКС можна рахувати окремим модулем, але дуже умовно), "Мир" складалася на останній стадії існування з 7 модулів. Саме такою мала бути й американська Freedom, але цей проєкт все відкладався та відклався, хоча програма Space Shuttle створювалася не останнім чином саме заради будівництва орбітальної станції.
Будівництво "Миру" розпочалось у 20 лютого 1986 року, коли ракета-носій "Протон-К" вивела на орбіту Базовий модуль станції, який було створено на доробках базового модуля "Салют". Нагадаємо, "Звєзда", основний модуль Міжнародної космічної станції – це ДОС-8 aka "Мир-2", тож так, МКС заснована ще на технологіях "Салюта", тобто технологія 50-річної давнини.
12 квітня 1987 року до "Мир" пристикувався астрофізичний модуль "Квант". 6 грудня 1989 року – науковий та шлюзовий модуль "Квант-2". 10 липня 1990 року стикувально-технологічний модуль "Кристал". 3 червня 1995 року – дослідницький модуль "Спектр". 15 листопада 1995 року до станції було додано стикувальний модуль для шатлів, який доставив човник Atlantis.
Американці долучилися до експлуатації "Мир" у першу чергу для того, щоб набратися досвіду для будівництва МКС та залучити до нього росіян та їхні доробки. У питаннях тривалих польотів та будівництва космічних станцій СРСР і Росія, яка наслідувала космічні здобутки Радянського Союзу, дійсно суттєво випередила США.
Співпраця по МКС та програмі Shuttle – Mir розпочалась у 1993 році. 3 лютого 1994 року перший росіянин полетів на шатлі, 14 березня 1995 р. – перший американець на "Союзі". На жаль, ця співпраця триває і досі. Перше стикування шатла Atlantis до станції "Мир" відбулося 27 червня 1995 року, трохи пізніше той самий Atlantis привіз на станцію більш зручний для шатлів стикувальний модуль. Усього в рамках програми Shuttle – Mir було здійснено 12 місій, включаючи довготривалі польоти декількох астронавтів США.
Останній, сьомий модуль "Миру" – науково-дослідницький "Природа" було пристиковано до станції 26 квітня 1996 року. До розробки майже усіх модулів "Мир" долучився харківський "Хартрон", його спеціалісти відповідали за систему керування.
Більшість часу "Мир", який перебував на орбіті з 19 лютого 1986 по 23 березня 2001 року був населений. На станції побувало 125 людей у ході 39 пілотованих місій та 68 вантажних кораблів. Цікаво, що попри велику кількість модулів, "Мир" поступалася старенькій Skylab за герметичним об'ємом – 350 м³ проти 360 м³.
На станції була проведена рекордна кількість наукових експериментів – 23 тис. Космонавт Валерій Поляков у 1995 році встановив і досі не побитий рекорд безперервного перебування в космосі – 438 діб. У 1997 році станція пережила пожежу та зіткнення з вантажним кораблем "Прогрес М-34".
"Мир" була безперервно населена майже 10 років поспіль – з 5 вересня 1989 року по 28 серпня 1999 року. Вже у 1998 році стареньку станцію почали готувати до списання, але процес зведення з орбіти затримали, тому що начебто з'явилися приватні інвестори, які хотіли продовжити термін експлуатації "Миру".
Корпорація MirCorp знайшла гроші та профінансувала ще один пілотований – "Союз ТМ-30" (4 квітня 2000 – 16 липня 2000 рр.) та ще один вантажний політ до станції. Станцію реактивували та намагалися полагодити та перетворити на… орбітальну кіностудію. Які саме фільми збиралися знімати у космосі ми вам показувати звісно не будемо. І ні, це не хардкорне порно, а набагато гірше – це російське кіно.
На щастя "Мир" вже була не операбельна, а у MirCorp закінчилися гроші. 23 березня 2001 року станцію звели з орбіти та затопили у Тихому океані. На цей момент МКС вже мала чотири модулі й на новій станції працювала вже друга експедиція.
Але перш ніж ми перейдемо до сучасних станцій, варто згадати дві китайські тестові станції Tiangong-1 та Tiangong-2, що перебували у космосі з 29 вересня 2011 р. по 2 квітня 2018 р. та з 15 вересня 2016 р. по 19 червня 2019 р. відповідно.
Tiangong-1 та Tiangong-2 були прототипами основного модуля майбутньої космічної станції Tiangong, а також тестовими платформами для напрацювань процедур зближення та стикування. Обидві станції мали мізерний герметичний об'єм – лише 15 м³ проти 90–100 м³ у станцій "Салют" різних модифікацій. Тестові станції можна порівняти за розмірами, масою та об'ємом з китайськими пілотованими кораблями серії Shenzhou, які, своєю чергою, є варіаціями на тему радянського "Союза".
Проте, Tiangong-1 та Tiangong-2 відвідали три експедиції у складі 8 тайконавтів, які провели на них сумарно 51 добу. Крім того, відбулися дві стиковки вантажних кораблів. Потрібна інформація була зібрана, і КНР приступила до розробки повноцінної модульної космічної станції.
Станом на зараз на орбіті Землі працюють дві великі модульні станції – Міжнародна космічна станція (маса 450 т, об'єм – 1 005 м³) та китайська Tiangong (маса 100 т, об'єм – 340 м³).
Плюс ще десь бовтаються два експериментальних надувні модулі Genesis I (запущено 12 липня 2006 р.) та Genesis II (запущено 28 червня 2007) від Bigelow Aerospace, що засновані на концепції NASA TransHab 1990-х років. Апаратура модулів передавала дані протягом 2,5 років, хоча місії були розраховані лише на пів року. На жаль, з 2020 року Bigelow Aerospace фактично припинила діяльність, хоча їхній надувний модуль Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) все ще залишається на МКС. BEAM пристикували до модуля Tranquility ще у 2016 році, тож цьому "зв'язку" скоро вже 10 років.
Про значення та поточний стан Міжнародної космічної станції ми написали на початку статті, крім того, МКС постійно в новинах, тож додатково писати про це немає сенсу. А ось інформації щодо китайської станції Tiangong набагато менше, навіть якісних фотографій майже немає.
Tiangong (№3 цій станції вирішили не присвоювати) заснована на тих самих експериментах з Tiangong-1 та Tiangong-2 та досвіді будівництва станції "Мир". Навіть за розмірами, масою та внутрішнім об'ємом Tiangong близька до "Миру" – 129 700 кг та 350 м³ у "Мира", 100 000 кг та 340 м³ у Tiangong.
Будівництво Tiangong розпочалося з запуску базового модуля Tianhe 29 квітня 2021 року. За великим рахунком Tianhe повторює конфігурацію та функціональність базового модуля станції "Мир" тож… так, тієї самої "Салют" / "Алмаз". Вже 29 травня 2021 року до станції пристикувався вантажний корабель Tianzhou 2, а 17 червня 2021 року прибула перша експедиція на кораблі Shenzhou 12, дизайн якого заснований на радянських "Союзах". З того часу відвідування станції стали регулярними.
У 2022 році Tiangong отримала два додаткових модулі – лабораторні модулі Wentian (24 липня 2022 р.) та Mengtian (31 жовтня 2022 р.) обидва засновані на дизайні станцій Tiangong-2. Tiangong має дві роботизовані руки, а стикувальні вузли станції дуже нагадують стикувальні вузли APAS-89/APAS-95, що використовуються на МКС.
Tiangong вже відвідало 9 експедицій та 8 вантажних кораблів, 27 тайконавтів провели на станції 1436 днів. За показником заселеності / незаселеності Tiangong впевнено утримує перше місце. КНР планує у майбутньому запрошувати на станцію й астронавтів інших країн, звісно ж, по аналогії з радянським "Інтеркосмосом" лише тих, хто потрібен Китаю. Така собі космічна дипломатія. Начебто першим іноземцем на борту Tiangong має стати пакистанець.
В планах China Manned Space Agency (CMSA) розширити станцію Tiangong до 6 модулів. Нові модулі мають бути покращеними версіями Tianhe, Wentian та Mengtian і віддзеркалюватимуть їх, тобто станція залишиться симетричною. Загальна маса Tiangong у такому випадку складе близько 180 т. У новій секції має бути обсерваторія, ще одна роботизована рука, 3D принтери та багато іншого. Запланований термін життя станції – 15 років, тобто принаймні до 2036 року.
А наступним "модулем" Tiangong має стати космічний телескоп Xuntian, такий собі китайський Hubble, але краще та побудований на сучасних технологіях. При цьому Xuntian не буде пристикований до станції, а буде знаходитися на тій самій орбіті, але з різним фазуванням, що дасть можливість час від часу навідуватися до телескопа, або навіть пристиковувати його до станції для обслуговування та дозаправки. Xuntian має відправитися у космос у 2026 році.
Як бачите, КНР вже давно не пасе задніх і після виводу з експлуатації МКС саме китайська Tiangong може залишитися єдиною космічною станцією на орбіті Землі. Тож наступного разу подивимося на те, що пропонують як альтернативу космічні агенції різних країн та приватні компанії. У тому числі у рамках ініціативи NASA Commercial LEO Destinations program.
