Будет нам «Наукой»: 9 вопросов к модулю «Наука», отправленному к МКС
Как появился модуль «Наука»?
Мы привыкли, что каждые полтора часа над Землей делает виток самый большой рукотворный объект в космосе — Международная космическая станция (МКС). Ее размеры 109 x 73 x 27 метров, а масса — более 400 тонн. Вывести в космос такой объект за один раз не под силу никому. Поэтому придумали модульную систему для орбитальной станции. В космос запускаются отдельные блоки, такие как первый модуль «Заря», МЛМ или поменьше, а уже на орбите стыкуются в единую конструкцию, внутри которой космонавты могут жить как дома: воздух есть, они имеют некоторую защиту от радиации и т. п.
Как все началось?
В 1993 году Россия и США заключили соглашение о создании общей станции, а в 1995 году наш Центр им. М. В. Хруничева начал делать первый модуль МКС — «Заря» — по заказу американцев. Чтобы подстраховаться, параллельно создавался дублер модуля «Заря» — ФГБ-2 (функционально-грузовой модуль), который был на 80% готов к 1998 году. Это был будущий модуль «Наука».
В 1998 году году «Заря» успешно была запущена и стала первым кирпичиком МКС. Россия переключила все внимание с ФГБ-2 на собственный модуль «Звезда». А будущая «Наука» осталась ждать своего часа в цеху — ее услуги пока были не нужны. Так началась более чем 20-летняя эпопея МЛМ «Наука» на Земле.
В результате последующих приключений и получился МЛМ (многоцелевой лабораторный модуль) «Наука». Точнее МЛМ-У (многоцелевой лабораторный модуль усовершенствованный — это название он получил после долгих переделок, но давайте не будем его использовать, чтобы не множить сущности).
По размерам этот модуль сравним с первыми блоками МКС, самыми большими: 13 метров в длину и 4 метра в диаметре, объем герметичных отсеков — 70 кубических метров. Это почти 40% объема текущего российского модуля, который включает жилой блок «Звезда», функционально-грузовой блок «Заря», стыковочный и стыковочно-грузовые модули «Пирс» и «Рассвет», а также малый исследовательский модуль «Поиск». Объем последнего всего 12,5 кубического метра — в таких условиях приходится вести исследовательскую работу.
Но главное — не размеры «Науки», а функционал. Подробно о ее структуре мы расскажем ниже, но в целом этот модуль заточен под то, чтобы вести научную работу в промышленных масштабах. Ведь только на орбите есть условия для экспериментов, проверяющих решения для дальних межпланетных перелетов, только там есть невесомость и практически неотфильтрованная космическая радиация.
Почему он прождал на Земле более 20 лет?
В начале 2000-х решили, что ФГБ-2 можно превратить в склад и даже сдавать место в нем в аренду американцам. В процессе переделки демонтировалась часть аппаратуры, спиливались трубопроводы. Видимо, в тот момент в топливную систему попала металлическая стружка, из-за которой модуль мог вовсе остаться на Земле.
К 2004 году необходимость в складе отпала. Модуль решили переделать в лабораторию для научных экспериментов. Официально появилось название «МЛМ "Наука". Но объем переделок был таков, что их закончили только к 2012 году.
Что сделали со стружкой?
После очередной переделки модуля его проверили и обнаружили металлическую стружку в топливной системе. Видимо, при спиливании лишних баков мелкие частицы попали внутрь патрубков. Посторонние частицы могли нарушить работу двигателей, которые должны работать слаженно и бесперебойно. Мелкие металлические частицы могут нарушить подачу топлива и работу двигателей в целом. Поэтому трубопроводы по возможности заменили, топливную систему промыли.
Если топливную систему промыли, то из баков удалить металлическую стружку оказалось сложно. Внутри баков расположена «гармошка», которая растягивается при заполнении топливом, а потом сжимается, чтобы отдать его в двигатель. Были опасения, что стружка может проколоть «гармошку». Решили двигатели использовать только один раз, при этом подходе стружка не должна вызвать проблем.
Что изменилось в «Науке»?
Проще сказать, что осталось в «Науке» от ФГБ-2. Почти ничего, кроме корпуса и двигательной системы. Была обновлена электроника, в частности система управления, усовершенствована система жизнеобеспечения, а главное, появились места для проведения экспериментов — универсальные рабочие места (УРМ) и современное оборудование.
А операции снаружи можно проводить роборукой ERA размером 11,3 метра. Она может позиционироваться с точностью до 5 миллиметров, работает с грузами до 8 тонн, имеет 7 степеней свободы и 4 камеры. С ее помощью космонавтам будет легче работать в открытом космосе. А для некоторых операций и выход не понадобится: роборука поможет и нужные образцы на внешней оболочке станции перевернуть, и осмотреть снаружи корпус. Отметим, что ERA создана в Европейском космическом агентстве.
Что такое универсальные рабочие места?
Стандартные рабочие места с подведенным электричеством и прочими необходимыми коммуникациями. Все необходимые составляющие для экспериментов доставляются на орбиту в посылке — космонавтам остается собрать экспериментальную установку, как лего.
Всего на «Науке» 14 УРМ внутри модуля и 16 на его поверхности. То есть ученые могут планировать эксперименты не только на станции, но и снаружи, в условиях, максимально приближенных к открытому космосу.
Какой наукой можно заниматься на МЛМ?
Из передового научного оборудования отметим многозонную печь для выращивания кристаллов из расплавов металлов, термостаты для работы с биообъектами и перчаточный ящик.
Например, в многозонной печи планируется эксперимент «ВАМПИР», в котором будут выращиваться кристаллы для ИК-детекторов. Обычно высокоточные детекторы требуют дорогих материалов и охлаждения жидким азотом (температура –196 градусов Цельсия). Но ученые надеются, что в невесомости удастся добиться нужной однородности расплава цинка, теллура и кадмия, которая позволит вырастить кристаллы без дефектов в кристаллической решетке. Получатся кристаллы для чувствительных, но сравнительно недорогих инфракрасных детекторов, которые смогут работать при комнатной температуре без необходимости заправки жидким азотом.
Отдельное направление — это проверка влияния радиации. В эксперименте «Перепел» планируется вывести птенцов японского перепела в условиях МКС, несмотря на невесомость, температурный режим и радиацию. Аналогичный эксперимент на «Мире» завершился неудачей, пора исправляться. Замкнутый цикл воспроизводства фауны будет необходим в дальних пилотируемых экспедициях.
А внешние УРМ позволят проверить новые вещества в качестве смазки — как они реагируют на вакуум, космический холод и радиацию.
Условия для космонавтов
«Наука» — один из самых больших модулей МКС. Кроме научной составляющей она предлагает больше места для жизни и работы космонавтов. На ней размещены третье спальное место, туалет с системой восстановления воды из урины и система регенерации кислорода на 6 человек.
Новое пространство позволит добавить третьего российского космонавта в состав экспедиций или привезти космического туриста. По идее, идеальным было бы привезти ученого, который смог бы сам следить за экспериментом и оперативно вносить изменения, чтобы получить наилучший результат.
Теперь мы круче американцев?
Вопрос поставлен некорректно. Конечно, хочется выиграть в соревновании, но мы пока бежим в разные стороны. Или даже они бегут, мы плывем. Когда СССР и США устроили «лунную гонку», цель была одинаковая. На МКС нет единой задачи, которую стараются решить 15 государств (не только нам с американцами принадлежит станция). Каждая страна вносит посильный вклад и решает задачи, которые важны именно для нее. Поэтому соревнования пока не получится. Но можно сравнить возможности российских космонавтов без модуля и с ним.
Если модуль «Наука» удачно стыкуется с МКС, то научные возможности российского сегмента возрастут в разы. Конечно, МЛМ — это только инфраструктура, еще надо найти финансирование и эксперименты, которые, если помечать, дадут надежду на Нобелевскую премию. Не думаем, что шансы получить столь известную награду велики, но теперь хотя бы появится на это шанс!
Пока же будем напряженно следить за полетом 20-тонной «Науки» в надежде, что все пройдет успешно.