На что способен новый российский модуль МКС «Наука»

21 июля, в космос запущен многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука», который войдет в состав российского сегмента Международной космической станции. Запуск произведен с Байконура с помощью ракеты-носителя «Протон-М». Аппарат будет добираться к МКС на собственных двигателях и 29 июля пристыкуется к станции. У российских ученых обширные планы на эту орбитальную лабораторию.

Жилье с удобствами

Новый модуль имеет впечатляющие размеры: 13,12 м в длину и 4,25 м в максимальном диаметре. Его масса составляет более 20 т. Внутри предусмотрено 14 рабочих мест, то есть участков, специально оборудованных для работы космонавтов. Шесть кубических метров внутреннего пространства отдано под научное оборудование и почти пять – под хранение грузов.

На «Науке» размещена каюта для космонавта. Это позволит вновь увеличить экипаж российского сегмента МКС до трех человек (несколько лет назад он был сокращен до двух космонавтов). Также модуль оснащен солнечными батареями (сейчас МКС обеспечивают энергией только батареи американского сегмента). Кроме того, «Наука» имеет собственную систему производства кислорода, которая может обеспечить воздухом до шести человек (сегодня численность экипажа МКС – семь космонавтов и астронавтов). А еще на борту есть мастерская и туалет с системой восстановления воды из мочи космонавтов.

Модуль имеет шлюзовую камеру для выхода в открытый космос и стыковочный узел, способный принимать пилотируемые корабли «Союз МС» и грузовики «Прогресс МС».

«Наука» будет пристыкована на место действующего стыковочного отсека-модуля «Пирс», который планируется свести с орбиты 23 июля. Таким образом, в составе российского сегмента МКС пять модулей: «Заря», «Звезда», «Поиск», «Рассвет» и «Наука». В дальнейшем к стыковочному узлу «Науки» планируется пристыковать новый (еще не запущенный) узловой модуль с говорящим названием «Причал». Он возьмет на себя прием космических кораблей.

Еще одна важная система на борту «Науки» – манипулятор «Европейская роботизированная рука» (European Robotic Arm, ERA). Он создан Европейским космическим агентством, но станет обслуживать российский сегмент МКС. Манипулятор поможет в установке научного и технического оборудования на внешней поверхности станции, перемещая в открытом космосе грузы и даже самих космонавтов. Его длина – более 11 м, грузоподъемность – 8 т, точность доставки груза к цели – 5 мм. Новый робот может работать по заранее загруженной программе, а также управляться в реальном времени космонавтами, находящимися внутри или вне станции. В некоторых случаях он позволит вообще обойтись без выхода человека в открытый космос, а в других – сильно облегчит работу космонавтов. Кроме того, «рука» оснащена четырьмя инфракрасными камерами, то есть система может использоваться и для осмотра МКС снаружи.

Еще одна важная система на борту «Науки» – манипулятор. © cdn.forbes.ru

Отметим, что сегодня на борту станции уже есть два робота-манипулятора, но ни один из них попросту не достает до российского сегмента. Тем временем инженеры ЦНИИ робототехники и технической кибернетики работают над созданием собственной космической «руки». Прототип системы будет испытан в рамках эксперимента «Захват-Э», который проведут на борту «Науки».

Модуль «Наука» недаром получил свое имя. Перечень планируемых на нем исследований отнюдь не ограничивается «Захватом-Э». Он включает еще 12 экспериментов по изучению Земли, космоса, живых организмов, получению новых материалов и отработке перспективных технологий.

Не секрет, что невесомость можно использовать для получения материалов с уникальными свойствами. Космическому материаловедению посвящены эксперименты «Мираж», «Вампир» и «Фуллерен». Первые два проекта посвящены орбитальному производству полупроводников (а это основа современной электроники), третий – фуллерена (особой и весьма технически перспективной модификации углерода). Эти исследования могут приблизить эру автоматических орбитальных заводов, проекты которых уже анонсируются некоторыми компаниями.

Еще одно традиционное направление исследований – изучение живых организмов в условиях космического полета (невесомость, повышенная радиация и т. д.). В эксперименте «Мутация» будет изучаться эволюция микробов в этих условиях. Проект «Витацикл-Т» посвящен выращиванию салата в так называемой конвейерной оранжерее (возможно, когда-нибудь такие системы смогут накормить экипажи кораблей в межпланетных перелетах). В эксперименте «Асептик» будут испытываться специальные укладки, обеспечивающие стерильность при проведении биотехнологических экспериментов в космосе. Ну, а самый амбициозный проект носит название «Перепел». Ученые планируют инкубировать на борту МКС яйца японского перепела, а в идеале создать целую популяцию птиц, с рождения находящихся в космосе. Смогут ли птенцы приспособиться к невесомости? Достигнут ли особи половой зрелости и смогут ли размножаться в столь необычных условиях? Это и планируют выяснить биологи. Ранее птенцы японского перепела «высиживались» на станции «Мир». Они имели врожденные пороки, но что именно пошло не так в развитии эмбрионов, так и осталось невыясненным.

Конечно, не обойдется без исследований космоса. Прибор «БТН-Нейтрон-2» будет анализировать нейтроны в пространстве, окружающем МКС. Ученые хотят знать, сколько их и каково их происхождение. А еще в рамках этого эксперимента различные материалы будут испытываться на предмет защиты от космической радиации. Облучение – главная опасность, подстерегающая человека в космическом полете, особенно при путешествии за пределы магнитного поля Земли (например, к Луне или Марсу). Пока не будет создано эффективных и при этом достаточно легких противорадиационных щитов, экспедиции к другим планетам, скорее всего, останутся научной фантастикой.

Большое видится на расстоянии, и именно с орбиты порой удобнее всего изучать матушку-Землю. Эксперимент «Ракурс» посвящен наблюдению волн воздуха в атмосфере нашей планеты. А еще на модуле «Наука» разместится оборудование для второго этапа эксперимента «Импульс». В этом исследовании ученые будут «тыкать палкой» в ионосферу – внешнюю и самую разреженную часть атмосферы Земли, состоящую из ионов. Роль палки выполнят опять же пучки ионов, только достаточно плотные и энергичные. Напомним, что ионы – это атомы, у которых не хватает электронов или, наоборот, есть лишние электроны. За счет этого ионы имеют электрический заряд, а потому в ионосфере возникают токи, электромагнитные поля и прочие необычные геофизические явления. Их изучение интересно с точки зрения как фундаментальной науки, так и практики (например, радиосвязи и создания новых космических двигателей).

Кстати, о двигателях. На борту «Науки» будет проведен эксперимент «Капля-2», цель которого – разработка охлаждающего устройства для ядерного двигателя. Современные электрические (плазменные) реактивные двигатели недостаточно мощны, а химические – чрезвычайно прожорливы. То и другое мешает запускать тяжелые космические аппараты на большие расстояния. Именно ядерные двигатели, развивающие большую тягу при небольшой массе топлива, позволят человечеству по-настоящему освоить Солнечную систему. Их разработка ведется и в России, и в США. Но на этом пути придется решить множество технических проблем, и одна из них – отвод от энергетической установки лишнего тепла. Этой задаче и посвящен проект «Капля-2».

Впрочем, на борту нового модуля будут решаться технологические задачи не только послезавтрашнего, но и вполне сегодняшнего дня. Так, в эксперименте «Напор-миниРСА» будет испытываться миниатюрный радиолокатор, зондирующий Землю. Он пригодится во множестве областей, от экологического контроля до мониторинга чрезвычайных ситуаций.

У модуля «Наука» непростая история. Его строительство началось еще в 1995 году. Изначально он создавался как дублер первого модуля МКС – функционально-грузового блока «Заря», запущенного в 1998 году. «Заря» успешно вышла на орбиту, и достраивать запасной модуль не пришлось.

В 2004-м было принято решение превратить недостроенный блок в новый модуль МКС. Тогда запуск планировался на 2007 год. Оптимизм не оправдался: старт «Науки» переносили снова и снова. В 2013-м обнаружилось засорение топливной системы. Затем вскрылись новые проблемы с баками: на них была утеряна документация, да и сам металл за прошедшие годы успел прийти в негодность. В конце концов на модуль поставили почти идентичные баки разгонного блока «Фрегат», производящиеся серийно. За 14 лет, прошедшие с первой объявленной даты запуска, первую букву «М» в названии «МЛМ Наука» кое-кто стал расшифровывать не как «многоцелевой», а как «многострадальный».

В итоге сложилась парадоксальная ситуация: Россия запускает большой научный модуль за четыре года до анонсированного выхода из программы МКС. Сегодня в составе станции 16 модулей, шесть из которых были запущены в 1998-2001 годах, девять – с 2008 по 2010 год и один – в 2016 году. Орбитальный форпост человечества не в лучшей форме уже сейчас, а к 2025 году он, вероятно, окончательно выработает ресурс. Впрочем, и «Науку» трудно назвать свеженькой: напомним, что она – ровесница базового блока МКС, разве что провела эти годы на Земле, а не в космосе. Поэтому отстыковывать ее от МКС и вводить в состав новой российской орбитальной служебной станции (РОСС) не планируется.

Ранее информационные агентства сообщали, что эскизное проектирование РОСС стартует до конца лета текущего года. В ее состав войдет строящийся сейчас научно-энергетический модуль, который ранее планировалось запустить к МКС в 2024 году. Будем надеяться, что на сей раз запуска не придется ждать 14 лет.

Назначение модуля:

• Обеспечение стыковок транспортных грузовых кораблей «Прогресс МС», транспортных пилотируемых кораблей «Союз МС» и узлового модуля «Причал»;
• управление Международной космической станции по крену;
• прием топлива от грузовых кораблей «Прогресс МС», его хранение и передача в баки модуля «Звезда» для выполнения динамических операций – коррекции орбиты, ориентации и стабилизации МКС;
• хранение доставляемых в интересах российского сегмента МКС грузов;
• обеспечение функционирования европейского манипулятора ERA;
• функционирование комплекса целевых нагрузок для выполнения программы научно-прикладных исследований в условиях повышенной комфортности экипажа;
• производство кислорода для обеспечения потребностей экипажа до шести человек;
• функционирование шлюзовой камеры для работы с целевыми нагрузками, в том числе с использованием роботизированного манипулятора European Robotic Arm;
• функционирование бортовой мастерской и каюты для третьего члена экипажа российского сегмента МКС, а также обеспечение работы ассенизационно-санитарного устройства с системой регенерации воды из урины.