МКС: как живут и работают космонавты на орбите

Международная космическая станция (МКС) — это большой пилотируемый комплекс на орбите Земли. На станции живут и работают космонавты из разных стран: они проводят научные эксперименты, обслуживают оборудование и изучают, как длительное пребывание в космосе влияет на человека.

МКС летает примерно в 400 километрах над поверхностью Земли. Это называется низкой околоземной орбитой. Точная высота станции меняется, поэтому время от времени её орбиту корректируют.

МКС движется со скоростью около 28 000 км/ч и облетает Землю примерно за 90 минут. За сутки она совершает около 16 оборотов. Поэтому экипаж может увидеть примерно 16 восходов и 16 закатов Солнца за один земной день.

На высоте МКС земное притяжение всё ещё довольно сильное — около 90% от того, что мы ощущаем на поверхности планеты. Тогда почему космонавты парят в воздухе? Потому что станция и всё внутри неё находятся в постоянном свободном падении. МКС движется вперёд так быстро, что всё время как бы «промахивается» мимо Земли и продолжает двигаться по орбите. Вместе со станцией падают люди и предметы внутри неё — так возникает состояние невесомости.

МКС строили постепенно: первый модуль — «Заря» — отправили на орбиту в 1998 году, а затем к станции присоединяли новые части. В результате получился большой комплекс из жилых и научных модулей, переходов, стыковочных узлов и внешних конструкций.

Модули и их назначение

Основная часть МКС состоит из герметичных секций — модулей, соединённых переходами. У каждого своё назначение: в одних расположены научные лаборатории, в других — жилые помещения, системы жизнеобеспечения или оборудование для управления станцией. Через стыковочные узлы к МКС присоединяются пилотируемые и грузовые корабли.

Станцию создавали несколько стран. Российские модули обеспечивают часть жилого пространства и участвуют в управлении движением МКС. Американские, европейские и японские модули, созданные NASA, ESA и JAXA, тоже выполняют разные задачи. Например, европейский Columbus и японский Kibo — научные лаборатории, где проводят эксперименты в условиях невесомости.

Внутри МКС нет привычных пола и потолка. Космонавты могут находиться в любом положении, поэтому оборудование размещают на разных поверхностях — в том числе там, где на Земле были бы стены и потолок. По станции перемещаются, отталкиваясь от поверхностей и держась за поручни.

Жилое и рабочее пространство МКС больше, чем в доме с шестью спальнями. На станции есть рабочие места с научным оборудованием, тренажёры, зона для приёма пищи, туалеты и небольшие личные каюты. А через большие окна модуля «Купол» экипаж может наблюдать Землю. Скафандры и оборудование для выходов в открытый космос хранятся в специальных отсеках.

Откуда на МКС берутся электричество, воздух и вода

Чтобы люди могли месяцами жить и работать на орбите, МКС нужны электричество, воздух и вода. За это отвечают системы энергоснабжения и жизнеобеспечения, которые работают круглосуточно.

Основной источник электричества на МКС — солнечные батареи. Они превращают энергию солнечного света в электрическую и питают оборудование станции: системы жизнеобеспечения, освещение, компьютеры и научные приборы. Когда МКС оказывается в тени Земли, электроэнергию дают аккумуляторы, которые заряжаются от солнечных батарей.

Один из основных способов получения кислорода на МКС — электролиз воды. Электрический ток разделяет воду на кислород и водород. Кислород поступает в атмосферу станции, а её состав постоянно контролируют приборы. Углекислый газ, который выдыхает экипаж, удаляют системы очистки воздуха. Без них концентрация CO₂ в замкнутом пространстве быстро стала бы опасной.

Воду на станции стараются использовать повторно. Системы собирают влагу из воздуха — например, пот и водяной пар из дыхания. Перерабатывается и вода из других источников, в том числе из мочи. После многоступенчатой очистки её снова можно использовать. Современная система позволяет возвращать в оборот до 98% воды.

При этом МКС не полностью автономна. Грузовые корабли регулярно доставляют на станцию продукты, оборудование, расходные материалы и запасные части.

Жизнь на МКС идёт по расписанию, которое составляют заранее. Станция живёт по UTC — всемирному координированному времени.

После завтрака экипаж занимается экспериментами, обслуживает оборудование и тренируется. Вечером остаётся время на ужин, отдых и общение с близкими. Затем — сон и новый рабочий день.

Как космонавты спят в невесомости

Обычных кроватей на МКС нет. Космонавты спят в специальных мешках, которые закрепляют в небольших личных отсеках. Так человек не будет свободно перемещаться по станции во сне.

Есть ещё одна непривычная особенность: в невесомости тело не давит на матрас, поэтому нет знакомого ощущения, что ты лежишь. Некоторые космонавты используют специальные жёсткие подкладки, чтобы чувствовать опору под спиной.

Спальные места небольшие — примерно с телефонную будку. Зато у каждого есть личное пространство, где можно закрыться от света и хотя бы немного от шума. Полной тишины на МКС почти не бывает: круглосуточно работают вентиляторы, насосы и другое оборудование. Поэтому космонавты могут пользоваться берушами и масками для сна.

Что едят космонавты на МКС

Рацион космонавтов довольно разнообразный: на МКС есть мясные и рыбные блюда, супы, гарниры, овощи, десерты и напитки. Но продукты для космического полёта подбирают и готовят так, чтобы они долго хранились и их было удобно есть в невесомости.

Часть продуктов проходит сублимацию: из них удаляют воду, а перед едой добавляют её обратно. Другие блюда обрабатывают при высокой температуре и герметично упаковывают, чтобы увеличить срок хранения. Еду можно разогреть, а напитки разводят водой прямо в специальных пакетах.

Особое внимание уделяют упаковке. Жидкость в невесомости собирается в капли, а крошки могут разлететься по станции и попасть в оборудование. Поэтому напитки пьют из закрытых пакетов через трубочку, а продукты стараются выбирать и упаковывать так, чтобы от них оставалось как можно меньше крошек.

Меню составляют ещё до полёта и учитывают предпочтения членов экипажа. Это важно не только для разнообразия рациона: во время многомесячной экспедиции привычная и любимая еда помогает сделать жизнь на станции комфортнее.

Как космонавты моются и ходят в туалет

Обычного душа на МКС нет: в невесомости вода не стекает вниз, а собирается в капли и может разлететься по отсеку. Поэтому космонавты умываются с помощью небольшого количества воды и влажных полотенец, а для мытья волос используют шампунь, который не нужно смывать.

Зубы чистят обычной щёткой и пастой, но без привычной раковины. Остатки пасты можно проглотить или убрать полотенцем. Стирать одежду на станции тоже негде: её носят дольше, чем на Земле, а затем отправляют вместе с отходами.

По тому же принципу устроен и космический туалет. Поскольку сила тяжести не направляет отходы вниз, вместо неё используется поток воздуха. Жидкие и твёрдые отходы собирают отдельно, а содержащуюся в жидких отходах воду очищают и возвращают в систему водоснабжения МКС.

Работа на МКС — это не только научные эксперименты. Космонавты следят за состоянием станции, обслуживают и ремонтируют оборудование, принимают грузовые корабли, а иногда выходят в открытый космос. Многие задачи экипаж выполняет вместе со специалистами на Земле.

Научные эксперименты

МКС — большая научная лаборатория на орбите. Главное её преимущество — микрогравитация, в которой привычные процессы могут идти иначе, чем на Земле. Это позволяет проводить эксперименты, которые трудно или невозможно повторить в обычных условиях.

На станции исследуют жидкости и материалы, выращивают растения, изучают микроорганизмы и клетки, испытывают новые технологии. Результаты таких экспериментов помогают учёным лучше понимать физические и биологические процессы и готовиться к более длительным космическим полётам.

Объектом исследований становится и сам экипаж. Учёные наблюдают, как несколько месяцев в микрогравитации влияют на мышцы, кости, зрение, сон, чувство равновесия и работу сердца.

Как проходят выходы в открытый космос

Иногда для ремонта или установки оборудования нужно работать снаружи станции. Такой выход называют внекорабельной деятельностью. Обычно он длится несколько часов, а подготовка начинается задолго до открытия шлюза.

Перед выходом экипаж проверяет скафандры, связь, запас кислорода и другое оборудование. Снаружи космонавт крепится к станции страховочным фалом. Если потерять контакт с МКС и оттолкнуться от неё, самостоятельно вернуться будет очень сложно. Во время выхода космонавты ремонтируют внешние конструкции, устанавливают новое оборудование и выполняют другие технические работы.

Скафандр при этом защищает человека от опасных условий открытого космоса. По сути, это небольшой автономный космический аппарат: он поддерживает необходимое давление, обеспечивает кислородом, помогает регулировать температуру тела и позволяет поддерживать связь со станцией.

Человеческий организм приспособлен к жизни на Земле, где на нас постоянно действует сила тяжести. На МКС условия другие, поэтому уже в первые дни тело начинает перестраиваться. Меняется работа мышц и костей, перераспределяется жидкость, а после возвращения организму приходится заново привыкать к земной гравитации.

Как невесомость влияет на организм

На Земле мышцы работают даже тогда, когда мы просто стоим или ходим, а на МКС привычной нагрузки почти нет. Поэтому мышцы постепенно теряют массу и силу, а кости — минеральную плотность.

Меняется и распределение жидкости в организме. На Земле под действием гравитации значительная её часть находится в нижней части тела, а в невесомости жидкость смещается к голове и верхней части туловища. Из-за этого в первые дни полёта лицо космонавта может выглядеть более округлым, а ноги — более худыми.

Чтобы уменьшить влияние невесомости на мышцы и кости, космонавты тренируются примерно два часа в день. На станции есть беговая дорожка, велоэргометр — аналог велотренажёра — и силовой тренажёр. Во время бега космонавта удерживают специальные ремни: без них после каждого толчка он просто поднимался бы над дорожкой.

За состоянием экипажа следят специалисты на Земле и при необходимости корректируют нагрузку. Тренировки помогают поддерживать физическую форму, но полностью избежать изменений в организме не позволяют. Поэтому после возвращения на Землю космонавтам нужно время, чтобы снова привыкнуть к гравитации. В первое время могут возникать проблемы с равновесием и координацией, а восстановление разных систем организма занимает от нескольких дней до более длительного времени.

Радиация на орбите

Ещё один риск космических полётов — повышенный уровень радиации. На Земле от значительной части космического излучения нас защищают атмосфера и магнитное поле планеты. На высоте МКС защита атмосферы гораздо слабее, поэтому космонавты получают более высокую дозу радиации, чем люди на поверхности.

При этом МКС находится внутри магнитосферы Земли, поэтому магнитное поле планеты продолжает частично защищать экипаж. В дальнем космосе, за пределами этой защиты, радиационная опасность выше.

За полученной дозой следят с помощью дозиметров — приборов, которые измеряют воздействие ионизирующего излучения. Эти данные учитывают при планировании космических полётов.

Как космос влияет на психологическое состояние

Несколько месяцев на станции — испытание не только для тела. Экипаж живёт в ограниченном пространстве, где постоянно работают приборы и почти невозможно остаться в полной тишине. Нельзя выйти на прогулку или встретиться с близкими.

Поэтому космонавтам важно уметь работать в команде и справляться со стрессом. На МКС предусмотрено время для отдыха и общения с семьёй, а при необходимости экипаж может обратиться к специалистам на Земле.

Сегодня экипажи летают на Международную космическую станцию на российских кораблях «Союз» и американских Crew Dragon. После старта корабль выходит на орбиту, сближается с МКС и стыкуется с ней. Большая часть полёта проходит автоматически, но экипаж следит за работой систем и при необходимости может вмешаться в управление. Время от запуска до стыковки зависит от схемы полёта и может различаться от миссии к миссии.

В пилотируемом корабле гораздо теснее, чем на самой станции, поэтому большую часть пути космонавты проводят в креслах. После стыковки экипаж проверяет герметичность соединения, открывает люки и переходит на МКС.

При возвращении на «Союзе» корабль отстыковывается от МКС, выполняет тормозной манёвр и начинает спуск. Перед входом в атмосферу его отсеки разделяются, а спускаемый аппарат с экипажем направляется к Земле.

При входе в плотные слои атмосферы аппарат сильно нагревается, поэтому от высокой температуры его защищает специальный теплозащитный экран. Экипаж в это время испытывает перегрузку: человеку кажется, что его тело стало в несколько раз тяжелее.

Затем раскрывается парашют, который снижает скорость падения. Перед самым касанием земли у «Союза» включаются двигатели мягкой посадки. Обычно корабль приземляется в Казахстане, где экипаж уже ждут спасатели и врачи.

После нескольких месяцев в невесомости организму нужно снова привыкнуть к земной гравитации. В первые часы космонавтам может быть трудно сохранять равновесие и уверенно двигаться, поэтому сразу после посадки им помогают специалисты.

Жизнь на МКС устроена совсем не так, как на Земле: в невесомости даже сон, еда и обычная гигиена требуют особого подхода. При этом станция остаётся большой научной лабораторией, где космонавты проводят эксперименты и изучают, как человек и техника могут работать в космосе долгое время.