Цивилизация
— В ходе сегодняшнего маневра орбита МКС увеличена на 1,8 км и составила 407,3 км. В прошлый раз поднимали на 1,15 км — до 405,7 км. Почему поднимают на разные высоты и есть ли некая «штатная» высота орбиты?
— Орбита полета МКС формируется из некоторых факторов. Если взять ее угол наклонения к экватору 51,66 градусов, то он выбирался, исходя из возможностей космодромов международных партнеров и некоторых других факторов. Например, на более высоких широтах ухудшаются условия по радиационной безопасности для экипажа длительных экспедиций. По высоте тоже есть несколько ограничений. Чем выше находится орбитальная станция, тем меньше торможение в ионосфере Земли (если точнее, то МКС находится в термосфере) и реже нужно проводить поднятие орбиты, это экономит топливо на станции.
С другой стороны, чем выше станция, тем больше нужно топлива для пилотируемых и грузовых кораблей, которые к ней летают, или меньше груза они могут доставить. Также есть ограничение по радиационной безопасности —
на высоте около 500 км начинается нижняя граница радиационных поясов Ван-Аллена, а в районе Бразильской магнитной аномалии они еще ниже.
Во времена полетов американских шаттлов высота МКС была на уровне 350 км, выше они не могли подняться с доставляемыми новыми модулями и конструкциями для строительства станции. После закрытия программы шаттлов в 2011 году высоту орбиты подняли в среднем до 400 км. Условно орбиту МКС считают круговой, но на самом деле она немного вытянута.
Строгой высоты орбиты быть не может, ее регулярно поднимают, и она плавно опускается из-за торможения в атмосфере, которое тоже различается в зависимости от различных факторов, например, от солнечной активности.
При выбросах вещества из Солнца атмосфера Земли «распухает» и станция тормозится быстрее.
Раньше на сайте Центра управления полетами публиковали картинку движения МКС с ежедневно обновляемыми данными по высоте орбиты. Но уже некоторое время этой информации нет в открытом доступе.
Руководитель пресс-службы «Роскосмоса» (Владимир) Устименко обещал исправить ситуацию, но пока этого не произошло.
— В этот раз операция будет проведена для формирования баллистических условий полета российского пилотируемого корабля «Союз МС-12». Что это значит?
— В зависимости от высоты орбиты немного отличаются параметры, необходимые для планирования стартов и посадок кораблей снабжения. Необходимо обеспечивать требуемые баллистические условия для стыковки и расстыковки кораблей. Баллистики РКК «Энергия» им. С.П. Королева рассчитывают маневры поддержания МКС на орбите таким образом, чтобы к заданной дате старта обеспечить необходимый фазовый угол, размер которого зависит от схемы полёта.
К началу очередного года проектанты РКК совместно с NASA и «Роскосмосом» готовят программу полета МКС, где прописаны все старты и посадки кораблей. Для выполнения этой программы необходимо, чтобы в заданное время года орбита станции соответствовала необходимым параметрам, в том числе по высоте, для очередной динамической операции по стыковке или расстыковке.
Если частота полетов небольшая, это проще, если рядом запланированы старты нескольких кораблей, то задача усложняется. Коррекция орбиты делается заранее таким образом, чтобы к нужному времени она снизилась на допустимое значение. При расчете подъема орбиты учитывают прогнозируемое состояние атмосферы.
В программе полета могут быть экстренные изменения, и у ЦУПа, конечно, есть возможность реагирования, можно сделать дополнительную коррекцию, даже, напротив, понизить орбиту, а не поднять. Можно перенести очередной старт, можно внести изменения в программу полета конкретного корабля, например, изменить время его автономного полета.
Те ,кто путешествует на поездах, знают, что пассажирские поезда часто пропускают скорые поезда. Так бывает и в космосе, один корабль даже в полете может пропустить вперед к станции другой корабль. Конечно, обычно грузовые корабли пропускают пилотируемые. Поэтому нельзя сказать, что если не будет этой конкретной коррекции, то старт будет невозможен, специалисты ЦУПа и РККЭ найдут выход из положения.
— Прошлый подъем был в декабре. Есть ли какая-то примерная закономерность — раз во сколько месяцев ее приходится поднимать и происходит ли это при снижении МКС на некую определенную величину?
— В среднем коррекция орбиты происходит 1 раз в 1-2 месяца.
И раз в три месяца происходит маневр по уклонению от космического мусора, при котором высота немного повышается. Точной высоты, когда орбиту точно будут поднимать, нет, поскольку приоритетнее другие факторы.
Для коррекции орбиты обычно используется грузовой корабль «Прогресс», установленный на агрегатном отсеке служебного модуля «Звезда». Если корабля там нет, то могут работать двигатели СМ «Звезда», но их стараются пореже включать, чтобы растянуть ресурс до конца работы МКС.
10 июля 2018 года в экспериментальном режиме впервые коррекция состоялась с помощью американского грузового корабля Cygnus.
После 50-секундного включения двигателей грузовика высота полета станции увеличилась примерно на 90 метров. NASA планирует повысить резервирование по управлению орбитой МКС. Для коррекции орбиты двигателями работают в противоположную сторону движению станции, немного увеличивая скорость и поднимая орбиту (обычно российский сегмент удобно располагается сзади). Если нужно немного понизить орбиту, станцию повернут российским сегментом вперед и тоже включат двигатели.
Конфигурация МКС на сегодняшний день такова:
Олег Артемьев в прошлогоднем полете снял, как работают двигатели «Прогресса» во время коррекции — это видно по видео и фотографиям.
— То есть у «Прогрессов» и «Звезды» есть специальный запас топлива на эти операции? Не было попыток поднимать орбиту при помощи шаттлов?
— На внешней поверхности модуля ФГБ «Заря» есть 16 топливных баков (5700 кг) (амил и Несимметриичный диметилгидразиин), это основное место хранения. Оттуда топливо идет в «Звезду» и в «Прогрессы». Когда «Прогресс» прилетает на станцию, он часть топлива перекачивает в баки «Зари», часть остается. При необходимости топливо можно перекачать обратно в «Прогресс».
Шаттлы при стыковке к станции полностью управляли ее ориентацией и поднимали при необходимости орбиту. Также для коррекции орбиты пять европейских грузовиков ATV, которые пристыковывались к «Звезде», использовали свое топливо и двигатели (сейчас программа ATV закрыта).
— Когда станция была меньше, она была легче — значит ли это, что ее приходилось чаще поднимать?
— Строительство станции влияло по-разному: увеличение массы уменьшало баллистический коэффициент,
а увеличение площади, в том числе американских панелей солнечных батарей, увеличивало.
С одной стороны, раньше не было столько огромных панелей солнечных батарей, с другой — орбита была ниже, когда летали шаттлы. Но с 2003 по 2005 год, когда шаттлы не летали после аварии «Колумбии», орбиту специально подняли, чтобы реже проводить коррекцию.
— В этом процессе космонавты никак не участвуют, и что-то пойти не так не может? Вносит ли это ли что-то в распорядок их дня?
— Космонавтов предупреждают, поскольку во время коррекции возникает ускорение и «искусственная сила тяжести». В сети есть много видео, как астронавты перемещаются внутри станции во время работы двигателей. Определенные эксперименты, связанные с невесомостью, во время коррекций не проводятся.