Kosminė stotis – kas tai?

Jau žinome, kad po kosmosą skraido žmonių sukurti kosminiai aparatai, kad žmonės nuskrido į Mėnulį, kad jie gyvena – ten, aukštai virš mūsų, kosminėje stotyje. Bet kas ta kosminė stotis? Ant ko ji pastatyta?

Ko gero, kosminės stoties pradininku reikėtų laikyti Žiulį Verną (1828–1905) – vieną pirmųjų pradėjusių svajoti apie keliones į kosmosą. Dar prieš daug metų iki pirmųjų kosminių laivų jis aprašė fantastišką kelionę į Mėnulį. Tačiau mintis apie gyvenimą kosminėse bazėse kilo ne fantastikos rašytojų, o mokslininkų galvose.

Kosminės stoties idėja

Kosminės stoties istorija prasidėjo prieš 150 metų. Orbitinės stoties kosmose idėją iškėlė rusų mokslininkas Konstantinas Ciolkovskis (1857–1935), neretai vadinamas kosmonautikos tėvu. Tuomet ši idėja atrodė nereali ir neįgyvendinama.

Tuo metu nesvarumo įtaka kosmoso keliautojams buvo nežinoma. Orbitoje gravitacinę trauką atsveria į priešingą pusę nukreipta inercijos jėga, todėl kūnas nepatiria jokio išorinio mechaninio poveikio – kosmonautai ir bet kokie nepritvirtinti daiktai kosminiame laive „kybo laisvai“. Buvo paplitusi nuomonė, kad netgi trumpa nesvarumo būsena gali kenkti kosmonautų sveikatai. Viena pagrindinių užduočių buvo sukurti dirbtinę gravitaciją – Žemės trauką. K. Ciolkovskis siūlė pailgą cilindro formos kosminę stotį, kuri galėtų suktis per ilgąją savo ašį. Veikiant išcentrinei jėgai, įgulos narių kojos prisispaustų prie vidinių stoties sienų, o galvos nukryptų sukimosi ašies link. Lygiai taip ir augalų viršūnės stiebtųsi tos ašies link.

Ši idėja vėl buvo atgaivinta ir patobulinta 1952 m. Verneris fon Braunas, Antrojo pasaulinio karo metais vadovavęs karinių raketų projektui „Fau-2“, o po karo – raketų projektams, iškėlusiems pirmuosius JAV palydovus ir skraidinusiems „Apollo“ erdvėlaivius, pasiūlė šiek tiek kitokią kosminės-orbitinės stoties konstrukcijos idėją. Jis stotį įsivaizdavo kaip didelį besisukantį ratą. Jo nuomone, gyvenamosios ir darbo patalpos turėjo būtų įrengtos rato gaubiamajame paviršiuje, erdvėlaivių prisijungimo mazgai – centrinėje stebulėje, o rato stipinais žmonės galėtų pereiti iš vienos stoties dalies į kitą.

Dirbtinės gravitacijos sprendinius ir būtinybę ateities projektuose nutraukė pirmieji kosmonautų skrydžiai į kosmosą. 1961 m. pirmajam kosmonautui  Jurijui Gagarinui skrodžiant Žemės orbitą erdvėlaiviu „Vostok-1“ buvo įsitikinta, kad nesvarumo būsena kosmonautams nekenkia.

Pirmosios kosminės stotys

Vis labiau plėtojantis didžiųjų valstybių kosminėms programoms, 1971 m. Tarybų Sąjunga paleido pirmąją kosminę 19 t sveriančią stotį „Saliut-1“. Iš viso veikė 7 „Saliut“ stotys. 1973 m. gegužės 14 d. buvo paleista ir pirmoji JAV kosminė stotis „Skylab“. Ji priminė K. Ciolkovskio siūlytą cilindrą, tik šis, įsitikinus, kad nesvarumo būklė kosmonautams nesukelia sunkių padarinių, aplink savo ašį nesisuko. 25 m ilgio, 6,7 m darbinės sekcijos pločio ir 82 t sveriančioje kosminėje stotyje visos trys kosmonautų pamainos gyveno 171 parą.

Pirmoji ilgalaikė kosminė stotis pradėjo veikti 1986 m. Ją paleido Tarybų Sąjunga likus vos keliems metams iki iširimo. Po Sąjungos skilimo „Mir“ pavyko išsaugoti. Ji tapo ne tik tarptautine stotimi, priimančia kosmonautus iš visų juos ruošiančių šalių, bet ir nesvarumo būsenos bandymų su žmogumi laboratorija. Būtent stotyje „Mir“ kosmonautai praleisdavo ilgus mėnesius, tuo vis labiau patvirtindami nulinės gravitacijos nedidelį poveikį žmogaus sveikatai. Deja, dažnai remontuojama ir keičianti įgulas orbitinė stotis susidėvėjo ir 1999 m. paskutinį kartą priėmė kosmonautus. Bandymai stotyje buvo nutraukti. Baiminantis, kad laisva eiga skriejanti stotis nepriartėtų ypač arti Žemės ir jos traukos veikiama nenukristų, buvo priimtas sprendimas stotį sunaikinti. Įjungus variklius, „Mir“ buvo pastūmėta Saulės link, o po kelių mėnesių pasiekusi Saulę – sunaikinta jos skleidžiamo karščio.

Tarptautinė kosminė stotis

Atsižvelgiant į tai, kad kosminės stoties „Mir“ susidėvėjimas nebuvo siurprizas, dar 1998 m. į kosmosą atskriejo pirmoji naujo tarptautinio projekto ir naujos kosminės stoties ISS (angl. International Space Station) dalis. Paleidus „Mir“, ir JAV, ir Tarybų Sąjunga pradėjo ruošti naujus kosminių stočių projektus. 1984 m. į JAV ruošiamą projektą „Freedom“ („Laisvė“) buvo pakviesta ir Europos kosmoso agentūra ESA (angl. European Space Agency). 1993 m. po Tarybų Sąjungos griūties abu projektai – ir Vakarų „Freedom“, ir Rusijos „Mir-2“ – buvo sujungti į bendrą Tarptautinę kosminę stotį.

16 šalių statoma Tarptautinė kosminė stotis (TKS) buvo surinkta iš daugybės dalių ir atgabenta iš dviejų kosmodromų –  Baikonuro kosmodromo Rusijoje ir Kenedžio kosminių skrydžių centro Jungtinėse Amerikos Valstijose.Programoje iš viso dalyvauja penkios kosmoso agentūros: NASA (JAV), Roskosmos (Rusija), JAXA (Japonija), ESA (Europa) ir CSA (Kanada). TKS nuosavybė bei bendras darbas nustatytas įvairiais vyriausybių susitarimais, pagal kuriuos aprašytas ir stoties pasidalinimas. TKS yra padalinta į dvi sekcijas – rusų (angl. Russian Orbital Segment – ROS)) ir amerikiečių (angl. United States Orbital Segment –USOS). Pastaroji priima kosmonautus iš visų šalių. TKS jau pabuvojo ir dirbo kosmonautai iš 15 šalių.

Pirmasis TKS modulis „Zarya“ į kosmosą buvo nuskraidintas 1998 m. lapkričio 20 d. su valdoma raketa „Proton“. Šis modulis užtikrino skrydžio, aukščio reguliavimą, komunikacijas bei elektros energiją stotyje, tačiau jame nebuvo gyvybės palaikymo funkcijų. Po poros savaičių daugkartinio naudojimo erdvėlaivis į stotį atgabeno kitą modulį – „Unity“. Erdvėlaiviu atvykę astronautai abu modulius sujungė. „Unity“ – oro slėgio modulis, leidžiantis prie stoties prisijungti atskridusiems erdvėlaiviams bei iš jų patekti į stotį. Tuo metu kosminėje stotyje „Mir“ vis dar gyveno kosmonautai ir buvo vykdomi tyrimai. Tarptautinėje kosminėje stotyje kosmonautai negyveno dar dvejus metus, kol „Mir“ buvo išvesta iš orbitos. 2000 m. liepos 12 d. į kosmosą iškeltame modulyje „Zvezda“ buvo saulės elektros baterijos bei ryšio antena. Išėmus ir pritvirtinus įrangą, „Zvezda“ tapo viena iš TKS sekcijų – joje buvo miegamasis skyrius, tualetas, virtuvė, CO2 valymo įrenginiai, deguonies generatoriai bei kita gyvybei palaikyti būtina įranga. „Zvezda“ tapo ir komandiniu sektoriumi. 2000 m. lapkritį atvyko ir pirmieji kosmonautai. Tuo metu prasidėjo grandiozinė plėtra ir erdvėlaiviai vos spėjo gabenti naujus modulius. Iki 2011 m. Iš viso buvo prijungti per 159 komponentai. Keletas modulių taip ir nepasiekė TKS, keli buvo atšaukti dėl lėšų trūkumo, keli dėl stoties perprojektavimo. Erdvėlaivio „Kolumbija“ avarija 2003 m. taip pat turėjo įtakos pradinio projekto pasikeitimui.

Iš viso TKS statybas ir veiklą koordinuoja net 18 valdymo centrų visame pasaulyje. Bendra kosminės stoties masė – 450 t. TKS yra beveik 73 m ilgio, 108,5 m pločio ir 20 m aukščio. Jos vertė – 150 mlrd. JAV dolerių (pvz., Sočio 2014 m. olimpinės žaidynės kainavo 70 mlrd. JAV dolerių). Didesnė sumos dalis, žinoma, priklauso JAV – 72,4 mlrd., Rusijos dalis – 12 mlrd., Europos – 5, Japonijos – 5 ir Kanados – 2 mlrd. JAV dolerių. Tačiau tai dar nebaigtų statybų vertė.

Tarptautinė kosminė stotis (TKS) – pirmasis didžiausias kosmoso statinys kabo virš Žemės 330–450 km aukštyje ir Žemės orbita skrieja 7,66 km/s greičiu. Aplink Žemę ji apskrenda per beveik 93 minutes. O nuo paleidimo pradžios ji Žemę jau apskriejo daugiau kaip 87 tūkst. kartų, be to, viršijo žmogaus buvimo laiką kosmose. Po pirmosios į ją atskriejusios komandos „Expedition 1“ 2000 m. lapkričio 1 d. stotyje be pertraukos žmonės gyvena jau 13 metų. Nors stotis gali priimti ir 7 komandos narius, joje nuolat dirba 6 kosmonautai. Nuo 2011 m. JAV nutraukus daugkartinių erdvėlaivių „Shuttle“ projektą ir skrydžius, Tarptautinę kosminę stotį iki šių metų sausio aptarnavo ir atsargas atgabendavo tik „Soyuz“ erdvėlaiviai. Sausio mėnesį iš Valopso salos JAV su pirmaisiais lietuviškais dirbtiniais Žemės palydovais pakilęs komercinis erdvėlaivis „Cygnus“ tapo pirmuoju nevyriausybiniu erdvėlaiviu, tieksiančiu į kosminę stotį atsargas bei medžiagą eksperimentams.

Nuolat atliekami tyrimai

Stotyje nuolat atliekami biologijos, botanikos, fizikos, astronomijos, meteorologijos ir daugybė kitų tyrimų. Pagrindiniai tyrimai yra pasiruošimo užkariauti Mėnulį, Marsą bei asteroidus dalis. Laisvai skriejančioje kosminėje stotyje lengviau atliekami visi tyrimai, negu žmogaus valdomame skraidančiame mechanizme. Šios stoties skriejimo aplink orbitą laikas neribotas, todėl daugiau laiko reikalaujantys eksperimentai gali trukti ir dešimtmetį.

Tiesa, vis dar išliko klausimas dėl ypač ilgo buvimo nesvarumo būsenoje. Nors vis bandoma žmones kosmose palikti ilgesniam laikui, jiems grįžus į žemę vėl reikia priprasti prie natūralios Žemės traukos. Grįžę kosmonautai ne visada lengvai susigrąžina gravitacijos pojūčius. Dažnai grįžę jie nepajėgia vaikščioti. Kosminėje stotyje atlikti bandymai patvirtina, kad žmogui, išbuvusiam ilgą laiką erdvėlaivyje nesvarumo būklėje, atsiranda labai didelė raumenų atrofijos ir kaulų retėjimo rizika. Ištirta, kad jau po 6 mėnesių buvimo nesvarumo būklėje ir išsilaipinimo planetoje, žmogus patirs labai didelius judėjimo sutrikimus. Todėl vis dar manoma, kad ateityje ir kosminėse stotyse, ir erdvėlaiviuose vis tiek teks sukurti dirbtinę trauką.

Kosmonautams TKS tenka ir dar vienas išbandymas – radiacija. Nors kosminė stotis yra visapusiškai apsaugota, tačiau joje esantys žmonės gauna 5 kartus daugiau radiacijos nei skrendantieji lėktuvu.

Ne ką mažesnė problema yra stresas. Kosminės stoties įgulas stengiamasi kuo dažniau keisti. Buvimas uždaroje erdvėje tarp keleto asmenų neretai sukelia pyktį. Kosminėje stotyje „Saliut 6“ gyvenęs kosmonautas Valerijus Riuminas apie sunkų laikotarpį stotyje rašė: „ Jeigu norite sudaryti visas sąlygas žmogžudystei, uždarykite du vyrus mažoje kabinoje dviem mėnesiams“.

Kosminėje stotyje kosmonautai ir pramogauja. Čia veikia mėgėjiška radijo stotis ARISS, kurioje apie įvairius technologinius procesus gali pasakoti studentai iš įvairių pasaulio šalių. Jų stočiai perduodamą signalą galima retransliuoti į tas Žemės vietas, kuriose radijo ryšys nepasiekiamas. Šiuo metu projekte dalyvauja 9 šalių studentai.

Kosminei stočiai judant panašia trajektorija kaip ir pirmojo žmogaus kosmose – J. Gagarino erdvėlaivio „Vostok-1“, kosmonautas Paolo Nespoli ir dokumentinių filmų kūrėjas Christopher Riley nufilmavo, ką J. Gagarinas matė pirmą kartą skrisdamas Žemės orbita. Sudėjus vaizdo medžiagą su pirmojo žmogaus kosmose skrydžio metu įrašytu pokalbių garso takeliu, pavyko sukurti dokumentinį filmą. Kitas astronautas Chris Hadfield nufilmavo vaizdo klipą David Bowie dainai „Space Oddity“. Šis klipas tapo pirmuoju muzikiniu filmu, nufilmuotu kosmose.

Kuriamas naujas projektas

Planuojama, kad TKS dirbs iki 2024 m., ilgiausiai – 2028 m, todėl jau dabar kuriamas naujas projektas OPSEK. Rusijos federalinė kosmoso agentūra „Roskosmos“ (RKA) pasiūlė jau dabar atskirti kai kuriuos Tarptautinės kosminės stoties modulius ir bandymus tęsti naujojoje kosminėje stotyje, nelaukiant, kol TKS bus demontuota ir pašalinta iš orbitos. Pirmasis atskyrimo kompleksas Žemės orbitą turėtų pasiekti dar šiemet. O kol kas TKS yra devintoji kosminė stotis (po rusų „Saliut“, „Almaz“, „Mir“ bei amerikiečių „Skylab“), kurioje gyveno žmonės.

Matoma plika akimi

Tarptautinė kosminė stotis ir dabar yra judri statybų ir eksperimentų aikštelė. Į ją erdvėlaiviai skrenda po kelis kartus per mėnesį. Kovo mėnesį įvyko du skrydžiai. Balandžio 9 dieną iš Baikonuro kosmodromo pakils krovinių prikrautas erdvėlaivis „Progress“, gegužės 1 d. įvyks jau antrasis komercinio erdvėlaivio „Cygnus“ skrydis iš Valopso salos. O gegužės 28 d. iš Baikonuro į TKS nuskries ir 41-oji kosmonautų ekspedicija.

TKS patvirtina didžiausio kosminio laivo pavadinimą. Ji netgi matoma iš Žemės plika akimi. Galbūt ne kartą jau ne vienas yra ją ir matęs. Dažnai per naktinį dangų praskriejantis baltas ryškus netaisyklingas apskritimas – ne lėktuvas ir ne meteoras, o ta pati kosminė stotis. Kartais ji dangų praskrieja ir porą kartų per naktį. Tiesa, TKS kelias ir skriejimo laikas nuolat keičiasi. Dabar ji, praskriejusi trečiadienio naktį, Lietuvoje turėtų būti matoma ketvirtadienio naktį. 3 val. 11 min. ji pasirodys pietrytiniame danguje maždaug 20 laipsnių aukštyje nuo horizonto ir greitai praskriejusi, 3 val. 15 min. pasislėps rytuose. Tą pačią ketvirtadienio naktį ji sugrįš ir dar kartą – 4 val. 44 min. jau pietvakariniame danguje, maždaug 34 laipsnių aukštyje. Tuo metu kosminė stotis bus  420,2 km nuo Žemės aukštyje. Praskriejusi pietinį dangų TKS už horizonto pasislėps 4 val. 51 min. pietryčiuose.

Mantvydas Prekevičius