Орбитальная вахта: какие эксперименты проводят космонавты и астронавты на МКС
Современный этап работы на Международной космической станции (МКС) наглядно демонстрирует, как геополитические компромиссы трансформируются в уникальные научно-технические результаты. Пока на Земле обсуждают будущее орбитальных станций и вопросы технологической независимости, на высоте 400 километров продолжается слаженная командная работа. Каждая смена интернационального состава — это не только исследования, которые прокладывают человеку дорогу к Луне и Марсу, но и постоянный контроль за исправностью огромного комплекса.
Сейчас эту вахту несут семь человек, прибывшие на орбиту на двух разных кораблях. Американский Crew Dragon (миссия SpaceX Crew-12) доставил на станцию астронавтов NASA Джессику Меир, Джека Хэтэуэя, ЕКА Софи Адено и космонавта Роскосмоса Андрея Федяева. В свою очередь на российском «Союзе МС-29» прибыли космонавты Роскосмоса Петр Дубров, Анна Кикина и американский астронавт Анил Менон.
В рамках программы перекрестных полетов, выполняемых Роскосмосом и NASA, в экипаж американского корабля включается один российский космонавт, а в экипаж российского корабля — один американский астронавт. Эта схема необходима для обеспечения безопасности и непрерывного управления МКС. Главная цель программы — гарантировать, что в случае задержки пуска одного из кораблей или экстренной эвакуации части экипажа станция не останется без контроля. На борту всегда будут находиться квалифицированные операторы. Они смогут управлять как российским, так и американским сегментами.
МКС функционирует как платформа для долгосрочных научных исследований и технологических экспериментов в условиях микрогравитации. В рамках текущей экспедиции реализуется программа, сочетающая материаловедение, мониторинг здоровья человека в экстремальных условиях и техническое обслуживание бортовых систем.
Будни российского сегмента МКС: безопасность и материаловедение
На протяжении рабочих смен экипаж российского сегмента выполнял задачи по интеграции исследовательских методик и контролю состояния модулей для обеспечения их непрерывной работоспособности. Регулярный технический контроль необходим для поддержания заложенного ресурса станции и подтверждения полной безопасности среды обитания.
Кроме того, в середине сентября космонавты проводят плановое тестирование аппаратуры системы управления движением и навигации, а также проверяют контуры систем жизнеобеспечения «Электрон-ВМ» и «Воздух». Эти работы направлены на превентивное выявление любых отклонений в параметрах атмосферы и подготовку бортовых комплексов к интеграции нового научного оборудования.
В многоцелевом лабораторном модуле «Наука» бортинженеры Роскосмоса Петр Дубров и Анна Кикина сосредоточились на проверке функциональности и мониторинге работы исследовательского оборудования. Данный комплекс научной аппаратуры предназначен для термического воздействия на образцы материалов с одновременным удалением воздуха (вакуумированием) из рабочих зон. Проведенные тесты подтвердили готовность систем к экспериментам по изучению физико-химических процессов в условиях космоса. Цель этих работ — создание новых сверхпрочных сплавов и полупроводниковых кристаллов, выращивание которых на Земле невозможно из-за силы тяжести, вызывающей дефекты в структуре материалов.
Параллельно с научной деятельностью Дубров и Кикина провели мероприятия по обеспечению безопасности в рамках технического эксперимента «Бар». Они осмотрели и проинспектировали уплотнители переходных люков и элементов конструкции в модулях российского сегмента станции. Практический смысл эксперимента заключается в отработке технологий бесконтактного поиска мест утечек воздуха с помощью ультразвуковых датчиков и инфракрасных камер. Так экипаж может выявлять потенциальные зоны разгерметизации на самых ранних стадиях, задолго до того, как падение давления зафиксируют штатные датчики.
Космическая медицина: адаптация к невесомости
Медицинские и физиологические исследования составили важную часть рабочего графика российских космонавтов. Петр Дубров и Анна Кикина приняли участие в серии сеансов в рамках космического эксперимента «Виртуал». Космонавты поочередно использовали шлем виртуальной реальности со встроенной системой регистрации движений глаз. Данное исследование необходимо для сбора данных о том, как органы равновесия, вестибулярный аппарат и система ориентации человека в пространстве адаптируются к воздействию невесомости. Практическая цель эксперимента — понять, насколько надежно и точно космонавт может визуально отслеживать перемещение движущихся объектов на разных этапах полета. Эти данные помогут ученым оценить операторские возможности человека в условиях микрогравитации, что критически важно для проектирования систем ручного управления кораблями и посадочными модулями в будущих межпланетных миссиях.
В то же время бортинженер Андрей Федяев прошел обследование в рамках эксперимента «Лазма» по оценке периферического кровотока. С помощью носимых портативных лазерных анализаторов он измерил параметры микроциркуляции крови и окислительного метаболизма в биотканях. Полученные данные помогут специалистам понять механизмы перестройки человеческого организма под влиянием космических факторов. Смысл этого исследования заключается в фиксации того, как именно отсутствие гравитации заставляет жидкие среды организма перераспределяться от нижних конечностей к голове. Оптические датчики фиксируют тончайшие изменения кровотока в капиллярах, что позволяет ученым понять, как сосуды адаптируются к микрогравитации. Эти данные нужны для разработки индивидуальных программ профилактики, способных защитить сердечно-сосудистую систему человека во время длительных космических полетов.
Дополнительно Андрей Федяев провел тренировку с использованием профилактического вакуумного костюма «Чибис-М», создающего отрицательное давление на нижнюю часть тела, в чем ему помогала Анна Кикина. Этот медицинский комплекс предназначен для принудительного перемещения жидких сред организма от головы к ногам, имитируя действие земной гравитации. Регулярное использование снаряжения позволяет компенсировать эффекты микрогравитации и облегчает послеполетную адаптацию космонавтов к земным условиям. Практический смысл применения «Чибиса-М» заключается в превентивной тренировке сосудистой системы перед возвращением на Землю. В невесомости кровь приливает к верхней части тела, из-за чего естественные механизмы поддержания давления ослабевают. Если не проводить такие тренировки, сразу после приземления в условиях земного притяжения космонавт столкнется с резким оттоком крови от головы, что вызовет сильное головокружение или потерю сознания.
Свою рабочую смену Федяев завершил техническим обслуживанием элементов вентиляционной системы в модуле «Наука». Кроме того, он настроил автоматизированную фотоаппаратуру для дистанционного зондирования Земли, которая в автономном режиме зафиксировала изображения природных ландшафтов — горных массивов, озерных систем и пустынных регионов на Африканском континенте. Эти плановые работы по геомониторингу проводятся для сбора детальных данных об экологическом состоянии планеты, контроля динамики лесных или водных ресурсов и фиксации последствий климатических изменений.
Помимо задач внутри российского сегмента, космонавты взаимодействовали с коллегами по станции: Петр Дубров и Анна Кикина совместно с американскими специалистами провели компьютеризированные тесты для проверки изменений слуха в условиях повышенного рабочего шума внутри станции. Главная цель теста — постоянный контроль здоровья слухового аппарата экипажа. Внутреннее пространство МКС насыщено непрерывно работающими приборами, вентиляторами и насосами, создающими высокий уровень техногенного шума, который в ходе длительной экспедиции может негативно повлиять на слух.
Исследования США и ЕКА: биопечать в модуле Kibo
В американском сегменте Международной космической станции внимание было уделено экспериментам на стыке биологии и материаловедения, в частности — биопечати хрящевой ткани. В перспективе метод позволит создавать персональные имплантаты из собственных клеток пациента для лечения травм опорно-двигательного аппарата как на планете, так и во время будущих межпланетных миссий.
Процесс устроен как обычная трехмерная печать, но вместо пластика принтер слой за слоем выдавливает жидкий гель с живыми клетками. Главная сложность такой технологии на Земле заключается в том, что под действием силы тяжести эта полужидкая клеточная масса мгновенно растекается, не позволяя сформировать объемную конструкцию.
Чтобы обойти это ограничение в невесомости, командир станции Джессика Меир и бортинженер Софи Адено решили последовательную цепочку задач: они извлекли образцы живых клеток из инкубатора MERLIN, подготовили их к печати и загрузили в картриджи биопринтера Auxilium. Сами сеансы печати астронавты запустили внутри герметичного бокса Life Science Glovebox. Важная особенность данного комплекса — возможность удаленного управления процессами со стороны наземных научных команд, что существенно разгружает экипаж и освобождает время орбитальных инженеров для других технических задач.
Космическое производство: эксперимент MIYOKA
Другим направлением стала демонстрация возможностей автономного ремонта и производства электроники непосредственно на орбите. На протяжении двух дней Анил Менон выполнял эксперимент MIYOKA по изучению методов бессвинцовой пайки в невесомости. Сложность процесса в космосе заключается в том, что отсутствие гравитации полностью меняет физику растекания расплавленного металла, а выделяющиеся токсичные пары флюса не могут уноситься естественными потоками воздуха.
Чтобы решить эти проблемы на практике, Менон последовательно выполнил три задачи: в зоне технического обслуживания модуля Harmony он развернул защитный аппаратный бокс для локализации вредных испарений, смонтировал бортовое оборудование эксперимента и протестировал линии электропитания. Только после этого астронавт перешёл к практической части — успешно спаял компоненты на тестовой печатной плате, зафиксировал и сфотографировал полученные соединения.
Данные образцы космической пайки запланировано вернуть на Землю для проведения сравнительного анализа с эталонными платами, спаянными в наземных лабораториях. Практическая важность этого исследования критична для будущих дальних экспедиций: если сейчас при поломке электронного блока на МКС его просто заменяют новым с грузового корабля, то в дальнем космосе такой возможности не будет, и экипаж должен уметь надежно ремонтировать платы на компонентном уровне в условиях микрогравитации.
Техническое обслуживание МКС и логистика сегментов
Помимо научной работы, астронавты выполнили большой объем технического обслуживания. Анил Менон провел очистку сменного фильтрующего патрона для воды, интегрированного в систему генерации кислорода модуля Unity. Эта процедура критически важна для стабильной работы жизнеобеспечения станции, где кислород вырабатывается методом электролиза. Фильтр задерживает мелкий механический мусор, взвеси и продукты износа насосов, предотвращая блокировку каналов внутри электролизных ячеек. Своевременная замена патрона исключает аварийную остановку оборудования из-за падения давления в контуре и гарантирует бесперебойную подачу воздуха в жилые отсеки МКС.
Сразу после этого в шлюзовом отсеке Quest бортинженер провел функциональные тесты автономного спасательного реактивного ранца SAFER. Он используется в качестве аварийного средства самоспасания астронавта при случайном отрыве от станции во время внекорабельной деятельности. Смысл этой плановой проверки — убедиться в исправности реактивных микродвигателей на сжатом азоте. Если во время работы в открытом космосе астронавт сорвется с карабина страховочного фала, ранец SAFER позволит ему самостоятельно сманеврировать и вернуться к корпусу МКС.
В шлюзовом модуле Quest бортинженер Джек Хэтэуэй провел работы с системой контроля параметров бортовой атмосферы и смонтировал новый бак для хранения кислорода. Дополнительно он выполнил регламентную проверку литий-ионных аккумуляторных батарей, обеспечивающих автономное энергоснабжение скафандров, а также проверил картриджи, которые отвечают за поглощение и удаление углекислого газа из скафандров во время работы в открытом космосе.
Все эти технические регламенты направлены на плановую подготовку американских скафандров EMU к предстоящим выходам за борт. Многоразовые картриджи с оксидом металла требуют регулярного контроля состояния и очистки, поскольку исправная работа этой системы поглощения необходима для поддержания безопасного состава атмосферы внутри скафандра во время многочасовой работы в открытом космосе.
Командир станции Джессика Меир переставила сменные приборные ящики внутри универсальной стойки EXPRESS, которая обеспечивает питанием и связью десятки автономных научных приборов. Затем Меир провела ревизию складских зон модуля Harmony, освобождая место для грузов перед прибытием корабля SpaceX Crew-13. Смысл этой работы — обычная подготовка к разгрузке: прибывающий корабль доставит сотни килограммов нового оборудования, материалов для экспериментов и личных вещей. Экипажу нужно заранее освободить полки и расчистить проходы, чтобы сразу разложить новые грузы по местам и не загромождать станцию.
Биологические исследования и психологический климат
В это же время Джек Хэтэуэй работал в модуле Kibo, где демонтировал контейнеры завершенных экспериментов по выращиванию высших растений и установил новые биологические инкубаторы на специализированную стойку Saibo. В завершение смены Хэтэуэй произвёл забор проб теплоносителя из контура системы терморегулирования японского модуля, который интегрирован в общестанционную американскую систему охлаждения. Данные жидкие образцы будут доставлены на Землю для выявления признаков микробиологического загрязнения и коррозионно-активных химических соединений.
Практическая цель этого анализа — предотвратить сквозную коррозию или закупорку внутренних трубопроводов, охлаждающих бортовую электронику. В условиях замкнутой системы появление агрессивных химикатов или размножение бактерий в контуре охлаждения может привести к перегреву жизненно важных систем станции или к токсичной утечке внутрь обитаемых отсеков.
В рамках заботы о психологическом здоровье экипажа Джессика Меир провела сеанс психологической разгрузки по программе европейского исследования RelaxPro. Этот проект нацелен на разработку инструментов для снижения уровня стресса и нормализации сна у астронавтов в условиях длительной изоляции. Научный смысл программы заключается в поиске эффективных способов борьбы с психологической усталостью экипажа. В условиях постоянного шума аппаратуры, отсутствия привычной смены дня и ночи и высокой ответственности затяжной стресс накапливается, что напрямую снижает когнитивные функции специалистов и увеличивает риск человеческой ошибки при управлении станцией.
Вклад Европы: эксперименты в модуле Columbus
Бортинженер ЕКА Софи Адено провела серию работ в европейском лабораторном модуле Columbus. Она настроила и запустила исследовательский инкубатор и центрифугу Kubik, переведя комплекс в режим дистанционного управления операторами с Земли. Аппаратура нужна для изучения развития биологических образцов (семян растений, клеток, микроорганизмов) в условиях управляемой искусственной гравитации, которую создает встроенная центрифуга. Это позволяет ученым на Земле четко разделять эффекты чистой невесомости и влияние радиационного фона космического пространства.
Также Адено провела инвентаризацию и пополнение медицинских расходных материалов (пробирок для забора крови, игл и стерильных салфеток) в стойках комплекса Human Research Facility. Свою рабочую смену Софи завершила физической тренировкой на европейском усовершенствованном тренажере E4D (European Enhanced Exploration Exercise Device).
Данная сессия носила тестовый характер: собранные данные физических нагрузок помогут учёным оценить биомеханическую эффективность тренажера для поддержания мышечного тонуса и плотности костей в будущих межпланетных перелетах. Практическая важность испытаний E4D критична для здоровья человека в космосе: в условиях отсутствия осевой нагрузки на скелет организм начинает стремительно вымывать кальций из костной ткани (остеопения) и атрофировать мышцы. Новый комплекс призван объединить силовые и кардионагрузки в одном компактном устройстве, способном защитить опорно-двигательный аппарат экипажа во время многомесячных экспедиций за пределы земной орбиты.
Наконец, Адено провела плановый профилактический осмотр герметизирующих прокладок и уплотнителей переходных люков между модулями американского сегмента. Эта ежедневная рутина нужна для защиты стыковочных узлов от микроскопического мусора, ворсинок от одежды и налета. Даже одна застрявшая в уплотнителе нитка в условиях постоянного перепада температур за бортом может нарушить плотность прилегания люков и вызвать медленную, но опасную утечку воздуха из жилых отсеков в открытый космос.
Все, что нужно знать о МКС — где находится, из каких модулей состоит и сколько весит, — собрали здесь.
А тут ответили на 13 глупых вопросов о космической станции.
