Первая длительная экспедиция на МКС

Введение

Первое длительное пребывание человека на борту Международной космической станции

Экспедиция 1 стала первым длительным пребыванием на Международной космической станции (МКС). Экипаж из трех человек находился на станции 136 дней, с ноября 2000 года по март 2001 года. Это положило начало непрерывному присутствию человека на станции, которое продолжается и по сей день, начиная с Экспедиции 2, также состоявшей из трех членов экипажа, последовавшей сразу за Экспедицией 1. Официальное начало экспедиции состоялось 2 ноября 2000 года, когда экипаж пристыковался к станции на борту российского космического корабля "Союз ТМ-31", запущенного 31 октября 2000 года с космодрома Байконур в Казахстане. В ходе своей миссии экипаж Экспедиции 1 активировал различные системы на борту станции, распаковал доставленное оборудование, а также принял три экипажа шаттлов и два беспилотных российских грузовых корабля "Прогресс". Экипаж был очень занят на протяжении всей миссии, которая была признана успешной. Три шаттла доставили оборудование, запасы и ключевые компоненты космической станции. Первый из них, STS-97, пристыковался в начале декабря 2000 года и доставил первую пару больших американских фотоэлектрических панелей, увеличивших мощность станции в пять раз. Второй посетившей станцию миссией была STS-98, пристыковавшаяся в середине февраля 2001 года и доставившая исследовательский модуль Destiny стоимостью 1,4 миллиарда долларов США, впервые увеличивший массу станции до величины, превышающей массу станции "Мир". В середине марта 2001 года состоялся последний визит шаттла в рамках экспедиции – STS-102, основной целью которого был обмен экипажа Экспедиции 1 на следующий трехместный экипаж Экспедиции 2. Экспедиция завершилась, когда "Дискавери" отстыковался от станции 18 марта 2001 года. Экипаж Экспедиции 1 состоял из американского командира и двух россиян. Командир, Билл Шепард, ранее трижды летал в космос, все на миссиях шаттлов, длившихся не более недели. Русские Юрий Гидзенко и Сергей К. Крикалев оба ранее совершали длительные космические полеты на станции "Мир", причем Крикалев провел в космосе более года. Российское космическое агентство выразило обеспокоенность по поводу выбора Шепарда в качестве командира миссии из-за его недостатка опыта. Он был рад тому, что в 1998 году во время миссии STS-88 стал одним из первых людей, вошедших в модуль "Заря" (первый компонент космической станции), и с нетерпением ждал возвращения.

Expedition 1 was the first long duration stay on the International Space Station (ISS). The three person crew stayed aboard the station for 136 days, from November 2000 to March 2001. It was the beginning of an uninterrupted human presence on the station which continues as of Expedition 2, which also had three crew members, immediately followed Expedition 1. The official start of the expedition occurred when the crew docked to the station on 2 November 2000, aboard the Russian spacecraft Soyuz TM 31, which had launched on 31 October 2000 at the Baikonur Cosmodrome in Kazakhstan. During their mission, the Expedition 1 crew activated various systems on board the station, unpacked equipment that had been delivered, and hosted three visiting Space Shuttle crews and two uncrewed Russian Progress resupply vehicles. The crew was very busy throughout the mission, which was declared a success. The three visiting Space Shuttles brought equipment, supplies, and key components of the space station. The first of these, STS 97, docked in early December 2000, and brought the first pair of large U. S. photovoltaic arrays, which increased the station's power capabilities fivefold. The second visiting shuttle mission was STS 98, which was docked in mid February 2001 and delivered the US$1.4 billion research module Destiny, which increased the mass of the station beyond that of Mir for the first time. Mid March 2001 saw the final shuttle visit of the expedition, STS 102, whose main purpose was to exchange the Expedition 1 crew with the next three person long duration crew, Expedition 2. The expedition ended when Discovery undocked from the station on 18 March 2001. The Expedition 1 crew consisted of an American commander and two Russians. The commander, Bill Shepherd, had been in space three times before, all on shuttle missions which lasted at most a week. The Russians, Yuri Gidzenko and Sergei K. Krikalev, both had previous long duration spaceflights on Mir, with Krikalev having spent over a full year in space. Questions had been raised by the Russian space agency about the choice of Shepherd as mission commander due to his lack of experience. He had felt excitement to have been one of the first people to enter the Zarya module (the first component of the space station) in 1998, during STS 88, and was looking forward to returning.

Предыстория

Первым компонентом космической станции стал модуль "Заря", который был запущен без экипажа в ноябре 1998 года. После этого запуска и до начала экспедиции 1 состоялось пять пилотируемых полетов космических челноков и два беспилотных российских полета к МКС. Некоторые из этих полетов доставили крупные модули, такие как герметичные модули Unity и Zvezda, а также первую секцию интегрированной ферменной конструкции. Пилотируемые полеты использовались для частичной сборки МКС, а также для начала распаковки доставляемых запасов и оборудования. До начала экспедиции 1 Крикалев ожидал, что МКС будет очень похожа на его опыт работы на станции "Мир" десять лет назад, из-за физического сходства компонентов этих станций. Запуск экипажа экспедиции 1 произошел за неделю до президентских выборов в США, поэтому он не получил широкого освещения в Соединенных Штатах. На момент миссии ожидалось, что станция будет завершена в 2006 году и будет постоянно обитаема как минимум до 2015 года.

Основные моменты миссии

Три члена экипажа находились на борту Международной космической станции четыре с половиной месяца, с начала ноября 2000 года по середину марта 2001 года. Важными событиями этого периода стали трехнедельные визиты шаттлов, которые состоялись в начале декабря, в середине февраля и в конце экспедиции в марте.

STS-98

9 февраля 2001 года космический челнок «Атлантис» пристыковался к МКС, доставив на станцию пять членов американской команды STS-98. Миссия первоначально планировалась на середину января, но была отложена из-за опасений NASA относительно некоторых кабелей на шаттлах. В ходе этой миссии на станцию была доставлена американская лаборатория «Destiny» массой 16 коротких тонн. Установка проводилась с использованием роботизированного манипулятора «Canadarm» шаттла под управлением Марши Ивинс. Астронавты Томас Д. Джонс и Роберт Л. Курбим помогали в установке во время выхода в открытый космос. Модуль «Destiny» стоил 1,4 миллиарда долларов США и предназначался главным образом для проведения научных исследований. Во время выхода в открытый космос произошла утечка аммиачного хладагента, вызвавшая опасения загрязнения, когда Курбим подключал линии охлаждения к «Destiny». Два других выхода в открытый космос прошли без проблем. Пока челнок был пристыкован, управление ориентацией станции было переключено с двигателей на электрические гироскопы, установленные в сентябре 2000 года. Ранее гироскопы не использовались из-за отсутствия ключевой навигационной электроники. К концу миссии STS-98 экипаж экспедиции 1 находился на станции более трех месяцев, и Шепард заявил, что готов вернуться домой. NASA использовало несколько методов, чтобы предотвратить негативное воздействие психологического барьера, известного как «трехмесячная стена», который вызывал депрессию у предыдущих астронавтов. Например, экипажу было предоставлено больше времени для общения с семьями по видеосвязи, а также им рекомендовали смотреть фильмы и слушать любимую музыку. Он оставался пристыкованным до прибытия экспедиции 2, после чего был намеренно уничтожен при входе в атмосферу, как и все космические корабли «Прогресс».

STS-102

Космический челнок "Дискавери" состыковался с МКС 10 марта 2001 года, доставив на станцию новый долгосрочный экипаж из трех человек экспедиции 2, а также четырех членов экипажа STS-102 для кратковременного пребывания. Спустя несколько часов после стыковки открылся люк, и все десять астронавтов поприветствовали друг друга, установив новый рекорд по количеству людей, одновременно находящихся на МКС. На следующий день после стыковки американские астронавты Джим Восс и Сьюзан Хелмс начали выход в открытый космос, который продлился почти девять часов и до сих пор является рекордом по продолжительности выхода в открытый космос, по состоянию на август 2010 года. Большая продолжительность выхода была частично вызвана допущенными ошибками, в том числе случайной потерей небольшого инструмента, оброненного Воссом. Не сумев его вернуть, инженеры НАСА отследили инструмент и приняли решение 14 марта использовать двигатели "Дискавери" для подъема станции на четыре километра, чтобы избежать столкновения МКС с обломком космического мусора. Утром 14-го астронавтов разбудила песня "Should I Stay or Should I Go" группы The Clash, по просьбе жены Шепарда. Шепард, бывший морской котик, сказал во время церемонии смены экипажа: "Пусть благожелательность, дух и чувство миссии, которые мы испытывали на борту, сохранятся. Управляйте ею умело". Командир "Дискавери" Джим Уэзерби сказал: "Капитан Шепард и его экипаж, мы восхищаемся вами, готовясь к вашему возвращению домой. Это была тяжелая работа для вас. Этот корабль не строился в тихой гавани, он строился в открытом море". Через два дня после посадки, по совпадению, станция "Мир" была намеренно затоплена в атмосфере, завершив свои 15 лет на орбите.

Ежедневная деятельность

В обычный день каждый член экипажа делил свое время между физическими упражнениями, сборкой и обслуживанием станции, экспериментами, связью с наземным персоналом, личным временем и удовлетворением физиологических потребностей (таких как отдых и питание). Ежедневный график экипажа обычно велся по UTC; например, типичное утро планировалось начинать с электронного сигнала будильника примерно в 05:00 UTC. Однако во время экспедиции более типичным временем пробуждения было между 06:00 и 07:00 UTC. После сигнала будильника экипажу давалось время привести себя в порядок, позавтракать и прочитать электронную почту, отправленную с Земли специалистами центра управления полетами. Большинство дней заканчивались просмотром фильма – целиком или частично; это способствовало сплочению экипажа и их психологическому благополучию. Важной частью распорядка дня были регулярные физические упражнения. Для этого в их распоряжении было три тренажера: велоэргометр, беговая дорожка (TVIS) и тренажер для силовых упражнений (IRED). Велоэргометр вышел из строя в середине декабря 2000 года и был отремонтирован только в марте. Беговая дорожка, которая удерживала космонавта на месте с помощью эластичных тросов, была разработана для снижения вибраций, возникающих при беге. Обычная беговая дорожка создавала бы достаточную вибрацию, чтобы сотрясти станцию и потенциально повлиять на чувствительные научные эксперименты, проводимые на борту. В конце февраля беговая дорожка дала сбой, но специалисты по обслуживанию устранили проблему в течение недели. Российские технологии не использовали спутники, поэтому они были ограничены сеансами связи при пролете над Землей (называемыми "comm pass"), которые длились всего 10–20 минут. С прибытием солнечных батарей на STS 97 они активировали оборудование для ранней связи в S-диапазоне в модуле Unity, что обеспечило более непрерывную связь с центром управления полетами в Хьюстоне через сеть спутников слежения и ретрансляции данных NASA. Во время STS 106 в сентябре 2000 года на станцию было доставлено оборудование для любительской радиосвязи. Первый сеанс связи с Землей экипажем экспедиции 1 состоялся 13 ноября 2000 года при пролете над Москвой, вскоре после чего была установлена связь с Центром космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Экипаж сообщил, что "качество звука при радиосвязи остается значительно выше, чем по другим каналам". Из-за высокой скорости космической станции окно для радиосвязи длилось всего 5–10 минут, чего обычно хватало для 10–20 вопросов.

In a typical day, each crew member divided his time between physical exercise, station assembly and maintenance, experiments, communications with ground personnel, personal time, and bio needs activities (such as rest and eating). The crew's daily schedule usually operated on UTC; for example, a typical morning had been scheduled to begin with an electronic wake up tone at about 05:00 UTC. But during the expedition, a more typical wake up time was actually between 06:00 and 07:00 UTC. Following the wake up call, the crew was given some time to clean up, have breakfast, and read e mail which had been uplinked to them from flight controllers. Most days ended with some entertainment, with the crew watching all or part of a movie; this was thought to be good for crew bonding as well as their psychological well being. An important part of the crew's schedule was regular exercise. They had three pieces of equipment for this: a stationary bicycle, a treadmill (TVIS), and a resistance device (IRED) for weight lifting. The bicycle malfunctioned in mid December 2000, and wasn't fixed until March. The treadmill, which used bungee cords to keep the crew member in place, was designed to reduce the vibrations caused by running. A normal treadmill would have produced enough vibrations to shake the station, and potentially affect the sensitive science experiments on board. The treadmill malfunctioned near the end of February, but some in flight maintenance fixed the problem within a week. The Russian technology didn't have the use of satellites, so they were restricted to ground passes (called a "comm pass") which lasted for only 10–20 minutes. With the arrival of the solar arrays on STS 97, they activated the S band Early Communication gear in the Unity Module, allowing for more continuous communication with Mission Control in Houston via NASA's network of Tracking and Data Relay Satellites. During STS 106 in September 2000, the equipment for a ham radio was delivered to the station. The first 'ham' contact with the ground by the Expedition 1 crew was on 13 November 2000 on a pass over Moscow, shortly followed by contact with Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. The crew reported that "Voice quality of ham radio continues to be well above any of our other links." Due to the speed of the space station, the window of radio contact only lasted for 5–10 minutes, which was usually enough for 10 to 20 questions.

Научная деятельность

В отличие от последующих экспедиций, экипаж экспедиции 1 имел относительно небольшое количество научных экспериментов для проведения из-за приоритета, отданного строительству станции. Как и в предыдущих миссиях, астронавты сделали множество фотографий Земли со станции – более 700, которые были предоставлены в свободный доступ. Эти наблюдения Земли с экипажем предназначены для регистрации динамических событий на поверхности Земли, таких как штормы, пожары или вулканы. Например, на фотографии от 1 января 2001 года запечатлена гора Кливленд на Аляске с облаком дыма, предшествующим извержению в следующем месяце. 23 января 2001 года экипаж наблюдал уникальный вид шлейфа вулканического пепла, поднимающегося от Попокатепетеля, действующего вулкана, расположенного в 70 километрах к юго-востоку от Мехико. Эксперимент по выращиванию белковых кристаллов, который также проводился на предыдущих миссиях шаттлов, был примером эксперимента, не требующего сложного обслуживания. Целью было получение более качественных кристаллов белка, чем те, что можно получить на Земле, что позволило бы создать более точную модель белковых структур. Из 23 протеинов и вирусов, исследованных в ходе экспедиции 1, успешная кристаллизация была достигнута только для четырех, что оказалось ниже прогнозируемого показателя. К важным моментам видеоматериалов относятся первое посещение модуля Destiny во время STS-98, принятие душа и бритье экипажем экспедиции 1 в условиях невесомости, а также стыковка STS-102 и последующая передача смены экипажу экспедиции 2.