Спейслэб

Спейслэб (англ. Spacelab) — это многоразовая космическая лаборатория, разработанная Европейским космическим агентством (ЕКА) для использования в грузовом отсеке американских космических кораблей «Спейс шаттл». Представляла собой модульную систему, состоявшую из герметичных и негерметичных секций, предназначенную для проведения широкого спектра научных экспериментов в условиях микрогравитации. Программа «Спейслэб» действовала с 1983 по 1998 год, совершив 22 полёта.

История

Предпосылки и разработка

В конце 1960-х годов, после завершения программы «Аполлон», Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) США приступило к разработке многоразовой транспортной космической системы — «Спейс шаттл». Одновременно возникла необходимость в создании универсального научного модуля, который мог бы размещаться в грузовом отсеке шаттла и использоваться для экспериментов в условиях невесомости.

В 1973 году НАСА предложило Европейской организации по космическим исследованиям (предшественнице ЕКА) принять участие в программе шаттла, создав для него орбитальную лабораторию. В 1974 году было подписано соглашение между НАСА и ЕКА, в рамках которого ЕКА взяло на себя разработку и строительство модуля «Спейслэб». Первый полёт шаттла состоялся в 1981 году, а первый полёт «Спейслэб» — в 1983 году.

Первый полёт (STS-9)

Первый полёт лаборатории «Спейслэб» состоялся 28 ноября 1983 года на шаттле «Колумбия» (миссия STS-9). Экипаж состоял из шести человек, включая первого астронавта ЕКА — немца Ульфа Мербольда. В ходе 10-дневной миссии было проведено более 70 экспериментов в области астрономии, физики, биологии и материаловедения. Полёт подтвердил работоспособность концепции и продемонстрировал преимущества многоразовой орбитальной лаборатории.

Последующие миссии

В период с 1983 по 1998 год было выполнено 22 миссии «Спейслэб». Среди наиболее значимых:

• STS-51-B (1985) — первая миссия с полностью европейским экипажем.
• STS-61-A (1985) — полёт с участием восьми астронавтов, включая представителей Германии, Нидерландов и Франции.
• STS-90 (1998) — последняя миссия «Спейслэб», посвящённая нейробиологическим исследованиям.

После завершения программы шаттла в 2011 году модули «Спейслэб» были выведены из эксплуатации. Некоторые из них были переданы в музеи, другие — переоборудованы для использования на Международной космической станции (МКС).

Конструкция и устройство

Модульная система

«Спейслэб» состоял из нескольких типов модулей, которые могли комбинироваться в зависимости от задач миссии:

• Герметичный модуль (Module) — цилиндрическая секция длиной до 7 метров, обеспечивающая астронавтам рабочую среду с нормальным атмосферным давлением. Внутри размещались стойки с научным оборудованием, системами жизнеобеспечения и хранения.
• Негерметичная платформа (Pallet) — открытая рама для установки приборов, требующих прямого контакта с космическим вакуумом (телескопы, спектрометры, детекторы частиц).
• Туннельный адаптер (Tunnel Adapter) — соединял герметичный модуль с кабиной шаттла, обеспечивая доступ астронавтов.
• Мостовой адаптер (Igloo) — герметичный контейнер для электроники, размещавшийся на негерметичной платформе.

Системы

• Электропитание — модуль получал энергию от топливных элементов шаттла (28 В постоянного тока).
• Терморегуляция — активная система жидкостного охлаждения поддерживала температуру в пределах 18–27 °C.
• Связь — передача научных данных и видеосигнала на Землю через спутниковую систему TDRS.
• Управление — бортовой компьютер (IBM AP-101) управлял экспериментами и сбором данных.

Классификация миссий

Миссии «Спейслэб» можно разделить по нескольким категориям:

По типу модуля

• Герметичные миссии — с использованием герметичного модуля (например, STS-9, STS-90).
• Негерметичные миссии — только с платформой (например, STS-41-B, STS-35).
• Смешанные миссии — комбинация модуля и платформы (например, STS-61-A).

По научной направленности

• Астрономия и астрофизика — наблюдения Солнца, звёзд и галактик (STS-35, STS-67).
• Науки о жизни — биология, медицина, физиология человека (STS-90, STS-95).
• Материаловедение — выращивание кристаллов, изучение сплавов (STS-9, STS-50).
• Физика жидкостей — капиллярные явления, конвекция (STS-42, STS-73).

Научные достижения

Астрономия

• STS-35 (1990) — миссия «Астро-1» с тремя ультрафиолетовыми телескопами. Получены изображения комет, галактик и остатков сверхновых.
• STS-67 (1995) — миссия «Астро-2» с улучшенными приборами, позволившими изучить спектры горячих звёзд и межзвёздной среды.

Биология и медицина

• STS-90 (1998) — миссия «Нейролаб» посвящена изучению влияния микрогравитации на нервную систему. Проведены эксперименты на крысах, рыбах и насекомых.
• STS-95 (1998) — исследования старения и иммунной системы с участием сенатора Джона Гленна, ставшего самым пожилым астронавтом (77 лет).

Материаловедение

• STS-50 (1992) — миссия «USML-1» с электромагнитной печью для выращивания кристаллов полупроводников. Получены образцы с минимальным количеством дефектов.
• STS-73 (1995) — миссия «USML-2» с установкой для изучения процессов горения и конвекции.

Значение и наследие

Вклад в науку

Программа «Спейслэб» позволила провести тысячи экспериментов, которые невозможно было бы выполнить в наземных условиях. Данные, полученные в ходе миссий, использовались для разработки новых материалов, лекарств и технологий. В частности, результаты экспериментов по кристаллизации белков помогли в создании более эффективных препаратов для лечения рака и других заболеваний.

Влияние на международное сотрудничество

«Спейслэб» стал первым крупным совместным проектом НАСА и ЕКА, заложив основы для будущего сотрудничества на МКС. Европейские астронавты получили опыт работы в космосе, а европейская промышленность — технологии для создания собственных модулей (например, «Коламбус» на МКС).

Техническое наследие

Конструкция «Спейслэб» была использована при разработке многоцелевого лабораторного модуля «Дестини» (США) и европейского модуля «Коламбус» на МКС. Системы терморегуляции и электропитания, созданные для «Спейслэб», стали основой для аналогичных систем на МКС.

Критика и ограничения

Высокая стоимость

Каждый полёт «Спейслэб» обходился в десятки миллионов долларов, что вызывало критику со стороны Конгресса США. После катастрофы шаттла «Челленджер» (1986) программа была приостановлена на два года.

Ограниченная грузоподъёмность

Максимальная масса полезной нагрузки «Спейслэб» составляла около 5 тонн, что ограничивало возможности установки тяжёлого оборудования. Для сравнения, современные модули МКС имеют массу до 15 тонн.

Технические проблемы

В ходе миссий возникали сбои в работе систем терморегуляции и связи. Например, на STS-9 из-за неисправности системы охлаждения пришлось сократить программу экспериментов.

Интересные факты

• Первый полёт «Спейслэб» (STS-9) стал первым полётом шаттла с шестью членами экипажа.
• В миссии STS-61-A (1985) участвовали восемь астронавтов — рекорд для шаттла.
• Модуль «Спейслэб» использовался для съёмок фильма «Космическая одиссея 2001 года» (наземные сцены).
• После завершения программы один из герметичных модулей был передан в Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики (США).

Источники

• NASA. «Spacelab: An International Success Story». NASA SP-487, 1987.
• European Space Agency. «Spacelab: The European Contribution to the Space Shuttle Program». ESA Publications, 1998.
• Jenkins, D. R. «Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System». Voyageur Press, 2001.
• David, S. F. «Spacelab: Science in Earth Orbit». Springer, 1995.
• «Spacelab Missions Summary». NASA Technical Reports Server, 1999.