Час прощатися: 2030 року МКС припинить своє існування

Найдорожчий побудований людиною об’єкт, за версією Книги рекордів Гіннеса, скоро перестане існувати. Хоча спочатку виведення з експлуатації Міжнародної космічної станції (МКС) було заплановане на 2024 рік, це станеться лише за шість років, у 2030-му. У NASA затвердили це рішення і навіть вибрали апарат, який зведе станцію з орбіти — ним стане Deorbit Vehicle, розроблений компанією SpaceX.

Ми вже розповідали історію створення МКС і пояснювали принцип її роботи. Тепер розберемося, чому час прощатися з нею назавжди.

Останні три роки МКС стає чимдалі “проблемнішою”

МКС почали експлуатувати з 1998 року, коли зістикувалися американський і російський космічні модулі. З листопада 2000-го вона безперервно заселена людьми, і на сьогодні її відвідали понад 270 астронавтів із 22 країн. Останнім часом функціонування станції підтримували 14 країн і п’ять космічних агентств (США, Європи, Канади, Японії та росії) — це вони раніше погодили її роботу і, відповідно, фінансування: спершу до 2024 року, потім ще на шість років.

Від початку термін служби її оригінальних компонентів розрахований на 30 років, а на момент завершення роботи вік станції становитиме 32 роки. МКС старіє набагато швидше за людське тіло, і в цього незворотного процесу давно з’явилися симптоми, які неможливо ігнорувати. Щонайменше тому, що від них залежить безпека не тільки астронавтів на станції, а й людей, які живуть на Землі.

Проблеми з герметичністю

Останні п’ять років на борту МКС фіксують витоки повітря, і проблема лише посилюється. За результатами аудиту NASA її називають “головним ризиком безпеки”, що безпосередньо впливає на можливість астронавтів залишатися на борту МКС до 2030 року.

Постраждала зона — в російському сегменті, у службовому модулі “Звезда”. Хороша новина полягає в тому, що цей сегмент можна ізолювати, погана — що масштаби витоку зростають. За історичного мінімуму 0,09 кг і норми до 0,27 кг на день, у лютому 2024 року витік сягав уже 1 кг за добу, а ще за два місяці втрачалося 1,6 кг щодня. Хоча NASA називає ситуацію контрольованою, ризики від витоку становлять п’ять балів за п’ятибальною шкалою. А шанси на усунення проблеми вкрай низькі: ремонт і необхідне обслуговування ускладнюються через віддалене розташування станції — на відстані близько 400 км від Землі.

Застарілі скафандри

“Вікові” зміни торкнулися не лише основних компонентів МКС, а й скафандрів, що на ній використовуються. NASA називає їх одномісними космічними кораблями, що захищають астронавтів від перегріву та охолодження, радіації та космічного пилу, утримують воду для пиття та доставляють кисень під час виходу у відкритий космос. Спорядження, що використовується на станції, не є сучасним. Під час роботи з ним виникають проблеми — про це заявив астронавт NASA і командир Crew 8 Метью Домінік після повернення з МКС у жовтні 2024-го. Він розповів про скафандри, яким уже кілька десятків років. EMU (Extravehicular Mobility Unit) розробили ще в 1970-х, а почали експлуатацію з 1980-х у програмі Space Shuttle, а пізніше й на МКС. Проблеми з ними фіксують з 2013-го. Найсерйознішою став витік охолоджувальної рідини, коли шолом італійського астронавта Луки Пармітано наповнився водою під час виходу у відкритий космос.

Заручники на МКС

Космічному кораблю Starliner компанії Boeing належало доставити двох американських астронавтів на МКС на початку червня 2024 року, а вже через вісім днів — повернути їх на Землю. Стикування пройшло успішно, але астронавти не дісталися додому ані в червні, ані навіть у лютому 2025 року, коли готувався цей матеріал. NASA у викривальному звіті звинуватило Boeing у “недотриманні стандартів контролю якості”, через що астронавти залишаться на МКС щонайменше до березня 2025 року.

Зусилля, яких докладали в Boeing, протягом місяців виявлялися неефективними. Проблема полягала в неправильно зібраному куполі паливного бака з рідким киснем. І хоча в Boeing стверджують, що капсула все ще здатна доправити астронавтів додому, цього так і не сталося впродовж багатьох тижнів.

Астронавти на борту космічної станції — у безпеці, і в них достатньо запасів їжі, проте медики дедалі активніше висловлюють побоювання щодо їхнього здоров’я. Першою почала втрачати вагу Суніта Вільямс, а за нею і Баррі Вілмор, що, найімовірніше, пояснюється природними причинами через тривале перебування в умовах низької гравітації. Крім того, обидва астронавти вже зазнали значного впливу радіації. У NASA ретельно стежать за їхнім здоров’ям і очікують повернення на Землю, щоб провести обстеження.

Цей інцидент — не єдиний: у листопаді 2024 року було госпіталізовано весь екіпаж із чотирьох астронавтів місії Crew 8 одразу після їхнього повернення з МКС на борту космічного корабля Dragon. NASA не оприлюднило причини госпіталізації — відомо тільки, що під наглядом медиків у лікарні зостався лише один член екіпажу.

Кент Ромінгер, колишній астронавт і член комітету Консультативної групи з безпеки в аерокосмічній сфері (ASAP), заявив, що “і NASA, і SpaceX слід зосередитися на безпечній експлуатації Crew Dragon і не сприймати будь-які “нормальні” операції як належне”. Він акцентував на тому, що безпечна експлуатація потребує значної уваги до деталей, оскільки обладнання старіє, а темпи його експлуатації збільшуються.

Два інциденти, що сталися за короткий проміжок часу, не мають безпосереднього стосунку до самої Міжнародної космічної станції, проте змушують використовувати її назву в інфоприводах, прямо пов’язаних зі здоров’ям людей. А це лише посилює побоювання щодо її безпеки та придатності до подальшої експлуатації.

Нагадаємо, приватні компанії Boeing і SpaceX, які залишаються найсильнішими конкурентами, ще 2014 року уклали угоди з NASA і почали шукати шляхи відправлення в космос комерційних екіпажів. Сумарно вони отримали на реалізацію цих планів $6,8 млрд. Імовірно, інтерес NASA до програми Boeing скоротиться, а співпраця зі SpaceX продовжиться — компанія вже неодноразово успішно зістиковувала свій космічний апарат з МКС.

Неконтрольоване космічне сміття та інші проблеми на орбіті

Космічне сміття 2021 року вже називали однією з найглобальніших проблем у космосі. Нині на низькій навколоземній орбіті за понад 60-річну історію запусків накопичилося десятки тисяч його фрагментів. Це мертві супутники та їхні частини, уламки від зіткнень, а також мотлох, що з’явився внаслідок космічної діяльності, наприклад, під час розділення ступенів.

За останні кілька років ситуація значно погіршилася, і до цього причетна МКС — як прямо, так і опосередковано. Що більше супутників запускають у космос, то вищий ризик їхнього зіткнення з космічною станцією. Великі шматки космічного сміття змушують її здійснювати незаплановані маневри, щоб уникнути удару. А це призводить до збільшення витрат палива (за різними оцінками, в середньому 10% понад необхідний обсяг) і виливається у величезні фінансові витрати — до $1 млн на кожен маневр! У деяких ситуаціях астронавти змушені ховатися або коригувати терміни своїх виходів у відкритий космос. Це не проста обережність: у NASA стверджують, що навіть мікроскопічна частинка космічного сміття, поціливши в МКС, може призвести до проблем у її роботі.

Незаплановані маневри спричиняють не тільки уламки, але й справні супутники на низькій навколоземній орбіті. У березні 2022 року МКС вимушено маневрувала, щоб уникнути зіткнення з аргентинським супутником земного спостереження ÑuSat 17. А в листопаді 2021 року фрагмент сміття, залишений протисупутниковою системою ASAT, змусив членів екіпажу МКС одягнути скафандри, очікуючи завершення інциденту.

Критика

Хоча маневри МКС не є чимось надприродним, величезна космічна станція останнім часом позапланово рухається частіше, ніж будь-коли раніше. Це вимагає збільшення і без того значних витрат на станцію — тільки NASA витрачає на неї понад $3 млрд на рік (приблизно третина всього бюджету на реалізацію пілотованих програм). Технічне обслуговування станції коштує надто дорого і може бути невиправдано небезпечним, зокрема через великий кут нахилу її орбіти. Якщо російській стороні це спрощує запуски, то для американської все рівно навпаки. Причому про це було відомо ще на етапі проєктування МКС, коли цей факт озвучили в Тихоокеанському астрономічному співтоваристві.

Високі витрати, проблеми на орбіті та безпека астронавтів постійно стають приводами для критики МКС. У США часто лунають тези, мовляв, вивільнені кошти можна було б із більшою користю витратити на безпілотні польоти для дослідження ближнього космосу або реалізацію наукових програм на Землі. Тим паче, що багато наукових експериментів, запланованих на МКС, можна було б провести простіше та дешевше на спеціальному літаку, що рухається параболічною траєкторією. Частина досліджень неможлива просто тому, що на станцію складно доставити відповідну апаратуру. А вже завершені, зокрема щодо впливу космічних польотів на людину (нервову систему, біологічні процеси, ниркове каміння), були сприйняті радше негативно. Причина — в їхній низькій практичній користі, адже більшість космічних програм у найближчому майбутньому передбачатиме запуски безпілотних кораблів, не враховуючи випадків космічного туризму, які ще не стали масовими.

Як і будь-якому старому космічному кораблю, МКС потрібен ремонт і обслуговування, що ускладнюються, зокрема, її віддаленим розташуванням. У звіті “Управління ризиками NASA для підтримки роботи МКС до 2030 року” йдеться, що все — від проблем із ланцюжком поставок для ремонту до раптового удару мікрометеорита — становить критичні ризики для станції.

Якщо все так погано, чому МКС продовжить працювати після 2024 року?

Всупереч усім факторам, які буквально кричать про необхідність виведення МКС з експлуатації, цю операцію відкладено до 2030 року, хоча спочатку планували на 2024-й. Це пояснюється тим, що для NASA і США Міжнародна космічна станція служить символом та інструментом американського лідерства в космічних науках і дослідженнях. США, наприклад, так демонструють свою технологічну перевагу та інноваційні досягнення на міжнародній арені.

Крім цього, підтримка МКС позитивно впливає на розвиток комерційного сектора космонавтики, включно з розробкою космічних технологій і послуг аж до будівництва нових космічних станцій у майбутньому. Пов’язані з МКС наземні програми допомагають привертати увагу нових поколінь до наукових та інженерних спеціальностей. А це, знову ж таки, необхідно для подальшого прогресу науково-технічного потенціалу країни. Іншими словами, Вашингтон інвестує в МКС, щоб зберігати конкурентоспроможність держави на міжнародній арені та ефективно протистояти росії з Китаєм, які також розвивають свої космічні програми.

Китай поступово перетворюється на ще одного повноправного гравця в космосі — всього за кілька років країна самостійно здійснила все те, чого раніше домоглися США, і нарешті завершила будівництво своєї космічної станції “Тяньгун”. Тепер на низькій навколоземній орбіті перебуває її основний модуль “Тяньхе”, і два експериментальних — “Веньтянь” і “Ментянь”, призначені для досліджень у галузі біомедицини, астрономії, фізики та інших наук.

“Тяньгун” має пропрацювати від 10 до 15 років, після чого термін її експлуатації можуть продовжити за аналогією з МКС. Ще одна схожість полягає в тому, що на борту китайської космічної станції дозволять іншим країнам проводити свої експерименти, однак партнерство з NASA на даному етапі неможливе. Агентству заборонено це з міркувань національної безпеки відповідно до “поправки Вульфа”, ухваленої Конгресом 2011 року. Утім, розвиток міжнародних відносин у сфері космосу не є головним пріоритетом і для самого Китаю. Він вважає за краще використовувати “Тяньгун” для демонстрації своїх лідерських позицій, а також як символ незалежності від космічних програм і агентств інших країн.

Завершення будівництва станції “Тяньгун” уже дозволило КНР стати повноправною космічною державою. Ян Осбург, аерокосмічний інженер з Rand Corporation, зазначає: “Ми більше не можемо вважати само собою зрозумілим, що ми — впливові фігури (big dogs) у космосі. Для США і союзників це сигнал, аби не опускати руки”. Він також висловив побажання, що саме США мають визначати тон у космосі, а не авторитарні держави на кшталт Китаю. І хоча Штати не можуть ігнорувати ці важливі геополітичні наслідки від початку роботи “Тяньгун”, за фактом вони не в змозі протиставити Китаю гідну альтернативу в найближчому майбутньому. І це теж сприяло зрушенню термінів завершення експлуатації МКС, попри те що вона старіє і стає дедалі проблемнішою.

Як ухвалювали рішення про виведення з орбіти МКС

Після завершення будівництва МКС важила трохи більше 420 000 кг. Якщо дозволити такому великому об’єкту неконтрольовано зійти з орбіти, це загрожує катастрофою. Станцією керують кілька країн, тож і рішення про її виведення з експлуатації має ухвалюватися спільно. Спочатку представники NASA звернулися до російської сторони, оскільки саме вона керує рухом космічної станції. Однак запропоноване нею рішення виявилося нежиттєздатним — навіть потужності всіх її “Прогресів” (космічних кораблів, які використовуються для розгону) було б недостатньо, щоб організувати контрольоване сходження.

Розібрати і спустити фрагменти МКС частинами теж неможливо, адже від самого початку станція спроєктована для складання в космосі, але не навпаки. А те, скільки коштувало б розбирання і подальший спуск, за попередніми підрахунками, стало б непосильним для NASA. Це без урахування того, що досі не побудовано настільки великого космічного корабля, здатного опустити на Землю окремі фрагменти станції. Цим же пояснюються і складнощі з ремонтом основних модулів, які встигли зноситися, — наявні на сьогодні кораблі можуть доставити на МКС хіба що сонячні панелі та інше дрібне обладнання.

У результаті міжнародні партнери домовилися почати пошук підрядника, який зведе МКС з орбіти, і доручили це завдання NASA. А вже агентство обрало приватну компанію SpaceX, яка на той момент здобула успішний досвід польотів у космос. Другу заявку тоді подавала компанія Northrop Grumman — провідний американський постачальник твердопаливних ракетних двигунів для національної безпеки та оборони.

Аби спустити МКС з орбіти, SpaceX надасть свій космічний корабель United States Deorbit Vehicle (USDV), що являє собою вдосконалену версію Dragon, і отримає за це $843 млн. Після завершення будівництва володіти і керувати цим кораблем буде NASA. Очікується, що екіпаж USDV покине МКС, коли висота її орбіти знизиться до 330 км. Станція плавно знижуватиметься впродовж шести місяців до моменту остаточного сходження в Тихому океані — під це завдання там уже знайдено ділянку завширшки близько 2000 км.

Що буде, коли МКС остаточно припинить існування

Виведення з експлуатації МКС для NASA — це насамперед величезні вивільнені суми, навіть якщо водночас агентство продовжить орендувати потужності на комерційних космічних станціях. Зазначені кошти підуть на управління польотами, оплату праці співробітників і підтримку низки супутніх операцій. Передбачувана економія вже у 2031 році становитиме $1,3 млрд і досягне $1,8 млрд у 2033-му. “Цю суму можна використовувати для ініціатив NASA з дослідження далекого космосу, що дасть змогу агентству глибше і швидше вивчити його. Також вона може бути корисною для інших програм NASA, зокрема, місій Artemis”, — ідеться у звіті про перехід МКС під назвою International Space Station Transition Report.

Наразі у США і NASA не обговорюють можливість будівництва альтернативи МКС, натомість планують розвивати партнерські відносини з приватними компаніями. В агентстві заявили про початок розробки космічної станції, яка буде побудована і залишиться в експлуатації в однієї з приватних компаній — Axiom Space, Voyager Space або Blue Origin. Кожній з них NASA вже виділило по кілька сотень мільйонів доларів, а також планує надати їхнім фахівцям накопичену за багато років експертизу.

Один із таких проєктів — Orbital Reef, запропонований компанією Blue Origin Джеффа Безоса та її партнером Sierra Space Corporation. Він передбачає будівництво досить великої космічної станції для наукових експериментів, космічного туризму і навіть розміщення виробничих потужностей. Компанія Axiom Space, яка 2022 року здійснила перший комерційний політ на МКС, планує збудувати власну космічну станцію, що вільно пересуватиметься, з дослідницькою лабораторією і кількома екзотичними об’єктами на кшталт кіностудії.

Подібні амбіційні плани має й Northrop Grumman — передбачається, що її космічна станція буде оснащена зовнішніми роботизованими елементами управління, щоб проводити технічне обслуговування замість астронавтів. За одними даними, NASA планує зрештою обрати єдиного великого партнера, за іншими — має намір працювати одразу з кількома приватними компаніями. Утім, усі проєкти поки що в зародковому стані, і не можуть розраховувати на гарантований успіх навіть у тому разі, якщо вже отримали фінансування від агентства — у будь-який момент плани кожної зі сторін можуть змінитися.

Натомість паралельно ми спостерігаємо за розвитком ще одного великого проєкту, в якому, крім NASA, беруть участь ще кілька космічних агентств — європейське, японське, канадське і дубайське. Отже, планується до кінця 2020-х років побудувати космічну станцію Gateway (вона ж Lunar Gateway) за межами низької навколоземної орбіти. Вона відіграватиме важливу роль у програмі Artemis після 2024 року і дасть змогу забезпечити присутність людини на Місяці та Марсі.

Міжнародна космічна станція вже третє десятиліття поспіль залишається символом науково-технічного прогресу. Вона стала платформою для унікальних досліджень і об’єднала зусилля вчених з різних країн, показавши, що космос може бути місцем для мирної продуктивної взаємодії. Однак, як і будь-який рукотворний предмет, МКС застаріла і вимушено сходить з орбіти і в прямому, і в переносному сенсі. Але людство не має наміру зупинятися — навпаки, визначає собі нові амбітні цілі в космосі та прагне до реалізації не настільки масштабних, але не менш важливих проєктів.