Кто построил МКС? (Двухсерийный телеспектакль)
Первая серия – в двух эпиграфах, трёх дисклеймерах и трёх разговорах,
с циничным домашним заданием и сентиментальными танцами.
Недавно прошёл юбилей МКС – 20 лет непрерывной работы станции с экипажами.
Поскольку он сопровождался некоторым всплеском гордости за отечественную космонавтику – в прессе и особенно в блогосфере – то было бы полезно добавить к этим разговорам простых цифр. А то уж очень бодро сетевые знатоки рассказывают про построенную Россией «половину МКС». Или даже просто про «построенную Россией МКС», поскольку у этих пиндосов никакого практического опыта в строительстве орбитальных станций – не было. Ну, какого именно опыта не было у НАСА – с уже выполненными программами SkyLab, SpaceLab и SpaceHub – это разговор отдельный. И длинный. Поэтому в этом посте я оставлю в стороне сопоставление накопленного опыта, и разберу только материальные результаты строительства.
Два предварительных замечания, типа эпиграфы:
Эпиграф первый – по блоку Заря.
Блок Заря были построен и запущен на деньги НАСА – целиком и полностью.
Техзадание на этот блок было разработано НАСА – тоже целиком и полностью.
Блок Заря является собственностью НАСА, причем не «формально», а юридически.
И физически – тоже: никаких работ по модификации Зари – без разрешения и участия (наблюдения) специалистов НАСА – проводиться не может.
Поэтому, большая просьба – воздержаться от дискуссий по теме «кому на самом деле Заря принадлежит?» Пустое.
И вопрос «А почему на сайте РКК Энергия модуль Заря указан в разделе "Российский сегмент МКС"?» тоже задавать не надо. Пустое.
Эпиграф второй – экономического анализа (типа – «кто сколько потратил на МКС?») здесь не будет.
Во-первых, потому, что коэффициенты конверсии и инфляции у доллара, иены и евро – непостоянны, и меняются во времени. Соответственно, перевод из одной валюты в другую – в ретроспективе – не так прост. С рублями – всё несколько сложнее, и не только из-за припадочного характера рублёвой инфляции.
Но ещё и потому (во-вторых), что рубль умеет испаряться в виолончельные офшоры, и те рубли, что (вроде бы) полагалось использовать для развития российского Космопрома – они в результате развивают кораблестроение элитных яхт в Италии или рынок недвижимости (тоже элитной) на Островах Зелёного Мыса.
Поэтому никакой бухгалтерии здесь не будет.
А разговор пойдёт только о килограммах, кубометрах и киловаттах. А потом будет ещё разговор про строителей – но это уже во второй серии.
РАЗГОВОР ПЕРВЫЙ – про КИЛОГРАММЫ
Выведение груза на орбиту остаётся и по сей день серьёзной технической проблемой. Соответственно, общий вес конструкций российского и американского сегментов – это вполне удобный критерий для сравнения. Однако, как и во всяких скрупулёзных подсчётах, тут есть масса деталей – мелких и не очень мелких, и в них надо разбираться. Поэтому –
Дисклэймер №1:
На вопрос типа «А у вас получается общий вес МКС меньше 350 тонн, а в вики написано, что МКС весит 420 тонн. Вот как вам после этого верить?» – ответа не будет.
Точнее, ответом будет бан.
Потому что если вы не понимаете, почему вес пустых кухонных шкафчиков, указанный в накладной доставки из Икеи – меньше веса тех же шкафчиков – но уже собранных и набитых всякой всячиной – вам не место у меня комментах. Не тот уровень интеллекта.
Далее, по поводу упомянутой массы деталей.
Одна деталь здесь такая – некоторые (многие) модули доставлялись на МКС, скажем так – не в полном комплекте. Кое-что доставлялось позже, другими рейсами. Например, запчасти и/или инструменты для обслуживания. И строго говоря, подобные добавки следует отнести скорее к конструкции «шкафчика», а не к «кухонной утвари». Т.е., следовало бы включать эти добавки в вес модуля. Но я выбрал другой подход – совершенно формализованный: во всех случаях я брал вес модуля – «по доставке на МКС». Достоинства такого подхода: простота и, главное, воспроизводимость результата. То есть, каждый, кто захочет повторить мои расчёты – он просто берёт пресс-релиз по запуску соответствующего Шаттла и находит в нем раздел «Вес Грузов» (простота). И в результате сумма получается такая же, как и у меня (воспроизводимость).
Результаты представлены ниже на Рисунке 1, левая панель:
на российский сегмент приходится 9.5% массы МКС.
Здесь, по массе, российская «половина МКС» получилась меньше одной десятой.
РАЗГОВОР ВТОРОЙ – про КУБОМЕТРЫ
Ну, здесь всё немного проще, чем с килограммами – меньше нюансов.
Но всё-таки нюансы есть, например – «герметизированный объём» и «обитаемый объём».
Первый – это объём, ограниченный герметичной оболочкой модуля. Второй – это объём внутри герметичной оболочки и НЕ занятый аппаратурой. Соответственно, обитаемый объём – заведомо меньше (и иногда сильно меньше) герметизированного объёма. Этим пользуются некоторые рунетные специалисты, и я не раз видел следующий несложный фокус. При сравнении корабля Союз с Джемини – для Союза берут герметизированный объём, но сравнивают его – с обитаемым объёмом Джемини. И с помощью такого легкого движения руки Джемини превращается в «очень тесный корабль».
Так вот, здесь я использовал только герметизированные объёмы. Поэтому –
Дисклэймер №2:
Не надо «перепутывать» герметизированный и обитаемый объём. У меня в журнале этот фокус не прокатит.
Отдельной строкой – не надо умножать число Пи на квадрат максимального радиуса модуля и его же максимальную длину.
Попытка представить произведение как «объём» даст вполне предсказуемый результат (см. Дисклэймер №1).
Результаты представлены выше, на Рисунке 1, правая панель:
на российский сегмент приходится 14.2 % объёма МКС.
Здесь, в мартышках по объёму, «половина» получилась – одной седьмой.
РАЗГОВОР ТРЕТИЙ – про КИЛОВАТТЫ
На орбите - для пилотируемого корабля/станции - работает принцип, который формулируется всего тремя словами:
«Электричество – это жизнь»
И это не литературная метафора и не художественная гипербола – это суровая правда жизни.
Даже хуже – это жестокаяправдасмерти.
*** На аварийном корабле (или станции), где электричество кончилось совсем – экипаж погибнет задолго до окончания запасов еды-воды-кислорода, в течение считанных часов после окончания электричества. Потому что без электричества => не работает вентиляция => не действуют углекислотные скруберы => экипаж погибнет от отравления выдыхаемой углекислотой.
*** На аварийном корабле/станции, где электричество не кончилось совсем, но его едва хватает на работу систем жизнеобеспечения – ситуация для экипажа всё равно отчаянная. Компьютеры, навигация, ориентация и двигатели – не работают. Без внешней помощи экипаж пропадёт, а организовать её проблематично, поскольку связь – без электричества – тоже не работает.
Итак, электростанция МКС – это очень важный компонент станции.
Мягко говоря.
Величины электрических мощностей для российского и американского сегментов представлены на рисунке 1А:
на российский сегмент приходится лишь 5.3 % от общей электрической мощности МКС.
Если измерять в попугаях (в киловаттах):
Российская «половина МКС» здесь равна одной девятнадцатой части.
Дисклэймер №3:
(специально для читателей вики)
На вопрос типа «А почему в вики (или – на сайте EDN, или – у самих NASA!!) написано, что мощность МКС 85-120 киловатт?! Вот как вам теперь верить??» – ответа не будет.
Точнее – см. дисклеймер №1.
А для тех, кто вопрошать не стал, но и сам не догадался – о причине расхождения в цифрах,
то по-английски тут можно объяснить одним словом:
Redundancy.
По-русски будет длиннее:
Создание избыточной системной ёмкости для использования в аварийной ситуации.
Да – потребление станции обычно не превышает 100 кВт.
А распределительная электросистема и система охлаждения – действительно рассчитаны на потребление не более 120 кВт.
Тем не менее каждое «крыло» энергетической системы МКС имеет номинал «до 31 киловатта». Все восемь крыльев – имеют вместе 8*31 = 248 кВт. Зачем это сделано? – Именно для неё, для redundancy.
Например:
Если по какой причине половина крыльев выйдет из строя – и на оставшихся четырёх станция продолжит работу в режиме «как ни в чём не бывало»: Три крыла обеспечат станции 93 кВт, четвёртое будет в резерве. Приборы и лаборатории смогут работать в обычном режиме – пока идет ремонт неисправных узлов в аварийных крыльях.
Ещё хуже например:
Если все семь крыльев выйдут из строя – то и на последнем-единственном крыле – станция будет обеспечена энергией для всех критичных систем с избытком: СЖО, связь, навигация, ориентация – недостатка по питанию испытывать не будут. Экипаж сможет спокойно провести работы по консервации станции, а не эвакуироваться, как при пожаре.
Кстати, загадка для тех, кто любит играть в ЧГК:
Требование в 31 кВт номинала для одного крыла – взялось у НАСА «не с потолка».
Но при том – оно не было обосновано какими-то моделями или расчетами.
С чем связан выбор такой величины? Или – как этот выбор обосновали?
(использование интернета, справочников и учебников – не только не запрещается, но – приветствуется)
Ещё деталь – маленькая, но существенная – я знаю, что многие из рунетных читателей вики – они человеческий язык понимают плохо и простых объяснений или ссылок на здравый смысл – им мало. Они требуют – пруфы. Так вот, на рисунке 1Б – именно для них – и именно такой пруф – для величины 248 кВт.
(Специально не стал отрезать адресную строку – набирайте, скачивайте, наслаждайтесь оригиналом).
Ну и напоследок в разговоре про киловатты – рисунок 1В – просто картинка, но достаточно символичная.
Именно такой видели МКС – двадцать лет назад – астронавты шаттла Endeavour в декабре 2000 года.
Я лишь добавил величины электрической мощности солнечных батарей.
Домашнее задание – для подготовки к разговору о строителях во второй серии
Задача №1
Дано:
1. Первые два года строительства МКС полагаются современными историками наиболее критичным и сложным периодом. Примерно по тем же причинам, что закладка фундамента и сооружение несущего каркаса являются критичными – в обычном строительстве.
2. В первые два года на МКС было сделано 20 выходов в открытый космос с общей длительностью 139 часов 8 минут.
3. Из них, российскими космонавтами был сделан 1 (один) выход длительностью 6 часов 14 минут. Остальное время – 132 часа 54 минуты – приходится на астронавтов НАСА.
4. Если выразить в процентах, то НАСА сделала 95.5% работы в открытом космосе, а Роскосмосом было выполнено 4.5%.
Задание:
Подберите глагол, наиболее точно описывающий участие Роскосмоса в совместном проекте «строительство МКС» в указанный период. По желанию – можно добавить обстоятельство образа действия.
Задача №2
Дано:
1. На рисунке 2 показано сравнение российского сегмента МКС – по массе и объёму – со станцией Мир.
2. Станция Мир была построена за 10 лет.
3. Строительство российского сегмента МКС тянется уже 20 лет, причем с привлечением внешней помощи – как в виде денег (Заря), так и в виде вывода на орбиту (Рассвет).
4. Тем не менее даже в сравнении со станцией Мир - российский сегмент МКС выглядит бледновато. Мягко говоря.
Задание:
Объясните – почему так получилось?
По возможности кратко, в идеале – одним предложением.
При этом желательно обойтись без мата.
(Ну, я предупреждал – задание будет циничное).
А теперь оставим Роскосмос наедине с его печалями, и перейдём к танцам...
(Продолжение следует...)
В тот момент когда там будет находится Путин.