Международная космическая станция выглядит как нечто устойчивое и почти неподвижное на фоне Земли. Кажется, что она просто летает по орбите — раз запустили, значит летит. На практике всё устроено гораздо менее спокойно. Орбита МКС — это не заданная навсегда траектория, а состояние, которое приходится постоянно поддерживать. Иначе станция довольно быстро начнёт терять высоту.
Поддержание орбиты — одна из ключевых инженерных задач всей программы МКС. Не самая заметная, но без неё не было бы ни экспериментов, ни регулярных стыковок кораблей, ни самой станции в рабочем виде.
Почему орбита МКС не может быть стабильной
МКС летает на высоте примерно 400−420 километров над поверхностью Земли. Формально это уже космос, но полного вакуума здесь нет. В этих слоях атмосферы остаются разреженные атомы кислорода и азота. Их крайне мало, однако при орбитальной скорости станции — около 7,7 км/с — даже такие редкие столкновения начинают играть роль.
На первый взгляд кажется, что влияние атмосферы должно быть пренебрежимо малым. В каждый конкретный момент так и есть: торможение очень слабое. Но проблема в том, что оно действует постоянно. День за днём, виток за витком. В результате орбита МКС постепенно снижается.
Здесь есть важный нюанс. Скорость этого снижения не постоянна. Плотность верхних слоёв атмосферы напрямую зависит от солнечной активности. Во время вспышек и периодов максимума солнечного цикла термосфера нагревается и расширяется. На той же высоте атмосферы становится больше — а значит, усиливается и торможение.
В спокойные периоды станция может терять десятки метров высоты в сутки. Во время высокой солнечной активности — порядка сотни метров в день и иногда больше. Это уже величины, которые нельзя игнорировать.
Источник: ESA
Источник: Universe Today
Почему нельзя просто поднять МКС выше
Интуитивно возникает вопрос: если атмосфера мешает, почему бы не поднять станцию выше и не избавиться от проблемы? На практике это решение не работает.
Масса МКС превышает 400 тонн. Любое увеличение высоты орбиты требует приращения скорости, а даже единицы метров в секунду для такой массы означают серьёзный расход топлива. Поднять станцию «с запасом» означало бы резко увеличить логистическую нагрузку.
Кроме того, вся система пилотируемых и грузовых кораблей проектировалась под конкретный диапазон орбит. Существенное изменение высоты повлекло бы за собой перерасчёт траекторий запусков, рост энергетических требований и уменьшение полезной нагрузки.
Есть и ещё один момент, о котором редко думают сразу. Эксплуатация МКС изначально предполагает управляемое завершение полёта. Чем выше орбита, тем сложнее и дороже контролируемо свести станцию с неё в будущем.
Именно поэтому все сценарии завершения эксплуатации МКС предусматривают управляемое сведение с орбиты, а не ожидание естественного падения.
Источник: NASA
Как часто МКС приходится «подталкивать» вверх
Часто можно встретить утверждение, что коррекция орбиты МКС выполняется примерно раз в месяц. В среднем это верно, но реальная картина сложнее.
На практике подъёмы орбиты происходят раз в 3−6 недель. Возможны длительные паузы без коррекций, а иногда — несколько манёвров подряд. Главную роль здесь играет солнечная активность, но также учитываются графики стыковок и наличие топлива у пристыкованных кораблей.
Источник: Space Stackexchange
Чем именно выполняются коррекции орбиты
Грузовые корабли «Прогресс»
Исторически основная нагрузка по подъёму орбиты ложилась на российские грузовые корабли «Прогресс». Их двигатели используются для передачи импульса всей связке «корабль + станция». Один манёвр может потребовать порядка 100−150 килограммов топлива, что делает поддержание орбиты задачей не только баллистической, но и логистической.
Источник: NASA ISS Handbook
Корабли Cygnus
С 2018 года в коррекциях начали участвовать и американские корабли Cygnus. Например, в июне 2024 года двигатели Cygnus работали около 19 минут, обеспечив подъём орбиты примерно на 1,9 километра при приращении скорости порядка 1−2 м/с.
Источник: NASA ISS Handbook
Dragon и будущие сценарии
В последние годы NASA также тестирует использование двигателей Draco кораблей Dragon для подъёма орбиты станции. Пока это не основной инструмент, но важный элемент будущей архитектуры, снижающий зависимость МКС от одного типа транспортных средств.
Источник: NASA
Что будет, если прекратить коррекции
Если представить, что коррекции полностью прекращаются, процесс сначала будет выглядеть относительно спокойным. Однако по мере снижения орбиты плотность атмосферы возрастёт, торможение усилится, и падение станет самоускоряющимся.
Опыт коррекции орбиты МКС важен не только для самой станции. Любая долговременная орбитальная платформа столкнётся с теми же ограничениями: атмосферное торможение, влияние солнечного цикла, ограниченность топлива и необходимость точного планирования.
