Идея космической станции, т.е. обитаемого искусственного спутника, постоянно обращающегося вокруг Земли за пределами ее атмосферы, была высказана на рубеже веков К. Э. Циолковским, но в те времена ее сочли фантастической. Циолковский рассматривал орбитальную станцию и как промежуточную заправочную базу для космических кораблей, направляющихся к другим планетам, и как лабораторию, где ученые смогут проводить эксперименты, неосуществимые на Земле. Он даже предложил выращивать на космических станциях растения, чтобы в распоряжении экипажей был дополнительный источник пищи и кислорода.

В невесомости

Было неизвестно, как подействует невесомость (отсутствие силы тяжести) на космических путешественников. На орбите, где гравитационное притяжение уравновешивается равной и противоположно направленной силой инерции, тела не испытывают внешних механических воздействий, поэтому космонавты, как и любые незакрепленные предметы, свободно «плавают».
Широко было распространено мнение, что даже непродолжительное пребывание в невесомости может вредно сказаться на космонавтах, и конструкторы подумывали о создании искусственной тяжести. Один из первых чертежей Циолковского изображает огромную цилиндрическую космическую станцию, закрученную вокруг продольной оси. Под действием центробежной силы ноги членов экипажа плотно прижаты к внутренним стенкам цилиндра, а головы направлены к оси вращения. Растения в «космическом саду» растут внутрь, к центру станции.
Значительно позднее, в 1952 г., Вернер фон Браун, которому принадлежит основная заслуга в создании ракет, использовавшихся для запуска первого американского искусственного спутника и космических кораблей «Аполлон», предложил проект станции в виде громадного вращающегося колеса.
Полет Юрия Гагарина в 1961 г. на корабле «Восток-1» продемонстрировал, что невесомость не вызывает неприятных последствий. С тех пор продолжительность пребывания людей на орбите в условиях невесомости достигла более полугода. Однако пока остается неясным, сможет ли организм человека после еще более продолжительного пребывания в космосе вновь безболезненно приспособиться к существованию в условиях нормальной силы тяжести. Быть может, мы еще станем свидетелями попыток создания искусственной тяжести на крупных космических кораблях, что позволит космонавтам находиться в космосе неограниченное время.

Космические станции настоящего и будущего

В начале 70-х годов, после того как был накоплен необходимый опыт полетов советских кораблей «Союз» и американских кораблей «Аполлон» с установленными на них разнообразными научными приборами, в СССР и США приступили к созданию настоящих орбитальных станций.
На советских станциях «Салют» было в последние годы проведено несколько успешных экспедиций, в том числе с участием международных экипажей. На них же был поставлен рекорд продолжительности пребывания человека в космосе. Американская станция «Скайлэб» была повреждена при запуске, и ее пришлось ремонтировать на орбите, прежде чем экипажи смогли приступить к экспериментам. Станцию последовательно посетили три экипажа, которые провели в космосе соответственно 28, 59 и 84 суток.
Первыми транспортными кораблями, доставляющими на космические станции экипажи и грузы, стали модификации существующих космических кораблей, выводимые в космос ракетами одноразового пользования. С целью снижения затрат американские ученые разработали проект «Спейс Шаттл» («космический челнок») – корабль, который, подобно ракете, взлетает вертикально, выводит на орбиту спутники или посещает орбитальные станции, а затем возвращается на Землю, подобно самолету. Предполагается, что крылатый орбитальный аппарат можно будет повторно использовать не менее 100 раз.
Сам «Шаттл» также может стать миниатюрной космической станцией. В его грузовом отсеке размерами 18,3 х 4,6 м разместится, например, Европейская космическая лаборатория, в которой до четырех ученых смогут работать без скафандров, пока космический «самолет» облетает Землю. Длительность такого полета может достигать 30 суток.

Использование орбитальных станций

Назначение орбитальных станций заключается в том, чтобы проводить там работы, которые невозможно выполнить с меньшими затратами на беспилотных автоматических спутниках. На первых космических станциях осуществлялись исследования в области биологии, химии, физики, а также разведка земных природных ресурсов, изучение Солнца и других небесных объектов.
Не исключено, что в будущем на космических станциях станет возможным получать сверхлегкие пористые сорта стали, в то же время обладающие основными свойствами обычной («сплошной») стали; соединять такие несхожие материалы, как сталь и стекло; выращивать полупроводниковые кристаллы высокой чистоты для нужд электронной промышленности.
Отсутствие силы тяжести необыкновенно удобно, кроме того, для выделения некоторых биологических веществ, предназначенных для лечения ряда болезней, а также для очистки вакцин.
В будущем сборка космических станций будет производиться из модулей (стандартных деталей), доставленных на орбиту челночными кораблями. Когда-нибудь будут построены орбитальные электростанции, снабженные огромными солнечными батареями, преобразующими солнечную энергию в электрическую. Затем с помощью микроволновых антенн эта энергия будет передаваться на Землю и использоваться там в промышленности и быту. Человечество получит неисчерпаемый источник энергии.