MIR - konstrukce
Základní blok družicové stanice Mir byl dlouhý 13.13 m, jeho maximální průměr činil 4.15 m a objem volného prostoru ~100 m3; hmotnost při startu dosahovala přibližně 21 t. Konstrukčně sestával základní blok stanice ze čtyř hlavních částí: přechodového úseku, pracovního úseku a přechodové komory, které byly hermetizované, a z nehermetizovaného přístrojového úseku:
Přechodový úsek
Přechodový úsek měl tvar koule o průměru 2.2 m, přecházející v krátký komolý kužel, takže jeho celková délka činila 2.5 m. Přechodový úsek sdružoval celkem pět pasívních spojovacích uzlů, které šlo rovněž využít k výstupu kosmonautů do volného kosmického prostoru. Na vnějším povrchu úseku byly dále umístěny antény rádiové aparatury a televizní kamery systému sbližování a spojení, polohová světla a zařízení pro kontrolu vzájemné polohy kosmických objektů při ručním řízení spojovacího manévru. Uvnitř přechodového úseku byly potom rozmístěny agregáty systémů tepelné regulace, soustavy zajišťující optimální složení atmosféry, rádiové a televizní spojení a osvětlení.
Pracovní úsek
Pracovní úsek tvořily dva válce různého průměru, spojené kónickým přechodem. Délka tohoto úseku, vymezeného kulovými dny, činila 8.6 m, přičemž samotná válcová část měřila 7.67 m; největší průměr pak dosahoval hodnoty 4.15 m. Průměr válce navazujícího na přechodový úsek byl menší (asi 2.9 m) kvůli panelům slunečních baterií umístěných na něm, které ve složeném stavu nesměly přesahovat průměr většího válce. Toto omezení bylo dáno rozměrovými parametry aerodynamického ochranného krytu stanice na nosné raketě. Na vnějším povrchu pracovního úseku byly ještě instalovány antény systému rádiového spojení, úchyty (madla) pro práci ve volném kosmu, průzory a sluneční čidla. Vnitřní prostor menšího válce představoval tzv. služební zónu, odkud kosmonauté řídili celou stanici a kontrolovali funkci jejích systémů. V této části pracovního úseku byly soustředěny příslušné ovládací pulty, optické orientační zaměřovače, astronavigační přístroje, radiotechnická a televizní aparatura, prostředky pro telekomunikaci, osvětlovací zařízení a dvě křesla u hlavního řídicího pultu. Kónický přechod obsahuje aparaturu pro lékařská vyšetření včetně sady posilovačů, speciálních obleků Pingvin a Čibis a veloergometru, který se ukládal pod podlahu. Objemnější válec byl zařízen jako obytná zóna, jejíž vybavení ve srovnání se stanicemi Saljut zajišťovalo osádce komfortnější podmínky. Do bočních stěn konstruktéři nově zabudovali dvě individuální kabinky - ložnice, oddělené od ostatního prostoru zvukotěsnými závěsy. Každá z nich byla vybavena průzorem, vertikálně zavěšeným spacím pytlem, sklopným stolkem, zrcadlem, osvětlením, ventilací a prostředky osobní hygieny. Poblíž kabinky na pravé stěně meli kosmonauti zřízenou jídelnu. Odklápěcí víka jídelního stolu pro čtyři osoby sloužila k fixaci potravin; vedle nich zde ještě byly záklopky odpadkových nádob. Uvnitř stolu byl pak instalován elektrický ohřívač s ovládacím panelem. U protilehlé stěny měli kosmonauti k dispozici chladničku i odklápěcí stůl s nářadím pro opravářské práce. K vybavení obytné zóny patřil také tělocvičný trenažér - běžící pás, umývárna, toaleta, sběrače odpadků, nádrže s vodou, ventilátory a vestavěná skříň pro ukládání předmětů osobní potřeby. Pod podlahou byla umístěna komora k odstraňování odpadků ze stanice. Pro lepší orientaci uvnitř pracovního úseku měly podlaha, strop a boční stěny odlišné zbarvení.
Přechodová komora
Válcovitá přechodová komora o délce 1.3 m a průměru 2 m spojovala pracovní úsek se zadním pasívním spojovacím uzlem. Byla uložena v přístrojovém úseku. Uvnitř této komory byly rozmístěny prvky systému zásobování vodou, spojovacího, radiotechnického a dalších systémů, zabezpečujících provoz stanice i pobyt na ní, včetně prostředků osobní hygieny.
Přístrojový úsek
V přístrojovém úseku, který obklopoval přechodovou komoru, měl průměr 4.15 m a délku 2.3 m, byla umístěna motorová sekce, palivové nádrže, nádrže s tlakovým plynem, agregáty termoregulačního a spojovacího systému. Na vnějším povrchu byly potom umístěny antény telekomunikačního spojení se Zemí a systému sbližování, světelné indikátory, pasívní optické zaměřovací pomůcky pro spojovací manévr - tzv. terčíky, a sluneční čidla. Hermeticky uzavíratelné průlezy mezi jednotlivými úseky stanice Mir i ve všech spojovacích uzlech měly shodný průměr 0.8 m.
Systémy na stanici MIR
Kontrolní a řídící systémy
Výkonné centrum stanice představoval komplet sedmi počítačů, které umožňovaly maximálně automatizovat řízení letu, činnost palubních systémů a vědecké aparatury podle zadaného programu. Kontrola a analýza jejich stavu, zobrazování instrukcí a dalších potřebných informací, zabezpečení dialogového režimu práce aj. se realizovaly pomocí displejů a klávesnic. Jestliže bylo nutné v průběhu letu operativně zasahovat do programu uloženého v paměti počítače, zařídili to specialisté z CUPu bez přímé účasti osádky, která se tak mohla nerušeně věnovat vědeckým výzkumům. S palubní automatikou byly např. propojeny pulty povelové a výstražné signalizace, řízení motorové jednotky a systémů elektrického zásobování, osvětlení, odstraňování odpadů, termoregulace, regenerace vody a zajištění výstupu kosmonautů do volného kosmu.
Systém řízení letu
Zdokonalený systém řízení letu stanici udržoval v požadované poloze a orientaci v automatickém režimu a zároveň realizoval ruční orientaci a stabilizaci dle povelů z její paluby. Tento systém zahrnoval především snímače úhlových rychlostí (akcelerometry), sluneční a astronavigační čidla, optické zaměřovače, infračervená čidla a pult s malými řídicími pákami ovládání motorové jednotky. V systému se využíval i nový způsob automatického převodu stanice do žádané polohy v prostoru po dlouhodobém letu bez pevně definované orientace. Potřebné povely výkonným mechanismům (jednotkám) vydával palubní počítač, do jehož paměti se ukládala data ze snímačů, určujících polohu stanice při její poslední přesné orientaci; akcelerometry zase poskytovaly informace o tom, v jakém směru a kolikrát se stanice přemísťovala v předcházejícím období. Další významnou novinkou v systému orientace bylo použití gyroskopických stabilizátorů. Jejich základ tvoří setrvačníky, roztáčené malými elektromotory. Rotující setrvačník představuje "pevný bod", vzhledem k němuž lze otočit stanici, tzn., že řízením kinetického momentu gyroskopických stabilizátorů bylo možné ovládat i natáčení stanice, čili konat to samé, co s použitím motorové jednotky, ovšem bez spotřeby pohonných hmot.
Motorový systém
Vlastní motorovou sekci tvořily dva hlavní motory o tahu 2943 N (300 kg), umístěné v čelní stěně přístrojového úseku, které se používaly při korekcích oběžné dráhy, a 32 malých reaktivních motorů orientačního systému s tahem 137,3 N (14 kg), rozmístěných na vnějším plášti přístrojového úseku. Všechny motory spalovaly jednotnou pohonnou hmotu ze společných nádrží. Dodávka pohonné hmoty byla přetlaková. Činnost motorů mohli kosmonauti řídit a kontrolovat z pultů v obytné zóně pracovního úseku.
Systém rádiového spojení
Při rádiovém spojení osádek stanice Mir s CUPem se místo dosavadního radiotechnického systému Zarja používalo dokonalejšího systému Rossvet, který spolehlivě zabezpečoval oboustranný přenos rádiových a televizních signálů i vně zóny rádiové slyšitelnosti z území SSSR, prostřednictvím geostacionární družice Kosmos 1700-Luč, sloužící pro retranslaci. Tímto způsobem se prodlužovala délka přímého spojení s CUPem na 40 min.
Energetické systémy
Po navedení stanice Mir na oběžnou dráhu se rozevřely dva panely slunečních baterií, které tvořily hlavní součást systému zásobování elektrickou energií. Dosahovaly rozpětí 29.73 m a jejich celková plocha činila 76 m2. Pomocí speciálních pohonů, reagujících na signály od snímačů polohy Slunce, byly panely, nesoucí fotovoltaické články na bázi arzenidu galia, automaticky orientovány tak, aby byl stále zajištěn kolmý dopad slunečního záření. Z tohoto primárního zdroje elektrické energie se potom dobíjelo několik paralelně připojených akumulátorových baterií, které bezprostředně napájely palubní rozvodnou síť stejnosměrným napětím 28.5 V. Na rozdíl od předcházející praxe, kdy se připouštěly odchylky od jmenovité hodnoty až několik voltů, bylo nyní napětí stabilizováno a mohlo se odchylovat maximálně o 0,5 V. Toto opatření zvyšovalo provozní spolehlivost elektrických spotřebičů a současně tím v řadě případů odpadla potřeba individuálních napěťových stabilizátorů, bez kterých nemohly být některé přístroje dříve zapojeny. Protože se charakter odběru elektrické energie v průběhu dne mohl výrazně měnit, šlo případné odběrové špičky krýt tzv. nárazovou baterií. Bylo-li nezbytně třeba zvýšit výkon elektrické sítě, mohly se k ní připojit rezervní akumulátorové baterie. Tyto i ostatní baterie byly přitom opatřeny automatickou ochranou proti dlouhodobému vybíjení nebo přebíjení. Maximální výkon všech palubních zdrojů elektrického proudu činil ~9 kW, z čehož 7.7 kW připadalo na dva základní panely slunečních baterií.
V červnu 1987 kosmonauti J. Romaněnko a A. Lavejkin instalovali ještě třetí panel slunečních článků o ploše 22 m2, který zvýšil celkový výkon energetické soustavy Miru o dalších 2.4 kW
Osvětlení stanice
Stanice byla vybavena svítidly čtyř různých druhů - pro celkové osvětlení, služební osvětlení, lokální osvětlení a svítidly s regulací jasu. Ovládaly se buď z centrálního pultu, nebo samostatnými vypínači, rozmístěnými uvnitř obytných prostorů. Pro zapojení přenosných lamp i přístrojů byly všechny úseky vybaveny zásuvkami.
Systém termoregulace a klimatizace
Integrovaný systém termoregulace a klimatizace měl za úkol udržovat v daných mezích jak teplotu a vlhkost v hermetizovaných úsecích včetně jejich ventilace, tak také tepelný režim konstrukčních prvků, palubního zařízení a přístrojů. Uplatňovala se v něm zejména citlivá kontrolní čidla, bloky systému automatické a ruční regulace, výkonná ústrojí a zařízení odvádějící do kosmického prostoru odpadní teplo. Místo tradičních výměníků tepla meandrového typu (hadů) se ve větší míře uplatňily tzv. tepelné trubice, které představují efektivní uzavřené teplosměnné elementy, pracující na principu fázových změn (vypařování a kondenzace) pracovní látky. Většina hydroagregátů termoregulačního systému byla umístěna na vnějším povrchu stanice. Pro lepší rozvod tepla uvnitř stanice se její jednotlivé úseky propojovaly lehce sestavitelnými vzduchovody. Vnitřní a vnější kapalinové okruhy chlazení a ohřevu spolu s vloženým okruhem umožňovaly měnit teplotu vzduchu mezi 18 až 28 C° a relativní vlhkost v rozsahu 30 až 70%. Zvolený tepelný a vlhkostní režim na stanici se udržoval automaticky, kosmonauti však měli možnost ručně ovládat příslušné ohřívače, klimatizátory a ventilátory. Složení vzduchové atmosféry, jejíž tlak nabýval hodnot 1066.4 hPa až 1293 hPa, pravidelně kontrolovaly plynové analyzátory.
Systém zabezpečení životních podmínek
K zabezpečení životních podmínek byl rovněž nezbytný systém zásobování vodou. Hlavní zásobu představovaly pozemská voda konzervovaná přísadou iontů stříbra. Takto upravená voda se plnila do desetilitrových nádrží a mohla být skladována až po dobu jednoho roku. Na palubě stanice Mir byla rovněž regenerace vody z atmosférické vlhkosti, obdobně jako tomu bylo na Saljutu 7. Denní norma spotřeby vody na jednoho kosmonauta byla přibližně 2 litry. Podle směrnic lékařů jedli kosmonauti v průběhu dne čtyřikrát. Měli doporučeno několik variant denních dávek potravin, přičemž jídelní komplet obvykle obsahoval tuby, plechovky s konzervovanými produkty, sublimovanou potravou, chléb, ovoce, zeleninu, čaj a kávu. Dehydrované potraviny se před použitím zalévaly studenou nebo horkou vodou ze systému regenerace vody, sublimované produkty se redukovaly. Na ukládání potravin sloužila palubní mraznička, kde bylo možno při teplotě -3 až -10 C° skladovat asi 40 kg různých produktů. Stejně jako v pozemských podmínkách se mraznička musela občas rozmrazovat. Její konstrukce byla snadno rozebíratelná a umožňovala výměnu základních prvků. "Umyvadlo" tvořil kulový plášť s bočními výřezy pro ruce a horním otvorem pro obličej. Norma spotřeby vody na mytí byla pro každého kosmonauta pouze 0.3 l denně; jako mycí prostředek používali napuštěné houbičky. Po ukončení mytí se "umyvadlo" vytíralo speciálními ubrousky. Oddělená kabinka s toaletou byla zařízena téměř pozemsky, lišila se jen systémy odsávání a větrání. K hygienickému vybavení patřily komplety spodního prádla a sportovního oblečení, spací pytle, prostředky osobní hygieny a také vysavač a vlhké prachovky pro periodický úklid stanice.
