HVA ER DEN INTERNASJONALE ROMSTASJONEN?

Send

Etter de historiske Apollo-oppdragene, som så mennesker satte foten ned på et annet himmellegeme for første gang i historien, begynte NASA og det russiske romfartsorganisasjonen (Roscosmos) å forskyve prioriteringene sine bort fra banebrytende romutforskning og begynte å fokusere på å utvikle langsiktig evner i verdensrommet. I de påfølgende tiårene (fra 1970- til 1990-tallet) begynte begge byråene å bygge og distribuere romstasjoner, hver og en større og mer sammensatt enn sist.

Den siste og største av disse er den internasjonale romstasjonen (ISS), et vitenskapelig anlegg som er bosatt i Low-Earth Orbit rundt planeten vår. Denne romstasjonen er det største og mest sofistikerte forskningsanlegget som noen gang er bygget, og er så stor at den faktisk kan sees med det blotte øye. Sentralt i oppdraget er ideen om å fremme internasjonalt samarbeid for å fremme vitenskap og romutforskning.

Opprinnelse:

Planleggingen for ISS begynte på 1980-tallet og var delvis basert på suksessene til Russlands Mir-romstasjon, NASAs Skylab og Space Shuttle-programmet. Håpet var at denne stasjonen ville gi rom for fremtidig utnyttelse av Orbit med lav jord og dens ressurser, og tjene som en mellomliggende base for fornyet letearbeid til Månen, oppdrag til Mars og videre.

I mai 1982 etablerte NASA arbeidsstasjonen Space Station, som var tiltalt for å opprette et konseptuelt rammeverk for en slik romstasjon. Til slutt var ISS-planen som kom frem en kulminasjon av flere forskjellige planer for en romstasjon - som inkluderte NASAs Frihet og sovjeterne Mir-2 konsepter, så vel som JapansKibo laboratorium, og European Space Agency Columbus laboratorium.

De Frihet konseptet ba om at en modulær romstasjon ble distribuert til bane, der den ville tjene som motstykke til Sovjet Saljut og Mir romstasjoner. Samme år henvendte NASA seg til det japanske byrå for romfart og leting (JAXA) for å delta i programmet med opprettelsen av Kibo, også kjent som den japanske eksperimentmodulen.

Det kanadiske romfartsorganet ble kontaktet på lignende måte i 1982 og ble bedt om å gi robotstøtte til stasjonen. Takket være suksessen til Canadarm, som var en integrert del av Space Shuttle-programmet, ble CSA enige om å utvikle robotkomponenter som ville hjelpe til med dokking, utføre vedlikehold og hjelpe astronauter med romvandringer.

I 1984 ble ESA invitert til å delta i byggingen av stasjonen med opprettelsen av Columbus laboratorium - et forsknings- og eksperimentelt laboratorium som spesialiserer seg i materialvitenskap. Bygging av begge deler Kibo og Columbus ble godkjent av i 1985. Som det mest ambisiøse romfartsprogrammet i begge byråets historie, ble utviklingen av disse laboratoriene sett på som sentralt i Europa og Japans nye romkapasitet.

I 1993 kunngjorde den amerikanske visepresidenten Al Gore og den russiske statsministeren Viktor Chernomyrdin at de ville samle ressursene som var ment å skape Frihet og Mir-2. I stedet for to separate romstasjoner, ville programmene jobbe samarbeid for å lage en enkelt romstasjon - som senere ble kalt den internasjonale romstasjonen.

Konstruksjon:

Bygging av ISS ble gjort mulig med støtte fra flere føderale romfartsbyråer, som inkluderte NASA, Roscosmos, JAXA, CSA, og medlemmer av ESA - nærmere bestemt Belgia, Danmark, Frankrike, Spania, Italia, Tyskland, Nederland, Norge , Sveits og Sverige. Brazilian Space Agency (AEB) bidro også til byggearbeidet.

Omkretsbyggingen av romstasjonen begynte i 1998 etter at de deltakende nasjonene skrev under på Space Station Intergo Governmental Agreement (IGA), som etablerte et juridisk rammeverk som understreket samarbeid basert på folkerett. De deltagende romfartsbyråene signerte også Four Memoranda of Understandingings (MoUs), som la sine ansvarsområder i utforming, utvikling og bruk av stasjonen.

Monteringsprosessen begynte i 1998 med distribusjonen avZarya’ (“Sunrise” på russisk) Kontrollmodul, eller funksjonell lastblokk. Denne modulen ble bygget av russerne med finansiering fra USA, og ble designet for å gi stasjonens første fremdrift og kraft. Trykkmodulen - som veide over 19 300 kg (42 600 pund) - ble lansert ombord i en russisk Proton-rakett i november 1998.

4. desember den andre komponenten - 'Enhet' Node - ble plassert i bane av romfergen Bestrebelse (STS-88), sammen med to parringsadaptere. Denne noden var en av tre - Harmoni og Tranquility å være de to andre - det ville danne ISS 'hovedskrog. Søndag 6. desember ble det parret til Zarya av STS-88-mannskapet inne i skyttelens nyttelast.

De neste avdragene kom i år 2000, med distribusjonen av Zvezda Servicemodul (den første beboelsesmodulen) og flere forsyningsoppdrag utført av romfergen Atlantis. Romfergen Oppdagelse (STS-92) leverte også stasjonene den tredje pressede parring tilpasset og en Ku-band antenne i oktober. I slutten av måneden ble det første ekspedisjonsbesetningen skutt ombord i en Soyuz-rakett, som ankom 2. november.

I 2001 ble 'Skjebne' Laboratoriemodul og ‘Pirs’ Docking-kammer ble levert. De modulære stativer som er en del av Skjebne ble også sendt ved hjelp av Raffaello Multi-Purpose Logistic Modules (MPLM) ombord romfergen Bestrebelse, og settes på plass ved hjelp av Canadarm2 robotarmen. I 2002 ble det levert ytterligere stativer, fagverkssegmenter, solcellearrays og det mobile basesystemet for stasjonens mobile service-system.

I 2007 var det europeiske Harmoni modulen ble installert, noe som tillot tillegg av Columbus- og Kibo-laboratoriene - begge ble lagt til i 2008. Mellom 2009 og 2011 ble konstruksjonen avsluttet med tillegg av den russiske miniforskningsmodulen-1 og -2 (MRM1 og MRM2), the ‘Tranquility’ Node, Cupola-observasjonsmodulen, the Leonardo Permanent flerbruksmodul, og Robonaut 2 teknologisuite.

Ingen ekstra moduler eller komponenter ble lagt til før 2016, da Bigelow Aersopace installerte sin eksperimentelle Bigelow Expandable Activity Module (BEAM). Alt i alt tok det 13 år å konstruere romstasjonen, anslagsvis $ 100 milliarder dollar, og krevde mer enn 100 rakett- og romferdselskytinger, og 160 romvandringer.

Fra punktum på denne artikkelen har stasjonen vært kontinuerlig okkupert i en periode på 16 år og 74 dager siden ankomst av ekspedisjon 1 2. november 2000. Dette er den lengste kontinuerlige menneskelige tilstedeværelsen i lav jordbane, etter å ha overgått Mir's rekord på 9 år og 357 dager.

Formål og mål:

Hovedformålet med ISS er firedoblet: å drive vitenskapelig forskning, fremme romutforskning, legge til rette for utdanning og oppsøkende arbeid og fremme internasjonalt samarbeid. Disse målene støttes av NASA, det russiske føderale romfartsorganet (Roscomos), det japanske romfartsundersøkelsesbyrået (JAXA), det kanadiske romfartsorganisasjonen (CSA), og det europeiske romfartsorganisasjonen (ESA), med ekstra støtte fra andre nasjoner og institusjoner .

Så langt som vitenskapelig forskning går, gir ISS et unikt miljø for å utføre eksperimenter under mikrogravitasjonsforhold. Mens bemannede romfartøyer gir en begrenset plattform som bare er utplassert til verdensrommet i en begrenset periode, tillater ISS langtidsstudier som kan vare i år (eller til og med tiår).

Mange forskjellige og kontinuerlige prosjekter blir utført ombord på ISS, som er muliggjort med støtte fra et heltidsmannskap på seks astronauter, og en kontinuitet med å besøke kjøretøyer (som også muliggjør tilbakelevering og mannskapsrotasjoner). Forskere på jorden har tilgang til dataene sine, og er i stand til å kommunisere med vitenskapsteamene gjennom en rekke kanaler.

De mange forskningsfeltene som er utført ombord på ISS inkluderer astrobiologi, astronomi, menneskelig forskning, biovitenskap, fysiske vitenskaper, romvær og meteorologi. Når det gjelder romvær og meteorologi, er ISS i en unik posisjon til å studere disse fenomenene fordi den er i LEO. Her har den en kort omløpstid, slik at den kan være vitne til vær over hele kloden mange ganger på en enkelt dag.

Det er også utsatt for ting som kosmiske stråler, solvind, ladede subatomiske partikler og andre fenomener som kjennetegner et romfartsmiljø. Medisinsk forskning ombord på ISS er i stor grad fokusert på de langsiktige virkningene av mikrogravitasjon på levende organismer - spesielt dens effekter på bentetthet, muskeldegenerasjon og organfunksjon - som er iboende for langdistanseromfaringer.

ISS utfører også forskning som er gunstig for romutforskningssystemer. Det er i LEO som også tillater testing av romfartssystemer som er nødvendige for langdistanseoppdrag. Det gir også et miljø der astronauter kan få viktig erfaring med hensyn til drift, vedlikehold og reparasjonstjenester - som er like avgjørende for langsiktige oppdrag (for eksempel oppdrag til Månen og Mars).

ISS gir også muligheter for utdanning takket være deltakelse i eksperimenter, der studentene er i stand til å designe eksperimenter og se på mens ISS-mannskaper utfører dem. ISS-astronauter er også i stand til å engasjere klasserom gjennom videolink, radiokommunikasjon, e-post og pedagogiske videoer / webepisoder. Ulike romfartsbyråer vedlikeholder også pedagogisk materiale for nedlasting basert på ISS eksperimenter og operasjoner.

Utdannelsesmessig og kulturell oppsummering faller også innenfor ISS 'mandat. Disse aktivitetene gjennomføres med hjelp og støtte fra de deltakende føderale romfartsbyråene, og som er designet for å oppmuntre til utdanning og karriereopplæring i STEM (Science, Technical, Engineering, Math) -feltene.

Et av de mest kjente eksemplene på dette er de pedagogiske videoene som er laget av Chris Hadfield - den kanadiske astronauten som fungerte som sjef for Expedition 35 ombord på ISS - som kroniserte de daglige aktivitetene til ISS-astronauter. Han rettet også stor oppmerksomhet mot ISS-aktiviteter takket være sitt musikalske samarbeid med Barenaked Ladies og Wexford Gleeks - med tittelen “I.S.S. (Er noen synger) ”(vist over).

Videoen hans, som er et cover av David Bowies "Space Oddity", fikk ham også med stor anerkjennelse. Sammen med å trekke ytterligere oppmerksomhet til ISS og dens mannskapsoperasjoner, var det også en stor bragd siden det var den eneste musikkvideoen som noensinne ble filmet i verdensrommet!

Drift om ISS:

Som nevnt blir ISS tilrettelagt av roterende mannskaper og regelmessige lanseringer som transporterer forsyninger, eksperimenter og utstyr til stasjonen. Disse har form av både besatte og ubesatte kjøretøy, avhengig av oppdragets art. Mannskaper blir vanligvis transportert ombord russisk Progress-romfartøy, som blir skutt ut via Soyuz-raketter fra Baikonur Cosmodrome i Kasakhstan.

Roscosmos har gjennomført totalt 60 turer til ISS ved bruk av Progress-romfartøy, mens 40 separate oppskytninger ble gjennomført ved bruk av Soyuz-raketter. Det ble også foretatt rundt 35 flyreiser til stasjonen ved hjelp av de nå pensjonerte NASA Space Shuttles, som fraktet mannskap, eksperimenter og forsyninger. ESA og JAXA har begge utført 5 lasteoverføringsoppdrag ved bruk av henholdsvis Automated Transfer Vehicle (ATV) og H-II Transfer Vehicle (HTV).

I de senere år har private luftfartsselskaper som SpaceX og Orbital ATK fått kontrakt om å levere tilførselsoppdrag til ISS, noe de har gjort ved å bruke Dragon og Cygnus-romfartøyet. Ytterligere fartøy, som SpaceXs Crew Dragon-romfartøy, forventes å gi mannskapstransport i fremtiden.

Ved siden av utviklingen av gjenbrukbare rakett i første etapper, blir disse delene gjennomført delvis for å gjenopprette den innenlandske utskytningsevnen til USA. Siden 2014 har spenninger mellom Russland og USA ført til økende bekymring for fremtiden for russisk-amerikansk samarbeid med programmer som ISS.

Mannskapsaktiviteter består av å utføre eksperimenter og forskning som anses som avgjørende for romutforskning. Disse aktivitetene er planlagt fra 06:00 til 21:30 timer UTC (Universal Koordinert tid), med pauser som blir tatt til frokost, lunsj, middag og vanlige besetningskonferanser. Hvert besetningsmedlem har sine egne kvartaler (som inkluderer en bundet sovepose), hvorav to ligger i Zvezda Modul og fire til Harmoni.

I løpet av "nattetimer" er vinduene dekket til for å gi inntrykk av mørke. Dette er viktig siden stasjonen opplever 16 soloppganger og solnedganger om dagen. To treningsperioder på 1 time hver er planlagt hver dag for å sikre at risikoen for muskelatrofi og bentap minimeres. Treningsutstyret inkluderer to tredemøller, Advanced Resistive Exercise Device (ARED) for simulert vekttrening, og en stasjonær sykkel.

Hygiene opprettholdes takket være vannstråler og såpe som er dispensert fra rør, i tillegg til våtservietter, skylteløs sjampo og spiselig tannkrem. Sanitet tilbys av to romtoaletter - begge av russisk design - ombord i Zvezda og Tranquility Moduler. I likhet med det som var tilgjengelig ombord på romfergen, fester astronauter seg på toalettsetet og fjerningen av avfall oppnås med et vakuumsughull.

Flytende avfall overføres til vanngjenvinningssystemet, der det omdannes tilbake til drikkevann (ja, astronauter drikker sin egen urin, etter en måte!). Fast avfall blir samlet i individuelle poser som er lagret i en aluminiumsbeholder, som deretter overføres til det forankrede romfartøyet for avhending.

Mat ombord på stasjonen består hovedsakelig av frysetørkede måltider i vakuumforseglede plastposer. Hermetiske varer er tilgjengelige, men er begrenset på grunn av deres vekt (noe som gjør dem dyrere å transportere). Frisk frukt og grønnsaker blir brakt under oppdragsoppdrag, og et stort utvalg av krydder og krydder brukes for å sikre at maten er smakfull - noe som er viktig siden en av effektene av mikrogravitet er en redusert smakssans.

For å forhindre søl, er drikke og supper inneholdt i pakker og konsumeres med et sugerør. Fast mat spises med en kniv og gaffel, som festes til et brett med magneter for å forhindre at de flyter vekk, mens drinker leveres i dehydrert pulverform og deretter blandes med vann. All mat eller smuler som flyter bort må samles for å forhindre at den tetter luftfilterene og annet utstyr.

Farer:

Livet ombord på stasjonen medfører også en høy grad av risiko. Disse kommer i form av stråling, de langsiktige virkningene av mikrogravitet på menneskets kroppsbygning, de psykologiske effektene av å være i rommet (dvs. stress og søvnforstyrrelser), og faren for kollisjon med romrester.

Når det gjelder stråling, er objekter i miljøet med lav jord-bane delvis beskyttet mot solstråling og kosmiske stråler av jordens magnetosfære. Uten beskyttelse av jordens atmosfære blir astronauter imidlertid fortsatt utsatt for omtrent 1 millisie om dagen, noe som tilsvarer det en person på jorden blir utsatt for i løpet av et år.

Som et resultat har astronauter høyere risiko for å utvikle kreft, lide DNA og kromosomskader, og redusert immunforsvarets funksjon. Derfor beskyttelsesskjerming og medikamenter er et must ombord på stasjonen, så vel som protokoller for å begrense eksponeringen. Under soloppblussaktivitet kan mannskaper for eksempel søke ly i det mer tett skjermede russiske orbital segmentet av stasjonen.

Som allerede nevnt, påvirker effekten av mikrogravitet også muskelvev og bentetthet. I følge en studie fra 2001 utført av NASAs Human Research Program (HRP) - som undersøkte effektene på en astronaut Scott Kelly's kropp etter at han tilbrakte et år ombord på ISS - oppstår tap av bentetthet med en rate på over 1% per måned.

Tilsvarende uttalte en rapport fra Johnson Space Center - med tittelen "Muscle Atrophy" - at astronauter opplever 20% tap av muskelmasse på romflyter som varer bare fem til 11 dager. I tillegg har nyere studier indikert at langtidseffektene av å være i rommet også inkluderer redusert organfunksjon, nedsatt metabolisme og redusert syn.

På grunn av dette trener astronauter regelmessig for å minimere tapet av muskler og bein, og deres ernæringsmessige regime er designet for å sikre at de har passende næringsstoffer for å opprettholde riktig organfunksjon. Utover det blir de langsiktige helseeffektene og tilleggsstrategier for å bekjempe dem fortsatt undersøkt.

Men kanskje den største faren kommer i form av kretsløp - også. romrester. For tiden er det over 500 000 stykker av avfall som spores av NASA og andre byråer når de går i bane rundt jorden. Anslagsvis 20 000 av disse er større enn en softball, mens resten er omtrent på størrelse med en rullestein. Alt i alt er det sannsynligvis mange millioner rusk i bane, men de fleste er så små at de ikke kan spores.

Disse gjenstandene kan bevege seg med hastigheter opp til 28.163 km / t (17.500 mph), mens ISS går i bane rundt jorden med en hastighet på 27.600 km / t (17.200 mph). Som et resultat kan en kollisjon med et av disse objektene være katastrofalt for ISS. Stasjonene er naturlig avskjermet for å motstå påvirkninger fra bittesmå biter av rusk og mikro-meteoroider - og denne skjermingen er delt mellom det russiske orbitale segmentet og det amerikanske orbitalsegmentet.

På USOS består skjermingen av et tynt aluminiumsark som holdes bortsett fra skroget. Dette arket får gjenstander til å knuse i en sky, og spres derved den kinetiske energien til støtet før det når hovedskroget. På ROS-skjermen har skjerming formen av en karbonplast-bikakeskjerm, en aluminium-honningkakeskjerm og glassduk, som alle er fordelt over skroget.

ROS-skjerming blir mindre sannsynlig å bli punktert, og derfor flytter mannskapet til ROS hver gang en mer alvorlig trussel presenterer seg. Men når man står overfor muligheten for påvirkning fra et større objekt som blir sporet, utfører stasjonen det som kalles en Debris Avoidance Maneuver (DAM). I dette tilfellet branner skyverne på det russiske orbitale segmentet for å endre stasjonens banehøyde, og dermed unngå rusk.

ISS 'fremtid:

Gitt sin avhengighet av internasjonalt samarbeid, har det de siste årene vært bekymring - som svar på økende spenninger mellom Russland, USA og NATO - om fremtiden til den internasjonale romstasjonen. Foreløpig er driften ombord på stasjonen sikker, takket være forpliktelser fra alle de største partnerne.

I januar 2014 kunngjorde Obama-administrasjonen at den ville utvide finansieringen for den amerikanske delen av stasjonen til 2024. Roscosmos har sluttet seg til denne utvidelsen, men har også gitt uttrykk for godkjenning for en plan som vil bruke elementer i det russiske orbitale segmentet til å konstruere en ny russisk romstasjon.

Den foreslåtte stasjonen, kjent som Orbital Piloting Assembly and Experiment Complex (OPSEK), ville fungere som en samlingsplattform for bemannede romfartøyer som reiser til Månen, Mars og det ytre solsystemet. Det har også vært foreløpige kunngjøringer fra russiske tjenestemenn om en mulig samarbeidsinnsats for å bygge en fremtidig erstatning for ISS. NASA har imidlertid ennå ikke bekreftet disse planene.

I april 2015 godkjente den kanadiske regjeringen et budsjett som omfattet finansiering for å sikre CSAs deltakelse med ISS gjennom 2024. I desember 2015 kunngjorde JAXA og NASA sine planer for et nytt samarbeidsrammeverk for den internasjonale romstasjonen (ISS), som inkluderer Japan som utvidet deltakelsen til 2024. Fra desember 2016 har ESA også forpliktet seg til å utvide oppdraget til 2024.

ISS representerer en av de største samarbeids- og internasjonale innsatsene i historien, for ikke å nevne et av de største vitenskapelige virksomhetene. I tillegg til å tilby et sted for viktige vitenskapelige eksperimenter som ikke kan utføres her på jorden, forsker den også på forskning som vil hjelpe menneskeheten til å gjøre sine neste store sprang i verdensrommet - dvs. oppdrag til Mars og utover!

På toppen av alt det har det vært en inspirasjonskilde for utallige millioner som en dag drømmer om å gå ut i verdensrommet! Hvem vet hvilke store forpliktelser ISS vil gi rom for før den endelig tas ut - sannsynligvis flere tiår fra nå?

Vi har skrevet mange interessante artikler om ISS her på Space Magazine. Her er den internasjonale romstasjonen oppnår 15 års kontinuerlig menneskelig nærvær i bane, nybegynnerguiden for å se den internasjonale romstasjonen, ta en virtuell 3-D romvandring utenfor den internasjonale romstasjonen, Internasjonale romstasjonsvisning og romstasjonsbilder.

For mer informasjon, sjekk NASA Referansehåndbok til ISS og denne artikkelen om 10-årsjubileet for romstasjonen.

Astronomy Cast har også relevante episoder om emnet. Her er spørsmål: En ulåst måne, energi til svarte hull og romstasjonens bane, og avsnitt 298: Space Stations, Part 3 - International Space Station.

kilder: