VAD äR DEN INTERNATIONELLA RYMDSTATIONEN?

Send

Efter de historiska Apollo-uppdragen, som såg människor sätta foten på en annan himmelkropp för första gången i historien, började NASA och den ryska rymdorganisationen (Roscosmos) flytta sina prioriteringar bort från banbrytande rymdutforskning och började fokusera på att utveckla långsiktigt kapacitet i rymden. Under de följande decennierna (från 1970-talet till 1990-talet) började båda byråerna att bygga och distribuera rymdstationer, var och en större och mer komplex än förra.

Den senaste och största av dessa är den internationella rymdstationen (ISS), en vetenskaplig anläggning som finns i låg jordbana runt vår planet. Denna rymdstation är den största och mest sofistikerade forskningsanläggningen som någonsin har byggts och är så stor att den faktiskt kan ses med blotta ögat. Idén att främja internationellt samarbete är främst för att främja vetenskap och rymdutforskning.

Ursprung:

Planeringen för ISS inleddes på 1980-talet och baserades delvis på framgångarna för Rysslands Mir-rymdstation, NASAs Skylab och Space Shuttle-programmet. Det hoppades att denna station skulle möjliggöra det framtida utnyttjandet av lågjordbanan och dess resurser och tjäna som en mellanliggande bas för förnyade prospekteringsinsatser till månen, uppdrag till Mars och däröver.

I maj 1982 inrättade NASA rymdstationernas arbetsgrupp, som var ansvarig för att skapa en konceptuell ram för en sådan rymdstation. I slutändan var ISS-planen som framkom en kulmination av flera olika planer för en rymdstation - som inkluderade NASA: s Frihet och sovjeternas Mir-2 såväl som JapansKibo laboratorium och Europeiska rymdorganisationen Columbus laboratorium.

De Frihet konceptet krävde att en modulär rymdstation skulle sättas ut i omloppsbana, där den skulle tjäna som motsvarighet till Sovjet Salyut och Mir rymdstationer. Samma år kontaktade NASA den japanska flyg- och utforskningsbyrån (JAXA) för att delta i programmet med skapandet av Kibo, även känd som den japanska experimentmodulen.

Den kanadensiska rymdbyrån kontaktades på liknande sätt 1982 och ombads att ge robotstöd till stationen. Tack vare Canadarms framgång, som var en integrerad del av rymdfärjan-programmet, kom CSA med på att utveckla robotkomponenter som skulle hjälpa till med dockning, utföra underhåll och hjälpa astronauter med rymdpromenader.

1984 bjöd ESA att delta i byggandet av stationen med skapandet av Columbus laboratorium - ett forsknings- och experimentlaboratorium som specialiserat sig på materialvetenskap. Konstruktion av båda Kibo och Columbus godkändes 1985. Som det mest ambitiösa rymdprogrammet i någon av byråernas historia sågs utvecklingen av dessa laboratorier som centrala för Europa och Japans nya rymdförmåga.

1993 tillkännagav den amerikanska vice presidenten Al Gore och den ryska premiärministern Viktor Chernomyrdin att de skulle samla resurserna avsedda att skapa Frihet och Mir-2. Istället för två separata rymdstationer skulle programmen arbeta tillsammans för att skapa en enda rymdstation - som senare kallades International Space Station.

Konstruktion:

Konstruktion av ISS möjliggjordes med stöd av flera federala rymdbyråer, som inkluderade NASA, Roscosmos, JAXA, CSA och medlemmar av ESA - särskilt Belgien, Danmark, Frankrike, Spanien, Italien, Tyskland, Nederländerna, Norge , Schweiz och Sverige. Den brasilianska rymdorganisationen (AEB) bidrog också till bygginsatserna.

Orbitalbyggandet av rymdstationen började 1998 efter att de deltagande länderna undertecknade Space Station Intergo Governmental Agreement (IGA), som inrättade en rättslig ram som betonade samarbete baserat på internationell rätt. De deltagande rymdbyråerna undertecknade också fyra Memoranda of Understandingings (MoUs), som beskrev sitt ansvar i design, utveckling och användning av stationen.

Monteringsprocessen började 1998 med utplaceringen avZarya’ ("Sunrise" på ryska) Kontrollmodul eller funktionell lastblock. Denna modul byggdes av ryssarna med finansiering från USA och designades för att ge stationens första framdrivning och kraft. Den trycksatta modulen - som vägde över 19 300 kg (42 600 pund) - lanserades ombord på en rysk Proton-raket i november 1998.

Den 4 december den andra komponenten - 'Enhet' Nod - placerades i omloppsbana av rymdfärjan Strävan (STS-88), tillsammans med två passande parningsadaptrar. Denna nod var en av tre - Harmoni och Lugn att vara de andra två - det skulle bilda ISS huvudskrov. På söndagen 6 december kläddes det till Zarya av STS-88-besättningen i skyttelns nyttolast.

De nästa delbetalningarna kom år 2000 med installationen av Zvezda Servicemodul (den första bostadsmodulen) och flera leveransuppdrag som utförs av rymdfärjan Atlantis. Rymdfärjan Upptäckt (STS-92) levererade också stationernas tredje tryckpassning anpassade och en Ku-band-antenn i oktober. I slutet av månaden lanserades den första expeditionsbesättningen ombord på en Soyuz-raket, som kom den 2 november.

År 2001 'Öde' Laboratoriemodul och ’Pirs’ Dockningsfack levererades. De modulära stativ som ingår i Öde skickades också med Raffaello Multi-Purpose Logistic Modules (MPLM) ombord på rymdfärjan Strävan, och sätts på plats med hjälp av Canadarm2-robotarmen. Under 2002 levererades ytterligare rack, fackdelar, soluppsättningar och det mobila bassystemet för stationens mobilservicesystem.

2007, den europeiska Harmoni modulen installerades, vilket möjliggjorde tillägg av Columbus- och Kibo-laboratorierna - som båda lades till under 2008. Mellan 2009 och 2011 slutfördes konstruktionen med tillägg av den ryska Mini-Research Module-1 och -2 (MRM1 och MRM2), den 'Lugn' Nod, Cupola Observation Module, the Leonardo Permanent Multipurpose Module och Robonaut 2-tekniksviten.

Inga ytterligare moduler eller komponenter lades till förrän 2016, då Bigelow Aersopace installerade sin experimentella Bigelow Expandable Activity Module (BEAM). Sammantaget tog det 13 år att bygga rymdstationen, uppskattningsvis 100 miljarder dollar, och krävde mer än 100 raket- och rymdfärjor och 160 rymdpromenader.

Från och med artikeln, har stationen ockuperats kontinuerligt under 16 år och 74 dagar sedan expeditionens ankomst den 2 november 2000. Detta är den längsta kontinuerliga mänskliga närvaron i låg jordbana efter att ha överträffat Mir's rekord på 9 år och 357 dagar.

Syfte och syften:

Huvudsyftet med ISS är fyrfaldigt: bedriva vetenskaplig forskning, främja rymdutforskning, underlätta utbildning och uppsökande och främja internationellt samarbete. Dessa mål stöds av NASA, den ryska federala rymdorganisationen (Roscomos), den japanska byrån för utforskning av rymden (JAXA), den kanadensiska rymdorganisationen (CSA) och den europeiska rymdorganisationen (ESA), med ytterligare stöd från andra nationer och institutioner .

När det gäller vetenskaplig forskning tillhandahåller ISS en unik miljö för att utföra experiment under mikrogravitationsförhållanden. Medan bemannade rymdfarkoster tillhandahåller en begränsad plattform som bara distribueras till rymden under en begränsad tid, tillåter ISS långa studier som kan pågå i år (eller till och med decennier).

Många olika och kontinuerliga projekt genomförs ombord på ISS, som möjliggörs med stöd av en heltidsbesättning på sex astronauter, och en kontinuitet med att besöka fordon (vilket också möjliggör återuppringning och besättningsrotationer). Forskare på jorden har tillgång till sina data och kan kommunicera med vetenskapsteamen genom ett antal kanaler.

De många forskningsområden som utförs ombord på ISS inkluderar astrobiologi, astronomi, mänsklig forskning, livsvetenskaper, fysiska vetenskaper, rymdväder och meteorologi. När det gäller rymdväder och meteorologi är ISS i en unik position att studera dessa fenomen eftersom den är i LEO. Här har den en kort omloppsperiod, så att den kan bevittna vädret över hela världen många gånger på en enda dag.

Det utsätts också för saker som kosmiska strålar, solvind, laddade subatomära partiklar och andra fenomen som kännetecknar en rymdmiljö. Medicinsk forskning ombord på ISS är till stor del fokuserad på de långvariga effekterna av mikrogravitet på levande organismer - särskilt dess effekter på bentäthet, muskeldegeneration och organfunktion - vilket är inneboende för långsiktiga rymdutforskningsuppdrag.

ISS bedriver också forskning som är gynnsam för rymdutforskningssystem. Det är i LEO som också möjliggör testning av rymdskeppssystem som krävs för långväga uppdrag. Det ger också en miljö där astronauter kan få viktig erfarenhet när det gäller drift, underhåll och reparationstjänster - som är lika viktiga för långsiktiga uppdrag (som uppdrag till månen och Mars).

ISS ger också möjligheter till utbildning tack vare deltagande i experiment, där studenter kan utforma experiment och titta när ISS-besättningarna utför dem. ISS-astronauter kan också engagera klassrum via videolänk, radiokommunikation, e-post och utbildningsvideor / webbepisoder. Olika rymdbyråer underhåller också utbildningsmaterial för nedladdning baserat på ISS-experiment och operationer.

Utbildnings- och kulturutsträckning faller också inom ISS: s mandat. Dessa aktiviteter bedrivs med hjälp och stöd av de deltagande federala rymdbyråerna, och som är utformade för att uppmuntra utbildning och karriärutbildning inom fälten STEM (vetenskap, teknik, teknik, matematik).

Ett av de mest kända exemplen på detta är de utbildningsvideor som skapades av Chris Hadfield - den kanadensiska astronauten som tjänade som befälhavare för Expedition 35 ombord på ISS - som krönkade ISS-astronauternas vardagliga aktiviteter. Han riktade också mycket uppmärksamhet åt ISS-aktiviteter tack vare sitt musikaliska samarbete med Barenaked Ladies och Wexford Gleeks - med titeln ”I.S.S. (Är någon som sjunger) ”(visas ovan).

Hans video, ett omslag av David Bowies "Space Oddity", fick honom också utbredd applaus. Tillsammans med att uppmärksamma ISS och dess besättningsverksamhet var det också en viktig prestation eftersom det var den enda musikvideo som någonsin har filmats i rymden!

Verksamhet ombord på ISS:

Som noterats underlättas ISS genom roterande besättningar och regelbundna lanseringar som transporterar leveranser, experiment och utrustning till stationen. Dessa har formen av både besättnings- och besättningsfordon, beroende på uppdragets art. Besättningar transporteras vanligtvis ombord på ryska Progress-rymdskepp som lanseras via Soyuz-raketer från Baikonur Cosmodrome i Kazakstan.

Roscosmos har genomfört totalt 60 resor till ISS med hjälp av Progress-rymdskepp, medan 40 separata lanseringar genomfördes med Soyuz-raketer. Cirka 35 flygningar gjordes också till stationen med hjälp av de nu pensionerade NASA Space Shuttles, som transporterade besättning, experiment och förnödenheter. ESA och JAXA har båda genomfört fem lastöverföringsuppdrag med hjälp av Automated Transfer Vehicle (ATV) respektive H-II Transfer Vehicle (HTV).

På senare år har privata flyg- och rymdföretag som SpaceX och Orbital ATK kontrakterats för att tillhandahålla återupplysningsuppdrag till ISS, vilket de har gjort med sina Dragon och Cygnus-rymdskepp. Ytterligare hantverk, till exempel SpaceX: s Crew Dragon-rymdskepp, förväntas ge besättningstransporter i framtiden.

Förutom utvecklingen av återanvändbara raketer i första etappen, genomförs dessa ansträngningar delvis för att återställa den inhemska lanseringsförmågan till USA. Sedan 2014 har spänningarna mellan Ryssland och USA lett till ökande oro över framtiden för det rysk-amerikanska samarbetet med program som ISS.

Besättningsaktiviteter består av att genomföra experiment och forskning som anses vara avgörande för utforskning av rymden. Dessa aktiviteter är schemalagda från 06:00 till 21:30 timmar UTC (Universal Coordined Time), med pauser som tas till frukost, lunch, middag och regelbundna besättningskonferenser. Varje besättningsmedlem har sina egna kvarter (som inkluderar en bunden sovväska), varav två ligger i Zvezda Modul och ytterligare fyra installerade i Harmoni.

Under ”nattetimmar” täcks fönstren till för att ge intryck av mörker. Detta är viktigt eftersom stationen upplever 16 soluppgångar och solnedgångar om dagen. Två träningsperioder på 1 timme vardera planeras varje dag för att säkerställa att riskerna för muskelatrofi och benförlust minimeras. Träningsutrustningen innehåller två löpband, den avancerade motståndskraftiga övningsenheten (ARED) för simulerad viktträning och en stationär cykel.

Hygien bibehålls tack vare vattenstrålar och tvål dispenserade från rören, samt våtservetter, sköljlöst schampo och ätlig tandkräm. Sanitet tillhandahålls av två rymdtoaletter - båda av rysk design - ombord på Zvezda och Lugn Moduler. I likhet med vad som var tillgängligt ombord på rymdfärjan fäster astronauterna sig på toalettsitsen och avlägsnandet av avfall görs med ett vakuumsughål.

Flytande avfall överförs till systemet för återvinning av vatten, där det omvandlas tillbaka till dricksvatten (ja, astronauter dricker sin egen urin efter ett sätt!). Fast avfall samlas i enskilda påsar som lagras i en aluminiumbehållare, som sedan överförs till det dockade rymdskeppet för bortskaffande.

Mat ombord på stationen består huvudsakligen av frystorkade måltider i vakuumtätade plastpåsar. Konserverade varor finns tillgängliga men är begränsade på grund av deras vikt (vilket gör dem dyrare att transportera). Färsk frukt och grönsaker tas med under återupptagningsuppdrag, och en stor mängd kryddor och smaktillsatser används för att säkerställa att maten är smakfull - vilket är viktigt eftersom en av effekterna av mikrogravitet är en minskad smakskänsla.

För att förhindra spill, finns drycker och soppor i paket och konsumeras med sugrör. Fast mat äts med en kniv och gaffel, som fästs i ett bricka med magneter för att förhindra att de flyter bort, medan drycker tillhandahålls i uttorkat pulverform och sedan blandas med vatten. All mat eller smulor som flyter bort måste samlas in för att förhindra att den stoppar luftfiltren och annan utrustning.

Farliga:

Livet ombord på stationen medför också en hög grad av risk. Dessa kommer i form av strålning, de långvariga effekterna av mikrogravitet på människans kropp, de psykologiska effekterna av att vara i rymden (dvs. stress och sömnstörningar) och faran för kollision med rymdskräp.

När det gäller strålning är objekt inom miljön låg jordbana delvis skyddade från solstrålning och kosmiska strålar av jordens magnetosfär. Utan skydd av jordens atmosfär utsätts astronauter fortfarande för cirka 1 miljonvert per dag, vilket motsvarar vad en person på jorden utsätts för under ett år.

Som ett resultat har astronauter en högre risk för att utveckla cancer, drabbas av DNA- och kromosomskador och minskad immunsystemfunktion. Därför varför skyddande avskärmning och droger är ett måste ombord på stationen, liksom protokoll för att begränsa exponeringen. Till exempel, under solfackaktivitet, kan besättningarna söka skydd i det mer kraftigt avskärmade ryska orbital segmentet av stationen.

Som redan nämnts tar effekterna av mikrogravitet också en avgift på muskelvävnader och bentäthet. Enligt en studie från 2001 utförd av NASA: s Human Research Program (HRP) - som undersökte effekterna på en astronaut Scott Kelly's kropp efter att han tillbringat ett år ombord på ISS - uppstår förlust av bentäthet med en takt på över 1% per månad.

På liknande sätt konstaterade en rapport från Johnson Space Center - med titeln "Muscle Atrophy" - att astronauter upplever upp till 20% förlust av muskelmassa på rymdflygor som varar bara fem till 11 dagar. Dessutom har nyare studier visat att de långvariga effekterna av att vara i rymden också inkluderar nedsatt organfunktion, minskad ämnesomsättning och minskat syn.

På grund av detta tränar astronauter regelbundet för att minimera förlusten av muskler och ben, och deras näringsplan är utformad för att se till att de har lämpliga näringsämnen för att upprätthålla korrekt organfunktion. Utöver detta undersöks de långsiktiga hälsoeffekterna och ytterligare strategier för att bekämpa dem.

Men kanske den största faran kommer i form av kretsande skräp - alias. rymdskrot. För närvarande finns det över 500 000 bitar av skräp som spåras av NASA och andra byråer när de går i jorden. Uppskattningsvis 20 000 av dessa är större än en softball, medan resten är ungefär lika stora som en sten. Sammantaget finns det troligtvis många miljoner bitar av skräp i bana, men de flesta är så små att de inte kan spåras.

Dessa föremål kan köra med hastigheter upp till 28 163 km / h (17 500 mph), medan ISS kretsar runt jorden med en hastighet av 27 600 km / h (17 200 mph). Som ett resultat kan en kollision med ett av dessa objekt vara katastrofalt för ISS. Stationerna är naturligt avskärmade för att motstå påverkan från små bitar av skräp och mikro-meteoroider - och denna avskärmning är indelad mellan det ryska orbitalsegmentet och det amerikanska orbitalsegmentet.

På USOS består avskärmningen av en tunn aluminiumplåt som hålls bortsett från skrovet. Detta ark får föremål att krossa i ett moln och sprider därmed den kinetiska energin från stöten innan den når huvudskrovet. På ROS-skärmen har skärmning formen av en kolvplast-honungskakaskärm, en aluminiumkakskärmskärm och glasduk, som alla är åtskilda över skrovet.

ROS-skärmen är mindre benägna att punkteras, varför besättningen flyttar till ROS när ett allvarligare hot presenterar sig. Men när man möter möjligheten till påverkan från ett större objekt som spåras, utför stationen det som kallas en Debris Avoidance Maneuver (DAM). I det här fallet skjuter drivarna på det ryska orbital segmentet för att förändra stationens omloppshöjd och därmed undvika skräp.

ISS framtid:

Med tanke på att man förlitar sig på internationellt samarbete har det under de senaste åren varit oroligt - som svar på växande spänningar mellan Ryssland, USA och Nato - om den internationella rymdstationens framtid. För tillfället är emellertid verksamheten ombord på stationen säker, tack vare åtaganden som gjorts av alla större partner.

I januari 2014 tillkännagav Obama-administrationen att den skulle förlänga finansieringen för den amerikanska delen av stationen till 2024. Roscosmos har godkänt denna förlängning, men har också uttryckt godkännande för en plan som skulle använda delar av det ryska orbitalsegmentet för att konstruera en ny rysk rymdstation.

Den föreslagna stationen, som är känd som Orbital Piloting Assembly and Experiment Complex (OPSEK), skulle fungera som en monteringsplattform för bemannade rymdskepp som reser till månen, Mars och det yttre solsystemet. Det har också varit tentativa meddelanden av ryska tjänstemän om en möjlig samarbetsinsats för att bygga en framtida ersättning för ISS. Men NASA har ännu inte bekräftat dessa planer.

I april 2015 godkände den kanadensiska regeringen en budget som inkluderade finansiering för att säkerställa CSA: s deltagande med ISS fram till 2024. I december 2015 tillkännagav JAXA och NASA sina planer för ett nytt samarbetsram för den internationella rymdstationen (ISS), som inkluderade Japan som förlängde sitt deltagande till 2024. Från och med december 2016 har ESA också åtagit sig att utvidga sitt uppdrag till 2024.

ISS representerar ett av de största samarbets- och internationella ansträngningarna i historien, för att inte nämna ett av de största vetenskapliga företagen. Förutom att tillhandahålla en plats för avgörande vetenskapliga experiment som inte kan genomföras här på jorden, bedriver den också forskning som hjälper mänskligheten att göra sina nästa stora språng i rymden - dvs uppdrag till Mars och bortom!

Utöver allt detta har det varit en inspirationskälla för otaliga miljoner som en dag drömmer om att gå ut i rymden! Vem vet vilka stora åtaganden ISS kommer att möjliggöra innan det slutligen tas ur drift - troligen decennier från och med nu?

Vi har skrivit många intressanta artiklar om ISS här på Space Magazine. Här är den internationella rymdstationen som uppnår 15 års kontinuerlig mänsklig närvaro i omloppsbana, nybörjarguiden för att se den internationella rymdstationen, ta en virtuell 3-D rymdpromenad utanför den internationella rymdstationen, Internationell rymdstationsvy och rymdstationsbilder.

Mer information finns i NASA: s referenshandbok till ISS och den här artikeln om rymdstationens 10-årsjubileum.

Astronomy Cast har också relevanta avsnitt om ämnet. Här är frågor: En olåst måne, energi i svarta hål och rymdstationens bana, och avsnitt 298: Rymdstationer, del 3 - Internationell rymdstation.

källor: