HVAD ER DEN INTERNATIONALE RUMSTATION?

Send

Efter de historiske Apollo-missioner, der så mennesker satte fod på en anden himmellegeme for første gang i historien, begyndte NASA og det russiske rumfartsagentur (Roscosmos) at flytte deres prioriteringer væk fra banebrydende rumfaring og begyndte at fokusere på at udvikle langsigtet kapaciteter i rummet. I de efterfølgende årtier (fra 1970'erne til 1990'erne) begyndte begge agenturer at bygge og indsætte rumstationer, hver især større og mere kompleks end sidst.

Den seneste og største af disse er den Internationale rumstation (ISS), en videnskabelig facilitet, der er bosat i lav-jordomløb omkring vores planet. Denne rumstation er den største og mest sofistikerede forskningsfacilitet, der nogensinde er bygget, og er så stor, at den faktisk kan ses med det blotte øje. Idéen om at fremme internationalt samarbejde er vigtigt for at fremme videnskab og rumforskning.

Oprindelse:

Planlægningen af ISS begyndte i 1980'erne og var delvis baseret på succeserne fra Russlands Mir-rumstation, NASAs Skylab og Space Shuttle-programmet. Man håbede, at denne station kunne muliggøre den fremtidige udnyttelse af Orbit med lav jord og dens ressourcer og tjene som en mellemliggende base for fornyet efterforskningsindsats til Månen, mission til Mars og videre.

I maj 1982 oprettede NASA Space Station taskforcen, der var tiltalt for at skabe en konceptuel ramme for en sådan rumstation. I sidste ende var ISS-planen, der kom frem, en kulmination af flere forskellige planer for en rumstation - som omfattede NASAs Frihed og sovjeternes Mir-2 koncepter såvel som JapansKibo laboratorium og Det Europæiske Rumfartsagentur Columbus laboratorium.

Det Frihed koncept opfordrede til, at en modulær rumstation blev udsat til bane, hvor den ville tjene som modstykke til sovjet Salyut og Mir rumstationer. Samme år henvendte NASA sig til det japanske luftfarts- og efterforskningsagentur (JAXA) for at deltage i programmet med oprettelsen af Kibo, også kendt som det japanske eksperimentmodul.

Det canadiske rumfartsbureau blev tilsvarende kontaktet i 1982 og blev bedt om at yde robotstøtte til stationen. Takket være Canadarms succes, som var en integreret del af Space Shuttle-programmet, accepterede CSA at udvikle robotkomponenter, der ville hjælpe med docking, udføre vedligeholdelse og hjælpe astronauter med rumvandringer.

I 1984 blev ESA opfordret til at deltage i opførelsen af stationen med oprettelsen af Columbus laboratorium - et forsknings- og eksperimentelt laboratorium med speciale i materialevidenskab. Konstruktion af begge dele Kibo og Columbus blev godkendt af i 1985. Som det mest ambitiøse rumprogram i begge agenturets historie blev udviklingen af disse laboratorier betragtet som central for Europa og Japans nye rumkapacitet.

I 1993 meddelte den amerikanske næstformand Al Gore og den russiske premierminister Viktor Chernomyrdin, at de ville samle ressourcerne til at skabe Frihed og Mir-2. I stedet for to separate rumstationer arbejdede programmerne sammen for at skabe en enkelt rumstation - som senere blev navngivet Den Internationale Rumstation.

Konstruktion:

Bygning af ISS blev muliggjort med støtte fra flere føderale rumfartsbureauer, der omfattede NASA, Roscosmos, JAXA, CSA og medlemmer af ESA - specifikt Belgien, Danmark, Frankrig, Spanien, Italien, Tyskland, Holland, Norge , Schweiz og Sverige. Det brasilianske rumfartsagentur (AEB) bidrog også til byggeriindsatsen.

Orbitalbygningen af rumstationen begyndte i 1998, efter at de deltagende nationer underskrev Space Station Intergo Governmental Agreement (IGA), som etablerede en juridisk ramme, der understregede samarbejde baseret på international lov. De deltagende rumfartsbureauer underskrev også de fire memorandums of Understandingings (MoUs), der redegør for deres ansvar i design, udvikling og brug af stationen.

Samlingsprocessen begyndte i 1998 med udbredelsen af 'Zarya’ (“Sunrise” på russisk) Kontrolmodul eller funktionel lastblok. Dette modul blev bygget af russerne med finansiering fra USA og blev designet til at give stationens oprindelige fremdrift og magt. Modulet under tryk - som vejer over 19.300 kg (42.600 pund) - blev lanceret ombord på en russisk Proton-raket i november 1998.

Den 4. december den anden komponent - 'Enhed' Knude - blev placeret i kredsløb af rumfærgen Bestræbelse (STS-88) sammen med to sammenkoblede adaptere under tryk. Denne knude var en af tre - Harmoni og Tranquility at være de to andre - det ville danne ISS 'hovedskrog. Søndag 6. december blev det parret til Zarya af STS-88-besætningen inde i shuttleens nyttelastbugt.

De næste rater kom i år 2000 med installationen af Zvezda Servicemodul (det første beboelsesmodul) og flere forsyningsopgaver udført af rumfærgen Atlantis. Rumfærgen Opdagelse (STS-92) leverede også stationerne tredje trykparring tilpasset og en Ku-band antenne i oktober. Ved udgangen af måneden blev den første ekspeditionsbesætning lanceret ombord på en Soyuz-raket, der ankom 2. november.

I 2001 blev 'Skæbne' Laboratoriemodul og ’Pirs’ Docking-rummet blev leveret. De modulære stativer, der er en del af Skæbne blev også sendt ved hjælp af Raffaello Multi-Purpose Logistic Modules (MPLM) ombord på rumfærgen Bestræbelse, og sættes på plads ved hjælp af Canadarm2 robotarmen. I 2002 blev der leveret yderligere stativer, fagværkssegmenter, solpaneler og det mobile basesystem til stationens mobile serviceringssystem.

I 2007 var det europæiske Harmoni modul blev installeret, hvilket gjorde det muligt at tilføje Columbus- og Kibo-laboratorierne - begge blev tilføjet i 2008. Mellem 2009 og 2011 blev konstruktionen afsluttet med tilføjelsen af det russiske Mini-Research Module-1 og -2 (MRM1 og MRM2), the ’Tranquility’ Knude, Cupola-observationsmodulet, the Leonardo Permanent multifunktionsmodul og Robonaut 2-teknologisuite.

Der blev ikke tilføjet yderligere moduler eller komponenter indtil 2016, hvor Bigelow Aersopace installerede deres eksperimentelle Bigelow Expandable Activity Module (BEAM). Alt i alt tager det 13 år at konstruere rumstationen, anslået 100 mia. Dollars, og krævede mere end 100 raket- og rumskyttelaketter og 160 rumvandringer.

Fra og med denne artikels penning er stationen kontinuerligt besat i en periode på 16 år og 74 dage siden ankomst til ekspedition 1 den 2. november 2000. Dette er den længste kontinuerlige menneskelige tilstedeværelse i lav jordbane efter at have overgået Mir's rekord på 9 år og 357 dage.

Formål og mål:

Hovedformålet med ISS er firedoblet: udførelse af videnskabelig forskning, fremme af rumforskning, lettere uddannelse og opsøgende arbejde og fremme internationalt samarbejde. Disse mål støttes af NASA, det russiske føderale rumfartsagentur (Roscomos), det japanske rumfartsundersøgelsesagentur (JAXA), det canadiske rumfartsagentur (CSA) og Det Europæiske Rumfartsagentur (ESA), med yderligere støtte fra andre nationer og institutioner .

Hvad angår videnskabelig forskning, giver ISS et unikt miljø til at udføre eksperimenter under mikrogravitationsbetingelser. Mens bemandet rumfartøj tilvejebringer en begrænset platform, der kun er placeret i rummet i en begrænset periode, giver ISS mulighed for langvarige studier, der kan vare i år (eller endda årtier).

Der gennemføres mange forskellige og kontinuerlige projekter ombord på ISS, som er muliggjort med støtte fra en fuldtidsbesætning på seks astronauter, og en kontinuitet med besøgende køretøjer (som også muliggør omdrejningstal og besætningsrotationer). Forskere på Jorden har adgang til deres data og er i stand til at kommunikere med videnskabsteamene gennem en række kanaler.

De mange forskningsområder, der udføres ombord på ISS, inkluderer astrobiologi, astronomi, menneskelig forskning, biovidenskab, fysisk videnskab, rumvejr og meteorologi. I tilfælde af rumvejr og meteorologi er ISS i en unik position til at studere disse fænomener, fordi det er position i LEO. Her har den en kort orbitalperiode, så den kan se vejr over hele kloden mange gange på en enkelt dag.

Det udsættes også for ting som kosmiske stråler, solvind, ladede subatomiske partikler og andre fænomener, der kendetegner et rummiljø. Medicinsk forskning ombord på ISS er i vid udstrækning fokuseret på de langsigtede virkninger af mikrogravitet på levende organismer - især dens virkninger på knogletæthed, muskeldegeneration og organfunktion - som er iboende for langdistanceopdagelsesopgaver.

ISS udfører også forskning, der er gavnlig for rumudforskningssystemer. Det er placeret i LEO giver også mulighed for testning af rumfartøjssystemer, der er nødvendige til langdistancemissioner. Det giver også et miljø, hvor astronauter kan få vitale erfaringer med hensyn til drift, vedligeholdelse og reparationstjenester - som er på samme måde afgørende for langvarige missioner (som mission til Månen og Mars).

ISS giver også muligheder for uddannelse takket være deltagelse i eksperimenter, hvor studerende er i stand til at designe eksperimenter og se, når ISS-besætninger udfører dem. ISS-astronauter er også i stand til at engagere klasselokaler gennem videolink, radiokommunikation, e-mail og uddannelsesvideoer / webepisoder. Forskellige rumbureauer opretholder også uddannelsesmateriale til download baseret på ISS-eksperimenter og operationer.

Uddannelsesmæssig og kulturel opsamling falder også inden for ISS 'mandat. Disse aktiviteter udføres med hjælp og støtte fra de deltagende føderale rumfartsbureauer, og som er designet til at tilskynde til uddannelse og karriereuddannelse inden for STEM (videnskab, teknisk, ingeniørvidenskab, matematik).

Et af de bedst kendte eksempler på dette er de uddannelsesvideoer, der er oprettet af Chris Hadfield - den canadiske astronaut, der fungerede som befal for Expedition 35 ombord på ISS - som kronikerede ISS-astronauternes daglige aktiviteter. Han henvendte sig også meget til ISS-aktiviteter takket være sit musikalske samarbejde med Barenaked Ladies og Wexford Gleeks - med titlen “I.S.S. (Synger nogen) ”(vist ovenfor).

Hans video, et cover af David Bowies "Space Oddity", fik ham også udbredt anerkendelse. Sammen med at henlede opmærksomheden mod ISS og dens besætningsoperationer var det også en stor bedrift, da det var den eneste musikvideo, der nogensinde er blevet optaget i rummet!

Drift om ISS:

Som bemærket letter ISS ved roterende besætninger og regelmæssige lanceringer, der transporterer forsyninger, eksperimenter og udstyr til stationen. Disse har form af både besatte og ubesatte køretøjer, afhængigt af missionens art. Besætninger transporteres generelt ombord på russisk Progress-rumfartøj, der lanceres via Soyuz-raketter fra Baikonur Cosmodrome i Kasakhstan.

Roscosmos har gennemført i alt 60 ture til ISS ved hjælp af Progress-rumfartøjer, mens 40 separate lanceringer blev foretaget ved hjælp af Soyuz-raketter. Cirka 35 flyvninger blev også foretaget til stationen ved hjælp af de nu pensionerede NASA Space Shuttles, der transporterede besætning, eksperimenter og forsyninger. ESA og JAXA har begge udført 5 fragtoverførselsopgaver ved hjælp af henholdsvis Automated Transfer Vehicle (ATV) og H-II Transfer Vehicle (HTV).

I de senere år er private luftfartsselskaber som SpaceX og Orbital ATK indgået kontrakt om at levere ISS, som de har gjort ved hjælp af deres Dragon og Cygnus-rumfartøj. Ekstra fartøjer, såsom SpaceXs Crew Dragon-rumfartøj, forventes at levere besætningstransport i fremtiden.

Ved siden af udviklingen af genanvendelige raketter i første fase udføres disse bestræbelser delvis for at gendanne den indenlandske opsætningskapacitet til USA. Siden 2014 har spændinger mellem Rusland og USA ført til stigende bekymring over fremtiden for russisk-amerikansk samarbejde med programmer som ISS.

Besætningsaktiviteter består af udførelse af eksperimenter og forskning, der anses for at være vigtige for rumforskning. Disse aktiviteter er planlagt fra 06:00 til 21:30 timer UTC (Universal Koordineret tid), hvor pauser tages til morgenmad, frokost, middag og regelmæssige besætningskonferencer. Hvert besætningsmedlem har deres eget kvarter (som inkluderer en bundet sovepose), hvoraf to er placeret i Zvezda Modul og fire mere installeret i Harmoni.

I ”nattetimer” er vinduerne dækket af for at give indtryk af mørke. Dette er vigtigt, da stationen oplever 16 solopgange og solnedgange om dagen. To træningsperioder på 1 time hver er planlagt hver dag for at sikre, at risikoen for muskelatrofi og knogletab minimeres. Træningsudstyret inkluderer to løbebånd, det avancerede modstandsdygtige træningsapparat (ARED) til simuleret vægttræning og en stationær cykel.

Hygiejnen opretholdes takket være vandstråler og sæbe, der er dispenseret fra rørene, samt vådtørreservoir, skylteløs shampoo og spiselig tandpasta. Sanitet leveres af to rumtoiletter - begge af russisk design - ombord på Zvezda og Tranquility Moduler. I lighed med hvad der var tilgængeligt ombord på rumfærgen, fastgør astronauter sig på toiletsædet, og fjernelse af affald udføres med et vakuumsughul.

Flydende affald overføres til vandgendannelsessystemet, hvor det omdannes tilbage til drikkevand (ja, astronauter drikker deres egen urin efter en måde!). Fast affald opsamles i individuelle poser, der opbevares i en aluminiumsbeholder, som derefter overføres til det forankrede rumfartøj til bortskaffelse.

Mad ombord på stationen består hovedsageligt af frysetørrede måltider i vakuumforseglede plastposer. Hermetiske varer er tilgængelige, men er begrænsede på grund af deres vægt (hvilket gør dem dyrere at transportere). Frisk frugt og grøntsager bringes under genforsyningsopgaver, og der bruges et stort udvalg af krydderier og krydderier for at sikre, at mad er smagfuld - hvilket er vigtigt, da en af virkningerne af mikrogravitet er en formindsket smagsfølelse.

For at forhindre spild er drikkevarer og supper indeholdt i pakker og konsumeres med et strå. Fast mad spises med en kniv og gaffel, der er fastgjort til en bakke med magneter for at forhindre dem i at flyde væk, mens drikkevarer leveres i dehydreret pulverform og derefter blandes med vand. Al mad eller smuler, der flyder væk, skal opsamles for at forhindre, at den tilstopper luftfiltrene og andet udstyr.

Farer:

Livet ombord på stationen bærer også en høj grad af risiko. Disse kommer i form af stråling, de langsigtede virkninger af mikrogravitet på den menneskelige fysik, de psykologiske virkninger af at være i rummet (dvs. stress og søvnforstyrrelser) og faren for kollision med pladsrester.

Med hensyn til stråling er genstande inden for miljøet med lav jord-orbit delvist beskyttet mod solstråling og kosmiske stråler af jordens magnetosfære. Uden beskyttelse af Jordens atmosfære udsættes astronauter dog stadig for omkring 1 millisie om dagen, hvilket er ækvivalent med det, en person på Jorden udsættes for i løbet af et år.

Som et resultat har astronauter en højere risiko for at udvikle kræft, lide DNA og kromosomal skade og nedsat immunforsvarsfunktion. Derfor er beskyttelsesafskærmning og medikamenter et must ombord på stationen samt protokoller til begrænsning af eksponering. Under solfladeaktivitet er besætningerne for eksempel i stand til at søge ly i det mere stærkt afskærmede russiske orbitale segment af stationen.

Som allerede bemærket tager virkningerne af mikrogravitet også en afgift på muskelvæv og knogletæthed. Ifølge en undersøgelse fra 2001 udført af NASAs Human Research Program (HRP) - der undersøgte virkningerne på en astronaut Scott Kelly's krop, efter at han tilbragte et år ombord på ISS - forekommer tab af knogletæthed med en hastighed på over 1% pr. Måned.

Tilsvarende anførte en rapport fra Johnson Space Center - med titlen "Muscle Atrophy" - at astronauter oplever op til et 20% tab af muskelmasse på rumflyvninger, der varer kun fem til 11 dage. Derudover har nyere studier indikeret, at de langtidsvirkninger af at være i rummet også inkluderer nedsat organfunktion, nedsat stofskifte og reduceret syn.

På grund af dette træner astronauter regelmæssigt for at minimere tabet af muskler og knogler, og deres ernæringsregime er designet til at sikre, at de har de passende næringsstoffer til at opretholde korrekt organfunktion. Derudover undersøges de langsigtede sundhedseffekter og yderligere strategier til at bekæmpe dem stadig.

Men måske den største fare kommer i form af kredsende junk - også. plads affald. På nuværende tidspunkt er der over 500.000 stykker affald, der spores af NASA og andre agenturer, når de kredser om Jorden. Anslået 20.000 af disse er større end en softball, mens resten er på størrelse med en sten. Alt i alt er der sandsynligvis mange millioner af snavs i bane, men de fleste er så små, at de ikke kan spores.

Disse genstande kan køre med en hastighed på op til 28.163 km / t (17.500 mph), mens ISS kredser om jorden med en hastighed på 27.600 km / t (17.200 mph). Som et resultat kan en kollision med et af disse objekter være katastrofalt for ISS. Stationerne er naturligt afskærmet for at modstå påvirkninger fra bittesmå bit af affald og mikro-meteoroider - og denne afskærmning er delt mellem det russiske orbitale segment og det amerikanske orbitalsegment.

På USOS består afskærmningen af en tynd aluminiumplade, der holdes bortset fra skroget. Dette ark får objekter til at sprænde ned i en sky og spredes derved den kinetiske energi fra påvirkningen, inden den når hovedskroget. På ROS tager afskærmning formen af en kulstofplast-honningrørsskærm, en aluminiums-honningkarmskærm og glasklæde, som alle er placeret i afstand over skroget.

Det er mindre sandsynligt, at ROS 'afskærmning bliver punkteret, hvorfor besætningen flytter til ROS, når en mere alvorlig trussel præsenterer sig. Men når man står over for muligheden for en påvirkning fra et større objekt, der spores, udfører stationen, hvad der er kendt som en Debris Undgåelsesmanøvre (DAM). I dette tilfælde skyder skyderne på det russiske orbitale segment for at ændre stationens orbitalhøjde og således undgå rester.

ISS 'fremtid:

På grund af sin afhængighed af internationalt samarbejde har der været bekymring i de senere år - som reaktion på stigende spændinger mellem Rusland, De Forenede Stater og NATO - om den internationale rumstations fremtid. For tiden er operationerne ombord på stationen dog sikre takket være forpligtelser fra alle de store partnere.

I januar 2014 annoncerede Obama-administrationen, at den ville forlænge finansieringen til den amerikanske del af stationen indtil 2024. Roscosmos har godkendt denne udvidelse, men har også givet udtryk for en godkendelse til en plan, der vil bruge elementer i det russiske orbitale segment til at konstruere en ny russisk rumstation.

Kendt som Orbital Piloting Assembly and Experiment Complex (OPSEK), ville den foreslåede station fungere som en samlingsplatform for besætnings rumfartøjer, der rejser til Månen, Mars og det ydre solsystem. Der har også været foreløbige meddelelser fra russiske embedsmænd om en mulig samarbejdsindsats for at opbygge en fremtidig erstatning for ISS. NASA har dog endnu ikke bekræftet disse planer.

I april 2015 godkendte den canadiske regering et budget, der omfattede finansiering til at sikre CSA's deltagelse med ISS gennem 2024. I december 2015 annoncerede JAXA og NASA deres planer for en ny samarbejdsramme for Den Internationale Rumstation (ISS), som omfattede Japan, der forlængede sin deltagelse indtil 2024. Fra december 2016 har ESA også forpligtet sig til at udvide sin mission til 2024.

ISS repræsenterer en af de største samarbejds- og internationale bestræbelser i historien, for ikke at nævne en af de største videnskabelige virksomheder. Ud over at give et sted til afgørende videnskabelige eksperimenter, der ikke kan udføres her på Jorden, udfører den også forskning, der vil hjælpe menneskeheden med at gøre sine næste store spring i rummet - dvs. mission til Mars og videre!

Oven i alt det har det været en kilde til inspiration for utallige millioner, der en dag drømmer om at gå ud i rummet! Hvem ved, hvilke store tilsagn ISS vil give mulighed for, før det endeligt er taget af - sandsynligvis årtier fra nu?

Vi har skrevet mange interessante artikler om ISS her på Space Magazine. Her er International Space Station opnår 15 års kontinuerlig menneskelig tilstedeværelse i Orbit, begynders guide til at se den internationale rumstation, tage en virtuel 3D-rumvandring uden for den internationale rumstation, International Space Station Viewing og Space Station Pictures.

For mere information, se NASA Reference Guide til ISS og denne artikel om 10-årsdagen for rumstationen.

Astronomy Cast har også relevante episoder om emnet. Her er spørgsmål: En ulåst måne, energi til sorte huller og rumstationens bane, og afsnit 298: Rumstationer, del 3 - International rumstation.

Kilder: