Po zgodovinskih misijah Apollo, v katerih so se ljudje prvič v zgodovini stopili na drugo nebesno telo, so NASA in Ruska vesoljska agencija (Roscosmos) začeli svoje prioritete preusmeriti od pionirskega raziskovanja vesolja in se začeli osredotočati na razvoj dolgoročnega zmogljivosti v vesolju. V naslednjih desetletjih (od sedemdesetih do devetdesetih let prejšnjega stoletja) sta obe agenciji začeli graditi in uvajati vesoljske postaje, vsaka večja in bolj zapletena kot zadnja.
Najnovejša in največja od njih je Mednarodna vesoljska postaja (ISS), znanstvena ustanova, ki okoli našega planeta prebiva v orbiti nizke Zemlje. Ta vesoljska postaja je največji in najbolj izpopolnjen orbiterski raziskovalni objekt, ki je bil kdajkoli zgrajen, in je tako velik, da ga je dejansko mogoče videti s prostim očesom. Glavna naloga njegove misije je ideja o spodbujanju mednarodnega sodelovanja za napredovanje znanosti in raziskovanja vesolja.
Izvor:
Načrtovanje ISS se je začelo v osemdesetih letih prejšnjega stoletja in je deloma temeljilo na uspehih ruske vesoljske postaje Mir, Nasinega Skylaba in vesoljskega programa. Upal je, da bo ta postaja omogočila prihodnjo uporabo orbite z nizko Zemljo in njenih virov in bo vmesna baza za obnovljena prizadevanja za raziskovanje do Lune, misije na Mars in širše.
Maja 1982 je NASA ustanovila delovno skupino vesoljske postaje, ki je bila zadolžena za oblikovanje konceptualnega okvira za takšno vesoljsko postajo. Na koncu se je izkazal načrt ISS vrhunec več različnih načrtov za vesoljsko postajo - ki so vključevali NASA-je Svoboda in sovjetske Mir-2 konceptov in tudi japonskihKibo laboratorija in Evropske vesoljske agencije Columbus laboratorij.
The Svoboda Koncept je zahteval namestitev modularne vesoljske postaje v orbito, kjer bi ta služil kot sovjetski sogovornik Saljut in Mir vesoljske postaje. Istega leta se je NASA obrnila na Japonsko agencijo za vesoljsko in raziskovanje (JAXA), da bi sodelovala v programu pri oblikovanju Kibo, znan tudi kot japonski eksperimentalni modul.
S kanadsko vesoljsko agencijo je bil podobno pristopljen leta 1982 in od nje so morali zaprositi za robotsko podporo postaje. Zahvaljujoč uspehu Canadarma, ki je bil sestavni del vesoljskega programa, se je CSA dogovoril, da bo razvil robotske komponente, ki bodo pomagale pri pristajanju, vzdrževanju in pomagali astronavtom pri vesoljskih plovbah.
Leta 1984 je bil ESA povabljen k sodelovanju pri gradnji postaje z ustanovitvijo Columbus laboratorij - raziskovalni in eksperimentalni laboratorij, specializiran za ved o materialih. Gradnja obeh Kibo in Columbus so bili odobreni leta 1985. Kot najambicioznejši vesoljski program v zgodovini katere koli agencije je bil razvoj teh laboratorijev osrednjega pomena za vesoljsko zmogljivost Evrope in Japonske.
Leta 1993 sta ameriški podpredsednik Al Gore in ruski premier Viktor Chernomyrdin napovedala, da bosta združila sredstva, namenjena ustvarjanju Svoboda in Mir-2. Namesto dveh ločenih vesoljskih postaj bi programi sodelovali pri ustvarjanju ene same vesoljske postaje - ki je bila pozneje imenovana Mednarodna vesoljska postaja.
Gradnja:
Izgradnja ISS je bila mogoča s podporo več zveznih vesoljskih agencij, med katerimi so bili NASA, Roscosmos, JAXA, CSA in člani ESA - zlasti Belgija, Danska, Francija, Španija, Italija, Nemčija, Nizozemska, Norveška , Švica in Švedska. K gradbenim prizadevanjem je prispevala tudi brazilska vesoljska agencija (AEB).
Orbitalna gradnja vesoljske postaje se je začela leta 1998, potem ko so sodelujoče države podpisale Medvladni sporazum o vesoljski postaji (IGA), ki je vzpostavil pravni okvir, ki je poudarjal sodelovanje na podlagi mednarodnega prava. Sodelujoče vesoljske agencije so podpisale tudi štiri memorandume o soglasjih (MO), ki so opredelili njihove odgovornosti pri načrtovanju, razvoju in uporabi postaje.
Postopek sestavljanja se je začel leta 1998 z uvedbo „Zarya ' („Sunrise“ v ruščini) Nadzorni modul ali funkcijski tovorni blok. Ta modul je bil zasnovan s strani Rusije s finančnimi sredstvi iz ZDA, da bi zagotovil prvotno pogon in moč postaje. Modul pod tlakom - ki je tehtal več kot 19.300 kg (42.600 funtov) - je bil novembra 1998 na krovu ruske rakete Proton lansiran.
4. decembra je bila druga komponenta - the 'Edinost' Vozlišče - v orbito je bil postavljen vesoljski čoln Prizadevajte si (STS-88), skupaj z dvema adapterjema za parjenje pod tlakom. To vozlišče je bilo eno od treh - Harmonija in Mirnost drugi dve bi tvorili glavni trup ISS. V nedeljo, 6. decembra, je bil parjen z Zarja s posadko STS-88 v prtljažnem prostoru.
Naslednji obroki so prišli leta 2000 z uvedbo Zvezda Servisni modul (prvi bivalni modul) in več oskrbnih misij, ki jih izvaja Space Shuttle Atlantis. Vesoljski čoln Odkritje (STS-92) sta oktobra postavila tudi postaje za tretje parjenje pod tlakom in anteno Ku-band. Konec meseca je bila na krovu rakete Soyuz izstreljena prva posadka ekspedicije, ki je prispela 2. novembra.
Leta 2001 je 'Usoda' Laboratorijski modul in "Pirs" Priklopni oddelek je bil dostavljen. Modularni regali, ki so del Usoda so bili odpremljeni tudi z uporabo večnamenskih logističnih modulov Raffaello (MPLM) na krovu vesoljskega prevoza Prizadevajte si, in ga namestite z robotsko roko Canadarm2. V letu 2002 so bili dobavljeni dodatni regali, trus segmenti, sončni nizi in sistem Mobile Base za sistem mobilnega servisa postaje.
Leta 2007 evropska Harmonija postavljen je bil modul, ki je omogočil dodajanje laboratorijev Columbus in Kibo - oba sta bila dodana leta 2008. Med letoma 2009 in 2011 je bila gradnja zaključena z dodatkom ruskega Mini-Research Module-1 in -2 (MRM1 in MRM2), "Spokojnost" Vozlišče, opazovalni modul kupoli, Leonardo Stalni večnamenski modul in tehnološki paket Robonaut 2.
Do leta 2016 ni bilo dodanih dodatnih modulov ali komponent, ko je Bigelow Aersopace namestil svoj eksperimentalni modul razširitve dejavnosti Bigelow (BEAM). Po vsem povedanem je bilo potrebno, da so zgradili vesoljsko postajo, ki je bila ocenjena na 100 milijard dolarjev, in potrebovali več kot 100 izstrelitev raket in vesoljskih letal ter 160 vesoljskih plovil.
Od pisanja tega članka je bila postaja neprekinjeno zasedena že 16 let in 74 dni od prihoda 1. ekspedicije 2. novembra 2000. To je najdaljša neprekinjena človeška prisotnost v nizki zemeljski orbiti, ki je presegla Mirovo rekord 9 let in 357 dni.
Namen in cilji:
Glavni namen ISS je štirikratni: izvajati znanstvene raziskave, pospeševati raziskovanje vesolja, olajšati izobraževanje in širjenje informacij ter pospeševati mednarodno sodelovanje. Te cilje podpirajo NASA, Ruska zvezna vesoljska agencija (Roscomos), Japonska agencija za vesoljsko raziskovanje (JAXA), Kanadska vesoljska agencija (CSA) in Evropska vesoljska agencija (ESA) z dodatno podporo drugih držav in institucij. .
Kar zadeva znanstvene raziskave, ISS ponuja edinstveno okolje za izvajanje eksperimentov v mikrogravitacijskih pogojih. Medtem ko posadke vesoljskih plovil zagotavljajo omejeno platformo, ki je v vesolje nameščena le za omejen čas, ISS omogoča dolgoročne študije, ki lahko trajajo leta (ali celo desetletja).
Na krovu ISS se izvaja veliko različnih in neprekinjenih projektov, ki jih je mogoče podpreti s polno zaposlitvijo šestih astronavtov in neprekinjeno obiskovanje vozil (kar omogoča tudi dovajanje in rotacije posadke). Znanstveniki na Zemlji imajo dostop do svojih podatkov in lahko z več kanali komunicirajo z znanstvenimi skupinami.
Številna področja raziskav, ki se izvajajo na ISS, vključujejo astrobiologijo, astronomijo, človeške raziskave, vede o življenju, fizikalne vede, vesoljsko vreme in meteorologijo. V primeru vesoljskega vremena in meteorologije je ISS v edinstvenem položaju za preučevanje teh pojavov, ker je položaj v LEO. Tu je kratko orbitalno obdobje, ki mu omogoča, da je v enem dnevu večkrat priča vremenu po vsem svetu.
Izpostavljeni so tudi stvarem, kot so kozmični žarki, sončni veter, nabito subatomske delce in drugi pojavi, ki so značilni za vesoljsko okolje. Medicinske raziskave na ISS so večinoma usmerjene v dolgoročne učinke mikrogravitacije na žive organizme - zlasti na njene učinke na kostno gostoto, degeneracijo mišic in delovanje organov -, kar je bistveno za misije vesoljskega raziskovanja na velike razdalje.
ISS izvaja tudi raziskave, ki so koristne za vesoljske sisteme za raziskovanje. Lokacija v LEO omogoča tudi testiranje sistemov vesoljskih plovil, ki so potrebni za misije na dolge dosege. Zagotavlja tudi okolje, v katerem lahko astronavti pridobijo življenjske izkušnje v zvezi z operacijami, vzdrževanjem in popravili - ki so prav tako ključnega pomena za dolgotrajne misije (kot sta misija na Luno in Mars).
ISS ponuja tudi priložnosti za izobraževanje zahvaljujoč udeležbi v eksperimentih, kjer študenti lahko oblikujejo eksperimente in opazujejo, kako jih izvajajo posadke ISS. Astronavti ISS lahko sodelujejo tudi v učilnicah prek video povezave, radijske komunikacije, e-pošte in izobraževalnih video posnetkov / spletnih epizod. Različne vesoljske agencije vzdržujejo tudi izobraževalno gradivo za prenos na podlagi eksperimentov in operacij ISS.
Izobraževalna in kulturna prizadevanja prav tako sodijo v pristojnost ISS. Te dejavnosti potekajo s pomočjo in podporo sodelujočih zveznih vesoljskih agencij in so namenjene spodbujanju izobraževanja in poklicnega usposabljanja na področjih STEM (Science, Technical, Engineering, Math).
Eden najbolj znanih primerov tega so izobraževalni videoposnetki, ki jih je ustvaril Chris Hadfield - kanadski astronavt, ki je bil na poveljstvu ISS poveljnik ekspedicije 35 - in ki kronijo vsakdanje dejavnosti astronavtov ISS. Veliko pozornosti je usmeril tudi na aktivnosti ISS-a zahvaljujoč glasbenemu sodelovanju z Barenaked Ladies in Wexford Gleeks z naslovom "I.S.S. (Ali kdo poje) "(prikazano zgoraj).
Njegov video, naslovnica Davida Bowieja "Space Oddity", je prav tako dobil odmev. Poleg tega, da je dodatno pozornost posvetil ISS-u in operacijam posadke, je bil to tudi velik podvig, saj je bil edini glasbeni video, ki je bil kdaj posnet v vesolju!
Operacije na krovu ISS:
Kot je navedeno, ISS olajšajo vrteče se posadke in redni izstrelki, ki prevažajo zaloge, poskuse in opremo do postaje. Ta so v obliki posadke in nevezanih vozil, odvisno od narave misije. Posadke se običajno prevažajo na ruskem vesoljskem plovilu Progress, ki se izstreli prek raket Soyuz iz kozmodroma Baikonur v Kazahstanu.
Družba Roscosmos je opravila 60 potovanj na ISS z vesoljskim plovilom Progress, 40 ločenih izstrelitev pa z raketami Soyuz. Na postajo so opravili tudi približno 35 letov z upokojenimi vesoljskimi ladjami NASA, ki so prevažali posadko, poskuse in zaloge. ESA in JAXA sta opravili 5 misij prenosa tovora z uporabo avtomatiziranega prenosnega vozila (ATV) in prenosnega vozila H-II (HTV).
V zadnjih letih so bila zasebna vesoljska podjetja, kot sta SpaceX in Orbital ATK, sklenjena za izvajanje misij za nadaljnjo dobavo na ISS, kar so storili z vesoljskimi ladjami Dragon in Cygnus. Pričakuje se, da bodo dodatna plovila, kot je vesoljsko plovilo Crew Dragon SpaceX-a, v prihodnosti zagotovila prevoz posadke.
Skupaj z razvojem raket prve stopnje za večkratno uporabo se ta prizadevanja deloma izvajajo tudi za obnovitev domačih zmogljivosti za izstrelitev ZDA. Od leta 2014 napetosti med Rusijo in ZDA vodijo v vedno večje skrbi glede prihodnosti rusko-ameriškega sodelovanja s programi, kot je ISS.
Dejavnosti posadke sestavljajo izvajanje poskusov in raziskav, ki se štejejo za ključne za raziskovanje vesolja. Te dejavnosti so predvidene od 06:00 do 21:30 ure UTC (univerzalni koordinirani čas), odmori pa bodo namenjeni zajtrku, kosilu, večerji in rednim konferencam posadke. Vsak član posadke ima svoje prostore (ki vključuje privezano spalno vrečo), od katerih sta dve v Zvezda Modul in še štirje nameščeni v Harmonija.
V "nočnih urah" so okna pokrita, da bi ustvarila vtis teme. To je nujno, saj postaja dnevno doživi 16 sončnih vzhodov in sončnih zahodov. Vsak dan sta predvideni dve vadbeni obdobji po 1 uro, da se zmanjša tveganje za atrofijo mišic in izgubo kosti. Oprema za vadbo vključuje dve tekalni stezi, napredno uporno vadbeno napravo (ARED) za simulirano vadbo z utežmi in stacionarno kolo.
Higiena se vzdržuje zahvaljujoč vodnim curkom in milom, izpuščenim iz cevi, pa tudi vlažnim robčkom, šamponom za izpiranje in jedilno zobno pasto. Sanitarije zagotavljata dve vesoljski stranišči - oba ruskega dizajna - na krovu Zvezda in Mirnost Moduli. Podobno kot je bilo na vesoljskem avtobusu, se tudi astronavti pritrdijo na straniščni WC in odstranjevanje odpadkov se izvede s sesalno luknjo.
Tekoči odpadki se v sistem za rekuperacijo vode prenesejo nazaj v pitno vodo (ja, astronavti po modni poti pijejo svoj urin!). Trdni odpadki se zbirajo v posameznih vrečah, ki so shranjene v aluminijasti posodi, ki jih nato prenesejo v pristaniško vesoljsko plovilo za odlaganje.
Hrana na postaji je sestavljena predvsem iz zamrznjenih obrokov v vakuumsko zaprtih plastičnih vrečkah. Konzervirano blago je na voljo, vendar je zaradi njihove teže omejeno (zaradi česar je prevoz dražji). Sveže sadje in zelenjava se prinašata med misijami za ponovno oskrbo in uporabljata veliko začimb in začimb, ki zagotavljajo, da je hrana okusna - kar je pomembno, saj je eden od učinkov mikrogravitacije zmanjšan občutek okusa.
Za preprečevanje razlitja so pijače in juhe vsebovane v zavitkih in jih uživamo s slamo. Trdno hrano jedo z nožem in vilicami, ki so pritrjeni na pladenj z magneti, da preprečijo, da bi plavali stran, pijače pa v obliki dehidriranega praška in nato pomešane z vodo. Vsako hrano ali drobtine, ki odplavajo, je treba zbrati, da prepreči zamašitev zračnih filtrov in druge opreme.
Nevarnosti:
Življenje na postaji s seboj nosi tudi visoko stopnjo tveganja. Ti se pojavljajo v obliki sevanja, dolgoročnih vplivov mikrogravitacije na človeško telesnost, psiholoških učinkov bivanja v vesolju (t.j. stresa in motenj spanja) ter nevarnosti trka v vesoljske naplavine.
Predmeti v okolju nizke zemeljske orbite so delno zaščiteni pred sončnim sevanjem in kozmičnimi žarki s pomočjo magnetosfere Zemlje. Toda brez zaščite Zemljine atmosfere so astronavti še vedno izpostavljeni približno 1 miliziverti na dan, kar je ekvivalent tistemu, kar je človeku na Zemlji v letu dni izpostavljeno.
Posledično je pri astronavtih večje tveganje za razvoj raka, trpljenje DNK in kromosomske poškodbe ter poslabšanje delovanja imunskega sistema. Zato so zaščitni ščitniki in droge obvezni na postaji, pa tudi protokoli za omejevanje izpostavljenosti. Na primer, med posvetkanjem sončne energije lahko posadke poiščejo zavetje v bolj zaščitenem ruskem orbitalnem segmentu postaje.
Kot že omenjeno, učinki mikrogravitacije vplivajo tudi na mišična tkiva in kostno gostoto. Glede na študijo iz leta 2001, ki jo je opravil NASA-in raziskovalni program za človekove raziskave (HRP) - in ki je raziskovala učinke na telo astronavta Scotta Kellyja, ko je leto dni preživel na krovu ISS-ja, se izguba kostne gostote zgodi s stopnjo več kot 1% na mesec.
Podobno je v poročilu Johnsovega vesoljskega centra z naslovom "mišična atrofija" navedeno, da astronavti doživljajo do 20-odstotno izgubo mišične mase na vesoljskih poletih, ki trajajo le pet do 11 dni. Poleg tega novejše študije kažejo, da dolgoročni učinki bivanja v vesolju vključujejo tudi poslabšanje delovanja organov, zmanjšano presnovo in zmanjšan vid.
Zaradi tega astronavti redno telovadijo, da bi zmanjšali izgubo mišic in kosti, njihov prehranski režim pa je zasnovan tako, da zagotavljajo ustrezna hranila za vzdrževanje pravilnega delovanja organov. Poleg tega se dolgoročne posledice za zdravje in dodatne strategije za boj proti njim še vedno preiskujejo.
Morda pa je največja nevarnost v obliki vrtenja po orbiti. vesoljske naplavine. Trenutno je več kot 500.000 kosov naplavin, ki jih NASA in druge agencije zasledujejo, ko krožijo po Zemlji. Približno 20.000 teh je večje od mehke kroglice, preostanek pa približno velikost kamenčka. Po vsem povedanem je verjetno, da je v orbiti veliko milijonov kosov naplavin, vendar je večina tako majhnih, da jih ni mogoče izslediti.
Ti predmeti lahko potujejo s hitrostjo do 28.163 km / h (17.500 mph), medtem ko ISS kroži na Zemlji s hitrostjo 27.600 km / h (17.200 mph). Posledica tega bi bilo lahko trčenje enega od teh predmetov katastrofalno za ISS. Postaje so naravno zaščitene, da prenesejo udarce drobnih koščkov naplavin in mikrometeoroidov - in ta zaščita je razdeljena med ruski orbitalni segment in ameriški orbitalni segment.
Na USOS-u je ščitnik sestavljen iz tanke aluminijaste pločevine, ki je ločena od trupa. Ta list povzroči, da se predmeti razbijejo v oblak in s tem razpršijo kinetično energijo udarca, preden doseže glavni trup. Na ROS-u je ščitnik v obliki zaslona iz satja iz ogljikovega plastičnega materiala, zaslona iz satja iz aluminija in steklene tkanine, ki so nameščeni po trupu.
Ščitnik ROS-a je manj verjetno, da bi bil prebijen, zato se posadka premakne na ROS, kadar koli se pojavi resnejša grožnja. Toda ko se sooči z možnostjo trka večjega predmeta, ki ga sledi, postaja izvaja tisto, kar je znano kot manever izogibanja razbitinam (DAM). V tem primeru potisniki ruskega orbitalnega segmenta požarijo, da bi spremenili orbitalno višino postaje in se tako izognili naplavinam.
Prihodnost ISS:
Glede na njegovo zanašanje na mednarodno sodelovanje je bila v zadnjih letih zaskrbljena - kot odziv na naraščajoče napetosti med Rusijo, ZDA in Natom - glede prihodnosti Mednarodne vesoljske postaje. Vendar so zaenkrat operacije na postaji varne, zahvaljujoč obvezam večjih partnerjev.
Januarja 2014 je Obamova administracija napovedala, da bo financirala ameriški del postaje do leta 2024. Roscosmos je podprl to razširitev, vendar je tudi izrazil odobritev načrta, ki bo za gradnjo uporabil elemente ruskega orbitalnega segmenta. nova ruska vesoljska postaja.
Predlagana postaja, znana kot Orbitalni pilotski sklop in eksperimentalni kompleks (OPSEK), bi služila kot montažna ploščad za posadke vesoljskih plovil, ki potujejo na Luno, Mars in zunanji Osončje. Ruski uradniki so objavili tudi predhodne napovedi o možnih skupnih prizadevanjih za izgradnjo prihodnje zamenjave ISS. Vendar NASA teh načrtov še ni potrdila.
Kanadska vlada je aprila 2015 odobrila proračun, ki je vključeval sredstva za zagotovitev sodelovanja CSA v ISS do leta 2024. Decembra 2015 sta JAXA in NASA objavila načrte za nov okvir sodelovanja za Mednarodno vesoljsko postajo (ISS), ki je vključevala Japonsko, ki bo svoje sodelovanje podaljšala do leta 2024. Od decembra 2016 se je ESA prav tako zavezal, da bo svojo misijo razširil na leto 2024.
ISS predstavlja eno največjih sodelovalnih in mednarodnih prizadevanj v zgodovini, da ne omenjam enega največjih znanstvenih podvigov. Poleg tega, da ponuja lokacijo za ključne znanstvene poskuse, ki jih tukaj na Zemlji ni mogoče izvesti, izvaja tudi raziskave, ki bodo pomagale človeštvu narediti naslednje velike skoke v vesolju - to je misijo na Mars in širše!
Poleg tega je bil navdih za nešteto milijonov, ki nekega dne sanjajo, da bodo šli v vesolje! Kdo ve, kakšne velike podvige bo ISS omogočil, preden bo dokončno zaprt - najverjetneje desetletja od zdaj?
Tu smo napisali veliko zanimivih člankov o ISS, pri reviji Space. Tukaj je mednarodna vesoljska postaja dosegla 15 let nenehne človeške prisotnosti v orbiti, Vodnik začetnikov za ogled mednarodne vesoljske postaje, navidezni 3-D vesoljski plovil zunaj mednarodne vesoljske postaje, ogled mednarodne vesoljske postaje in slike vesoljske postaje.
Če želite več informacij, si oglejte NASA-in referenčni vodnik za ISS in ta članek o desetletnici vesoljske postaje.
Astronomy Cast ima tudi ustrezne epizode na to temo. Tu so vprašanja: Odklenjena Luna, energija v črne luknje in orbita vesoljske postaje in epizoda 298: Vesoljske postaje, 3. del - Mednarodna vesoljska postaja.
Viri:
- NASA - Mednarodna vesoljska postaja
- NASA - Kaj je Mednarodna vesoljska postaja?
- Wikipedija - Mednarodna vesoljska postaja
- JAXA - Zgodovina projekta ISS
- Kanadska vesoljska agencija - Mednarodna vesoljska postaja
- Evropska vesoljska agencija - Mednarodna vesoljska postaja
- Roscosmos - Mednarodna vesoljska postaja
