MI A NEMZETKöZI ŰRáLLOMáS?

Send

A történelmi Apollo-missziók után, amelyekben az emberek először a történelem során egy másik égitestre léptek, a NASA és az Orosz Űrügynökség (Roscosmos) elmozdította prioritásait az úttörő űrkutatásról, és a hosszú távú fejlesztésekre összpontosított. képességek az űrben. Az ezt követő évtizedekben (az 1970-es és 1990-es évek között) mindkét ügynökség megkezdte az űrállomások építését és telepítését, mindegyik nagyobb és összetettebb, mint az utóbbi.

Ezek közül a legújabb és legnagyobb a Nemzetközi Űrállomás (ISS), egy tudományos létesítmény, amely az Föld bolygónk körül az alacsony földi pályán lakik. Ez az űrállomás a legnagyobb és legkifinomultabb keringő kutatóintézet, amelyet valaha építettek, és olyan nagy, hogy valóban szabad szemmel is látható. Küldetésének központi eleme a nemzetközi együttműködés előmozdításának gondolata a tudomány és az űrkutatás előmozdítása érdekében.

Eredet:

Az ISS tervezése az 1980-as években kezdődött, és részben az orosz Mir űrállomás, a NASA Skylab és az űrsikló program sikerein alapult. Remélhetőleg ez az állomás lehetővé fogja tenni az alacsony földi pálya és erőforrásainak jövőbeni felhasználását, és közbenső bázisként szolgál majd a Holdra, a Marsra történő küldetés és más utáni megújult kutatási erőfeszítésekhez.

1982 májusában a NASA létrehozta az Űrállomás munkacsoportját, amelynek feladata egy ilyen űrállomás fogalmi keretének létrehozása volt. Végül a kialakult ISS-terv számos különféle űrállomás-terv csúcspontja volt - amely magában foglalta a NASA Szabadság és a szovjetek Mir-2 fogalmak, valamint Japán fogalmakKibo laboratórium és az Európai Űrügynökség Columbus laboratórium.

Az Szabadság A koncepció megkövetelte a moduláris űrállomás eljuttatását a pályára, ahol a szovjetek ellentéteként szolgálna Salyut és Mir űrállomások. Ugyanebben az évben a NASA felkereste a Japán Repülési és Kutatási Ügynökséget (JAXA), hogy vegyen részt a programban a Kibo, más néven japán kísérleti modul.

Hasonlóképpen a kanadai Űrügynökséghez 1982-ben fordultak és felkérték, hogy nyújtson robotot az állomás számára. A Canadarm sikerének köszönhetően, amely a Űrhajózási Program szerves része volt, a CSA beleegyezett abba, hogy robotkomponenseket dolgozzon ki, amelyek elősegítik a dokkolást, a karbantartást és az űrhajósok segítését az űrjárókkal.

1984 - ben az ESA - t meghívták, hogy vegyen részt az állomás építésében a Columbus laboratórium - anyagtudományra szakosodott kutatási és kísérleti laboratórium. Mindkettő felépítése Kibo és Columbus Mint bármelyik ügynökség története során a legambiciózusabb űrprogram az egyik ügynökség történetében, ezeknek a laboratóriumoknak a fejlesztését központilag tekintették Európa és Japán feltörekvő űrképességének.

1993-ban Al Gore amerikai alelnök és Viktor Chernomyrdin orosz miniszterelnök bejelentette, hogy össze fogják osztani a Szabadság és Mir-2. Két különálló űrállomás helyett a programok együttműködve dolgoznának egy űrállomás létrehozására - amelyet később a Nemzetközi Űrállomásnak neveztek.

Építkezés:

Az ISS felépítése több szövetségi űrügynökség támogatásával tehető lehetővé, köztük a NASA, a Roscosmos, a JAXA, a CSA és az ESA tagjai - konkrétan Belgium, Dánia, Franciaország, Spanyolország, Olaszország, Németország, Hollandia, Norvégia. , Svájc és Svédország. A brazil Űrügynökség (AEB) szintén hozzájárult az építkezéshez.

Az űrállomás pálya felépítése 1998-ban kezdődött, miután a részt vevő nemzetek aláírták az Űrállomás kormányközi megállapodását (IGA), amely jogi keretet hozott létre, amely hangsúlyozta a nemzetközi jogon alapuló együttműködést. A részt vevő űrügynökségek aláírták a négy egyetértési memorandumot is, amelyek meghatározták az állomás tervezésével, fejlesztésével és használatával kapcsolatos felelősségüket.

Az összeszerelési folyamat 1998-ban kezdődött a „zarya” (Oroszországban „Napkelte”) Vezérlőmodul vagy funkcionális rakományblokk. Az oroszok által az Egyesült Államok finanszírozásával építették ezt a modult, hogy biztosítsák az állomás kezdeti meghajtását és energiáját. A 19 300 kg-ot (42 600 font) meghaladó nyomású modult 1998. novemberében egy orosz Proton rakéta fedélzetén dobták el.

December 4-én a második elem - a 'Egység' Csomópont - az űrsikló pályára helyezte Törekvés (STS-88), valamint két nyomás alatt álló illesztő adapter. Ez a csomópont volt a három közül - Harmónia és Nyugalom mivel a másik kettő lenne - ez képezi az ISS fő testét. Vasárnap, december 6-án párosodtak zarya az STS-88 legénység által a shuttle teherboltjában.

A következő részletek 2000-ben érkeztek, a Zvezda Szolgáltatási modul (az első lakóhely modul) és többszörös ellátási missziók, amelyeket az űrsikló vezet Atlantis. Az űrrepülőgép Felfedezés (STS-92) szintén októberben szállította az állomásokhoz harmadik nyomás alatt álló párosítást és Ku-sávú antennát. A hónap végére az első expedíciós legénység felszállt egy Sojuz rakéta fedélzetére, amely november 2-án érkezett meg.

2001-ben a 'Sors' Laboratóriumi modul és a „Pirs” A dokkoló rekeszt kézbesítettük. A moduláris állványok, amelyek részei Sors a Raffaello többcélú logisztikai modulokkal (MPLM) is szállították az űrsikló fedélzetén. Törekvés, és helyezze a helyére a Canadarm2 robotkar segítségével. 2002-ben további állványokat, rácsos szegmenseket, napenergia-elrendezéseket és az állomás mobilszolgáltató rendszerének mobil alaprendszerét szállították.

2007-ben az európai Harmónia modult telepítettek, amely lehetővé tette a Columbus és a Kibo laboratóriumok felvételét - ezek mindegyike 2008-ban került beépítésre. 2009 és 2011 között az építkezés befejeződött az orosz mini-kutatási modul 1-es és -2-es moduljának (MRM1 és MRM2), 'Nyugalom' Csomópont, a kupola megfigyelő modulja, a Leonardo Állandó többcélú modul és a Robonaut 2 technológiai csomag.

További modulok vagy alkatrészek nem kerültek hozzáadásra 2016-ig, amikor a Bigelow Aersopace telepítette a kísérleti Bigelow bővíthető aktivitási modult (BEAM). Mindent elmondva, 13 évbe telt az űrállomás felépítése, becslések szerint 100 milliárd dollár, és több mint 100 rakéta- és űrrepülőgép-indításra és 160 űrjáróra volt szükség.

A cikk írása óta az állomás 16 éven át és 74 napig folyamatosan el van foglalva az 1. expedíció 2000. november 2-i érkezése óta. Ez a leghosszabb folyamatos emberi jelenlét az alacsony földi pályán, meghaladva a Mir rekord 9 év és 357 nap.

Cél és célok:

Az ISS fő célja négy szempont: tudományos kutatás elvégzése, az űrkutatás előmozdítása, az oktatás és a tájékoztatás megkönnyítése, valamint a nemzetközi együttműködés előmozdítása. Ezeket a célokat a NASA, az Orosz Szövetségi Űrügynökség (Roscomos), a Japán Űrkutatási Ügynökség (JAXA), a Kanadai Űrügynökség (CSA) és az Európai Űrügynökség (ESA) támogatja, más nemzetek és intézmények további támogatásával. .

Ami a tudományos kutatást illeti, az ISS egyedülálló környezetet biztosít a kísérletek mikrogravitációs körülmények között történő elvégzéséhez. Míg a személyzettel ellátott űrhajók korlátozott platformot nyújtanak, amelyet csak korlátozott ideig szállítanak az űrbe, az ISS hosszú távú tanulmányokat tesz lehetővé, amelyek évekig (vagy akár évtizedekig) tarthatnak.

Számos különféle és folyamatos projektet hajtanak végre az ISS fedélzetén, amelyek teljes munkaidőben működő, hat űrhajósból álló személyzet támogatásával és a járművek látogatásának folytonosságával valósulnak meg (ami lehetővé teszi a feltöltést és a személyzet rotációját is). A Föld tudósai hozzáférhetnek az adatokhoz, és több csatornán keresztül képesek kommunikálni a tudományos csapatokkal.

Az ISS fedélzetén végzett számos kutatási terület magában foglalja az asztrobiológiát, a csillagászatot, az emberi kutatásokat, az élettudományokat, a fizikai tudományokat, az űrjárási időjárást és a meteorológiát. Az űrjárási időjárás és a meteorológia esetében az ISS egyedülálló helyzetben van, hogy megvizsgálja ezeket a jelenségeket, mivel a LEO-ban van. Itt van egy rövid keringési periódusa, amely lehetővé teszi, hogy egyetlen nap alatt többször is megfigyelje az időjárást az egész földön.

Olyan dolgoknak van kitéve, mint a kozmikus sugarak, a napszél, a töltött szubatomi részecskék és más jelenségek, amelyek az űrkörnyezetet jellemzik. Az ISS fedélzetén végzett orvosi kutatás nagyrészt a mikrogravitációnak az élő szervezetekre gyakorolt hosszú távú hatásaira összpontosít - különös tekintettel annak hatására a csontsűrűségre, az izomdegenerációra és a szervek működésére -, amely elengedhetetlen a hosszú távú űrkutatási feladatokhoz.

Az ISS olyan kutatásokat is végez, amelyek hasznosak az űrkutatási rendszerek számára. A LEO-ban való elhelyezése lehetővé teszi az űrhajórendszerek tesztelését is, amelyek a hosszú távú küldetésekhez szükségesek. Ezenkívül olyan környezetet teremt, ahol az űrhajósok alapvető tapasztalatokat szerezhetnek a műveletek, karbantartás és javítási szolgáltatások terén - amelyek hasonlóképpen döntő jelentőségűek a hosszú távú küldetéseknél (például a Holdra és a Marsra történő misszió).

Az ISS a kísérletekben való részvételnek köszönhetően oktatási lehetőségeket is kínál, ahol a hallgatók képesek kísérleteket megtervezni és figyelni, ahogy az ISS legénysége végrehajtja őket. Az ISS űrhajósai videokonferencia, rádiós kommunikáció, e-mail és oktatási videók / webes epizódok révén képesek osztálytermeket bevonni. Különböző űrügynökségek is tartanak letölthető oktatási anyagokat letöltésre az ISS-kísérletek és -műveletek alapján.

Az oktatási és kulturális tájékoztatás szintén az ISS megbízatása alá tartozik. Ezeket a tevékenységeket a részt vevő szövetségi űrügynökségek támogatásával és támogatásával hajtják végre, és célja az oktatás és karrierképzés ösztönzése a STEM (tudomány, műszaki, mérnöki, matematikai) területeken.

Ennek egyik legismertebb példája a Chris Hadfield - a kanadai űrhajós, aki az ISS fedélzetén a 35-es Expedíció parancsnokaként szolgált - által készített oktatóvideók, amelyek krónikák voltak az ISS űrhajósai mindennapi tevékenységeivel. Nagy figyelmet szentelt az ISS tevékenységeinek, a Barenaked Ladies és a Wexford Gleeks-szel folytatott zenei együttműködésének köszönhetően - „I.S.S. (Valaki énekel) ”(fent látható).

Videója, David Bowie „Space Oddity” című borítója szintén széles körű elismerést kapott. Amellett, hogy további figyelmet fordítottunk az ISS-re és annak legénységének műveleteire, ez szintén jelentős látványosság, mivel ez volt az egyetlen zenei videó, amelyet valaha űrben filmeztek!

Műveletek az ISS fedélzetén:

Mint megjegyeztük, az ISS-t megkönnyítik a forgó személyzet és a rendszeres indítmányok, amelyek szállítmányokat, kísérleteket és felszereléseket szállítanak az állomásra. Ezek a személyzet és a csavar nélküli járművek formájában is kialakulnak, a küldetés jellegétől függően. A személyzetet általában az Orosz Progress űrhajón szállítják, amelyet Szojuz rakéták útján indítanak a kazahsztáni Baikonur kozmódiumból.

A Roscosmos összesen 60 utat tett az ISS-hez a Progress űrhajó segítségével, míg 40 külön indítást hajtott végre Sojuz rakétákkal. Körülbelül 35 járatot indítottak az állomásra a most nyugdíjba menő NASA űrrepülőgépekkel, amelyek személyzetet, kísérleteket és készleteket szállítottak. Az ESA és a JAXA egyaránt 5 rakományátadási missziót hajtott végre, automatizált transzfer jármű (ATV) és H-II transzfer jármű (HTV) felhasználásával.

Az utóbbi években olyan magánrepülőgép-társaságokkal, mint a SpaceX és az Orbital ATK, szerződést kötöttek az ISS-hez történő újbóli ellátási feladatok elvégzéséhez, amelyeket Dragon és Cygnus űrhajóikkal tettek. További vízi járművek, például a SpaceX Crew Dragon űrhajója várhatóan biztosítja a személyzet szállítását a jövőben.

Az újrafelhasználható első fokozatú rakéták fejlesztése mellett ezeket az erőfeszítéseket részben annak érdekében hajtják végre, hogy helyreállítsák az Egyesült Államok belföldi indítóképességét. 2014 óta az Oroszország és az Egyesült Államok közötti feszültségek növekvő aggodalmakat vettek fel az orosz-amerikai együttműködés jövője kapcsán az olyan programokkal, mint az ISS.

A személyzet tevékenységei az űrkutatás szempontjából létfontosságúnak tartott kísérletek és kutatások elvégzéséből állnak. Ezeket a tevékenységeket 06:00 és 21:30 óra UTC (Universal Coordined Time) szerint tervezik, a szünetekre reggelire, ebédre, vacsorára és rendszeres személyzet-konferenciákra kerül sor. Minden személyzet tagja rendelkezik saját tartózkodási hellyel (amelyhez egy rögzített hálózsák tartozik), melyek közül kettő a házban található Zvezda Modul és további négy telepítve van Harmónia.

Az „éjszakai órákban” az ablakokat befedik, hogy a sötétség benyomását keltsék. Ez elengedhetetlen, mivel az állomás naponta 16 napkelte és napnyugta van. Naponta két, 1 órás edzési periódust terveznek, hogy az izom atrófiája és a csontveszteség kockázata minimalizálva legyen. Az edzőkészülék két futópadot tartalmaz, az Advanced Resistive Exercise Device (ARED) eszközt a szimulált súlyedzéshez és egy álló kerékpárt.

A higiéniát a csövekből kiürített vízsugarak és szappan, valamint a nedves törlőkendők, az öblítés nélküli sampon és az ehető fogkrém biztosítják. A szennyvízelvezetést két, az orosz kivitelű űrhajó biztosítja Zvezda és Nyugalom Modulok. Az űrhajósokhoz hasonlóan, az űrhajósok rögzítik magukat a WC-ülőhelyre, és a hulladék eltávolítását vákuumszívó lyukkal hajtják végre.

A folyékony hulladékot átviszik a vízvisszanyerő rendszerbe, ahol visszajutnak ivóvízré (igen, az űrhajósok divatos módon saját vizeletüket iszik!). A szilárd hulladékot külön zacskókba gyűjtik, amelyeket egy alumínium tartályban tárolnak, majd a dokkolt űrhajóra továbbítják ártalmatlanítás céljából.

Az állomás fedélzetén lévő élelmiszerek főleg fagyasztva szárított ételekből állnak, vákuumzárt műanyag zacskókban. Konzerváruk rendelkezésre állnak, de súlyuk miatt korlátozottak (ami drágábbá teszi a szállítást). A friss gyümölcsöt és zöldséget újrahasznosítási missziók során hozzák be, és sokféle fűszert és fűszernövényt használnak annak biztosítására, hogy az ételek ízletesek legyenek - ez azért fontos, mivel a mikrogravitáció egyik hatása a csökkent ízérzet.

A kiömlés elkerülése érdekében az italokat és a leveket csomagokban tartalmazzák, és szalmával fogyasztják. A szilárd ételeket késsel és villával eszik, amelyeket mágnesekkel egy tálcához erősítenek, hogy megakadályozzák azok lebegését, miközben az italokat dehidratált por formájában készítik, majd vízzel keverik. A lebegő minden ételt vagy morzsát össze kell gyűjteni annak megakadályozása érdekében, hogy az eltömje a légszűrőket és más berendezéseket.

Veszélyek:

Az állomás fedélzetén zajló élet szintén magas kockázattal jár. Ezek sugárzás formájában, a mikrogravitációnak az emberi testre gyakorolt hosszú távú hatásaiban, az űrben létezés pszichológiai hatásaiban (azaz a stressz és az alvászavarok), valamint az űrhajókkal való ütközés veszélyében jelentkeznek.

A sugárzás szempontjából az alacsony földi pálya környezetében lévő tárgyakat a Föld magnetoszféra részben védi a napsugárzástól és a kozmikus sugaraktól. A Föld légkörének védelme nélkül azonban az űrhajósok napi körülbelül 1 milliszievert tesznek ki, ami megegyezik azzal, amit egy Földön egy év alatt kitettek.

Ennek eredményeként az űrhajósok nagyobb kockázatot jelentenek a rák kialakulására, DNS- és kromoszómakárosodásokra, valamint csökkent immunrendszeri működésre. Ezért az állomás fedélzetén kötelezővé kell tenni a védő árnyékolást és a gyógyszereket, valamint az expozíció korlátozására szolgáló protokollokat. Például a napsugárzás során a személyzet képes menedéket keresni az állomás erősen árnyékolt oroszországi szegmensében.

Mint már említettük, a mikrogravitáció hatása az izomszövetekre és a csontsűrűségre is befolyásolja. A NASA Humán Kutatási Programja (HRP) által 2001-ben elvégzett tanulmány szerint - amely az évente az ISS fedélzetén töltött Scott Kelly űrhajós testére gyakorolt hatásokat vizsgálta - a csontsűrűség havonta több mint 1% -kal csökken.

Hasonlóképpen, a Johnson Űrközpont „Izom atrófiája” című jelentése kimondta, hogy az űrhajósok az űrrepülések során mindössze 20% -kal veszítik izomtömegüket, mindössze öt és 11 napig tartva. Ezenkívül egy újabb tanulmány kimutatta, hogy az űrben tartózkodás hosszú távú hatásai között szerepel a csökkent szervfunkció, a csökkent anyagcsere és a látás is.

Emiatt az űrhajósok rendszeresen edznek annak érdekében, hogy minimalizálják az izom- és csontveszteséget, és táplálkozási rendjüket úgy tervezték meg, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy megfelelő tápanyagok-e a megfelelő szervműködés fenntartásához. Ezen túlmenően a hosszú távú egészségügyi hatásokat és az ezek leküzdésére szolgáló további stratégiákat továbbra is vizsgálják.

De a legnagyobb veszélyt a szemét keringésével járják - más néven. űrhajók. Jelenleg több mint 500 000 darab törmeléket követnek nyomon a NASA és más ügynökségek, amikor a Föld körül keringnek. Ezek becslése szerint 20 000 nagyobb, mint egy puha golyó, míg a fennmaradók körülbelül egy kavics méretűek. Mindent egybevetve, valószínűleg sok millió darab törmelék lesz a pályán, de a legtöbb olyan kicsi, hogy nem nyomon követhető.

Ezek a tárgyak 28 163 km / h (17 500 mph) sebességgel haladhatnak, míg az ISS 27 600 km / h (17 200 mph) sebességgel kering a Földön. Ennek eredményeként az egyik tárgyakkal való ütközés katasztrofális lehet az ISS számára. Az állomások természetesen árnyékolva vannak, hogy elviseljék az apró darab törmelék és a mikro-meteoroidok ütéseit - és ez az árnyékolás megoszlik az orosz orbitális szegmens és az Egyesült Államok orbitális szegmense között.

Az USOS-n az árnyékolás egy vékony alumíniumlemezből áll, amelyet a hajótesttől elkülönítve tartanak. Ez a lap tárgyakat összetörik egy felhőbe, ezáltal eloszlatja az ütés kinetikus energiáját, mielőtt az elérné a főtestét. Az ROS-n az árnyékolás szén-műanyag méhsejt-szita, alumínium-méhsejt-szita és üvegszövet formájában történik, amelyek mindegyike a test fölött helyezkedik el.

A ROS árnyékolása kevésbé valószínű, hogy átlyukasztják, ezért a legénység a ROS-ba költözik, amikor egy komolyabb veszély jelentkezik. De amikor szembesül a nagyobb nyomon követhető tárgyak ütközésének lehetőségével, az állomás elvégzi a törmelék-elkerülési manővert (DAM). Ebben az esetben az orosz keringési szegmens tolóereje tüzet okoz, hogy megváltoztassa az állomás keringési magasságát, elkerülve ezzel a törmeléket.

Az ISS jövője:

Tekintettel arra, hogy támaszkodik a nemzetközi együttműködésre, az utóbbi években - az Oroszország, az Egyesült Államok és a NATO közötti növekvő feszültségekre adott válaszként - aggodalmak merültek fel a Nemzetközi Űrállomás jövőjével kapcsolatban. Egyelőre azonban az állomás fedélzetén végzett műveletek biztonságosak, az összes fő partner által vállalt kötelezettségeknek köszönhetően.

2014 januárjában az Obama adminisztráció bejelentette, hogy 2024-ig meghosszabbítja az állomás amerikai részének finanszírozását. Roscosmos jóváhagyta ezt a meghosszabbítást, de jóváhagyta egy olyan terv elfogadását is, amely az orosz pálya szegmens elemeit fogja felhasználni az építkezéshez. egy új orosz űrállomás.

Az Orbitális Pilóta Közgyűlés és Kísérleti Komplexum (OPSEK) néven a javasolt állomás összeállítási platformként szolgál majd a Holdra, a Marsra és a külső Naprendszerbe utazó legénységű űrhajók számára. Az orosz tisztviselők óvatos bejelentéseket tettek az ISS jövőbeni helyettesítésének megteremtésére irányuló lehetséges együttműködési erőfeszítésekről is. A NASA azonban még nem erősítette meg ezeket a terveket.

2015 áprilisában a kanadai kormány jóváhagyott egy költségvetést, amely finanszírozást tartalmaz a CSA részvételének biztosítása érdekében az ISS-sel 2024-ig. 2015 decemberében a JAXA és a NASA bejelentette a Nemzetközi Űrállomás (ISS) új együttműködési keretének terveit, Ez magában foglalta Japán részvételének 2024-ig történő meghosszabbítását. 2016 decemberétől az ESA elkötelezte magát amellett, hogy misszióját 2024-re meghosszabbítja.

Az ISS a történelem során az egyik legnagyobb együttműködési és nemzetközi erőfeszítés, még az egyik legnagyobb tudományos vállalkozásról nem is beszélve. Amellett, hogy helyet biztosít olyan kritikus tudományos kísérletekhez, amelyeket nem lehet itt a Földön elvégezni, kutatásokat végez, amelyek segítenek az emberiségnek a következő nagy ugrásokhoz az űrben - azaz a Marsra és azon túlmutató küldetésre!

Mindezek mellett számtalan millió ember inspirációja volt, akik egy nap álmodnak az űrbe jutásról! Ki tudja, milyen nagyszerű vállalkozásokat tesz lehetővé az ISS, mielőtt véglegesen leszerelik őket - valószínűleg évtizedek óta?

Sok érdekes cikket írtunk az ISS-ről a Space Magazine-ban. A Nemzetközi Űrállomás eléri a 15 éves folyamatos emberi jelenlétét a pályán, a Kezdő Útmutató a Nemzetközi Űrállomás meglátogatásához, a 3D Űrjárvány elkészítéséhez a Nemzetközi Űrállomáson kívül, A Nemzetközi Űrállomás Megfigyelő és az Űrállomás Képek.

További információkért olvassa el a NASA ISS útmutatóját és az űrállomás 10. évfordulójának a cikkét.

A csillagászat szereplői is releváns epizódokkal rendelkeznek a témáról. Itt vannak kérdések: egy nyitott hold, az energia a fekete lyukakba és az Űrállomás pályája, valamint a 298. rész: Űrállomások, 3. rész - Nemzetközi Űrállomás.

Forrás: