Po zgodovinskem Misije Apollo , pri katerem so ljudje prvič v zgodovini stopili na drugo nebesno telo, sta NASA in Ruska vesoljska agencija (Roscosmos) začeli preusmerjati svoje prioritete stran od pionirskega raziskovanja vesolja in se začeli osredotočati na razvoj dolgoročnih zmogljivosti v vesolju. V naslednjih desetletjih (od sedemdesetih do devetdesetih let 20. stoletja) sta obe agenciji začeli graditi in postavljati vesoljske postaje, vsaka večja in bolj zapletena od prejšnje.
Najnovejša in največja med njimi je Mednarodna vesoljska postaja (ISS), znanstveni objekt, ki se nahaja v Nizka zemeljska orbita okoli našega planeta. Ta vesoljska postaja je največja in najbolj izpopolnjena orbitalna raziskovalna ustanova, ki je bila kdaj zgrajena in je tako velika, da jo je dejansko mogoče videti s prostim očesom. V središču njegovega poslanstva je zamisel o spodbujanju mednarodnega sodelovanja zaradi napredka znanosti in raziskovanja vesolja.
Izvor:
Načrtovanje ISS se je začelo v osemdesetih letih in je deloma temeljilo na uspehih ruskih Jaz vesoljska postaja , NASA Skylab , in Program Space Shuttle . Upali so, da bo ta postaja omogočila prihodnjo uporabo nizke zemeljske orbite in njenih virov ter služila kot vmesna baza za obnovljena raziskovalna prizadevanja na Luni, misiji na Mars in naprej.
Vesoljska postaja Mir visi nad Zemljo leta 1995 (fotografija, ki jo je posnela posadka misije Space Shuttle Atlantis, STS-71). Zasluge: NASA
Maja 1982 je NASA ustanovila delovno skupino za vesoljsko postajo, ki je bila zadolžena za ustvarjanje konceptualnega okvira za takšno vesoljsko postajo. Na koncu je nastal načrt ISS vrhunec več različnih načrtov za vesoljsko postajo - ki so vključevali Nasin načrt Svoboda in sovjetski jaz-2 konceptov, pa tudi Japonska Kibolaboratoriju in Evropske vesoljske agencije Kolumb laboratoriju.
TheSvobodaKoncept je zahteval, da se modularna vesoljska postaja namesti v orbito, kjer bi služila kot nasprotje sovjetskemu Saljut injazvesoljske postaje. Istega leta se je NASA približala Japonska agencija za vesoljsko in raziskovalno dejavnost (JAXA) za sodelovanje v programu z ustvarjanjemKibo, znan tudi kot japonski eksperimentalni modul.
The Kanadska vesoljska agencija leta 1982 je bil podobno obravnavan in je bil pozvan, da zagotovi robotska podpora za postajo . Zahvaljujoč uspehu Canadarma, ki je bil sestavni del programa Space Shuttle, se je CSA strinjal z razvojem robotskih komponent, ki bi pomagale pri pristajanju, izvajanju vzdrževanja in astronavtom pomagale pri vesoljskih sprehodih.
Leta 1984 je bila ESA povabljena k sodelovanju pri gradnji postaje z nastankomKolumblaboratorij – raziskovalni in eksperimentalni laboratorij, specializiran za znanost o materialih. Konstrukcija obehKiboinKolumbmodulov je bil odobren leta 1985. Kot najbolj ambiciozen vesoljski program v zgodovini obeh agencij je bil razvoj teh laboratorijev osrednjega pomena za Evropo in nastajajoče vesoljske zmogljivosti Japonske.
Skylab, prva ameriška vesoljska postaja s posadko. Fotografijo je posnela odhajajoča posadka Skylab 4 februarja 1974. Zasluge: NASA
Leta 1993 sta ameriški podpredsednik Al Gore in ruski premier Viktor Černomirdin napovedala, da bosta združila sredstva, namenjena ustvarjanjuSvobodainjaz-2. Namesto dveh ločenih vesoljskih postaj bi programi sodelovali pri ustvarjanju ene vesoljske postaje - ki je bila kasneje imenovana Mednarodna vesoljska postaja.
Gradnja:
Gradnja ISS je bila omogočena s podporo več zveznih vesoljskih agencij, ki so vključevale NASA, Roscosmos, JAXA, CSA in člane ESA – natančneje Belgije, Danske, Francije, Španije, Italije, Nemčije, Nizozemske, Norveške. , Švico in Švedsko. Pri gradnji 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 poudarja sodelovanje na podlagi mednarodnega prava. Sodelujoče vesoljske agencije so podpisale tudi štiri memorandume o soglasju (MoU), v katerih so bile določene njihove odgovornosti pri načrtovanju, razvoju in uporabi postaje.
Postopek sestavljanja se je začel leta 1998 z uvedbo ' Zarya' (»Sunrise« v ruščini) Nadzorni modul ali funkcionalni tovorni blok. Ta modul, ki so ga zgradili Rusi s financiranjem iz ZDA, je bil zasnovan tako, da zagotavlja začetni pogon in moč postaje. Modul pod tlakom – ki je tehtal več kot 19.300 kg (42.600 funtov) – je bil izstreljen na krovu ruske rakete Proton novembra 1998.
4. decembra je druga komponenta – the 'enotnost'vozlišče – je bil v orbito postavljen s Space ShuttlePrizadevati si(STS-88), skupaj z dvema spojnima adapterjema pod tlakom. To vozlišče je bilo eno od treh – Harmonija in Umirjenost ker sta druga dva - to bi tvorilo glavni trup ISS. V nedeljo, 6. dec., je bil parjen zZaryas strani posadke STS-88 znotraj tovornega prostora shuttlea.
Naslednji obroki so prišli leta 2000 z uvedbo zvezdaServisni modul (prvi bivalni modul) in več misij oskrbe, ki jih izvaja Space ShuttleAtlantis. Space ShuttleOdkritje(STS-92) je v oktobru dostavil tudi tretji prilagojeni spoj pod tlakom in anteno za Ku-band. Do konca meseca je bila izstreljena prva posadka Ekspedicije na krovu rakete Sojuz, ki je prispela 2. novembra.
Leta 2001 je bil 'usoda'Laboratorijski modul in 'vprašanje'Predal za priklop so bili dostavljeni. Modularni regali, ki so delUsodaso bili poslani tudi z Raffaello Večnamenski logistični moduli (MPLM) na krovuSpace Shuttle Endeavourin postavite na svoje mesto z uporabo Canadarm2 robotska roka. Leta 2002 so bili dodani dodatni regali, segmenti strešnikov, solarni nizi in mobilni bazni sistem za postajo Mobilni servisni sistem so bili vsi dostavljeni.
Leta 2007 je evropski Harmonija nameščen je bil modul, ki je omogočil dodajanje laboratorija Columbus in Kibo – oba sta bila dodana leta 2008. Med letoma 2009 in 2011 je bila gradnja zaključena z dodatkom ruskega Mini-raziskovalni modul-1 in -2 (MRM1 in MRM2), 'mirnost'vozlišče , Modul za opazovanje kupole , LeonardoStalni večnamenski modul , in Robonavt 2 tehnološki paket.
Struktura ISS (razstavljena na tem diagramu), ki prikazuje različne komponente in kako so sestavljene skupaj. Zasluge: NASA
Do leta 2016, ko je Bigelow Aerospace namestil njihov eksperimentalni model, niso bili dodani nobeni dodatni moduli ali komponente Razširljiv modul dejavnosti Bigelow (BEAM). Vse povedano, trajalo je 13 let za gradnjo vesoljska postaja, ocenjena na 100 milijard dolarjev in je zahtevala več kot 100 izstrelitev raket in Space Shuttle ter 160 vesoljskih sprehodov.
Od nastanka tega članka je bila postaja neprekinjeno zasedena 16 let in 74 dni od prihoda odprave 1 2. novembra 2000. To je najdaljša neprekinjena prisotnost človeka v nizki zemeljski orbiti, ki je presegla Mirovo rekord 9 let in 357 dni.
Namen in cilji:
Glavni namen ISS je štiri: izvajanje znanstvenih raziskav, pospeševanje raziskovanja vesolja, olajšanje izobraževanja in ozaveščanja ter spodbujanje mednarodnega sodelovanja. 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 zagotavlja edinstveno okolje za izvajanje eksperimentov v pogojih mikrogravitacije. Medtem ko vesoljska plovila s posadko zagotavljajo omejeno platformo, ki je v vesolju razporejena le za omejen čas, ISS omogoča dolgoročne študije, ki lahko trajajo leta (ali celo desetletja).
Na krovu ISS se izvajajo številni različni in neprekinjeni projekti, ki so omogočeni s podporo redne posadke šestih astronavtov in kontinuitete gostujočih vozil (kar omogoča tudi oskrbo in rotacijo posadke). Znanstveniki na Zemlji imajo dostop do svojih podatkov in lahko komunicirajo z znanstvenimi ekipami po številnih kanalih.
Številna področja raziskav, ki se izvajajo na krovu ISS, vključujejo astrobiologijo, astronomijo, raziskave ljudi, znanosti o življenju, fizikalne znanosti, vesoljsko vreme in meteorologijo. V primeru vesoljskega vremena in meteorologije je ISS v edinstvenem položaju za preučevanje teh pojavov zaradi svojega položaja v LEO. Tukaj ima kratko orbitalno obdobje, kar mu omogoča, da večkrat v enem dnevu spremlja vreme po vsem svetu.
Izpostavljen je tudi stvarem, kot so kozmični žarki, sončni veter, nabiti subatomski delci in drugi pojavi, ki so značilni za vesoljsko okolje. Medicinske raziskave na krovu ISS so v veliki meri osredotočene na dolgoročne učinke mikrogravitacije na žive organizme – zlasti njene učinke na gostoto kosti, degeneracijo mišic in delovanje organov – kar je neločljivo povezano z misijami za raziskovanje vesolja na dolge razdalje.
ISS izvaja tudi raziskave, ki so koristne za sisteme za raziskovanje vesolja. Njegova lokacija v LEO omogoča tudi testiranje sistemov vesoljskih plovil, ki so potrebni za misije na dolge razdalje. Zagotavlja tudi okolje, v katerem lahko astronavti pridobijo pomembne izkušnje v zvezi s storitvami delovanja, vzdrževanja in popravil – ki so prav tako ključnega pomena za dolgoročne misije (kot sta misije na Luno in Mars).
ISS ponuja tudi priložnosti za izobraževanje zahvaljujoč sodelovanju v eksperimentih, kjer lahko študenti oblikujejo eksperimente in opazujejo, kako jih izvajajo posadke ISS. Astronavti ISS lahko sodelujejo v učilnicah tudi prek video povezav, radijskih komunikacij, e-pošte in izobraževalnih videoposnetkov/spletnih epizod. Različne vesoljske agencije hranijo tudi izobraževalno gradivo za prenos, ki temelji na poskusih in operacijah ISS.
Izobraževalni in kulturni doseg sodita tudi v mandat ISS. Te dejavnosti se izvajajo s pomočjo in podporo sodelujočih zveznih vesoljskih agencij in so zasnovane za spodbujanje izobraževanja in poklicnega usposabljanja na področjih STEM (znanost, tehnika, inženirstvo, matematika).
Eden najbolj znanih primerov tega so izobraževalni videoposnetki, ki jih je ustvaril Chris Hadfield – kanadski astronavt, ki je služil kot poveljnik Odprava 35 na krovu ISS – ki je spremljala vsakodnevne dejavnosti astronavtov ISS. Veliko pozornosti je namenil tudi dejavnostim ISS zahvaljujoč svojemu glasbenemu sodelovanju z Barenaked Ladies in Wexford Gleeksom – z naslovom »I.S.S. (Ali nekdo poje)« (prikazano zgoraj).
Njegov videoposnetek, naslovnica pesmi Davida Bowieja 'Space Oddity', mu je prav tako prinesel široko priznanje. Poleg tega, da je pritegnila dodatno pozornost na ISS in njegove 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 smo omenili, ISS olajšajo rotirajoče posadke in redne izstrelitve, ki prenašajo zaloge, eksperimente in opremo na postajo. Ti so v obliki vozil s posadko in brez posadke, odvisno od narave misije. Posadke se običajno prevažajo na krovu Ruski napredek vesoljska plovila, ki se izstrelijo preko Sojuz rakete Iz Kozmodrom Bajkonur v Kazahstanu.
Roscosmos je izvedel skupno 60 potovanj na ISS z uporabo vesoljskega plovila Progress, 40 ločenih izstrelitev pa je bilo izvedenih z raketami Sojuz. Na postajo je bilo opravljenih tudi približno 35 letov s pomočjo zdaj upokojenih NASA Space Shuttles, ki so prevažali posadko, eksperimente in zaloge. ESA in JAXA sta izvedli 5 misij prenosa tovora z uporabo Avtomatizirano prenosno vozilo (ATV) in H-II Prenosno vozilo (HTV), oz.
V zadnjih letih so bila z zasebnimi letalskimi podjetji, kot sta SpaceX in Orbital ATK, sklenjena pogodba za zagotavljanje misij ponovne oskrbe na ISS, kar so opravili z uporabo svojih zmaj in Cygnus vesoljsko plovilo. Dodatna vesoljska plovila, kot je SpaceX Crew Dragon vesoljska plovila, naj bi v prihodnosti zagotavljala prevoz posadke.
Poleg razvoja rakete prve stopnje za večkratno uporabo , se ta prizadevanja delno izvajajo za obnovitev domačih zmogljivosti za izstrelitev v ZDA. Od leta 2014 so napetosti med Rusko federacijo in ZDA povzročile vse večjo zaskrbljenost glede prihodnosti rusko-ameriškega sodelovanja s programi, kot je ISS.
Dejavnosti posadke vključujejo izvajanje eksperimentov in raziskav, ki se štejejo za bistvene za raziskovanje vesolja. Te dejavnosti so načrtovane od 06:00 do 21:30 UTC (univerzalni koordinirani čas), z odmori za zajtrk, kosilo, večerjo in redne konference posadke. Vsak član posadke ima svoje prostore (vključno s privezano spalno vrečo), od katerih sta dve vzvezdaVgrajen je modul in še štirjeHarmonija.
V 'nočnih urah' so okna pokrita, da dajejo vtis teme. To je bistveno, saj postaja doživi 16 sončnih vzhodov in zahodov na dan. Vsak dan sta načrtovani dve vadbeni obdobji po 1 uro, da se zmanjša tveganje za mišično atrofijo in izgubo kosti. Oprema za vadbo vključuje dve tekalni stezi, Napredna naprava za uporovno vadbo (ARED) za simulirano vadbo z utežmi in stacionarno kolo.
Higieno vzdržujemo zahvaljujoč vodnim curkom in milu, ki se toči iz tub, pa tudi mokrim robčkom, šamponom brez izpiranja in užitnim zobnim pastam. Sanitarije zagotavljata dve vesoljski stranišči – obe ruskega dizajna – na krovuzvezdainUmirjenostModuli. Podobno kot je bilo na voljo na krovu Space Shuttle, se astronavti pritrdijo na straniščno desko, odstranjevanje odpadkov pa se izvede z vakuumsko sesalno luknjo.
Tekoči odpadki se prenašajo v Sistem za rekuperacijo vode , kjer se pretvori nazaj v pitno vodo (ja, astronavti po svoje pijejo svoj urin!). Trdni odpadki se zbirajo v posameznih vrečah, ki so shranjene v aluminijastem zabojniku, ki se nato prenesejo v zasidrano vesoljsko plovilo na odlaganje.
Hrana na postaji je sestavljena predvsem iz liofiliziranih obrokov v vakuumsko zaprtih plastičnih vrečkah. Konzervirano blago je na voljo, vendar je omejeno zaradi svoje teže (kar jih podraži za prevoz). Med misijami oskrbe prinesejo sveže sadje in zelenjavo, za zagotovitev okusa hrane pa se uporablja široka paleta začimb in začimb – kar je pomembno, saj je eden od učinkov mikrogravitacije oslabljen občutek okusa.
Da bi preprečili razlitje, so pijače in juhe v paketih in jih zaužijemo s slamico. Trdno hrano jemo z nožem in vilicami, ki sta z magneti pritrjena na pladenj, da ne bi odplavala, pijače pa so na voljo v obliki dehidriranih prahov in nato pomešane z vodo. Vso hrano ali drobtine, ki odplavajo, je treba pobrati, da preprečite zamašitev zračnih filtrov in druge opreme.
Nevarnosti:
Življenje na postaji prinaša tudi visoko stopnjo tveganja. Ti so v obliki sevanja, dolgoročnih učinkov mikrogravitacije na človeško postavo, psiholoških učinkov bivanja v vesolju (tj. stresa in motenj spanja) ter nevarnosti trka z vesoljskimi odpadki.
Glede na sevanje so objekti v okolju Low-Earth Orbit delno zaščiteni pred sončnim sevanjem in kozmičnimi žarki z zemeljsko magnetosfero. Brez zaščite zemeljskega ozračja pa so astronavti še vedno izpostavljeni približno 1 milisivertu na dan, kar je enako tistemu, čemur je človek na Zemlji izpostavljen v enem letu.
Posledično so astronavti izpostavljeni večjemu tveganju za razvoj raka, poškodbe DNK in kromosomov ter zmanjšano delovanje imunskega sistema. Zato so zaščitna zaščita in zdravila nujni na postaji, pa tudi protokoli za omejevanje izpostavljenosti. Na primer, med sončnimi izbruhi lahko posadke poiščejo zavetje v bolj zaščitenem ruskem orbitalnem segmentu postaje.
Kot smo že omenili, učinki mikrogravitacije vplivajo tudi na mišična tkiva in gostoto kosti. Po mnenju a študija 2001 vodi NASA Človeški raziskovalni program (HRP) – ki je raziskal učinke na telo astronavta Scotta Kellyja, potem ko je preživel eno leto na krovu ISS – se izguba kostne gostote pojavi s hitrostjo več kot 1 % na mesec.
Podobno poročilo vesoljskega centra Johnson – z naslovom » Mišična atrofija ” – je navedel, da astronavti doživijo do 20-odstotno izgubo mišične mase na vesoljskih poletih, ki trajajo le pet do 11 dni. Poleg tega so novejše študije pokazale, da so tudi dolgoročni učinki bivanja v vesolju oslabljeno delovanje organov , zmanjšan metabolizem in zmanjšan vid .
Zaradi tega astronavti redno telovadijo, da zmanjšajo izgubo mišic in kosti, njihov prehranski režim pa je zasnovan tako, da zagotovi ustrezna hranila za vzdrževanje pravilnega delovanja organov. Poleg tega se dolgoročni učinki na zdravje in dodatne strategije za boj proti njim še vedno raziskujejo.
Toda morda največja nevarnost prihaja v obliki krožečega smeti - aka. vesoljski odpadki . Trenutno jih je konec 500.000 kosov naplavin ki jih NASA in druge agencije spremljajo, ko krožijo okoli Zemlje. Ocenjuje se, da jih je 20.000 večjih od mehke žoge, preostali pa so približno velikosti kamenčka. Vse skupaj je verjetno, da bo 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 okoli Zemlje s hitrostjo 27.600 km/h (17.200 mph). Posledično bi lahko bil trk z enim od teh objektov katastrofalen za ISS. Postaja je naravno zaščitena, da prenese udarce drobnih koščkov naplavin in tudi mikrometeoroidov – in ta zaščita je razdeljena med ruski orbitalni segment in ameriški orbitalni segment.
Na USOS-u je ščit sestavljen iz tanke aluminijaste pločevine, ki je ločena od trupa. Ta plošča povzroči, da se predmeti razbijejo v oblak, s čimer razpršijo kinetično energijo udarca, preden doseže glavni trup. Na ROS je zaščita v obliki satja iz karbonske plastike, zaslona iz aluminijastega satja in steklene tkanine, ki so vsi razporejeni po trupu.
Manjša je verjetnost, da bo ščit ROS preluknjan, zato se posadka premakne na ROS, kadar koli se pojavi resnejša grožnja. Toda, ko je soočena z možnostjo udarca večjega predmeta, ki se mu sledi, postaja izvede tako imenovano Manever za izogibanje naplavin (JEZ). V tem primeru se potisniki na ruskem orbitalnem segmentu sprožijo, da bi spremenili orbitalno višino postaje in se tako izognili naplavin.
Prihodnost ISS:
Glede na to, da se zanaša na mednarodno sodelovanje, so se v zadnjih letih – kot odziv na naraščajoče napetosti med Rusijo, ZDA in Natom – pojavljale skrbi glede prihodnosti Mednarodne vesoljske postaje. Vendar pa je za zdaj delovanje na postaji varno, zahvaljujoč zavezam, ki so jih sprejeli vsi glavni partnerji.
V januarja 2014 , je Obamova administracija napovedala, da bo podaljšala financiranje ameriškega dela postaje do leta 2024. Roscosmos je to podaljšanje potrdil, vendar je izrazil tudi odobritev načrta, ki bi uporabljal elemente ruskega orbitalnega segmenta za izgradnjo nove ruske vesoljske postaje .
Znan kot Orbitalni pilotirani montažni in eksperimentalni kompleks (OPSEK), bi predlagana postaja služila kot montažna platforma za vesoljska plovila s posadko, ki potujejo na Luno, Mars in zunanji sončni sistem. Bile so tudi začasne objave ruski uradniki o morebitnem skupnem prizadevanju za izgradnjo prihodnje zamenjave za ISS. Vendar NASA teh načrtov še ni potrdila.
V aprila 2015 , je kanadska vlada odobrila proračun, ki je vključeval sredstva za zagotovitev sodelovanja CSA pri ISS do leta 2024. V decembra 2015 JAXA in NASA sta objavili svoje načrte za nov okvir sodelovanja za Mednarodno vesoljsko postajo (ISS), ki vključuje Japonsko, ki podaljša svoje sodelovanje do leta 2024. Od december 2016 , se je ESA tudi zavezala, da bo svoje poslanstvo razširila do leta 2024.
ISS predstavlja enega največjih skupnih in mednarodnih prizadevanj v zgodovini, da ne omenjamo enega največjih znanstvenih podvigov. Poleg zagotavljanja lokacije za ključne znanstvene eksperimente, ki jih ni mogoče izvesti tukaj na Zemlji, izvaja tudi raziskave, ki bodo človeštvu pomagale narediti naslednje velike skoke v vesolju – torej misijo na Mars in naprej!
Poleg tega je bil vir navdiha za nešteto milijonov, ki sanjajo, da bi nekoč odšli v vesolje! Kdo ve, kakšne velike podvige bo omogočil ISS, preden bo dokončno razgrajen – najverjetneje čez desetletja?
Na Universe Today smo napisali veliko zanimivih člankov o ISS. tukaj Mednarodna vesoljska postaja dosegla 15 let neprekinjene človeške prisotnosti v orbiti , Vodnik za začetnike po ogledu mednarodne vesoljske postaje , Pojdite na virtualni 3-D vesoljski sprehod izven mednarodne vesoljske postaje , Ogled mednarodne vesoljske postaje , in Slike vesoljske postaje .
Za več informacij obiščite NASA Referenčni vodnik po ISS in ta članek o 10. obletnica vesoljske postaje .
Astronomy Cast ima tudi ustrezne epizode na to temo. tukaj 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?
- Wikipedia – Mednarodna vesoljska postaja
- JAXA – Zgodovina projekta ISS
- Kanadska vesoljska agencija – Mednarodna vesoljska postaja
- Evropska vesoljska agencija – Mednarodna vesoljska postaja
- Roscosmos - Mednarodna vesoljska postaja
