CO JE TO MEZINáRODNí KOSMICKá STANICE?

Send

Po historických misích Apolla, které viděly lidi poprvé vstoupit na jiné nebeské těleso poprvé v historii, se NASA a Ruská kosmická agentura (Roscosmos) začaly přesouvat své priority z průkopnického průzkumu vesmíru a začaly se zaměřovat na rozvoj dlouhodobých schopnosti ve vesmíru. V následujících desetiletích (od sedmdesátých do devadesátých let) obě agentury začaly stavět a rozmisťovat vesmírné stanice, z nichž každá byla větší a složitější než ta poslední.

Nejnovější a největší z nich je Mezinárodní kosmická stanice (ISS), vědecké zařízení, které sídlí na nízké oběžné dráze kolem naší planety. Tato vesmírná stanice je největším a nejdokonalejším výzkumným zařízením na oběžné dráze, jaké kdy byla postavena, a je tak velká, že ji lze vidět pouhým okem. Ústředním bodem jejího poslání je myšlenka podpory mezinárodní spolupráce za účelem rozvoje vědy a výzkumu vesmíru.

Původ:

Plánování ISS začalo v 80. letech a bylo částečně založeno na úspěších ruské kosmické stanice Mir, Skylab NASA a programu Space Shuttle. Doufalo se, že tato stanice umožní budoucí využití oběžné dráhy Země a jejích zdrojů a bude sloužit jako přechodná základna pro obnovené průzkumné úsilí na Měsíc, misi na Mars a dále.

V květnu 1982 založila NASA pracovní skupinu pro vesmírnou stanici, která byla pověřena vytvořením koncepčního rámce pro takovou vesmírnou stanici. Nakonec, plán ISS, který se objevil, byl vyvrcholením několika různých plánů pro vesmírnou stanici - mezi něž patřily i NASA Svoboda a sovětské Mir-2 koncepty, stejně jako japonskéKibo laboratoř a Evropská kosmická agentura Columbus laboratoř.

Svoboda koncept vyžadoval rozmístění modulární vesmírné stanice na oběžné dráze, kde by sloužila jako protějšek sovětu Salyut a Mir vesmírné stanice. V témže roce se NASA obrátila na Japonskou agenturu pro letecký a kosmický průzkum (JAXA), aby se programu zúčastnila vytvořením Kibo, také známý jako japonský experimentální modul.

Kanadská kosmická agentura byla podobně oslovena v roce 1982 a byla požádána o poskytnutí robotické podpory pro stanici. Díky úspěchu programu Canadarm, který byl nedílnou součástí programu Space Shuttle, se CSA dohodla na vývoji robotických komponent, které by pomohly s dokováním, prováděly údržbu a pomohly astronautům s kosmickými chodníky.

V roce 1984 byla ESA vyzvána k účasti na výstavbě stanice se zřízením ESA Columbus laboratoř - výzkumná a experimentální laboratoř se specializací na vědu o materiálech. Konstrukce obou Kibo a Columbus byly schváleny v roce 1985. Jako nejambicióznější vesmírný program v historii obou agentur byl vývoj těchto laboratoří považován za střed Evropy a vznikající vesmírné kapacity Japonska.

V roce 1993 americký viceprezident Al Gore a ruský premiér Viktor Chernomyrdin oznámili, že budou sdružovat zdroje určené k vytvoření Svoboda a Mir-2. Místo dvou samostatných kosmických stanic by programy spolupracovaly na vytvoření jediné kosmické stanice - která se později jmenovala Mezinárodní kosmická stanice.

Konstrukce:

Stavba ISS byla umožněna s podporou několika federálních kosmických agentur, mezi které patřily NASA, Roscosmos, JAXA, CSA a členové ESA - konkrétně Belgie, Dánsko, Francie, Španělsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Norsko , Švýcarsko a Švédsko. K úsilí o výstavbu rovněž přispěla brazilská kosmická agentura (AEB).

Orbitální stavba vesmírné stanice začala v roce 1998 poté, co zúčastněné země podepsaly Mezivládní dohodu o vesmírné stanici (IGA), která vytvořila právní rámec, který zdůraznil spolupráci založenou na mezinárodním právu. Zúčastněné kosmické agentury rovněž podepsaly čtyři memoranda o porozumění (MoU), která stanovila jejich odpovědnost za návrh, vývoj a používání stanice.

Proces montáže začal v roce 1998 rozmístěním ‘Zarya (V ruštině „Sunrise“) nebo funkční blok nákladu. Tento modul, který postavili Rusové s financováním z USA, byl navržen tak, aby poskytoval počáteční pohon a sílu stanice. Tlakový modul, který vážil více než 19 300 kg (42 600 liber) - byl zahájen na palubě ruské protonové rakety v listopadu 1998.

4. prosince druhá složka - 'Jednota' Uzel - byl umístěn na oběžné dráze pomocí raketoplánu Usilovat (STS-88), spolu se dvěma natlakovanými párovacími adaptéry. Tento uzel byl jedním ze tří - Harmonie a Klid být další dva - to by vytvořilo hlavní trup ISS. V neděli 6. prosince bylo spářeno Zarya posádkou STS-88 uvnitř nákladového prostoru raketoplánu.

Další splátky přišly v roce 2000 s rozmístěním Zvezda Servisní modul (první obytný modul) a více zásobovacích misí prováděných raketoplánem Atlantis. Raketoplán Objev (STS-92) také dodala stanicím třetí přizpůsobené párování a anténu v pásmu Ku v říjnu. Koncem měsíce byla na palubu rakety Sojuz vypuštěna první posádka expedice, která dorazila 2. listopadu.

V roce 2001 'Osud' Laboratorní modul a "Pirs" Dokovací prostor byl dodán. Modulární stojany, které jsou součástí Osud byly také dodány pomocí víceúčelových logistických modulů Raffaello (MPLM) na palubě raketoplánu Usilovata nasadit pomocí robotické paže Canadarm2. V roce 2002 byly dodány další stojany, příhradové segmenty, solární pole a mobilní základní systém pro mobilní servisní systém stanice.

V roce 2007 Evropská Harmonie byl nainstalován modul, který umožňoval přidání laboratoří Columbus a Kibo - obě byly přidány v roce 2008. V letech 2009 až 2011 byla výstavba dokončena přidáním ruského modulu mini-výzkumu-1 a -2 (MRM1 a MRM2), 'Klid' Uzel, modul pro pozorování kopule, Leonardo Permanentní víceúčelový modul a technologická sada Robonaut 2.

Až do roku 2016, kdy společnost Bigelow Aersopace nainstalovala experimentální modul Bigelow Expandable Activity Module (BEAM), nebyly přidány žádné další moduly nebo komponenty. Všichni říkali, stavba vesmírné stanice trvala 13 let, odhadem 100 miliard dolarů, a vyžadovalo více než 100 vypuštění rakety a raketoplánu a 160 vesmírných chodníků.

K datu psaní tohoto článku byla stanice nepřetržitě obsazena po dobu 16 let a 74 dní od příchodu Expedice 1 2. listopadu 2000. Toto je nejdelší nepřetržitá lidská přítomnost na nízké oběžné dráze Země, která překonala Mirovu záznam 9 let a 357 dní.

Účel a cíle:

Hlavním účelem ISS je čtyřikrát: provádění vědeckého výzkumu, podpora výzkumu vesmíru, usnadnění vzdělávání a dosah a podpora mezinárodní spolupráce. Tyto cíle jsou podporovány NASA, Ruskou federální kosmickou agenturou (Roscomos), Japonskou agenturou pro průzkum vesmíru (JAXA), Kanadskou kosmickou agenturou (CSA) a Evropskou kosmickou agenturou (ESA) s další podporou od jiných států a institucí. .

Pokud jde o vědecký výzkum, ISS poskytuje jedinečné prostředí pro provádění experimentů v podmínkách mikrogravitace. Zatímco kosmická loď s posádkou poskytuje omezenou platformu, která je nasazena do vesmíru pouze po omezenou dobu, ISS umožňuje dlouhodobé studium, které může trvat roky (nebo dokonce desetiletí).

Na palubě ISS se provádí mnoho různých a nepřetržitých projektů, které jsou možné díky podpoře posádky šesti astronautů na plný úvazek a kontinuity navštěvujících vozidel (což také umožňuje doplňování a střídání posádky). Vědci na Zemi mají přístup ke svým datům a jsou schopni komunikovat s vědeckými týmy prostřednictvím řady kanálů.

Mnoho oblastí výzkumu prováděných na palubě ISS zahrnuje astrobiologii, astronomii, výzkum člověka, vědy o životě, fyzikální vědy, kosmické počasí a meteorologii. V případě kosmického počasí a meteorologie je ISS v jedinečné pozici pro studium těchto jevů, protože je v LEO. Zde má krátkou orbitální období, což mu umožňuje vidět počasí po celé planetě mnohokrát za jediný den.

Je také vystaven věcem, jako jsou kosmické paprsky, sluneční vítr, nabité subatomické částice a další jevy, které charakterizují vesmírné prostředí. Lékařský výzkum na palubě ISS je do značné míry zaměřen na dlouhodobé účinky mikrogravitace na živé organismy - zejména na účinky na hustotu kostí, degeneraci svalů a funkci orgánů - což je vlastní dlouhodobému výzkumu vesmíru.

ISS také provádí výzkum, který je prospěšný pro systémy průzkumu vesmíru. Jeho umístění v LEO také umožňuje testování systémů kosmických lodí, které jsou vyžadovány pro mise na velké vzdálenosti. Poskytuje také prostředí, ve kterém mohou astronauti získat životně důležité zkušenosti, pokud jde o provozní, údržbářské a opravárenské služby - které jsou podobně důležité pro dlouhodobé mise (například mise na Měsíc a Mars).

ISS také poskytuje příležitosti ke vzdělávání díky účasti na experimentech, kde jsou studenti schopni navrhovat experimenty a sledovat, jak je provádějí posádky ISS. Astronauti ISS jsou také schopni zapojit učebny prostřednictvím propojení videa, rádiové komunikace, e-mailu a vzdělávacích videí / webových epizod. Různé vesmírné agentury také udržují vzdělávací materiály ke stažení na základě experimentů a operací ISS.

Vzdělávací a kulturní dosah rovněž spadá do mandátu ISS. Tyto činnosti jsou prováděny s pomocí a podporou zúčastněných federálních kosmických agentur a které jsou navrženy tak, aby podporovaly vzdělávání a profesní přípravu v oborech STEM (věda, technika, strojírenství, matematika).

Jedním z nejznámějších příkladů jsou vzdělávací videa vytvořená Chrisem Hadfieldem - kanadským astronautem, který sloužil jako velitel Expedice 35 na palubě ISS - který zaznamenal každodenní činnosti astronautů ISS. Velkou pozornost zaměřil také na činnosti ISS díky své hudební spolupráci s Barenaked Ladies a Wexford Gleeks - s názvem „I.S.S. (Je někdo zpívá) “(viz výše).

Jeho video, obálka Davida Bowieho „Space Oddity“, mu také přineslo velké uznání. Spolu s upozorněním na ISS a jeho posádku to byl také hlavní výkon, protože to bylo jediné hudební video, jaké bylo kdy natočeno ve vesmíru!

Operace na palubě ISS:

Jak již bylo uvedeno, ISS je usnadněna rotujícími posádkami a pravidelnými starty, které přepravují zásoby, experimenty a zařízení do stanice. Tato vozidla mají podobu posádkových i nevedených vozidel v závislosti na povaze mise. Posádky jsou obecně přepravovány na palubě ruské kosmické lodi Progress, která je vypuštěna pomocí raket Sojuz z kosmodromu Baikonur v Kazachstánu.

Roscosmos provedl celkem 60 výletů do ISS pomocí kosmické lodi Progress, zatímco 40 samostatných startů bylo provedeno pomocí raket Sojuz. Asi 35 letů bylo také provedeno na stanici pomocí nyní vysloužilých raketoplánů NASA, které přepravovaly posádku, experimenty a zásoby. ESA i JAXA provedly 5 misí pro přepravu nákladu, a to pomocí automatizovaného převodového vozidla (ATV) a převodového vozidla H-II (HTV).

V nedávnějších letech byly soukromé letecké společnosti, jako je SpaceX a Orbital ATK, uzavřeny smlouvy o poskytování doplňkových misí pro ISS, které provedly pomocí svých kosmických lodí Dragon a Cygnus. Očekává se, že další plavidla, jako je kosmická loď Crew Dragon společnosti SpaceX, v budoucnu zajistí dopravu posádky.

Spolu s vývojem opakovaně použitelných raket první fáze se tyto snahy částečně provádějí, aby se USA obnovily možnosti domácího startu. Od roku 2014 vedlo napětí mezi Ruskem a USA k rostoucím obavám z budoucnosti rusko-americké spolupráce s programy, jako je ISS.

Činnosti posádky spočívají v provádění experimentů a výzkumu, které jsou pro průzkum vesmíru považovány za zásadní. Tyto činnosti jsou naplánovány od 6:00 do 21:30 hodin UTC (Universal Coordinated Time), přičemž přestávky se berou na snídani, oběd, večeři a pravidelné konference posádek. Každý člen posádky má své vlastní kajuty (které zahrnují uvázaný spací pytel), z nichž dvě jsou umístěny v EU Zvezda Modul a další čtyři nainstalované v systému Windows Harmonie.

Během „nočních hodin“ jsou okna zakrytá a působí dojmem tmy. To je nezbytné, protože stanice zažívá 16 východů slunce a západů slunce denně. Každý den jsou naplánovány dvě cvičební periody po 1 hodině, aby se minimalizovalo riziko atrofie svalů a úbytku kostní hmoty. Cvičební vybavení zahrnuje dva běžecké trenažéry, Advanced Resistive Exercise Device (ARED) pro simulovaný silový trénink a stacionární kolo.

Hygiena je udržována díky vodním paprskům a mýdlu vydávanému z zkumavek, jakož i mokrým ubrouskům, šamponům bez oplachování a jedlé zubní pastě. Sanitace je zajištěna dvěma prostornými toaletami - obě ruského designu - na palubě Zvezda a Klid Moduly. Podobně jako to bylo na palubě raketoplánu, astronauti se připevnili na záchodové sedátko a odstranění odpadu se provádí pomocí vakuového sacího otvoru.

Kapalný odpad je převáděn do systému regenerace vody, kde je přeměněn zpět na pitnou vodu (ano, astronauti pijí vlastní moči po módě!). Pevný odpad je shromažďován v jednotlivých pytlích, které jsou uloženy v hliníkové nádobě, které jsou poté přeneseny do ukotvené kosmické lodi k likvidaci.

Jídlo na palubě stanice sestává hlavně z lyofilizovaných jídel ve vakuově uzavřených plastových sáčcích. Konzervy jsou k dispozici, ale jsou omezeny v důsledku své hmotnosti (což znesnadňuje přepravu). Čerstvé ovoce a zelenina se přivezou během misí na zásobování a používá se velké množství koření a koření k zajištění chuti jídla - což je důležité, protože jedním z účinků mikrogravitace je snížený pocit chuti.

Aby se zabránilo úniku, jsou nápoje a polévky obsaženy v balíčcích a konzumovány se slámou. Tuhé jídlo se konzumuje nožem a vidličkou, které jsou připevněny k podnosu s magnety, aby se zabránilo jejich vznášení, zatímco nápoje jsou poskytovány ve formě dehydratovaného prášku a poté smíchány s vodou. Veškeré jídlo nebo drobky, které vznášejí, musí být shromážděny, aby se zabránilo ucpání vzduchových filtrů a dalšího vybavení.

Nebezpečí:

Život na palubě také s sebou nese vysoké riziko. Přicházejí ve formě záření, dlouhodobých účinků mikrogravitace na lidskou postavu, psychologických účinků bytí v prostoru (tj. Stresu a poruch spánku) a nebezpečí kolize s vesmírnými troskami.

Co se týče záření, objekty v prostředí Země s nízkými planetami jsou částečně chráněny před slunečním zářením a kosmickými paprsky pomocí magnetosféry Země. Bez ochrany zemské atmosféry jsou však astronauti stále vystaveni asi 1 milisieveru denně, což je ekvivalent toho, čemu je osoba na Zemi během roku vystavena.

Výsledkem je, že astronauti mají vyšší riziko rozvoje rakoviny, poškození DNA a chromozomálních poškození a sníženou funkci imunitního systému. Proto na palubě stanice musí být ochranné stínění a drogy, stejně jako protokoly pro omezení expozice. Například během aktivity sluneční erupce mohou posádky hledat útočiště v silně stíněné ruské orbitální části stanice.

Jak již bylo uvedeno, účinky mikrogravitace také vybírají daň na svalové tkáně a hustotu kostí. Podle studie z roku 2001 provedené programem Human Research Program (HRP) organizace NASA, který zkoumal účinky na tělo astronauta Scotta Kellyho poté, co strávil rok na palubě ISS, dochází ke ztrátě kostní hmoty rychlostí více než 1% za měsíc.

Podobně zpráva společnosti Johnson Space Center - s názvem „Svalová atrofie“ - uvedla, že astronauti zažívají až 20% ztrátu svalové hmoty na kosmických letech trvajících pouhých pět až 11 dní. Kromě toho novější studie naznačily, že dlouhodobé účinky bytí v prostoru zahrnují také sníženou funkci orgánů, snížený metabolismus a snížený zrak.

Z tohoto důvodu astronauti pravidelně cvičí, aby minimalizovali ztrátu svalů a kostí, a jejich nutriční režim je navržen tak, aby zajistil, že jsou vhodné živiny pro udržení správné funkce orgánů. Kromě toho se stále zkoumají dlouhodobé účinky na zdraví a další strategie k jejich potírání.

Ale možná největší nebezpečí přichází ve formě oběžného junk - aka. vesmírné trosky. V současné době existuje více než 500 000 kusů trosek, které jsou sledovány NASA a dalšími agenturami, když obíhají kolem Země. Odhaduje se, že 20 000 z nich je větší než softball, zatímco zbytek je o velikosti oblázku. Všichni říkají, že na oběžné dráze bude pravděpodobně mnoho milionů kusů úlomků, ale většina z nich je tak malá, že je nelze sledovat.

Tyto objekty mohou cestovat rychlostí až 28,163 km / h (17 500 mph), zatímco ISS obíhá kolem Země rychlostí 27 600 km / h (17 200 mph). V důsledku toho by kolize s jedním z těchto objektů mohla být pro ISS katastrofální. Stanice jsou přirozeně stíněny, aby vydržely dopady drobných kousků sutin a mikro-meteoroidů - a toto stínění je rozděleno mezi ruský orbitální segment a americký orbitální segment.

Na USOS je stínění tvořeno tenkým hliníkovým plechem, který je držen odděleně od trupu. Tento list způsobuje, že se objekty rozbijí na mrak, čímž rozptýlí kinetickou energii nárazu dříve, než dosáhne hlavního trupu. Na ROS má stínění podobu plástve z voštinového plastu z uhlíkového plastu, plástve z voštinového hliníku a skleněného plátna, které jsou všechny umístěny nad trupem.

Stínění ROS je méně pravděpodobně propíchnuto, a proto se posádka přesune do ROS vždy, když se objeví vážnější hrozba. Když však dojde k možnosti nárazu z většího objektu, který je sledován, stanice provádí to, co je známé jako manévr vyhýbání se srážce (Dris). V tomto případě vypálí trysky ruského orbitálního segmentu, aby změnili orbitální výšku stanice, čímž se vyhnou troskám.

Budoucnost ISS:

Vzhledem k tomu, že se spoléhá na mezinárodní spolupráci, došlo v posledních letech - v reakci na rostoucí napětí mezi Ruskem, Spojenými státy a NATO - k obavám o budoucnost Mezinárodní vesmírné stanice. Avšak prozatím jsou operace na palubě stanice bezpečné díky závazkům všech hlavních partnerů.

V lednu 2014 Obamova administrativa oznámila, že bude prodlužovat financování americké části stanice do roku 2024. Roscosmos toto rozšíření schválil, ale také vyslovil souhlas s plánem, který by využíval prvky ruského okružního segmentu k výstavbě nová ruská kosmická stanice.

Navrhovaná stanice, známá jako komplex orbitálních pilotních sestav a experimentů (OPSEK), by sloužila jako platforma pro montáž posádky kosmických lodí cestujících na Měsíc, Mars a vnější sluneční soustavu. Ruští představitelé také informovali o možném společném úsilí o vybudování budoucí náhrady za ISS. NASA však tyto plány ještě musí potvrdit.

V dubnu 2015 kanadská vláda schválila rozpočet, který zahrnoval finanční prostředky na zajištění účasti ČSA v ISS do roku 2024. V prosinci 2015 JAXA a NASA oznámily své plány nového rámce spolupráce pro Mezinárodní kosmickou stanici (ISS), která zahrnovala prodloužení účasti Japonska do roku 2024. Od prosince 2016 se ESA rovněž zavázala prodloužit svou misi do roku 2024.

ISS představuje jedno z největších kolaborativních a mezinárodních úsilí v historii, nemluvě o jednom z největších vědeckých závazků. Kromě toho, že poskytuje místo pro zásadní vědecké experimenty, které zde nelze provést na Zemi, provádí také výzkum, který pomůže lidstvu učinit další velké skoky ve vesmíru - tj. Misi na Mars a dále!

Navíc to byl zdroj inspirace pro bezpočet milionů lidí, kteří jednoho dne sní o tom, že půjdou do vesmíru! Kdo ví, jaké velké závazky bude ISS umožnit, než bude definitivně vyřazeno z provozu - nejpravděpodobnější desetiletí od nynějška?

Zde jsme psali mnoho zajímavých článků o ISS zde ve Space Magazine. Zde je mezinárodní kosmická stanice získává 15 let nepřetržité lidské přítomnosti na oběžné dráze, průvodce pro začátečníky k vidění mezinárodní kosmické stanice, vezměte si virtuální trojrozměrnou kosmickou loď mimo mezinárodní kosmickou stanici, mezinárodní kosmickou stanici a obrázky kosmických stanic.

Další informace naleznete v Referenčním průvodci NASA k ISS a v tomto článku o 10. výročí vesmírné stanice.

Astronomie Cast má také relevantní epizody na toto téma. Zde jsou otázky: Odemknutý Měsíc, Energie do černých děr a na oběžné dráze kosmické stanice, a epizoda 298: Vesmírné stanice, 3. část - Mezinárodní kosmická stanice.

Zdroje: