Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) — definicja, budowa i misje
Poznaj Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS): definicja, historia budowy, moduły i kluczowe misje oraz międzynarodowa współpraca naukowa na orbicie.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) to stacja kosmiczna — bardzo duży, załogowy satelita, w którym ludzie mogą przebywać przez wiele miesięcy. Budowa ISS rozpoczęła się w 1998 roku poprzez łączenie kolejnych modułów zbudowanych przez partnerów projektu. Stacja została w zasadzie zmontowana do 2011 roku, jednak później dołączano dalsze elementy i eksperymentalne moduły (np. moduł BEAM firmy Bigelow został przymocowany w 2016 roku). ISS to wspólny projekt kilku agencji kosmicznych i krajów — w szczególności Stanów Zjednoczonych, Rosji, Europy (ESA), Japonii i Kanady. Inne państwa i podmioty współpracują z ISS poprzez uczestnictwo w programach partnerów (przykładowo wkład technologiczny lub naukowy mają też kraje takie jak Brazylia czy Włochy). Warto zaznaczyć, że Chiny nie są formalnym partnerem projektu ISS i nie biorą w nim bezpośrednio udziału.
Budowa i moduły
ISS składa się z wielu połączonych modułów: modułów mieszkalnych i laboratoryjnych, węzłów łączących, dużych paneli słonecznych, platform zewnętrznych i przyrządów naukowych. Najważniejsze elementy to m.in. rosyjskie moduły (np. Zvezda, Zarya), amerykańskie segmenty (m.in. Destiny — laboratorium, Node 2/3, moduły logistyczne) oraz moduły europejskie i japońskie (m.in. Columbus i Kibo). Do stacji dołączano także moduły eksperymentalne, takie jak BEAM (Bigelow Expandable Activity Module), będący demonstracją technologii modułu rozprężalnego.
Główne parametry orbitalne i rozmiary
ISS krąży po niskiej orbicie okołoziemskiej, średnio około 400 km nad Ziemią (wysokość zmienia się z powodu oporu atmosferycznego i jest okresowo korygowana manewrami tzw. reboost). Orbita ma inklinację 51,6°, co umożliwia stacji przeloty nad dużą częścią kuli ziemskiej. Stacja porusza się z prędkością rzędu ~28 000 km/h, okrążając Ziemię w około 90–93 minut. Jej konstrukcja jest porównywana rozmiarami do boiska piłkarskiego — łączna masa całej stacji to około 420 ton.
Załogi i logistyka
Na ISS przebywa zwykle od 3 do 7 członków załogi (w zależności od misji i wymagań). Od listopada 2000 roku ISS jest miejscem ciągłej obecności ludzi w kosmosie. Załogi rotują się co kilka miesięcy; transport i zaopatrzenie zapewniają pojazdy załogowe i transportowe, takie jak:
- Soyuz (Rosja) — tradycyjny pojazd załogowy, używany przez wiele lat;
- Progress (Rosja) — bezzałogowy statek zaopatrzeniowy;
- SpaceX Crew Dragon i Cargo Dragon (USA) — załogowe i transportowe pojazdy komercyjne;
- Cygnus (Northrop Grumman) — pojazd ładunkowy;
- HTV (Japonia) oraz europejskie ATV (wcześniej) — bezzałogowe statki transportowe.
Życie na stacji i systemy podtrzymywania życia
Życie w mikrośrodowisku stacji wymaga rozbudowanych systemów podtrzymywania życia: generowanie tlenu (np. systemy Elektron i Oxygen Generation System), recykling wody (odzysk z kondensatu i moczu), kontrola temperatury i ciśnienia oraz systemy usuwania dwutlenku węgla. Załoga przeprowadza także rutynowe prace konserwacyjne, naprawy i spacery kosmiczne (EVA) w celu utrzymania stacji i instalacji zewnętrznych.
Badania i cele naukowe
ISS jest laboratorium orbitującym służącym do badań w warunkach mikrociąążenia oraz do obserwacji Ziemi i testowania technologii kosmicznych. Badania obejmują:
- biologię i medycynę (wpływ mikrogravitacji na organizmy, badania komórkowe, testy leków);
- fizykę płynów, spalania i materiałów (badania procesów niemożliwych do przeprowadzenia w warunkach ziemskich);
- technologie satelitarne i demonstracje nowych rozwiązań inżynieryjnych;
- monitoring środowiska i obserwacje Ziemi (np. zmiany klimatyczne, katastrofy naturalne).
Współpraca międzynarodowa i prawo
ISS jest przykładem szerokiej współpracy międzynarodowej w kosmosie. Partnerzy działają na podstawie umów i porozumień określających wkład finansowy, odpowiedzialności za segmenty stacji, prawa do wykorzystania czasu badawczego i własności próbek czy technologii. Wiele krajów niebędących głównymi partnerami uczestniczy w eksperymentach i programach dzięki porozumieniom z agencjami partnerskimi.
Przyszłość ISS
Agencje partnerskie planują eksploatację ISS przynajmniej do końca dekady (planowane wycofanie i decyzje o deorbitacji zależą od dalszych ustaleń międzynarodowych). W międzyczasie rozwijane są komercyjne stacje kosmiczne i nowe programy orbitalne, które mają przejąć część funkcji badawczych i usług oferowanych dziś przez ISS. Stacja nadal pozostaje kluczową platformą do prowadzenia badań i rozwoju technologii kosmicznych oraz miejscem, gdzie współpraca międzynarodowa jest realizowana w praktyce.
Pochodzenie
We wczesnych latach 80-tych NASA planowała Stację Kosmiczną Wolność, która miała być odpowiednikiem radzieckich stacji kosmicznych Salyut i Mir. Nigdy nie opuściła deski kreślarskiej, a wraz z końcem Związku Radzieckiego i zimnej wojny została anulowana. Koniec wyścigu kosmicznego skłonił urzędników administracji amerykańskiej do rozpoczęcia na początku lat 90. negocjacji z międzynarodowymi partnerami - Europą, Rosją, Japonią i Kanadą - w celu zbudowania prawdziwie międzynarodowej stacji kosmicznej. Projekt ten został po raz pierwszy ogłoszony w 1993 roku i nosił nazwę Space Station Alpha. Planowano połączyć proponowane stacje kosmiczne wszystkich uczestniczących agencji kosmicznych: NASA's Space Station Freedom, Rosji Mir-2 (następca stacji kosmicznej Mir, której rdzeniem jest obecnie Zvezda) oraz ESA's Columbus, który miał być samodzielnym kosmicznym laboratorium.
Produkcja
Komponenty ISS zostały wyprodukowane w różnych fabrykach na całym świecie i wszystkie przewiezione do Space Station Processing Facility w Kennedy Space Center na ostatnie etapy produkcji, montaż maszyn i obróbkę startową. Komponenty są wykonane z nierdzewnej stali, tytanu, aluminium i miedzi.
Montaż
Montaż Międzynarodowej Stacji Kosmicznej to wielkie wydarzenie w architekturze kosmicznej. Rosyjskie moduły wystartowały i zadokowały dzięki swoim rakietom. Wszystkie pozostałe elementy zostały dostarczone przez wahadłowiec kosmiczny. Do dnia 5 czerwca 2011[update] dodano 159 elementów podczas ponad 1000 godzin EVA. Wiele z modułów, które wystartowały na wahadłowcu, zostało przetestowanych na ziemi w Space Station Processing Facility w celu znalezienia i skorygowania problemów przed startem.
Pierwszy człon, funkcjonalny blok ładunkowy Zaria, został umieszczony na orbicie w listopadzie 1998 roku na rosyjskiej rakiecie Proton. Dwie kolejne części (moduł Unity i moduł serwisowy Zvezda) zostały dodane przed wysłaniem pierwszej załogi, Ekspedycji 1. Ekspedycja 1 zadokowała do ISS 1 listopada 2000 roku, a w jej skład weszli amerykański astronauta William Shepherd oraz dwaj rosyjscy kosmonauci, Jurij Gidzenko i Siergiej Krikaliew.
| Montaż Międzynarodowej Stacji Kosmicznej | |||||||
| Części | Lot montażowy | Data uruchomienia | Oddzielne widoki | Widok z dworca | |||
| Zarya (FGB) | 1A/R | 1998-11-20 | Proton-K |
|
| ||
| Jedność (węzeł 1), PMA-1 i PMA-2 | 2A | 1998-12-04 | Space Shuttle Endeavour (STS-88) |
|
| ||
| Zvezda (moduł serwisowy) | 1R | 2000-07-12 | Proton-K |
|
| ||
| Kratownica Z1 i PMA-3 | 3A | 2000-10-11 | Wahadłowiec Discovery (STS-92) |
|
| ||
| P6 Kratownica i baterie słoneczne | 4A | 2000-11-30 | Space Shuttle Endeavour (STS-97) |
|
| ||
| Przeznaczenie (Laboratorium USA) | 5A | 2001-02-07 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-98) |
|
| ||
| Zewnętrzna platforma załadunkowa-1 | 5A.1 | 2001-03-08 | Wahadłowiec Discovery (STS-102) |
|
| ||
| Canadarm2 (SSRMS) | 6A | 2001-04-19 | Prom kosmiczny Endeavour (STS-100) |
|
| ||
| Quest (wspólna śluza powietrzna) | 7A | 2001-07-12 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-104) |
|
| ||
| Pirs (przedział dokujący i śluza powietrzna) | 4R | 2001-09-14 | Sojuz-U |
|
| ||
| S0 Kratownica | 8A | 2002-04-08 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-110) |
|
| ||
| Mobilny system bazowy | UF2 | 2002-06-05 | Space Shuttle Endeavour (STS-111) |
|
| ||
| Kratownica S1 | 9A | 2002-10-07 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-112) |
|
| ||
| Kratownica P1 | 11A | 2002-11-23 | Space Shuttle Endeavour (STS-113) |
|
| ||
| ESP-2 | LF1 | 2005-07-26 | Wahadłowiec Discovery (STS-114) |
|
| ||
| P3/P4 Kratownica i tablice słoneczne | 12A | 2006-09-09 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-115) |
|
| ||
| Kratownica P5 | 12A.1 | 2006-12-09 | Wahadłowiec Discovery (STS-116) |
|
| ||
| S3/S4 Kratownica i tablice słoneczne | 13A | 2007-06-08 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-117) |
|
| ||
| Kratownica S5 i ESP-3 | 13A.1 | 2007-08-08 | Space Shuttle Endeavour (STS-118) |
|
| ||
| Harmony (węzeł 2) | 10A | 2007-10-23 | Wahadłowiec Discovery (STS-120) |
|
| ||
| Columbus (Laboratorium Europejskie) | 1E | 2008-02-07 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-122) |
|
| ||
| Dextre (SPDM) | 1J/A | 2008-03-11 | Space Shuttle Endeavour (STS-123) |
|
| ||
| Japoński moduł ciśnieniowy (JEM-PM) | 1J | 2008-05-31 | Wahadłowiec Discovery (STS-124) |
|
| ||
| S6 Kratownica i tablice słoneczne | 15A | 2009-03-15 | Wahadłowiec Discovery (STS-119) |
|
| ||
| Japoński obiekt narażony (JEM-EF) | 2J/A | 2009-07-15 | Space Shuttle Endeavour (STS-127) |
|
| ||
| Poisk (MRM-2) | 5R | 2009-11-10 | Sojuz-U |
|
| ||
| Statki logistyczne ExPRESS 1 i 2 | ULF3 | 2009-11-16 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-129) |
|
| ||
| Cupola & | 20A | 2010-02-08 | Space Shuttle Endeavour (STS-130) |
|
| ||
| Rassvet (MRM-1) | ULF4 | 2010-05-14 | Prom kosmiczny Atlantis (STS-132) |
|
| ||
| Leonardo (PMM) i EXPRESS Logistics Carrier 4 | ULF5 | 2011-02-24 | Wahadłowiec Discovery (STS-133) |
|
|
| |
| Spektrometr magnetyczny alfa, OBSS i transporter logistyczny EXPRESS 3 | ULF6 | 2011-05-16 | Space Shuttle Endeavour (STS-134) |
|
|
| |
| Bigelow Moduł rozszerzonej aktywności | 2016-04-08 | (SpaceX CRS-8) |
| ||||
| Części | Lot montażowy | Data uruchomienia | Oddzielny widok | Widok z dworca | |||
.jpg)
.jpg){kind=spacer}
Rysunek stacji ISS (widok w stanie rozłożonym)
Życie w kosmosie
Dobranoc
Ludzie mieszkający na stacji kosmicznej muszą przyzwyczaić się do wszelkiego rodzaju zmian w stosunku do życia na Ziemi. Orbitowanie (okrążanie) Ziemi zajmuje im tylko 90 minut, więc słońce wygląda tak, jakby wschodziło i zachodziło 16 razy dziennie. To może być mylące, zwłaszcza gdy ktoś próbuje zdecydować, kiedy powinien iść do łóżka. The astronauta próbować 24-godzinny-rozkład mimo wszystko. W porze snu muszą spać w śpiworach, które są przyklejone do ściany. Muszą przywiązać się do środka, aby nie odpłynąć podczas snu. En:wikt:Strap
Grawitacja zerowa
Na orbicie nie ma siły G (nazywa się to swobodnym spadaniem lub zerową grawitacją). Aby pomóc przygotować astronautów doświadczenie zerowej grawitacji, trenerzy NASA umieścić astronautów w wodzie. Ponieważ woda sprawia, że unosimy się w powietrzu, jest to trochę jak doświadczanie braku grawitacji. Jednak w wodzie mogą oni naciskać na wodę i poruszać się po niej. W zerowej grawitacji, nie ma nic do odpychania, więc po prostu unosi się w powietrzu. Innym sposobem treningu jest wejście do samolotu i spowodowanie, że samolot bardzo szybko opada na ziemię. Pozwala to ludziom doświadczyć zerowej grawitacji przez bardzo krótki czas. Ten trening może sprawić, że na początku ludziom robi się niedobrze.
W zerowej grawitacji, astronauci nie używają nóg bardzo dużo, więc muszą dostać dużo ćwiczeń, aby utrzymać je od stania się zbyt słabe. Bez grawitacji, astronauci mogą mieć duże górne części ciała i chude nogi. Nazywa się to syndromem kurzej nogi. Astronauci muszą ciężko ćwiczyć, każdego dnia, aby pozostać zdrowymi.
Jedzenie w stylu kosmicznym jest trudne. Woda i inne płyny nie spływają w przestrzeni kosmicznej, więc gdyby jakiś został rozlany na stacji kosmicznej, unosiłby się wszędzie. Płyny mogą zniszczyć sprzęt elektroniczny, więc astronauci muszą być bardzo ostrożni w kosmosie. Piją, wysysając wodę z torby lub z rurki przyklejonej do ściany. Nie mogą kłaść jedzenia na talerzach, bo po prostu spłynie, więc wkładają je do woreczków i jedzą z nich. Jedzenie jest zazwyczaj suszone, bo okruchy mogą zniszczyć sprzęt.
Czasami wysyła się astronautom
świeże owoce i warzywa, ale jest to bardzo drogie i trudne do wysłania, więc muszą przynosić ze sobą dużo jedzenia.
Łazienka
Właściwie, w kosmosie, łazienka powinna być prawdopodobnie nazywana toaletą, ponieważ naprawdę nie można się tam kąpać. Zamiast tego astronauci używają pistoletów do brania prysznica. Jedna osoba spryskuje się pistoletem, podczas gdy inni ludzie stoją na zewnątrz z odkurzaczem wodnym, aby pozbyć się całej wody, która wypływa spod prysznica. Jest to dość trudne, więc astronauci zazwyczaj biorą po prostu "kąpiel gąbkową" z użyciem mokrej szmatki.
Innym problemem mogą być toalety. Toalety powinny wykorzystywać grawitację do pracy. Kiedy spłukujemy toaletę, grawitacja sprawia, że woda spływa w dół. Ponieważ astronauci na ISS nie czują żadnej grawitacji, toaleta musi być przymocowana do astronautów i delikatnie odsysać wszystkie ich nieczystości.
Pytania i odpowiedzi
P: Czym jest Międzynarodowa Stacja Kosmiczna?
O: Międzynarodowa Stacja Kosmiczna to bardzo duży satelita, w którym ludzie mogą mieszkać przez kilka miesięcy.
P: Kiedy dodano ostatnią część Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?
O: Ostatnia część, moduł Bigelow, została dodana w 2016 roku.
P: Jakie kraje są zaangażowane w projekt Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?
O: Międzynarodowa Stacja Kosmiczna to wspólny projekt kilku regionów świata: Stanów Zjednoczonych, Rosji, Europy, Japonii i Kanady.
P: Kiedy rozpoczęła się budowa Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?
O: Budowa Międzynarodowej Stacji Kosmicznej rozpoczęła się w 1998 roku.
P: Jak zbudowano Międzynarodową Stację Kosmiczną?
O: Rosyjskie i amerykańskie moduły kosmiczne zostały połączone w celu zbudowania Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
P: Czy są jakieś inne kraje, które współpracują z Międzynarodową Stacją Kosmiczną?
O: Tak, inne kraje, takie jak Brazylia, Włochy i Chiny również współpracują z Międzynarodową Stacją Kosmiczną w ramach współpracy z innymi krajami.
P: Gdzie znajduje się Międzynarodowa Stacja Kosmiczna?
O: Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej.
Przeszukaj encyklopedię