WAT IS HET INTERNATIONALE RUIMTESTATION?

Send

Na de historische Apollo-missies, waarin mensen voor het eerst in de geschiedenis voet aan wal zetten op een ander hemellichaam, begonnen NASA en de Russische ruimtevaartorganisatie (Roscosmos) hun prioriteiten te verleggen van baanbrekende ruimteverkenning en begonnen ze zich te concentreren op de ontwikkeling op lange termijn mogelijkheden in de ruimte. In de daaropvolgende decennia (van de jaren '70 tot de jaren '90) begonnen beide agentschappen ruimtestations te bouwen en in gebruik te nemen, elk groter en complexer dan de vorige.

De nieuwste en grootste hiervan is het International Space Station (ISS), een wetenschappelijke faciliteit die zich in een baan om de aarde rond onze planeet bevindt. Dit ruimtestation is de grootste en meest geavanceerde onderzoeksfaciliteit die ooit is gebouwd en is zo groot dat je hem met het blote oog kunt zien. Centraal in haar missie staat het idee om internationale samenwerking te bevorderen ter bevordering van wetenschap en ruimteverkenning.

Oorsprong:

De planning voor het ISS begon in de jaren tachtig en was gedeeltelijk gebaseerd op de successen van het Russische Mir-ruimtestation, NASA's Skylab en het Space Shuttle-programma. Er werd gehoopt dat dit station het toekomstige gebruik van een baan om de aarde en zijn hulpbronnen mogelijk zou maken, en het zou dienen als tussenbasis voor hernieuwde verkenningsinspanningen naar de maan, missie naar Mars en verder.

In mei 1982 richtte NASA de Task Force van het ruimtestation op, die belast was met het creëren van een conceptueel kader voor een dergelijk ruimtestation. Uiteindelijk was het ISS-plan dat naar voren kwam een hoogtepunt van verschillende plannen voor een ruimtestation - waaronder NASA's Vrijheid en de Sovjet Mir-2 concepten, evenals die van JapanKibo laboratorium en de European Space Agency's Columbus laboratorium.

De Vrijheid concept vereiste dat een modulair ruimtestation in een baan om de aarde zou worden gebracht, waar het zou dienen als de tegenhanger van de Sovjet Salyut en Mir ruimtestations. Datzelfde jaar benaderde NASA de Japanese Aerospace and Exploration Agency (JAXA) om deel te nemen aan het programma met de oprichting van de Kibo, ook bekend als de Japanse experimentmodule.

De Canadian Space Agency werd op dezelfde manier benaderd in 1982 en werd gevraagd om robotondersteuning voor het station te bieden. Dankzij het succes van de Canadarm, die een integraal onderdeel was van het Space Shuttle-programma, stemde de CSA ermee in robotcomponenten te ontwikkelen die zouden helpen bij het aanmeren, onderhoud uitvoeren en astronauten helpen bij ruimtewandelingen.

In 1984 werd de ESA uitgenodigd om deel te nemen aan de bouw van het station met de oprichting van de Columbus laboratorium - een onderzoeks- en experimenteel laboratorium gespecialiseerd in materiaalkunde. Constructie van beide Kibo en Columbus werden goedgekeurd in 1985. Als de meest ambitieuze ruimteprogramma in de geschiedenis van beide instanties, werd de ontwikkeling van deze laboratoria gezien als centraal in Europa en de opkomende ruimtevaartcapaciteit van Japan.

In 1993 kondigden de Amerikaanse vice-president Al Gore en de Russische premier Viktor Chernomyrdin aan dat ze de middelen zouden bundelen die bedoeld waren om Vrijheid en Mir-2. In plaats van twee afzonderlijke ruimtestations zouden de programma's samenwerken om een enkel ruimtestation te creëren - dat later het International Space Station werd genoemd.

Bouw:

De bouw van het ISS werd mogelijk gemaakt met de steun van meerdere federale ruimteagentschappen, waaronder NASA, Roscosmos, JAXA, de CSA en leden van de ESA - met name België, Denemarken, Frankrijk, Spanje, Italië, Duitsland, Nederland, Noorwegen , Zwitserland en Zweden. De Braziliaanse ruimtevaartorganisatie (AEB) heeft ook bijgedragen aan de bouwinspanning.

De orbitale bouw van het ruimtestation begon in 1998 nadat de deelnemende landen het intergouvernementele akkoord van het ruimtestation (IGA) hadden ondertekend, dat een wettelijk kader schiep waarin de nadruk werd gelegd op samenwerking op basis van internationaal recht. De deelnemende ruimteagentschappen ondertekenden ook de Vier Memoranda of Understandings (MoU's), waarin hun verantwoordelijkheden bij het ontwerp, de ontwikkeling en het gebruik van het station werden uiteengezet.

Het assemblageproces begon in 1998 met de inzet van de ‘Zarya ' ("Sunrise" in het Russisch) Besturingsmodule of Functional Cargo Block. Deze module is gebouwd door de Russen met financiering van de VS en is ontworpen om de eerste voortstuwing en kracht van het station te leveren. De onder druk gezette module - die meer dan 19.300 kg (42.600 pond) woog - werd in november 1998 aan boord van een Russische protonraket gelanceerd.

Op 4 december is het tweede onderdeel - het 'Eenheid' Node - werd door de Space Shuttle in een baan om de aarde gebracht Streven (STS-88), samen met twee onder druk staande paringsadapters. Dit knooppunt was een van de drie - Harmonie en Kalmte de andere twee zijn - dat zou de hoofdromp van het ISS vormen. Op zondag 6 december werd hij gedekt door Zarya door de STS-88 bemanning in het laadruim van de shuttle.

De volgende termijnen kwamen in het jaar 2000, met de inzet van de Zvezda Servicemodule (de eerste woonmodule) en meerdere bevoorradingsmissies uitgevoerd door de Space Shuttle Atlantis. De Space Shuttle Ontdekking (STS-92) leverde in oktober ook de derde onder druk staande paring van het station en een Ku-band antenne. Aan het einde van de maand werd de eerste expeditieploeg gelanceerd aan boord van een Sojoez-raket, die op 2 november arriveerde.

In 2001 heeft de 'Lotsbestemming' Laboratoriummodule en de ‘Pirs’ Docking compartiment werd geleverd. De modulaire racks die er deel van uitmaken Lotsbestemming werden ook verzonden met de Raffaello Multi-Purpose Logistic Modules (MPLM) aan boord van de Space Shuttle Streven, en geplaatst met behulp van de Canadarm2-robotarm. In 2002 werden extra racks, truss-segmenten, zonnepanelen en het mobiele basissysteem voor het mobiele servicesysteem van het station geleverd.

In 2007, de Europese Harmonie module werd geïnstalleerd, wat de toevoeging van de Columbus- en Kibo-laboratoria mogelijk maakte - die beide in 2008 werden toegevoegd. Tussen 2009 en 2011 werd de bouw afgerond met de toevoeging van de Russische Mini-Research Module-1 en -2 (MRM1 en MRM2), de 'Kalmte' Knooppunt, de Cupola Observation Module, de Leonardo Permanente multifunctionele module en de Robonaut 2-technologiesuite.

Er werden tot 2016 geen extra modules of componenten toegevoegd, toen Bigelow Aersopace hun experimentele Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) installeerde. Alles bij elkaar duurde het 13 jaar om het ruimtestation te bouwen, naar schatting $ 100 miljard, en het vereiste meer dan 100 raket- en Space Shuttle-lanceringen en 160 ruimtewandelingen.

Vanaf de penning van dit artikel is het station gedurende een periode van 16 jaar en 74 dagen sinds de aankomst van expeditie 1 op 2 november 2000 continu bezet geweest. Dit is de langste continue menselijke aanwezigheid in een lage baan om de aarde, die Mir's heeft overtroffen record van 9 jaar en 357 dagen.

Doel en doelstellingen:

Het belangrijkste doel van het ISS is viervoudig: wetenschappelijk onderzoek doen, verkenning van de ruimte bevorderen, onderwijs en hulpverlening vergemakkelijken en internationale samenwerking bevorderen. Deze doelen worden ondersteund door NASA, de Russian Federal Space Agency (Roscomos), de Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA), de Canadian Space Agency (CSA) en de European Space Agency (ESA), met extra steun van andere landen en instellingen .

Wat wetenschappelijk onderzoek betreft, biedt het ISS een unieke omgeving om experimenten uit te voeren onder omstandigheden van microzwaartekracht. Terwijl bemande ruimtevaartuigen een beperkt platform bieden dat slechts voor een beperkte tijd in de ruimte wordt ingezet, maakt het ISS langetermijnstudies mogelijk die jaren (of zelfs decennia) kunnen duren.

Aan boord van het ISS worden veel verschillende en continue projecten uitgevoerd, die mogelijk worden gemaakt met de steun van een fulltime bemanning van zes astronauten, en een continuïteit van bezoekende voertuigen (wat ook zorgt voor bevoorrading en rotaties van de bemanning). Wetenschappers op aarde hebben toegang tot hun gegevens en kunnen via een aantal kanalen met de wetenschapsteams communiceren.

De vele onderzoeksgebieden die aan boord van het ISS worden uitgevoerd, zijn onder meer astrobiologie, astronomie, menselijk onderzoek, biowetenschappen, natuurwetenschappen, ruimteweer en meteorologie. In het geval van ruimteweer en meteorologie bevindt het ISS zich in een unieke positie om deze verschijnselen te bestuderen omdat het zich in LEO bevindt. Hier heeft het een korte omlooptijd, waardoor het op één dag vele keren over de hele wereld kan zien.

Het wordt ook blootgesteld aan zaken als kosmische straling, zonnewind, geladen subatomaire deeltjes en andere fenomenen die een ruimteomgeving kenmerken. Medisch onderzoek aan boord van het ISS is grotendeels gericht op de langetermijneffecten van microzwaartekracht op levende organismen - met name de effecten op botdichtheid, spierdegeneratie en orgaanfunctie - die inherent is aan langeafstandsonderzoeken in de ruimte.

Het ISS doet ook onderzoek dat gunstig is voor ruimteverkenningssystemen. De locatie in LEO maakt het ook mogelijk om ruimtevaartuigsystemen te testen die nodig zijn voor langeafstandsmissies. Het biedt ook een omgeving waar astronauten vitale ervaring kunnen opdoen in termen van operaties, onderhouds- en reparatiediensten - die eveneens cruciaal zijn voor langdurige missies (zoals missie naar de maan en Mars).

Het ISS biedt ook kansen voor onderwijs dankzij deelname aan experimenten, waar studenten experimenten kunnen ontwerpen en kijken hoe ISS-bemanningen deze uitvoeren. ISS-astronauten kunnen ook klaslokalen betrekken via videolink, radiocommunicatie, e-mail en educatieve video's / webafleveringen. Verschillende ruimtevaartorganisaties houden ook educatief materiaal bij om te downloaden op basis van ISS-experimenten en -operaties.

Educatieve en culturele outreach vallen ook binnen het mandaat van het ISS. Deze activiteiten worden uitgevoerd met de hulp en steun van de deelnemende federale ruimtevaartagentschappen en zijn ontworpen om onderwijs en loopbaanopleiding op het gebied van STEM (wetenschap, techniek, techniek, wiskunde) te stimuleren.

Een van de bekendste voorbeelden hiervan zijn de educatieve video's gemaakt door Chris Hadfield - de Canadese astronaut die de commandant was van expeditie 35 aan boord van het ISS - waarin de dagelijkse activiteiten van ISS-astronauten werden beschreven. Hij besteedde ook veel aandacht aan ISS-activiteiten dankzij zijn muzikale samenwerking met de Barenaked Ladies en Wexford Gleeks - getiteld "I.S.S. (Is Somebody Singing) ”(hierboven afgebeeld).

Zijn video, een cover van "Space Oddity" van David Bowie, kreeg ook veel bijval. Naast het extra onder de aandacht brengen van het ISS en zijn bemanningsactiviteiten, was het ook een grote prestatie omdat het de enige videoclip was die ooit in de ruimte werd gefilmd!

Operaties aan boord van het ISS:

Zoals opgemerkt, wordt het ISS gefaciliteerd door roterende bemanningen en regelmatige lanceringen die voorraden, experimenten en apparatuur naar het station vervoeren. Deze nemen de vorm aan van zowel bemande als onbemande voertuigen, afhankelijk van de aard van de missie. Bemanningen worden over het algemeen vervoerd aan boord van het Russische Progress-ruimtevaartuig, dat wordt gelanceerd via Sojoez-raketten vanaf de Baikonoer-kosmodroom in Kazachstan.

Roscosmos heeft in totaal 60 reizen naar het ISS gemaakt met behulp van Progress-ruimtevaartuigen, terwijl 40 afzonderlijke lanceringen werden uitgevoerd met Sojoez-raketten. Er werden ook ongeveer 35 vluchten gemaakt naar het station met behulp van de nu gepensioneerde NASA Space Shuttles, die bemanning, experimenten en voorraden vervoerde. De ESA en JAXA hebben beide 5 vrachtoverdrachtmissies uitgevoerd met respectievelijk het Automated Transfer Vehicle (ATV) en het H-II Transfer Vehicle (HTV).

In de afgelopen jaren zijn particuliere ruimtevaartbedrijven zoals SpaceX en Orbital ATK gecontracteerd om herbevoorradingsmissies te leveren aan het ISS, die ze hebben gedaan met hun Dragon- en Cygnus-ruimtevaartuig. Extra vaartuigen, zoals het Space Dragon Crew Dragon-ruimtevaartuig, zullen naar verwachting in de toekomst transport van de bemanning bieden.

Naast de ontwikkeling van herbruikbare raketten in de eerste fase, worden deze inspanningen gedeeltelijk uitgevoerd om de binnenlandse lanceercapaciteit naar de VS te herstellen. Sinds 2014 hebben spanningen tussen Rusland en de VS geleid tot toenemende bezorgdheid over de toekomst van de Russisch-Amerikaanse samenwerking met programma's als het ISS.

Bemanningsactiviteiten bestaan uit het uitvoeren van experimenten en onderzoek dat van essentieel belang wordt geacht voor ruimteverkenning. Deze activiteiten zijn gepland van 06:00 tot 21:30 uur UTC (Universal Coordinated Time), met pauzes voor ontbijt, lunch, diner en regelmatige conferenties voor de bemanning. Elk bemanningslid heeft zijn eigen verblijfsruimte (inclusief een vastgebonden slaapzak), waarvan er twee zich in de Zvezda Module en nog vier geïnstalleerd in Harmonie.

Tijdens "nachtelijke uren" worden de ramen afgedekt om de indruk van duisternis te wekken. Dit is essentieel omdat het station 16 zonsopkomsten en zonsondergangen per dag meemaakt. Elke dag worden twee trainingsperioden van elk 1 uur ingepland om ervoor te zorgen dat de risico's van spieratrofie en botverlies tot een minimum worden beperkt. Het trainingsapparaat bevat twee loopbanden, het Advanced Resistive Exercise Device (ARED) voor gesimuleerde krachttraining en een hometrainer.

De hygiëne wordt gehandhaafd dankzij waterstralen en zeep die uit de buizen komen, evenals vochtige doekjes, spoelloze shampoo en eetbare tandpasta. Sanitaire voorzieningen worden geleverd door twee ruimtetoiletten - beide van Russisch ontwerp - aan boord van de Zvezda en Kalmte Modules. Net als bij de Space Shuttle, bevestigen astronauten zich aan de wc-bril en wordt het afval verwijderd met een vacuümzuiggat.

Vloeibaar afval wordt overgebracht naar het waterterugwinningssysteem, waar het weer wordt omgezet in drinkwater (ja, astronauten drinken hun eigen urine, naar de mode!). Vast afval wordt verzameld in individuele zakken die worden opgeslagen in een aluminium container, die vervolgens wordt overgebracht naar het aangemeerde ruimtevaartuig voor verwijdering.

Voedsel aan boord van het station bestaat voornamelijk uit gevriesdroogde maaltijden in vacuüm afgesloten plastic zakken. Ingeblikte goederen zijn beschikbaar, maar zijn beperkt vanwege hun gewicht (waardoor ze duurder zijn om te vervoeren). Tijdens herbevoorradingsmissies worden verse groenten en fruit meegebracht en er wordt een groot aantal kruiden en specerijen gebruikt om ervoor te zorgen dat voedsel smaakvol is - wat belangrijk is omdat een van de effecten van microzwaartekracht een verminderd smaakgevoel is.

Om morsen te voorkomen, worden drankjes en soepen in pakketten verpakt en met een rietje geconsumeerd. Vast voedsel wordt gegeten met een mes en vork, die met magneten aan een dienblad worden bevestigd om te voorkomen dat ze wegdrijven, terwijl drankjes worden verstrekt in gedehydrateerde poedervorm en vervolgens worden gemengd met water. Alle voedsel of kruimels die wegdrijven, moeten worden verzameld om te voorkomen dat de luchtfilters en andere apparatuur verstopt raken.

Gevaren:

Het leven aan boord van het station brengt ook een hoog risico met zich mee. Deze komen in de vorm van straling, de langetermijneffecten van microzwaartekracht op het menselijk lichaam, de psychologische effecten van in de ruimte zijn (d.w.z. stress- en slaapstoornissen) en het gevaar van botsing met ruimteafval.

In termen van straling worden objecten binnen de Low-Earth Orbit-omgeving gedeeltelijk beschermd tegen zonnestraling en kosmische straling door de magnetosfeer van de aarde. Zonder de bescherming van de atmosfeer van de aarde worden astronauten echter nog steeds blootgesteld aan ongeveer 1 millisievert per dag, wat overeenkomt met waaraan een persoon op aarde in de loop van een jaar wordt blootgesteld.

Als gevolg hiervan lopen astronauten een hoger risico op het ontwikkelen van kanker, lijdend aan DNA- en chromosoombeschadiging en een verminderde werking van het immuunsysteem. Daarom zijn beschermende afscherming en medicijnen een must aan boord van het station, evenals protocollen om de blootstelling te beperken. Tijdens zonnevlammen kunnen bemanningen bijvoorbeeld schuilen in het zwaar afgeschermde Russische orbitale segment van het station.

Zoals al opgemerkt, eisen de effecten van microzwaartekracht ook hun tol op spierweefsels en botdichtheid. Volgens een studie uit 2001 uitgevoerd door het Human Research Program (HRP) van NASA - dat de effecten op het lichaam van een astronaut Scott Kelly onderzocht nadat hij een jaar aan boord van het ISS was geweest - treedt botdichtheidsverlies op met een snelheid van meer dan 1% per maand.

Evenzo stelde een rapport van het Johnson Space Center - getiteld "Muscle Atrophy" - dat astronauten tot 20% verlies van spiermassa ervaren bij ruimtevluchten van slechts vijf tot elf dagen. Bovendien hebben recentere onderzoeken aangetoond dat de langetermijneffecten van in de ruimte zijn ook een verminderde orgaanfunctie, een verminderd metabolisme en een verminderd gezichtsvermogen omvatten.

Daarom oefenen astronauten regelmatig uit om spier- en botverlies te minimaliseren, en hun voedingsregime is ontworpen om ervoor te zorgen dat ze de juiste voedingsstoffen hebben om een goede orgaanfunctie te behouden. Daarnaast worden de gezondheidseffecten op lange termijn en aanvullende strategieën om deze te bestrijden nog onderzocht.

Maar misschien komt het grootste gevaar in de vorm van rotzooi - ook bekend als. ruimtepuin. Op dit moment zijn er meer dan 500.000 stukken puin die worden gevolgd door NASA en andere instanties terwijl ze rond de aarde draaien. Hiervan zijn naar schatting 20.000 groter dan een softbal, terwijl de rest ongeveer zo groot is als een kiezelsteen. Alles bij elkaar zijn er waarschijnlijk vele miljoenen stukjes puin in een baan om de aarde, maar de meeste zijn zo klein dat ze niet kunnen worden gevolgd.

Deze objecten kunnen reizen met snelheden tot 28.163 km / h (17.500 mph), terwijl het ISS om de aarde draait met een snelheid van 27.600 km / h (17.200 mph). Als gevolg hiervan kan een botsing met een van deze objecten catastrofaal zijn voor het ISS. De stations zijn van nature afgeschermd om schokken van kleine stukjes puin en micro-meteoroïden te weerstaan - en deze afscherming is verdeeld tussen het Russische orbitale segment en het Amerikaanse orbitale segment.

Bij de USOS bestaat de afscherming uit een dunne aluminiumplaat die los van de romp wordt gehouden. Dit blad zorgt ervoor dat objecten in een wolk uiteenspatten, waardoor de kinetische energie van de inslag wordt verspreid voordat het de hoofdromp bereikt. Op de ROS heeft de afscherming de vorm van een koolstof-kunststof honingraatscherm, een aluminium honingraatscherm en glasdoek, die allemaal op afstand van elkaar over de romp liggen.

De afscherming van de ROS is minder snel doorboord, daarom verplaatst de bemanning zich naar de ROS wanneer zich een ernstigere bedreiging voordoet. Maar wanneer het station wordt geconfronteerd met de mogelijkheid van een impact van een groter object dat wordt gevolgd, voert het station een zogenaamde Debris Avoidance Manoeuvre (DAM) uit. In dit geval schieten de stuwraketten op het Russische orbitale segment om de orbitale hoogte van het station te veranderen, waardoor het puin wordt vermeden.

Toekomst van het ISS:

Gezien de afhankelijkheid van internationale samenwerking, is er de afgelopen jaren bezorgdheid geweest - als reactie op de toenemende spanningen tussen Rusland, de Verenigde Staten en de NAVO - over de toekomst van het internationale ruimtestation. Dankzij de toezeggingen van alle grote partners zijn de operaties aan boord van het station voorlopig echter veilig.

In januari 2014 kondigde de regering-Obama aan dat zij de financiering voor het Amerikaanse deel van het station tot 2024 zou verlengen. Roscosmos heeft deze uitbreiding goedgekeurd, maar heeft ook haar goedkeuring uitgesproken voor een plan dat elementen van het Russische orbitale segment zou gebruiken om te bouwen een nieuw Russisch ruimtestation.

Bekend als het Orbital Piloted Assembly and Experiment Complex (OPSEK), zou het voorgestelde station dienen als een montageplatform voor bemande ruimtevaartuigen die naar de maan, Mars en het buitenste zonnestelsel reizen. Er zijn ook voorlopige aankondigingen gedaan door Russische functionarissen over een mogelijke gezamenlijke inspanning om een toekomstige vervanging voor het ISS te bouwen. NASA moet deze plannen echter nog bevestigen.

In april 2015 keurde de Canadese regering een begroting goed die financiering omvatte om de deelname van de CSA aan het ISS tot 2024 te waarborgen. In december 2015 kondigden JAXA en NASA hun plannen aan voor een nieuw samenwerkingskader voor het International Space Station (ISS), waarbij Japan zijn deelname verlengde tot 2024. Vanaf december 2016 heeft het ESA zich er ook toe verbonden zijn missie tot 2024 te verlengen.

Het ISS vertegenwoordigt een van de grootste gezamenlijke en internationale inspanningen in de geschiedenis en niet te vergeten een van de grootste wetenschappelijke ondernemingen. Naast het bieden van een locatie voor cruciale wetenschappelijke experimenten die hier niet op aarde kunnen worden uitgevoerd, doet het ook onderzoek dat de mensheid zal helpen haar volgende grote sprongen in de ruimte te maken - d.w.z. missie naar Mars en daarbuiten!

Bovendien was het een inspiratiebron voor talloze miljoenen mensen die er ooit van dromen de ruimte in te gaan! Wie weet welke geweldige ondernemingen het ISS zal toestaan voordat het uiteindelijk wordt ontmanteld - waarschijnlijk over tientallen jaren?

We hebben veel interessante artikelen over het ISS geschreven hier bij Space Magazine. Hier bereikt het internationale ruimtestation 15 jaar onafgebroken menselijke aanwezigheid in een baan, een beginnershandleiding voor het zien van het internationale ruimtestation, een virtuele 3D-ruimtewandeling buiten het internationale ruimtestation, internationale ruimtestationweergave en ruimtestationafbeeldingen.

Bekijk voor meer informatie de NASA Reference Guide to the ISS en dit artikel over het 10-jarig bestaan van het ruimtestation.

Astronomy Cast heeft ook relevante afleveringen over het onderwerp. Hier zijn vragen: een ontgrendelde maan, energie in zwarte gaten en de baan van het ruimtestation en aflevering 298: ruimtestations, deel 3 - internationaal ruimtestation.

Bronnen: