¿QUé ES LA ESTACIóN ESPACIAL INTERNACIONAL?

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Después de las históricas misiones Apollo, que vieron a los humanos pisar otro cuerpo celeste por primera vez en la historia, la NASA y la Agencia Espacial Rusa (Roscosmos) comenzaron a cambiar sus prioridades de ser pioneros en la exploración espacial y comenzaron a centrarse en el desarrollo a largo plazo capacidades en el espacio. En las décadas siguientes (desde la década de 1970 hasta la de 1990), ambas agencias comenzaron a construir y desplegar estaciones espaciales, cada una más grande y más compleja que la anterior.

La última y más grande de ellas es la Estación Espacial Internacional (ISS), una instalación científica que reside en la órbita terrestre baja alrededor de nuestro planeta. Esta estación espacial es la instalación de investigación en órbita más grande y sofisticada jamás construida, y es tan grande que en realidad se puede ver a simple vista. Central para su misión es la idea de fomentar la cooperación internacional en aras del avance de la ciencia y la exploración espacial.

Origen:

La planificación de la EEI comenzó en la década de 1980 y se basó en parte en los éxitos de la estación espacial rusa Mir, Skylab de la NASA y el programa del transbordador espacial. Se esperaba que esta estación permitiera la utilización futura de la órbita terrestre baja y sus recursos, y serviría como base intermedia para renovados esfuerzos de exploración a la Luna, la misión a Marte y más allá.

En mayo de 1982, la NASA estableció el grupo de trabajo de la Estación Espacial, que se encargó de crear un marco conceptual para dicha estación espacial. Al final, el plan de la ISS que surgió fue la culminación de varios planes diferentes para una estación espacial, que incluía el de la NASA. Libertad y los soviéticos Mir-2 conceptos, así como los de JapónKibo laboratorio y la Agencia Espacial Europea Colón laboratorio.

los Libertad El concepto requería que se desplegara una estación espacial modular en órbita, donde serviría como contraparte del soviet Salyut y Mir estaciones espaciales. Ese mismo año, la NASA se acercó a la Agencia Japonesa de Exploración y Aeroespacial (JAXA) para participar en el programa con la creación del Kibo, también conocido como el Módulo Experimental Japonés.

La Agencia Espacial Canadiense fue abordada de manera similar en 1982 y se le pidió que proporcionara soporte robótico para la estación. Gracias al éxito del Canadarm, que era una parte integral del Programa del Transbordador Espacial, la CSA acordó desarrollar componentes robóticos que ayudarían con el atraque, realizar el mantenimiento y ayudar a los astronautas con las caminatas espaciales.

En 1984, la ESA fue invitada a participar en la construcción de la estación con la creación del Colón laboratorio: un laboratorio de investigación y experimental especializado en ciencia de materiales. Construcción de ambos Kibo y Colón fueron aprobados en 1985. Como el programa espacial más ambicioso en la historia de cualquiera de las agencias, el desarrollo de estos laboratorios fue visto como central para la capacidad espacial emergente de Europa y Japón.

En 1993, el vicepresidente estadounidense Al Gore y el primer ministro ruso Viktor Chernomyrdin anunciaron que unirían los recursos destinados a crear Libertad y Mir-2. En lugar de dos estaciones espaciales separadas, los programas trabajarían en colaboración para crear una sola estación espacial, que más tarde se denominó Estación Espacial Internacional.

Construcción:

La construcción de la ISS fue posible con el apoyo de múltiples agencias espaciales federales, que incluyeron a la NASA, Roscosmos, JAXA, la CSA y miembros de la ESA, específicamente Bélgica, Dinamarca, Francia, España, Italia, Alemania, los Países Bajos, Noruega , Suiza y Suecia. La Agencia Espacial Brasileña (AEB) también contribuyó al esfuerzo de construcción.

La construcción orbital de la estación espacial comenzó en 1998 después de que las naciones participantes firmaron el Acuerdo Intergubernamental de la Estación Espacial (IGA), que estableció un marco legal que enfatizaba la cooperación basada en el derecho internacional. Las agencias espaciales participantes también firmaron los Cuatro Memorandos de Entendimiento (MoU), que establecieron sus responsabilidades en el diseño, desarrollo y uso de la estación.

El proceso de ensamblaje comenzó en 1998 con el despliegue del ‘Zarya " ("Sunrise" en ruso) Módulo de control, o bloque de carga funcional. Construido por los rusos con fondos de los EE. UU., Este módulo fue diseñado para proporcionar la propulsión y el poder iniciales de la estación. El módulo presurizado, que pesaba más de 19.300 kg (42.600 libras), se lanzó a bordo de un cohete ruso Proton en noviembre de 1998.

El 4 de diciembre, el segundo componente: el 'Unidad' Nodo: el transbordador espacial lo puso en órbita Esfuerzo (STS-88), junto con dos adaptadores de acoplamiento presurizados. Este nodo era uno de tres: Armonía y Tranquilidad siendo los otros dos, eso formaría el casco principal de la EEI. El domingo 6 de diciembre, fue emparejado con Zarya por la tripulación STS-88 dentro de la bahía de carga del transbordador.

Las siguientes entregas llegaron en el año 2000, con el despliegue del Zvezda Módulo de servicio (el primer módulo de habitación) y múltiples misiones de suministro realizadas por el transbordador espacial Atlantis. El transbordador espacial Descubrimiento (STS-92) también entregó a las estaciones un tercer acoplamiento presurizado adaptado y una antena de banda Ku en octubre. A finales de mes, el primer equipo de Expedition fue lanzado a bordo de un cohete Soyuz, que llegó el 2 de noviembre.

En 2001, el 'Destino' Módulo de laboratorio y el "Pirs" Compartimento de atraque fueron entregados. Los bastidores modulares que forman parte de Destino también se enviaron utilizando los módulos logísticos multipropósito Raffaello (MPLM) a bordo del transbordador espacial Esfuerzo, y poner en su lugar utilizando el brazo robótico Canadarm2. En 2002, se entregaron bastidores adicionales, segmentos de celosía, paneles solares y el sistema de base móvil para el sistema de servicio móvil de la estación.

En 2007, el europeo Armonía se instaló el módulo, lo que permitió la incorporación de los laboratorios Columbus y Kibo, los cuales se agregaron en 2008. Entre 2009 y 2011, se finalizó la construcción con la adición del Mini-Research Module ruso 1 y -2 (MRM1 y MRM2), el 'Tranquilidad' Nodo, el módulo de observación de la cúpula, el Leonardo Módulo multipropósito permanente y la suite de tecnología Robonaut 2.

No se agregaron módulos o componentes adicionales hasta 2016, cuando Bigelow Aersopace instaló su Módulo de Actividad Expandible (BEAM) experimental de Bigelow. En total, tomó 13 años construir la estación espacial, un estimado de $ 100 mil millones, y requirió más de 100 lanzamientos de cohetes y transbordadores espaciales, y 160 caminatas espaciales.

A partir de la redacción de este artículo, la estación ha estado ocupada continuamente durante un período de 16 años y 74 días desde la llegada de la Expedición 1 el 2 de noviembre de 2000. Esta es la presencia humana continua más larga en la órbita terrestre baja, después de haber superado a Mir registro de 9 años y 357 días.

Propósito y objetivos:

El objetivo principal de la EEI es cuádruple: realizar investigación científica, promover la exploración espacial, facilitar la educación y la divulgación, y fomentar la cooperación internacional. Estos objetivos están respaldados por la NASA, la Agencia Espacial Federal Rusa (Roscomos), la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y la Agencia Espacial Europea (ESA), con apoyo adicional de otras naciones e instituciones. .

En lo que respecta a la investigación científica, la EEI proporciona un entorno único para realizar experimentos en condiciones de microgravedad. Mientras que las naves espaciales tripuladas proporcionan una plataforma limitada que solo se despliega en el espacio durante un período de tiempo limitado, la EEI permite estudios a largo plazo que pueden durar años (o incluso décadas).

Se están llevando a cabo muchos proyectos diferentes y continuos a bordo de la EEI, que son posibles con el apoyo de una tripulación de seis astronautas a tiempo completo y una continuidad de vehículos visitantes (que también permite el reabastecimiento y la rotación de la tripulación). Los científicos en la Tierra tienen acceso a sus datos y pueden comunicarse con los equipos científicos a través de varios canales.

Los muchos campos de investigación realizados a bordo de la ISS incluyen astrobiología, astronomía, investigación humana, ciencias de la vida, ciencias físicas, clima espacial y meteorología. En el caso del clima espacial y la meteorología, la ISS está en una posición única para estudiar estos fenómenos porque está en LEO. Aquí, tiene un período orbital corto, lo que le permite presenciar el clima en todo el mundo muchas veces en un solo día.

También está expuesto a cosas como los rayos cósmicos, el viento solar, las partículas subatómicas cargadas y otros fenómenos que caracterizan un entorno espacial. La investigación médica a bordo de la EEI se centra principalmente en los efectos a largo plazo de la microgravedad en los organismos vivos, en particular sus efectos sobre la densidad ósea, la degeneración muscular y la función de los órganos, lo cual es intrínseco a las misiones de exploración espacial de largo alcance.

La ISS también realiza investigaciones que son beneficiosas para los sistemas de exploración espacial. Su ubicación en LEO también permite la prueba de sistemas de naves espaciales que se requieren para misiones de largo alcance. También proporciona un entorno en el que los astronautas pueden adquirir una experiencia vital en términos de operaciones, mantenimiento y servicios de reparación, que son igualmente cruciales para las misiones a largo plazo (como la misión a la Luna y Marte).

La ISS también brinda oportunidades de educación gracias a la participación en experimentos, donde los estudiantes pueden diseñar experimentos y observar cómo los equipos de la ISS los llevan a cabo. Los astronautas de la ISS también pueden participar en las aulas a través de un enlace de video, comunicaciones de radio, correo electrónico y videos educativos / episodios web. Varias agencias espaciales también mantienen materiales educativos para descargar basados en experimentos y operaciones de la EEI.

El alcance educativo y cultural también está dentro del mandato de la ISS. Estas actividades se llevan a cabo con la ayuda y el apoyo de las agencias espaciales federales participantes, y están diseñadas para fomentar la educación y la formación profesional en los campos STEM (Ciencia, Técnica, Ingeniería, Matemáticas).

Uno de los ejemplos más conocidos de esto son los videos educativos creados por Chris Hadfield, el astronauta canadiense que sirvió como comandante de la Expedición 35 a bordo de la ISS, que narra las actividades cotidianas de los astronautas de la ISS. También dirigió una gran atención a las actividades de ISS gracias a su colaboración musical con Barenaked Ladies y Wexford Gleeks, titulada “I.S.S. (Is Somebody Singing) ”(como se muestra arriba).

Su video, una versión de "Space Oddity" de David Bowie, también le valió la aclamación generalizada. Además de llamar la atención adicional sobre la ISS y las operaciones de su tripulación, ¡también fue una hazaña importante ya que fue el único video musical que se filmó en el espacio!

Operaciones a bordo de la ISS:

Como se señaló, la ISS se ve facilitada por equipos rotativos y lanzamientos regulares que transportan suministros, experimentos y equipos a la estación. Estos toman la forma de vehículos con y sin tripulación, dependiendo de la naturaleza de la misión. Las tripulaciones generalmente se transportan a bordo de la nave espacial Progress de Rusia, que se lanza a través de cohetes Soyuz desde el cosmódromo de Baikonur en Kazajstán.

Roscosmos ha realizado un total de 60 viajes a la ISS utilizando la nave espacial Progress, mientras que 40 lanzamientos separados se realizaron con cohetes Soyuz. También se realizaron unos 35 vuelos a la estación utilizando los transbordadores espaciales de la NASA ahora retirados, que transportaron tripulación, experimentos y suministros. La ESA y JAXA han llevado a cabo 5 misiones de transferencia de carga, utilizando el vehículo de transferencia automatizada (ATV) y el vehículo de transferencia H-II (HTV), respectivamente.

En años más recientes, se ha contratado a compañías aeroespaciales privadas como SpaceX y Orbital ATK para proporcionar misiones de reabastecimiento a la ISS, lo que han hecho usando sus naves espaciales Dragon y Cygnus. Se espera que naves adicionales, como la nave espacial Crew Dragon de SpaceX, proporcionen transporte de la tripulación en el futuro.

Junto con el desarrollo de cohetes de primera etapa reutilizables, estos esfuerzos se están llevando a cabo en parte para restaurar la capacidad de lanzamiento doméstico a los EE. UU. Desde 2014, las tensiones entre Rusia y los EE. UU. Han generado crecientes preocupaciones sobre el futuro de la cooperación ruso-estadounidense con programas como la EEI.

Las actividades de la tripulación consisten en realizar experimentos e investigaciones consideradas vitales para la exploración espacial. Estas actividades están programadas de 06:00 a 21:30 horas UTC (hora universal coordinada), con descansos para el desayuno, el almuerzo, la cena y las conferencias regulares de la tripulación. Cada miembro de la tripulación tiene sus propios cuartos (que incluyen un saco de dormir atado), dos de los cuales se encuentran en el Zvezda Módulo y cuatro más instalados en Armonía.

Durante las "horas nocturnas", las ventanas están cubiertas para dar la impresión de oscuridad. Esto es esencial ya que la estación experimenta 16 amaneceres y puestas de sol al día. Se programan dos períodos de ejercicio de 1 hora cada uno para garantizar que se minimicen los riesgos de atrofia muscular y pérdida ósea. El equipo de ejercicio incluye dos cintas de correr, el Dispositivo de ejercicio resistivo avanzado (ARED) para entrenamiento con pesas simulado y una bicicleta estacionaria.

La higiene se mantiene gracias a los chorros de agua y el jabón dispensados por los tubos, así como a las toallitas húmedas, el champú sin enjuague y la pasta de dientes comestible. El saneamiento es proporcionado por dos baños espaciales, ambos de diseño ruso, a bordo del Zvezda y Tranquilidad Módulos Similar a lo que estaba disponible a bordo del transbordador espacial, los astronautas se sujetan al asiento del inodoro y la eliminación de los desechos se logra con un orificio de succión al vacío.

Los desechos líquidos se transfieren al Sistema de Recuperación de Agua, donde se convierten nuevamente en agua potable (sí, ¡los astronautas beben su propia orina, de alguna manera!). Los desechos sólidos se recogen en bolsas individuales que se almacenan en un contenedor de aluminio, que luego se transfieren a la nave espacial atracada para su eliminación.

Los alimentos a bordo de la estación consisten principalmente en comidas liofilizadas en bolsas de plástico selladas al vacío. Los productos enlatados están disponibles, pero son limitados debido a su peso (lo que los hace más caros de transportar). Se traen frutas y verduras frescas durante las misiones de reabastecimiento, y se utiliza una gran variedad de especias y condimentos para garantizar que la comida sea sabrosa, lo cual es importante ya que uno de los efectos de la microgravedad es una disminución del sentido del gusto.

Para evitar derrames, las bebidas y las sopas están contenidas en paquetes y se consumen con una pajita. Los alimentos sólidos se comen con un cuchillo y un tenedor, que se unen a una bandeja con imanes para evitar que floten, mientras que las bebidas se proporcionan en forma de polvo deshidratado y luego se mezclan con agua. Cualquier comida o migajas que floten lejos deben ser recolectadas para evitar que obstruyan los filtros de aire y otros equipos.

Riesgos:

La vida a bordo de la estación también conlleva un alto grado de riesgo. Estos vienen en forma de radiación, los efectos a largo plazo de la microgravedad en el físico humano, los efectos psicológicos de estar en el espacio (es decir, estrés y trastornos del sueño) y el peligro de colisión con desechos espaciales.

En términos de radiación, los objetos dentro del entorno de la órbita terrestre baja están parcialmente protegidos de la radiación solar y los rayos cósmicos por la magnetosfera de la Tierra. Sin embargo, sin la protección de la atmósfera de la Tierra, los astronautas todavía están expuestos a aproximadamente 1 milisievert por día, que es el equivalente a lo que está expuesta una persona en la Tierra durante el transcurso de un año.

Como resultado, los astronautas tienen un mayor riesgo de desarrollar cáncer, sufrir ADN y daño cromosómico, y una función disminuida del sistema inmune. Por lo tanto, por qué la protección y las drogas son imprescindibles a bordo de la estación, así como los protocolos para limitar la exposición. Por ejemplo, durante la actividad de la llamarada solar, las tripulaciones pueden buscar refugio en el segmento orbital ruso más blindado de la estación.

Como ya se señaló, los efectos de la microgravedad también afectan a los tejidos musculares y la densidad ósea. Según un estudio de 2001 realizado por el Programa de Investigación Humana de la NASA (HRP), que investigó los efectos en el cuerpo de un astronauta Scott Kelly después de pasar un año a bordo de la EEI, la pérdida de densidad ósea ocurre a una tasa de más del 1% por mes.

Del mismo modo, un informe del Centro Espacial Johnson, titulado "Atrofia muscular", afirmó que los astronautas experimentan una pérdida de masa muscular de hasta un 20% en los vuelos espaciales que duran entre cinco y 11 días. Además, estudios más recientes han indicado que los efectos a largo plazo de estar en el espacio también incluyen disminución de la función de los órganos, disminución del metabolismo y disminución de la vista.

Debido a esto, los astronautas hacen ejercicio regularmente para minimizar la pérdida muscular y ósea, y su régimen nutricional está diseñado para garantizar que tengan los nutrientes adecuados para mantener la función orgánica adecuada. Más allá de eso, los efectos a largo plazo en la salud y las estrategias adicionales para combatirlos aún se están investigando.

Pero quizás el mayor peligro se presenta en forma de basura en órbita, también conocido como. basura espacial. En la actualidad, la NASA y otras agencias están rastreando más de 500,000 piezas de escombros mientras orbitan la Tierra. Se estima que 20,000 de estos son más grandes que una pelota de softball, mientras que el resto son aproximadamente del tamaño de una piedra. En total, es probable que haya muchos millones de escombros en órbita, pero la mayoría son tan pequeños que no se pueden rastrear.

Estos objetos pueden viajar a velocidades de hasta 28,163 km / h (17,500 mph), mientras que la EEI orbita la Tierra a una velocidad de 27,600 km / h (17,200 mph). Como resultado, una colisión con uno de estos objetos podría ser catastrófica para la EEI. Las estaciones están naturalmente protegidas para resistir los impactos de pequeños trozos de escombros y micro meteoritos, y esta protección se divide entre el segmento orbital ruso y el segmento orbital de los EE. UU.

En el USOS, el blindaje consiste en una delgada lámina de aluminio que se mantiene separada del casco. Esta hoja hace que los objetos se rompan en una nube, dispersando así la energía cinética del impacto antes de que llegue al casco principal. En el ROS, el blindaje toma la forma de una pantalla de nido de abeja de plástico de carbono, una pantalla de nido de abeja de aluminio y tela de vidrio, todo lo cual está espaciado sobre el casco.

Es menos probable que el blindaje de ROS se pinche, de ahí que la tripulación se mude a ROS cada vez que se presente una amenaza más grave. Pero cuando se enfrenta a la posibilidad de un impacto de un objeto más grande que se está rastreando, la estación realiza lo que se conoce como Maniobra de Evitación de Escombros (DAM). En este caso, los propulsores del Segmento Orbital Ruso disparan para alterar la altitud orbital de la estación, evitando así los escombros.

Futuro de la ISS:

Dada su dependencia de la cooperación internacional, ha habido preocupación en los últimos años, en respuesta a las crecientes tensiones entre Rusia, Estados Unidos y la OTAN, sobre el futuro de la Estación Espacial Internacional. Sin embargo, por el momento, las operaciones a bordo de la estación son seguras, gracias a los compromisos asumidos por todos los socios principales.

En enero de 2014, la Administración de Obama anunció que ampliaría los fondos para la parte estadounidense de la estación hasta 2024. Roscosmos ha respaldado esta extensión, pero también ha expresado su aprobación para un plan que utilizaría elementos del Segmento Orbital Ruso para construir Una nueva estación espacial rusa.

Conocido como el Complejo Orbital Pilotado de Ensamblaje y Experimento (OPSEK), la estación propuesta serviría como plataforma de ensamblaje para naves espaciales tripuladas que viajan a la Luna, Marte y el Sistema Solar exterior. También ha habido anuncios tentativos hechos por funcionarios rusos sobre un posible esfuerzo de colaboración para construir un reemplazo futuro para la EEI. Sin embargo, la NASA aún no ha confirmado estos planes.

En abril de 2015, el gobierno canadiense aprobó un presupuesto que incluía fondos para garantizar la participación de la CSA con la ISS hasta 2024. En diciembre de 2015, JAXA y la NASA anunciaron sus planes para un nuevo marco cooperativo para la Estación Espacial Internacional (ISS), que incluyó a Japón extendiendo su participación hasta 2024. A partir de diciembre de 2016, la ESA también se ha comprometido a extender su misión hasta 2024.

La ISS representa uno de los mayores esfuerzos colaborativos e internacionales de la historia, sin mencionar uno de los mayores emprendimientos científicos. Además de proporcionar una ubicación para experimentos científicos cruciales que no pueden realizarse aquí en la Tierra, también está llevando a cabo una investigación que ayudará a la humanidad a dar sus próximos grandes saltos en el espacio, es decir, ¡misión a Marte y más allá!

Además de todo eso, ¡ha sido una fuente de inspiración para innumerables millones que un día sueñan con ir al espacio! ¿Quién sabe qué grandes emprendimientos permitirá la ISS antes de que finalmente sea desmantelada, probablemente dentro de décadas?

Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre la EEI aquí en la revista Space. Aquí la estación espacial internacional logra 15 años de presencia humana continua en órbita, guía para principiantes para ver la estación espacial internacional, hacer una caminata espacial virtual en 3-D fuera de la estación espacial internacional, visualización de la estación espacial internacional e imágenes de la estación espacial.

Para obtener más información, consulte la Guía de referencia de la NASA a la ISS y este artículo sobre el décimo aniversario de la estación espacial.

Astronomy Cast también tiene episodios relevantes sobre el tema. Aquí están las preguntas: Una luna desbloqueada, Energía en agujeros negros y la órbita de la estación espacial, y Episodio 298: Estaciones espaciales, Parte 3 - Estación espacial internacional.

Fuentes: