Consiliul ESA ce s-a desfăşurat la Paris pe 16 şi 17 martie şi care a reunit reprezentanţii tuturor ţărilor membre ale agenţiei spaţiale europene a ajuns la o concluzie unanimă privind interesul european în privinţa operării SSI până cel puţin la sfârşitul lui 2020.
SSI - staţia spaţială internaţională
Pe lângă decizia politică, mult mai concretă este convenirea unui buget intermediar de 550 milioane de euro care ar trebui să acopere costurile europene în proiectul SSI până în anul 2012 atunci când va avea loc următorul consiliu al miniştrilor de resort ai ESA. În acest fel agenţia europeană va fi capabilă să îşi achite obligaţiile ce îi revin (contribuţie care se ridică la 8% din cheltuielile staţiei) şi să ofere industriei europene posibilitatea de a îşi continua proiectele spaţiale.
Pe termen scurt însă, mai ales prin prisma ultimelor evoluţii din Statele Unite (ne referim aici la retragerea navetei spaţiale) un punct sensibil va rămâne capacitatea ESA de a deservi ISS. Cele 3 zboruri ATV care au fost contractate momentan sunt insuficiente pentru orizontul lui 2020 şi probabil ele vor trebui suplimentate. În plus, datorită schimbării specificului misiunii în care ele vor fi angrenate (se va pune în scurt timp problemă de a fi capabile să transporte înapoi pe Pământ rezultatele unor experimente şi chiar astronauţii de pe staţie) este de aşteptat ca ATV să sufere modificări majore de design.
Rămâne de văzut cum aceste probleme vor putea fi rezolvate - cert este că anticipând evoluţia evenimentelor, ESA a alocat deasemenea până în 2012 un buget de 220 milioane de euro în sectorul lansatoarelor europene, bani din care cea mai mare parte va merge pentru racheta Ariane 5.
Staţia spaţială internaţională - scurtă prezentare
Staţia spaţială internaţională sau SSI a fost constituită oficial pe 20 Noiembrie 1998 atunci când a fost instalat modulul Zarya (primul modul ISS). Misiunea a fost proiectată să funcţioneze până în anul 2016 şi recent a fost pusă serios în discuţie utilitatea păstrării ei pe termen mai lung şi implicaţiile tehnice şi economice ale unei extensii (mai ales prin prisma bugetelor în scădere pe care le au la dispoziţie agenţiile spaţiale internaţionale). Având în vedere anvergura proiectului şi efortul care a fost depus pentru a o construi, cât şi semnificaţia ei pentru publicul larg, o decizie politică de deorbitare a staţiei nu este aşteptată însă prea curând.
Lansator
Primul modul –Zarya a fost lansat folosind o rachetă Proton-K
La momentul actual staţia internaţională este vizitată de:
- naveta americană Space Shuttle (retrasă din activitate)
- naveta Soyuz
- naveta Progress
-ATV (ESA)
-HTV (JAXA)
Orbită
Orbita staţiei internaţionale este menţinută la o altitudine cuprinsă între 278 km şi 460 km deasupra Pământului cu o altitudine nominală de 350km şi realizând 15.7 orbite pe zi cu o viteză orbitală de aproximativ 7.7 km/s. Cu toate acestea există şi anumite limitări spre exemplu în cazul misiunilor de andocare a lui Soyuz este impusă o altitudine maximă de 425 km. Înclinaţia orbitei efectuate de staţie este de 51.6 grade în raport cu Ecuatorul.
Operarea staţiei
Sistemul de control termic al staţiei este proiectat să menţină echilibrul termic la bordul staţiei. Fără nici un fel de control termic, temperatura va oscila în mod natural între 120 de grade Celsius pe fata expusă luminii Soarelui şi -157 de grade Celsius pe fata aflată în umbră. Sistemul face uz de două concepte : controlul pasiv şi controlul activ. Controlul pasiv constă în folosirea unor straturi succesive de izolare care joacă un dublu rol - pe de o parte de a reflecta radiaţia solară exterioară şi pe de altă parte de a împiedica pierderile termice spre spaţiul exterior mult mai rece ; deasemenea punţile termice care pot apărea între diferitele staturi de izolaţie sunt rupte prin folosirea unor materiale speciale cum ar fi Mylar şi kevlar. Controlul activ (constând în trei funcţii : colectarea căldurii, transportul ei şi eliminarea) este organizat între :
- sistemul de control termic activ intern (IATCS)
- sistemul de control termic activ extern (EATCS)
- sistemul de control termic fotovoltaic (PVTCS)
- sistemul de control termic activ extern în faza iniţială a misiunii (EEATCS)
SSI foloseşte de asemenea panouri solare pentru a putea produce energia electrică necesară la bord. Aceste panouri solare sunt mobile în sensul că dispun de un mecanism care permite rotaţia lor după Soare în acest fel reuşind să alinieze perpendicular razele solare pe celulele fotovoltaice şi să obţină maximul de putere. Acest tip de mecanism permite realizarea unor niveluri de energie de până la 84kW. În plus, în timpul eclipselor, panourile solare pot fi reorientate în aşa fel încât să fie redus efectul rezistenţei la înaintare (acest lucru este important dacă se are în vedere suprafaţă foarte mare pe care aceste panouri solare o au şi implicit valorile rezistenţei atmosferice pe care acestea o presupun în cazul unei incidente perpendiculare pe direcţia orbitală).
În completare, baterii utilizând tehnologia nickel-hidrogen sunt folosite pentru a stoca energia necesară staţiei pentru perioadele de eclipsă, ele permiţând funcţionarea până la 35 de minute. Datorită degradării lor constante şi a cerinţelor stricte de menţinere a performanţelor aceste baterii sunt înlocuite periodic.
Voltajul la bordul staţiei variază între 28V DC şi 180V DC. Puterea obţinută este apoi stabilizată şi distribuită la 160V DC iar mai apoi convertită la 124V DC (acest voltaj ridicat asigurând o minimizare a liniilor de putere şi a greutăţii).
Staţia este echipată cu un sistem de control al poziţiei stabilizat triaxial. În mod curent, orientarea staţiei este menţinută folosind un sistem de giroscoape pentru controlul momentului, dar când aceste giroscoape devin saturate un sistem de motoare intervine în mod automat.
De asemenea, când o navă vizitatoare este andocată la staţie, se pot folosi motoarele acesteia pentru a realiza manevre de corecţie (fie ele corecţii de orbita sau pur şi simplu de poziţie). În particular trebuie menţionat că manevrele de orbita trebuie realizate periodic, dacă se ţine seama că datorită rezistenţei aerodinamice atmosferice, staţia îşi micşorează altitudinea cu o viteză de aproximativ 2.5km/lună.
Gama senzorilor aflaţi la bord cuprinde senzori de orizont care realizează alinierea sistemului inerţial prin folosirea emisiei infraroşii a Pământului şi a părţii superioare a atmosferei, senzori solari care determină poziţia Soarelui în coordonatele interne ale senzorului mai apoi această poziţie putând fi transformată în coordonatele proprii ale staţiei, camere stelare care sunt folosite pentru determinarea inerţială a poziţiei staţiei prin identificarea stelelor din câmpul vizual , magnetometre care realizează măsurarea câmpului magnetic al Pământului şi receptoare Glonass/GPS.
Software-ul pentru controlul poziţiei cuprinde câteva moduri de operare pentru a maximiza puterea şi pentru a minimiza efectele termice negative :
- axă x menţinută paralelă cu vectorul vitezei orbitale
- sau axă x paralelă cu vectorul momentului unghiular H
- sau axa y menţinută paralelă cu vectorul vitezei orbitale
Staţia spaţială are de asemenea un sistem special în traducere liberă ‘Sistemul de control al mediului înconjurător şi de menţinere a vieţii care controlează caracteristicile fundamentale pentru menţinerea vieţii la bordul staţiei (de exemplu monitorizează nivelul oxigenului şi al celorlalte gaze, presiunea atmosferică necesară respiraţiei, apă, prevenirea incendiilor etc). Acest sistem are practic 5 componente majore :
- Controlul şi menţinerea atmosferei
Furnizează oxigenul şi nitrogenul , gaze folosite în experimente şi pentru alte scopuri , precum şi presiunea atmosferică. Menţine deasemenea nivelul oxigenului şi nitrogenului în proporţiile regăsite la nivelul mării (21% oxigen, 78% nitrogen).
Segmentul rusesc al lui SSI a fost responsabilul principal pentru toate aceste funcţii în timpul perioadei iniţiale de asamblare a staţiei.
Oxigenul va fi furnizat în principal de sistemul de electroliză Elektron, care separa moleculele de apă în oxigen şi nitrogen. SUA vor începe furnizarea adiţională de oxigen, nitrogen şi servicii de menţinere a presiunii prin rezervoare reîncărcabile la sfârşitul fazei 1 de asamblare folosind conducte de la bordul segmentului american
- sistemul de reîmprospătare a atmosferei
Înlătură dioxidul de carbon şi restul particulelor contaminante în paralel cu monitorizarea nivelurilor oxigenului şi nitrogenului. Materiale speciale absorbante sunt folosite pentru colectarea dioxidului de carbon care este mai apoi eliminat în spaţiu.
- controlul temperaturii şi umidităţii
Recircula aerul, înlătura umiditatea şi menţine temperatura de la bord constantă. Piesa centrală a acestui subsistem este camera comună de recirculare a aerului care trage aerul din staţie prin filtre speciale, răcindu-l şi scăzând umiditatea, iar mai apoi trimiţând înapoi acest aer recirculat. Apa obţinută din acest proces de recirculare este trimisă către subsistemul de management şi recuperare a apei.
- sistemul de management şi recuperarea apei
Recuperează şi reciclează apa provenită din duşuri, toalete, condensare, celulele de combustibil etc. Un sistem de procesare a apei potabile transformă apa reziduală în apă potabilă. Calitatea apei este permanent monitorizată de un proces de control şi menţinere a calităţii apei.
- sistemul de detecţie şi de stingere a incendiilor
Consta în detectoare de fum, alarme şi sisteme de închidere automată, stingătoare portabile de incendiu, măşti de gaz şi butelii de oxigen. În fiecare modul presurizat sunt instalate câte două detectoare de incendiu în paralel cu ansamblul de ventilare a echipamentelor de bord (care asigură ventilarea corespunzătoare a echipamentului electronic).
Sistemul de telecomunicaţii trebuie să furnizeze linkuri bidirecţionale audio şi video atât între echipajul ISS, cât şi între echipaj şi centrul de comandă şi între echipaj şi cercetătorii de pe Pământ, toate acestea în gama de frecvenţe Ku, S şi UHF.
De asemenea permite echipajului să trimită comenzi direct către operatorii SSI sau să le dirijeze către naveta spaţială şi invers, în paralel cu furnizarea către centrul de comandă şi centrul de operaţiuni pentru instrumente a datelor provenite de la sisteme, experimente şi instrumentele de la bord.
Date
Masa : 455.000 kg (în stadiul final după montarea completă)
Dimensiuni :58.5 x 30.5 m (panourile solare complet desfăcute măsoară 108.5 x 72.8 m)
Costul misiunii : 100 miliarde de euro - pentru întreaga perioadă de 30 de ani considerând proiectarea, montarea şi costuri de exploatare pentru cel puţin 10 ani (costuri împărţite între ţările participante la misiune)
Module
-Destiny Laboratory Module
-Columbus Module
-Kibo Japanese Experimental Module
-Express Logistics Carrier
-Multipurpose Laboratory Module
Centre de control
-NASA Lyndon B. Johnson Space Center, Houston, USA
-Kenedy Space Center, USA
-RKA mission control center, Korolyov Rusia
-Mobile Servicing System Control and Training, Saint-Hubert, Quebec, Canada
-Columbus Control Center, Oberpfaffenhofen, Germania
-ATV Control Centre, Toulouse, Franţa
-HTV Control Center,Tsukuba, Japonia
Obiective ştiinţifice
Unul principalele obiective ale lui SSI este de a furniza un mediu corespunzător pentru realizarea unor experimente speciale care necesită una sau mai multe condiţii neproductibile pe Pământ. Principalele direcţii de cercetare au în vedere :
- biologie (incluzând cercetare biomedicală şi biotehnologica)
- fizica (incluzând fizică fluidelor,ştiinţa materialelor şi fizica cuantică)
Experimentele SSI studiază mediul înconjurător în spaţiu şi cum expunerea pe termen lung la vacuum şi particulele din spaţiu afectează materialele. Această cercetare va furniza viitorilor constructori din domeniul spaţial şi cercetătorilor în general cunoştinţe noi cu privire la natura spaţiului şi implicit va spori calităţile viitoarelor platforme proiectate.
Unele experimente vor studia forţele de bază ale naturii (cuprinse în capitolul general de fizică fundamentală) făcând uz de imponderabilitate pentru a analiza forţele mici care sunt dificil de analizat în prezenţa gravitaţiei terestre şi care ar putea să explice evoluţia Universului; chiar investigaţii folosind laserul pentru a răci atomi aproape de temperatură de 0 grade Kelvin ne vor putea ajuta să înţelegem însăşi gravitaţia terestră.
- astronomie (incluzând cosmologie)
- meteorologie.
Vor fi incluse observaţii la scară largă asupra Pământului, schimbările pe termen lung în ceea ce priveşte climă, studii cu privire la păduri,oceane şi munţi, impactul meteoriţilor, uragane şi taifunuri şi efectele vulcanice. Se vor studia efectele poluării aerului şi a fumului din marile oraşe. Distrugerea pădurilor şi poluarea apei sunt cel mai bine vizibile din spaţiu şi vor fi captate în imagini de mare rezoluţie, imposibil de realizat pe Pământ.
- efectele pe termen lung ale microgravitaţiei la oameni
Aceste experimente vor furniza informaţii folositoare în perspectiva viitoarelor călătorii în spaţiu. Analiza efectelor gravitaţiei ne poate conduce la o mai bună înţelegere a corpului uman şi a interacţiunii cu mediul de pe Pământ. Unii cercetători cred că chiar SSI însăşi poate fi folosită pentru transportul între Pământ şi Marte.
- stabilirea unor noi puncte de referinţă în istoria spaţială printr-un număr record de ieşiri în spaţiu precum şi realizarea unor noi generaţii de roboţi spaţiali
Concluzii
SSI este cel mai mare şi mai complex proiect ştiinţific din istoria umanităţii, jucând un rol major printr-o colaborare atât de extinsă în comunitatea ştiinţifică internaţională. Un alt avantaj indirect derivat din această colaborare a fost posibilitatea împărţirii costurilor enorme ale acestui proiect între diferitele state participante altfel greu de asumat de către o singură ţară.{jcomments on}
Credit
http://www.esa.int
http://www.nasa.gov
Articolul original: Statele ESA îşi reafirmă interesul pentru staţia spaţială internaţională
