Hvordan Den Internationale Rumstation Virker

{h1}

Hvordan international space station fungerer, forklares i denne artikel af WordsSideKick.com. Lær, hvordan det er at leve og arbejde i rummet.

Forestil dig at du vågner om morgenen, kig ud af dit vindue og se den enorme blå horisont af jorden og rummets mørke. Vores verden strækker sig ud under dig. Bjerge, søer og oceaner passerer forbi i en smuk strøm af hurtigt skiftende scener, mens du kredser jorden rundt om 90 minutter. Lyder som noget uvirkeligt ud af en science fiction roman, right? For besætningerne fra den internationale rumstation (ISS) er det en realitet.

I 1984 foreslog præsident Ronald Reagan en permanent beboet, stats- og industristøttet rumstation, der blev opført af De Forenede Stater i samarbejde med flere andre lande. USA sammen med 14 andre lande - Canada, Japan, Brasilien og Den Europæiske Rumorganisation (Det Forenede Kongerige, Frankrig, Tyskland, Belgien, Italien, Holland, Danmark, Norge, Spanien, Schweiz og Sverige) besluttede at bringe Reagans vision at forfølge. Efter Sovjetunionens fald inviterede USA Rusland til at samarbejde i ISS-projektet, som stadig var i planlægningsfasen, hvorved antallet af deltagende lande blev 16.

NASA tog føringen med at koordinere ISSs konstruktion, og i dag fungerer ISS som et banebrydende laboratorium til eksperimenter inden for liv, fysik, jord og materialevidenskab. Dets samling i omløb begyndte i 1998. ISS har omkring 38 moduler og kræver mindst 44 rumflyvninger til at levere komponenterne i kredsløb. Et hundrede og tres rumvandringer, i alt 1.920 mand-timer, er nødvendige for at samle og vedligeholde ISS. ISS er planlagt til afslutning i 2011 og vil have et forventet liv på 10 år efter det. Omkostningsestimater for dette stjerneprojekt spænder fra 35 milliarder dollar til mere end 100 milliarder dollar [kilde: NASA ISS Reference Guide og Boyle].

I denne artikel vil vi se på ISS'ens dele, hvordan det opretholder et permanent miljø for mennesker i rummet, hvordan det er drevet, hvordan det er at leve og arbejde på ISS, og hvordan vi skal bruge ISS. Først begynder vi med dets dele og samling.

Dele og samling af ISS

Det japanske Kibo-kompleks af ISS og rumfærgen Atlantis dockede til stationen

Det japanske Kibo-kompleks af ISS og rumfærgen Atlantis dockede til stationen

Opbygning af den internationale rumstation (ISS) er som at bygge et legetøj med et barns LEGO eller K'nex byggesten. Der er mere end 100 dele til ISS, og alle disse dele er forbundet sammen. Dele kan kategoriseres som følger:

  • Trykmoduler - som Zarya, Zveda, Destiny, Columbus og Harmony - giver åndbare, varme omgivelser til opholdsrum, udstyrsrum og laboratorier, hvor besætningerne bor og arbejder.
  • Noder forbinder moduler sammen og tillader forgrening af ISS-strukturen.
  • Docking porte tillader forskellige rum køretøjer at vedhæfte til ISS.
  • En lang, lineær truss ligger over de trykte moduler, der danner en bjælkeramme, hvor solpaneler og radiatorer fastgøres. En mobil, robot, servicearm bevæger sig langs trussen for at hale fragt- og eksperimentpakker.
  • Eksterne forskningssteder giver flere monteringssteder langs ISS'ens yderside for eksperimenter, der er afhængige af fuld eksponering for rummiljøet.
  • Rumfartøjer - såsom Soyuz rumfartøjer og Progress Supply Ship - Dock med ISS til at transportere astronauter og forsyninger til og fra Jorden.

Sammensætningen af ​​ISS begyndte i november 1998, da en russisk protonraket satte det første modul, Functional Cargo Block (Zarya), i kredsløb. Et tre-medlems besætning, ISS's første, blev lanceret fra Rusland den 31. oktober 2000. Besætningen brugte næsten fem måneder ombord på ISS, aktivering af systemer og gennemførelse af eksperimenter. Siden da har mange rumfartøjer leveret dele af ISS til kredsløb, og dets samling er kommet fremad. I løbet af denne tid er ISS blevet bemandet kontinuerligt med 26 besætninger af astronauter (som af denne skrivning). Astronauterne har brugt en kumulativ total på 4,423 dage i det ydre rum. Den nuværende besætning, ekspedition 26, vil tilbringe 5 måneder i rummet og vende tilbage til jorden i maj 2011, og så vil ekspedition 27 begynde.

Med en planlagt afslutningsdato fastsat for december 2011 er der syv resterende ruteflyvninger i 2011 for at afslutte sin konstruktion. Der vil være tre flyvninger fra russiske og europæiske raketter til levering af forsyninger, to rumfærdselsflyvninger og en russisk protonraket vil levere store moduler eller udstyr, og skibsfarten i april vil ændre besætninger.

Når den er færdig, vil ISS'en være 243 ft lang og 361 ft (110 m) bred. Den vil have en masse på 420.000 tons (420 tons) og et trykvolumen på 33.023 ft3 (935 m3); det trykte volumen vil være omkring kabinestørrelsen på en 747 jet. Det ligger i omløb 217 til 285 miles (362 til 476 km), skrånende 51,6 grader i forhold til ækvator [kilde: ISS fakta og figurer og NASA ISS Reference Guide].

Det er nogle temmelig imponerende specs - men måske endnu mere imponerende er, hvordan ISS opretholder et levedygtigt miljø.

Opretholdelse af et permanent miljø i rummet

Opretholdelse af et permanent miljø i rummet kræver, at mange af os tager for givet her på Jorden: frisk luft, vand, mad, et behageligt (og beboeligt) klima - selv affaldsbeskyttelse og brandbeskyttelse. Lad os først snakke med luften. Vi har brug for ilt, så ISS har flere systemer til at levere det. Et system er at få ilt leveret fra jorden via rumfartøjer. Dette ilt lagres i eksterne tanke; På samme måde leverer disse rumfartøjer nitrogengas, hvilket gør ISS-lufttilførslen. ISS har også en generator, der gør ilt fra genbrugsvand.Ved hjælp af elektricitet splittes vand i brint og ilt ved elektrolyse. Brintgassen bliver udluftet i rummet, og oxygenet går ind i ISS-luften. Endelig har ISS en iltgenerator med fast brændstof, der forbrænder iltlys for at frigive ilt i ISS-luften. Fans cirkulerer luften inden for ISS modulerne. Den cirkulerede luft passerer gennem forskellige filtre for at fjerne partikler og mikrober. Luftens sammensætning overvåges og reguleres konstant i hele stationen.

På jorden fjerner planterne det kuldioxid, vi udånder, hvilket er giftigt for os. I ISS'en fjernes kemisk fra luften af ​​forskellige "skrubber", som absorberer kuldioxid og reagerer med andre kemikalier. Udover kuldioxid adderer vi også vanddamp. Ombord på ISS bliver denne overskydende vanddamp kondenseret til væske og genanvendes. Men det er ikke den eneste kilde til vand. Som ilt fås vand til ISS. Faktisk er der forskellige metoder til at transportere forsyninger til rumstationen. Russerne har Progress forsyningsskibe, Den Europæiske Rumorganisation har det automatiserede overførselsmiddel og Japan har Kounotori2 eller HTV2. Vand er et biprodukt af brændselscellerne, som skytten bruger til at generere elektricitet, og vand er endda genvundet fra besætningens urin, som filtreres og behandles for at gøre vand til drikke, håndvask og brusere. Vandet bliver opbevaret i poser og containere i hele stationen. Fødevarer leveres også til ISS af rumfartøjer. Og ISS har et køkken med et madlavningsområde, madvarmere og et bord, hvor besætningen kan spise.

Elektronikken ombord på ISS gør mere end nok varme til at varme stationen. Faktisk er problemet at slippe af med overskydende varme. Så der er forskellige metoder til at fordele varmen jævnt i hele stationen. Temperaturreguleringssystemet anvender elektriske varmeapparater, isolering og flydende ammoniakrør (varmefordelere) til styring af den indvendige temperatur. Radiatorer på stationens yderside hjælper med at eliminere varmen til det ydre rum.

Som ethvert hjem skal ISS'en holdes ren. Dette er især vigtigt i rummet, hvor flydende snavs og snavs kan udgøre en fare. Til almindelig housecleaning bruger astronauter forskellige klud (våde, tørre, stof og desinfektionsmidler), vaskemidler og våde / tørre støvsugere til at rengøre overflader, filtre og sig selv. Papirkurven samles i poser, stuves i et forsyningsskib og vender tilbage til jorden for bortskaffelse. Fast affald fra toilettet håndteres på lignende måde, efter at det er blevet komprimeret, tørret og påsat.

Brandbeskyttelse Ombord på ISS

Brand er en af ​​de farligste farer i rummet. Under astronaut Jerry Linengers ophold på Mir brød en brand ud. Mir-besætningen slukkede ilden, men ikke før stationen blev beskadiget. ISS'en har et branddetektering / -undertrykkelsessystem, der består af røgdetektorer, advarsler og alarmer, ildslukkere og bærbare vejrtrækningsanordninger.

ISS: Kraft, fremdrift og kommunikation

ISS er stort set et stort rumfartøj. Som sådan skal det være i stand til at bevæge sig rundt i rummet, dets besætning skal opretholde kommunikation med controllere på jorden, og det har brug for magt til at opnå alt dette.

Vi tager for givet elektricitet til at drive vores hjem. For eksempel at bruge din kaffemaskine, skal du blot sætte den i væggen uden en anden tankegang. Ligesom i dit hjem kræver alle ISS 'indbyggede systemer elektrisk strøm. Otte store solarrayer giver elektrisk energi fra solen. Hvert array er 239 fod (73 m) lang og dækker et areal på 24.187 ft2 (ca. 2.247 m2), eller ca. en halv hektar. På hver matrix er to tæpper af solceller. Hvert tæppe er på den ene side af en teleskopmast, som kan strække sig og trække sig tilbage for at folde eller danne arrayet. Masten tænder en gimbal, så den kan holde solcellerne vendt mod sollyset. De russiske moduler har også 80- til 97-fods (24- til 30-m) solarrayer, der giver strøm [kilde: NASA ISS fakta og tal].

Som et strømnettet på Jorden genererer arrays primær effekt - ca. 160 volt DC-strøm. Den primære effekt bliver konverteret af en sekundær transformer til at give en reguleret 124 volt DC-strøm, der skal bruges af stationens udstyr. Der er også kraftomformere ombord for at imødekomme de forskellige strømme, der kræves af amerikansk og russisk udstyr. Den primære effekt bruges også til at oplade ISS's tre nikkel-hydrogenbatterier, som giver strøm, når ISS passerer gennem jordens skygge i hver kredsløb.

ISS kredser jorden på en højde på 217 til 285 miles (362 til 475 km). På denne højde er Jordens atmosfære ekstremt tynd, men stadig tyk nok til at trække på ISS og sænke den ned. Da ISS sænker, taber det højde. Ud over atmosfærisk træk sænker sollys også stationen ned og får den til at tabe højden. Så, ISS skal styrkes periodisk for at opretholde sin rette højde. Kommando- og servicemodulerne har raketmotorer, som kan bruges til at øge ISS'en. Fremskridt forsyningsskibe vil dog gøre det meste af genopbygningen. Hver reboosting-begivenhed kræver to brændstoffer til raketmotor. Under forbrændingen er arbejdet på ISS suspenderet. Efter brændingerne vender stationens liv tilbage til normal.

ISS skal være i stand til at vide præcis, hvor det er i rummet, hvor andre objekter er, og hvordan man går fra et punkt i rummet til et andet, især under ombygning. At vide, hvor det er, og hvor hurtigt det bevæger sig, bruger ISS både amerikanske og russiske globale positionsbestemmelsessystemer (GPS). For at vide, hvilken vej det peger på, er dets indstilling, ISS'en flere gyroskoper. Kombinationen af ​​alle disse oplysninger hjælper ISS'en til at flytte fra et punkt til et andet i rummet.Derudover bruger det russiske navigationssystem observationer på stjernerne, sol og jordens horisont for navigation.

Nu hvor du ved, hvordan ISS forbliver i rummet, lad os se, hvordan det er at bo og arbejde der.

ISS Communications

NASAs Mission Control i Houston sender signaler til en 60-fods radio antenne på White Sands Test Facility i New Mexico. White Sands relæerer signalerne til et par sporings- og data relaysatellitter i kredsløb 22.300 mil over jorden. Satellitterne relæer derefter signalerne til den amerikanske del af ISS og / eller rumfærgen, hvis den er fastgjort. I den tidlige fase blev signaler sendt via det russiske rumbureau's kommunikationssystem af jordstationer og satellitter.

Livet ombord på ISS

Astronaut Sandra Magnus udgør med fritflydende stuvningsbeholdere i Destiny laboratoriet i ISS.

Astronaut Sandra Magnus udgør med fritflydende stuvningsbeholdere i Destiny laboratoriet i ISS.

Hvad er det som at bo og arbejde i rummet? For at besvare sådanne spørgsmål skrev ekspedition 18 flyingeniør Sandra Magnus en række journalposter om hendes ophold ombord på ISS. Hun bemærker en vigtig ting: En astronauts dag er planlagt i god tid (mange år faktisk) af mange mennesker på jorden. "Nå har vi et planlægningsprogram om bord, der indeholder alle de detaljer, vi skal vide for at kunne gøre dagens arbejde. Det fortæller os, hvornår vi skal gå i seng, når vi skal stå op, når vi skal træne, hvornår og hvor vi skal spise vores måltider, hvornår og hvilke oplysninger vi har brug for til at udføre vores opgaver "[kilde: NASA, Magnus Journal]. Selvom dette lyder ekstremt stift, bemærker Magnus, at der er en vis fleksibilitet i, at hver opgave ikke skal udføres på det nøjagtige tidspunkt, som skemaet dikterer.

Microgravity præsenterer et udfordrende miljø. Uanset om du sover, skifter tøj eller arbejder, medmindre det er sikret på plads, flyder alt i ISS omkring dig. Selv noget som tilsyneladende simpelt som at stå op om morgenen og at klæde sig på er ikke så simpelt. Forestil dig at åbne dit skab kun for at få indholdet til at flyve ud på dig. Når man gør sig klar om morgenen, siger Magnus: "Når jeg tager min PJ, flyder de rundt i besætningsrummet, indtil jeg samler dem op og straks fastgør dem bag et band eller noget. Det er nok at sige, at det er let at tabe ting her op! " [kilde: NASA, Magnus Journal].

Efter at være vågnet, har hver astronaut en efter-sovende periode for at forberede sig på dagen. I løbet af denne tid kan astronauterne bade, spise, motionere og gøre sig klar til arbejde. Motion er vigtigt; i mikrogravity taber knogler calcium og muskler mister masse. Så, astronauter skal udøve bestemte tider. Magnus foretrak at udøve første ting om morgenen, skiftevis dagligt mellem den stationære cykel og løbebånd. Dernæst er der en morgenkonference, hvor de diskuterer med besætningsmedlemmer og ground controllers alles opgaver for dagen. Efter konferencen satte de sig på arbejde.

Til arbejde udfører astronauter eksperimenter eller vedligeholdelse. Ligesom de fleste arbejdende mennesker holder de op med at spise frokost - men deres frokostpauser er lidt anderledes. Fødevarer på ISS er hovedsageligt frosne, dehydreret eller varmestabiliseret, og drikkevarer er dehydreret. Astronauter samler madbakker og redskaber, find deres individuelt pakkede måltid fra et opbevaringsrum, tilbered artiklene (genopvarmning hvis det er nødvendigt), varme varerne, læg dem i bakken og spis. Efter måltidet placerer de brugte genstande i en skraldespand, og rengør og studer redskaber og bakker.

Efter frokost fortsætter de planlagte aktiviteter. Ved afslutningen af ​​arbejdsdagen er der en aftenkonference efterfulgt af en 2-timers før-søvnperiode. I løbet af denne tid spiser astronauterne aftensmad, fuldfører eventuelle ufærdige opgaver og vinder ned. Ifølge Magnus er der mange muligheder for at udfylde denne 2-timers periode: "Der er også e-mail, telefonopkald, nyheder, fotos til anmeldelse og andre aktiviteter, der besætter denne gang. Fredag ​​er filmnat og undertiden også lørdag" kilde: NASA, Magnus Journal].

Arbejde ombord på ISS

Lysflammen til venstre er i normal tyngdekraften, og stearinlysflammen til højre er i mikrogravity.

Lysflammen til venstre er i normal tyngdekraften, og stearinlysflammen til højre er i mikrogravity.

Forskere fra regeringer, industri og uddannelsesinstitutioner kan bruge faciliteterne på ISS. Men hvorfor vil de gerne? ISS bruges hovedsagelig til videnskabelig forskning i det unikke miljø af mikrogravity. Gravity påvirker mange fysiske processer på jorden. For eksempel ændrer tyngdekraften den måde, at atomer kommer sammen til dannelse af krystaller. I mikrogravity kan nær-perfekte krystaller dannes. Sådanne krystaller kan give bedre halvledere til hurtigere computere eller til mere effektive stoffer til bekæmpelse af sygdomme.

En anden tyngdekraft er, at det forårsager konvektionsstrømme at danne i flammer, hvilket fører til ustabile flammer. Dette gør undersøgelsen af ​​forbrænding meget vanskelig. Imidlertid resulterer i mikrogravity, enkle, stabile, langsomme flammer. Disse typer af flammer gør det lettere at studere forbrændingsprocessen. Den resulterende information kunne give en bedre forståelse af forbrændingsprocessen og føre til bedre ovndesign eller reduktion af luftforurening ved at gøre forbrændingen mere effektiv.

Langvarig eksponering for vægtløshed forårsager, at vores kroppe taber calcium fra knogler, væv fra muskler og væsker fra vores krop. Disse effekter af vægtløshed ligner virkningerne af aldring (nedsat muskelstyrke, osteoporose). Så udsættelse for mikrogravity kan give os ny indsigt i aldringsprocessen. Hvis vi kan udvikle modforanstaltninger for at forhindre nedbrydende virkninger af mikrogravity, kan vi måske forhindre nogle af de fysiske virkninger af aldring. ISS giver langvarig eksponering for mikrogravity, som ikke kunne opnås ved hjælp af andre rumfartøjer.

ISS giver os mulighed for at teste økologiske livsstøttesystemer, der ligner den måde, jorden leverer livsstøtte på. Vi kan dyrke planter i store mængder i rummet for at gøre ilt, fjerne kuldioxid og give mad. Disse oplysninger vil være vigtige for lange interplanetære rumrejser, som f.eks. En rejse til Mars eller Jupiter.

Omkranser over jordens atmosfære og udstyret med specielle instrumenter og teleskoper, kan ISS-besætningen observere og tage forskellige målinger af jordens overflade (mængden af ​​vegetation, temperatur, vand) og jordens atmosfære (kuldioxidindhold, lynnedslag, orkanudvikling). Besætningsmedlemmer kan også bruge teleskoper til at observere solen, stjernerne og galakserne uden forvrængning fra jordens atmosfære.

For detaljer om specifikke projekter og eksperimenter kan du tjekke ISS-faciliteten og eksperimentationswebstedet. Lad os nu se på fremtiden for ISS.

Fremtiden for ISS

ISS er planlagt til at blive afsluttet i 2011. Stationen forventes at fungere i yderligere 10 år efter det. Astronauternes besætninger vil udveksle i løbet af den tid. Men hvordan det vil ske er stadig uklart. US Space Shuttle-flåden bliver pensioneret næste år efter 30 års tjeneste. NASAs planer om at vende tilbage til månen ombord på det nye Orion CEV-rumfartøj er blevet sat på vent, da Obama-administrationen har aflyst programmet. Selv om Orion CEV rumfartøjet selv er ved at blive udviklet, blev Ares lanceringsvogn aflyst. Så fremtiden for det amerikanske bemandet rumprogram er så usikkert på nuværende tidspunkt. NASA fortsætter med at udvikle ny raketteknologi til at erstatte skyttelbussen. Men netop når dette er klar, er det ukendt.

Når shuttleflåden er pensioneret, vil USA ikke have mulighed for at sætte astronauterne i rummet i et stykke tid. Så, bemandede missioner til ISS skal transporteres ved hjælp af det russiske Soyuz rumfartøj og resupplied ved hjælp af Progress forsyningsskibe.

ISS'en er ikke uden problemer. Med enhver maskine, der er så stor og kompleks som ISS, bryder udstyret ned og kræver vedligeholdelse. Men i betragtning af det projicerede pris (mere end 100 milliarder dollar) har mange spurgt spørgsmålet: "Er ISS pengene værd?" Kritikken omgiver disse grundlæggende punkter:

  • Er videnskabsoplysningerne blevet værd at den høje pris
  • ISS har lidt formål i fremtiden for rumforskning. Kritikere har sagt, at det eksisterer for at give pendulkørslen noget sted at gå, og pendulerne eksisterer for at servicere ISS. ISS'en er ikke en lanceringsplatform til månen, Mars eller planeter, der udvikles ingen ny raketteknologi ombord, og den passer ikke ind i nogen længere planlægning af rumforskning.
  • ISS-budgettet omdirigerer midler væk fra højt succesfulde ubemandede rumprober og rumteleskoper, der producerer værdifulde videnskabelige oplysninger.
  • ISS-budgettet omdirigerer midler væk fra andre bemandede rumprojekter som missioner til månen eller Mars.

Kun tid vil fortælle om fordelene og omkostningerne ved ISS. I mellemtiden forbliver det et vidunder af rumkonstruktion og den længste bemandede rummission.

Engineering Research and Development på ISS

Meget af ISS-ingeniørforskningen og -udviklingen vil gå i retning af at studere rummiljøets effekter på materialer og udvikle nye teknologier til rumforskning, herunder nye konstruktionsteknikker til bygning af ting i rummet, nye satellit- og rumfartøjskommunikationssystemer og avanceret livsstøtte systemer til fremtidige rumfartøjer

Rummiljøet har unikke farer (mikrometeoroider, kosmiske stråler, atom oxygen), der påvirker materialer som dem, der anvendes i rumfartøjer. Materialer kan placeres på ISS i åbne platforme, der er udsat for rummiljøet i mange år og let analyseres. Den information, der hentes, vil hjælpe med at designe bedre materialer til at gøre satellitterne længere længere i rummiljøet.


Video Supplement: Raketsimulator - Kan vi nå den internationale rumstation?.




Forskning


Sky 'Crucifix' I Gammel Tekst Kan Være Mystery-Solving Supernova
Sky 'Crucifix' I Gammel Tekst Kan Være Mystery-Solving Supernova

Ny Amerikansk Wildlife Refuge Etableret I Florida
Ny Amerikansk Wildlife Refuge Etableret I Florida

Videnskab Nyheder


Hvordan Prosthetic Limbs Arbejde
Hvordan Prosthetic Limbs Arbejde

En Mystisk Poliolignende Sygdom Er På Stigning Hos Børn. Forskere Ved Ikke Hvorfor.
En Mystisk Poliolignende Sygdom Er På Stigning Hos Børn. Forskere Ved Ikke Hvorfor.

Der Kan Man Bare Se? Katte Kan Lide At Arbejde For Deres Mad
Der Kan Man Bare Se? Katte Kan Lide At Arbejde For Deres Mad

Russiske Team Har Nået Buried Antarctic Lake, Rapporter Siger
Russiske Team Har Nået Buried Antarctic Lake, Rapporter Siger

Funky Protein I Platypus Milk Kunne Slå Antibiotikaresistens
Funky Protein I Platypus Milk Kunne Slå Antibiotikaresistens


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com