Hvordan Rumstationer Virker

{h1}

Rumstationer tillader astronauter at leve og arbejde i jordens kredsløb. Lær om rumstationer og hvordan rumstationer fungerer i denne artikel.

Ved udforskningen af ​​Unites States vestlige grænse havde pionererne forter eller stagingpunkter, hvor de gik væk for at vove sig ind i de uudforskede områder. På samme tid drømmede banebrydende rumforskere, som Hermann Oberth, Konstantin Tsiolkovsky, Hermann Noordung og Wehrner von Braun, om store rumstationer, der omkranser jorden. Som forskere i den vestlige grænse forestillede disse forskere rumstationer som mellemstationer for udforskningen af ​​det ydre rum.

Wehrner von Braun, arkitekten af ​​det amerikanske rumprogram, integrerede rumstationer i hans langsigtede vision om amerikansk rumforskning. For at ledsage von Brauns talrige rumartikler i populære magasiner tegner kunstnere koncepter for rumstationer. Disse artikler og tegninger hjalp med at brænde den offentlige fantasi og interessen for rumforskning, hvilket var afgørende for etableringen af ​​det amerikanske rumprogram (for mere, se hvordan Space Race Worked).

I disse rumstedsbegreber levede og arbejdede folk i det ydre rum. De fleste af stationerne var hjullignende strukturer, der roterede for at tilvejebringe kunstig tyngdekraft. Som enhver havn rejste skibe til og fra stationen. Skibene transporterede gods, passagerer og forsyninger fra Jorden. De afgående flyvninger gik til Jorden, Månen, Mars og hinsides. Som du ved, er dette generelle koncept ikke kun en vision for forskere, kunstnere og science fiction forfattere. Men hvilke skridt er der taget for at opbygge sådanne banebrytende strukturer? Mens menneskeheden endnu ikke har realiseret von Brauns og andres fulde visioner, har der været betydelige fremskridt i bygning af rumstationer.

USA og Rusland har haft kredsløbsstationer siden 1971. De første rumstationer var det russiske salyutprogram, det amerikanske Skylab-program og det russiske mir-program. Og siden 1998 har USA, Rusland, Den Europæiske Rumorganisation, Canada, Japan og andre lande bygget og opereret den Internationale Rumstation (ISS) i jordens kredsløb. Med ISS har mennesker levet og arbejdet i det ydre rum i mere end 10 år.

I denne artikel undersøger vi de tidlige rumstationsprogrammer, anvendelserne af rumstationer og fremtidens rolle rumstationer i udforskningen af ​​det ydre rum. Men lad os først overveje, hvorfor mange tror, ​​at vi skal bygge rumstationer.

Hvorfor skal vi opbygge rumstationer?

Udsigt over en Bernal sfære rumstation hvor kuglen er levende område

Udsigt over en Bernal sfære rumstation hvor kuglen er levende område

Der er en række årsager til bygning og drift af rumstationer, herunder forskning, industri, udforskning og endda turisme. De første rumstationer blev bygget for at studere de langsigtede virkninger af vægtløshed på menneskekroppen. Når alt kommer til alt, hvis astronauter nogensinde vil vove sig mod Mars eller andre planeter, så må vi vide, hvor langvarig mikrogravity i størrelsen af ​​måneder til år vil påvirke deres helbred.

Rumstationer er et sted at gøre videnskabelig forskning i et miljø, der ikke kan matches 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 simple, 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.

Fra højt over jorden giver rumstationer enestående udsigt til at studere jordens vejr, landformer, vegetation, oceaner og atmosfære. Da rumstationerne ligger over jordens atmosfære, kan de desuden bruges som bemandet observatorier, hvor rumteleskoper kan se ud på himlen. Jordens atmosfære interfererer ikke med udsigten til rumstationsteleskoper. Faktisk har vi allerede set fordelene ved ubemandede rumteleskoper som Hubble-rumteleskopet.

Rumstationer kan bruges til rummuligheder. Her kunne private virksomheder som Virgin Galactic færge turister fra Jorden til rum hoteller for korte besøg eller længere ophold. Til dette formål hævder Galactic Suite, et privat selskab med hjemsted i Barcelona Spanien og ledet af rumingeniør Xavier Calramunt, at være på rette spor for at have et rumhotel i kredsløb inden 2012. Endnu større udvidelser af turismen er, at rumstationer kan blive rumhavne til ekspeditioner til planeterne og stjernerne eller endda nye byer og kolonier, der kunne lette en overbefolket planet.

Nu hvor du ved, hvorfor vi måske har brug for dem, lad os "besøge" nogle rumstationer. Vi starter med det russiske salyutprogram - den første rumstation.

Salyut: Den første rumstation

Diagram af Salyut-4-rumstationen, der er docket til et Soyuz-rumfartøj

Diagram af Salyut-4-rumstationen, der er docket til et Soyuz-rumfartøj

Rusland (såkaldt Sovjetunionen) var den første til at placere en rumstation. Salyut 1 stationen, der gik i omløb i 1971, var faktisk en kombination af Almaz og Soyuz rumfartøjer systemer. Almaz-systemet blev oprindeligt designet til militærformål i rummet, men genoptaget til den civile salyut-rumstation. Soyuz rumfartøjet flygtede kosmonauterne fra Jorden til rumstationen og tilbage.

Salyut 1 var omkring 45 meter lang og havde tre hovedrum, der husede spisestue- og rekreative områder, mad og vandopbevaring, et toilet, kontrolstationer, træningsudstyr og videnskabeligt udstyr. I første omgang skulle Soyuz 10-besætningen leve ombord på Salyut 1, men deres mission blev plaget af dockingproblemer, der forhindrede dem i at komme ind i rumstationen. Soyuz 11-besætningen var det første besætningsmedlem med succes at leve på Salyut 1, som de gjorde i 24 dage. Men besætningen af ​​Soyuz 11 døde tragisk ved at vende tilbage til Jorden, da Soyuz 11-kapslen blev trykket under reentry. Yderligere missioner til Salyut 1 blev aflyst, og Soyuz rumfartøjet blev omdesignet.

Efter Soyuz 11 lancerede sovjeterne en anden rumstation, Salyut 2, men det lykkedes ikke at nå bane. Sovjeterne fulgte med Salyuts 3-5. Disse flyvninger testede det nye Soyuz rumfartøj og besætninger bemandet disse stationer for stadig længere missioner. En ulempe ved disse rumstationer var, at de kun havde en dockingport til Soyuz-rumfartøjet og ikke kunne leveres fra jorden af ​​andre skibe.

Den 29. september 1977 lancerede sovjeterne Salyut 6. Denne station havde en anden havneport, hvor stationen kunne resupplied af et ubemandet docking supply ship kaldet Fremskridt. Salyut 6 fungerede mellem 1977 og 1982. I 1982 blev Salyut 7, den sidste af Salyut-programmet lanceret. Det var 11 besætninger og blev beboet i 800 dage. Salyut-programmet resulterede til sidst i udviklingen af ​​Ruslands Mir-rumstation, som vi vil tale om lidt senere. Men først, lad os se på Amerikas første rumstation: Skylab.

Skylab: Amerikas første rumstation

Skylab 1 i kredsløb efter reparationerne - bemærk guldskyggen.

Skylab 1 i kredsløb efter reparationerne - bemærk guldskyggen.

USA placerede sin første og eneste rumstation, kaldet Skylab 1, i omløb i 1973. Under lanceringen blev stationen beskadiget. Et kritisk meteoroid skjold og en af ​​stationens to hoved solpaneler blev flået af, og det andet solpanel var ikke fuldt udspændt. Det betød, at Skylab havde lidt elektrisk strøm, og den indre temperatur steg til 126 grader Fahrenheit (52 grader Celsius).

Det første besætningsmedlem, Skylab2, blev lanceret 10 dage senere for at løse den skrantende station. Besætningen bestod af kommandør Charles "Pete" Conrad, Paul Weitz og Joseph Kerwin. Skylab 2 astronauterne strakte det resterende solpanel ud og satte op en paraplylignende solskærm for at afkøle stationen. Med stationen repareret spenderte astronauterne 28 dage i rummet og gennemførte videnskabelig og biomedicinsk forskning.

Modificeret fra tredje etape af en Saturn V måne raket havde Skylab følgende dele:

  • Orbital værksted - opholds- og arbejdssteder for besætningen
  • Airlock modul - tilladt adgang til ydersiden af ​​stationen
  • Flere docking adapter - tilladt mere end et Apollo rumfartøj at docke til stationen på en gang (Der var dog aldrig nogen overlappende besætninger i stationen.)
  • Apollo teleskop mount - indeholdt teleskoper til observation af solen, stjernerne og jorden (Husk at Hubble-rumteleskopet endnu ikke var bygget.)
  • Apollo rumfartøjer - kommando- og servicemodul til transport af besætningen til og fra jordens overflade

Skylab blev bemandet af to ekstra besætninger. Skylab 3 bestod af kommandør Alan Bean og astronauter Jack Lousma og Owen Garriot. De tilbragte 59 dage i rummet. Den endelige besætning, Skylab 4, bestod af kommandør Gerald Carr og astronauter William Pogue og Edward Gibson. Denne besætning tilbragte 84 dage i kredsløb, udførte eksperimenter og fotograferet komet Kohoutek.

Skylab var aldrig meningen at være et permanent hjem i rummet, men snarere et værksted, hvor USA kunne teste virkningerne af langvarige rumflyvninger (det vil sige større end de to uger der kræves for at gå til månen) på menneskekroppen. Da flyet af den tredje besætning var færdig, blev Skylab forladt. Skylab forblev højt indtil intens solvarmeaktivitet forårsagede sin bane at forfalde hurtigere end forventet. Skylab kom igen ind i Jordens atmosfære og brændte over Australien i 1979.

Næste op, Mir - den første permanente rumstation.

Mir: den første permanente rumstation

Mir-rumstationen med en docket rumfærge

Mir-rumstationen med en docket rumfærge

I 1986 lancerede russerne Mir rumstation, som var beregnet til at være et permanent hjem i rummet. Den første besætning, kosmonauten Leonid Kizim og Vladymir Solovyov, skubbede mellem den tilbagetrækning Salyut 7 og Mir. De tilbragte 75 dage ombord Mir. Mir blev løbende bemandet og bygget i løbet af de næste 10 år og indeholdt følgende dele:

  • Boligarealer - indbyggede individuelle besætningshytter, toilet, bruser, køkken og opbevaring af affald
  • Overføringsrum - hvor der kan tilsluttes yderligere stationsmoduler
  • Mellemliggende rum - Tilsluttet arbejdsmodul til de bageste dockingporte
  • Monteringskammer - husede brændstoftanke og raketmotorer
  • Kvant-1 astrofysik modul - indeholdt teleskoper for at studere galakser, kvasarer og neutronstjerner
  • Kvant-2 videnskabeligt og airlock modul - leveret udstyr til biologisk forskning, jordobservationer og spacewalk-muligheder
  • Kristall teknologisk modul - anvendes til biologiske og materielle forarbejdningseksperimenter indeholdt en docking port, der kunne bruges af den amerikanske rumfærge
  • Spektr modul - bruges til efterforskning og overvågning af jordens naturressourcer og jordens atmosfære og til støtte for biologiske og materialevidenskabsforsøg
  • Priroda remote sensing modul - indeholdt radar og spektrometre for at studere jordens atmosfære
  • Docking modul - indeholdt havne til fremtidige shuttle dockings
  • Fremskridt forsyningsskib - ubemandet resupply skib, der bragte ny mad og udstyr fra jorden og fjernet affaldsmaterialer fra stationen
  • Soyuz rumfartøjer - Leverede hovedtransport til og fra Jordens overflade

I 1994 brugt NASA astronauter (herunder Norm Thagard, Shannon Lucid, Jerry Linenger og Michael Foale) i 1994 til forberedelse af den internationale rumstation (ISS). Under Linengers ophold blev Mir beskadiget af en brandbrande. Under Foale's ophold styrtede et Progress forsyningsskib i Mir.

Det russiske rumagentur kunne ikke længere råd til at opretholde Mir, så NASA og det russiske rumagentur havde planlagt at skubbe stationen for at koncentrere sig om ISS. En privat bevægelse (Keep Mir Alive!) Og et firma (MirCorp) offentligt kampagne for at reparere og privatisere den aldrende rumstation. Det russiske rumagentur besluttede dog den 16. november 2000 at bringe Mir ned til jorden. I februar 2001 blev Mirs raketmotorer fyret for at bremse det ned. Mir kom ind på jordens atmosfære den 23. marts 2001, brændte og brød op. Debris styrtede ned i det sydlige Stillehav omkring 1.000 miles (1.667 km) øst for Australien. Dette markerede slutningen af ​​den første permanente rumstation.

Nu tager vi et kig på den internationale rumstation.

Den Internationale Rumstation (ISS)

Den Internationale Rumstation

Den Internationale Rumstation

I 1984 foreslog præsident Ronald Reagan, at USA, i samarbejde med andre lande, bygger en permanent beboet rumstation. Reagan forestillede en station, der ville have støtte fra regeringen og industrien. For at hjælpe med de enorme omkostninger ved stationen forfalskede USA en samarbejdsindsats med 14 andre lande (Canada, Japan, Brasilien og Den Europæiske Rumorganisation, som består af: Det Forenede Kongerige, Frankrig, Tyskland, Belgien, Italien, Nederlandene, Danmark, Norge, Spanien, Schweiz og Sverige). Under planlægningen af ​​ISS og efter Sovjetunionens fald inviterede USA Rusland til at samarbejde i ISS i 1993; dette bragte antallet af deltagende lande til 16. NASA tog føringen med at koordinere ISSs konstruktion.

Sammensætningen af ​​ISS i omløb begyndte i 1998. Den 31. oktober 2000 blev ISS's første besætning lanceret fra Rusland. Den tre-medlems besætning brugte næsten fem måneder ombord på ISS, aktivering af systemer og gennemførelse af eksperimenter. ISS har været bemandet siden og er planlagt til at være færdig i 2011.

Også indstillet til 2011 er lanceringen af ​​et banebrydende laboratorium af Kina kaldet Tiangong-1. I oktober 2003 blev Kina den tredje nation nogensinde at lancere bemandet rumfartøj. Siden da har Kina udviklet et fuldt udbygget rumprogram, herunder en rumstation. Tiangong-1 vil være i stand til at doktere flere Shenzhou rumfartøjer og vil fungere som det første modul af en foreslået kinesisk rumstation, der forventes afsluttet inden 2020. Rumstationen kan have både civile og militære formål.

Tale om fremtiden, lad os tage et kig på, hvad der kunne være i stjernerne, så at sige, for rumstationer.

Fremtiden for rumstationer

Kunstnerens koncept inden for en rumstationskoloni

Kunstnerens koncept inden for en rumstationskoloni

Vi er lige begyndt at udvikle rumstationer. ISS vil være en stor forbedring i forhold til Salyut, Skylab og Mir; men vi er stadig langt fra realiseringen af ​​store rumstationer eller kolonier som forudset af science fiction-forfattere. Ingen af ​​vores rumstationer hidtil har haft nogen tyngdekraft. En grund til dette er, at vi ønsker et sted uden tyngdekraften, så vi kan studere dens virkninger. En anden er, at vi mangler teknologien til praktisk at rotere en stor struktur, som en rumstation, for at producere kunstig tyngdekraft. I fremtiden vil kunstig tyngdekraft være et krav til rumkolonier med store populationer.

En anden populær ide omhandler hvor en rumstation skal placeres. ISS'en vil have behov for periodisk genopbygning på grund af sin position i lav jordbane. Der er dog to steder mellem jorden og månen kaldet Lagrange Points L-4 og L-5. På disse punkter er Jordens tyngdekraft og månens tyngdekraft afbalanceret, således at en genstand der er placeret der ikke vil blive trukket mod jorden eller månen. Omgangen ville være stabil og kræver ingen boost. Et samfund kaldet L5 Society blev dannet for mere end 20 år siden for at skubbe ideen om at placere rumstationer i kredsløb på disse punkter. Da vi lærer mere af vores erfaringer på ISS, kan vi bygge større og bedre rumstationer, der gør os i stand til at leve og arbejde i rummet, og drømmene om von Braun og de tidlige rumforskere kan en dag blive virkelighed.

For mere om rumstationer og relaterede emner skal du undersøge linkene på den følgende side.


Video Supplement: Energi til Rumstationen - Universitarium 2016 - Rumfart.




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

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com