Vesmírná stanice - Space station

Mezinárodní vesmírná stanice byl sestaven v geocentrický oběžné dráze , a je největší umělý objekt ve vesmíru

Vesmírná stanice , také známý jako orbitální stanice nebo orbitální vesmírné stanice , je sonda schopná podporovat lidskou posádkou v oběžné dráze po delší dobu, a je tedy druh prostoru stanoviště . Postrádá hlavní pohonné nebo přistávací systémy. Stanice musí mít dokovací porty, aby mohly ostatní kosmické lodě přistát k přenosu posádky a zásob.

Účel udržování orbitální základny se liší v závislosti na programu. Vesmírné stanice byly nejčastěji vypouštěny pro vědecké účely, ale došlo i k vojenským startům. V roce 2021 je na nízké oběžné dráze Země jedna plně funkční a trvale obydlená vesmírná stanice : Mezinárodní vesmírná stanice (ISS), která slouží ke studiu účinků kosmických letů na lidské tělo a také k určování polohy pro provádění větší počet a delší délka vědeckých studií, než je možné na jiných vesmírných vozidlech. Čína ‚s Tiangong vesmírná stanice je ve výstavbě. Oba Indie a Rusko, které plánuje výstavba stanice pro nadcházející desetiletí.

Dějiny

Časný návrh vesmírné stanice od Hermana Potočnika , první navržený jako rotační kolo (1929)

První zmínka o čemkoli, co připomíná vesmírnou stanici, se objevila v roce 1869 „ The Brick MoonEdwarda Everetta Halea . První, kdo věnoval vesmírným stanicím vážnou, vědecky podloženou úvahu, byli Konstantin Tsiolkovsky a Hermann Oberth asi dvě desetiletí od sebe na počátku 20. století. V roce 1929 byl vydán problém Hermana Potočnika s názvem Problem of Space Travel , první, který si představil vesmírnou stanici s „rotujícím kolem“ pro vytvoření umělé gravitace. Konceptualizovaný během druhé světové války , „ sluneční zbraň “ byla teoretická orbitální zbraň obíhající Zemi ve výšce 8 200 kilometrů (5 100 mi). Žádný další výzkum nebyl nikdy proveden. V roce 1951 publikoval Wernher von Braun v Collierově týdeníku koncept rotující vesmírné stanice kol , odkazující na Potočnikovu myšlenku. Ve 20. století však nebyl nikdy zahájen vývoj rotační stanice.

První vesmírná stanice, Saljut-1. Jak je vidět z odlétajícího Sojuzu 11

V roce 1971 Sovětský svaz vyvinul a vypustil první vesmírnou stanici na světě Saljut 1 . K sérii Almaz a Saljut nakonec přibyly Skylab , Mir a Tiangong-1 a Tiangong-2 . Hardware vyvinutý během počátečních sovětských snah zůstává v provozu, přičemž vyvinuté varianty obsahují značnou část ISS, obíhající dnes. Každý člen posádky zůstává na stanici několik týdnů nebo měsíců, ale jen zřídka déle než rok. Počínaje nešťastným letem posádky Sojuzu 11 na Saljut 1 byly na palubě vesmírných stanic stanoveny všechny nedávné záznamy o délce trvání lidského vesmírného letu. Záznam trvání jednoho vesmírného letu je 437,75 dne, stanovený Valeriem Polyakovem na palubě Miru v letech 1994 až 1995. V roce 2021 dokončili čtyři kosmonauti jednotlivé mise trvající více než rok, všichni na palubě Miru . Poslední vojenskou vesmírnou stanicí byl sovětský Saljut 5 , který byl vypuštěn v rámci programu Almaz a obíhal v letech 1976 až 1977.

Rané monolitické stanice (1971-1986)

Americká stanice Skylab 70. let minulého století

Rané stanice byly monolitické konstrukce, které byly postaveny a vypuštěny v jednom kuse, obecně obsahující všechny jejich zásoby a experimentální vybavení. Poté by byla vyslána posádka, aby se připojila ke stanici a prováděla výzkum. Poté, co byly zásoby vyčerpány, byla stanice opuštěna.

První vesmírnou stanicí byl Saljut 1 , který byl vypuštěn Sovětským svazem 19. dubna 1971. Počáteční sovětské stanice byly všechny označovány jako „Saljut“, ale mezi nimi byly dva odlišné typy: civilní a vojenský. Vojenské stanice, Saljut 2 , Saljut 3 a Saljut 5 , byly také známé jako stanice Almaz .

Civilní stanice Saljut 6 a Saljut 7 byly postaveny se dvěma dokovacími porty, které umožňovaly návštěvu druhé posádce a přinesly s sebou novou kosmickou loď; Soyuz trajektu mohl strávit 90 dní ve vesmíru, na kterém místě je potřebné, aby byla nahrazena čerstvým kosmické lodi Sojuz. To umožnilo posádce nepřetržitě řídit stanici. Americký Skylab (1973-1979) byl také vybaven dvěma dokovacími porty, jako stanice druhé generace, ale další port nebyl nikdy využit. Přítomnost druhého přístavu na nových stanicích umožnila přistavení zásobovacích vozidel Progress na stanici, což znamená, že by mohly být přivezeny čerstvé zásoby na pomoc dlouhodobým misím. Tento koncept byl rozšířen na Saljut 7, který „tvrdě zakotvil“ remorkérem TKS krátce předtím, než byl opuštěn; toto sloužilo jako důkaz koncepce využití modulárních vesmírných stanic. Pozdější Saljuti lze rozumně považovat za přechod mezi těmito dvěma skupinami.

Mir (1986-2001)

Země a stanice Mir

Na rozdíl od předchozích stanicích, sovětská kosmická stanice Mir měl modulární konstrukci ; byla spuštěna základní jednotka a k tomu byly později přidány další moduly, obvykle se specifickou rolí. Tato metoda umožňuje větší flexibilitu provozu a zároveň odstraňuje potřebu jediné nesmírně silné nosné rakety . Modulární stanice jsou také od počátku navrženy tak, aby jejich zásoby zajišťovala logistická podpůrná plavidla, což umožňuje delší životnost za cenu vyžadování pravidelného spouštění podpory.

Moduly se stále vyvíjejí na základě designu a schopností Mir .

Tiangong 1 a Tiangong 2 (2011-2019)

První čínská vesmírná laboratoř, Tiangong-1, byla vypuštěna v září 2011. Bez posádky Shenzhou 8 poté úspěšně provedlo automatické setkání a dokování v listopadu 2011. Shenzhou 9 s posádkou pak v červnu 2012 zakotvila u Tiangong-1, následně Shenzhou 10 s posádkou v roce 2013. Druhá vesmírná laboratoř Tiangong-2 byla spuštěna v září 2016, zatímco plán pro Tiangong-3 byl sloučen s Tiangong-2.

V květnu 2017 Čína informovala Úřad OSN pro záležitosti vesmíru, že nadmořská výška Tiangong-1 klesá a že brzy znovu vstoupí do atmosféry a rozpadne se. Předpokládá se, že reentry proběhne koncem března nebo začátkem dubna 2018. Podle čínského úřadu pro vesmírné inženýrství v Číně se Tiangong-1 vrátil 2. dubna 2018 v 00:15 UTC nad jižní Tichý oceán , severozápadně od Tahiti .

V červenci 2019 čínská kancelář kosmického inženýrství oznámila, že plánuje v blízké budoucnosti deorbitovat Tiangong-2, ale žádné konkrétní datum nebylo uvedeno. Stanice následně provedla kontrolovanou reentry dne 19. července a shořela nad jižním Tichým oceánem.

Proud

ISS (1998 – současnost)

Mezinárodní vesmírná stanice ve výstavbě
International Space Station Tiangong Space Station Mir Skylab Tiangong-2 Salyut 1 Salyut 2 Salyut 4 Salyut 6 Salyut 7
Výše uvedený obrázek obsahuje odkazy, na které lze kliknout
Porovnání velikostí mezi současnými a minulými vesmírnými stanicemi, jak se objevila v poslední době. Solární panely v modré barvě, tepelné radiátory v červené barvě. Stanice mají různé hloubky, které siluety nezobrazují.

ISS je rozdělena do dvou hlavních sekcí, ruského orbitálního segmentu (ROS) a amerického orbitálního segmentu (USOS). První modul Mezinárodní vesmírné stanice Zarya byl vypuštěn v roce 1998.

Moduly „druhé generace“ ruského orbitálního segmentu dokázaly vypustit na Proton , letět na správnou oběžnou dráhu a přistát samy bez lidského zásahu. Automaticky se vytvoří připojení pro energii, data, plyny a pohonné hmoty. Ruský autonomní přístup umožňuje sestavení vesmírných stanic před startem posádky.

Ruské moduly „druhé generace“ je možné překonfigurovat tak, aby vyhovovaly měnícím se potřebám. V roce 2009 uvažovala RKK Energia o odstranění a opětovném použití některých modulů ROS v Orbitálním pilotovaném shromáždění a experimentálním komplexu po dosažení konce mise pro ISS. V září 2017 však vedoucí Roskosmosu uvedl, že byla studována technická proveditelnost oddělení stanice za vzniku OPSEK a nyní se neplánuje oddělení ruského segmentu od ISS.

Naproti tomu hlavní americké moduly vypustily na raketoplánu a byly připojeny k ISS posádkami během EVA . V této době se také provádějí připojení pro elektrickou energii, data, pohon a chladicí kapaliny, což má za následek integrovaný blok modulů, který není určen k demontáži a musí být deorbitován jako jedna hmota.

Axiom Orbital Segment je plánováno obchodní úsek, které mají být přidány k ISS od poloviny 2020s. Společnost Axiom Space získala souhlas NASA pro tento podnik v lednu 2020. K Mezinárodní vesmírné stanici se připojí až tři moduly Axiom. První modul mohl být spuštěn nejpozději v roce 2024 a bude ukotven v předním portu Harmony , což vyžaduje přemístění PMA-2 . Axiom Space plánuje připojit ke svému prvnímu jádrovému modulu až dva další moduly a vyslat soukromé astronauty, aby moduly obývali. Moduly by se jednoho dne mohly odpojit do stanice Axiom podobným způsobem, jaký navrhoval ruský OPSEK.

Vesmírná stanice Tiangong (2021 - současnost)

Tiangong Space Station ( Číňan :天宫; pinyin : Tiangong ; rozsvícený ‚Nebeský palác‘), přičemž první modul, který byl zahájen dne 29. dubna 2021, je v nízké oběžné dráze kolem Země, 340 až 450 km nad Zemí na orbitální sklonu od 42 ° do 43 °. Jeho plánovaná výstavba celkem 11 starty v letech 2021-22 má rozšířit základní modul o dva laboratorní moduly, které mohou pojmout až šest členů posádky.

Vykreslování vesmírné stanice Tiangong v říjnu 2021
Vykreslování vesmírné stanice Tiangong v říjnu 2021

Plánované projekty

Tyto vesmírné stanice byly oznámeny jejich hostitelskou entitou a v současné době jsou v plánování, vývoji nebo výrobě. Zde uvedené datum spuštění se může změnit, protože budou k dispozici další informace.

název Subjekt Program Velikost posádky Datum spuštění Poznámky
Lunární brána Spojené státy NASA ESA CSA JAXA
Logo ESA simple.svg
Kanada
Japonsko
Artemis
4
Listopadu 2024 Sloužit jako vědní platformu a jako shromaždiště pro lunární přistání z NASA ‚s programem Artemis a pokračovací lidské mise na Mars .
Ruská orbitální čerpací stanice
(ROSS)
Rusko Roskosmos
TBD
2025
TBD Indie ISRO Program indických lidských vesmírných letů
3
~ 2030 Předseda ISRO K. Sivan v roce 2019 oznámil, že Indie se nepřipojí k Mezinárodní vesmírné stanici a místo toho sama postaví 20 tunovou vesmírnou stanici. Má být postaven v příštích 5-7 letech,
Lunární orbitální stanice
(LOS)
Rusko Roskosmos
TBD
po roce 2030
Stasiun Luar Angkasa Republik Indonesia (SLARI) Indonésie LAPAN
TBD
2030–2035

Zrušené projekty

Většina těchto stanic byla zrušena kvůli finančním potížím. Nicméně, Mir-2 byl sloučen k svobodě a tvořil východisko pro Mezinárodní kosmickou stanici .

název Subjekt Velikost posádky Poznámky
Laboratoř s lidskou posádkou 1–7 Spojené státy NASA 2 Zrušeno kvůli nadměrným nákladům v roce 1969
Skylab B Spojené státy NASA 3 Postaveno, ale spuštění zrušeno kvůli nedostatku financí. Nyní kousek muzea.
OPS-4 Sovětský svaz SSSR Postaveno, ale nikdy nebylo spuštěno, kvůli zrušení programu Almaz .
Svoboda Spojené státy NASA 14–16 Sloučeny, aby vytvořily základ Mezinárodní vesmírné stanice
Mir-2 Sovětský svaz SSSR Roskosmos
Rusko
2
Columbus MTFF Logo ESA simple.svg ESA 3 (návštěva od Hermes )
Galaxie Spojené státy Bigelow Aerospace Robotický Zrušeno kvůli rostoucím nákladům a schopnosti uzemnit test klíčových subsystémů Galaxy
Almaz komerční Spojené království Excalibur Almaz 4 a více Nedostatek financí.
OPSEK Rusko Roskosmos Více než 2 Zrušeno v roce 2017. Komponenty OPSEK místo toho zůstanou připojeny k ISS.

Architektura

Astronauti vyhlížejí z Destiny Laboratory, 2001
Astronaut si užívá horkou koupel ve čtvrtích posádky orbitální dílny (OWS) klastru vesmírné stanice Skylab na oběžné dráze Země . Při zavádění sprchového zařízení je sprchový závěs vytažen z podlahy a připevněn ke stropu. Voda protéká tlačítkovou sprchovou hlavicí připojenou k flexibilní hadici. Voda je odebírána vakuovým systémem.

Byly létány dva typy vesmírných stanic: monolitické a modulární. Monolitické stanice se skládají z jednoho vozidla a jsou vypouštěny jednou raketou. Modulární stanice se skládají ze dvou nebo více samostatných vozidel, která jsou vypuštěna nezávisle a ukotvena na oběžné dráze. Modulární stanice jsou v současnosti upřednostňovány kvůli nižším nákladům a větší flexibilitě. Oba typy lze tankovat nákladními plavidly, jako je například Progress .

Vesmírná stanice je komplexní vozidlo, které musí zahrnovat mnoho vzájemně souvisejících subsystémů, včetně struktury, elektrické energie, tepelné regulace, určování a řízení polohy , orbitální navigace a pohonu, automatizace a robotika, výpočetní technika a komunikace, podpora životního prostředí a života, vybavení posádky a přeprava posádky a nákladu. Stanice musí plnit užitečnou roli, která řídí požadované schopnosti.

Materiály

Vesmírné stanice jsou často vyrobeny z trvanlivých materiálů, které musí po velmi dlouhou dobu odolávat kosmickému záření , vnitřnímu tlaku, mikrometeoroidům a tepelným účinkům slunce a chladných teplot. Obvykle jsou vyrobeny z nerezové oceli , titanu a vysoce kvalitních slitin hliníku s vrstvami izolace, jako je kevlar, jako ochrana balistického štítu.

Obyvatelnost

Video z aktivit na Mezinárodní vesmírné stanici a v jejím okolí

Prostředí vesmírné stanice představuje pro lidskou obyvatelnost řadu výzev, včetně krátkodobých problémů, jako jsou omezené zásoby vzduchu, vody a potravin a potřeba nakládat s odpadním teplem , a dlouhodobých, jako je beztížnost a relativně vysoká úroveň ionizujícího záření . Tyto podmínky mohou vytvářet dlouhodobé zdravotní problémy pro obyvatele prostor stanic, včetně svalové atrofie , zhoršení kostí , poruchy rovnováhy , poruchy zraku , a zvýšené riziko rakoviny .

Budoucí vesmírná stanoviště se mohou pokusit tyto problémy vyřešit a mohla by být navržena pro okupaci po týdnech nebo měsících, které současné mise obvykle trvají. Možná řešení zahrnují vytvoření umělé gravitace byla provedena rotujícího dílu , zahrnutí stínění proti záření , a vývoj na místě zemědělských ekosystémech. Některé návrhy mohou dokonce pojmout velké množství lidí a stát se v podstatě „městy ve vesmíru“, kde by lidé bydleli polotrvale.

Mikrobiologie životního prostředí

Formy vyvíjející se na palubě vesmírných stanic mohou produkovat kyseliny, které degradují kov, sklo a gumu. Navzdory rozšiřujícímu se spektru molekulárních přístupů k detekci mikroorganismů zůstávají rychlé a robustní způsoby hodnocení diferenciální životaschopnosti mikrobiálních buněk jako funkce fylogenetické linie nepolapitelné.

Viz také

Reference

Bibliografie

externí odkazy