O QUE é A ESTAçãO ESPACIAL INTERNACIONAL?

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Após as missões históricas Apollo, que viram humanos pisar em outro corpo celeste pela primeira vez na história, a NASA e a Agência Espacial Russa (Roscosmos) começaram a mudar suas prioridades da exploração espacial pioneira e começaram a se concentrar no desenvolvimento de longo prazo. capacidades no espaço. Nas décadas seguintes (das décadas de 1970 a 1990), ambas as agências começaram a construir e implantar estações espaciais, cada uma maior e mais complexa que a anterior.

A mais recente e a maior delas é a Estação Espacial Internacional (ISS), uma instalação científica que reside na órbita da Terra Baixa em todo o planeta. Esta estação espacial é a maior e mais sofisticada instalação de pesquisa em órbita já construída, e é tão grande que pode ser vista a olho nu. O ponto central de sua missão é a ideia de promover a cooperação internacional em prol do avanço da ciência e da exploração espacial.

Origem:

O planejamento da ISS começou na década de 1980 e baseou-se em parte nos sucessos da estação espacial Mir da Rússia, no Skylab da NASA e no programa de ônibus espaciais. Esperava-se que esta estação permitisse a futura utilização da órbita baixa da Terra e seus recursos e servisse como base intermediária para novos esforços de exploração na Lua, missão em Marte e além.

Em maio de 1982, a NASA estabeleceu a força-tarefa da Estação Espacial, encarregada de criar uma estrutura conceitual para essa estação espacial. No final, o plano da ISS que surgiu foi o culminar de vários planos diferentes para uma estação espacial - que incluíam Liberdade e os soviéticos Mir-2 conceitos, bem como do JapãoKibo laboratório e da Agência Espacial Européia Columbus laboratório.

o Liberdade O conceito pedia que uma estação espacial modular fosse implantada em órbita, onde serviria como a contraparte do sistema soviético. Salyut e Mir estações espaciais. Nesse mesmo ano, a NASA procurou a Agência Aeroespacial e de Exploração Japonesa (JAXA) para participar do programa com a criação do Kibo, também conhecido como módulo de experiência japonês.

A Agência Espacial Canadense foi abordada de maneira semelhante em 1982 e foi solicitada a fornecer suporte robótico para a estação. Graças ao sucesso do Canadarm, que era parte integrante do Programa de Ônibus Espacial, a CSA concordou em desenvolver componentes robóticos que ajudariam no encaixe, na manutenção e nos astronautas nas caminhadas espaciais.

Em 1984, a ESA foi convidada a participar na construção da estação com a criação do Columbus laboratório - um laboratório de pesquisa e experimental especializado em ciência dos materiais. Construção de ambos Kibo e Columbus foram aprovados em 1985. Como o programa espacial mais ambicioso da história de qualquer agência, o desenvolvimento desses laboratórios era visto como central para a Europa e a capacidade espacial emergente do Japão.

Em 1993, o vice-presidente americano Al Gore e o primeiro-ministro russo Viktor Chernomyrdin anunciaram que estariam reunindo os recursos destinados a criar Liberdade e Mir-2. Em vez de duas estações espaciais separadas, os programas trabalhariam em colaboração para criar uma única estação espacial - que mais tarde foi denominada Estação Espacial Internacional.

Construção:

A construção da ISS foi possível com o apoio de várias agências espaciais federais, incluindo NASA, Roscosmos, JAXA, CSA e membros da ESA - especificamente Bélgica, Dinamarca, França, Espanha, Itália, Alemanha, Holanda, Noruega e Noruega. , Suíça e Suécia. A Agência Espacial Brasileira (AEB) também contribuiu para o esforço de construção.

A construção orbital da estação espacial começou em 1998, após as nações participantes assinarem o Acordo Intergovernamental da Estação Espacial (IGA), que estabeleceu uma estrutura legal que enfatizava a cooperação baseada no direito internacional. As agências espaciais participantes também assinaram os Quatro Memorandos de Entendimentos (MoUs), que estabelecem suas responsabilidades no projeto, desenvolvimento e uso da estação.

O processo de montagem começou em 1998 com a implantação do ‘Zarya ' ("Sunrise" em russo) Módulo de controle ou bloco funcional de carga. Construído pelos russos com financiamento dos EUA, este módulo foi projetado para fornecer a propulsão e energia inicial da estação. O módulo pressurizado - que pesava mais de 19.300 kg (42.600 libras) - foi lançado a bordo de um foguete russo Proton em novembro de 1998.

Em 4 de dezembro, o segundo componente - o 'Unidade' Nó - foi colocado em órbita pelo ônibus espacial Esforço (STS-88), juntamente com dois adaptadores pressurizados. Este nó foi um dos três - Harmonia e Tranquilidade sendo os outros dois - que formariam o casco principal da ISS. No domingo, 6 de dezembro, foi acoplado a Zarya pela equipe do STS-88 dentro do compartimento de carga útil do ônibus.

As próximas parcelas ocorreram no ano de 2000, com a implantação do Zvezda Módulo de Serviço (o primeiro módulo de habitação) e várias missões de fornecimento conduzidas pelo Ônibus Espacial Atlantis. O ônibus espacial Descoberta (STS-92) também entregou às estações o terceiro acoplamento pressurizado adaptado e uma antena de banda Ku em outubro. No final do mês, a primeira equipe da Expedition foi lançada a bordo de um foguete Soyuz, que chegou em 2 de novembro.

Em 2001, o 'Destino' Módulo de Laboratório e 'Pirs' O compartimento de ancoragem foi entregue. Os racks modulares que fazem parte do Destino também foram enviados usando o MPLM (Raffaello Multi-Purpose Logistic Modules) a bordo do ônibus espacial Esforçoe coloque-o no lugar usando o braço robótico Canadarm2. Em 2002, racks adicionais, segmentos de treliças, matrizes solares e o Sistema Móvel Móvel para o Sistema de Manutenção Móvel da Estação foram entregues.

Em 2007, o Parlamento Europeu Harmonia O módulo foi instalado, o que permitiu a adição dos laboratórios Columbus e Kibo - os quais foram adicionados em 2008. Entre 2009 e 2011, a construção foi finalizada com a adição do módulo russo de mini-pesquisa-1 e -2 (MRM1 e MRM2), o "Tranquilidade" Nó, o Módulo de Observação da Cúpula, o Leonardo Módulo Multiuso Permanente e o conjunto de tecnologias Robonaut 2.

Nenhum módulo ou componente adicional foi adicionado até 2016, quando a Bigelow Aersopace instalou seu Módulo de Atividade Expansível Bigelow (BEAM). Ao todo, foram necessários 13 anos para construir a estação espacial, estimada em US $ 100 bilhões, e exigiu mais de 100 lançamentos de foguetes e ônibus espaciais e 160 caminhadas espaciais.

No momento em que escrevemos este artigo, a estação foi ocupada continuamente por um período de 16 anos e 74 dias desde a chegada da Expedição 1 em 2 de novembro de 2000. Esta é a presença humana mais longa e contínua em baixa órbita terrestre, ultrapassando a posição de Mir. registro de 9 anos e 357 dias.

Finalidade e objetivos:

O principal objetivo da ISS é quádruplo: conduzir pesquisas científicas, promover a exploração espacial, facilitar a educação e o alcance e promover a cooperação internacional. Esses objetivos são apoiados pela NASA, Agência Espacial Federal Russa (Roscomos), Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), Agência Espacial Canadense (CSA) e Agência Espacial Européia (ESA), com apoio adicional de outras nações e instituições .

No que diz respeito à pesquisa científica, a ISS oferece um ambiente único para a realização de experimentos sob condições de microgravidade. Enquanto naves espaciais tripuladas fornecem uma plataforma limitada que só é implantada no espaço por um período limitado de tempo, a ISS permite estudos de longo prazo que podem durar anos (ou mesmo décadas).

Muitos projetos diferentes e contínuos estão sendo conduzidos a bordo da ISS, que são possíveis com o apoio de uma equipe de seis astronautas em tempo integral e uma continuidade de veículos visitantes (o que também permite o reabastecimento e a rotação da tripulação). Os cientistas da Terra têm acesso aos seus dados e são capazes de se comunicar com as equipes científicas através de vários canais.

Os muitos campos de pesquisa realizados a bordo da ISS incluem astrobiologia, astronomia, pesquisa humana, ciências da vida, ciências físicas, clima espacial e meteorologia. No caso do clima espacial e da meteorologia, a ISS está em uma posição única para estudar esses fenômenos porque está na LEO. Aqui, ele tem um curto período orbital, permitindo testemunhar o clima em todo o mundo várias vezes em um único dia.

Também é exposto a coisas como raios cósmicos, vento solar, partículas subatômicas carregadas e outros fenômenos que caracterizam um ambiente espacial. As pesquisas médicas a bordo da ISS concentram-se amplamente nos efeitos a longo prazo da microgravidade nos organismos vivos - particularmente seus efeitos na densidade óssea, degeneração muscular e função do órgão - que é intrínseco às missões de exploração espacial de longo alcance.

A ISS também realiza pesquisas que são benéficas para os sistemas de exploração espacial. Sua localização no LEO também permite o teste de sistemas de naves espaciais necessárias para missões de longo alcance. Ele também fornece um ambiente em que os astronautas podem obter experiência vital em termos de operações, serviços de manutenção e reparo - que são igualmente cruciais para missões de longo prazo (como a missão à Lua e Marte).

A ISS também oferece oportunidades de educação, graças à participação em experimentos, onde os alunos são capazes de projetar experimentos e ver como as equipes da ISS os realizam. Os astronautas da ISS também podem participar das salas de aula por meio de link de vídeo, comunicações por rádio, email e vídeos / episódios educacionais na web. Várias agências espaciais também mantêm materiais educacionais para download com base nas experiências e operações da ISS.

O alcance educacional e cultural também se enquadra no mandato da ISS. Essas atividades são conduzidas com a ajuda e o apoio das agências espaciais federais participantes e são projetadas para incentivar a educação e o treinamento de carreira nos campos STEM (Ciência, Técnico, Engenharia, Matemática).

Um dos exemplos mais conhecidos disso são os vídeos educacionais criados por Chris Hadfield - o astronauta canadense que serviu como comandante da Expedição 35 a bordo da ISS - que narrava as atividades cotidianas dos astronautas da ISS. Ele também direcionou muita atenção às atividades da ISS, graças à sua colaboração musical com as Barenaked Ladies e Wexford Gleeks - intituladas "I.S.S. (Alguém está cantando) ”(mostrado acima).

Seu vídeo, uma capa de "Space Oddity" de David Bowie, também ganhou elogios. Além de chamar mais atenção para a ISS e suas operações de tripulação, também foi um feito importante, já que foi o único videoclipe a ser filmado no espaço!

Operações a bordo do ISS:

Conforme observado, a ISS é facilitada por equipes rotativas e lançamentos regulares que transportam suprimentos, experimentos e equipamentos para a estação. Estes assumem a forma de veículos com e sem tripulação, dependendo da natureza da missão. As tripulações são geralmente transportadas a bordo da espaçonave Russian Progress, que são lançadas através de foguetes Soyuz a partir do Cosmódromo de Baikonur, no Cazaquistão.

Roscosmos realizou um total de 60 viagens à ISS usando a sonda Progress, enquanto 40 lançamentos separados foram realizados usando foguetes Soyuz. Também foram feitos 35 vôos para a estação usando os agora lançados ônibus espaciais da NASA, que transportavam tripulação, experimentos e suprimentos. A ESA e a JAXA realizaram 5 missões de transferência de carga, usando o Veículo de Transferência Automatizado (ATV) e o Veículo de Transferência H-II (HTV), respectivamente.

Nos últimos anos, empresas aeroespaciais privadas como SpaceX e Orbital ATK foram contratadas para fornecer missões de reabastecimento à ISS, o que fizeram usando suas naves espaciais Dragon e Cygnus. Embarcações adicionais, como a espaçonave Crew Dragon da SpaceX, deverão fornecer transporte de tripulação no futuro.

Paralelamente ao desenvolvimento de foguetes reutilizáveis do primeiro estágio, esses esforços estão sendo realizados em parte para restaurar a capacidade de lançamento doméstico nos EUA. Desde 2014, as tensões entre a Rússia e os EUA têm levado a preocupações crescentes sobre o futuro da cooperação russo-americana com programas como o ISS.

As atividades da tripulação consistem na realização de experimentos e pesquisas consideradas vitais para a exploração espacial. Essas atividades estão agendadas das 06:00 às 21:30 horas UTC (Horário Universal Coordenado), com intervalos para café da manhã, almoço, jantar e conferências regulares da tripulação. Cada membro da tripulação tem seu próprio alojamento (que inclui um saco de dormir amarrado), dois dos quais estão localizados no Zvezda Módulo e mais quatro instalados no Harmonia.

Durante as "horas noturnas", as janelas são cobertas para dar a impressão de escuridão. Isso é essencial, pois a estação experimenta 16 nascer e pôr do sol por dia. Todos os dias são agendados dois períodos de exercício de 1 hora cada para garantir que os riscos de atrofia muscular e perda óssea sejam minimizados. O equipamento para exercícios inclui duas esteiras, o Advanced Resistive Exercise Device (ARED) para treinamento com pesos simulado e uma bicicleta ergométrica.

A higiene é mantida graças aos jatos de água e sabão dispensados nos tubos, bem como lenços umedecidos, xampu sem enxágue e pasta de dentes comestível. O saneamento é fornecido por dois banheiros espaciais - ambos de design russo - a bordo do Zvezda e Tranquilidade Módulos. Semelhante ao que estava disponível a bordo do ônibus espacial, os astronautas se prendem à sanita e a remoção de resíduos é realizada com um orifício de sucção a vácuo.

Os resíduos líquidos são transferidos para o Sistema de Recuperação de Água, onde são convertidos novamente em água potável (sim, os astronautas bebem sua própria urina, de certa forma!). Os resíduos sólidos são coletados em sacos individuais armazenados em um recipiente de alumínio, que são transferidos para a espaçonave acoplada para descarte.

Os alimentos a bordo da estação consistem principalmente de refeições liofilizadas em sacos plásticos selados a vácuo. Os produtos enlatados estão disponíveis, mas são limitados devido ao seu peso (o que os torna mais caros para transportar). Frutas e legumes frescos são trazidos durante as missões de reabastecimento, e uma grande variedade de temperos e condimentos é usada para garantir que a comida seja saborosa - o que é importante, pois um dos efeitos da microgravidade é uma diminuição do paladar.

Para evitar derramamentos, bebidas e sopas são contidas em pacotes e consumidas com um canudo. Os alimentos sólidos são consumidos com uma faca e um garfo, que são presos a uma bandeja com ímãs para impedir que flutuem, enquanto as bebidas são fornecidas em pó desidratado e depois misturadas com água. Quaisquer alimentos ou migalhas que flutuam para longe devem ser coletados para impedir que entupam os filtros de ar e outros equipamentos.

Perigos:

A vida a bordo da estação também traz consigo um alto grau de risco. Estes vêm na forma de radiação, os efeitos a longo prazo da microgravidade no corpo humano, os efeitos psicológicos de estar no espaço (ou seja, distúrbios de estresse e sono) e o perigo de colisão com detritos espaciais.

Em termos de radiação, objetos no ambiente da Órbita da Terra Baixa são parcialmente protegidos da radiação solar e dos raios cósmicos pela magnetosfera da Terra. No entanto, sem a proteção da atmosfera da Terra, os astronautas ainda são expostos a cerca de 1 milésimo de dia por dia, o que equivale ao que uma pessoa na Terra é exposta durante o curso de um ano.

Como resultado, os astronautas correm um risco maior de desenvolver câncer, sofrer danos no DNA e no cromossomo e diminuir a função do sistema imunológico. Daí a necessidade de blindagem protetora e drogas a bordo da estação, bem como protocolos para limitar a exposição. Por exemplo, durante a atividade de erupção solar, as equipes podem procurar abrigo no segmento orbital russo mais fortemente blindado da estação.

Como já observado, os efeitos da microgravidade também afetam os tecidos musculares e a densidade óssea. De acordo com um estudo de 2001 realizado pelo Human Research Program (HRP) da NASA - que pesquisou os efeitos no corpo de um astronauta Scott Kelly depois de passar um ano a bordo da ISS - a perda de densidade óssea ocorre a uma taxa superior a 1% ao mês.

Da mesma forma, um relatório do Johnson Space Center - intitulado "Atrofia Muscular" - afirmou que os astronautas sofrem até 20% de perda de massa muscular em vôos espaciais com duração de apenas cinco a 11 dias. Além disso, estudos mais recentes indicaram que os efeitos a longo prazo de estar no espaço também incluem função orgânica diminuída, metabolismo diminuído e visão reduzida.

Por causa disso, os astronautas se exercitam regularmente para minimizar a perda de músculos e ossos, e seu regime nutricional é projetado para garantir os nutrientes adequados para manter o funcionamento adequado dos órgãos. Além disso, os efeitos à saúde a longo prazo e estratégias adicionais para combatê-los ainda estão sendo investigados.

Mas talvez o maior risco ocorra na forma de lixo em órbita - também conhecido como. detritos espaciais. Atualmente, existem mais de 500.000 pedaços de detritos que estão sendo rastreados pela NASA e outras agências enquanto orbitam a Terra. Estima-se que 20.000 deles sejam maiores que uma bola de softball, enquanto o restante tem o tamanho de uma pedra. No total, é provável que existam muitos milhões de fragmentos em órbita, mas a maioria é tão pequena que não pode ser rastreada.

Esses objetos podem viajar a velocidades de até 28.163 km / h (17.500 mph), enquanto a ISS orbita a Terra a uma velocidade de 27.600 km / h (17,200 mph). Como resultado, uma colisão com um desses objetos pode ser catastrófica para a ISS. As estações são naturalmente blindadas para suportar impactos de pequenos fragmentos de detritos e micro-meteoróides - e essa blindagem é dividida entre o segmento orbital russo e o segmento orbital americano.

No USOS, a blindagem consiste em uma fina folha de alumínio que é mantida afastada do casco. Essa folha faz com que os objetos se quebrem em uma nuvem, dispersando assim a energia cinética do impacto antes que ele atinja o casco principal. No ROS, a blindagem assume a forma de uma tela alveolar de plástico carbono, uma tela alveolar de alumínio e pano de vidro, todos espaçados sobre o casco.

É menos provável que a blindagem do ROS seja perfurada, por isso a tripulação se muda para o ROS sempre que uma ameaça mais séria se apresenta. Mas, quando confrontada com a possibilidade de um impacto de um objeto maior que está sendo rastreado, a estação executa o que é conhecido como Manobra de Prevenção de Detritos (DAM). Nesse caso, os propulsores no segmento orbital russo disparam para alterar a altitude orbital da estação, evitando assim os detritos.

Futuro da ISS:

Dada sua dependência da cooperação internacional, tem havido preocupação nos últimos anos - em resposta às crescentes tensões entre a Rússia, os Estados Unidos e a OTAN - em relação ao futuro da Estação Espacial Internacional. No entanto, por enquanto, as operações a bordo da estação são seguras, graças aos compromissos assumidos por todos os principais parceiros.

Em janeiro de 2014, o governo Obama anunciou que estenderia o financiamento para a parte dos EUA da estação até 2024. A Roscosmos endossou essa extensão, mas também expressou sua aprovação para um plano que usaria elementos do segmento orbital russo para construir uma nova estação espacial russa.

Conhecida como Complexo Orbital de Montagem e Experimentação Pilotada (OPSEK), a estação proposta serviria como uma plataforma de montagem para espaçonaves tripuladas que viajam para a Lua, Marte e o Sistema Solar externo. Também houve tentativas de anúncios feitos por autoridades russas sobre um possível esforço colaborativo para construir um futuro substituto para a ISS. No entanto, a NASA ainda não confirmou esses planos.

Em abril de 2015, o governo canadense aprovou um orçamento que incluía financiamento para garantir a participação da CSA com a ISS até 2024. Em dezembro de 2015, JAXA e NASA anunciaram seus planos para uma nova estrutura cooperativa para a Estação Espacial Internacional (ISS), que incluiu o Japão estendendo sua participação até 2024. Em dezembro de 2016, a ESA também se comprometeu a estender sua missão até 2024.

A ISS representa um dos maiores esforços colaborativos e internacionais da história, sem mencionar um dos maiores empreendimentos científicos. Além de fornecer um local para experimentos científicos cruciais que não podem ser realizados aqui na Terra, também está realizando pesquisas que ajudarão a humanidade a dar seus próximos grandes saltos no espaço - ou seja, missão a Marte e além!

Além de tudo isso, tem sido uma fonte de inspiração para inúmeros milhões que um dia sonham em ir para o espaço! Quem sabe que grandes empreendimentos a ISS permitirá antes de finalmente ser desativada - provavelmente daqui a algumas décadas?

Escrevemos muitos artigos interessantes sobre a ISS aqui na Space Magazine. A Estação Espacial Internacional alcança 15 anos de presença humana contínua em órbita, Guia para iniciantes em como ver a Estação Espacial Internacional, faça uma caminhada espacial virtual em 3D fora da Estação Espacial Internacional, da Estação Espacial Internacional e das Imagens da Estação Espacial.

Para mais informações, consulte o Guia de Referência da NASA para a ISS e este artigo sobre o 10º aniversário da estação espacial.

Astronomy Cast também tem episódios relevantes sobre o assunto. Aqui estão as perguntas: uma lua desbloqueada, energia em buracos negros e a órbita da estação espacial e episódio 298: estações espaciais, parte 3 - estação espacial internacional.

Fontes: