Uluslararası Uzay İstasyonu Nasıl Çalışır?

Sabah uyandığınızı, pencerenizden dışarı baktığınızı ve Dünya'nın uçsuz bucaksız mavi ufkunu ve uzayın karanlığını gördüğünüzü hayal edin . Dünyamız altınızda uzanıyor. Her 90 dakikada bir Dünya'nın yörüngesinde dolaşırken dağlar, göller ve okyanuslar hızla değişen güzel bir manzara akıntısında geçer. Bir bilim kurgu romanından çıkmış gerçek dışı bir şeye benziyor, değil mi? Uluslararası Uzay İstasyonu'nun (ISS) mürettebatı için bu bir gerçektir.

1984 yılında, Başkan Ronald Reagan , Amerika Birleşik Devletleri tarafından diğer birkaç ülkeyle işbirliği içinde kalıcı olarak yerleşik, hükümet ve endüstri destekli bir uzay istasyonu inşa edilmesini önerdi. Dört yıl sonra ABD, Kanada, Japonya ve Avrupa Uzay Ajansı ile güçlerini birleştirdi (daha sonra Birleşik Krallık, Fransa, Belçika, İtalya, Hollanda, Danimarka, Norveç, İspanya, İsviçre, İsveç ve Batı Almanya tarafından yönetilen bir program) ) bu istasyonu gerçeğe dönüştürmek için [kaynak: NASA ].

Katılımcı ülkelerin listesi 1990'larda Rusya ve Brezilya'nın projeye katılmasıyla artacak, ancak Brezilya sonunda 2007'de ISS ile bağlarını kesecek [kaynak: Gizmodo Brezilya ].

NASA , ISS'nin yapımını koordine etmede başı çekti ve bugün ISS, yaşam, fiziksel, yeryüzü ve malzeme bilimlerindeki deneyler için yörünge laboratuvarı olarak hizmet veriyor. Yörüngedeki montajı 1998'de başladı ve 2000'den beri sürekli olarak astronotlar tarafından işgal ediliyor [kaynak: NASA ].

ISS, birbirine bağlı çok çeşitli hava kilitleri, yerleştirme bağlantı noktaları ve basınçlı modüller [kaynak: NASA ] içerir. Kasım 2019 itibarıyla, istasyonda [kaynak: NASA ] toplam 222 uzay yürüyüşü gerçekleştirildi .

ISS, en az 2024 yılına kadar fon almaya devam edecek. Şimdiye kadar, bu yıldız projesi, katılan ülkelere 100 milyar dolardan fazla mal oldu - ve NASA, buna yılda 3 ila 4 milyar dolar harcıyor [kaynak: Greenfieldboyce ].

Bu makalede, ISS'nin bölümlerine, uzayda insanlar için kalıcı bir ortamı nasıl koruduğuna, nasıl güçlendirildiğine, ISS'de yaşamanın ve çalışmanın nasıl bir şey olduğuna ve tam olarak nasıl kullanacağımıza bakacağız. ISS. İlk önce parçaları ve montajı ile başlayacağız.

1. Uluslararası Uzay İstasyonu Parçaları ve Montajı
2. Uzayda Kalıcı Bir Ortamı Sürdürmek
3. ISS: Güç, Tahrik ve İletişim
4. ISS'de Yaşam
5. ISS'de Çalışma
6. ISS'nin Geleceği

Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) Bina çocuğun bir oyuncağın bina gibi fazla LEGO veya K'NEX yapı taşı seti. Ancak bu oyuncaklar ölçek olarak küçük olma eğilimindeyken, ISS binlerce ve binlerce parça [kaynak: Hollingham ] içerir.

Ana bileşenlerden bazıları aşağıda listelenmiştir:

ISS'nin montajı Kasım 1998'de bir Rus proton roketinin ilk modül olan Fonksiyonel Kargo Bloğu'nu (Zarya) yörüngeye yerleştirmesiyle başladı. ISS'nin ilki olan üç kişilik bir mürettebat, 31 Ekim 2000'de Rusya'dan fırlatıldı. Mürettebat, ISS'de sistemleri etkinleştirerek ve deneyler yaparak dört ay 17 gün geçirdi.

O zamandan beri, birçok uzay aracı ISS'nin parçalarını yörüngeye taşıdı ve montajı ilerledi. Bu süre zarfında, ISS sürekli olarak görevlendirildi - bu yazı itibariyle, 61 astronot seferi istasyona başarıyla ulaştı.

İstasyonun mevcut ekibi 3 Ekim 2019'u devraldı. Bu cesur erkekler ve kadınlar ISS Expedition 61'in üyeleridir ve Şubat 2020'ye kadar uzayda kalmaları planlanıyor. Bu noktada dizginleri Expedition'a devredecekler. 62 [kaynak: NASA ].

Ev ofisler giderken, ISS oldukça büyük. 357 fit (108,8 metre) uzunluğunda, yukarıda bahsedilen kiriş neredeyse bir Amerikan futbol sahası kadar uzundur. ISS ayrıca 240 fit (73 metre) kanat açıklığına sahip çok sayıda geniş, dikdörtgen güneş paneli seti içerir. Ağırlık açısından istasyon, terazileri 925.335 pound (419.725 kilogram) olarak değiştiriyor. Ve gemide 13.696 fit küp (388 metreküp) yaşanabilir alan var, bu rakam başka bir geminin yanaştığı her seferinde artıyor [kaynak: NASA ].

Saatte 17.227 mil (saatte 27.724 kilometre) gibi yüksek hızda seyahat eden ISS, Dünya yüzeyinin üzerinde ortalama 248 mil (400 kilometre) yükseklikte yörüngede dönüyor [kaynaklar: Conners ve Howell ].

Bunlar oldukça etkileyici özellikler, ancak belki daha da etkileyici olan, ISS'nin yaşanabilir bir çevreyi nasıl koruduğudur.

Uzayda kalıcı bir ortamın sürdürülmesi, birçoğumuzun Dünya'da burada doğal olarak kabul ettiği şeyleri gerektirir: temiz hava, su, yiyecek, rahat (ve yaşanabilir) bir iklim - hatta atıkların uzaklaştırılması ve yangından korunma.

Önce havadan konuşalım. Hepimizin oksijene ihtiyacı var, bu yüzden ISS'nin bunu sağlamak için birkaç yöntemi var. Bir teknik, oksijenin Dünya'dan uzay aracıyla taşınmasıdır. İkmal servisleri düzenli aralıklarla yedekte taze oksijen ile gelir; can veren unsur ISS'deki [kaynak: Starr ] basınçlı tanklara bırakılır .

ISS ayrıca geri dönüştürülmüş sudan solunabilir oksijen yapan sistemlere sahiptir . Elektroliz kullanarak, bu cihazlardan bazıları suyu hidrojen ve oksijen gazına böler. Daha sonra, birincisi istenmeyen bir bileşikle birleştirilir: karbondioksit (CO2). İnsanlar doğal olarak bu renksiz gazı solurlar, ancak çok fazla solumak sağlığınız için tehlikelidir.

Dünyada bu genellikle bir sorun değildir çünkü bitkiler CO2 emer. Yine de ISS'de bahçecilik alanı sınırlıdır ve bu da mühendisleri fazla karbondioksiti gidermek için başka yollar bulmaya zorlamaktadır. Elektroliz işlemi başladıktan sonra, hidrojenin bir kısmı biriken CO2 ile reaksiyona girer. Bu etkileşimin bir yan ürünü, uzaya salınan metan gazıdır. Bu arada, geri kazanılan oksijen ISS hava kaynağına girer [kaynak: Starr ].

Bu devam ederken, bu mekanizmalardan bazıları ekshale edilen havayı yeniden paketlediğinden içme suyu geri dönüştürülür. Su ayrıca ter, yoğunlaşma ve idrar toplanarak geri kazanılır. (. Ayrıca, bazı mürettebat üyelerinin tuvalet ve duş suyun yeniden gelen su almak) Douglas H. Wheelock Eğer ISS gemiye konum New York Timesin 2015 anlattı astronot gibi, "Dünkü kahve yarının kahve" [kaynak: Schwartz ] .

Avrupa Uzay Ajansı'na göre, ISS'deki suyun yüzde 80 kadarı geri dönüştürülüyor. Şu anda, ESA ve NASA - mükemmelleştirilirse - ISS'ye su ve oksijen nakliyesi ihtiyacını tamamen ortadan kaldırabilecek kapalı döngü yaşam destek sistemleri üzerinde çalışıyorlar. Bu teknolojiyi kırmak, gelecekte uzun mesafeli uzay yolculuğunun anahtarı olabilir [kaynak: ESA ].

Tamam, peki ya yemek? Gemide yetiştirilen bazı yenilebilir bitkiler dışında , mürettebat gıda tedarikinin çoğu için rutin teslimatlara güveniyor. Pek çok menü öğesi, düşük yerçekimli ortamda [kaynaklar: Lemonick ve Preston ] uzaklaşmasınlar diye yemek yüzeylerine Velcro ile yapıştırılan özel olarak tasarlanmış paketler halinde gelir .

Yaşanabilir bir sıcaklığı korumak başka bir büyük endişe kaynağıdır. ISS, gezegenimizin karanlık ve güneşli taraflarında sırasıyla -128 santigrat derece (-200 derece Fahrenheit) ve 93 santigrat derece (200 derece Fahrenheit) sıcaklıklara dayanmalıdır.

ISS, diğer şeylerin yanı sıra, iç sıcaklığı düzenlemek için ısıtıcılar, yalıtım ve sıvı amonyak sirkülasyon döngüleri kullanır. Radyatörler, istasyondaki bazı makinelerin ürettiği aşırı ısıyı serbest bırakmaya yardımcı olur [kaynak: NASA ].

Herhangi bir ev gibi ISS de temiz tutulmalıdır. Bu, özellikle yüzen kir ve döküntülerin bir tehlike oluşturabileceği uzayda önemlidir. Astronotlar yüzeyleri, filtreleri ve kendilerini temizlemek için çeşitli mendiller, deterjanlar ve vakumlar kullanırlar. Çöpler torbalarda toplanır, bir tedarik gemisinde istiflenir ve Dünya'ya geri gönderilir veya yakılır [kaynaklar: Anderson ve NASA ].

ISS'de Yangından Korunma

Yangın, uzaydaki en tehlikeli tehlikelerden biridir. Astronot Jerry Linenger'in Mir'de kaldığı süre boyunca bir yangın çıktı. Mir ekibi yangını söndürdü, ancak istasyon hasar görmeden önce değil. Yangınları tespit etmek ve bastırmak için ISS, duman dedektörlerine, bilgisayarlı alarm sistemlerine, yangın söndürücülere ve taşınabilir solunum cihazlarına [kaynak: Frost ] sahiptir.

ISS temelde büyük bir uzay aracıdır. Bu nedenle uzayda hareket edebilmeli, ekibi yerdeki kontrolörlerle iletişimi sürdürmeli ve tüm bunları başarmak için güce ihtiyacı var.

Evlerimizi işletmek için elektrik gücüne sahip olduğumuzu varsayıyoruz. Örneğin, kahve makinenizi kullanmak için, hiç düşünmeden duvara takmanız yeterlidir. Evinizde olduğu gibi, ISS'nin tüm yerleşik sistemleri elektrik gücü gerektirir. Sekiz büyük güneş paneli, güneşten elektrik enerjisi sağlar . Her dizi 240 fit (73 metre) uzunluğundadır ve - kümülatif olarak konuşursak - yaklaşık 27.000 fit karelik (2.500 metrekare) bir alanı kaplarlar [kaynak: NASA ].

Her dizinin üzerinde iki adet güneş pili örtüsü vardır. Her bir örtü, diziyi katlamak veya oluşturmak için uzayıp geri çekilebilen bir teleskopik direğin bir tarafındadır. Direk, güneş hücrelerini güneş ışığına [kaynak: NASA ] bakacak şekilde bir gimbal'i çalıştırır .

Yeryüzündeki bir şebeke gibi , diziler, 40'tan fazla evde ışıkları açık tutmak için yeterli olan yaklaşık 84 ila 120 kilowatt elektrik olan birincil güç üretir. NASA, ISS güneş ışığını emerken, bu süreçte üretilen elektriğin yaklaşık yüzde 60'ının istasyondaki pilleri yeniden şarj etmeye gittiğini bildirdi [kaynak: NASA ].

Başlangıçta ISS, nikel-hidrojen pillerle donatılmıştı. Ancak 2017'de, 18 yıllık hizmetin ardından, bunlar iki düzine lityum iyon değişimiyle değiştirildi. Daha ucuz olmanın yanı sıra, bu yükseltilmiş piller daha küçük ve daha verimlidir [kaynak: Nield ].

İstasyonun yörünge rakımlarında, Dünya'nın atmosferi son derece ince, ancak yine de ISS'yi sürükleyip yavaşlatacak kadar kalın. Bu nedenle, rotadan sapması ve yavaşlayarak irtifa kaybetmesi için ISS'nin sık sık artırılması gerekir.

Rus Zvezda servis modülü, ISS'yi güçlendirmek için kullanılabilecek motorlara sahiptir. Ancak, yeniden güçlendirmenin çoğunu yapan, Progress tedarik gemileridir. Her yeniden güçlendirme olayı roket motorunun yanmasını gerektirir [kaynaklar: Pappalardo ve NASA ].

Bu aynı teknolojiler, gemiyi yüzen uzay enkazından uzaklaştırmak için de kullanılabilir (bugünlerde oldukça yaygındır). Ayrıca, bazen istasyonun yönünü tedarik gemileriyle bağlantı kuracak şekilde ayarlamak gerekir.

ISS ekibinin yalnızca nerede olduklarını tam olarak bilmeleri gerekmiyor, aynı zamanda diğer nesneleri bulmaları ve özellikle yeniden yükleme sırasında A Noktasından B Noktasına nasıl gideceklerini bulmaları gerekiyor.

ISS, hızını ve konumunu ayırt etmek için Rusya ve ABD küresel konumlandırma sistemlerini (GPS) kullanır. Ayrıca, istasyonun istenen yönünü korumasına yardımcı olan birden fazla dönen jiroskop vardır. Ek olarak, ISS, [kaynak: NASA ] 'da gezinmek için çeşitli yıldızların, uyduların ve yer istasyonlarının - ve ayrıca güneşin - nerede olduğunu izler .

Artık ISS'nin uzayda nasıl kaldığını bildiğinize göre, orada yaşamanın ve çalışmanın nasıl bir şey olduğunu görelim.

ISS Communications

To stay in touch with Earth, the station uses Tracking and Data Relay Satellites (TDRS) located 22,000 miles (35,400 kilometers) above the Earth. Signals containing voice, video and scientific data are relayed through these devices, which facilitate contact between the ISS and NASA's mission control in Houston (by way of the White Sands Complex in New Mexico) [source: NASA].

What's it like to live and work in space? To answer such questions, Expedition 18 flight engineer Sandra Magnus, wrote a series of journal entries about her stay aboard the ISS. She notes one important thing: An astronaut's day is planned well in advance by many people on the ground.

"Well we have a scheduling program on board that has in it all of the details that we need to know in order to do the day's work. It tells us when we should go to sleep, when we should get up, when we should exercise, when to eat our meals, when and what information we need to do our tasks" [source: NASA].

Although this does sound extremely rigid, Magnus notes that there is some flexibility in that not every task has to be carried out at the exact time the schedule dictates.

Microgravity presents a challenging environment. Whether you're sleeping, changing clothes or working, unless it's secured in place, everything in the ISS around you floats. Even something as seemingly simple as getting up in the morning and getting dressed isn't all that simple. Imagine opening up your closet only to have its contents come flying out at you. On getting ready in the morning, Magnus states, "When I take off my PJs, they float around in the crew quarters until I gather them up and immediately fasten them down behind a band or something. Suffice it to say it is easy to lose things up here!" [source: NASA].

After waking up, each astronaut has a post-sleep period to prepare for the day. During this time, the astronauts can shower, eat and read the Daily Summary Report (which — fun fact — includes the occasional cartoon) [source: ESA].

Exercise is important ; in microgravity, bones lose calcium and muscles lose mass. So, astronauts set aside plenty of time for workouts. On the ISS, crew members spend 2.5 hours a day — for six days a week — rigorously exercising. While they've got a treadmill, an exercise bike, and weightlifting gear at their disposal, these items look pretty far removed from the equipment you'd see at a YMCA. (For crying out loud, the weightlifting device uses suction to create resistance — and the bike doesn't even have a seat.) [source: Grush].

For actual work, astronauts conduct experiments or maintenance. Like most people, they stop to eat lunch at midday. Then, once the workday wraps up, there's an evening planning conference between the crew and ground control centers. When that's over, the astronauts are free to hang out, grab dinner and engage with social media.

Speaking of leisure time, the ISS has been known to hold crew-wide movie nights. In 2016, Gizmodo reported that the astronauts had access to over 500 films and TV shows, including "Modern Family," "Pulp Fiction" and Alfred Hitchcock's "Notorious." One year later, Expedition 54 set the twitterverse abuzz when they were treated to a screening of "Star Wars: The Last Jedi" aboard the ISS [sources: Novak and NASA].

Ideally, crewmembers are supposed to get 8.5 hours of sleep per night. Due to the humming machinery, some astronauts wear earplugs while they doze [source: ESA].

Researchers from governments, industries and educational institutions can use the facilities on the ISS. But why would they want to? The ISS is used mostly for scientific research in the unique environment of microgravity. Gravity influences many physical processes on the blue planet we call home. For example, gravity alters the way that atoms come together to form crystals. Aboard the ISS, experimenters can develop bigger and better-structured crystals than they could on Earth. Such crystals could help us devise more efficient drugs to combat diseases — or improve radiation-detecting technologies [source: ISS: U.S. National Laboratory].

Also, microgravity does some interesting things to fire. When you strike a match here on Earth, gravity pulls cool, dense air downwards as hot gasses rise up — resulting in a teardrop-shaped flame. But on the ISS, flames take the form of tiny bluish spheres. These have already revolutionized our understanding of the combustion process. Down the road, ISS flame experiments could help engineers design more efficient burners and simultaneously reduce air pollution [source: NASA].

Long-term exposure to weightlessness causes our bodies to lose calcium from bones, tissue from muscles and fluids from our body. These effects of weightlessness — such as decreased muscle strength, osteoporosis — are similar to the effects of aging. So, exposure to microgravity may give us new insights into the aging process and associated treatments.

Indeed, trial runs of NELL-1 — an experimental protein that fights osteoporosis by (among other things) forming replacement bone — on lab mice aboard the station have yielded some encouraging results [source: Smith].

ISS astronauts can also test ecological life support systems. In their orbiting workplace, it's possible to grow various plants that release oxygen, absorb carbon dioxide and provide food. Those gardening skills will be important for long interplanetary space voyages, such as a trip to Mars.

Orbiting above the Earth's atmosphere and equipped with special instruments and telescopes, the ISS crew can monitor lots of different things on the planet's surface (like glacier distribution patterns) and in its atmosphere (like developing hurricanes ). Crew members can also use telescopes to observe the sun, stars and galaxies without distortion from the Earth's atmosphere.

Belirli projeler ve deneylerle ilgili ayrıntılar için NASA'nın Uzay İstasyonu Deneyleri web sitesine bakabilirsiniz . Şimdi ISS'nin geleceğine bir göz atalım.

Bilgi nadiren ucuza gelir. ISS, 100 milyar dolarlık kümülatif fiyat etiketi ile insanlık tarihinin en pahalı girişimlerinden biridir. Ve yıllarca, finansal kaygılar, uzun vadeli geleceği hakkında soruları gündeme getirdi.

The ISS will continue to receive funding from participating nations through the year 2024. But some major changes may be on the horizon. Recently, NASA has floated the idea of opening the station to private companies, in keeping with Reagan's original plan. Maybe — at some point — commercial interests will assume partial or total control of day-to-day operations. Yet it remains to be seen if the ISS will ever become privately owned, as some politicians hope [sources: Greenfieldboyce and NASA].

Uzay, son sınır olabilir, ancak şimdiye kadar, istasyonun yörünge alanı tanıdık bölge haline geldi. NASA bir kez daha gözlerini aya dikiyor : Devam eden Artemis programının 2024 yılına kadar Dünya'nın doğal uydusuna "ilk kadın ve sonraki adamı" indirmesi bekleniyor [kaynak: NASA ].

Peki bu ISS'yi nerede bırakıyor? Bazı yöneticiler ve bilim adamları, istasyonda yürütülen araştırmaların gelecekteki Ay ve Mars keşif çabalarının başarısı için hayati önem taşıdığını düşünüyor. Yine de, para soruları her zaman çirkin yüzlerini ortaya çıkarır. ISS, diğer uzay yolculuğu projelerinden çok fazla para çekiyor mu - yoksa tam tersi mi? 31 Temmuz 2019'da NASA yöneticisi Jim Bridenstone, ajansın yeni ay iniş teknolojisini finanse etmek için ISS bütçesinden hiç para çekmeyeceğini açıkladı. "Bilimi yamyam ederseniz, ISS'yi yamyam ederseniz, asla arzu ettiğiniz son duruma ulaşamazsınız" diye ekledi [kaynaklar: Matthews ve Redd ].

Katılımcı hükümetler dünya dışı laboratuvarlarının kaderini tartışırken, Çin kendi uzay istasyonları yaratıyor. İki prototip - Tiangong-1 ve Tiangong-2 - sırasıyla 2018 ve 2019'da Dünya gezegeninin yörüngesindeki uçuşlarını sonlandırdı. Her iki gemi de daha büyük ve daha iyi bir projenin geliştirilmesine yardımcı olmak için kullanıldı: Üç modüllü büyük, ISS benzeri bir tekne. Çin hükümetine göre, 2020'lerin başlarından ortalarına kadar tamamlanacak [kaynak: Jones ].

Uluslararası Uzay İstasyonu için yarın ne olursa olsun, bir uzay inşaatı harikası olmaya devam ediyor - ve bu yazı itibariyle, şimdiye kadar üstlenilen en uzun insanlı uzay görevi.

ISS'de Mühendislik Araştırma ve Geliştirme

ISS mühendislik araştırma ve geliştirmesinin çoğu, uzay ortamının malzemeler üzerindeki etkilerini incelemeye ve uzayda bir şeyler inşa etmek için yeni inşaat teknikleri, yeni uydu ve uzay aracı iletişim sistemleri ve gelişmiş yaşam destek sistemleri de dahil olmak üzere uzay keşfi için yeni teknolojiler geliştirmeye yöneliktir. gelecekteki uzay aracı için.

Uzay ortamı, uzay aracında kullanılanlar gibi malzemeleri etkileyen benzersiz tehlikelere (mikrometeoroidler, kozmik ışınlar, atomik oksijen) sahiptir. Malzemeler ISS'ye açık platformlarda yerleştirilebilir, yıllarca uzay ortamına maruz bırakılabilir ve kolaylıkla analiz edilebilir. Elde edilen bilgiler, uzay ortamında uyduların daha uzun süre dayanmasını sağlamak için daha iyi malzemeler tasarlamaya yardımcı olacaktır.

İlk Yayınlanma Tarihi: 6 Aralık 2019

Uluslararası Uzay İstasyonu ne kadar büyük?

Uluslararası Uzay İstasyonu Dünya'dan ne kadar uzakta?

Uluslararası Uzay İstasyonu kaç yaşında?

Uzay istasyonunu gözlerinle görebiliyor musun?

Şu anda Uluslararası Uzay İstasyonunda kimler var?

Related Articles