Twoja wyszukiwarka

MICHAŁ RÓŻYCZKA
MIĘDZYNARODOWA STACJA KOSMICZNA
Wiedza i Życie nr 6/1998
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 6/1998

NAJWIĘKSZA W HISTORII STACJA ORBITALNA OTWORZY NOWE PERSPEKTYWY BADAWCZE I UMOŻLIWI OBCOWANIE Z KOSMOSEM NIEMAL KAŻDEMU MIESZKAŃCOWI ZIEMI.

Na początku kwietnia, kiedy piszę ten artykuł, oficjalnym terminem umieszczenia pierwszego modułu międzynarodowej załogowej stacji na orbicie jest koniec czerwca. W jej kilkunastoletniej historii [patrz ramka obok] było już sporo poślizgów; kolejne trudno wykluczyć. Cały projekt pochłonął już jednak tyle pieniędzy i jest tak silnie powiązany z wielką polityką, że wycofanie się z niego jest po prostu niemożliwe. Jeśli nie w czerwcu, to wkrótce potem rozpocznie się montaż stacji w kosmosie. Jeśli nie za 5 lat (jak przewiduje dziś projekt), to za 8-10 lat (jak twierdzą pesymiści) stacja zacznie służyć jako międzynarodowe laboratorium interdyscyplinarne. Warto zatem zaznajomić się z tym ambitnym przedsięwzięciem i choćby pobieżnie poznać związane z nim plany naukowe.

Stacja, która w przeszłości nosiła nazwy Freedom i Alfa, jest obecnie powszechnie określana po prostu jako ISS (International Space Station). Po zakończeniu budowy będzie to konstrukcja o wymiarach 110x80 m i masie prawie 460 t, nieco przypominająca pierwsze samoloty z początku naszego wieku. Jej pomieszczenia mieszkalne i laboratoria zajmą prawie 1300 m3 (jest to objętość dwóch kabin pasażerskich jumbo jeta, czyli Boeinga 747; każdy, kto nim latał, potwierdzi, że to naprawdę bardzo dużo). W normalnych warunkach, przy ciśnieniu równym atmosferycznemu na powierzchni Ziemi, będzie w nich mogło mieszkać i pracować siedem osób. Dla porównania: znajdująca się obecnie na orbicie stacja Mir ma trzyosobową załogę i waży około 110 t, zaś objętość jej pomieszczeń wynosi około 380 m3. Potrzeby energetyczne ISS będą zaspokajane przez kilka zestawów baterii słonecznych o łącznej mocy średniej około 120 kW (w tym około 50 kW na zasilanie przyrządów laboratoryjnych). Orbita stacji, przebiegająca 407 km nad Ziemią i nachylona pod kątem 51.6o do równika, umożliwi obserwację 85% powierzchni naszej planety zasiedlonej przez 95% jej mieszkańców. Aby wynieść na tę orbitę wszystkie elementy i materiały zaopatrzeniowe oraz wymieniać załogę w okresie budowy, potrzeba 28 lotów amerykańskich promów kosmicznych oraz 41 lotów załogowych i bezzałogowych statków rosyjskich.

ISS, której poprzedniczkami były rosyjskie stacje kosmiczne Salut i Mir oraz amerykańskie laboratoria orbitalne Skylab i Spacelab [patrz ramka poniżej], jest przedsięwzięciem prawdziwie międzynarodowym. W jej budowie biorą udział USA, Rosja, Japonia, Kanada i Europejska Agencja Kosmiczna ESA zrzeszająca Belgię, Danię, Francję, Hiszpanię, Holandię, Niemcy, Norwegię, Szwajcarię, Szwecję, Wielką Brytanię i Włochy. Niespełna rok temu zaangażowała się w nią także Brazylia. Koordynatorem budowy jest amerykańska agencja kosmiczna NASA, a głównym wykonawcą firma lotnicza Boeing, z którą współpracuje ponad 180 innych przedsiębiorstw. Lwią część kosztów budowy pokryją Amerykanie, którzy do marca br. wydali na nią już ponad 11 mld dolarów (inne kraje łącznie około 4.5 mld). Według ostatnich oszacowań koszt całego przedsięwzięcia, na który składają się wszelkie wydatki związane z budową, utrzymaniem i funkcjonowaniem stacji w ciągu 10 lat jej eksploatacji (w tym koszty lotów zaopatrzeniowych i eksperymentów naukowych), może przekroczyć 90 mld dolarów.

1. Moduł ładunkowy, 2. Węzeł 1, 3. Moduł obsługi, 4. Człony wspornika baterii słonecznych, 5. Panele baterii słonecznych, 6. Radiatory, 7. Łączniki PMA, 8. Kopuła obserwacyjna, 9. Śluza powietrzna, 10. Laboratorium amerykańskie, 11. Węzeł 2, 12. Moduł z wirówką do wytwarzania sił imitujących grawitację, 13. Laboratorium ESA, 14. Moduł mieszkalny, 15. Węzeł 3, 16. Manipulator przesuwający się wzdłuż wspornika baterii, 17. Moduł dokowania i magazynowy, 18. Laboratoria rosyjskie 19. Uniwersalny węzeł dokowania, 20. Moduł dokowania, 21. Moduł instrumentalny, 22. Platforma z bateriami słonecznymi, 23. Dokujący statek typu Sojuz, 24. Dokujący statek ewakuacyjny (obecnie w fazie konstrukcji i pierwszych prób aerodynamicznych), 25. Laboratorium japońskie

Rys. na podstawie NASA

Jako pierwszy znajdzie się na orbicie moduł ładunkowy (Functional Cargo Block), który nawet w samych Stanach przyjęło się określać rosyjskim akronimem FGB. W pierwszej fazie budowy FGB dostarczy pozostałym modułom energię, umożliwi stacji wykonywanie manewrów i zapewni łączność z ośrodkami kontrolnymi na Ziemi; w późniejszych fazach budowy i w okresie eksploatacji będzie natomiast służył jako magazyn i stacja paliw. FGB został skonstruowany w Centrum Badawczo-Produkcyjnym im. Chruniczewa w Moskwie na zamówienie i za pieniądze Amerykanów. Waży 20 t, ma prawie 12.5 m długości i 4 m średnicy. Od początku lutego br. znajduje się na kosmodromie Bajkonur, skąd wyniesie go na orbitę rakieta Proton.

Node 1 podczas testów szczelności na Przylądku Canaveral (stan z marca br.)

Fot. NASA

Mniej więcej miesiąc później z Przylądka Canaveral wystartuje prom kosmiczny, na którego pokładzie znajdzie się skonstruowany w USA węzeł 1
(Node 1). Ten aluminiowy cylinder o długości 6.5 m i średnicy 5.5 m jest jednym z trzech głównych łączników spajających poszczególne moduły laboratoryjno-mieszkalne i jako taki kryje w sobie wiele skomplikowanych instalacji (gazowych, hydraulicznych, elektrycznych, przekazu danych itp.). Na orbitę zostanie dostarczony wraz z dwoma stożkowatymi łącznikami PMA (Pressurized Mating Adapter), z których jeden posłuży jako węzeł cumowniczy dla promu kosmicznego, a drugi - jako przejście między Node 1 i modułem FGB. Połączenie Node 1 z FGB będzie wymagało od załogi promu przepracowania trzech "dniówek" w przestrzeni kosmicznej (trzech długich "spacerów" kosmicznych).

Po kilku miesiącach do FGB i Node 1 dołączy moduł obsługi (Service Module). Ma to być pierwszy całkowicie rosyjski element ISS - skonstruowany i sfinansowany przez Rosjan. Service Module, który jest niemal bliźniaczo podobny do głównego modułu stacji Mir, waży około 21 t, ma 12.5 m długości i dysponuje własnym zestawem baterii słonecznych o rozpiętości 30 m i mocy ponad 10 kW. W ISS posłuży jako kwatera mieszkalna; przejmie ponadto od FGB rolę centrum napędowego i telekomunikacyjnego stacji, umożliwiając m.in. zdalne sterowanie bezzałogowymi statkami transportowymi typu Progress. Przez jego 14 iluminatorów o średnicach do 40 cm będzie można obserwować inne elementy stacji, cumujące do niej statki oraz Ziemię. Lepsze warunki obserwacji zapewni dopiero przezroczysta kopuła produkcji amerykańskiej, która zostanie zamontowana na Node 1 w jednym z późniejszych etapów budowy. Operacja połączenia Service Module z kompleksem FGB-Node 1 zostanie przeprowadzona zdalnie z rosyjskich ośrodków kontroli lotu. W późniejszej fazie montażu stacji Service Module stanie się strukturalnym i funkcjonalnym centrum jej rosyjskiej części.

Tuż po zakończeniu prac związanych z dołączaniem Service Module prom kosmiczny odbędzie lot czysto zaopatrzeniowy, po którym konfiguracja stacji nie ulegnie zmianie. W miesiąc później na pokładzie kolejnego promu dotrze do ISS kilka dalszych elementów konstrukcyjnych( 1 2), m.in. pierwszy segment stumetrowego wspornika głównych baterii słonecznych, trzeci łącznik PMA oraz żyroskopowy układ kontroli położenia. Wkrótce po tym statek Sojuz, dobrze znany z podróży na stację orbitalną Mir, dowiezie na ISS pierwszą, na razie tylko trzyosobową, załogę [patrz ramka obok]. Z tą chwilą ISS stanie się prawdziwą, stale zamieszkaną kolonią orbitalną. Pierwsze laboratorium (amerykańskie) ma być dołączone do niej w kilkanaście miesięcy po rozpoczęciu prac montażowych; następne (japońskie) dwa lata po amerykańskim; kolejne trzy ( europejskie i dwa rosyjskie) w rok po japońskim. Prócz laboratoriów Amerykanie dostarczą mieszkalny moduł, przystosowany do wytwarzania sztucznej grawitacji (Centrifugal Accomodation Module) i główne baterie słoneczne, Rosjanie - dodatkową platformę z bateriami słonecznymi (Science Power Platform, SPP), zaś Kanadyjczycy - robota dźwigowego do prac montażowych i konserwacyjnych. Czas pracy ISS w jej ostatecznej konfiguracji (bez okresu montażu) szacuje się na 10 lat, a liczbę spędzonych na niej "osobodni" na ponad 25 tys.

Perspektywy badawcze, jakie otwiera to unikalne laboratorium na orbicie, są trudne do przecenienia i nie ma chyba ani jednej gałęzi nauk przyrodniczych i technicznych, dla której możliwość skorzystania z ISS byłaby nieistotna. Samo tylko wyliczenie zaplanowanych lub zaproponowanych eksperymentów zajęłoby zapewne kilka stron "Wiedzy i Życia". Coś w rodzaju niezbyt szczegółowego spisu treści programu naukowego stacji przedstawia ramka powyżej.

Laboratoria ISS mają być dostępne nie tylko dla aktualnej załogi stacji, lecz także dla naukowców znajdujących się w placówkach naziemnych, a nawet dla studentów, nauczycieli i uczniów. Będzie to wprawdzie dostępność wirtualna, realizowana za pomocą szybkich łączy telekomunikacyjnych o dużej pojemności, ale za to szansę zaplanowania i zdalnego przeprowadzenia eksperymentu na pokładzie ISS będzie miał niemal każdy.