역사적인 후 아폴로 임무 인류가 역사상 처음으로 다른 천체에 발을 디딘 것을 본 NASA와 러시아 우주국(Roscosmos)은 우선순위를 선구적인 우주 탐사에서 벗어나 우주에서 장기적인 역량 개발에 집중하기 시작했습니다. 이후 수십 년(1970년대부터 1990년대까지) 동안 두 기관은 각각 지난번보다 더 크고 복잡한 우주 정거장을 건설하고 배치하기 시작했습니다.
이들 중 가장 최근의 가장 큰 것은 국제 우주 정거장 (ISS)에 위치한 과학 시설 저궤도 우리 행성 주위에. 이 우주 정거장은 지금까지 건설된 가장 크고 정교한 궤도 연구 시설이며 실제로 육안으로 볼 수 있을 정도로 큽니다. 그 임무의 핵심은 과학과 우주 탐사를 발전시키기 위한 국제 협력을 촉진한다는 아이디어입니다.
기원:
ISS에 대한 계획은 1980년대에 시작되었으며 부분적으로 러시아의 성공에 기반했습니다. 나 우주 정거장 , NASA의 스카이랩 , 그리고 우주 왕복선 프로그램 . 이 정거장은 미래에 저궤도 궤도와 그 자원을 활용할 수 있게 하고 달 탐사, 화성 탐사 및 그 너머의 새로운 탐사 노력을 위한 중간 기지 역할을 할 것으로 기대되었습니다.
미르 우주정거장은 1995년 지구 위에 매달려 있다(우주왕복선 아틀란티스호의 임무 승무원이 찍은 사진, STS-71). 크레딧: NASA
1982년 5월 NASA는 우주 정거장에 대한 개념적 틀을 만드는 임무를 맡은 우주 정거장 태스크 포스를 설립했습니다. 결국, 등장한 ISS 계획은 NASA의 우주 정거장을 포함한 여러 가지 우주 정거장 계획의 정점이었습니다. 자유 그리고 소련의 미-2 개념과 일본의 키보실 혐실 , 그리고 유럽 우주국의 콜럼버스 실 혐실.
NS자유모듈식 우주 정거장을 궤도에 배치해야 하는 개념 살류트 그리고나우주 정거장. 같은 해 NASA는 일본 항공 우주 탐사청 (JAXA)의 생성과 함께 프로그램에 참여키보, 일본 실험 모듈이라고도 합니다.
NS 캐나다 우주국 1982년에 유사하게 접근하여 제공하도록 요청받았습니다. 스테이션에 대한 로봇 지원 . 우주 왕복선 프로그램의 필수적인 부분인 Canadarm의 성공 덕분에 CSA는 도킹을 지원하고 유지 관리를 수행하고 우주 비행사의 우주 유영을 지원하는 로봇 구성 요소를 개발하는 데 동의했습니다.
1984년에 ESA는 역 건설에 참여하도록 초대받았습니다.콜럼버스실험실 – 재료 과학을 전문으로 하는 연구 및 실험 실험실입니다. 양쪽의 건설키보그리고콜럼버스모듈은 1985년에 승인되었습니다. 두 기관의 역사상 가장 야심찬 우주 프로그램인 이 연구소의 개발은 유럽과 일본의 떠오르는 우주 역량의 핵심으로 여겨졌습니다.
미국 최초의 유인 우주정거장 스카이랩. 1974년 2월 Skylab 4에서 출발하는 승무원이 찍은 사진. 출처: NASA
1993년 미국 부통령 앨 고어(Al Gore)와 러시아 총리 빅토르 체르노미르딘(Viktor Chernomyrdin)은자유그리고미-2. 두 개의 별도의 우주 정거장 대신에 프로그램은 공동으로 단일 우주 정거장을 만들기 위해 작업할 것입니다. 이 정거장은 나중에 국제 우주 정거장으로 명명되었습니다.
건설:
ISS 건설은 NASA, Roscosmos, JAXA, CSA 및 ESA 회원(특히 벨기에, 덴마크, 프랑스, 스페인, 이탈리아, 독일, 네덜란드, 노르웨이)을 포함한 여러 연방 우주 기관의 지원으로 가능했습니다. , 스위스, 스웨덴. 브라질 우주국(AEB)도 건설 노력에 기여했습니다.
우주정거장의 궤도 건설은 참가국들이 서명한 1998년에 시작되었다. 우주정거장 정부간 협정 (IGA)는 국제법에 기반한 협력을 강조하는 법적 틀을 수립했습니다. 참여 우주 기관은 또한 정거장의 설계, 개발 및 사용에 대한 책임을 명시한 4개의 양해각서(MOU)에 서명했습니다.
조립 프로세스는 1998년에 ' 자리야' (러시아어로 'Sunrise') 제어 모듈 또는 기능적 화물 블록. 미국의 자금 지원으로 러시아인이 건설한 이 모듈은 정거장의 초기 추진력과 동력을 제공하도록 설계되었습니다. 19,300kg(42,600파운드)이 넘는 가압 모듈은 1998년 11월 러시아 양성자 로켓에 실려 발사되었습니다.
12월 4일에 두 번째 구성 요소인 '단일성'마디 - 우주왕복선에 의해 궤도에 진입노력(STS-88), 두 개의 가압 결합 어댑터와 함께 제공됩니다. 이 노드는 세 가지 중 하나였습니다. 조화 그리고 평온 나머지 두 개는 ISS의 주요 선체를 형성합니다. 12월 6일 일요일에 짝짓기를 했습니다.자리야셔틀의 페이로드 베이 내부의 STS-88 승무원에 의해.
다음 분할은 2000년에 출시되었으며, 별서비스 모듈 (첫 번째 거주 모듈) 및 우주 왕복선에서 수행하는 다중 공급 임무아틀란티스. 우주 왕복선발견(STS-92)는 또한 10월에 스테이션의 세 번째 가압 결합 적응 및 Ku 대역 안테나를 납품했습니다. 이달 말에는 11월 2일에 도착한 소유즈 로켓에 첫 원정대원이 출동했다.
2001년에는 '운명'연구실 모듈 그리고 '질문'도킹 구획 배달되었습니다. 의 일부인 모듈식 랙운명또한 Raffaello를 사용하여 배송되었습니다. 다목적 물류 모듈 (MPLM)우주 왕복선 엔데버사용하여 제자리에 배치 캐나다암2 로봇팔. 2002년에 스테이션의 추가 랙, 트러스 세그먼트, 태양열 어레이 및 모바일 베이스 시스템 모바일 서비스 시스템 모두 배송되었습니다.
2007년에는 유럽 조화 모듈이 설치되어 Columbus 및 Kibo 연구소를 추가할 수 있었습니다. 둘 다 2008년에 추가되었습니다. 2009년과 2011년 사이에 러시아 미니 리서치 모듈-1 그리고 -2 (MRM1 및 MRM2), '평온'마디 , NS 큐폴라 관측 모듈 , NS 레오나르도영구 다목적 모듈 , 그리고 로보넛 2 기술 제품군.
다양한 구성 요소와 함께 조립되는 방법을 보여주는 ISS의 구조(이 다이어그램에서 분해됨). 크레딧: NASA
Bigelow Aerospace가 실험용 프로그램을 설치한 2016년까지 추가 모듈이나 구성 요소가 추가되지 않았습니다. Bigelow 확장형 활동 모듈 (빔). 모두 말했다, 그것은 걸렸다 건설에 13년 1000억 달러로 추산되는 우주 정거장은 100번 이상의 로켓과 우주 왕복선 발사와 160번의 우주 유영이 필요했습니다.
이 글을 쓰는 시점에서 2000년 11월 2일 Expedition 1이 도착한 이후 16년 74일 동안 이 정거장이 계속 점유되고 있다. 이것은 미르의 궤도를 넘어 지구 저궤도에서 인간이 가장 오래 지속된 것이다. 9년 357일의 기록.
목적 및 목표:
ISS의 주요 목적은 과학 연구 수행, 우주 탐사 촉진, 교육 및 봉사 활동 촉진, 국제 협력 촉진의 네 가지입니다. 이러한 목표는 NASA, 러시아 연방 우주국(Roscomos), 일본 항공 우주 탐사국(JAXA), 캐나다 우주국(CSA) 및 유럽 우주국(ESA)의 지원을 받으며 다른 국가 및 기관의 추가 지원을 받습니다. .
과학 연구가 진행되는 한 ISS는 미세 중력 조건에서 실험을 수행할 수 있는 독특한 환경을 제공합니다. 유인 우주선은 제한된 시간 동안만 우주에 배치되는 제한된 플랫폼을 제공하지만 ISS는 수년(또는 수십 년) 동안 지속될 수 있는 장기 연구를 허용합니다.
ISS에서는 6명의 전임 승무원의 지원과 방문 차량의 연속성(재보급 및 승무원 순환도 가능)으로 많은 다양하고 지속적인 프로젝트가 수행되고 있습니다. 지구상의 과학자들은 데이터에 액세스할 수 있으며 여러 채널을 통해 과학 팀과 통신할 수 있습니다.
ISS에서 수행되는 많은 연구 분야에는 천체 생물학, 천문학, 인간 연구, 생명 과학, 물리학, 우주 기상 및 기상학이 포함됩니다. 우주 기상 및 기상학의 경우 ISS는 LEO에서의 위치 때문에 이러한 현상을 연구할 수 있는 독특한 위치에 있습니다. 여기에서는 궤도 주기가 짧기 때문에 하루에 여러 번 전 세계의 날씨를 관찰할 수 있습니다.
또한 우주선, 태양풍, 하전된 아원자 입자 및 우주 환경을 특징짓는 기타 현상과 같은 것들에 노출됩니다. ISS의 의료 연구는 장거리 우주 탐사 임무에 본질적인 미세 중력이 살아있는 유기체에 미치는 장기적인 영향, 특히 골밀도, 근육 퇴화 및 장기 기능에 미치는 영향에 주로 초점을 맞추고 있습니다.
ISS는 또한 우주 탐사 시스템에 유익한 연구를 수행합니다. LEO에 위치하여 장거리 임무에 필요한 우주선 시스템을 테스트할 수도 있습니다. 또한 우주 비행사가 운영, 유지 보수 및 수리 서비스 측면에서 중요한 경험을 얻을 수 있는 환경을 제공합니다. 이는 장기 임무(예: 달 및 화성 임무)에서도 마찬가지로 중요합니다.
ISS는 또한 학생들이 실험을 설계하고 ISS 승무원이 실험을 수행하는 모습을 볼 수 있는 실험 참여 덕분에 교육 기회를 제공합니다. ISS 우주비행사들은 또한 비디오 링크, 무선 통신, 이메일 및 교육 비디오/웹 에피소드를 통해 교실에 참여할 수 있습니다. 다양한 우주 기관은 또한 ISS 실험 및 운영을 기반으로 다운로드할 교육 자료를 유지 관리합니다.
교육 및 문화 활동도 ISS의 권한에 속합니다. 이러한 활동은 참여하는 연방 우주 기관의 도움과 지원으로 수행되며 STEM(과학, 기술, 엔지니어링, 수학) 분야의 교육 및 직업 훈련을 장려하기 위해 고안되었습니다.
이것의 가장 잘 알려진 예 중 하나는 다음에서 만든 교육 비디오입니다. 크리스 해드필드 – 사령관을 역임한 캐나다 우주비행사 원정 35 ISS 우주비행사들의 일상 활동을 기록한 ISS 탑승. 그는 Barenaked Ladies 및 Wexford Gleeks와의 음악적 협업 덕분에 ISS 활동에 많은 관심을 기울였습니다. “I.S.S. (누군가 노래를 부르고 있습니다)”(위 참조).
David Bowie의 'Space Oddity'를 커버한 그의 비디오도 널리 찬사를 받았습니다. ISS와 승무원의 작전에 대한 관심을 더욱 높였을 뿐만 아니라 우주에서 촬영된 유일한 뮤직비디오라는 점에서도 큰 성과였습니다!
ISS에서의 작전:
언급한 바와 같이, ISS는 정거장으로 보급품, 실험 및 장비를 운송하는 승무원과 정기적인 발사로 인해 용이해집니다. 이들은 임무의 성격에 따라 유인 차량과 무인 차량의 형태를 취합니다. 승무원은 일반적으로 선상에서 운송됩니다. 러시아 진행 통해 발사되는 우주선 소유즈 로켓 ~로부터 바이코누르 우주기지 카자흐스탄에서.
Roscosmos는 Progress 우주선을 사용하여 ISS에 총 60번의 여행을 수행했으며 소유즈 로켓을 사용하여 40번의 개별 발사를 수행했습니다. 승무원, 실험 및 보급품을 수송한 지금은 퇴역한 NASA 우주 왕복선을 사용하여 정거장까지 약 35회의 비행이 이루어졌습니다. ESA와 JAXA는 모두 5개의 화물 운송 임무를 수행했습니다. 자동이체 차량 (ATV)와 H-II 이송 차량 (HTV), 각각.
최근 몇 년 동안 SpaceX 및 Orbital ATK와 같은 민간 항공 우주 회사는 ISS에 재보급 임무를 제공하기 위해 계약을 맺었습니다. 용 그리고 고니 우주선. SpaceX와 같은 추가 우주선 크루 드래곤 우주선은 미래에 승무원 수송을 제공할 것으로 예상됩니다.
의 발전과 함께 재사용 가능한 1단계 로켓 , 이러한 노력은 부분적으로 미국에 대한 국내 발사 능력을 복원하기 위해 수행되고 있습니다. 2014년 이래로 러시아와 미국 간의 긴장으로 인해 ISS와 같은 프로그램을 통한 러시아-미국 협력의 미래에 대한 우려가 커졌습니다.
승무원 활동은 우주 탐사에 필수적인 것으로 간주되는 실험 및 연구 수행으로 구성됩니다. 이러한 활동은 06:00~21:30 UTC(협정 세계시)로 예정되어 있으며 아침, 점심, 저녁 식사 및 정기 승무원 회의를 위해 휴식을 취합니다. 모든 승무원은 자신의 숙소(끈으로 묶은 침낭 포함)를 가지고 있으며, 그 중 2개는별모듈 외 4개 설치조화.
야간 시간대에는 창문을 덮어 어두운 느낌을 줍니다. 이것은 역에서 하루에 16번의 일출과 일몰을 경험하기 때문에 필수적입니다. 근육 위축과 뼈 손실의 위험을 최소화하기 위해 매일 1시간씩 2번의 운동을 계획합니다. 운동 장비에는 2개의 트레드밀, 고급 저항 운동 장치 (ARED) 시뮬레이션된 웨이트 트레이닝 및 고정식 자전거.
튜브에서 분사되는 워터젯과 비누, 물티슈, 헹구지 않는 샴푸, 식용 치약 덕분에 위생이 유지됩니다. 두 개의 공간 화장실(둘 다 러시아 디자인)이 위생을 제공합니다.별그리고평온모듈. 우주 왕복선에서 사용할 수 있었던 것과 유사하게 우주 비행사는 변좌에 몸을 고정하고 진공 흡입 구멍으로 폐기물을 제거합니다.
액체 폐기물은 물 회수 시스템 , 식수로 다시 변환됩니다(예, 우주 비행사는 유행에 따라 자신의 소변을 마십니다!). 고형 폐기물은 알루미늄 용기에 보관된 개별 봉지에 수거된 다음 폐기를 위해 도킹된 우주선으로 옮깁니다.
역 내 음식은 주로 진공 밀봉 비닐 봉지에 담긴 동결 건조 식사로 구성됩니다. 통조림 제품을 사용할 수 있지만 무게 때문에 제한적입니다(운반 비용이 더 많이 듭니다). 재보급 임무 동안 신선한 과일과 야채를 가져오고 음식의 풍미를 더하기 위해 다양한 향신료와 조미료가 사용됩니다. 이는 미세 중력의 영향 중 하나가 미각 감소이기 때문에 중요합니다.
엎지르지 않도록 음료와 스프를 봉지에 담아 빨대와 함께 먹습니다. 단단한 음식은 쟁반에 자석이 부착되어 있어 떠내려가지 않도록 칼과 포크를 이용하여 먹고, 음료는 분말 형태로 탈수하여 물과 함께 먹습니다. 떠다니는 음식이나 부스러기는 공기 필터 및 기타 장비를 막지 않도록 수거해야 합니다.
위험:
역에서의 삶은 또한 높은 수준의 위험을 수반합니다. 이것들은 방사선, 인간의 체격에 대한 미세 중력의 장기적인 영향, 우주에 있는 것의 심리적 영향(예: 스트레스 및 수면 장애), 우주 파편과의 충돌 위험의 형태로 나타납니다.
복사의 관점에서, 저궤도 환경 내의 물체는 지구의 자기권에 의해 태양 복사와 우주선으로부터 부분적으로 보호됩니다. 그러나 지구 대기의 보호 없이 우주 비행사는 여전히 하루에 약 1밀리시버트에 노출되며, 이는 지구상의 사람이 1년 동안 노출되는 것과 같습니다.
그 결과, 우주 비행사는 암 발병, DNA 및 염색체 손상, 면역 체계 기능 저하의 위험이 더 높습니다. 따라서 보호 차폐와 약물이 역에 있어야 하는 이유와 노출을 제한하기 위한 프로토콜입니다. 예를 들어, 태양 플레어 활동 중에 승무원은 정거장의 더 많이 차폐된 러시아 궤도 세그먼트에서 피난처를 찾을 수 있습니다.
이미 언급했듯이 미세 중력의 영향은 근육 조직과 골밀도에도 영향을 미칩니다. 에 따르면 2001년 연구 NASA에서 진행한 인간 연구 프로그램 (HRP) - 우주비행사 Scott Kelly가 ISS에서 1년을 보낸 후 신체에 미치는 영향을 연구한 - 골밀도 손실은 한 달에 1% 이상의 비율로 발생합니다.
마찬가지로 Johnson Space Center의 보고서는 ' 근육 위축 ” – 우주 비행사는 5-11일 동안 지속되는 우주 비행에서 최대 20%의 근육량 손실을 경험한다고 말했습니다. 또한, 보다 최근의 연구에 따르면 우주에 있는 것의 장기적인 영향에는 다음이 포함됩니다. 감소된 기관 기능 , 신진대사 감소, 시력 감소 .
이 때문에 우주인들은 근육과 뼈의 손실을 최소화하기 위해 규칙적으로 운동을 하며, 영양 요법은 적절한 장기 기능을 유지하기 위해 적절한 영양소를 공급하도록 설계되었습니다. 그 외에도 장기적인 건강 영향과 이를 퇴치하기 위한 추가 전략이 여전히 조사되고 있습니다.
그러나 아마도 가장 큰 위험은 궤도를 도는 쓰레기의 형태일 것입니다. 일명. 우주 쓰레기 . 현재, 거기에 파편 500,000개 NASA와 다른 기관들이 지구 궤도를 돌면서 추적하고 있습니다. 이 중 약 20,000개는 소프트볼보다 크고 나머지는 조약돌 크기입니다. 결국 궤도에는 수백만 개의 파편이 있을 수 있지만 대부분은 너무 작아서 추적할 수 없습니다.
이러한 물체는 최대 28,163km/h(17,500mph)의 속도로 이동할 수 있으며 ISS는 27,600km/h(17,200mph)의 속도로 지구를 공전합니다. 결과적으로 이러한 물체 중 하나와 충돌하면 ISS에 치명적일 수 있습니다. 스테이션은 작은 파편과 미세 유성체의 충격을 견딜 수 있도록 자연적으로 차폐되어 있으며, 이 차폐는 러시아 궤도 세그먼트와 미국 궤도 세그먼트로 나누어져 있습니다.
USOS에서 차폐는 선체에서 떨어져 있는 얇은 알루미늄 시트로 구성됩니다. 이 시트는 물체가 산산조각이 나도록 하여 충돌이 주요 선체에 도달하기 전에 충돌의 운동 에너지를 분산시킵니다. ROS에서 차폐는 탄소 플라스틱 벌집형 스크린, 알루미늄 벌집형 스크린 및 유리 천의 형태를 취하며 모두 선체 위에 이격되어 있습니다.
ROS의 차폐는 구멍이 뚫릴 가능성이 적기 때문에 더 심각한 위협이 나타날 때마다 승무원이 ROS로 이동합니다. 그러나 추적 중인 더 큰 물체의 충돌 가능성에 직면했을 때 스테이션은 다음을 수행합니다. 파편 회피 기동 (댐). 이 경우 러시아 궤도 세그먼트의 추진기가 정거장의 궤도 고도를 변경하여 파편을 피하기 위해 발사됩니다.
ISS의 미래:
국제 협력에 대한 의존도를 감안할 때 최근 몇 년 동안 러시아, 미국, NATO 간의 긴장 고조에 대응하여 국제 우주 정거장의 미래에 대한 우려가 있었습니다. 그러나 모든 주요 파트너의 약속 덕분에 당분간 역 내 운영은 안전합니다.
에 2014년 1월 , 오바마 행정부는 2024년까지 정거장의 미국 부분에 대한 자금을 연장할 것이라고 발표했습니다. Roscosmos는 이 연장을 승인했지만 러시아 궤도 세그먼트의 요소를 사용하여 새로운 러시아 우주 정거장을 건설할 계획에 대한 승인도 표명했습니다. .
로 알려진 궤도 조종 조립 및 실험 단지 (OPSEK), 제안된 스테이션은 달, 화성 및 태양계 외부로 여행하는 유인 우주선의 조립 플랫폼 역할을 할 것입니다. 도 있었다 잠정 발표 러시아 관리들이 ISS의 미래 대체품을 건설하기 위한 가능한 협력적 노력에 대해 작성한 것입니다. 그러나 NASA는 아직 이러한 계획을 확인하지 않았습니다.
에 2015년 4월 , 캐나다 정부는 2024년까지 CSA의 ISS 참여를 보장하기 위한 자금 지원이 포함된 예산을 승인했습니다. 2015년 12월 , JAXA와 NASA는 일본이 2024년까지 참여를 연장하는 것을 포함하여 국제 우주 정거장(ISS)을 위한 새로운 협력 프레임워크에 대한 계획을 발표했습니다. 2016년 12월 , ESA는 임무를 2024년까지 연장하기로 약속했습니다.
ISS는 가장 위대한 과학적 사업 중 하나는 말할 것도 없고 역사상 가장 위대한 협력 및 국제적 노력 중 하나입니다. 여기 지구에서는 수행할 수 없는 중요한 과학 실험을 위한 장소를 제공하는 것 외에도, 인류가 우주에서 다음 단계의 위대한 도약, 즉 화성과 그 너머로의 임무를 수행하는 데 도움이 되는 연구도 수행하고 있습니다!
무엇보다도 언젠가는 우주 여행을 꿈꾸는 수백만 명의 사람들에게 영감의 원천이 되었습니다! ISS가 마침내 퇴역하기 전에 – 아마도 지금으로부터 수십 년 후에 – 이 위대한 사업이 무엇을 허용할지 누가 알겠습니까?
우리는 Universe Today에서 ISS에 관한 흥미로운 기사를 많이 썼습니다. 여기 국제 우주 정거장, 궤도에서 15년 연속 인간 존재 달성 , 국제 우주 정거장을 보기 위한 초보자 가이드 , 국제 우주 정거장 밖에서 가상 3D 우주 유영하기 , 국제 우주 정거장 보기 , 그리고 우주 정거장 사진 .
자세한 내용은 NASA를 확인하세요. ISS에 대한 참조 가이드 그리고 이 기사에 대한 우주정거장 10주년 .
Astronomy Cast에는 주제와 관련된 에피소드도 있습니다. 여기 질문: 잠금 해제된 달, 블랙홀로 들어가는 에너지, 그리고 우주 정거장의 궤도 , 그리고 298화: 우주 정거장 3부 – 국제 우주 정거장 .
출처: