مهندسي بينهايت: ايستگاه فضايي بينالمللي
ايستگاه فضايي بينالمللي يا به اختصار ISS، يك سازهي فضايي چند تكهاي است كه در مدار پاييني زمين قرار گرفته و تعدادي از فضانوردان نخبه براي مدتي مشخص، طي مأموريتهاي مختلف، در آن زندگي ميكنند. فرايند ساخت ايستگاه فضايي بينالمللي از سال ۱۹۹۸ ميلادي آغاز شد و گفته ميشود كه تا سال ۲۰۲۸ قابل استفاده است.
ايستگاه فضايي بينالمللي همانطوري كه از نامش پيدا است، يك پروژهي چند مليتي است و هزينهي ساخت و توسعهي آن ميان چند كشور مشخص تقسيم شده است؛ اما با توجه به آمار و ارقام و شواهد ميتوان گفت كه روسيه و آمريكا از پيمانكاران اصلي پروژه هستند و بيشتر هزينههاي مرتبط با ايستگاه را تأمين ميكنند.
سالانه تعدادي فضانورد به ايستگاه فرستاده ميشوند و به زمين بازميگردند تا يكسري پژوهشهاي ضروري را انجام دهند. وجود ايستگاه فضايي بينالمللي براي مطالعه تأثيرات زندگي در فضا روي بدن انسان ضروري است؛ زيرا بهزودي انسان به سياراتي همچون مريخ سفر خواهد كرد.
ايستگاه فضايي بينالمللي طي مأموريت خود، دائماً در حال تكميل شدن بوده است. نخستين سازهي اين ايستگاه در سال ۱۹۹۸ به مدار پرتاب شد و آخرين ماژول نيز سال ۲۰۱۱ روي ايستگاه نصب شد. ناسا، روسكازموس (آژانس فضايي روسيه)، آژانس فضايي ژاپن، آژانس فضايي اروپا و آژانس فضايي كانادا از پيمانكاران اصلي ايستگاه هستند و هر كدام از آنها، فضانورداني را به ايستگاه فرستادهاند.
بودجهي اين ايستگاه بهصورت بينالمللي تأمين ميشود و كشورهاي عضو، موظف هستند كه سالانه مقداري از بودجهي خود را به ايستگاه فضايي بينالمللي اختصاص دهند. هزينهي ساخت ايستگاه فضايي بينالمللي تا لحظهي نصب آخرين ماژول، ۱۵۰ ميليارد دلار بوده است و به همين دليل، گرانترين سازهي دست بشر بهشمار ميرود.
ايستگاه فضايي بينالمللي خانهي دوم انسانها در مدار زمين است. افرادي كه به ايستگاه ميروند، گرانش صفر را تجربه ميكنند و تحت تأثير شرايط فضا قرار ميگيرند. يكي از دلايلي كه انسانها در ايستگاه مستقر ميشوند، اين است كه تأثيرات شرايط فضا روي بدن آنها سنجيده شود. وقتي كه انسانها بخواهند به سياراتي نظير مريخ سفر كنند، ماهها در راه هستند تا به مقصد ميرسند؛ بنابراين طي اين مدت در شرايط خاصي بهسر ميبرند كه قطعاً عوارضي بر بدن آنها خواهد داشت. به همين منظور، انجام يكسري آزمايشها در ايستگاه فضايي بينالمللي، ميتواند خطرات ناشي از سفرهاي فضايي را بكاهد.
ايستگاه فضايي بينالمللي، نخستين ايستگاهي نيست كه در مدار زمين ساخته ميشود و پيش از آن نيز ايستگاههايي نظير مير، ساليوت، آلماز و اسكايلب نيز در مدار زمين ساخته شدند؛ اما ISS بزرگترين و پيشرفتهترين آنها بهشمار ميرود و مدت مأموريت آن نيز طولانيتر از سايرين است. اين ايستگاه داراي پيچيدگيهاي خاصي است كه آن را به يك شاهكار مهندسي تبديل كردهاند. در اين مطلب قصد داريم كه ايستگاه فضايي بينالمللي را زير ذرهبين بگذاريم و نگاهي دقيق به تمام جزئيات گرانترين سازهي بشر بياندازيم.
تاريخچه
تاريخچهي ساخت و توسعهي ايستگاههاي فضايي به زمان جنگ سرد و اوج رقابتهاي فضايي بازميگردد. زمانيكه راكت ساترن ۵ توسط آمريكا و به دست دكتر ورنر فون براون و گروهش توسعه داده ميشد، اين مهندس آلماني همواره ايدهي ساخت اقامتگاهي فضايي را در سر ميپروراند. در همان سالها هنزمندان براي آنكه بتوانند اين ايده را به شكلي بهتر براي مردم توضيح دهند، آثاري سينمايي خلق كردند كه در آنها ايستگاههاي فضايي به تصوير كشيده شده بود.
اين ايستگاهها به شكل دايرهاي و چرخان بودند؛ زيرا در حالت فرضي، بايد با چرخش خود، گرانش مصنوعي ايجاد ميكردند. در اين آثار سينمايي، مردمان بسياري به ايستگاه سفر ميكردند و در آنجا كسبوكار به راه انداخته بودند؛ سفينهها نيز همچون كشتيهايي كه در بندر پهلو ميگيرند، به سمت ايستگاه حركت ميكردند. بهتازگي مشابه چنين ايدهاي در فيلم Elysium به تصوير كشيده شد.
اين ايستگاهها همچون هتلهاي بين راهي بودند و انسانها ميتوانستند از آنجا به سمت ماه يا مريخ نيز حركت كنند. اين ايده بسيار فرازماني بود؛ اما دقيقاً همان چيزي بود كه دكتر براون در ذهن داشت. اين ايده با وجود پيشرفتهاي امروزه نيز قابل اجرا نيست؛ اما دانشمندان توانستهاند ايدهي اصلي ساخت ايستگاه فضايي را عملي كنند و اين كار براي نخستينبار توسط اتحاد جماهير شوروي انجام شد.
نخستين ايستگاه فضايي، در سال ۱۹۷۱ به فضا پرتاب شد و از آن زمان به بعد، آمريكا و شوروي همواره ايستگاه يا ايستگاههايي در مدار داشتهاند. نخستين ايستگاهي كه در مدار زمين قرار گرفت، ايستگاه فضايي ساليوت (Салю́т) بود كه يك پروژهي علمي نظامي بهشمار ميرفت و شوروي حساسيت بسياري روي آن داشت و سعي ميكرد جزئياتي از آن فاش نشود و دراختيار آمريكاييها قرار نگيرد.
پس از ايستگاه فضايي ساليوت، حال نوبت به آمريكاييها رسيده بود تا به اين عرصه وارد شوند. اسكايلب، نخستين ايستگاه فضايي آمريكا در مدار زمين بود كه در سال ۱۹۷۳ ميلادي توسط راكت ساترن ۵ به يكباره به فضا ارسال شد. ايستگاه ساليوت يك پروژهي چندگانه بود كه نخستين آنها، ساليوت ۱ نام داشت و درواقع اين ايستگاه تركيبي از سيستم فضاپيماهاي آلماز و سايوز بود. آلماز، سيستمي نظامي بود كه براي اهداف فضايي توسط وزارت دفاع شوروي طراحي شده بود؛ اما بعدها نوع متخصصي آن تغيير كرد و به بخشي از ايستگاه ساليوت ۱ تبديل شد.
پس از مأموريت فضاپيماي سايوز ۱۱، شوروي ايستگاه فضايي ديگري را بهنام ساليوت ۲ به فضا پرتاب كرد كه متأسفانه پرتاب ناموفق بود و به مدار زمين نرسيد. پس از اين مأموريت ناموفق، شوروي ايستگاههاي فضايي ساليوت ۳، ساليوت ۴ و ساليوت ۵ را به فضا پرتاب كرد و پس از پرتاب، فضانوردان به كمك فضاپيماي سايز به ايستگاه متصل شدند و براي مدت زمان طولانيتري در آنجا ماندند تا مأموريتهاي جديدي انجام دهند. ايستگاههاي ساليوت، فقط به فضاپيماهاي سايوز متصل ميشدند و امكان اتصال آنها به نوع ديگر فضاپيماها وجود نداشت.
سپتامبر سال ۱۹۷۷ ميلادي، ايستگاه فضايي ساليوت ۶ به فضا پرتاب شد كه دو ورودي داشت و فضاپيماي بيسرنشين پروگرس نيز ميتوانست به آن متصل شود. ساليوت ۶ تا سال ۱۹۸۲ به كار خود ادامه داده و سپس جاي خود را به ساليوت ۷ داد كه آخرين ايستگاه از پروژهي ساليوت بهشمار ميرفت.
ساليوت ۷ يكي از ايستگاههاي خبرساز و جنجالي بود. اين ايستگاه در سال ۱۹۸۲ به فضا پرتاب شد و به مدت ۸۰۰ روز ميزبان ۱۱ فضانورد بود؛ اما در همان سالها حادثهي ساليوت ۷ به وقوع پيوست و ايستگاه از كنترل شوروي خارج شد. سيستم برق اين ايستگاه به دليل برخورد چند جرم كيهاني، از كار افتاد و ايستگاه در مدار زمين شروع به چرخش به دور خود كرد و روند سقوط آن به سمت زمين آغاز شد.
شوروي كه در آن زمان تحت فشارهاي بينالمللي قرار گرفته بود تصميم گرفت طي يك مأموريت عجولانه، دو فضانورد را به كمك فضاپيماي سايوز به فضا پرتاب كند تا بهصورت دستي به اين ايستگاه در حال چرخش متصل شوند و آن را به حالت پايدار بازگردانند. اين دو فضانورد روس موفق شدند به ايستگاه متصل شده و آن را بازيابي كنند و اين عمليات نجات، يكي از غيرممكنترين مأموريتهاي تاريخ هوانوردي است. ايستگاه فضايي ساليوت ۷، بعدها زمينه را براي شكلگيري پروژهي ايستگاه فضايي مير فراهم كرد.
آمريكا برخلاف شوروي، در زمينهي ايستگاههاي فضايي سرمايهگذاري چنداني نكرد و تا پيش از توسعهي ايستگاه فضايي بينالمللي، اسكايلب اولين و تنها ايستگاه فضايي آمريكاييها بهشمار ميرفت. اسكايلب سال ۱۹۷۳ به فضا پرتاب شد؛ اما حين پرتاب دچار آسيب شد و ۲ پنل خورشيدي آن بهطور كامل تكه تكه شدند و يك پنل خورشيدي ديگر نيز بهطور كامل باز نشد.
اين اتفاقات باعث شدند كه اسكايلب در مدار توان الكتريكي اندكي داشته باشد و سيستم تنظيم دماي ايستگاه به خوبي كار نكند. آمريكا براي رفع اين اشكال فضاپيماي سرنشيندار اسكايلب ۲ را به فضا پرتاب كرد تا فضانوردان بتوانند ايستگاه را تعمير كنند. اين مهندسان فضانورد توانستند با موفقيت ايستگاه را تعمير كرده و آن را به وضعيت پايدار برسانند و ۲۸ روز نيز در ايستگاه اقامت داشته باشند.
كارگاه مداري، ماژول هوابند، محل اتصال چندگانه، واحد تلسكوپ آپولو و فضاپيماي آپولو، از بخشهاي تشكيلدهندهي اسكايلب بودند. مأموريتهاي اسكايلب ۳ و ۴ كه خدمهي آن به ترتيب ۵۹ و ۸۴ روز در ايستگاه اقامت داشتند، پس از مأموريت اسكايلب ۲ به ايستگاه متصل شدند.
اسكايلب، يك ايستگاه دائمي نبود و آمريكا در انديشه متخصصين داشت كه از آن صرفاً بهعنوان يك آزمايشگاه فضايي استفاده كند و تأثيرات پروازهايي كه يك هفته تا يك ماه طول ميكشند را روي بدن انسان مورد سنجش قرار دهند. اسكايلب ۳ آخرين مأموريتي بود كه به ايستگاه متصل شد و ايستگاه فضايي اسكايلب خيلي زودتر از پيشبينيها، به دليل چرخش مداري سريع ناشي از برخورد با فعاليت خورشيدي شديد، وارد جو زمين شد و در آسمان استراليا سوخت و از بين رفت.
يكي ديگر از ايستگاههاي فضايي، ايستگاه مير (Мир) شوروي بود كه در سال ۱۹۸۶ به فضا پرتاب و مونتاژ شد. مير، در آن زمان پيشرفتهترين ايستگاه فضايي ساخته شده توسط انسان بهشمار ميرفت و براي ۱۰ سال عملياتي بود. نخستين فضانورداني كه به ايستگاه رفتند، همان فضانورداني بودند كه عمليات نجات ساليوت ۷ را انجام داده بودند. اين افراد به مدت ۷۵ روز در ايستگاه مير اقامت داشتند و سپس به زمين بازگشتند.
ايستگاه فضايي مير از قسمتهايي نظير ماژول زندگي (حمام و آشپزخانه و...)، قسمت ميانجي، قسمت مونتاژ، ماژول اخترفيزيك كوانت ۱، ماژول هوابند و علمي كوانت ۲، ماژول تكنولوژيكي كريستال، ماژول اسپكتر، ماژول سنجش از راه دور پريرودا، ماژول اتصال، فضاپيماي بيسرنشين پروگرس و فضاپيماي سايوز تشكيل شده بود.
در سال ۱۹۹۴ ميلادي، روسيه به آمريكا اجازه داد كه فضانوردان آمريكايي براي كسب آمادگي جهت حضور در ايستگاه فضايي بينالمللي، مدتي را در ايستگاه مير بهسر ببرند. روسكازموس كه در مورد هزينههاي بالاي نگهداري از ايستگاه مير نگران بود، تصميم گرفت كه با ناسا همكاري كند؛ اما دولت روسيه قبول نكرد و گفت بهتر است كه ايستگاه رها شود تا تمام تمركز روي ايستگاه فضايي بينالمللي باشد. مير، يك ايستگاه فضايي دائمي بود؛ اما دولت روسيه تصميم گرفت آن را به سوي زمين هدايت كند و از بين ببرد. سرانجام در سال ۲۰۰۱ بقاياي ايستگاه فضايي مير در اقيانوس آرام جنوبي سقوط كردند.
با توجه به اطلاعاتي كه كسب كرديم، اكنون ميدانيم كه ISS، نهمين ايستگاه فضايي قابل سكونت در مدار زمين است كه پس از ايستگاههاي آلماز، ساليوت، اسكايلب و مير توسعه داده شده و شايد بتوان گفت از آنها نيز الهام گرفته است. فرايند ساخت ايستگاه فضايي بينالمللي از سال ۱۹۹۸ ميلادي آغاز شد؛ اما نخستين فضانورداني كه در آن اقامت كردند، طي مأموريت اكسپديشن ۱ (Expedition 1) در تاريخ ۲ نوامبر سال ۲۰۰۰ به فضا پرتاب شدند.
از آن زمان تا به اين لحظه، بيش از ۱۷ سال ميگذرد و اين طولانيترين حضور يك ايستگاه فضايي در مدار پاييني زمين است. تا پيش از ايستگاه فضايي بينالمللي، ركورد طولانيترين حضور ايستگاه فضايي در مدار، با ۹ سال و ۳۵۷ روز، متعلق به ايستگاه فضايي مير بود. محمولههاي مورد نياز براي ايستگاه فضايي بينالمللي به كمك فضاپيماهايي نظير سايوز و پروگرس روسيه، دراگن و سيگنوس آمريكا، H-II ژاپن و سيستم انتقال اروپا، به ايستگاه منتقل ميشوند. تا پيش از لغو برنامهي شاتلهاي فضايي، امكان اتصال اين شاتلها به ايستگاه نيز وجود داشت. ايستگاه فضايي بينالمللي ميزبان فضانوردان، كيهاننوردان و توريستها از ۱۷ كشور مختلف بوده است.
طبق قراردادي كه ميان ناسا و روسكازموس روسيه به امضا رسيد، قرار بر اين شد كه ايستگاه فضايي بينالمللي صرفاً آزمايشگاهي در مدار پاييني زمين باشد و در آن مطالعههاي لازم جهت بهبود سفرهاي فضايي آينده انجام شوند. ناسا پيشبيني كرده بود كه در آينده انسانها به مريخ سفر خواهند كرد و خطراتي آنها را تهديد ميكند؛ بنابراين لازم است كه در ايستگاه فضايي بينالمللي نتايجي كه حضور در فضا روي بدن ميگذارد سنجيده شوند تا در سفرهاي آينده اشكالي براي كيهاننوردان به وجود نيايد. در سال ۲۰۱۰، آژانس پروازهاي فضايي آمريكا اعلام كرد كه ISS پتانسيل بيشتري دارد و ميتوان از آن براي كارهاي يادگيريي نيز استفاده كرد و در قالب برنامههاي تلويزيوني، اطلاعاتي را با مردم در ميان گذاشت.
ساخت ايستگاه
ساخت ايستگاه فضايي بينالمللي رسماً در نوامبر سال ۱۹۹۸ ميلادي آغاز شد. روسيه نخستين كشوري بود كه ماژولهاي اوليهي ايستگاه را توليد كرد و همهي اين ماژولها به جز ماژول رازوِت، بهصورت رباتيك در فضا به يكديگر متصل شدند. ساير ماژولهاي ايستگاه، به كمك شاتلهاي فضايي آمريكا به فضا پرتاب شدند و توسط خدمهي شاتل به كمك بازوي رباتيك Canadarm2 به يكديگر متصل شدند. تا تاريخ ۵ ژوئن سال ۲۰۱۱ كه فرايند ساخت ايستگاه به اتمام رسيد، ۱۵۹ قطعه طي ۱۰۰۰ ساعت پيادهروي فضايي به يكديگر متصل شده بودند و اين يك ركورد به حساب ميآمد.
۱۲۷ پيادهروي فضايي توسط خدمهي ايستگاه انجام شده بود و ۳۲ پيادهروي باقيمانده نيز مستقيماً از داخل شاتلها و هوابندها صورت گرفت. دانشمنداني كه روي زمين بودند بايد دائماً زاويهي بتاي ايستگاه را محاسبه ميكردند و دراختيار فضانوردان قرار ميدادند تا كار به بهترين شكل ممكن پيش برود. بتا، زاويهي بين صفحهي مداري يك ماهواره با بردار تابش خورشيد است و نشان ميدهد كه يك ماهواره در طول تابش خورشيد، چه مقدار انرژي جهت توليد برق دريافت ميكند.
براي مهندساني كه در فضا مشغول ساخت ايستگاه بودند، زاويهي بتا اهميت ويژهاي داشت؛ زيرا نشان ميداد در طول عمليات اتصال، چند ساعت در معرض نور خورشيد هستند و در صورت عدم محاسبهي بتا، شاتل نيز نميتوانست در برخي ساعت محدود روي بعضي از ماژولها به درستي قرار بگيرد.
نخستين ماژول ايستگاه فضايي بينالمللي، ماژول زاريا (Заря́) بهمعناي طلوع است كه در تاريخ ۲۰ نوامبر سال ۱۹۹۸ توسط راكت خودران پروتون روسيه به فضا پرتاب شد. زاريا، ماژولي بود كه ميتوانست نيروي پيشرانشي لازم براي قرارگيري در مدار را فراهم كرده، ارتفاع را كنترل كند و نيروي برق لازم را نيز فراهم آورد؛ اما متأسفانه به اندازهاي امكانات نداشت كه بتواند براي اقامت طولاني مدت مورد استفاده قرار گيرد.
دو هفته بعد از زاريا، ايالات متحده ماژول يونيتي (Unity) بهمعناي اتحاد را در قالب مأموريت STS-88 به كمك شاتل فضايي و چند خدمه، به فضا پرتاب كرد. ماژول يونيتي توسط فضانورداني كه ساعتها پيادهروي فضايي انجام دادند، به ماژول زاريا متصل شد. يونيتي دو آداپتور متصل شوندهي تحت فشار داشت كه يكي از آنها به زاريا و ديگري به شاتل فضايي متصل ميشد. در همان زمان، ايستگاه فضايي مير همچنان در مدار بود و ميتوانست ميزبان خدمه باشد.
ايستگاه فضايي بينالمللي تا دو سال قابل سكونت نبود و ايستگاه مير نيز رفته رفته از مدار خارج ميشد. در تاريخ ۱۲ ژوئيه سال ۲۰۰۰، روسيه ماژول زيوزدا (Звезда) بهمعناي ستاره را به فضا پرتاب كرد. آژانس فضايي روسكازموس، زيوزدا را به گونهاي برنامهريزي كرده بود كه بتواند پيش از اتصال به يونيتي و زاريا، آرايههاي خورشيدي و آنتن ارتباطي خود را باز كند.
اين ماژول خودش يك مركز فرماندهي داشت و خودران بود؛ اما زاريا و يونيتي توسط ايستگاههاي زميني كنترل و فرماندهي ميشدند. زيوزدا، پيشرفتهترين ماژولي بود كه به ISS متصل شده ميشد. پس از اتصال زيوزدا به ساير ماژولها، وظيفهي كنترل ساختار كلي ايستگاه از زاريا گرفته و به زيوزدا داده شد. زيوزدا يك ماژول بزرگ بود كه در آن محلهايي براي خواب خدمه، آشپزخانه، اسكرابرهاي كربن دياكسيد، دستگاههاي رطوبتساز، توليد كنندههاي اكسيژن، تجهيزات ورزشي، راديو و تلويزيون متصل به سيستم كنترل مأموريت و... وجود داشتند. زيوزدا ماژولي بود كه براي نخستينبار، ISS را سكونتپذير كرد.
نخستين خدمهي ايستگاه فضايي بينالمللي، در قالب مأموريت اكسپديشن ۱ و به كمك فضاپيماي روسي سايوز TM-31 در نوامبر سال ۲۰۰۰ به ايستگاه فضايي متصل شدند. اواخر اولين روز از مأموريت، فضانورد بيل شپارد از ناسا و كيهاننورد سرگئي كريكاليوف از آژانس فضايي روسيه، بهعنوان دو تن از خدمهي اكسپديشن ۱، در يك پيغام راديويي اعلام كردند كه ميخواهند نام ايستگاه را آلفا بگذارند. آلفا پيش از اين نيز براي نامگذاري ايستگاه در انديشه متخصصين گرفته شده بود؛ اما آمريكا و روسيه نام ISS را در انديشه متخصصين داشتند.
حالا كه اين دو فضانورد درخواست داده بودند، ناسا و روسكازموس تصميم گرفتند كه نام مأموريت اكسپديشن ۱ را تغيير داده و آلفا بگذارند. شپارد بر اين باور بود كه بايد نام كل ايستگاه را آلفا بگذارند؛ زيرا آلفا هميشه يادآور اولين بودن است. وي در يك سخنراني اعلام كرد كه اين اولين تجربهي حضور طولاني مدت در فضا است و ما پيشگامان اقامت در فضا محسوب ميشويم. ناسا تا حدودي موافقت كرده بود؛ اما روسيه گفت كه چنين چيزي درست نيست و ايستگاه مير پيش از اين نيز سكونتپذير بوده است و اگر قرار باشد كه نام آلفا انتخاب شود، مير بايد آلفا باشد.
تا دو سال پس از اين مأموريت، ايستگاه همچنان روبه گسترش بود. يك راكت سايوز در سال ۲۰۰۱ بخش اتصال چندگانهي پيرس (Пирс) را به فضا آورد. پيرس يك بخش اتصالي است كه دريچههايي براي اتصال فضاپيماهاي سرنشيندار سايوز و بيسرنشين پروگرس دارد و همچون يك سهراهي عمل ميكند. شاتل فضايي آتلانتيس، ديسكاوري و اندور نيز آزمايشگاه دستيني و هوابند كوئست را به فضا آوردند تا به ايستگاه متصل شوند.
علاوه بر اينها، براي نخستينبار بازوي رباتيك Canadarm2و چند قطعهي ديگر نيز به بدنهي ايستگاه متصل شدند. همه چيز خوب و طبق برنامه پيش ميرفت تا اينكه انفجار شاتل فضايي كلمبيا برنامه را دچار اختلال و وقفه كرد. شاتل فضايي كلمبيا در سال ۲۰۰۳ به هنگام پرتاب در آسمان منفجر شد و تمام سرنشينان آن كشته شدند. اين حادثه باعث شد كه تا دو سال، در برنامهي شاتلهاي فضايي ناسا وقفه ايجاد شود. برنامهي شاتلهاي فضايي تا سال ۲۰۰۵ متوقف شده بود تا اينكه بالاخره با پرتاب شاتل ديسكاوري، مجدداً از سر گرفته شد.
فرايند سرهم كردن ماژولهاي ايستگاه فضايي مجدداً از سال ۲۰۰۶ با پرتاب شاتل آتلانتيس در قالب مأموريت STS-115 آغاز شد. طي اين مأموريت، ناسا دومين مجموعه از آرايههاي خورشيدي مورد نياز ايستگاه را به ساختار اصلي متصل كرد.
سه مأموريت بعدي ناسا نيز ساير اجزاي بدنه و سومين سري از آرايههاي خورشيدي را به ايستگاه متصل كردند و درنتيجه ظرفيت توليد برق ايستگاه تكميل شد. پس از آنكه روسيه و آمريكا در مورد تأمين برق ايستگاه مطمئن شدند، فرايند ارسال ماژولهاي بعدي را آغاز كردند. گره هارموني و آزمايشگاه كلومبوس (متعلق به آژانس فضايي اروپا) از جمله ماژولهايي بودند كه به بدنهي ايستگاه و ساير ماژولها متصل شدند. بهزودي و پس از اتصال اين دو ماژول، آژانس فضايي ژاپن اعلام كرد كه نخستين بخش از آزمايشگاه كيبو توليد شده و آمادهي ارسال است.
در ماه مارس سال ۲۰۰۹، مأموريت STS-119 ساخت زيرسيستمها را تكميل كرد و توانست چهارمين و آخرين گروه از آرايههاي خورشيدي را روي بدنهي ايستگاه نصب كند. قسمت دوم و آخر آزمايشگاه كيبو ژاپن نيز در ماه ژوئيه سال ۲۰۰۹ توسط مأموريت شاتل STS-127 به ايستگاه متصل شد و پس از آن نيز ماژول پويسك (По́иск) يا همان ماژول پژوهشي كوچك، توسط روسيه به فضا پرتاب شد. در ماه فوريه ۲۰۱۰، مأموريت STS-130 كه توسط شاتل فضايي اندور انجام شد، گره سوم يا ترنكويليتي را بههمراه برج مراقبت كوپولا را به ايستگاه متصل كرد.
چند ماه بعد، روسيه نيز يكي از آخرين ماژولهاي خود بهنام رازوِت (Рассве́т) را به فضا پرتاب كرد. روسيه اين پرتاب را خودش انجام نداد و وظيفهي پرتاب را بر عهدهي شاتل فضايي آتلانتيس گذاشت و هزينهي پرتاب را نيز پرداخت كرد؛ زيرا پيشتر، آمريكا هزينهي پرتاب راكت پروتون را كه در سال ۱۹۹۸ ماژول زاريا را به فضا پرتاب كرد، تأمين كرده بود.
فضاپيماي ديسكاوري در آخرين مأموريت خود در فوريه سال ۲۰۱۱، ماژول تنظيم فشار هواي لئوناردو را به ايستگاه منتقل كرد و در همان سال، شاتل اندور هم طيفسنج الكترومغناطيسي آلفا را طي مأموريت STS-134 به ايستگاه متصل كرد. تا ماه ژوئن سال ۲۰۱۱، ايستگاه فضايي از ۱۵ ماژول تنظيم فشار و يك ساختار يكپارچه تشكيل شده بود و كشورهاي عضو اعلام كردند كه تمام تجهيزات اصلي روي ايستگاه نصب شدهاند و هرچه كه پس از آن به فضا پرتاب شود، جزو تجهيزات كمكي به حساب ميآيد. در حال حاضر ۵ ماژول ديگر نيز در صف پرتاب هستند. اين ماژولها عبارتاند از:
- ماژول نائوكا (Нау́ка) كه يك آزمايشگاه چند منظورهي روسي است و به ماژول زيوزدا متصل ميشود
- بازوي رباتيك آژانس فضايي اروپا
- ماژول يوزلوي (Узловой) كه يك فضاپيماي روسي است
- ماژول تأمين نيروي NEM-1
- ماژول تأمين نيروي NEM-2
آژانس فضايي روسيه اعلام كرده است كه ماژول نائوكا به احتمال زياد در سهماههي پاياني سال جاري ميلادي بههمراه بازوي رباتيك آژانس فضايي اروپا به فضا پرتاب ميشود. پس از آنكه ماژول نائوكا به ايستگاه فضايي متصل شود، روسيه ماژول يوزلوي را نيز به فضا پرتاب ميكند تا به يكي از دريچههاي اتصال ماژول نائوكا متصل شود. وقتي كه اين ۵ ماژول به ايستگاه متصل شوند، وزن كلي ايستگاه بيش از ۴۰۰ تُن خواهد بود.
وزن خالص ايستگاه دائما با گذشت زمان تغيير ميكند؛ زيرا همواره ماژولهاي جديدتري به ايستگاه اضافه ميشوند. تا سپتامبر سال ۲۰۱۱ كه ساخت ايستگاه تكميل شد، وزن كلي آن ۴۱۷ تُن بود. البته اين در حالي است كه فقط وزن خود ساختار ايستگاه را در انديشه متخصصين بگيريم و از وزن مخازن آب، مخازن گاز، تجهيزات آزمايشگاهي، لباسها و وسايل شخصي فضانوردان، غذاها، فضاپيماهاي متصل شده و ديگر موارد چشم پوشي كنيم.
ايستگاه فضايي بينالمللي، يك ايستگاه فضايي نسل سوم ماژولار است. يك ساختار ماژولار، اين امكان را فراهم ميكند كه بدنهي ايستگاه متناسب با مأموريتهاي مختلف، تغيير كند و بخشهاي جديدي به ساختار اضافه يا از آن حذف شوند. همچنين ساختار ماژولار، قابليت انعطافپذيري دارد و شكل آن ايستا نيست.
ماژولهاي اصلي ايستگاه
همانطوري كه پيشتر گفته شد، ايستگاه فضايي بينالمللي از چندين ماژول مختلف ساخته شده است؛ اما تعدادي از اين ماژولها اصلي هستند و ساير ماژولها، روي اين ماژولها نصب ميشوند. زاريا، يونيتي، زيوزدا، دستيني، كوئست، پيرس و پويسك، هارموني، ترنكويليتي، كلومبوس، كيبو و كاپولا از جمله ماژولهاي اصلي ايستگاه فضايي بينالمللي هستند كه هماكنون روي ايستگاه نصب شدهاند. تعداد ديگري از ماژولها نيز هستند كه قرار است بهزودي به ايستگاه متصل شوند كه به آنها نيز اشاره خواهيم كرد. در ادامه، به مطالعه هر يك از اين ماژولها و ويژگيهاي آنها ميپردازيم.
ماژول زاريا
زاريا (Zarya) كه با نام روسي Заря́ بهمعناي طلوع نيز شناخته ميشود، نخستين ماژول ايستگاه فضايي بينالمللي است كه توسط آژانس فضايي روسيه (روسكازموس) به فضا پرتاب شد و در مدار قرار گرفت. وظيفهي زاريا تأمين برق، نيروي پيشران و موقعيتيابي ايستگاه فضايي بينالمللي در مراحل اوليهي ساخت و توليد بود. وقتي كه ديگر ماژولها به فضا پرتاب شده و به زاريا متصل شدند، زاريا وظيفهي خاصي نداشت و هماكنون بهعنوان يك محل ذخيرهسازي از آن استفاده ميشود.
زاريا درواقع يك نسخه پيشرفتهتر از فضاپيماي TKS روسيه است كه براي اتصال به ايستگاه فضايي ساليوت استفاده ميشد. همانطوري كه گفته شد، زاريا بهمعناي طلوع است؛ زيرا قرار بود كه عصر جديدي را در پروازهاي فضايي آغاز كند. زاريا توسط يك شركت روسي ساخته شد؛ اما مالك اصلي آن شركت، ايالات متحدهي آمريكا بود.
در ابتدا قرار بود كه زاريا بهعنوان يكي از ماژولهاي ايستگاه فضايي مير عمل كند؛ اما متأسفانه تا زمانيكه ايستگاه فضايي مير پايدار بود، زاريا آماده نشده بود. زاريا توانايي اين را دارد كه ايستگاهي را در مدار حفظ كند و به دليل باتريهايي كه بهصورت پيشفرض درون بدنهي آن قرار داده شدهاند، توانايي تأمين برق يك يا چند ماژول ديگر را تا زمان راهاندازي آرايههاي خورشيدي دارا است. زاريا ۱۹۳۲۳ كيلوگرم وزن، ۱۲.۵۶ متر طول و در عريضترين نقطه ۴.۱۱ متر عرض دارد و از انديشه متخصصين اندازه، يك ماژول متوسط محسوب ميشود.
به زاريا از سه قسمت مختلف ميتوان متصل شد، يكي از آنها دقيقاً در قسمت جلويي، يكي ديگر در قسمت روبه زمين و ديگري نيز در قسمت انتهايي قرار گرفته است. ماژول يونيتي به كمك يك آداپتور متصل شوندهي تحت فشار، به قسمت متصل شوندهي جلويي زاريا وصل شده است. ماژول زيوزدا نيز به قسمت انتهايي زاريا متصل شده و دريچهي اتصال روبه زمين آن نيز به فضاپيماهاي سايوز و پروگرس كه به ايستگاه ميآيند، متصل ميشود. چندي پيش ماژول رازوِت به دريچهي اتصال روبه پايين زاريا متصل شد و اكنون اگر فضاپيمايي به ايستگاه بيايد، بايد ابتدا به ماژول رازوِت متصل شود.
زاريا دو آرايهي خورشيدي به طول ۱۰.۶۷ و عرض ۳.۳۵ متر و ۶ باتري نيكل-كادميم دارد كه ميتوانند ۳ كيلووات برق توليد كنند. زاريا ۱۶ مخزن سوخت خارجي دارد كه در مجموع ميتوانند ۵.۴ تُن سوخت را در خود نگه دارند. زاريا ۲۴ جت هدايت شوندهي بزرگ، ۱۲ جت هدايت شوندهي كوچك و دو موتور بزرگ دارد كه براي تغييرات مداري ايستگاه مورد استفاده قرار ميگرفتند. از وقتي كه ماژول زيوزدا با ايستگاه متصل شد، موتورهاي زاريا غيرفعال شدند؛ زيرا با وجود زيوزدا، ديگر نيازي به موتورهاي زاريا نبود. مخازن سوخت زاريا اكنون بهعنوان محلي براي ذخيرهسازي سوخت مورد نياز زيوزدا مورد استفاده قرار ميگيرند.
زاريا در تاريخ ۲۰ نوامبر سال ۱۹۹۸ ميلادي توسط راكت روسي پروتون از سكوي پرتاب كازمودروم ۸۱ در قزاقستان به ارتفاع ۴۰۰ كيلومتري سطح زمين پرتاب شد. زاريا در ابتدا به گونهاي طراحي شده بود كه ۱۵ سال عمر مفيد داشته باشد و بتواند ۶ تا ۸ ماه بهصورت خودران پرواز كند؛ اما به دليل تأخير در پرتاب ماژول زيوزدا، زاريا بايد بيش از دو سال را بهصورت خودران حركت ميكرد. در ابتدا، مدارهاي شارژ باتري زاريا دچار اشكالاتي شدند؛ اما به تدريج اين اشكالات توسط كيهاننوردان روس برطرف شد.
ماژول يونيتي
ماژول يونيتي (Unity) بهمعناي اتحاد كه با نام ديگر گره ۱ نيز شناخته ميشود، نخستين ماژول آمريكايي ايستگاه فضايي بينالمللي است كه توسط ناسا به فضا پرتاب شد. يونيتي از يك طراحي استوانهاي شكل بهره ميبرد و ميتواند از ۶ نقطهي مجزا به ايستگاه و ماژولهاي ديگر متصل شود. يونيتي ۴.۵۷ متر قطر و ۵.۴۷ متر طول دارد و بهطور مشترك توسط ناسا و بوئينگ در مركز پروازهاي فضايي مارشال در آلاباما ساخته شده است. يونيتي اولين ماژول متصل شوندهي ايستگاه فضايي است و پس از آن ماژولهاي هارموني و ترنكويليتي قرار گرفتهاند.
يونيتي محمولهي اصلي شاتل فضايي اندور بود كه در قالب مأموريت STS-88 به فضا پرتاب شد. اين مأموريت، نخستين مأموريت شاتل فضايي بود كه به ايستگاه متصل ميشد. در فضا، پيش از آنكه به ماژول زاريا برسند، قسمت انتهايي ماژول يونيتي به شاتل اندور وصل شد و سپس آنها به سمت ماژول زاريا حركت كردند تا اينكه بالاخره توانستند قسمت بالايي يونيتي را به بخش جلويي زاريا متصل كنند.
يونيتي ۲ سيستم اتصال محوري و ۴ سيستم اتصال شعاعي دارد و علاوه بر اتصال به زاريا، به بخشهايي همچون آزمايشگاه دستيني، ساختار يكپارچهي Z1، آداپتور متصلشوندهي تحت فشار PMA-3، زانوي هوابند كوئست، ماژول چند منظورهي لئوناردو و ماژول چند منظورهي رافائلو متصل است. در جريان مأموريت STS-120، ماژول هارموني نيز به درگاه كناري يونيتي متصل شد. ترنكويليتي و كاپولا نيز در جريان مأموريت STS-130 به ماژول يونيتي متصل شدند.
برخي از منابع ضروري ايستگاه فضايي، مانند مايعات، سيستمهاي همراهي حيات، سيستمهاي الكتريكي و سيستمهاي همراهي دادهها دقيقاً در يونيتي قرار گرفتهاند تا شرايط لازم براي زندگي كردن در بخشهاي مختلف ايستگاه را فراهم كنند. بيش از ۵۰ هزار قطعهي مكانيكي، ۲۱۶ خط انتقال مايع و گاز، ۱۲۱ كابل الكتريكي مخفي و روكار (۶ مايل كابل) در گره يونيتي نصب شدهاند. جنس كلي ماژول از آلومينيم و فولاد ضد زنگ است.
ماژول زيوزدا
زيوزدا (Zvezda) كه با نام روسي Звезда́ بهمعناي ستاره نيز شناخته ميشود، يك ماژول سرويس و فرماندهي روسي است. زيوزدا، سومين ماژول و يكي از مهمترين بخشهاي ايستگاه فضايي بينالمللي بهشمار ميرود و پس از پرتاب توانست هر آنچه كه براي همراهي از حيات در ايستگاه مورد نياز است، فراهم آورد. زيوزدا به وسيلهي راكت روسي پروتون در ۱۲ ژوئيه سال ۲۰۰۰ به فضا پرتاب و در ۲۶ ژوئيه همان سال، به ماژول زاريا متصل شد. ماژول زيوزدا توسط شركت روسي RKK Energia كه يكي از پيمانكاران اصلي ايستگاه فضايي بينالمللي است، ساخته شد.
فريم اصلي ساختار زيوزدا، براي اولينبار در ميانههاي دههي ۸۰ ميلادي ساخته شد و قرار بود كه بهعنوان هستهي اصلي ايستگاه فضايي مير-۲ مورد استفاده قرار گيرد. درواقع، براي مدتي نيز نام اين ماژول مير-۲ بود. ساخت بخش اصلي اين فريم در سال ۱۹۸۵ به اتمام رسيد و در اكتبر ۱۹۸۶ تجهيزات روي آن نصب شدند.
زيوزدا داراي طراحي استوانهاي شكل بوده و به گونهاي ساخته شده تا خدمه بتوانند در آن زندگي و كار كنند. زيوزدا در مجموع، چهار دريچهي متصل شونده دارد كه براي اتصال به ديگر مازولها مورد استفاده قرار ميگيرند. وزن كلي زيوزدا ۱۸۰۵۱ كيلوگرم بوده و ۱۳.۱ متر طول دارد. روي زيوزدا پنلهاي خورشيدي نيز نصب شده است كه به هنگام باز شدن ۲۹.۷ متر طول دارند.
زيوزدا ۱۴ پنجره دارد كه دو عدد از آنها ۲۳۰ ميليمتر قطر دارند و در محفظهها خواب دو خدمه قرار گرفتهاند. شش پنجرهي ديگر نيز كه شيشهاي به قطر ۲۳۰ ميليمتر دارند، در طبقهي پاييني زيوزدا قرار گرفتهاند و روبه زمين هستند. يكي از پنجرهها كه ۴۱۰ ميليمتر قطر دارد، در بخش كارگاهي زيوزدا قرار گرفته است. ديگر پنجرههاي زيوزدا نيز به ترتيب در محفظهي انتقال و قسمت آزمايشگاه قرار گرفتهاند.
در تاريخ ۲۶ ژوئيه ۲۰۰۰، زيوزدا با موفقيت به ماژول زاريا متصل و رسماً به سومين ماژول ISS تبديل شد. در تاريخ ۱۱ سپتامبر سال ۲۰۰۰، دو خدمهي مأموريت STS-106 آخرين مراحل اتصال زاريا و زيوزدا را تكميل كردند. اين فٰايند طي يك پيادهروي فضايي ۶ ساعت و ۱۴ دقيقهاي توسط فضانورد آمريكايي اِد لو و كيهاننورد روس، يوري ملنچنكو انجام شد. آنها ۹ كابلي كه بين زاريا و زيوزدا قرار داشتند را با موفقيت متصل كردند. زيوزدا ماژولي بود كه در آن محلهايي براي خواب خدمه، آشپزخانه، اسكرابرهاي كربن دياكسيد، دستگاههاي رطوبتساز، توليد كنندههاي اكسيژن، تجهيزات ورزشي، راديو و تلويزيون متصل به سيستم كنترل مأموريت و... وجود داشتند.
از آنجايي كه روسيه با اشكالات مالي مواجه شده بود، هيچ نسخهي همراهي از زيوزدا توليد نكرد؛ بنابراين خطر پرتاب بهشدت بالا رفته بود. ناسا تصميم گرفت كه ماژول كنترلي اينتريم را توليد كند كه اگر حين پرتاب اشكالي براي زيوزدا ايجاد شد، بتواند اين ماژول را بهعنوان همراه به فضا پرتاب كند؛ اما خوشبختانه پرتاب موفقيتآميز بود و كوچكترين اشكالي براي زيوزدا ايجاد نشد.
ماژول دستيني
دستيني كه با نام آزمايشگاه آمريكا نيز شناخته ميشود، نخستين ماژول آزمايشگاهي آمريكايي بود كه به ايستگاه فضايي متصل شد. دستيني ازطريق دريچههاي متصل شونده، به ماژول يونيتي متصل شد. دستيني، نخستين آزمايشگاه پژوهشي ناسا در مدار زمين پس از نابودي ايستگاه فضايي اسكايلب است. طراحي و توليد اين ماژول بر عهدهي شركت بوئينگ بوده و فرايند ساخت اين سازهي ۱۶ تُني در سال ۱۹۹۵ و در مركز پروازهاي فضايي مارشال آغاز شد.
دستيني در سال ۱۹۹۸ به مركز فضايي كندي در فلوريدا منتقل شد؛ اما به دليل ايجاد وقفه در برنامههاي ناسا و انجام يكسري آزمايشهاي لازم، پرتاب تا سال ۲۰۰۰ به تعويق افتاد. ماژول دستيني در تاريخ ۷ فوريه سال ۲۰۰۱ توسط شاتل فضايي آتلانتيس در قالب مأموريت STS-98 به فضا پرتاب شد.
در تاريخ ۱۰ فوريه سال ۲۰۰۱، دستيني به ايستگاه فضايي رسيد و به وسيلهي بازوي Canadaarm شاتل آتلانتيس، به ماژول يونيتي متصل شد. دستيني ساختاري آلومينيمي دارد و از طراحي استوانهاي بهره ميبرد. اين ماژول، داراي ۸.۵ متر طول و ۴.۳ متر قطر است. قسمت جلويي دستيني به ماژول يونيتي و قسمت انتهايي آن نيز به گره شماره ۲ متصل شده است. يك پنجره از جنس شيشهاي به قطر ۵۱۰ ميليمتر نيز در يك سمت از دستيني قرار گرفته كه به زمين ديد دارد. وزن كلي دستيني ۱۴۵۲۰ كيلوگرم اعلام شده كه تقريبا متوسط بهشمار ميرود.
ماژول كوئست
زانوي هوابند كوئست (Quest) كه پيشتر با نام ماژول زانويي هوابند شناخته ميشد، نخستين هوابند ايستگاه فضايي بينالمللي است. كوئست به گونهاي طراحي شده كه فضانوردان ميتوانند از فضاي خلأ مستقيماً با لباس وارد آن شوند و فشار هوا را تثبيت كنند. در اين هوابند، فضانوردان ميتوانند با لباسهاي روسي و آمريكايي وارد شوند و از اين انديشه متخصصين اشكالي وجود ندارد.
تا پيش از پرتاب اين ماژول در سال ۲۰۰۱ و در قالب مأموريت STS-104، فضانوردان روس كه از لباسهاي مخصوص به خود استفاده ميكنند، مجبور بودند كه ازطريق ماژول زيوزدا به ايستگاه وارد شوند و فضانوردان آمريكايي نيز تنها از درون شاتل فضايي متصل شده به ايستگاه ميتوانستند به قسمت داخلي ايستگاه وارد شوند.
ماژول كوئست از دو بخش اصلي تشكيل شده است؛ يكي براي نگهداري لباسهاي فضايي و ديگري نيز براي هنگامي كه فضانوردان ميخواهند از ايستگاه خارج يا به آن وارد شوند. اين دو بخش كاملا از يكديگر ايزوله هستند. ساخت ماژول كوئست ضروري بود؛ زيرا فضانوردان آمريكايي كه لباس فضايي مخصوص به خود را داشتند، نميتوانستند ازطريق هوابند روسي مازول زيوزدا به ايستگاه وارد شوند و از ساير بخشها نيز ورود امكانپذير نبود.
ماژولهاي پيرس و پويسك
پيرس (Пирс) و پويسك (По́иск) دو ماژول هوابند روسي هستند كه هر كدام از آنها دو دريچهي مختلف دارند. پيرس در اوت سال ۲۰۰۱ به فضا پرتاب شد و يك محل اتصال براي فضاپيماهاي سايوز و پروگرس را فراهم آورد. همچنين اين امكان را فراهم كرد تا كيهاننوردان روس كه از لباسهاي فضايي با طراحي اورلان استفاده ميكنند، بتوانند به ايستگاه وارد يا از آن خارج شوند. قرار بود كه پيرس در سال ۲۰۱۷ به وسيلهي فضاپيماي پروگرس از ايستگاه جدا شده و به سمت زمين سقوط كند تا جا براي آزمايشگاه روسي نائوكا فراهم باشد؛ لمل به دليل تأخير در ساخت آزمايشگاه نائوكا، فرايند جداسازي پيرس نيز تا اواخر سال ۲۰۱۸ به تعويق افتاد.
پويسك، يك ماژول متصل شوندهي ديگر روسيه است كه در سال ۲۰۰۹ به فضا پرتاب و به ايستگاه متصل شد. پويسك، نخستين ماژول روسي ايستگاه بود كه پس از سال ۲۰۰۱ به فضا پرتاب ميشد. پويسك بهطور كلي، از طراحي پيرس بهره ميبرد. پيرس به قسمت پاييني ماژول زيوزدا متصل شده؛ اما پويسك به قسمت بالايي آن متصل شده است. پويسك در زبان روسي بهمعناي جستوجو و اكتشاف است و به همين دليل در خود يكسري ابزار و تجهيزات علمي دارد.
ماژول هارموني
هارموني كه با نام گره شماره ۲ نيز شناخته ميشود، دومين گره آمريكايي ايستگاه فضايي بينالمللي است. اين ماژول توانايي تأمين الكتريسيته و دادههاي الكترونيكي باس را دارا است و به دليل داشتن ۶ دريچهي اتصال، ميتواند با بخشهاي مختلف ايستگاه در ارتباط باشد. ماژول اروپايي كلومبوس، آزمايشگاههاي ژاپني كيبو به دريچههاي شعاعي هارموني متصل شدهاند. دريچههاي بالايي و پاييني هارموني نيز براي اتصال فضاپيماهايي كه به ايستگاه ميآيند مورد استفاده قرار ميگيرند. فضاپيماهاي دراگن، سيگنوس و HTV معمولاً به اين دريچهها متصل ميشوند. تا سال ۲۰۱۱، شاتلهاي فضايي نيز به قسمت پاييني هارموني متصل ميشدند.
اين ماژول در ابتدا با نام گره شماره ۲ شناخته ميشد؛ اما در ماه مارس ۲۰۰۷ ناسا نام آن را هارموني گذاشت. در آن زمان، ناسا ميان ۳۲ ايالت آمريكا رقابتي براي انتخاب اسم برگزار كرد كه در آن ۲۲۰۰ مهدكودك شركت كردند و از ميان نامهاي پيشنهادي، هارموني انتخاب شد. در آن زمان ناسا به كودكان در مورد ايستگاه فضايي اطلاعات ارائه كرد و از آنها خواست يك مدل كوچك را بسازند و نامي برايش انتخاب كنند. هارموني در اصطلاح بهمعناي مركزي است كه كارهاي علمي را ميزباني ميكند. هارموني در تاريخ ۲۳ اكتبر سال ۲۰۰۷ در قالب مأموريت STS-120به فضا پرتاب شد و ۳ روز بعد به ايستگاه رسيد.
ماژول ترنكويليتي
ترنكويليتي كه با نام گره شماره ۳ نيز شناخته ميشود، توسط آژانس فضايي اروپا و آژانس فضايي ايتاليا ساخته شد. در فوريه سال ۲۰۱۰ ناسا به كمك يك شاتل فضايي، اين ماژول را به فضا ارسال كرد. وظيفهي كنترل و فرماندهي اين ماژول از همان ابتدا به ناسا واگذار شد. اين گره، ۶ دريچهي اتصال دارد؛ اما يكي از آنها همچنان غيرفعال است زيرا مازولي كه قرار بود به آن متصل شود، هيچگاه به فضا پرتاب نشد.
در اين گره، تجهيزات لازم همراهي حيات بيشتري قرار گرفته است و سيستم تصفيه آب نيز در آن وجود دارد. سيستم تصفيه آب اين گره ميتواند در صورت نياز، ادرار فضانوردان را مجدداً به آب آشاميدني تبديل كند. خدمه ميتوانند از وسايل توليد اكسيژن كه در اين گره وجود دارد در مواقع ضروري استفاده كنند. دريچههاي اتصال اين گره هر يك به بخشي متصل هستند. اولين دريچه به ماژول يونيتي يا همان قلب ايستگاه متصل است و سايرين نيز به ماژول أسوناردو، ماژول قابل گسترش بيگلو، دريچهي اتصال تحت فشار شماره ۳ و مازول كاپولا متصل هستند.
ماژول كلومبوس
كلومبوس، نخستين آزمايشگاه پژوهشي اروپايي ايستگاه فضايي بهشمار ميرود. در اين ماژول، آزمايشگاهي كوچك و تأسيساتي براي پژوهشهاي بيولوژيكي و فيزيك مايعات قرار گرفته است. چندين پايهي مخصوص در قسمت خارجي اين ماژول قرار گرفتهاند كه ميتوان تجهيزاتي را روي آنها نصب كرد تا داده و انرژي الكتريكي لازم براي وسايل آزمايشگاهي خارجي را فراهم آورند. آژانس فضايي اروپا در انديشه متخصصين دارد كه براي مطالعهي فيزيك كوانتوم و كيهانشناسي، اين مازول را همچنان گسترش دهد. آزانس فضايي اروپا همواره در تلاش است كه سيستمهاي همراهي حيات اين ماژول را بهبود بخشيده و آن را براي ۲۰ سال آينده نيز همچنان قابل استفاده كند.
آزمايشگاه كيبو
كيبو (Kibo) يك آزمايشگاه ژاپني و همچنين بزرگترين ماژول ايستگاه فضايي بينالمللي است. دانشمندان از اين آزمايشگاه براي مطالعه روي پزشكي فضايي، بيولوژي، رصد زمين، توليد مواد در فضا، بيوتكنولوژي و توسعهي فناوريهاي ارتباطي استفاده ميكنند. در اين آزمايشگاه تجهيزاتي وجود دارد كه ميتوان با استفاده از آنها در فضا گل پرورش داد. در اوت سال ۲۰۱۱، رصدخانهي MAXI روي ماژول كيبو نصب شد. اين رصدخانه، از چرخش مداري ايستگاه فضايي براي تصويربرداري اشعهي ايكس از تمام آسمان استفاده ميكند. اين رصدخانه توانست براي اولينبار، ستارهاي كه توسط يك سياهچاله بلعيده ميشود را مشاهده كند.
اين ماژول از ۲۳ بخش مختلف تشكيل شده كه ۱۰ بخش آن آزمايشگاهي است. اين ماژول يك هوابند نيز براي انجام آزمايش دارد. يك ماژول تحت فشار ديگر نيز به قسمت بالايي كيبو متصل شده است كه بيشتر نقش محفظهاي براي تجهيزات اضافه دارد.
ماژول كاپولا
كاپولا يك رصدخانه است كه ۷ پنجره دارد و براي مشاهدهي زمين و اتصال فضاپيماهاي ديگر مورد استفاده قرار ميگيرد. نام اين ماژول از واژهي ايتاليايي كاپولا بهمعناي گنبد الهام گرفته شده است. ساخت ماژول كاپولا توسط ناسا و بوئينگ انجام شد؛ اما به دليل كمبود بودجه، كار متوقف شد. مدتي بعد طي توافقي كه ميان ناسا و آژانس فضايي اروپا صورت گرفت، اين سازمان قبول كرد كه بخشي از هزينه را بپردازد و به اين ترتيب فرايند ساخت از سال ۱۹۹۸ مجدداً از سر گرفته شد.
بوئينگ ديگر پيمانكار اين پروژه نبود و ساخت آن به آژانس فضايي ايتاليا واگذار شد. اين ماژول، ۷ پنجرهي شيشهاي كوچك و يك پنجرهي دايرهاي شكل به قطر ۸۰ سانتيمتر دارد كه بزرگترين پنجرهي ايستگاه فضايي تا به اين لحظه بهشمار ميرود.
آيندهي ايستگاه
همانطوري كه در ابتدا نيز گفته شد، قرار است كه تا سال ۲۰۲۸ ميلادي ايستگاه در حالت عملياتي باقي بماند؛ اما از طرفي ناسا احتمالاً تا سال ۲۰۲۴ با پروژه قطع همكاري خواهد كرد و قطع همكاري ناسا احتمالاً بهمعناي پايان كار ايستگاه فضايي خواهد بود. در سال ۲۰۱۴ بود كه كنگرهي ايالات متحده اعلام كرد بايد در مورد ايستگاه فضايي بينالمللي تصميم بگيرد و ببيند آيا ميتوان همچنان بودجهاي براي اين ايستگاه در انديشه متخصصين گرفت يا خير.
سرانجام كنگره در همان سال اعلام كرد كه ايستگاه فضايي بينالمللي را در سال ۲۰۲۴ بازنشسته ميكند و بودجهاي براي آن در انديشه متخصصين نخواهد گرفت. با اين تفاسير، تنها شش سال از عمر ايستگاه فضايي بينالمللي باقي مانده است؛ تنها هفت سال و پس از آن معلوم نيست كه قرار است چه اتفاقي رخ دهد.
ناسا نيمي ديگر از بودجهي خود را صرف مأموريت كاوشگرها، ارسال انسان به مريخ يا ارسال به يك سيارك ميكند. اگر قرار باشد ناسا پروژههاي خود را گسترش دهد و كاوشهاي فضايي را وارد عرصهي جديدي كند، ديگر نميتواند ساليانه سه تا چهار ميليارد دلار از بودجهي خود را به ايستگاه فضايي بينالمللي اختصاص دهد. البته اين تصميمي نيست كه ناسا گرفته باشد؛ بلكه كنگره و بهخصوص كاخ سفيد، تصميم ميگيرند كه ناسا چه ميزان بودجه دريافت كند.
همانطوري كه در ابتدا نيز گفته شد، يكي از راههايي كه ناسا ميتواند به مطالعه چگونگي ارسال انسان به سيارههاي ديگر بپردازد، آزمايش اين كار در ايستگاه فضايي بينالمللي است. اين ايستگاه، محيطي ريزگرانشي (حالت بيوزني انسان و ديگر اشياء) دارد و از اتمسفر زمين خارج است؛ اين يعني دانشمندان تمام علوم ميتوانند آزمايشهاي خود را در اين ايستگاه انجام دهند تا تأثيرات فضا را بر همه چيز مشاهده كنند. همچنين در اين ايستگاه، تأثيرات اقامت طولانيمدت انسان در محيط بدون جاذبه سنجيده ميشود.
اخيرا برخي سياستمداران گفتهاند آيا اين همه بودجهاي كه به ايستگاه فضايي بينالمللي اختصاص يافته، ارزش داشته است يا خير؛ متأسفانه گويا مجلس ايالات متحده سابقهي چندان خوبي در حمايت از علوم متخصصدي ندارد.
كسي نميگويد كه بايد تا ابد از ايستگاه فضايي بينالمللي همراهي شود و به آن بودجه تعلق بگيرد. با رشد روزافزون بخش خصوصي و شركتهاي بزرگي همچون اسپيسايكس، بلو اوريجين و Virgin Galactic، اميدوار هستيم كه روزي ايستگاه فضايي بينالمللي توسط بخش خصوصي همراهي شود.
برخي از شركتها هستند كه به ساخت تجهيزاتي جهت استفاده در فضا علاقه دارند؛ اين شركتها ميتوانند مبالغ هنگفتي بپردازند تا فقط بتوانند تجهيزات خود را در ايستگاه فضايي بينالمللي آزمايش كنند. شايد ايلان ماسك تصميم بگيرد اين ايستگاه را به زيرمجموعهي شركت خود اضافه كند؛ كسي نميداند. بااينحال، قرار است كه طي دو سال آينده ۵ ماژول ديگر نيز به ايستگاه فضايي بينالمللي متصل شوند كه براي متخصصدهاي مختلفي مورد استفاده قرار خواهند گرفت؛ اما همچنان كشورهاي مختلف منتظر چراغ سبز ناسا براي عملياتي بودن ايستگاه تا سال ۲۰۲۸ هستند.
هزينه
همانطوري كه در ابتدا نيز اشاره شد، ايستگاه فضايي بينالمللي، گرانترين سازهي يكپارچهي دست بشر است. در سال ۲۰۱۰ اعلام شد كه احتمالاً هزينهي كلي ايستگاه حدود ۱۵۰ ميليارد دلار باشد كه از اين مقدار، ۷۲.۴ ميليارد دلار متعلق به ناسا است.
آژانس فضايي روسيه ۱۲ ميليارد دلار، آژانس فضايي اروپا ۵ ميليارد دلار، آژانس فضايي ژاپن ۵ ميليارد دلار و آژانس فضايي كانادا ۲ ميليارد دلار براي ساخت ايستگاه هزينه كردهاند. هزينهي پرتاب هر شاتل نيز ۱.۴ ميليارد دلار بوده است كه با محاسبهي ۳۶ پرتابي كه انجام شده و هزينهي ساخت و ساز، ميتوان گفت كه اين فرايند بهتنهايي ۵۰.۴ ميليارد دلار هزينه داشته است. با يك محاسبهي ديگر ميتوان پي برد كه در مدت ۱۵ سال، هزينهي هز روز حضور هر خدمه در ايستگاه ۷.۵ ميليون دلار بوده است.
حقايق جالب
- ۱۶ كشور در پروژهي ايستگاه فضايي بينالمللي عضو هستند. اين كشورها عبارتاند از: ايالات متحدهي آمريكا، روسيه، كانادا، ژاپن، بلژيك، برزيل، دانمارك، فرانسه، آلمان، ايتاليا، هلند، نروژ، اسپانيا، سوئد، سوئيس و بريتانيا.
- ايستگاه فضايي بينالمللي با سرعت تقريبا ۸ كيلومتر بر ثانيه در مدار گردش ميكند و اين يعني ايستگاه فضايي هر ۹۰ دقيقه، يكبار به دور زمين ميگردد.
- شايد با خود فكر كنيد كه آپارتمان يا منزل مسكوني شما فضاي زيادتري نسبت به ايستگاه فضايي دارد؛ اما جالب است بدانيد كه اين ايستگاه در مجموع ۱۰۹ متر طول داشته و فضاي بسيار زيادي را دراختيار خدمه ميگذارد و تعداد زيادي اتاق دارد.
- ايستگاه فضايي بينالمللي بزرگترين سازهي دست بشر در فضا است و در مجموع ۱۱۴۱۸۲۹ سانتيمتر مكعب فضاي داخلي دارد.
- در سرتاسر ايستگاه فقط دو سرويس بهداشتي وجود دارد. آبي كه در اين سرويسها مصرف ميشود بههمراه ادرار فضانوردان، مجدداً تصفيه شده و به آب آشاميدني تبديل ميشود.
- اينكه در فضا باشيد بهمعناي در امان بودن از ويروسهاي رايانهاي نيست. در ايستگاه فضايي ۵۲ كامپيوتر وجود دارد كه هر كدام از آنها بيش از يك بار به ويروس آلوده شدهاند. نخستينبار اين رايانهها به كرمي آلوده شدند كه براي دزديدن رمز عبور بازيهاي رايانهاي طراحي شده بود.
- ايستگاه فضايي بينالمللي تنها مكاني در فضا است كه شما ميتوانيد در آن كوچكترين چيزها را بو بكشيد. يكي از فضانوردان ميگفت كه بوي خاصي مانند يونيزه شدن فلز را احساس كردم. چنين بويي در حالت عادي روي زمين به ندرت احساس ميشود.
- ايستگاه فضايي بينالمللي پس از ماه و زهره، درخشانترين جرم در آسمان شب است و اگر هوا پاك باشد شما ميتوانيد با چشمان غيرمسلح، ايستگاه فضايي را مشاهده كنيد.
- حضور در فضا باعث تخريب بافت استخواني و ماهيچهها ميشود. بنابراين فضانوردان بايد روزانه دو ساعت ورزش كنند تا اشكالي براي آنها ايجاد نشود.
- در مجموع از ۱۲.۸۷ كيلومتر كابل در ايستگاه فضايي استفاده شده است كه از كابلهاي بهكار رفته در پارك مركزي نيويورك نيز بيشتر است.
- فضانوردان روزانه فقط سه وعدهي غذايي مصرف ميكنند و به هنگام خوردن غذا نميدانند كه نشستهاند يا نه؛ زيرا اصلا نشستن در فضا معني ندارد و هيچ صندلي خاصي نيز در آشپزخانهي ايستگاه وجود ندارد.
جمعبندي
بهطور كلي، ميتوان گفت كه ايستگاه فضايي بينالمللي شاهكار مهندسي انسان در فضا است. اين ايستگاه به لطف تجربهي زياد روسيه و آمريكا ساخته شد و سالانه بودجهي زيادي را به خود اختصاص ميدهد. وجود اين ايستگاه در مدار زمين بسيار ضروري است؛ زيرا در آيندهي نزديك انسانها به ماه، مريخ و ديگر سيارهها سفر ميكنند و بايد در ايستگاه فضايي آمادگيهاي لازم را به عمل آورند. هنوز مشخص نيست كه چه بر سر ايستگاه فضايي بينالمللي خواهد آمد و ناسا چه تصميمي در مورد آن ميگيرد.
با رشد سازمانهاي خصوصي نظير اسپيسايكس، بهانديشه متخصصين ميرسد كه اين پروژه به بخش خصوصي واگذار شود و ناسا تمركز خود را روي ساير بخشها بگذارد. بااينحال، ايستگاه فضايي در حال حاضر تنها مكاني در فضا است كه انسان ميتواند به آنجا برود؛ زيرا تقريبا ۵۰ سال است كه انسانها مدار پاييني زمين را ترك نكردهاند.
ايستگاه فضايي بينالمللي وجود خود را مديون ايستگاههايي نظير ساليوت، آلماز، مير و اسكايلب است و شايد اگر اين ايستگاهها ساخته نميشدند، ISS نيز تا اين اندازه پيشرفت نميكرد. البته در اين ميان نبايد دكتر ورنر فون براون، خالق راكت ساترن ۵ را نيز فراموش كرد؛ زيرا او ايدهي ساخت ايستگاهي فضايي را براي نخستينبار مطرح كرد.
ما هنوز در گامهاي ابتدايي توسعه ايستگاههاي فضايي هستيم. ايستگاه فضايي بينالمللي نسبت به ساليوت، اسكايلب، و مير پيشرفت چشمگيري داشته است؛ ولي هنوز راه زيادي تا واقعيت بخشيدن به ايستگاههاي فضايي بزرگ و كلونيمحوري پيش رو داريم كه در نوشتههاي نويسندگان علمي-تخيلي آمده است.
بهانديشه متخصصين ميرسد كه در آينده ايستگاههاي فضايي داراي گرانش مصنوعي باشند و در حال حاضر هيچيك از ايستگاههاي ما گرانش نداشتهاند يكي از دلايل اين امر اين است كه ما جايي را ميخواهيم كه بدون گرانش باشد تا بتوانيم روي تأثيرات گرانش مطالعه كنيم. دليل ديگر اين است كه ما فاقد فناوري و تكنولوژي لازم براي چرخاندن عملي يك سختار عظيم مثل يك ايستگاه فضايي هستيم، بنابراين نميتوانيم گرانشي مصنوعي به وجود بياوريم.
هم انديشي ها