(09) Estación Espacial Internacional

La Estación Espacial Internacional, (en inglés, International Space Station o ISS) es un centro de investigación en la órbita terrestre, cuya administración, gestión y desarrollo está a cargo de la cooperación internacional. El proyecto funciona como una estación espacial permanentemente tripulada, en la que rotan equipos de astronautas e investigadores de las cinco agencias del espacio participantes: la Agencia Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA), la Agencia Espacial Federal Rusa (FKA), la Agencia Japonesa de Exploración Espacial (JAXA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y la Agencia Espacial Europea (ESA).⁴ Está considerada como uno de los logros más grandes de la ingeniería.

La Agencia Espacial Brasileña participa a través de un contrato separado con la NASA. La Agencia Espacial Italiana tiene semejantemente contratos separados para las varias actividades no incluidas en el marco de los trabajos de la ESA en la ISS (donde participa Italia también completamente).

De muchas maneras la ISS representa una fusión de las estaciones espaciales previamente previstas: la Mir-2 de Rusia, la estación espacial estadounidense Freedom, el previsto módulo europeo Columbus y el JEM (Módulo Japonés de Experimentos). Los primeros planes de montar una gran estación internacional remontan a los años 1980. La estación se planificó en ese entonces también bajo el nombre Alpha.

La ISS está en construcción desde 1998 y en el presente es el objeto artificial más grande en órbita terrestre. Completa una vuelta aproximadamente cada 92 minutos y se encuentra a unos 400 km aproximadamente de la superficie de la Tierra. ⁵ de altura (datos de febrero de 2015), aunque su altura puede variar debido a la fricción atmosférica y a las repetidas propulsiones. La inclinación es de 51,6°.

La estación ha alcanzado dimensiones aproximadas de unos 110 m × 100 m × 30 m, con una gran superficie habitable. Según los planes, debería mantenerse en operaciones por lo menos hasta el año 2024.⁶

Gracias a la estación, hay presencia humana permanente en el espacio, pues al menos dos personas la han habitado desde el 2 de noviembre de 2000. La estación se mantiene hoy día principalmente por las lanzaderas rusas Soyuz y la nave espacial Progress. Anteriormente el mantenimiento se hacía gracias a los Space Shuttle norteamericanos, que operaron hasta el año 2011, puesto que posteriormente el programa de transbordadores espaciales de Estados Unidos fue cancelado debido a que sus exorbitantes costos no correspondían al recorte general de gastos del gobierno de ese país.

En sus primeros tiempos, la estación tenía una capacidad para una tripulación de tres astronautas, pero desde la llegada de la Expedición 20, estuvo lista para soportar una tripulación de seis astronautas. Antes de que llegara el astronauta alemán Thomas Reiter, de la ESA; que se unió al equipo de la Expedición 13 en julio de 2006, todos los astronautas permanentes pertenecían a los programas espaciales ruso, estadounidense o canadiense. Entretanto, la ISS ha sido visitada por 205 personas de dieciséis países y ha sido también el destino de los primeros turistas espaciales.

Debido a lo extenso de su descripción, uso, etc. Se adjuntan unas webs al efecto:

https://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_Espacial_Internacional

http://www.huffingtonpost.es/2015/11/07/estacion-espacial-internacional_n_8490220.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Assembly_of_the_International_Space_Station

Características

En líneas generales, se puede describir la Estación Espacial Internacional como un gigantesco mecano situado en órbita alrededor de la Tierra, a 400 km de altura. Sus dimensiones son de aproximadamente 109 m de longitud total y 88 m de ancho, con una masa cercana a las 420 toneladas. El volumen habitable alcanza a unos 916 m³, con lo que sobrepasa en amplitud y complejidad todo lo que existe hasta la fecha. Puede acoger hasta seis astronautas permanentemente, quienes se suceden según las exigencias de las misiones. Su energía es proporcionada por los paneles solares más grandes que jamás se hayan construido, de una potencia de 84 kW.

Resumen de las características

(datos de 2012)⁷

• Longitud del módulo: 51 metros (167,3 pies)
• Longitud del rack: 109 metros (357,5 pies) (Prácticamente el equivalente a un campo de fútbol, incluida su área exterior)
• Longitud de los paneles solares: 73 metros (239,4 pies)
• Masa: 419 455 kilogramos (924 739 libras)
• Volumen habitable: 388 metros cúbicos (13 696)
• Volumen presurizado: 916 metros cúbicos (32 333 pies cúbicos)
• Producción de energía: 8 paneles solares = 84 kilovatios
• Líneas de código de software: aproximadamente 2,3 millones
• Número de personas por cada expedición: 6
• Laboratorios: 4
• Velocidad: 27 743 km/h
• Altura aproximada: 400 km

La estación ha progresado de manera sostenida, no sólo en sus características técnicas, sino también en cuanto a la calidad de los espacios habitables, proporcionando mayor confort para las expediciones de larga duración. Actualmente tiene un espacio habitable comparable con una casa estándar de cinco dormitorios, tiene además dos baños y posee un gimnasio. Desde mayo de 2014 se encuentra tripulada por la expedición 40 hasta septiembre de 2014.

La historia de la Estación Espacial Internacional comenzó el 20 de noviembre de 1998, cuando el cohete ruso Protón colocó en órbita el módulo ruso Zaryá, el módulo principal y más grande, diseñado para dotar a la estación espacial de la energía y capacidad de propulsión iniciales. El 2 de diciembre la NASA puso en órbita el nodo Unity a través de su transbordador espacial Endeavour.⁸

Los paneles solares fotovoltaicos de la Estación Espacial Internacional.

El 12 de julio de 2000 se añadió el segundo módulo de servicio ruso Zvezdá (pronunciado /zviozda/) que aportaba los sistemas de soporte vital de la Estación Espacial y preparaba la estación, para recibir a sus primeros astronautas. El 11 de octubre de 2000 se añadió sobre el nodo Unity la estructura integrada ITS Z1 que permite comunicarse con la Tierra. El 2 de noviembre llegan los primeros tripulantes a bordo de una Soyuz lanzada el 31 de octubre de 2000. Un mes después se añadió el primer módulo fotovoltaico que proporcionaba energía solar a toda la estación.

Al año siguiente llegó a la estación espacial el laboratorio más importante, el Destiny, de fabricación estadounidense. Fue acoplado a la estación el 7 de febrero de 2001 mediante el transbordador Atlantis. El 19 de abril de 2001 fue colocado el primer brazo de la ISS, de fabricación canadiense. Con el brazo SSRMS también llegaron un pequeño módulo italiano y una antena UHF. El 12 de julio de ese mismo año se añadió una cámara de descompresión para que los tripulantes pudieran salir de la estación espacial y dar los primeros paseos espaciales. El 14 de septiembre del 2001 se añadió un módulo de atraque ruso con una cámara de descompresión.

El 8 de abril de 2002 se acopló el segmento central ITS S0 del futuro armazón de 91 metros que soportará los grandes paneles solares de los extremos de la ISS. El brazo SSRMS canadiense que se había colocado en el módulo Destiny fue trasladado al segmento central ITS S0 el 5 de junio de ese mismo año. El 7 de octubre se colocó el segmento de estribor ITS S1 del armazón de la estación. El armazón principal se completó el 23 de noviembre de 2002 con el segmento de babor ITS P1.

El 27 de febrero de 2004, los tripulantes Michael Foale y Alexandr Kaleri realizaron el primer paseo espacial que involucraba a la totalidad de la tripulación. La mayoría de los objetivos del paseo, incluyendo la instalación de equipo externo, se lograron antes de que se abortara la misión debido a un problema de refrigeración en el traje de Kalery HL.

El 28 de julio de 2005 llegó a la estación el módulo italiano de carga Raffaello a través del transbordador Discovery de la NASA.

El 27 de junio de 2006 una pieza de basura espacial que posteriormente fue identificada como el satélite militar estadounidense Hitch Hiker 1 lanzado en 1963, y ya fuera de servicio, pasó a aproximadamente 2 kilómetros de la ISS (ésta se mueve a unos 7,7 km/s). Este suceso provocó una situación de alarma y se iniciaron preparativos para una evacuación de urgencia de la Estación Espacial. Este acercamiento estuvo monitorizado por técnicos del CCVE ruso y el Centro de la NASA en Houston, y concluyó sin incidentes. Se estimó que la pieza de chatarra espacial tenía una masa de 79 kilos.

El 7 de julio de 2006 el transbordador Discovery se acopló a la ISS con éxito. Entre la tripulación del Discovery estaba el astronauta alemán Thomas Reiter que junto con el estadounidense Jeff Williams y el ruso Pavel Vinogradov formaron la tripulación permanente del complejo orbital. Con la llegada del astronauta de la ESA la estación pasa de una tripulación permanente de dos astronautas a tres.

La Estación Espacial Internacional y el Transbordador Espacial Discovery listos para acoplarse.

El 8 de junio de 2007, el transbordador Atlantis (misión STS-117) parte para la Estación Espacial Internacional para instalar unos nuevos paneles solares⁹ tarea que realiza con éxito. El día 10 se detecta una grieta en la cubierta térmica del transbordador Atlantis que debe repararse en vuelo.¹⁰ El día 14 se produce un fallo informático grave que deja sin agua, luz y capacidad de orientación a la estación espacial. En el peor de los casos, ésta debería haber sido desalojada, pero el fallo se soluciona y los sistemas vuelven a funcionar con normalidad.¹¹

El 17 de junio de 2007 la astronauta Sunita Williams se convierte en la mujer que más tiempo seguido ha estado en el espacio, al completar 188 días y 4 horas fuera de nuestro planeta.¹²

El 23 de octubre de 2007 partió el módulo de fabricación italiana Harmony hacia la ISS con la misión STS-120 y se montó provisionalmente tres días más tarde en Unitiy, tomando finalmente su posición definitiva en el extremo del laboratorio Destiny. Con un peso cercano a las 15 toneladas, su objetivo es servir como puerto de enlace para los laboratorios europeos y japoneses.¹³

En febrero de 2008 se añadió el módulo Columbus europeo y en junio el transbordador Discovery visitó nuevamente la Estación Espacial Internacional y añadió componentes nuevos, de los cuales destaca el módulo principal del esperado Kibo Science Laboratory.

En marzo de 2009 se agregó el cuarto y último módulo de paneles solares (el S6) por la misión STS-119. En mayo de 2009 la Estación ya podía albergar a seis tripulantes dentro de ella.

El último elemento constructivo del módulo Kibo se instaló en junio por la misión STS-127. En noviembre de 2009, el módulo de acoplamiento ruso Poisk llegó a la estación. En febrero de 2010 se instaló el nodo de empalme Tranquility (Node 3) con la cúpula de vista panorámica Cupola. En mayo de 2010 le siguió el módulo ruso Rassvet y el MPLM Leonardo en marzo de 2011. El 23 de octubre de 2010 la ISS efectuó el relevo de la Mir, el vehículo espacial que había estado durante más tiempo (3644 días) ininterrumpidamente tripulado por seres humanos. Ese récord se ha extendido ahora a 4304 días. El experimento del AMS se instaló en mayo de 2011 con el penúltimo Transbordador STS. En el verano de 2013 la estación se completó además con el módulo de laboratorio ruso Naúka o Módulo laboratorio multipropósito.

Tras el acuerdo de los países participantes de operar la estación en conjunto hasta por lo menos 2020, Rusia planea la construcción de otros tres módulos que surgen de una concepción nueva. En 2012 se instalará primeramente un módulo de acoplamiento esférico en el extremo inferior del MLM Nauka. Aquí se acoplarían en 2014 y 2015 dos grandes módulos nuevos (NEM 1 und 2), de investigación y de energía, respectivamente.

En diciembre de 2010, la masa de la estación bordeaba ya las 370 toneladas y su estructura tenía una longitud de 109 metros. Dado que la envergadura definitiva ya se había alcanzado desde la instalación de los primeros paneles solares, la ISS fue desde entonces, y continúa siendo hasta la fecha, la estación espacial más grande que se ha construido en la historia.

Contribuyentes primarios.     Países con contrato con la NASA.

Los astronautas dividen su tiempo en la estación entre los laboratorios (Destiny, Kibo y Columbus), el módulo de servicio Zvezda (donde está la “cocina”, por ejemplo), el observatorio Cupola y la escotilla presurizada Quest, en la que se preparan los tripulantes que van a realizar una actividad extravehicular, es decir, un paseo espacial por el exterior de la estación. Cuando no están desempeñando sus labores diarias, tienen asignado un tiempo muy preciso para su aseo personal, para comer, para hacer ejercicio y para dormir, y en cada módulo se realizan diferentes tareas:

• Zvezda: Módulo de servicio ruso, construido de modo similar al módulo principal de la estación espacial Mir. Contiene compartimentos para dormir y para el aseo.
• Zarya: Dedicado principalmente al almacenaje y para la propulsión de la estación, que necesita elevar periódicamente la altura de su órbita.
• Harmony y Unity: Nodos de conexión entre otros módulos. Harmony, además, alberga sistemas de generación de aire, electricidad, reciclaje de agua y otros servicios esenciales.
• Kibo: Laboratorio japonés, es el módulo de mayor tamaño de la ISS. Está formado por un módulo presurizado y dos secciones para experimentos, una de ellas expuesta al espacio.
• Columbus: Laboratorio europeo.
• Destiny: Laboratorio de la NASA.
• Tranquility: Nodo de conexión con el módulo observatorio Cupola, que también contiene el equipamiento de soporte vital, los sistemas para el reciclaje de agua y generación de oxígeno y la cinta de correr.
• Quest: Escotilla para la preparación de las actividades extravehicular. Allí se guardan los trajes espaciales.
• Rassvet y Poisk: Nodos para el atraque de la Soyuz, en los que sus tripulantes disponen también de una cámara para aclimatarse a la presión atmosférica de la ISS.

Figura 1: La estación espacial definitiva deberá desarrollar hasta el año 2015 numerosos experimentos científicos, y para ello consta de seis laboratorios presurizados y 36 agregados de carga. Los experimentos incluyen las siguientes áreas: investigaciones humanas; biotecnológica; ciencias de materiales, fluidos y combustión; biología gravitacional; ciencias de la tierra y del espacio.
(1) El laboratorio americano incluye 11 lugares experimentales, incluyendo facilidades para investigación humana y de materiales, combustión y ciencia de fluidos.
(2) Los laboratorios japoneses incluyen 10 departamentos presurizados y 10 sitios expuestos, incluyendo facilidades para ensayos de materiales y biología gravitacional.
(3) Los laboratorios rusos incluyen facilidades para ciencias de la vida, materiales y otros.
(4) Los laboratorios europeos generales tienen 12 lugares de experimentos, incluyendo un laboratorio para estudios biológicos y varios laboratorios de combustión.
(5) Una centrífuga permitirá a los investigadores variar la fuerza gravitacional, permitiendo comparaciones en tiempo real con ensayos de baja.
(6) Diversos instrumentos de observación de la Tierra y del espacio y tecnologías relacionadas.