Khoa học vũ trụ

Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) là gì: Lịch sử, cấu tạo và mô hình hoạt động

Trạm vũ trụ quốc tế ISS là gì?

Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) là một dự án xây dựng đa quốc gia, là cấu trúc đơn lẻ lớn nhất mà con người từng đưa vào vũ trụ. Việc xây dựng chính của nó đã được hoàn thành từ năm 1998 đến 2011, mặc dù trạm không gian này liên tục phát triển để bao gồm các nhiệm vụ và thử nghiệm mới. Nó đã liên tục có người ở kể từ ngày 2/11/2000. Tính đến tháng 1 năm 2018, 230 cá nhân từ 18 quốc gia đã đến thăm Trạm vũ trụ quốc tế. Các quốc gia tham gia hàng đầu bao gồm Hoa Kỳ (145 người) và Nga (46 người). Thời gian phi hành gia và thời gian nghiên cứu trên trạm vũ trụ được phân bổ cho các cơ quan vũ trụ theo số tiền hoặc tài nguyên (như mô-đun hoặc robot) mà họ đóng góp.

ISS bao gồm đóng góp từ 15 quốc gia. NASA (Hoa Kỳ), Roscosmos (Nga) và Cơ quan Vũ trụ châu Âu là những đối tác chính của trạm vũ trụ đóng góp phần lớn kinh phí; các đối tác khác là Cơ quan thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản và Cơ quan vũ trụ Canada. Các kế hoạch hiện tại kêu gọi vốn để trạm vũ trụ sẽ được vận hành trong ít nhất 2024, với các đối tác thảo luận về một phần mở rộng có thể cho đến năm 2028. Sau đó, các kế hoạch cho trạm vũ trụ không được đặt ra rõ ràng. Nó có thể được khử, hoặc tái chế cho các trạm vũ trụ trong tương lai trên quỹ đạo.

Các phi hành đoàn trên tàu ISS được hỗ trợ bởi các trung tâm kiểm soát nhiệm vụ ở Houston và Moscow và một trung tâm kiểm soát tải trọng ở Huntsville, Ala. Các trung tâm kiểm soát nhiệm vụ quốc tế khác hỗ trợ trạm vũ trụ từ Nhật Bản, Canada và Châu Âu. ISS cũng có thể được kiểm soát từ các trung tâm kiểm soát nhiệm vụ ở Houston hoặc Moscow.

Tìm Trạm vũ trụ quốc tế trên bầu trời

Các trạm vũ trụ bay ở độ cao trung bình 248 dặm (400 km) trên Trái Đất. Nó vòng quanh trái đất cứ sau 90 phút với tốc độ khoảng 17.500 dặm / giờ (28.000 km / giờ). Trong một ngày, trạm di chuyển khoảng cách cần thiết để đi từ Trái đất đến mặt trăng và trở lại. Trạm vũ trụ có thể cạnh tranh với hành tinh rực rỡ như Sao Kim trong độ sáng và xuất hiện dưới dạng ánh sáng di chuyển sáng trên bầu trời đêm. Nó có thể được nhìn thấy từ Trái đất mà không cần sử dụng kính viễn vọng bởi các nhà quan sát bầu trời đêm, những người biết khi nào và ở đâu để nhìn.

Bạn có thể sử dụng trang Theo dõi vệ tinh do N2YO.com cung cấp để tìm hiểu khi nào nên quan sát trạm vũ trụ.

Thành phần và hoạt động của phi hành đoàn

Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) là gì: Lịch sử, cấu tạo và mô hình hoạt động

ISS thường tổ chức các đội từ ba đến sáu người (kích thước sáu người đầy đủ có thể sau năm 2009, khi các cơ sở của trạm có thể hỗ trợ nó). Nhưng kích thước phi hành đoàn đã thay đổi qua nhiều năm.  Sau thảm họa tàu con thoi Columbia năm 2003 đã dừng các chuyến bay trong vài năm, các phi hành đoàn chỉ nhỏ bằng hai người do năng lực giảm để đưa mọi người lên vũ trụ trên tàu vũ trụ Soyuz nhỏ hơn của Nga. Trạm vũ trụ cũng đã chứa tới 13 người nhiều lần, nhưng chỉ trong vài ngày trong các lần thay đổi phi hành đoàn hoặc các chuyến thăm tàu ​​con thoi.

Hạm đội tàu con thoi đã nghỉ hưu vào năm 2011, để lại Soyuz là phương thức duy nhất hiện nay để đưa mọi người đến ISS. Ba phi hành gia bay đến trạm vũ trụ trong tàu vũ trụ Soyuz và dành khoảng sáu tháng ở đó một lúc. Đôi khi, độ dài nhiệm vụ thay đổi một chút do lịch trình tàu vũ trụ hoặc các sự kiện đặc biệt (chẳng hạn như phi hành đoàn một năm ở lại trạm từ năm 2015 đến 2016.) Nếu phi hành đoàn cần sơ tán khỏi trạm, họ có thể quay trở lại Trái đất trên hai tàu Soyuz cập bến ISS.

Bắt đầu từ năm 2019 hoặc 2020, các phi hành đoàn thương mại Dragon (của SpaceX) và CST-100 (của Boeing) dự kiến ​​sẽ tăng số lượng phi hành đoàn ISS vì họ có thể mang theo nhiều phi hành gia hơn một lúc so với Soyuz. Khi các phương tiện thương mại của Hoa Kỳ có sẵn, nhu cầu về Soyuz sẽ giảm vì NASA sẽ mua ít ghế hơn cho các phi hành gia của họ từ người Nga.

Các phi hành gia dành phần lớn thời gian của họ cho ISS thực hiện các thí nghiệm và bảo trì, và ít nhất hai giờ mỗi ngày được phân bổ để tập thể dục và chăm sóc cá nhân. Thỉnh thoảng họ cũng thực hiện các chuyến tàu vũ trụ, tiến hành các sự kiện truyền thông / trường học để tiếp cận và đăng cập nhật lên phương tiện truyền thông xã hội, như phi hành gia người Canada Chris Hadfield, chỉ huy ISS, đã làm vào năm 2013.

(Tuy nhiên, phi hành gia đầu tiên tweet từ không gian là Mike Massimino, người đã làm nó từ một tàu con thoi vào tháng 5/2009.)

ISS là một nền tảng cho nghiên cứu dài hạn cho sức khỏe con người, được NASA coi là bước đệm quan trọng để cho con người khám phá các điểm đến khác của Hệ mặt trời như Mặt trăng hoặc sao Hỏa. Cơ thể con người thay đổi về trọng lực, bao gồm thay đổi cơ bắp, xương, hệ thống tim mạch và mắt; nhiều cuộc điều tra khoa học đang cố gắng mô tả mức độ nghiêm trọng của những thay đổi và liệu chúng có thể được đảo ngược hay không. (Các vấn đề về mắt đặc biệt là ảnh hưởng các cơ quan, vì nguyên nhân của chúng không rõ ràng và các phi hành gia đang báo cáo những thay đổi vĩnh viễn cho khả năng hoạt động của mắt họ sau khi trở về Trái đất.)

Các phi hành gia cũng tham gia thử nghiệm các sản phẩm thương mại – như máy pha cà phê hoặc máy in 3D – hoặc làm thí nghiệm sinh học, chẳng hạn như trên động vật gặm nhấm hoặc thực vật, mà các phi hành gia có thể phát triển và đôi khi ăn trong không gian. Phi hành đoàn không chỉ chịu trách nhiệm về khoa học, mà còn bảo trì trạm. Đôi khi, điều này đòi hỏi họ phải mạo hiểm trên các phi thuyền để thực hiện sửa chữa.

Thỉnh thoảng, những sửa chữa này có thể là khẩn cấp – chẳng hạn như khi một phần của hệ thống amoniac bị hỏng, điều này đã xảy ra một vài lần. Các quy trình an toàn của Spacewalk đã được thay đổi sau một sự cố có thể gây tử vong vào năm 2013 khi chiếc mũ bảo hiểm của phi hành gia Luca Parmitano chứa đầy nước khi anh ta đang làm việc bên ngoài trạm. NASA hiện đang phản ứng nhanh với các sự cố “xâm nhập nước”. Nó cũng đã thêm miếng đệm vào bộ đồ để thấm chất lỏng, và một ống để cung cấp một vị trí thở thay thế nếu mũ bảo hiểm chứa đầy nước.

NASA cũng đang thử nghiệm công nghệ có thể bổ sung hoặc thay thế các phi thuyền vũ trụ. Một ví dụ là Robonaut. Một nguyên mẫu hiện có trên tàu có thể lật công tắc và thực hiện các nhiệm vụ thông thường khác dưới sự giám sát, và có thể được sửa đổi tại một số điểm để hoạt động “bên ngoài”.

Xem thêm: Cách một phi hành gia được đào tạo

Kỷ lục được ghi nhận trên ISS

ISS đã có một số cột mốc đáng chú ý trong những năm qua, khi nói đến phi hành đoàn:

  • Thời gian dài nhất ở trên trạm của một người Mỹ: 340 ngày, là khi Scott Kelly tham gia sứ mệnh một năm tới Trạm vũ trụ quốc tế vào năm 2015-16 (cùng với nhà du hành vũ trụ người Nga Mikhail Kornienko). Các cơ quan vũ trụ đã thực hiện một bộ thí nghiệm toàn diện về các phi hành gia, bao gồm cả một “nghiên cứu sinh đôi” với Kelly và cựu sinh viên phi hành gia gắn liền với Trái đất, Mark. NASA đã bày tỏ sự quan tâm đến các nhiệm vụ dài hơn, mặc dù chưa có công bố nào.
  • Chuyến bay vũ trụ duy nhất dài nhất của một người phụ nữ: 289 ngày, trong nhiệm vụ phi hành gia của người Mỹ năm 2016 khi Peggy Whitson trên tàu vũ trụ.
  • Tổng số thời gian dành cho phụ nữ trong không gian dài nhất: Một lần nữa, đó là Peggy Whitson, người đã dành 665 ngày trên vũ trụ ở ISS.
  • Nhiều phụ nữ trong không gian cùng một lúc: Sự kiện này xảy ra vào tháng 4/2010 khi phụ nữ từ hai nhiệm vụ trên không gian gặp nhau tại ISS. Điều này bao gồm Tracy Caldwell Dyson (người đã bay trên tàu vũ trụ Soyuz cho một nhiệm vụ dài hạn) và các phi hành gia của NASA Stephanie Wilson và Dorothy Metcalf-Lindenburger và Naoko Yamazaki của Nhật Bản, đã đến trên tàu con thoi Discovery trong nhiệm vụ STS-131 ngắn ngủi của mình.
  • Thu thập không gian với nhiều người nhất: 13 người, trong nhiệm vụ tàu con thoi STS-127 của NASA trên tàu Endeavour năm 2009.
  • Lần ra ngoài không gian lâu nhất: 8 giờ 56 phút tại tàu STS-102, cho một nhiệm vụ xây dựng ISS vào năm 2001. Các phi hành gia của NASA là Jim Voss và Susan Helms đã tham gia.
  • Lần ra ngoài không gian lâu nhất của người Nga: 8 giờ 13 phút trong Cuộc thám hiểm 54, để sửa chữa ăng ten ISS. Các phi hành gia người Nga Alexander Misurkin và Anton Shkaplerov đã tham gia.

Cấu trúc

Trạm vũ trụ, bao gồm các mảng năng lượng Mặt trời lớn của nó, trải dài trên diện tích của một sân bóng đá Hoa Kỳ, bao gồm các vùng giới hạn và nặng 861.804 lbs. (391.000 kg), không bao gồm các phương tiện tham quan. Khu phức hợp hiện có nhiều phòng dễ sống hơn một ngôi nhà năm phòng ngủ thông thường, và có hai phòng tắm, phòng tập thể dục và cửa sổ bay 360 độ. Các phi hành gia cũng đã so sánh không gian sống của trạm vũ trụ với cabin của một chiếc máy bay phản lực khổng lồ Boeing 747.

Trạm vũ trụ quốc tế được đưa vào từng mảnh vũ trụ và dần dần được xây dựng trên quỹ đạo bằng cách sử dụng các phi hành gia và người máy bay vũ trụ. Hầu hết các nhiệm vụ đã sử dụng tàu con thoi của NASA để mang theo những mảnh nặng hơn, mặc dù một số mô-đun riêng lẻ đã được phóng trên tên lửa sử dụng một lần. ISS bao gồm các mô-đun và các nút kết nối có chứa khu nhà ở và phòng thí nghiệm, cũng như các vì kèo bên ngoài cung cấp hỗ trợ cấu trúc và các tấm pin Mặt trời cung cấp năng lượng.

Mô-đun đầu tiên, Russia Zarya, ra mắt vào ngày 20/11/1998, trên một tên lửa Proton. Hai tuần sau, chuyến bay tàu con thoi STS-88 đã ra mắt mô-đun Unity / Node 1 của NASA. Các phi hành gia đã thực hiện các phi thuyền trong STS-88 để kết nối hai phần của trạm với nhau; Sau đó, các phần khác của trạm đã được phóng lên tên lửa hoặc trong khoang chở hàng vũ trụ. Giàn, màng chắn khí và các tấm pin mặt trời (được phóng trong các giai đoạn trong suốt vòng đời ISS; bộ điều hợp lắp ghép đã được tung ra vào năm 2017 cho tàu vũ trụ thương mại mới)

  • Zvezda (Nga; ra mắt năm 2000)
  • Mô-đun phòng thí nghiệm Destiny (NASA; ra mắt năm 2001)
  • Cánh tay robot Canadarm2 (CSA; ra mắt năm 2001). Ban đầu nó chỉ được sử dụng cho các phi thuyền không gian và sửa chữa điều khiển từ xa. Ngày nay, nó cũng thường được sử dụng để đưa tàu vũ trụ chở hàng lên trạm vũ trụ – tàu vũ trụ không thể sử dụng các trạm khác.
  • Harmony / Node 2 (NASA; ra mắt 2007)
  • Cơ sở quỹ đạo Columbus (ESA; ra mắt 2008)
  • Bàn tay robot Dextre (CSA; ra mắt 2008)
  • Mô-đun thử nghiệm của Nhật Bản/Kibo (được ra mắt trong các giai đoạn từ 2008-09)
  • Cửa sổ Cupola và Tranquility / Node 3 (ra mắt 2010)
  • Mô-đun đa năng thường trực Leonardo (ESA; ra mắt cho thường trú nhân vào năm 2011, mặc dù trước đó nó đã được sử dụng để đưa hàng hóa đến và đi từ nhà ga)
  • Mô-đun hoạt động mở rộng Bigelow (mô-đun riêng ra mắt năm 2016)

Tàu vũ trụ cho trạm vũ trụ

Bên cạnh tàu con thoi và Soyuz, trạm vũ trụ đã được nhiều loại tàu vũ trụ khác ghé thăm. Uncrewed Progress (Nga) thực hiện các chuyến thăm thường xuyên đến trạm. Xe chuyển tự động của châu Âu và Xe chuyển H-II của Nhật Bản cũng từng đến thăm ISS, cho đến khi các chương trình được dừng lại. NASA bắt đầu phát triển tàu vũ trụ chở hàng thương mại lên trạm vũ trụ theo chương trình Dịch vụ vận tải quỹ đạo thương mại, kéo dài từ năm 2006 đến 2013. Bắt đầu từ năm 2012, tàu vũ trụ thương mại đầu tiên, SpaceX’s Dragon, đã đến thăm trạm vũ trụ.

Các chuyến thăm tiếp tục ngày hôm nay với tàu vũ trụ Antares của Dragon và quỹ đạo ATK trong giai đoạn đầu tiên của chương trình Dịch vụ tiếp tế thương mại của NASA. Dream Chaser của Dragon, Antares và Sierra Nevada Corp đều đã nhận được hợp đồng CRS-2 dự kiến sẽ chi trả cho các chuyến bay từ năm 2019 đến 2024.

Chủ đề xuất hiện trong bài viết
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker