La Station spatiale internationale (vue ici en 2018) est occupée en permanence par des astronautes depuis 2000. NASA Imaginez que vous vous réveillez le matin, regardez par la fenêtre et voyez le vaste horizon bleu de la Terre et la noirceur de l'espace. Notre monde s'étend sous vous. Montagnes, les lacs et les océans défilent dans un magnifique flux de paysages changeant rapidement alors que vous orbitez autour de la Terre toutes les 90 minutes. On dirait quelque chose d'irréel tiré d'un roman de science-fiction, droit? Pour les équipages de la Station spatiale internationale (ISS), c'est une réalité.
En 1984, Le président Ronald Reagan a proposé une résidence habitée en permanence, que la station spatiale soutenue par le gouvernement et l'industrie soit construite par les États-Unis en coopération avec plusieurs autres pays. Quatre ans plus tard, les États-Unis ont uni leurs forces avec le Canada, le Japon et l'Agence spatiale européenne (programme alors cogéré par le Royaume-Uni, La France, La Belgique, Italie, les Pays-Bas, Danemark, Norvège, Espagne, La Suisse, Suède et Allemagne de l'Ouest) pour faire de cette station une réalité [source :NASA].
La liste des pays participants allait s'allonger au cours des années 90 à mesure que la Russie et le Brésil rejoignaient le projet, même si le Brésil finira par rompre ses liens avec l'ISS en 2007 [source :Gizmodo Brazil].
La NASA a pris l'initiative de coordonner la construction de l'ISS, et aujourd'hui l'ISS sert de laboratoire en orbite pour des expériences sur la vie, physique, sciences de la terre et des matériaux. Son assemblage en orbite a commencé en 1998 — et il est occupé en permanence par des astronautes depuis 2000 [source :NASA].
L'ISS contient une vaste gamme de sas interconnectés, ports d'amarrage et modules pressurisés [source :NASA]. Depuis novembre 2019, un total de 222 sorties extravéhiculaires ont été effectuées à la station [source :NASA].
L'ISS continuera à recevoir des financements jusqu'en 2024 au moins. Jusqu'à présent, ce projet stellaire a coûté aux pays participants plus de 100 milliards de dollars – et la NASA y consacre 3 à 4 milliards de dollars par an [source :Greenfieldboyce].
Dans cet article, nous allons regarder les parties de l'ISS, comment il maintient un environnement permanent pour les humains dans l'espace, comment il est alimenté, ce que c'est que de vivre et de travailler sur l'ISS, et comment, exactement, nous utiliserons l'ISS. D'abord, nous allons commencer par ses pièces et son assemblage.
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Cinq vaisseaux spatiaux sont stationnés à la Station spatiale internationale, dont le cargo spatial SpaceX Dragon, le navire de ravitaillement Northrop Grumman Cygnus et le navire de ravitaillement russe Progress 74 et les navires d'équipage Soyouz MS-13 et MS-15. Nasa Construire la Station spatiale internationale (ISS) ressemble beaucoup à la construction d'un jouet à l'aide d'un ensemble de blocs de construction LEGO ou K'nex pour enfants. Mais alors que ces jouets ont tendance à être de petite taille, l'ISS contient des milliers et des milliers de pièces [source :Hollingham].
Certains des principaux composants sont énumérés ci-dessous :
L'assemblage de l'ISS a commencé en novembre 1998 lorsqu'une fusée à protons russe a placé le premier module, le Bloc Cargo Fonctionnel (Zarya), en orbite. Un équipage de trois personnes, le premier de l'ISS, a été lancé depuis la Russie le 31 octobre 2000. L'équipage a passé quatre mois et 17 jours à bord de l'ISS, activer des systèmes et mener des expériences.
Depuis, de nombreux engins spatiaux ont mis en orbite des parties de l'ISS et son assemblage a progressé. Pendant ce temps, l'ISS a été habitée en permanence - au moment d'écrire ces lignes, 61 expéditions d'astronautes ont atteint la station avec succès.
L'équipe actuelle de la station a pris le relais le 3 octobre, 2019. Ces braves hommes et femmes sont les membres de l'ISS Expedition 61 et ils devraient rester dans l'espace jusqu'en février 2020. À ce stade, ils passeront le relais à l'Expédition 62 [source :NASA].
Comme les bureaux à domicile disparaissent, l'ISS est sacrément gros. À 357 pieds (108,8 mètres) de longueur, la ferme susmentionnée est presque aussi longue qu'un terrain de football américain. L'ISS contient également plusieurs ensembles de larges, panneaux solaires rectangulaires avec une envergure de 240 pieds (73 mètres). Au niveau du poids, la station fait pencher la balance à 925, 335 livres (419, 725 kilogrammes). Et il en a 13, 696 pieds cubes (388 mètres cubes) d'espace habitable à bord, un chiffre qui augmente à chaque fois qu'un autre navire y accoste [source :NASA].
Voyager à la vitesse vertigineuse de 17, 227 milles à l'heure (27, 724 kilomètres par heure), l'ISS orbite à une altitude moyenne de 248 milles (400 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre [sources :Conners et Howell].
Ce sont des spécifications assez impressionnantes, mais peut-être encore plus impressionnant est la façon dont l'ISS maintient un environnement habitable.
L'astronaute de la NASA Jessica Meir arrose des oreillers végétaux où les feuilles de moutarde Mizuna sont cultivées dans le cadre de l'expérience botanique Veg-04B. Nasa Maintenir un environnement permanent dans l'espace nécessite des choses que beaucoup d'entre nous tiennent pour acquises ici sur Terre :de l'air frais, l'eau, nourriture, un climat confortable (et habitable) - même l'élimination des déchets et la protection contre les incendies.
D'abord, parlons aérien. Nous avons tous besoin d'oxygène, l'ISS dispose donc de plusieurs méthodes pour le fournir. Une technique consiste à faire livrer de l'oxygène depuis la Terre via un vaisseau spatial. Des navettes de ravitaillement arrivent périodiquement avec de l'oxygène frais en remorque ; l'élément vital est déposé dans des réservoirs pressurisés à bord de l'ISS [source :Starr].
L'ISS dispose également de systèmes qui produisent de l'oxygène respirable à partir d'eau recyclée. En utilisant l'électrolyse, certains de ces appareils divisent l'eau en hydrogène et oxygène gazeux. Puis, le premier est associé à un composé indésirable :le dioxyde de carbone (CO2). Les humains exhalent naturellement ce gaz incolore, mais en respirer trop est dangereux pour la santé.
Sur Terre, ce n'est généralement pas un problème car les plantes absorbent le CO2. Pourtant, l'espace de jardinage est limité sur l'ISS, ce qui a forcé les ingénieurs à concevoir d'autres moyens d'éliminer l'excès de dioxyde de carbone. Une fois le processus d'électrolyse lancé, une partie de l'hydrogène réagit avec le CO2 accumulé. Un sous-produit de cette interaction est le gaz méthane, qui s'échappe dans l'espace. Pendant ce temps, l'oxygène récupéré entre dans l'alimentation en air de l'ISS [source :Starr].
Pendant que ça se passe, l'eau potable est recyclée car certains de ces mêmes mécanismes reconditionnent l'air expiré. L'eau est également récupérée en collectant la sueur, condensation et urine. (Plus, certains membres d'équipage obtiennent de l'eau en réutilisant l'eau des toilettes et des douches.) Comme l'a déclaré l'astronaute Douglas H. Wheelock au New York Times en 2015, lorsque vous êtes à bord de l'ISS, « Le café d'hier est le café de demain » [source :Schwartz].
Selon l'Agence spatiale européenne, jusqu'à 80 pour cent de l'eau à bord de l'ISS est recyclée. À l'heure actuelle, l'ESA et la NASA sont en train de bricoler des systèmes de survie en boucle fermée qui, s'ils sont perfectionnés, pourraient éliminer totalement le besoin d'expéditions d'eau et d'oxygène vers l'ISS. Le craquage de cette technologie pourrait devenir la clé des voyages spatiaux longue distance à l'avenir [source :ESA].
D'ACCORD, alors qu'en est-il de la nourriture? Bien, à part quelques plantes comestibles qui sont cultivées à bord, l'équipage dépend des livraisons de routine pour la plupart de ses approvisionnements alimentaires. De nombreux éléments de menu sont présentés dans des emballages spécialement conçus qui sont apposés sur les surfaces de la salle à manger avec du velcro, de peur qu'ils ne flottent dans l'environnement à faible gravité [sources :Lemonick et Preston].
Le maintien d'une température habitable est une autre grande préoccupation. L'ISS doit résister à des températures de -128 degrés Celsius (-200 degrés Fahrenheit) et 93 degrés Celsius (200 degrés Fahrenheit) sur les côtés sombres et ensoleillés de notre planète, respectivement.
Entre autres, l'ISS utilise des radiateurs, isolation et boucles de circulation d'ammoniac liquide pour réguler la température interne. Les radiateurs aident à libérer l'excès de chaleur généré par certaines machines à bord de la station [source :NASA].
Comme toute maison, l'ISS doit être maintenu propre. Ceci est particulièrement important dans l'espace, où la saleté et les débris flottants pourraient présenter un danger. Les astronautes utilisent diverses lingettes, détergents et aspirateurs pour nettoyer les surfaces, filtres et eux-mêmes. Les déchets sont collectés dans des sacs, arrimé dans un navire de ravitaillement et renvoyé sur Terre ou incinéré [sources :Anderson et NASA].
Protection incendie à bord de l'ISSLe feu est l'un des dangers les plus dangereux dans l'espace. Pendant le séjour de l'astronaute Jerry Linenger sur Mir, un incendie s'est déclaré. L'équipage Mir a éteint le feu, mais pas avant que la gare ne soit endommagée. Pour détecter et éteindre les incendies, l'ISS dispose de détecteurs de fumée, systèmes d'alarme informatisés, extincteurs et appareils respiratoires portables [source :Frost].
La Station spatiale internationale se déplace à la vitesse vertigineuse de 17, 227 milles à l'heure (27, 724 kilomètres par heure) à une altitude moyenne de 248 miles (400 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre. Il faut toutes sortes de boosters et de propulsion pour garder le cap. Nasa L'ISS est essentiellement un gros vaisseau spatial. En tant que tel, il doit pouvoir se déplacer dans l'espace, son équipage doit maintenir la communication avec les contrôleurs au sol et il a besoin de puissance pour accomplir tout cela.
Nous tenons pour acquis d'avoir l'électricité pour faire fonctionner nos maisons. Par exemple, utiliser votre cafetière, vous le branchez simplement au mur sans arrière-pensée. Comme chez vous, tous les systèmes embarqués de l'ISS nécessitent une alimentation électrique. Huit grands panneaux solaires fournissent de l'énergie électrique à partir du soleil. Chaque réseau mesure 73 mètres de long et couvre une superficie d'environ 27 mètres. 000 pieds carrés (2, 500 mètres carrés) [source :NASA].
Sur chaque rangée se trouvent deux couvertures de cellules solaires. Chaque couverture se trouve sur un côté d'un mât télescopique qui peut s'étendre et se rétracter pour se plier ou former le réseau. Le mât tourne sur un cardan afin qu'il puisse garder les cellules solaires face à la lumière du soleil [source :NASA].
Comme une grille sur Terre, les panneaux produisent de l'énergie primaire — environ 84 à 120 kilowatts d'électricité, assez pour garder les lumières allumées dans plus de 40 maisons. La NASA rapporte que tandis que l'ISS absorbe la lumière du soleil, environ 60 % de l'électricité produite lors de ce processus sert à recharger les batteries à bord de la station [source :NASA].
Initialement, l'ISS était équipée de batteries nickel-hydrogène. Mais en 2017, après 18 ans de service, ceux-ci ont été échangés contre deux douzaines de remplacements lithium-ion. En plus d'être moins cher, ces batteries améliorées sont plus petites et plus efficaces [source :Nield].
Aux altitudes orbitales de la station, L'atmosphère terrestre est extrêmement mince, mais toujours assez épais pour traîner sur l'ISS et le ralentir. Par conséquent, l'ISS doit être boosté de temps en temps, de peur qu'il ne dévie de sa trajectoire et perde de l'altitude en décélérant.
Le module de service russe Zvezda possède des moteurs qui peuvent être utilisés pour booster l'ISS. Cependant, ce sont les vaisseaux de ravitaillement Progress qui effectuent la plupart du redémarrage. Chaque événement de redynamisation nécessite des brûlures de moteur de fusée [sources :Pappalardo et NASA].
Ces mêmes technologies pourraient également être utilisées pour éloigner le navire des débris spatiaux flottants (ce qui est assez courant de nos jours). Outre, il est parfois nécessaire d'ajuster l'orientation de la station pour qu'elle puisse se relier aux navires ravitailleurs.
Non seulement l'équipage de l'ISS a besoin de savoir où il se trouve avec précision, mais ils doivent aussi localiser d'autres objets - et trouver comment aller du point A au point B, surtout lors des relances.
Pour discerner sa vitesse et son emplacement, l'ISS utilise les systèmes de positionnement global (GPS) russes et américains. Aussi, il existe plusieurs gyroscopes rotatifs qui aident la station à maintenir l'orientation souhaitée. En outre, l'ISS surveille les allées et venues de diverses étoiles, satellites et stations au sol — ainsi que le soleil — afin de naviguer [source :NASA].
Maintenant que vous savez comment l'ISS reste dans l'espace, voyons ce que c'est que de vivre et de travailler là-bas.
Communications de l'ISSPour rester en contact avec la Terre, la station utilise des satellites de poursuite et de relais de données (TDRS) situés au 22, 000 milles (35, 400 kilomètres) au-dessus de la Terre. Signaux contenant de la voix, des données vidéo et scientifiques sont relayées par ces appareils, qui facilitent les contacts entre l'ISS et le contrôle de mission de la NASA à Houston (via le White Sands Complex au Nouveau-Mexique) [source :NASA].
Le cosmonaute russe Maxim Suraev, Commandant de l'expédition 41, exercices sur le tapis roulant à résistance externe à charge opérationnelle combinée (COLBERT) dans le nœud Tranquility de la Station spatiale internationale. Nasa Qu'est-ce que ça fait de vivre et de travailler dans l'espace ? Pour répondre à de telles questions, L'ingénieure navigante de l'Expédition 18 Sandra Magnus, a écrit une série d'entrées de journal sur son séjour à bord de l'ISS. Elle note une chose importante :une journée d'astronaute est planifiée bien à l'avance par de nombreuses personnes au sol.
« Eh bien, nous avons un programme de planification à bord qui contient tous les détails que nous devons savoir pour faire le travail de la journée. Il nous indique quand nous devons nous coucher, quand nous devrions nous lever, quand nous devons faire de l'exercice, quand prendre nos repas, quand et de quelles informations nous avons besoin pour accomplir nos tâches » [source :NASA].
Bien que cela semble extrêmement rigide, Magnus note qu'il existe une certaine flexibilité dans la mesure où toutes les tâches ne doivent pas être effectuées à l'heure exacte imposée par le calendrier.
La microgravité présente un environnement difficile. Que tu dormes, changer de vêtements ou travailler, à moins qu'il ne soit fixé en place, tout dans l'ISS autour de vous flotte. Même quelque chose d'aussi simple que de se lever le matin et de s'habiller n'est pas si simple. Imaginez que vous n'ouvrez votre placard que pour que son contenu s'envole vers vous. En se préparant le matin, Magnus déclare, "Quand j'enlève mon pyjama, ils flottent dans les quartiers de l'équipage jusqu'à ce que je les rassemble et les attache immédiatement derrière un groupe ou quelque chose. Autant dire que c'est facile de perdre des choses ici !" [source :NASA].
Après le réveil, chaque astronaute dispose d'une période post-sommeil pour se préparer à la journée. Pendant ce temps, les astronautes peuvent se doucher, mangez et lisez le rapport de synthèse quotidien (qui – fait amusant – comprend le dessin animé occasionnel) [source :ESA].
L'exercice est important; en microgravité, les os perdent du calcium et les muscles perdent de la masse. Donc, les astronautes réservent beaucoup de temps pour les entraînements. Sur l'ISS, les membres d'équipage passent 2,5 heures par jour - six jours par semaine - à faire de l'exercice avec rigueur. Alors qu'ils ont un tapis roulant, un vélo d'appartement, et du matériel d'haltérophilie à leur disposition, ces articles semblent assez éloignés de l'équipement que vous verriez dans un YMCA. (Pour pleurer à chaudes larmes, l'appareil d'haltérophilie utilise l'aspiration pour créer une résistance - et le vélo n'a même pas de siège.) [source :Grush].
Pour le travail réel, les astronautes effectuent des expériences ou de la maintenance. Comme la plupart des gens, ils s'arrêtent pour déjeuner à midi. Puis, une fois la journée de travail terminée, il y a une conférence de planification en soirée entre l'équipage et les centres de contrôle au sol. Quand c'est fini, les astronautes sont libres de traîner, prenez le dîner et interagissez avec les médias sociaux.
En parlant de temps libre, l'ISS est connue pour organiser des soirées cinéma à l'échelle de l'équipage. En 2016, Gizmodo a rapporté que les astronautes avaient accès à plus de 500 films et émissions de télévision, y compris "Famille moderne, " "Pulp Fiction" et "Notorious" d'Alfred Hitchcock. Un an plus tard, L'expédition 54 a fait vibrer Twitterverse lorsqu'ils ont eu droit à une projection de "Star Wars :The Last Jedi" à bord de l'ISS [sources :Novak et NASA].
Idéalement, les membres d'équipage sont censés dormir 8,5 heures par nuit. En raison du bourdonnement des machines, certains astronautes portent des bouchons d'oreille pendant qu'ils somnolent [source :ESA].
L'astronaute de la NASA Rex Walheim travaille à l'extérieur du laboratoire Columbus peu de temps après son installation en février 2008. Columbus, qui fait partie de l'ISS depuis 11 ans, contient 10 "racks" d'expériences, chacun de la taille d'une cabine téléphonique. Nasa Des chercheurs des gouvernements, les industries et les établissements d'enseignement peuvent utiliser les installations de l'ISS. Mais pourquoi voudraient-ils ? L'ISS est principalement utilisée pour la recherche scientifique dans l'environnement unique de la microgravité. La gravité influence de nombreux processus physiques sur la planète bleue que nous appelons notre maison. Par exemple, la gravité modifie la façon dont les atomes se réunissent pour former des cristaux. A bord de l'ISS, les expérimentateurs peuvent développer des cristaux plus gros et mieux structurés qu'ils ne le pourraient sur Terre. De tels cristaux pourraient nous aider à concevoir des médicaments plus efficaces pour lutter contre les maladies – ou à améliorer les technologies de détection des radiations [source :ISS :U.S. National Laboratory].
Aussi, la microgravité fait des choses intéressantes à tirer. Lorsque vous frappez une allumette ici sur Terre, la gravité refroidit, l'air dense vers le bas à mesure que les gaz chauds montent, ce qui donne une flamme en forme de larme. Mais sur l'ISS, les flammes prennent la forme de minuscules sphères bleuâtres. Ceux-ci ont déjà révolutionné notre compréhension du processus de combustion. En bas de la route, Les expériences de flammes de l'ISS pourraient aider les ingénieurs à concevoir des brûleurs plus efficaces et à réduire simultanément la pollution de l'air [source :NASA].
L'exposition à long terme à l'apesanteur fait que notre corps perd du calcium des os, tissus des muscles et des fluides de notre corps. Ces effets de l'apesanteur - tels que la diminution de la force musculaire, l'ostéoporose - sont similaires aux effets du vieillissement. Donc, l'exposition à la microgravité peut nous donner de nouvelles perspectives sur le processus de vieillissement et les traitements associés.
En effet, Les essais de NELL-1 - une protéine expérimentale qui combat l'ostéoporose en (entre autres) la formation d'os de remplacement - sur des souris de laboratoire à bord de la station ont donné des résultats encourageants [source :Smith].
Les astronautes de l'ISS peuvent également tester des systèmes de survie écologiques. Dans leur lieu de travail en orbite, il est possible de faire pousser diverses plantes qui libèrent de l'oxygène, absorber le dioxyde de carbone et fournir de la nourriture. Ces compétences en jardinage seront importantes pour les longs voyages spatiaux interplanétaires, comme un voyage sur Mars.
Orbitant au-dessus de l'atmosphère terrestre et équipé d'instruments spéciaux et de télescopes, l'équipage de l'ISS peut surveiller beaucoup de choses différentes à la surface de la planète (comme les modèles de distribution des glaciers) et dans son atmosphère (comme le développement des ouragans). Les membres d'équipage peuvent également utiliser des télescopes pour observer le soleil, étoiles et galaxies sans distorsion de l'atmosphère terrestre.
Pour plus de détails sur des projets et des expériences spécifiques, vous pouvez consulter le site Web Space Station Experiments de la NASA. Voyons maintenant l'avenir de l'ISS.
L'astronaute de la NASA Christina Koch est vue ici avec un nouveau matériel pour le Cold Atom Lab (CAL), une expérience qui produit des nuages d'atomes refroidis à des températures beaucoup plus froides que l'espace lointain afin que les scientifiques puissent étudier les comportements fondamentaux et les caractéristiques quantiques. Nasa La connaissance est rarement bon marché. Avec son prix cumulé de 100 milliards de dollars, l'ISS est l'une des entreprises les plus coûteuses de l'histoire de l'humanité. Et pendant des années, des considérations financières ont soulevé des questions sur son avenir à long terme.
L'ISS continuera à recevoir des financements des pays participants jusqu'en 2024. Mais des changements majeurs pourraient se profiler à l'horizon. Récemment, La NASA a lancé l'idée d'ouvrir la station à des entreprises privées, conformément au plan initial de Reagan. Peut-être qu'à un moment donné, les intérêts commerciaux prendront le contrôle partiel ou total des opérations quotidiennes. Pourtant, il reste à voir si l'ISS deviendra un jour une propriété privée, comme l'espèrent certains politiciens [sources :Greenfieldboyce et NASA].
L'espace peut être la dernière frontière, mais maintenant, le domaine orbital de la station est devenu un territoire familier. Encore une fois, La NASA vise la lune :le programme Artemis en cours est censé faire atterrir « la première femme et le prochain homme » sur le satellite naturel de la Terre d'ici 2024 [source :NASA].
Alors, où cela laisse-t-il l'ISS? Certains administrateurs et scientifiques pensent que les recherches menées à bord de la station sont essentielles au succès des futurs efforts d'exploration lunaire et martien. Toujours, les questions d'argent pointent toujours leurs têtes laides. L'ISS détourne-t-elle trop d'argent d'autres projets spatiaux - ou vice versa ? Le 31 juillet 2019, L'administrateur de la NASA, Jim Bridenstone, a annoncé que l'agence ne retirerait aucun argent de son budget ISS pour financer une nouvelle technologie d'alunissage. "Si vous cannibalisez la science, si vous cannibalisez l'ISS, vous n'atteindrez jamais l'état final que vous désirez, " a-t-il estimé [sources :Matthews et Redd].
Pendant que les gouvernements participants discutent du sort de leur laboratoire extraterrestre, La Chine a créé ses propres stations spatiales. Deux prototypes - Tiangong-1 et Tiangong-2 - ont terminé leur course sur l'orbite de la planète Terre en 2018 et 2019, respectivement. Les deux navires ont été utilisés pour aider à développer un projet plus grand et meilleur :un grand Embarcation de type ISS avec trois modules. Selon le gouvernement chinois, il sera achevé du début au milieu des années 2020 [source :Jones].
Peu importe ce que réserve demain la Station spatiale internationale, cela reste une merveille de construction spatiale - et au moment d'écrire ces lignes, c'est la plus longue mission spatiale habitée jamais entreprise.
Recherche et développement en ingénierie sur l'ISSUne grande partie de la recherche et du développement en ingénierie de l'ISS est consacrée à l'étude des effets de l'environnement spatial sur les matériaux et au développement de nouvelles technologies pour l'exploration spatiale, y compris les nouvelles techniques de construction pour construire des choses dans l'espace, nouveaux systèmes de communication par satellite et engins spatiaux, et des systèmes avancés de survie pour les futurs engins spatiaux.
L'environnement spatial présente des dangers uniques (micrométéoroïdes, rayons cosmiques, l'oxygène atomique) qui affectent des matériaux tels que ceux utilisés dans les engins spatiaux. Les matériaux peuvent être placés sur l'ISS dans des plates-formes ouvertes, exposés à l'environnement spatial pendant des années et facilement analysés. Les informations récupérées aideront à concevoir de meilleurs matériaux pour prolonger la durée de vie des satellites dans l'environnement spatial.
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Publié à l'origine :6 décembre 2019
