La imagen de arriba contiene enlaces en los que se puede hacer clic.Comparaciones de tamaño entre las estaciones espaciales actuales y pasadas tal como aparecieron más recientemente. Paneles solares en azul, radiadores de calor en rojo. Las estaciones tienen diferentes profundidades que no se muestran en las siluetas.
Una estación espacial es una nave espacial capaz de sustentar a una tripulación humana en órbita durante un período prolongado de tiempo y es, por tanto, un tipo de hábitat espacial . Carece de importantes sistemas de propulsión o aterrizaje . Una estación orbital o una estación espacial orbital es un satélite artificial (es decir, un tipo de vuelo espacial orbital ). Las estaciones deben tener puertos de atraque para permitir que otras naves espaciales atraquen para transferir tripulación y suministros. El propósito de mantener un puesto de avanzada orbital varía según el programa. Las estaciones espaciales se han lanzado en la mayoría de los casos con fines científicos, pero también se han producido lanzamientos militares.
Las estaciones espaciales han albergado hasta ahora la única presencia humana directa de larga duración en el espacio. Después de la primera estación, Salyut 1 (1971), y de la muerte de sus tripulantes Soyuz 11 , las estaciones espaciales han estado en funcionamiento consecutivamente desde Skylab (1973), lo que ha permitido una progresión de la presencia humana directa y duradera en el espacio. Las estaciones han sido ocupadas por tripulaciones consecutivas desde 1987 con el sucesor de Salyut , Mir . La ocupación ininterrumpida de las estaciones se ha logrado desde la transición operativa de la Mir a la ISS , con su primera ocupación en el año 2000.
La ISS ha albergado el mayor número de personas en órbita al mismo tiempo, llegando a 13 por primera vez durante los once días de acoplamiento de la STS-127 en 2009. El 30 de mayo de 2023 había 11 personas en la ISS y 6 en la de China. TSS : con un total de 17 personas en órbita, estableció el récord de mayor número de personas en órbita a partir de 2023. [1]
A partir de 2024, habrá dos estaciones espaciales en pleno funcionamiento en órbita terrestre baja (LEO): la Estación Espacial Internacional (ISS) y la Estación Espacial Tiangong (TSS) de China . La ISS ha estado habitada permanentemente desde octubre de 2000 con las tripulaciones de la Expedición 1 y la TSS comenzó su habitabilidad continua con las tripulaciones de Shenzhou 14 en junio de 2022. Estas estaciones se utilizan para estudiar los efectos de los vuelos espaciales en el cuerpo humano , así como para proporcionar una ubicación para realizar un mayor número y mayor duración de estudios científicos de lo que es posible en otros vehículos espaciales. En 2022, el TSS finalizó su fase 1 de construcción con la adición de dos módulos de laboratorio: Wentian ("Quest for the Heavens"), lanzado el 24 de julio de 2022, y Mengtian ("Dreaming of the Heavens") lanzado el 31 de octubre de 2022. uniéndose a la ISS como la estación espacial más reciente en operación en órbita. En julio de 2022, Rusia anunció sus intenciones de retirarse de la ISS después de 2024 para construir su propia estación espacial. [2] Ha habido numerosas estaciones espaciales fuera de servicio, incluidas Salyuts y Mir de la URSS , Skylab de la NASA y Tiangong 1 y Tiangong 2 de China .
Historia
Comenzando con el desafortunado vuelo de la tripulación de la Soyuz 11 a Salyut 1 , todos los récords recientes de duración de vuelos espaciales tripulados se han establecido a bordo de estaciones espaciales. El récord de duración de un solo vuelo espacial es de 437,75 días, establecido por Valeri Polyakov a bordo de Mir de 1994 a 1995. [3] Hasta 2021 [actualizar], cuatro cosmonautas han completado misiones individuales de más de un año, todos a bordo de Mir . La última estación espacial de uso militar fue la soviética Salyut 5 , que fue lanzada bajo el programa Almaz y estuvo en órbita entre 1976 y 1977. [4] [5] [6]
El primer ser humano voló al espacio y concluyó la primera órbita el 12 de abril de 1961 con la Vostok 1 .
El programa Apolo tenía en su planificación inicial, en lugar de un alunizaje , un vuelo orbital lunar tripulado y una estación de laboratorio orbital en la órbita de la Tierra, a veces llamado Proyecto Olimpo , como dos posibles objetivos diferentes del programa, hasta que la administración Kennedy aceleró e hizo la El programa Apolo se centra en lo que originalmente se planeó que viniera después: el alunizaje. La estación espacial Proyecto Olympus, o laboratorio orbital del programa Apolo, fue propuesta como una estructura desplegada en el espacio con el módulo de comando y servicio Apolo acoplado. [10]
Aunque nunca se realizó, el módulo de comando y servicio del Apolo realizaría maniobras de atraque y eventualmente se convertiría en un módulo de órbita lunar que se usaría con fines similares a una estación.
Vehículo objetivo Gemini 8 AgenaGemini 8 se acopla al Agena en marzo de 1966
El primer acoplamiento de dos naves espaciales se logró el 16 de marzo de 1966 cuando Gemini 8 , bajo el mando de Neil Armstrong , se reunió y acopló con un vehículo Agena Target no tripulado . Gemini 6 iba a ser la primera misión de acoplamiento, pero tuvo que cancelarse cuando el vehículo Agena de esa misión fue destruido durante el lanzamiento. [11]
Los soviéticos llevaron a cabo el primer acoplamiento automatizado y sin tripulación entre Cosmos 186 y Cosmos 188 el 30 de octubre de 1967. [12]
El primer cosmonauta soviético que intentó un acoplamiento manual fue Georgy Beregovoy , quien intentó sin éxito acoplar su nave Soyuz 3 con la Soyuz 2 sin tripulación en octubre de 1968. Pudo acercar su nave desde 200 metros (660 pies) hasta 30 centímetros. (1 pie), pero no pudo atracar antes de agotar su combustible de maniobra. [ cita necesaria ]
El primer acoplamiento tripulado exitoso [13] ocurrió el 16 de enero de 1969 cuando atracaron las Soyuz 4 y Soyuz 5 , recogiendo a los dos tripulantes de la Soyuz 5, que tuvo que realizar una actividad extravehicular para llegar a la Soyuz 4. [14]
En marzo de 1969, el Apolo 9 logró el primer traslado interno de miembros de la tripulación entre dos naves espaciales acopladas.
El primer encuentro de dos naves espaciales de diferentes países tuvo lugar en 1975, cuando una nave espacial Apolo se acopló a una nave espacial Soyuz como parte de la misión Apolo-Soyuz . [15]
En 1971, la Unión Soviética desarrolló y lanzó la primera estación espacial del mundo, Salyut 1 . [16] A las series Almaz y Salyut finalmente se unieron Skylab , Mir y Tiangong-1 y Tiangong-2 . El hardware desarrollado durante los esfuerzos soviéticos iniciales sigue en uso, con variantes evolucionadas que comprenden una parte considerable de la ISS, que está en órbita hoy. Cada miembro de la tripulación permanece a bordo de la estación durante semanas o meses, pero rara vez más de un año.
Las primeras estaciones eran diseños monolíticos que se construían y lanzaban en una sola pieza y generalmente contenían todos sus suministros y equipos experimentales. Luego se enviaría una tripulación para unirse a la estación y realizar investigaciones. Una vez agotados los suministros, la estación fue abandonada. [dieciséis]
La primera estación espacial fue Salyut 1 , que fue lanzada por la Unión Soviética el 19 de abril de 1971. Todas las primeras estaciones soviéticas fueron designadas "Salyut", pero entre ellas, había dos tipos distintos: civil y militar. Las estaciones militares, Salyut 2 , Salyut 3 y Salyut 5 , también eran conocidas como estaciones de Almaz . [17]
Las estaciones civiles Salyut 6 y Salyut 7 se construyeron con dos puertos de atraque, lo que permitió la visita de una segunda tripulación, trayendo consigo una nueva nave espacial; El ferry Soyuz podía pasar 90 días en el espacio, momento en el que debía ser reemplazado por una nave espacial Soyuz nueva. [18] Esto permitió que una tripulación ocupara la estación continuamente. El American Skylab (1973-1979) también estaba equipado con dos puertos de atraque, como las estaciones de segunda generación, pero el puerto adicional nunca se utilizó. La presencia de un segundo puerto en las nuevas estaciones permitió que los vehículos de suministro de Progress se acoplaran a la estación, lo que significa que se podrían llevar suministros frescos para ayudar en misiones de larga duración. Este concepto se amplió en Salyut 7, que "se acopló" con un remolcador TKS poco antes de ser abandonado; esto sirvió como prueba de concepto para el uso de estaciones espaciales modulares. Los Salyuts posteriores pueden considerarse razonablemente como una transición entre los dos grupos. [17]
A diferencia de las estaciones anteriores, la estación espacial soviética Mir tenía un diseño modular ; Se lanzó una unidad central, a la que posteriormente se le agregaron módulos adicionales, generalmente con una función específica. Este método permite una mayor flexibilidad en la operación, además de eliminar la necesidad de un único vehículo de lanzamiento inmensamente poderoso . Las estaciones modulares también están diseñadas desde el principio para recibir suministros mediante embarcaciones de apoyo logístico, lo que permite una vida útil más larga a costa de requerir lanzamientos de apoyo regulares. [19]
Los módulos de "segunda generación" del segmento orbital ruso pudieron lanzarse en Proton , volar a la órbita correcta y acoplarse sin intervención humana. [21] Las conexiones se realizan automáticamente para energía, datos, gases y propulsores. El enfoque autónomo ruso permite el montaje de estaciones espaciales antes del lanzamiento de la tripulación.
Los módulos rusos de "segunda generación" pueden reconfigurarse para adaptarse a las necesidades cambiantes. En 2009, RKK Energia estaba considerando la eliminación y reutilización de algunos módulos del ROS en el Complejo Experimental y de Ensamblaje Pilotado Orbital una vez finalizada la misión de la ISS. [22] Sin embargo, en septiembre de 2017, el jefe de Roscosmos dijo que se había estudiado la viabilidad técnica de separar la estación para formar OPSEK, y que ahora no había planes para separar el segmento ruso de la ISS. [23]
Por el contrario, los principales módulos estadounidenses se lanzaron en el transbordador espacial y fueron acoplados a la ISS por tripulaciones durante los EVA . En este momento también se realizan conexiones para energía eléctrica, datos, propulsión y fluidos de refrigeración, lo que da como resultado un bloque integrado de módulos que no está diseñado para ser desmontado y debe ser desorbitado como una sola masa. [24]
El segmento orbital Axiom es un segmento comercial planificado que se agregará a la ISS a partir de mediados de la década de 2020. Axiom Space obtuvo la aprobación de la NASA para la empresa en enero de 2020. Se conectarán hasta tres módulos Axiom a la Estación Espacial Internacional. Se espera que el primer módulo, Hab One, se lance a finales de 2026 [25] y se atraque en el puerto avanzado de Harmony , lo que requerirá la reubicación del PMA-2 . Axiom Space planea conectar hasta dos módulos adicionales a su primer módulo central y enviar astronautas privados para habitar los módulos. Posteriormente, los módulos se separarían de la estación Axiom de una manera similar al OPSEK propuesto por Rusia. [26]
programa tiangong
Representación de la estación espacial Tiangong completada en noviembre de 2022
El primer laboratorio espacial de China, el Tiangong-1 , se lanzó en septiembre de 2011. [27] El Shenzhou 8 no tripulado realizó con éxito un encuentro y acoplamiento automáticos en noviembre de 2011. El Shenzhou 9 tripulado se acopló con el Tiangong-1 en junio de 2012, seguido por el Tripuló el Shenzhou 10 en 2013. [ cita necesaria ]
En septiembre de 2016 se lanzó un segundo laboratorio espacial , el Tiangong-2 , mientras que un plan para el Tiangong-3 se fusionó con el Tiangong-2. [30] La estación realizó un reingreso controlado el 19 de julio de 2019 y se quemó sobre el Océano Pacífico Sur. [31]
La Estación Espacial Tiangong ( chino :天宫; pinyin : Tiāngōng ; iluminado. 'Palacio Celestial'), cuyo primer módulo se lanzó el 29 de abril de 2021, [32] se encuentra en órbita terrestre baja, de 340 a 450 kilómetros sobre la Tierra a una inclinación orbital de 42° a 43°. Su construcción planificada a través de 11 lanzamientos en total durante 2021-22 tiene como objetivo ampliar el módulo central con dos módulos de laboratorio, capaces de albergar hasta seis tripulantes. [33] [34]
Proyectos planificados
Estas estaciones espaciales han sido anunciadas por su entidad anfitriona y actualmente se encuentran en planificación, desarrollo o producción. La fecha de lanzamiento que figura aquí puede cambiar a medida que haya más información disponible.
La mayoría de estas estaciones fueron canceladas debido a dificultades financieras o se fusionaron con otros proyectos.
Arquitectura
Se han realizado dos tipos de estaciones espaciales: monolíticas y modulares. Las estaciones monolíticas constan de un único vehículo y se lanzan mediante un solo cohete. Las estaciones modulares constan de dos o más vehículos separados que se lanzan de forma independiente y se acoplan en órbita. Actualmente se prefieren las estaciones modulares debido a sus menores costos y mayor flexibilidad. [62] [63]
Una estación espacial es un vehículo complejo que debe incorporar muchos subsistemas interrelacionados, incluyendo estructura, energía eléctrica, control térmico, determinación y control de actitud , navegación y propulsión orbital, automatización y robótica, informática y comunicaciones, soporte ambiental y vital, instalaciones para la tripulación y Transporte de tripulación y carga. Las estaciones deben cumplir una función útil que impulse las capacidades requeridas. [ cita necesaria ]
Órbita y propósito
Materiales
Las estaciones espaciales están hechas de materiales duraderos que tienen que resistir la radiación espacial , la presión interna, los micrometeoroides y los efectos térmicos del sol y las bajas temperaturas durante períodos de tiempo muy largos. Por lo general, están fabricados de acero inoxidable , titanio y aleaciones de aluminio de alta calidad , con capas de aislamiento como Kevlar como protección balística. [64]
La Estación Espacial Internacional tiene un único módulo inflable, el Módulo de Actividad Expandible Bigelow , que se instaló en abril de 2016 después de ser entregado a la ISS en la misión de reabastecimiento SpaceX CRS-8 . [65] [66] Este módulo, basado en una investigación de la NASA en la década de 1990, pesaba 1.400 kilogramos (3.100 lb) y se transportaba comprimido antes de ser acoplado a la ISS por el brazo de la estación espacial e inflado para proporcionar 16 metros cúbicos (21 yd3) volumen. Si bien fue diseñado inicialmente para una vida útil de 2 años, todavía estaba conectado y utilizado para almacenamiento en agosto de 2022. [67] [68]
Construcción
Salyut 1 : primera estación espacial, lanzada en 1971
Skylab : lanzado en un solo lanzamiento en mayo de 1973
MIR : primera estación espacial modular ensamblada en órbita
El entorno de la estación espacial presenta una variedad de desafíos para la habitabilidad humana, incluidos problemas a corto plazo, como los suministros limitados de aire, agua y alimentos y la necesidad de gestionar el calor residual , y problemas a largo plazo, como la ingravidez y los niveles relativamente altos. de radiaciones ionizantes . Estas condiciones pueden crear problemas de salud a largo plazo para los habitantes de la estación espacial, incluyendo atrofia muscular , deterioro óseo , trastornos del equilibrio , trastornos de la vista y un riesgo elevado de cáncer . [69]
Los hábitats espaciales futuros pueden intentar abordar estos problemas y podrían diseñarse para su ocupación más allá de las semanas o meses que suelen durar las misiones actuales. Las posibles soluciones incluyen la creación de gravedad artificial mediante una estructura giratoria , la inclusión de protección contra la radiación y el desarrollo de ecosistemas agrícolas en el lugar. Algunos diseños podrían incluso albergar a un gran número de personas, convirtiéndose esencialmente en "ciudades en el espacio" donde la gente residiría de forma semipermanente. [70]
Los mohos que se desarrollan a bordo de las estaciones espaciales pueden producir ácidos que degradan el metal, el vidrio y el caucho. A pesar de una gama cada vez mayor de enfoques moleculares para detectar microorganismos, siguen siendo difíciles de alcanzar medios rápidos y sólidos para evaluar la viabilidad diferencial de las células microbianas, en función del linaje filogenético. [71]
Fuerza
Al igual que las naves espaciales no tripuladas cercanas al Sol, las estaciones espaciales en el Sistema Solar interior generalmente dependen de paneles solares para obtener energía. [72]
Soporte vital
El aire y el agua de la estación espacial se transportan en naves espaciales desde la Tierra antes de ser reciclados. Se puede suministrar oxígeno suplementario mediante un generador de oxígeno de combustible sólido . [73]
Comunicaciones
Ocupación
Las estaciones espaciales han albergado hasta ahora la única presencia humana directa de larga duración en el espacio. Después de la primera estación, Salyut 1 (1971), y su trágica tripulación Soyuz 11 , las estaciones espaciales han estado en funcionamiento consecutivamente desde Skylab (1973-1974), lo que ha permitido una progresión de la presencia humana directa y duradera en el espacio. A las tripulaciones residentes de larga duración se les han unido tripulaciones visitantes desde 1977 ( Salyut 6 ), y las estaciones han sido ocupadas por tripulaciones consecutivas desde 1987 con el sucesor del Salyut , Mir . La ocupación ininterrumpida de las estaciones se ha conseguido desde la transición operativa de la Mir a la ISS , con su primera ocupación en el año 2000. La ISS ha acogido al mayor número de personas en órbita al mismo tiempo, llegando a 13 por primera vez en los once acoplamiento diurno de STS-127 en 2009. [74]
Operaciones
Vehículos de reabastecimiento y tripulación.
Muchas naves espaciales se utilizan para acoplarse a las estaciones espaciales. El vuelo Soyuz T-15 de marzo a julio de 1986 fue la primera y, a partir de 2016, la única nave espacial en visitar dos estaciones espaciales diferentes, Mir y Salyut 7 . [75]
La investigación realizada en la Mir incluyó el primer proyecto de investigación espacial a largo plazo de la ESA, EUROMIR 95, que duró 179 días e incluyó 35 experimentos científicos. [114]
Durante los primeros 20 años de funcionamiento de la Estación Espacial Internacional, se llevaron a cabo alrededor de 3.000 experimentos científicos en las áreas de biología y biotecnología, desarrollo tecnológico, actividades educativas, investigación humana, ciencias físicas y ciencias de la Tierra y el espacio. [115] [116]
Investigación de materiales
Las estaciones espaciales proporcionan una plataforma útil para probar el rendimiento, la estabilidad y la capacidad de supervivencia de los materiales en el espacio. Esta investigación es la continuación de experimentos anteriores, como el Long Duration Exposure Facility , una plataforma experimental de vuelo libre que voló desde abril de 1984 hasta enero de 1990. [117] [118]
Como actualmente cuesta en promedio entre 10.000 y 25.000 dólares por kilogramo poner algo en órbita, las estaciones espaciales siguen siendo competencia exclusiva de las agencias espaciales gubernamentales, que se financian principalmente a través de impuestos . En el caso de la Estación Espacial Internacional , el turismo espacial aporta otra cantidad de dinero para su funcionamiento.
Legado
Productos derivados de la tecnología
Cooperación internacional
impacto cultural
" The Brick Moon ", una serie de 1869 de Edward Everett Hale , fue la primera estación espacial o hábitat ficticio.Los conceptos de estaciones espaciales y hábitats espaciales aparecen en la ciencia ficción . La diferencia entre los dos es que los hábitats son estructuras más grandes y complejas destinadas a ser hogares permanentes para poblaciones sustanciales (aunque las naves de generación también se ajustan a esta descripción, generalmente no se consideran hábitats espaciales ya que se dirigen a un destino [123] ), pero la línea entre los dos es borrosa y se superpone significativamente y el término estación espacial a veces se utiliza para ambos conceptos. [124] [125] El primer satélite artificial de este tipo en la ficción fue " The Brick Moon " de Edward Everett Hale en 1869, [124] [126] una esfera de ladrillos de 61 metros de diámetro lanzada accidentalmente a la órbita alrededor de la Tierra con personas todavía a bordo. [123] [127]
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Otras lecturas
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