Diseñar una estación espacial para el universo
Fuente: Sina Technology
Las misiones de otras estaciones espaciales son relativamente cortas, desde unos pocos meses hasta unos pocos años, pero la Estación Espacial Internacional ha estado operando continuamente durante 20 años. , y siempre ha habido humanos que tienen una misión.
Sina Technology News, hora de Beijing, el 21 de septiembre, la Estación Espacial Internacional es un milagro de la ingeniería moderna, pero el proceso de diseño de este milagro fue casi una pesadilla.
A lo largo de los años, los "puestos de avanzada" en la órbita terrestre han ido y venido, pero hasta ahora sólo la Estación Espacial Internacional ha permanecido "firme". Las misiones de otras estaciones espaciales son relativamente cortas, desde unos pocos meses hasta algunos años, pero la Estación Espacial Internacional ha estado operando continuamente durante 20 años, y los humanos han estado realizando misiones en ella, tratando de descubrir los misterios de el universo. La Estación Espacial Internacional todavía tiene mucho trabajo por hacer antes de que se complete su misión. Las empresas privadas y algunos países también están empezando a construir sus propios puestos orbitales, lo que significa que la Estación Espacial Internacional puede ser la última "Estación Espacial" indiscutible. Merece este título y merece tanto respeto. La Estación Espacial Internacional es una maravilla de la ingeniería, una Notre Dame de la era espacial y un triunfo del ingenio humano, pero, por otro lado, diseñar la Estación Espacial Internacional también es algo muy doloroso;
Construir una estación espacial es una tarea desalentadora incluso en las mejores condiciones. Sin embargo, cuando la tarea involucra a tres presidentes estadounidenses, 15 países, cientos de miembros del Congreso estadounidense, miles de ingenieros y más de 150 mil millones de dólares en fondos públicos, todas las dificultades parecen irrazonables. Roma no se construyó en un día, eso es cierto, pero probablemente Roma fue más fácil de construir que la Estación Espacial Internacional. Por supuesto, dependiendo de cómo se cuente, a la NASA le tomó 30 años construir una estación espacial de este tipo, pero aun así, todavía palidece en comparación con la visión original de la agencia.
Antes de que el polvo levantado por Buzz Aldrin y Neil Armstrong en la luna se haya asentado, la NASA ya ha comenzado a considerar la presencia permanente del ser humano en el espacio. La NASA quiere construir un puesto avanzado para 100 personas llamado "Base Espacial". Este sería un trampolín para enviar astronautas y suministros a una base lunar. No hay duda de que se trata de un proyecto ambicioso y extremadamente costoso. La NASA no tardó mucho en darse cuenta de que el coste de poner objetos en órbita en cohetes prescindibles excedía con creces el coste de construir la propia estación espacial. Necesitan algo reutilizable, como un transbordador espacial.
David Nixon, arquitecto espacial británico y autor de International Space Station: Architecture Beyond Earth, dijo: "El mayor desafío en la construcción de cualquier estación espacial es llevar el hardware al espacio. No lo fue". Hasta la llegada del transbordador espacial era posible construir una estación espacial completa como una pila de bloques."
Antes del transbordador espacial, el primer puesto orbital del mundo. El programa Salyut de Rusia (1971-1986) ) y el Skylab estadounidense (1973-1979), ambos fueron lanzados de una sola vez utilizando cohetes. Skylab se lanzó en 1973 en el vehículo de lanzamiento Saturn 5, que lanzó a los astronautas de la misión Apolo a la luna. La tercera etapa del cohete fue reemplazada por un pequeño laboratorio cilíndrico que también funciona como área de trabajo y espacio habitable, con capacidad para hasta tres astronautas a la vez. También incluye módulos más pequeños como observatorios solares. No es nuevo, pero Skylab es importante para la NASA, ya que le permite descubrir cómo mantener a los humanos en el espacio durante semanas.
Skylab es la primera estación espacial de Estados Unidos. Entre 1973 y 1974, tres grupos de astronautas acudieron a la estación espacial para realizar experimentos, con un tiempo total de supervivencia de unos 6 meses. La última misión a la estación espacial fue en 1974. En 1979, la órbita de Skylab había decaído sin posibilidad de recuperación y se quemó al reingresar ese verano. Sin embargo, este fallo en el Skylab no molestó a la NASA.
Dos años después, el transbordador espacial está listo y los ingenieros de la NASA ya están considerando los próximos pasos para colocar humanos en órbita de forma permanente. Después de todo, este es el principal objetivo del desarrollo de un transbordador espacial. A principios de 1982, la NASA estableció un grupo de trabajo sobre la estación espacial para estudiar este problema. Unos meses más tarde, la NASA entregó fondos a ocho importantes contratistas aeroespaciales, cada uno de los cuales recibió 1 millón de dólares, con el requisito de proponer un diseño de estación espacial viable.
Estos contratistas informaron de sus diseños a la NASA a principios de 1983. Aunque cada concepto de estación espacial es único, todos se combinan a partir de una serie de elementos de diseño únicos para cumplir con los requisitos de la NASA. En primer lugar, cada estación espacial está diseñada para albergar hasta 12 astronautas a la vez, lo que supone una reducción enorme en comparación con la visión de la base espacial de la era Apolo de la NASA. La mayoría de los diseños presentados también prevén que la estación espacial sirva como un "muelle espacial" o "puerto espacial" que tendría la capacidad de reparar naves espaciales y satélites en órbita.
Pero lo más notable es que cada diseño de estación espacial presentado por estas empresas es modular. En otras palabras, se ensamblarán pieza por pieza, pasando de un pequeño núcleo a un enorme complejo orbital. Esta es una característica que es a la vez práctica y necesaria. El transbordador sólo puede llevar a órbita porciones relativamente pequeñas de la estación espacial a la vez, lo que significa que cualquier diseño de estación espacial que se elija tendrá que construirse en el espacio. Por supuesto, esto también significa que la estación espacial podrá ponerse en funcionamiento antes de que esté terminada. Esta es una consideración importante teniendo en cuenta que se espera que la mayoría de los diseños tarden varios años en completarse.
En 1984, aproximadamente un año después de que los contratistas presentaran sus diseños, el presidente estadounidense Ronald Reagan ordenó formalmente a la NASA que construyera una estación espacial en su discurso sobre el Estado de la Unión. Más tarde llamó a la estación espacial "Libertad" y la consideró como un atajo para desarrollar una economía espacial fuerte. “Podemos seguir nuestros sueños hasta planetas distantes, vivir y trabajar en el espacio y lograr beneficios económicos y científicos pacíficos”, dijo Reagan a los estadounidenses. “Así como el océano abrió un mundo nuevo a los clippers y a los empresarios estadounidenses, el espacio es hoy enorme. potencial comercial."
El nuevo diseño, comúnmente conocido como "Power Tower", consta de 5 módulos - 2 laboratorios, 1 centro logístico y 2 cabinas para la tripulación - concentrados al final de un túnel de 120 metros. - braguero largo.
El discurso sobre el Estado de la Unión de Reagan marcó el comienzo de un período turbulento para las ambiciones de la NASA de construir una estación espacial. Entre 1984 y 1993, el diseño oficial de Liberty pasó por siete revisiones importantes en un esfuerzo por equilibrar el presupuesto y las prioridades de ingeniería. En los meses posteriores a la directiva del presidente, la NASA tenía un diseño básico para la estación espacial, pero era completamente diferente del diseño que los contratistas habían propuesto un año antes. El nuevo diseño, comúnmente conocido como "Power Tower", consta de cinco módulos -dos laboratorios, un centro logístico y dos cabinas para la tripulación- concentrados al final de una armadura de 120 metros de largo. Los módulos están ubicados en la base de la armadura (es decir, están más cerca de la Tierra) y en el otro extremo de la estructura de la armadura hay un panel solar y varias antenas.
El diseño en forma de péndulo de la "Power Tower" está diseñado para proporcionar vistas simultáneas de la Tierra, el Sol y el espacio. Esto ayudará a realizar experimentos científicos y reducir la cantidad de disparos de propulsores necesarios para mantener una órbita estable para la estación espacial. Pero a medida que el diseño evolucionó, el concepto de torre de energía fue criticado por científicos que querían utilizar la estación espacial para investigaciones en otros campos. Creen que el módulo habitacional debería ubicarse en el centro de gravedad de la estación espacial, en lugar de en la parte inferior, para limitar el movimiento de la estación espacial. "La torre de energía tiene serios problemas estructurales", dijo David Nixon, "debido a la oscilación y la vibración, y colocar el módulo de laboratorio en la parte inferior de la estructura es probablemente el peor resultado posible. Lo más importante es que el diseño de la estación espacial refleja las necesidades". de sus usuarios, y los usuarios deben reducir al mínimo el movimiento de la estación espacial. Esto significó que la NASA tuvo que empezar de cero.
En 1987, la NASA lanzó un nuevo diseño para la Estación Espacial Liberty, la "Configuración Base Revisada". En este diseño podemos ver el prototipo de la Estación Espacial Internacional. Esta vez, los módulos están agrupados en el centro de una larga armadura, flanqueados por filas de paneles solares. Los módulos también reciben apoyo internacional: Europa y Japón proporcionan componentes de laboratorio y Canadá proporciona un centro de mantenimiento de naves espaciales.
El concepto de diseño de "doble quilla" también se basa en un largo eje horizontal, pero tiene una gran estructura rectangular en el centro - la doble quilla - que puede acomodar el puerto de atraque del transbordador y otros módulos logísticos.
La configuración básica revisada es en realidad un compromiso del diseño de "doble quilla" que la NASA comenzó a explorar en 1985. Aunque este concepto de diseño también se basa en un eje horizontal largo, tiene una gran estructura rectangular en el centro - la doble quilla - que puede acomodar el puerto de atraque del transbordador y otros módulos logísticos. Pero se estima que el diseño costará casi el doble de lo que la NASA esperaba originalmente que costara la estación espacial. Por lo tanto, el diseño de quilla gemela se abandonó en favor de la configuración básica revisada, más económica, con la opción de añadir quillas gemelas en una fecha posterior.
Aunque la configuración básica revisada finalmente se convirtió en la base para el diseño final de la estación espacial, la NASA continúa ajustando el diseño para cumplir con las cambiantes restricciones presupuestarias y requisitos técnicos. Normalmente, cada iteración del diseño da como resultado una reducción de la capacidad de la estación espacial y retrasos en los cronogramas de lanzamiento. Cuando Reagan anunció el programa de estaciones espaciales de Estados Unidos en 1984, se esperaba que las primeras cápsulas se lanzaran dentro de una década. Pero en 1993, la NASA había gastado 9 mil millones de dólares en el diseño de la estación espacial, y todo lo que obtuvo fue un montón de estudios de ingeniería para demostrar que realmente lo estaban intentando. El Congreso ya estaba harto y ese año la Cámara de Representantes de Estados Unidos salvó de la cancelación todo el programa de la estación espacial por un voto.
Sin embargo, un hecho indiscutible es: si la estación espacial quiere convertirse en una realidad, debe ser fundamentalmente el resultado de la cooperación internacional. Es evidente que Estados Unidos no tiene la voluntad política para llevar a cabo esta tarea por sí solo. Por lo tanto, después de que Clinton ingresó a la Casa Blanca en 1993, anunció oficialmente que el plan Liberty pasaría de una construcción independiente por parte de Estados Unidos a una cooperación internacional; después de eso, Estados Unidos cooperaría con sus aliados para construir la Estación Espacial Internacional;
En términos de diseño de la estación espacial, la transición de Liberty a la Estación Espacial Internacional fue principalmente una estrategia retórica. La NASA ha abogado desde el principio por la cooperación internacional en su estación espacial, y la Agencia Espacial Europea y Japón han acordado proporcionar hardware para la estación espacial Liberty. Con el fin de la Guerra Fría, Rusia también fue invitada a cooperar con Estados Unidos en este proyecto sin precedentes. David Nixon dijo: "Rusia brindó un gran apoyo cuando el programa estaba a punto de ser cancelado".
El diseño final de la Estación Espacial Internacional se basó en gran medida en la "configuración básica revisada", la NASA ha enriquecido la estación espacial. en los últimos seis años, pero adoptó un diseño más simple. Por ejemplo, las principales vigas horizontales de la estación espacial están hechas de componentes prefabricados en lugar de ser ensambladas por astronautas en órbita. Esta configuración simplificada de la estación espacial consta de un grupo de laboratorios y módulos habitacionales ubicados en el centro de una larga armadura horizontal con cuatro paneles solares a cada lado. "En cierto sentido, una estructura así es un híbrido, que combina diferentes perspectivas de diferentes fuentes", dijo David Nixon. Toda la estación espacial es tan larga como un campo de fútbol y su montaje requirió más de 30 lanzamientos de transbordadores espaciales.
En 1998, Estados Unidos lanzó el primer componente de la estación espacial: el módulo de nodo "Unity" que sirvió como restaurante para los astronautas. Trece años después, el último vuelo del transbordador espacial Discovery entregó una cápsula presurizada multipropósito a la estación espacial y la construcción de la estación espacial terminó oficialmente.
Para Estados Unidos, la Estación Espacial Internacional es un legado increíble dadas décadas de lucha con socios internacionales, presupuestos inestables y administraciones presidenciales combativas.
Los incansables esfuerzos de la NASA y las agencias espaciales multinacionales finalmente han dado sus frutos. Gracias a la Estación Espacial Internacional, la humanidad ha podido existir en el espacio durante 20 años consecutivos, y la Estación Espacial Internacional proporciona una plataforma única para experimentos científicos innovadores. Hoy en día, ofrece una variedad de condiciones experimentales inesperadas, desde huertos de gravedad cero hasta los refrigeradores más fríos del universo conocido. Por otro lado, la Estación Espacial Internacional también está comenzando a hacer realidad la visión de Reagan de convertirse en un trampolín para el comercio extraterrestre. Muchas empresas han utilizado la Estación Espacial Internacional para realizar investigaciones que van desde "órganos en un chip" hasta impresión 3D, y algunas incluso la han utilizado como punto de partida para construir sus propias estaciones espaciales.
Para Estados Unidos, la Estación Espacial Internacional es un legado increíble dadas décadas de lucha con socios internacionales, presupuestos inestables y administraciones presidenciales combativas.
Puede que diseñar una estación espacial no sea barato ni rápido, pero nadie puede decir que llegar al espacio sea fácil. (Nintendo)