ISS

STS-135_final_flyaround_of_ISS_1

Het ISS vanuit Space Shuttle Atlantis (STS-135) in 2011. Credit: NASA

Het Internationale Space Station (ISS) is een ruimtestation in een lage baan om de aarde. De eerste module werd in 1998 gelanceerd en momenteel is het ISS het grootste kunstmatige object dat rond de aarde vliegt. Het ISS is vaak te zien als een heldere bewegende stip aan de sterrenhemel. Het ISS bestaat uit gepressuriseerde modules, zonnepanelen en andere componenten. De modules werden gelanceerd met de Russische Proton en Soyuz raketten en met de Amerikaanse Space Shuttles.

Het ISS is voornamelijk een microzwaartekracht (bijna gewichtloos) en ruimte onderzoekslaboratorium, waar de bemanning biologische, natuurkundige, astronomische, meteorologische en andere onderzoeken doen. Het ISS wordt ook gebruikt om systemen en onderdelen voor toekomstige maan en Mars missies te testen. Het ISS vliegt tussen de 330 en 435 kilometer hoogte. Als het ISS te laag komt wordt het ISS omhoog gestuwd, door middel van de Zvezda module of andere ruimtevaartuigen.

Het ISS is het 9e ruimtestation, na onder andere de Sovjet/Russische Salyut, Almaz en Mir en het Amerikaanse Skylab. Het station wordt al bijna 17 jaar lang permanent bewoond. Het station wordt bezocht door verschillende ruimtevaartuigen: Soyuz & Progress (Rusland), Dragon & Cyguns (VS), H-II Transfer Vehicle (Japan) en voorheen ook de Space Shuttle (VS) en de Automated Transfer Vehicle (ATV) van de ESA. Het ruimtestation is door astronauten, kosmonauten en ruimtetoeristen uit 17 verschillende landen bezocht.

Sinds het Amerikaanse Space Shuttle programma in 2011 eindigde, worden astronauten alleen nog door de Russische Soyuz naar het ISS getransporteerd. De Dragon is het enige voertuig dat nog afval uit het ISS meeneemt.

STS-130_George_Zamka_looks_through_the_Cupola

In de Cupola module kan je 360 graden rond kijken. Credit: NASA

Het ISS programma is een project van 5 ruimtevaartagentschappen: NASA (VS), Roscosmos (Rusland), JAXA (Japan), ESA (Europa) en de CSA (Canada). Het station is verdeeld in 2 delen: het Russische deel (Russian Orbital Segment (ROS)) en het Amerikaanse deel (United States Orbital Segment (USOS)), welke door de meeste landen wordt gebruikt. Het Amerikaanse deel zal gefinancierd worden tot 2024. De Russen plannen om na 2024 nog verder te gaan, maar hebben ook plannen om delen van ROS te gebruikten voor een nieuw Russisch ruimtestation OPSEK.

In 2015 maakte Roscosmos bekend dat ze met de NASA overeen waren gekomen om een vervanger voor het ISS te creëren. NASA heeft dit bericht niet bevestigd, maar bevestigde wel de interesse van Roscosmos in toekomstige samenwerking.

Het doel van het ISS programma

Het ISS was origineel bedoeld als laboratorium, observatorium en fabriek in een lage baan om de aarde. Daarnaast was het bedoeld als basis voor mogelijke missies naar de maan, Mars en asteroïden. In 2010 kreeg het ISS nieuwe doelen, commerciële, diplomatieke en educatieve doelen.

Expedition_30_'Pilots_over_the_Caribbean'_crew_poster.jpg

Om interesse te wekken voor wetenschap en de ruimte, maken ze naast officiële posters ook dit soort posters (expeditie 30). V.l.n.r: Oleg Kononenko, Anatoly Ivanishin, Dan Burbank, Anton Shkaplerov, André Kuipers & Don Petit. Credit: NASA

Het ISS wordt voornamelijk gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek. Er wordt onderzoek gedaan in verschillende disciplines, waaronder astrobiologie, astronomie en onderzoek naar de invloed van microzwaartekracht. Wetenschappers op aarde krijgen dezelfde data als de bemanning van het ISS en kunnen daarmee nieuwe projecten ontwikkelen. Medisch onderzoek geeft ons meer inzicht in wat er met het menselijk lichaam gebeurt in de ruimte. Deze data wordt gebruikt om te kijken of het een goed idee is om lange ruimtereizen te maken.

Op de hoogte van het ISS is de zwaartekracht van de aarde maar een beetje zwakker dan aan het oppervlak, maar alle objecten zitten in een continue vrije val, dit veroorzaakt het gevoel van gewichtloosheid. Onderzoekers proberen uit te vinden wat deze gewichtloosheid met planten en dieren doet. Daarnaast wordt onderzoek gedaan naar hoe vloeistoffen en materialen zich gedragen in microzwaartekracht.

Het ISS wordt ook gebruikt om systemen voor lange ruimtereizen te testen en om ervaring op te doen met reparaties, onderhoud en vervangen van onderdelen in de ruimte.

Studenten kunnen experimenten ontwikkelen die dan in het ISS worden uitgevoerd. De ESA heeft hiervoor veel materiaal online staan. De JAXA probeert nieuwsgierigheid in kinderen te stimuleren, en heeft hiervoor een serie van educatieve gidsen gemaakt. Daarnaast is er ook het ARISS vrijwilligers programma, wat studenten aanspoort om carrières in de wetenschap, technologie en wiskunde te gaan doen.

De bouw van het ISS en de modules

ISS-assembly-animation

De bouw van het ISS tot en met 2011. Credit: NASA

De bouw van het ISS begon in november 1998 met de lancering van de Zarya Module, twee weken later koppelde de Amerikaanse Unity module. De Russische modules werden door robots gekoppeld, terwijl de Amerikaanse modules met behulp van de Canadarm2 en EVA’s (ruimtewandelingen) werden gekoppeld. Op 12 juli 2000 werd de Zvezda module gekoppeld, hierdoor kon het ruimtestation permanent bewoond worden.

Gedurende 2 jaar werd het ISS uitgebreid. In 2003 werd de uitbreiding onderbroken door de crash van de Space Shuttle Columbia en de Space Shuttles tot 2005 niet vlogen. In 2006 werd de bouw hervat toen de 2e set met zonnepanelen werd gekoppeld. Door deze extra set zonnepanelen konden er weer meer modules worden toegevoegd. Vijf modules moeten nog gelanceerd worden, waaronder Nauka met de Europese robotarm, Uzlovoy, NEM-1 & NEM-2.

Modules

2000px-ISS_configuration_2017-06_en.svg.png

Alle systemen en modules van het ISS, plus geplande delen. Credit: NASA

Bewoonbaar

Zarya (Rusland) Tranquility (VS)
Unity (VS) Columbus (EU)
Zvezda (Rusland) Kibō (Japan)
Destiny (VS) Cupola (VS/EU)
Quest (VS) Rassvet (Rusland)
Pirs (Rusland) Leonardo (VS/Italië)
Poisk (Rusland) BEAM (VS)
Harmony (VS)

Gepland

Nauka NEM-2
Uzlovoy NanoRacks Airlock Module
NEM-1

Onbewoonbaar

Integrated Truss Structure (ITS) Dextre
External Stowage Platforms (ESP) Mobile Base System (MBS)
ExPRESS Logistics Carriers (ELC) Orbiter Boom Sensor System (OBSS)
Een aantal experimenten Kibō’s Remote Manipulator System (RMS)
Mobile Servicing System (MSS) European Robotic Arm
Canadarm2

Levensondersteuning en andere systemen

De atmosfeer in het ISS is gelijk aan die op aarde, de luchtdruk is hetzelfde als op zeeniveau. Het voordeel hiervan is dat het comfortabel is voor de bemanning en het is veel veiliger dan het alternatief, een pure zuurstof atmosfeer. Met een atmosfeer van pure atmosfeer is de kans op brand hoger, wat de dood van de Apollo 1 bemanning veroorzaakte. Systemen in Zvezda en in Destiny maken nieuwe zuurstof aan en er zijn diverse back-up systemen en opties aanwezig. Verschillende filters halen CO2, methaan en ammonium uit de lucht. Het zuurstof wordt gemaakt door de splitsing van water, dat vanaf de aarde wordt meegenomen of wordt gerecycled.

Astronaut_Scott_Parazynski_repairs_a_damaged_ISS_solar_panel

De zonnepanelen moeten ook wel eens gerepareerd worden, dit maal door Scott Parazynski. Credit: NASA

Grote zonnepanelen wekken grote hoeveelheden stroom op, van zonlicht dat er direct op schijnt of wat weerkaatst wordt van de aarde. Deze stroom wordt gebruikt door alle projecten en systemen aan boord van het ISS. Grote oplaadbare batterijen leveren de stroom in de 35 minuten durende “nacht”. Alle projecten, systemen en experimenten veroorzaken veel hitte, deze hitte wordt door grote radiatoren uitgestraald. Een extern systeem regelt de temperatuur in het ruimtestation.

Alle communicatie gaat naar verschillende controle centra, soms via satellieten, en worden gebruikt om data door te geven en te overleggen met collega’s, controllers en te bellen met familie. Ook tijdens het koppelen wordt er gebruik gemaakt van radio communicatie. De computers zijn aangesloten op het wifi netwerk van het ISS.

Operaties

Elke permanente bemanning heeft een expeditienummer en elke expeditie duurt maximaal 6 maanden. Expedities 1 tot 6 bestonden uit 3 astronauten, 7 tot 12 uit 2 astronauten en vanaf 13 groeide dit langzaamaan tot 6 astronauten. Sergei Krikalev (803 dagen, 9 uur en 39 minuten) heeft de meeste tijd in de ruimte doorgebracht. Scott Kelly (340 dagen aaneen) heeft het record bij de Amerikanen in handen.

Soyuz_TMA-6_spacecraft

Nieuwe bemanning arriveert in een Soyuz capsule. Credit: NASA

Ook ruimtetoeristen zijn in het ISS geweest, Dennis Tito was de eerste toerist die in het ISS is geweest. Anousheh Ansari was de eerste vrouwelijke ruimtetoerist.

Het ruimtestation vliegt op een gemiddelde hoogte van 330 kilometer met een maximum hoogte van 410 kilometer, onder een hoek van 51.6 graden ten opzichte van de evenaar. Deze hoek is belangrijk, aangezien anders de Russische Soyuz en Progress ruimteveren meer moeite hebben om het ISS te bereiken. Het ISS heeft een gemiddelde snelheid van 27.724 kilometer per uur en een rondje om de aarde duurt dan 93 minuten.

Als de baan van het ISS te laag wordt, wordt door middel van de motoren van de Zvezda module (of ruimteveren die aan Zvezda gekoppeld zijn) de baan weer verhoogt. Een zo’n boost duurt 3 uur. Zvezda bevat daarnaast ook alle geleidings-, navigatie- en controlesystemen. Verschillende gyroscopen in Zvezda worden gebruikt om het station in dezelfde richting te laten vliegen.

Koppelen en reparaties

Endeavour_docked_to_ISS

Op deze afbeelding zijn een Space Shuttle (NASA), Soyuz (Roscosmos), ATV (ESA) en een Proton raket (Roscosmos). Credit: NASA & Paolo Nespoli

Het koppelen en onderscheppen van de Russische ruimteschepen gaat volledig automatisch met behulp van het Kurs koppel systeem. De ATV gebruikte GPS om te onderscheppen en lasers en Kurs om te koppelen. De Japanse H-II wacht tot het ISS in de buurt is en wordt dan met behulp van de robotarm gekoppeld. De Space Shuttle werd handmatig gekoppeld aan het ISS, deze manier zorgde voor meer flexibiliteit en was minder ingewikkeld. Soyuz capsules worden gebruikt als “reddingsboten”. In 2011 kwam het voor de eerste (en tot nu toe laatste) keer voor dat 4 organisaties (NASA, ESA, Roscosmos & JAXA) een ruimteveer hadden gekoppeld aan het ISS.

Onverwachte problemen moeten natuurlijk worden opgelost, daarvoor worden buiten het ISS in de ELC’s of ESP’s reserve onderdelen (ORU’s) opgeslagen. Vaak moeten astronauten hiervoor (lange) ruimtewandelingen uitvoeren om zo de problemen op te lossen. In 2012 bijvoorbeeld ging er een onderdeel stuk en moesten er twee ruimtewandelingen gedaan worden, een daarvan duurde 6 uur. Of zelfs op Kersavond.

Controle centra

Roscosmos’ controle centrum in Korolyov, Rusland ESA’s Columbus Control Centre in Oberpfaffenhofen, Duitsland
JAXA’s JEM en HTV controle centra in Tsukuba, Japan CSA’s MSS Control, Saint-Hubert, Canada
NASA’s Mission Control Center in Houston, VS ESA’s ATV Controle centrum in Toulouse, Frankrijk (tot 2014)
NASA’s Payload Operations and Integration Center, Huntsville, VS

Leven aan boord

Een dag aan boord van het ISS duurt doordeweeks 10 uur en op zaterdag 5 uur. 6 uur opstaan en rond 21:30 naar bed. Tussendoor wordt er tijd ingepland om te sporten en is er tijd om te ontspannen of werk in te halen. Voor elk bemanningslid is er een slaapcabine, 2 in Zvezda en 4 in Harmony. Als de cabines bezet zijn en er zijn meer astronauten aan boord, dan zoeken die een vrij plekje aan de muur, voor hun slaapzak.

ISS-20_Crew_members_share_a_meal_at_a_galley_in_the_Unity_node_of_the_International_Space_Station

Lekker eten in de Unity module (Expeditie 20). Credit: NASA

Het meeste eten zit in vacuümzakjes, omdat dit goedkoop is en makkelijk te transporteren is. Het voedsel is vaak pittiger dan op aarde, omdat in de ruimte de smaakpapillen minder goed werken. Eten dat kruimelt wordt niet naar het ISS gebracht, omdat dit de luchtfilters blokkeert. Naar vers fruit en verse groenten wordt altijd uitgekeken door de bemanning. De keuken heeft mogelijkheden om eten op te warmen een koelkast en een waterkraan. Drinken en soep wordt via rietjes uit zakjes gedronken. Er wordt ook gewoon gegeten met mes en vork.

Er zijn geen douches aanwezig in het ISS, omdat dat veel te onhandig is. Douchen gebeurt door water, zeep en natte doekjes te gebruiken. Er zijn twee wc’s, een in Zvezda en een in Tranquility. Uitwerpselen worden in een zakken gezogen en worden dan in een grote container opgeslagen. Als de container vol zit wordt deze via de Progress capsule weggebracht. Urine wordt opgeslagen en gerecycled tot drinkwater, voor iedereen die denkt dat dit smerig is: het water is schoner dan het water dat bij jou thuis uit de kraan komt.

Gevaren en problemen

Het ISS is deel beschermd tegen de gevaren in de ruimte door het magnetisch veld van de aarde. De zonnewind is toch nog hartstikke gevaarlijk, normaal wordt dit opgevangen door de atmosfeer, maar het ISS vliegt in de ruimte. Hierdoor is de hoeveelheid straling die een astronaut in het ISS per dag ontvangt, net zo veel als iemand op aarde in 1 jaar ontvangt. Astronauten hebben dus een verhoogde kans op kanker en ander zieketen. Bescherming en medicijnen etc. verlagen deze kans natuurlijk wel weer.

Psychologisch gezien hebben astronauten ook meer kans op stress, omdat ze voor lange tijd in een kleine ruimte zitten, terwijl je hier op aarde alle ruimte hebt. Ook gaan astronauten hun familie missen en hebben ze het na een tijd wel gehad als ze steeds dezelfde mensen zien. Daarnaast zijn de verschillende talen en culturen ook een struikelblok.

ISS-20_Robert_Thirsk_exercises_using_the_aRED_in_the_Unity_node_Roman_Romanenko_assists

Lekker sporten in het ISS. Astronauten worden met elastiek vastgemaakt, zodat ze niet wegzweven. Credit: NASA

Als je voor lange tijd bent blootgesteld aan “gewichtloosheid” breken langzaam je spieren af en worden dus slapper. Gelukkig wordt dit probleem opgelost door veel te sporten, minstens 2 uur per dag. Daarnaast worden er minder rode bloedcellen aangemaakt, verzwakt het immuunsysteem enz. Slaap wordt ook vaak onderbroken door de grote hoeveelheid geluid.

Schimmels en kleine dingen kunnen de lucht- en waterfilters blokkeren. De schimmels kunnen zuren produceren die grote problemen met zich meebrengen, voor zowel de bemanning als de systemen. Hier hebben de ruimtevaartorganisaties verschillende oplossingen voor bedacht.

Daarnaast levert de grote hoeveelheid ruimteschroot in de ruimte ook veel gevaar op. Grote delen kunnen het hele ruimtestation vernietigen, maar kunnen makkelijk gevolgd worden door controle centra. De delen van 1 centimeter en kleiner, waar er triljoenen van zijn, zijn nog gevaarlijker. Deze deeltjes kunnen gaten in ruimtepakken maken, en dat resulteert snel tot een grote catastrofe. Het ISS wordt gelukkig goed beschermd tegen deze deeltjes, door middel van dikke platen. De ROS wordt voornamelijk gebruikt als bescherming in noodgevallen, omdat de kans op penetratie door de kleine deeltjes 50% minder is, dan in USOS. Daarnaast kan het ISS ook een Debris Avoidance Manoeuvre (DAM) uitvoeren, waardoor het ruimtepuin gemist wordt. Als er geen DAM meer kan worden uitgevoerd, sluiten de astronauten alle luiken in het ruimtestation en keren ze terug naar hun Soyuz capsules, voor een mogelijke evacuatie.

Het eind

Expedition_31_crew_portrait

Elke expeditie krijgt ook een officiële foto, deze is van expeditie 31. V.l.n.r: Joe Acaba, Gennady Padalka, Sergei Revin, André Kuipers, Oleg Kononenko & Don Petit. Credit: NASA

Na 2024 zal het ISS programma niet meer gefinancierd worden door de NASA en stoppen de Russen er waarschijnlijk ook mee, omdat zij plannen hebben voor een nieuw ruimtestation, OPSEK. Waarschijnlijk valt het ISS dan uiteindelijk in de dampkring en stort dan neer in de oceaan, tenzij er niet gecorrigeerd wordt. Anders is er ook nog het plan om een aangepaste Progress capsule te gebruiken om het ISS uit haar baan de atmosfeer in te duwen. Verschillende Russische modules zullen worden hergebruikt voor OPSEK. Ook zijn er plannen bij de ESA en de NASA om een aantal modules te gebruiken bij het testen van de VASIMR motor. Daarnaast zeggen de Russen dat ze geïnteresseerd zijn in het maken van een opvolger van het ISS samen met de VS.

Coöperatie en kosten

17 landen (eerst 18) doen mee aan het ISS programma:

Canada Denemarken Portugal
Japan Frankrijk Spanje
Rusland Duitsland Zweden
Verenigde Staten Italië Zwitserland
Oostenrijk Nederland Verenigd Koninkrijk
België Noorwegen (Oud lid) Brazilië

Het ISS is, zonder twijfel, het duurste object ooit gemaakt. In 2010 waren de kosten ongeveer 150 miljard Amerikaanse Dollar.

Organisatie Budget in $
NASA 72,4 miljard
+ 50,4 miljard voor alle Space Shuttle missies voor het ISS.
Roscosmos 12 miljard
ESA 5 miljard
JAXA 5 miljard
 CSA 2 miljard

Daarnaast kostte het tot 2015 ook nog 7,5 miljoen dollar per bemanningslid voor elke dag dat er bemanning aan boord van het ISS was (=150 miljoen dollar).

Observeren

Andre_Kuipers_ISS

Mensen op aarde observeren graag het ISS, maar in het ISS observeren ze het liefst de aarde, dus ook onze eigen André Kuipers. Credit: NASA

Het ISS is met het blote oog te zien als een “langzaam” bewegend stip, door het weerkaatste zonlicht, in de uren na zonsondergang en voor zonsopkomst. Het ISS doet er 10 minuten over om van de ene kant van de hemel naar de andere te vliegen, maar is voor een deel van die periode te zien, meestal 3-5 minuten). Omdat het ISS zo groot is, is het ISS een van de helderste objecten aan de hemel. Het ISS is ook overdag te zien, maar dan moet je veel meer moeite doen.

Verschillende websites en apps geven een seintje als het ISS er aan komt, zodat je mooi naar boven kunt kijken en kan zoeken naar het ISS.

Je kunt het ISS door een telescoop fotograferen. Daarnaast kan je de telescoop ook gebruiken om overdag naar het ISS te kijken.

Bron: Wikipedia.org

Vragen? Stel ze hieronder.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

* Checkbox voor de AVG is verplicht

*

Ik ga akkoord