Cómo Funcionan Las Estaciones Espaciales

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Las estaciones espaciales permiten a los astronautas vivir y trabajar en la órbita de la tierra. Aprenda sobre las estaciones espaciales y cómo funcionan las estaciones espaciales en este artículo.

En la exploración de la frontera occidental de los Estados Unidos, los pioneros tuvieron fortalezas o puntos de parada en los que partieron para aventurarse en los territorios inexplorados. De manera similar, a principios del siglo XX, científicos pioneros del espacio, como Hermann Oberth, Konstantin Tsiolkovsky, Hermann Noordung y Wehrner von Braun, soñaron con vastas estaciones espaciales que orbitan la Tierra. Al igual que los fuertes en la frontera occidental, estos científicos imaginaron las estaciones espaciales como puntos de parada para la exploración del espacio exterior.

Wehrner von Braun, el arquitecto del programa espacial estadounidense, integró las estaciones espaciales en su visión a largo plazo de la exploración espacial en los Estados Unidos. Para acompañar los numerosos artículos espaciales de von Braun en revistas populares, los artistas dibujaron conceptos de estaciones espaciales. Estos artículos y dibujos ayudaron a estimular la imaginación y el interés del público en la exploración del espacio, que era esencial para establecer el programa espacial de los EE. UU. (Para más información, consulte Cómo funcionó la carrera espacial).

En estos conceptos de estación espacial, las personas vivían y trabajaban en el espacio exterior. La mayoría de las estaciones eran estructuras en forma de rueda que giraban para proporcionar gravedad artificial. Como cualquier puerto, los barcos viajaban hacia y desde la estación. Los barcos transportaban carga, pasajeros y suministros desde la Tierra. Los vuelos que partieron fueron a la Tierra, la Luna, Marte y más allá. Como saben, este concepto general ya no es simplemente una visión de científicos, artistas y autores de ciencia ficción. Pero, ¿qué pasos se han tomado para construir tales estructuras en órbita? Si bien la humanidad aún no se ha dado cuenta de las visiones completas de von Braun y otros, ha habido avances significativos en la construcción de estaciones espaciales.

Los Estados Unidos y Rusia han tenido estaciones espaciales en órbita desde 1971. Las primeras estaciones espaciales fueron el programa Salyut ruso, el programa Skylab de los Estados Unidos y el programa Mir ruso. Y desde 1998, Estados Unidos, Rusia, la Agencia Espacial Europea, Canadá, Japón y otros países han estado construyendo y operando la Estación Espacial Internacional (ISS) en órbita terrestre. Con la ISS, los seres humanos han estado viviendo y trabajando en el espacio exterior durante más de 10 años.

En este artículo, examinaremos los primeros programas de estaciones espaciales, los usos de las estaciones espaciales y el futuro papel de las estaciones espaciales en la exploración del espacio exterior. Pero primero, consideremos con más detalle por qué muchas personas piensan que deberíamos construir estaciones espaciales.

¿Por qué deberíamos construir estaciones espaciales?

Vista exterior de una estación espacial de la esfera de Bernal, donde la esfera es la sala de estar.

Vista exterior de una estación espacial de la esfera de Bernal, donde la esfera es la sala de estar.

Hay una variedad de razones para construir y operar estaciones espaciales, que incluyen investigación, industria, exploración e incluso turismo. Las primeras estaciones espaciales se construyeron para estudiar los efectos a largo plazo de la ingravidez en el cuerpo humano. Después de todo, si los astronautas alguna vez se aventuran a Marte u otros planetas, entonces debemos saber cómo la microgravedad prolongada del orden de meses a años afectará su salud.

Las estaciones espaciales son un lugar para realizar investigaciones científicas de vanguardia en un entorno que no puede compararse con la Tierra. Por ejemplo, la gravedad altera la forma en que los átomos se unen para formar cristales. En microgravedad se pueden formar cristales casi perfectos. Tales cristales pueden producir mejores semiconductores para computadoras más rápidas o para medicamentos más eficientes para combatir enfermedades. Otro efecto de la gravedad es que hace que se formen corrientes de convección en las llamas, lo que conduce a llamas inestables. Esto hace que el estudio de la combustión sea muy difícil. Sin embargo, en microgravedad, resultan llamas simples, constantes y de movimiento lento; Este tipo de llamas facilita el estudio del proceso de combustión. La información resultante podría proporcionar una mejor comprensión del proceso de combustión, y conducir a mejores diseños de hornos o la reducción de la contaminación del aire haciendo que la combustión sea más eficiente.

Desde lo alto de la Tierra, las estaciones espaciales ofrecen vistas únicas para estudiar el clima, las formas terrestres, la vegetación, los océanos y la atmósfera de la Tierra. Además, debido a que las estaciones espaciales están por encima de la atmósfera de la Tierra, pueden usarse como observatorios tripulados donde los telescopios espaciales pueden mirar hacia el cielo. La atmósfera de la Tierra no interfiere en las vistas de los telescopios de las estaciones espaciales. De hecho, ya hemos visto las ventajas de los telescopios espaciales no tripulados como el telescopio espacial Hubble.

Las estaciones espaciales podrían ser utilizadas para hoteles espaciales. Aquí, empresas privadas como Virgin Galactic podrían transportar a turistas de la Tierra a hoteles espaciales para visitas breves o estadías prolongadas. Con este fin, Galactic Suite, una empresa privada con sede en Barcelona España y dirigida por el ingeniero espacial Xavier Calramunt, afirma estar en camino de tener un hotel espacial en órbita para el año 2012. Incluso las extensiones más grandes del turismo son que las estaciones espaciales podrían convertirse en puertos espaciales para expediciones a los planetas y estrellas o incluso a nuevas ciudades y colonias que podrían aliviar un planeta superpoblado.

Ahora que sabe por qué podemos necesitarlos, vamos a "visitar" algunas estaciones espaciales. Comenzaremos con el programa ruso Salyut, la primera estación espacial.

Salyut: la primera estación espacial

Diagrama de la estación espacial Salyut-4 acoplada a una nave espacial Soyuz

Diagrama de la estación espacial Salyut-4 acoplada a una nave espacial Soyuz

Rusia (entonces conocida como la Unión Soviética) fue la primera en colocar una estación espacial. La estación Salyut 1, que entró en órbita en 1971, era en realidad una combinación de Almaz y Soyuz Sistemas de naves espaciales. El sistema Almaz se diseñó originalmente para fines militares espaciales, pero se reutilizó para la estación espacial civil Salyut. La nave espacial Soyuz transportó a los cosmonautas de la Tierra a la estación espacial y de regreso.

El Salyut 1 tenía aproximadamente 45 pies (15 metros) de largo y contenía tres compartimentos principales que albergaban áreas de comedor y recreación, almacenamiento de alimentos y agua, un inodoro, estaciones de control, equipo para ejercicios y equipo científico. Inicialmente, se suponía que la tripulación de la Soyuz 10 vivía a bordo del Salyut 1, pero su misión estaba plagada de problemas de acoplamiento que les impedían ingresar a la estación espacial. El equipo de Soyuz 11 fue el primer equipo en vivir con éxito en Salyut 1, lo que hicieron durante 24 días. Sin embargo, la tripulación de Soyuz 11 murió trágicamente al regresar a la Tierra cuando la cápsula de Soyuz 11 se despresurizó durante la reentrada. Se cancelaron otras misiones a Salyut 1 y se rediseñó la nave espacial Soyuz.

Después de Soyuz 11, los soviéticos lanzaron otra estación espacial, Salyut 2, pero no logró alcanzar la órbita. Los soviéticos siguieron con Salyuts 3-5. Estos vuelos probaron la nueva nave espacial Soyuz y las tripulaciones tripularon estas estaciones para misiones cada vez más largas. Un inconveniente de estas estaciones espaciales era que solo tenían un puerto de atraque para la nave espacial Soyuz y no podían ser re-suministrados desde la Tierra por otros barcos.

El 29 de septiembre de 1977, los soviéticos lanzaron Salyut 6. Esta estación tenía un segundo puerto de atraque donde la estación podía ser reabastecida por un barco de suministro de atraque no tripulado llamado Progreso. Salyut 6 operó entre 1977 y 1982. En 1982, Salyut 7, el último del programa Salyut fue lanzado. Alojó a 11 tripulaciones y estuvo habitada durante 800 días. El programa Salyut finalmente condujo al desarrollo de la estación espacial Mir de Rusia, de lo cual hablaremos un poco más adelante. Pero primero, veamos la primera estación espacial de Estados Unidos: Skylab.

Skylab: primera estación espacial de América

Skylab 1 en órbita después de sus reparaciones - note la sombrilla de oro.

Skylab 1 en órbita después de sus reparaciones - note la sombrilla de oro.

Estados Unidos colocó su primera y única estación espacial, llamada Skylab 1, en órbita en 1973. Durante el lanzamiento, la estación fue dañada. Se arrancaron un escudo meteoroide crítico y uno de los dos paneles solares principales de la estación y el otro panel solar no se estiró completamente. Eso significaba que Skylab tenía poca potencia eléctrica y la temperatura interna se elevó a 126 grados Fahrenheit (52 grados Celsius).

El primer equipo, Skylab2, se lanzó 10 días después para arreglar la estación enferma. La tripulación estaba formada por el comandante Charles "Pete" Conrad, Paul Weitz y Joseph Kerwin. Los astronautas del Skylab 2 estiraron el panel solar restante y colocaron una sombrilla con forma de sombrilla para enfriar la estación. Con la estación reparada, los astronautas pasaron 28 días en el espacio realizando investigaciones científicas y biomédicas.

Modificado de la tercera etapa de un cohete lunar Saturn V, Skylab tenía las siguientes partes:

  • Taller orbital - Viviendas y habitaciones de trabajo para la tripulación.
  • Módulo Airlock - Acceso permitido al exterior de la estación.
  • Adaptador de acoplamiento múltiple - Permitió que más de una nave espacial Apollo atracara en la estación a la vez (sin embargo, nunca hubo tripulaciones superpuestas en la estación).
  • Apolo telescopio de montaje - Contenían telescopios para observar el sol, las estrellas y la Tierra (tenga en cuenta que el Telescopio Espacial Hubble aún no se ha construido).
  • Nave espacial apolo - Módulo de comando y servicio para el transporte de la tripulación hacia y desde la superficie de la Tierra.

Skylab fue tripulado por dos equipos adicionales. Skylab 3 estaba formado por el comandante Alan Bean y los astronautas Jack Lousma y Owen Garriot. Pasaron 59 días en el espacio. El equipo final, Skylab 4, estaba formado por el comandante Gerald Carr y los astronautas William Pogue y Edward Gibson. Esta tripulación pasó 84 días en órbita, realizó experimentos y fotografió al cometa Kohoutek.

Skylab nunca tuvo la intención de ser un hogar permanente en el espacio, sino un taller donde los Estados Unidos podrían probar los efectos de vuelos espaciales de larga duración (es decir, más de las dos semanas requeridas para ir a la luna) en el cuerpo humano. Cuando el vuelo de la tercera tripulación se terminó, Skylab fue abandonado. Skylab permaneció en alto hasta que la intensa actividad de las llamaradas solares hizo que su órbita se desintegrara antes de lo esperado. Skylab volvió a entrar en la atmósfera de la Tierra y se quemó en Australia en 1979.

A continuación, Mir - la primera estación espacial permanente.

Mir: la primera estación espacial permanente

La estación espacial Mir con un transbordador espacial atracado

La estación espacial Mir con un transbordador espacial atracado

En 1986, los rusos lanzaron la Mir Estación espacial, que pretendía ser un hogar permanente en el espacio. El primer equipo, los cosmonautas Leonid Kizim y Vladymir Solovyov, se trasladaron entre Salyut 7 y Mir. Pasaron 75 días a bordo del Mir. Mir fue tripulado y construido continuamente durante los próximos 10 años y contenía las siguientes partes:

  • Vivienda - Cabinas de la tripulación individuales alojadas, aseo, ducha, cocina y almacenamiento de basura
  • Compartimiento de transferencia - donde se podrían conectar módulos de estación adicionales
  • Compartimento intermedio - Módulo de trabajo conectado a los puertos de acoplamiento trasero.
  • Compartimento de montaje - Albergaba los tanques de combustible y los motores de cohetes.
  • Módulo de astrofísica Kvant-1 - Telescopios contenidos para estudiar galaxias, quásares y estrellas de neutrones.
  • Kvant-2 Módulo científico y de esclusa. - proporcionó equipo para investigación biológica, observaciones de la Tierra y capacidades de paseo espacial
  • Kristall Tecnologica módulo - utilizado para experimentos biológicos y de procesamiento de materiales; contenía un puerto de acoplamiento que podría ser utilizado por el transbordador espacial de los Estados Unidos
  • Spektr módulo - utilizado para investigaciones y monitoreo de los recursos naturales de la Tierra y la atmósfera de la Tierra, y para apoyar experimentos de ciencias biológicas y materiales
  • Módulo de teledetección Priroda - Contiene radar y espectrómetros para estudiar la atmósfera terrestre.
  • Módulo de acoplamiento - Puertos contenidos para futuros atracaderos de transbordadores.
  • Nave de suministro de progreso - barco de reabastecimiento no tripulado que trajo nuevos alimentos y equipos de la Tierra y extrajo materiales de desecho de la estación
  • Nave espacial Soyuz - proporcionó transporte principal hacia y desde la superficie de la Tierra

En 1994, como preparación para la Estación Espacial Internacional (ISS), los astronautas de la NASA (incluidos Norm Thagard, Shannon Lucid, Jerry Linenger y Michael Foale) pasaron un tiempo a bordo de Mir. Durante la estancia de Linenger, Mir fue dañado por un incendio a bordo. Durante la estancia de Foale, una nave de suministro de Progress se estrelló contra Mir.

La agencia espacial rusa ya no podía permitirse mantener a Mir, por lo que la NASA y la agencia espacial rusa habían planeado desechar la estación para concentrarse en la EEI. Un movimiento privado (Keep Mir Alive!) Y una compañía (MirCorp) hicieron campaña pública para reparar y privatizar la estación espacial que está envejeciendo. Sin embargo, la Agencia Espacial Rusa decidió el 16 de noviembre de 2000, llevar a Mir a la Tierra. En febrero de 2001, los motores de cohetes de Mir fueron encendidos para frenarla. Mir volvió a entrar en la atmósfera de la Tierra el 23 de marzo de 2001, se quemó y se disolvió. Los escombros se estrellaron en el Océano Pacífico Sur aproximadamente 1,000 millas (1,667 km) al este de Australia. Esto marcó el final de la primera estación espacial permanente.

Ahora, vamos a echar un vistazo a la Estación Espacial Internacional.

La Estación Espacial Internacional (ISS)

La Estación Espacial Internacional

La Estación Espacial Internacional

En 1984, el presidente Ronald Reagan propuso que los Estados Unidos, en cooperación con otros países, construyeran una estación espacial habitada permanentemente. Reagan imaginó una estación que contaría con el apoyo del gobierno y la industria. Para ayudar con los enormes costos de la estación, los Estados Unidos forjaron un esfuerzo de cooperación con otros 14 países (Canadá, Japón, Brasil y Agencia Espacial Europea, que se compone de: Reino Unido, Francia, Alemania, Bélgica, Italia, Países Bajos, Dinamarca, Noruega, España, Suiza y Suecia). Durante la planificación de la EEI y después de la caída de la Unión Soviética, los Estados Unidos invitaron a Rusia a cooperar en la EEI en 1993; esto llevó el número de países participantes a 16. La NASA tomó la delantera en la coordinación de la construcción de la ISS.

La asamblea de la ISS en órbita comenzó en 1998. El 31 de octubre de 2000, se lanzó la primera tripulación de la ISS desde Rusia. La tripulación de tres miembros pasó casi cinco meses a bordo de la ISS, activando sistemas y realizando experimentos. La ISS ha sido tripulada desde entonces y está programada para ser terminada en 2011.

También está previsto para 2011 el lanzamiento de un laboratorio orbital de China llamado Tiangong-1. En octubre de 2003, China se convirtió en la tercera nación en lanzar una nave espacial tripulada. Desde entonces, China ha estado desarrollando un programa espacial completo que incluye una estación espacial. El Tiangong-1 será capaz de acoplar múltiples naves espaciales de Shenzhou y servirá como el primer módulo de una estación espacial china propuesta que se planea completar para 2020. La estación espacial puede tener propósitos civiles y militares.

Hablando del futuro, echemos un vistazo a lo que podría haber en las estrellas, por así decirlo, para las estaciones espaciales.

El futuro de las estaciones espaciales

Concepto artístico del interior de una colonia de estaciones espaciales.

Concepto artístico del interior de una colonia de estaciones espaciales.

Apenas estamos comenzando el desarrollo de estaciones espaciales. La ISS será una gran mejora sobre Salyut, Skylab y Mir; pero todavía estamos muy lejos de la realización de grandes estaciones espaciales o colonias tal como lo imaginaron los escritores de ciencia ficción. Ninguna de nuestras estaciones espaciales hasta ahora ha tenido ninguna gravedad. Una razón para esto es que queremos un lugar sin gravedad para poder estudiar sus efectos. Otra es que carecemos de la tecnología para rotar prácticamente una estructura grande, como una estación espacial, para producir gravedad artificial. En el futuro, la gravedad artificial será un requisito para las colonias espaciales con grandes poblaciones.

Otra idea popular se refiere a dónde se debe colocar una estación espacial. La ISS necesitará un reinicio periódico debido a su posición en órbita terrestre baja. Sin embargo, hay dos lugares entre la Tierra y la Luna llamados Puntos de Lagrange L-4 y L-5. En estos puntos, la gravedad de la Tierra y la gravedad de la luna se contrapesan para que un objeto colocado allí no se jale hacia la Tierra o la Luna. La órbita sería estable y no requeriría ningún impulso. Una sociedad llamada Sociedad L5 se formó hace más de 20 años para impulsar la idea de colocar estaciones espaciales en órbita en estos puntos. A medida que aprendemos más de nuestras experiencias en la EEI, podemos construir estaciones espaciales mejores y más grandes que nos permitan vivir y trabajar en el espacio, y los sueños de von Braun y los primeros científicos espaciales pueden convertirse algún día en realidad.

Para más información sobre estaciones espaciales y temas relacionados, investigue los enlaces en la página siguiente.


Suplemento De Vídeo: Maravillas Modernas Estaciones Espaciales- Documental Completo.




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