เมนูนำทาง
สถานีอวกาศนานาชาติ
การประกอบโครงสถานีอวกาศนานาชาติเป็นความท้าทายด้านวิศวกรรมอากาศยานอย่างยิ่งครั้งหนึ่ง โครงการนี้เริ่มต้นในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 1998 นับถึงเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2009 การประกอบสถานีอวกาศคืบหน้าไปแล้ว 82.8%.[2]
ชิ้นส่วนแรกของสถานีอวกาศนานาชาติ คือ ซาร์ยา นำขึ้นสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน ค.ศ. 1998 โดยจรวดโปรตอนของรัสเซีย หลังจากนั้นสองสัปดาห์จึงติดตามมาด้วยโหนดโมดูล 3 ชุด คือ ยูนิตี้ นำขึ้นสู่อวกาศโดยเที่ยวบิน STS-88 ชิ้นส่วนทั้งสองนี้ถูกทิ้งไว้ปราศจากผู้ควบคุมเป็นเวลากว่าหนึ่งปีครึ่ง จนกระทั่ง ซเวซดา โมดูลของรัสเซียถูกนำขึ้นไปประกอบเพิ่มเติมในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2000 ทำให้สถานีอวกาศนานาชาติสามารถรองรับลูกเรือได้สูงสุดคราวละ 3 คนอย่างต่อเนื่อง คณะลูกเรือถาวรชุดแรกคือ เอ็กซ์เพดิชั่น 1 เดินทางไปถึงสถานีอวกาศนานาชาติในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2000 โดยนำชิ้นส่วน 2 ชิ้นไปประกอบในโครงค้ำหลัก (Integrated Truss Structure) คือโครงส่วนประกอบ Z1 และ P6 ทั้งสองส่วนนี้เป็นตัวตั้งต้นให้สถานีอวกาศสามารถทำการสื่อสาร การนำทาง เป็นระบบดินให้ระบบไฟฟ้า (สำหรับ Z1) และเป็นแหล่งพลังงานเริ่มต้นที่ได้จากแผงรับแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบน P6[40]
ช่วงสองปีถัดมา มีการขยายสถานีอวกาศโดยส่วนประกอบเทียบท่าเพียร์ส นำส่งโดยจรวด โซยูซ-ยู พร้อมกันนั้น ห้องทดลอง เดสทินี กับ ห้องกักอากาศ เควสต์ ก็นำขึ้นประกอบโดยกระสวยอวกาศแอตแลนติสและกระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์ สถานีอวกาศยังติดตั้งแขนกลหลัก Canadarm2 และชิ้นส่วนต่างๆ อีกหลายชิ้นเข้ากับโครงค้ำหลักของสถานี[40]
แผนการต่อขยายสถานีอวกาศต้องหยุดชะงักไปหลังจากเกิดอุบัติเหตุกับกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี ค.ศ. 2003 การก่อสร้างต้องหยุดชะงักไปพร้อมกับการระงับโครงการกระสวยอวกาศ จนกระทั่งกระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี่ เที่ยวบิน STS-114 ขึ้นบินอีกครั้งในปี ค.ศ. 2005[41]
การประกอบสถานีเริ่มคืบหน้าอย่างเป็นทางการจากการนำส่งแผงรับแสงอาทิตย์ชุดที่สองของสถานีอวกาศที่นำส่งโดยกระสวยอวกาศแอตแลนติส เที่ยวบิน STS-115 หลังจากนั้นได้มีการติดตั้งโครงสร้างประกอบเพิ่มเติมจำนวนมาก รวมถึงแผงรับแสงอาทิตย์ชุดที่สาม นำส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-116 STS-117 และ STS-118 ซึ่งเป็นการเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าของสถานี ทำให้สามารถติดตั้งโมดูลอัดอากาศเพิ่มเติมได้ มีการติดตั้งโหนดฮาร์โมนีและห้องทดลองโคลัมบัสของทางยุโรปหลังจากนั้น ตามด้วยอุปกรณ์สองชุดแรกของโมดูลคิโบของญี่ปุ่น เดือนมีนาคม ค.ศ. 2009 เที่ยวบินที่ STS-119 นำส่งอุปกรณ์ติดตั้งโครงค้ำหลักชุดสุดท้ายเสร็จสมบูรณ์รวมถึงการติดตั้งแผงรับแสงอาทิตย์ชุดที่สี่ซึ่งเป็นชุดสุดท้าย เดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2009 กระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์เที่ยวบิน STS-127 นำส่งอุปกรณ์ชุดสุดท้ายของโมดูลคิโบขึ้นติดตั้ง[40]
นับถึงเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2010 สถานีอวกาศนานาชาติได้ติดตั้งโมดูลอัดอากาศทั้งสิ้น 13 โมดูล โครงค้ำหลักติดตั้งเสร็จสมบูรณ์ กำลังรอโมดูลอัดอากาศเอนกประสงค์ ลีโอนาร์โด, แขนกลของยุโรป, โมดูลของทางรัสเซียอีก 2 โมดูล และชิ้นส่วนภายนอกอีกจำนวนหนึ่งรวมถึง Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) ซึ่งคาดว่าจะติดตั้งแล้วเสร็จทั้งหมดภายในปี ค.ศ. 2011 สถานีอวกาศนานาชาติจะมีมวลรวมทั้งสิ้นมากกว่า 400 เมตริกตัน[2][39]
สถานีอวกาศนานาชาติยังอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง เมื่อสร้างเสร็จแล้วมันจะประกอบด้วยโมดูลที่ได้รับการปรับความดันทั้งหมด 16 โมดูล มีปริมาตรรวมทั้งหมดประมาณ 1,000 ลูกบาศก์เมตร โมดูลเหล่านี้ประกอบด้วยห้องทดลอง ส่วนเชื่อมต่อ โหนด และส่วนอยู่อาศัย ตอนนี้มีโมดูล 9 โมดูลอยู่ในวงโคจรแล้ว อีก 5 โมดูลยังคงรอการส่งขึ้นมา โมดูลแต่ละโมดูลจะถูกขนขึ้นมาด้วยกระสวยอวกาศ จรวดโปรตอน และจรวดโซยูซ[40] ดังตารางข้างล่างนี้
| โมดูล | เที่ยวบิน | วันที่ปล่อย | ยานขนส่ง | วันที่เชื่อมต่อ | ประเทศ | มุมมองแบบแยกชิ้น | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ซาร์ยา | 1A/R | 20 พฤศจิกายน ค.ศ. 1998 | จรวดโปรตอน-เค | - | รัสเซีย (ผู้สร้าง) สหรัฐฯ (เงินทุน) | [42] | |
| เป็นชิ้นส่วนแรกสุดของสถานีอวกาศนานาชาติที่นำส่งขึ้น ทำหน้าที่ผลิตและจัดเก็บกระแสไฟฟ้า ขับเคลื่อน และนำทางการประกอบในช่วงต้น ปัจจุบันทำหน้าที่เป็นโมดูลสำหรับเก็บของทั้งด้านในโมดูลและถังน้ำมันด้านนอก | |||||||
| ยูนิตี (โหนด 1) | 2A | 4 ธันวาคม ค.ศ. 1998 | กระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์, STS-88 | 7 ธันวาคม ค.ศ. 1998 | สหรัฐฯ | [43] | |
| เป็นโหนดโมดูลชุดแรก ทำหน้าที่เชื่อมต่อส่วนของสหรัฐอเมริกาบนสถานีเข้ากับส่วนของรัสเซีย (โดยผ่านตัวแปลงปรับความดัน PMA-1) และเป็นจุดเทียบท่าสำหรับโครงค้ำ Z1, ส่วนแอร์ล็อก เควสต์, ห้องทดลอง เดสทินี และโหนด Tranquillity | |||||||
| ซเวซดา (โมดูลบริการ) | 1R | 12 กรกฎาคม ค.ศ. 2000 | จรวดโปรตอน-เค | 26 กรกฎาคม ค.ศ. 2000 | รัสเซีย | [44] | |
| เป็นโมดูลบริการของสถานี โดยเป็นพื้นที่ใช้สอยหลักสำหรับที่พักของบรรดาลูกเรือ ระบบจัดการสิ่งแวดล้อม และการควบคุมทิศทางกับวงโคจร โมดูลยังทำหน้าที่เป็นจุดเทียบท่าสำหรับยานโซยูซ ยานโพรเกรส และ ยานขนส่งอัตโนมัติ | |||||||
| เดสทินี (ห้องทดลองสหรัฐฯ) | 5A | 7 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2001 | กระสวยอวกาศแอตแลนติส, STS-98 | 10 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2001 | สหรัฐฯ | [45] | |
| เป็นส่วนงานวิจัยพื้นฐานของสหรัฐอเมริกาที่ติดตั้งบนสถานี ใช้สำหรับการทดลองโดยทั่วไป ภายในมีชั้นมาตรฐานอยู่ 24 ชั้น บางส่วนใช้สำหรับระบบสิ่งแวดล้อมและเครื่องมือเครื่องใช้ประจำวันของลูกเรือ มีหน้าต่างขนาด 51 ซม. ซึ่งเป็นหน้าต่างบานใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีใช้ในอวกาศ เดสทินียังเป็นจุดเชื่อมต่อสำหรับโครงค้ำหลักส่วนใหญ่ของสถานีอวกาศด้วย | |||||||
| เควสต์ (จุดเชื่อมต่อแอร์ล็อก) | 7A | 12 กรกฎาคม ค.ศ. 2001 | กระสวยอวกาศแอตแลนติส, STS-104 | 14 กรกฎาคม ค.ศ. 2001 | สหรัฐฯ | [46] | |
| เป็นจุดเชื่อมต่อกักอากาศพื้นฐานสำหรับสถานีอวกาศ สำหรับการออกเดินในอวกาศของทั้งฝั่งสหรัฐอเมริกาและรัสเซีย ประกอบด้วย 2 ส่วนหลักคือ ส่วนล็อกอุปกรณ์ บรรจุชุดอวกาศและเครื่องมือ กับส่วนล็อกลูกเรือ ซึ่งเป็นจุดที่นักบินอวกาศจะออกเดินไปในอวกาศ | |||||||
| เพียร์ส (ส่วนประกอบเทียบท่า) | 4R | 14 กันยายน ค.ศ. 2001 | จรวดโซยูซ-ยู, Progress M-SO1 | 16 กันยายน ค.ศ. 2001 | รัสเซีย | [47] | |
| เป็นท่าเชื่อมต่อเพิ่มเติมสำหรับยานอวกาศโซยูซและโพรเกรส ทั้งยังสามารถเป็นทางเข้าและทางออกให้แก่นักเดินอวกาศจากทางรัสเซีย นอกเหนือไปจากเป็นที่เก็บชุดอวกาศ | |||||||
| ฮาร์โมนี (โหนด 2) | 10A | 23 ตุลาคม ค.ศ. 2007 | กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี, STS-120 | 14 พฤศจิกายน ค.ศ. 2007 | ยุโรป (ผู้สร้าง) สหรัฐฯ (เงินทุน) | [48] | |
| เป็นโมดูลโหนดที่ 2 ของสถานี ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางระบบอรรถประโยชน์ของสถานีอวกาศนานาชาติ ประกอบด้วยแร็ก 4 ชิ้นสำหรับเชื่อมต่อพลังงานไฟฟ้า ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ และเป็นจุดเชื่อมต่อกลางสำหรับส่วนประกอบอื่นๆ ผ่านทาง Common Berthing Mechanism (CBM) ทั้ง 6 ชุด ห้องทดลองโคลัมบัสของยุโรป และคีโบของญี่ปุ่นเชื่อมต่อกับโมดูลนี้อย่างถาวร และมีท่าเชื่อมต่อในวงโคจรสำหรับกระสวยอวกาศสหรัฐติดตั้งบนท่าด้านนอกของ ฮาร์โมนี ผ่านทาง PMA-2 นอกจากนี้โมดูลยังทำหน้าที่เป็นท่าเทียบสำหรับเที่ยวบินขนส่งสิ่งของและเสบียงอีกด้วย | |||||||
| โคลัมบัส (ห้องทดลองยุโรป) | 1E | 7 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2008[49] | กระสวยอวกาศแอตแลนติส, STS-122 | 11 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2008 | ยุโรป | [50][51] | |
| เป็นส่วนงานวิจัยพื้นฐานสำหรับทางยุโรป ประกอบด้วยห้องทดลองพื้นฐานและเครื่องอำนวยความสะดวกอื่นๆ ที่ออกแบบมาสำหรับการทดลองด้านชีววิทยา งานวิจัยชีวแพทยศาสตร์ และฟิสิกส์ของไหล มีจุดเชื่อมต่อหลายแห่งติดตั้งอยู่ด้านนอกของโมดูลสำหรับการรับพลังงานและเชื่อมต่อข้อมูลกับห้องทดลองอื่นๆ มีแผนการที่จะขยายตัวโมดูลออกไปอีกเพื่อการศึกษาฟิสิกส์ควอนตัมและจักรวาลวิทยา | |||||||
| โมดูล คีโบ ส่วนขนส่ง (JEM-ELM) | 1J/A | 11 มีนาคม ค.ศ. 2008 | กระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์, STS-123 | 12 มีนาคม ค.ศ. 2008 | ญี่ปุ่น | [52] | |
| เป็นส่วนหนึ่งของโมดูลห้องทดลอง คีโบ ของญี่ปุ่น ทำหน้าที่ในการจัดเก็บและอำนวยการขนส่งสิ่งของต่างๆ มายังห้องทดลองโดยผ่านส่วนปรับความดันที่รองรับการขนถ่ายภายใน | |||||||
| โมดูล คีโบ ส่วนปรับความดัน (JEM-PM) | 1J | 31 พฤษภาคม ค.ศ. 2008 | กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี, STS-124 | - | ญี่ปุ่น | [52][53] | |
| เป็นส่วนหนึ่งของโมดูลห้องทดลอง คีโบ ของญี่ปุ่น โดยทำหน้าที่เป็นแกนหลักของคีโบ ซึ่งส่วน ELM และเครื่องอำนวยความสะดวกภายนอกอื่นๆ จะต้องมาเชื่อมต่อ ห้องทดลองนี้เป็นโมดูลสถานีอวกาศนานาชาติที่ใหญ่ที่สุด ประกอบด้วยแร็ก 23 ชิ้น ซึ่งรวมถึงแร็กการทดลอง 10 ชิ้น โมดูลใช้ในการทดลองเกี่ยวกับการแพทย์ในอวกาศ ชีววิทยา การสังเกตการณ์โลก การผลิตวัสดุ ไบโอเทคโนโลยี และงานวิจัยด้านการสื่อสาร นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นท่าเทียบสำหรับแพล็ตฟอร์มภายนอกอื่นๆ เพื่อให้สามารถขนถ่ายสิ่งของได้โดยตรงในสภาวะแวดล้อมในอวกาศโดยอาศัยแขนกล JEM-RMS ซึ่งติดตั้งอยู่กับโมดูล PM นี้ | |||||||
| Poisk (Mini-Research Module 2) | 5R | 10 พฤศจิกายน ค.ศ. 2009 | จรวดโซยูซ-ยู, Progress M-MRM2 | - | รัสเซีย | [54][55] | |
| เป็นส่วนประกอบสถานีอวกาศนานาชาติส่วนหนึ่งของรัสเซีย ใช้สำหรับการเทียบท่ายานโซยูซและยานโพรเกรส โดยเป็นห้องกักอากาศสำหรับการเดินอวกาศและเป็นส่วนเชื่อมต่อกับการทดลองวิทยาศาสตร์ด้วย | |||||||
| Tranquillity (Node 3) | 20A | 8 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2010 | กระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์, STS-130 | - | ยุโรป (ผู้สร้าง) สหรัฐฯ (เงินทุน) | [56][57] | |
| เป็นโหนดของสหรัฐฯ หน่วยที่ 3 และหน่วยสุดท้าย บรรจุระบบสนับสนุนการดำรงชีพที่ก้าวหน้าอย่างยิ่ง เพื่อทำหน้าที่รีไซเคิลน้ำเสียจากการใช้งานของลูกเรือ และสร้างออกซิเจนให้กับลูกเรือ โหนดนี้มีจุดเชื่อมต่อ 4 จุดเพื่อเชื่อมกับโมดูลปรับความดันหรือยานขนส่งลูกเรืออื่นๆ นอกเหนือไปจากการเป็นจุดเชื่อมต่อถาวรสำหรับโมดูลคูโปลา | |||||||
| คูโปลา | 20A | 8 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2010 | กระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์, STS-130 | - | ยุโรป (ผู้สร้าง) สหรัฐฯ (เงินทุน) | [58] | |
| เป็นโมดูลสังเกตการณ์เพื่อให้ลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติสามารถเฝ้าดูการปฏิบัติการของหุ่นยนต์และการเทียบท่ายานอวกาศได้โดยตรง รวมไปถึงเป็นจุดเฝ้าดูโลกด้วย โมดูลติดตั้งสถานีปฏิบัติการหุ่นยนต์สำหรับควบคุมการทำงานของ Canadarm2 และมีม่านเปิดปิดเพื่อป้องกันกระจกหน้าต่างจากการถูกอุกกาบาตขนาดเล็กปะทะทำให้เสียหาย | |||||||
| Rassvet Mini-Research Module 1 | ULF4 | 14 พฤษภาคม ค.ศ. 2010 | กระสวยอวกาศแอตแลนติส, STS-132 | - | รัสเซีย | [39] | |
| Rassvet ถูกใช้งานสำหรับการเชื่อมต่อกับยานอวกาศและใช้เป็นที่เก็บเสบียงบนสถานี | |||||||
| Leonardo (Permanent Multipurpose Module) | ULF5 | 24 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2011 | กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี, STS-133 | - | ยุโรป (ผู้สร้าง), สหรัฐฯ (ผู้ดำเนินการ) | [59][60][61] | |
| Rassvet ถูกใช้งานสำหรับการเชื่อมต่อกับยานอวกาศและใช้เป็นที่เก็บเสบียงบนสถานี |
| โมดูล | เที่ยวบิน | วันที่ปล่อย | ยานขนส่ง | วันที่เชื่อมต่อ | ประเทศ | มุมมองแบบแยกชิ้น | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Multipurpose Laboratory Module | 3R | ประมาณ ค.ศ. 2012[39] | จรวดโปรตอน-เอ็ม | - | รัสเซีย | [39][62] | |
| ยังไม่ได้ปล่อย |
มีโมดูลหลายชุดที่วางแผนเอาไว้สำหรับสถานี แต่ถูกยกเลิกไประหว่างที่ดำเนินโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ ทั้งด้วยเหตุผลด้านงบประมาณ ด้วยเหตุว่าโมดูลเหล่านั้นไม่จำเป็นต้องใช้แล้ว หรือเป็นผลจากการปรับเปลี่ยนการออกแบบใหม่ของสถานีหลังจากเกิดโศกนาฏกรรมกระสวยอวกาศโคลัมเบียเมื่อปี ค.ศ. 2003 โมดูลที่ยกเลิกไปได้แก่
นอกเหนือจากโมดูลปรับความดันแล้ว สถานีอวกาศนานาชาติยังติดตั้งอุปกรณ์ภายนอกเอาไว้เป็นจำนวนมาก โครงค้ำหลัก (ITS) ซึ่งเป็นโครงติดตั้งแผงรับแสงอาทิตย์หลักของสถานีและเครื่องกำเนิดความร้อน เป็นโครงสร้างภายนอกที่ใหญ่ที่สุด[19] ประกอบไปด้วยส่วนประกอบย่อย 10 ชิ้นต่อเข้าด้วยกันเป็นโครงค้ำขนาดยาว 108.5 เมตร (356 ฟุต) [2]
อัลฟาแม็กเนติกสเปกโตรมิเตอร์ (AMS) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทดลองฟิสิกส์อนุภาค มีกำหนดจะส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-134 ในปี ค.ศ. 2010 จะถูกติดตั้งเข้ากับโครงด้านนอกของโครงค้ำหลัก อุปกรณ์ AMS นี้จะค้นหาสสารผิดประหลาดด้วยการตรวจวัดรังสีคอสมิก เพื่อทำการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพ รวมถึงการค้นหาหลักฐานแสดงการมีอยู่ของสสารมืดและปฏิสสาร[69]
โครงค้ำหลักยังทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับระบบควบคุมแขนกลจากทางไกล (Remote Manipulator System; RMS) ของสถานี รวมถึงระบบซ่อมบำรุงเคลื่อนที่ (Mobile Servicing System; MSS) ซึ่งประกอบด้วยระบบฐาน, Canadarm2, และ Special Purpose Dexterous Manipulator โดยมีรางติดตั้งอยู่บนส่วนต่างๆ ของโครงค้ำหลักเพื่อให้แขนกลสามารถเข้าถึงทุกซอกส่วนของสถานีอวกาศในบริเวณกำกับดูแลของสหรัฐอเมริกา[70] ระบบซ่อมบำรุงเคลื่อนที่จะได้รับการติดตั้ง Orbiter Boom Sensor System ซึ่งมีกำหนดนำส่งโดยเที่ยวบิน STS-133 เพื่อเพิ่มความสามารถในการเข้าถึงพื้นที่ส่วนต่างๆ มากขึ้น[71]
ยังมีการติดตั้งระบบ RMS อีก 2 ระบบเข้าในการปรับแต่งสถานีครั้งสุดท้าย คือระบบแขนกลของยุโรปที่จะทำหน้าที่ให้บริการในส่วนวงโคจรของรัสเซีย นำส่งขึ้นพร้อมกับ โมดูลห้องทดลองเอนกประสงค์[72] กับระบบแขนกลของญี่ปุ่นที่จะทำหน้าที่ให้บริการระบบสนับสนุนภายนอกของ JEM[73] นำส่งขึ้นพร้อมกับโมดูลปรับความดัน JEM ในเที่ยวบิน STS-124 นอกจากนี้ยังมีเครนขนส่ง Strela ของรัสเซียอีก 2 ชิ้น ใช้สำหรับการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนต่างๆ และเป็นทางเดินอวกาศสำหรับมนุษย์อวกาศในบริเวณรอบนอกของบริเวณวงโคจรรัสเซีย[74]
สถานีที่เสร็จสมบูรณ์จะได้รับการติดตั้งอุปกรณ์ภายนอกชิ้นย่อมกว่าอีกหลายชิ้น เช่น External Stowage Platform (ESP) 3 ชุด นำส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-102, STS-114 และ STS-118 ใช้สำหรับเก็บชิ้นส่วนอะไหล่ของโครงภายนอกของสถานี, ExPRESS Logistics Carrier (ELC) 4 ชุดใช้สำหรับช่วยเหลือการทดลองที่ต้องกระทำในภาวะสุญญากาศ ใช้จ่ายกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นรวมถึงการประมวลผลข้อมูลทดลองด้วยตนเอง มีกำหนดนำส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-129 ในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2009 เที่ยวบิน STS-134 ในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2010 และเที่ยวบิน STS-133 ในเดือนกันยายน ค.ศ. 2010[39][75], อุปกรณ์สนับสนุน JEM แบบเปิดใช้เพื่อช่วยเหลือการทดลองที่กระทำในอวกาศที่เปิดโล่ง ทำหน้าที่เหมือน "ลานบ้าน" สำหรับโมดูลการทดลองของญี่ปุ่นทั้งหมด[76] เช่นกันกับโมดูลห้องทดลองโคลัมบัสของยุโรปที่เป็นสนามทดสอบสำหรับการทดลองในที่เปิดโล่ง เช่น European Technology Exposure Facility[77][78] และ Atomic Clock Ensemble in Space.[79]
แหล่งพลังงานหลักของสถานีอวกาศนานาชาติคือดวงอาทิตย์ แผงรับแสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ก่อนที่จะมีการติดตั้งเที่ยวบินที่ A4 (เมื่อวันที่ 30 พฤศจิกายน ค.ศ. 2000) แหล่งพลังงานหลักของสถานีมาจากแผงโซลาร์เซลล์ของรัสเซียที่ติดอยู่กับส่วน Zarya และส่วน Zvezda ส่วนของรัสเซียใช้ไฟกระแสตรง 28 โวลต์ ส่วนที่เหลือของสถานีใช้ไฟฟ้าที่ได้จากโซลาเซลล์ของสหรัฐอเมริกาที่ติดกับโครงยึดโดยให้ไฟฟ้ากระแสตรงตั้งแต่ 130 ถึง 180 โวลต์ แผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้เรียงตัวกันเป็นปีกสถานีสี่คู่ แต่ละคู่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงได้เกือบ 32.8 กิโลวัตต์[19]
พลังงานไฟฟ้าจะถูกทำให้คงที่อยู่ที่ระดับ 160 โวลต์และแปลงให้อยู่ในระดับที่ผู้ใช้ต้องการคือ 124 โวลต์ การกระจายไฟฟ้าแรงสูงเช่นนี้ทำให้สามารถใช้สายไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กๆ ได้และช่วยลดน้ำหนักลง สถานีทั้งสองส่วนสามารถใช้พลังงานร่วมกันได้โดยอาศัยตัวแปลง การแบ่งปันพลังงานกันเช่นนี้มีความสำคัญมาก เพราะหลังจากที่เลิกใช้ Russian Science Power Platform แล้ว ส่วนของรัสเซียจะต้องใช้พลังงานที่ได้จากแผงโซลาร์เซลล์ของสหรัฐฯ[80]
ตัวสถานีนั้นมักจะไม่อยู่ในตำแหน่งที่สามารถรับแสงอาทิตย์โดยตรง ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องพึ่งพาแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนในการจ่ายกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องเป็นเวลา 35 นาทีสำหรับทุกรอบการโคจร 90 นาทีระหว่างช่วงที่มันถูกโลกบดบัง แบตเตอรี่จะชาร์จประจุใหม่เมื่อถึงจังหวะโคจรที่ได้รับแสงอาทิตย์ อายุใช้งานของแบตเตอรี่คือ 6.5 ปี จึงต้องมีการเปลี่ยนแบตเตอรี่หลายครั้งตลอดช่วงอายุใช้งาน 20 ปีของสถานีอวกาศ[81]
แผงสุริยะของสหรัฐอเมริกาจะหันหน้าเข้าสู่ดวงอาทิตย์เพื่อให้รับพลังงานได้มากที่สุด แต่ละแผงมีขนาดพื้นที่ประมาณ 375 ตารางเมตร และยาว 58 เมตร วงแหวนอัลฟาจะปรับแผงดวงอาทิตย์ให้หันหน้าเข้าสู่ดวงอาทิตย์ในการโคจรแต่ละรอบ ขณะที่วงแหวนบีตาจะปรับมุมของดวงอาทิตย์กับระนาบการโคจร นอกจากนี้ยังมีการใช้ Night Glider mode เพื่อลดแรงลากของยานที่เกิดจากบรรยากาศโลกชั้นบนโดยการหมุนแผงดวงอาทิตย์ให้ชี้ไปในทิศการเคลื่อนที่ของยาน[82]
สถานีอวกาศนานาชาติรักษาระดับวงโคจรที่มีลักษณะเกือบเป็นวงกลมที่ระดับความสูงเฉลี่ยต่ำสุดที่ 278 กิโลเมตร (173 ไมล์) และสูงสุดที่ 460 กิโลเมตร (286 ไมล์) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ย 27,724 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (17,227 ไมล์ต่อชั่วโมง) ใช้เวลาโคจรประมาณ 15.7 รอบต่อวัน[20] ระดับวงโคจรโดยปกติสูงสุดอยู่ที่ 425 กิโลเมตร (264 ไมล์) เพื่อให้สามารถทำงานร่วมกับยานโซยูสได้ สถานีอวกาศนานาชาติได้รับผลกระทบจากแรงลากในชั้นบรรยากาศทำให้สูญเสียระดับวงโคจรลงเรื่อยๆ จึงต้องทำการยกระดับวงโคจรขึ้นทุกปีปีละหลายๆ ครั้ง.[27][83] การยกระดับวงโคจรนี้ทำโดยใช้เครื่องยนต์หลักสองชุดของสถานีจากโมดูลบริการ Zvezda จากกระสวยอวกาศที่จอดเทียบท่า จากยานลำเลียง Progress หรือจากยานขนส่งอัตโนมัติ ATV ของ ESA ใช้เวลาประมาณ 2 รอบโคจร (3 ชั่วโมง) ในการยกระดับวงโคจรให้สูงขึ้น[83]
ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 2008 นาซาลงนามในสัญญากับบริษัทจรวดแอดแอสตรา (Ad Astra Rocket Company) อันเป็นผลต่อการทดสอบ VASIMR ซึ่งเป็นเครื่อง plasma propulsion engine[84] เทคโนโลยีนี้ช่วยให้การรักษาระดับวงโคจรของสถานีสามารถทำได้อย่างคุ้มค่าใช้จ่ายมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน[85][86]
การตรวจสอบตำแหน่งของสถานีอวกาศทำโดยอาศัยระบบจีพีเอสของสหรัฐอเมริกา และระบบ GLONASS ของรัสเซีย โดยระบุตำแหน่ง (ทิศทาง) ของสถานีด้วยการวัดเทียบกับดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ และเซ็นเซอร์ตรวจระนาบบนโมดูล ซเวซดา[26] สถานีมีกลไกการควบคุมทิศทางอยู่สองกลไก โดยปกติยานจะใช้ไจโรสโคปหลายตัวช่วยรักษาทิศทาง ในโมดูลเดสทินี และโมดูลยูนิตี บนเสาค้ำ P ทางฝั่งเทียบท่า และโมดูลเพียร์ส บนฝั่งที่ใกล้โลก ในกรณีที่ไจโรสโคป "อิ่มตัว" แล้ว (เมื่อรับโมเมนตัมจนถึงระดับที่ไม่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว) มันจะไม่สามารถควบคุมทิศทางของสถานีได้อีก[87] ในกรณีเช่นนี้ ระบบควบคุมทิศทางของรัสเซียจะทำงานแทนโดยอัตโนมัติโดยใช้ตัวปรับทิศทำการปรับทิศทางของยาน เพื่อให้ไจโรสโคปสามารถคลายโมเมนตัมและใช้งานได้ใหม่ เหตุการณ์นี้เคยเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวระหว่างช่วงปฏิบัติงานของชุด เอ็กซ์เพดิชั่น 10[88] ถ้ามีกระสวยอวกาศเข้าเทียบท่ากับสถานีอยู่ ก็สามารถใช้ช่วยในการรักษาทิศทางของสถานีได้ด้วย เคยมีการใช้วิธีการนี้ระหว่างเที่ยวบินที่ STS-117 เมื่อคราวที่นำเสาค้ำ S3/S4 ขึ้นไปติดตั้ง[89]
การสื่อสารทางวิทยุช่วยเชื่อมต่อการส่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์และการวัดระยะไกลระหว่างสถานีอวกาศกับศูนย์ควบคุมภารกิจ การเชื่อมต่อวิทยุยังใช้ในกระบวนการพบกันระหว่างยานและการเข้าจอดเทียบท่าด้วย รวมถึงใช้ในการสื่อสารทั้งภาพและเสียงระหว่างลูกเรือ เจ้าหน้าที่ควบคุมการบิน และครอบครัว สถานีอวกาศนานาชาติจึงติดตั้งระบบสื่อสารทั้งภายในและภายนอกสำหรับใช้ในวัตถุประสงค์ต่างๆ แตกต่างกัน[90]
ส่วนโคจรของรัสเซียสื่อสารโดยตรงกับภาคพื้นดินผ่าน ไลรา ซึ่งเป็นเสาอากาศรับสัญญาณวิทยุติดตั้งอยู่บนโมดูลซเวซดา[26][91] เสาอากาศ ไลรา ยังมีความสามารถใช้ระบบดาวเทียมถ่ายทอดข้อมูล Luch ด้วย[26] ระบบนี้เคยใช้ในการสื่อสารกับ สถานีอวกาศมีร์ ต่อมาเสียหายจนซ่อมแซมไม่ได้ระหว่างคริสต์ทศวรรษ 1990 หลังจากนั้นก็ไม่ได้ใช้งานอีก[16][92][93] อย่างไรก็ดี ดาวเทียม Luch ใหม่อีกสองตัวคือ Luch-5A และ Luch-5B ได้เตรียมการเพื่อนำส่งขึ้นในปี ค.ศ. 2011 เพื่อแก้ไขปรับปรุงความสามารถของระบบให้กลับมาใช้งานได้อีก[94] ส่วนโคจรของสหรัฐฯ (USOS) ใช้ระบบวิทยุ 2 ระบบแยกจากกันซึ่งติดตั้งอยู่บนโครงค้ำ Z1 คือระบบเอสแบนด์ (ใช้สำหรับเสียง) และเคยูแบนด์ (ใช้กับเสียง ภาพเคลื่อนไหว และข้อมูล) การส่งสัญญาณนี้เชื่อมต่อผ่านระบบดาวเทียมติดตามและถ่ายทอดข้อมูล (Tracking and Data Relay Satellite; TDRSS) ของสหรัฐอเมริกาซึ่งอยู่ในวงโคจรค้างฟ้า ทำให้สามารถทำการสื่อสารแบบทันทีทันใดกับศูนย์ควบคุมภารกิจขององค์การนาซาในฮูสตันได้[17][26][90] ช่องทางส่งข้อมูลสำหรับ Canadarm2, ห้องทดลองโคลัมบัสของยุโรป และโมดูลคิโบของญี่ปุ่น จะถ่ายทอดผ่านระบบเอสแบนด์และเคยูแบนด์ แม้จะมีระบบดาวเทียมถ่ายทอดสัญญาณของยุโรปและระบบที่คล้ายคลึงกันของญี่ปุ่นสามารถทำหน้าที่แทน TDRSS ได้ก็ตาม[17][95] สำหรับการสื่อสารระหว่างโมดูลต่างๆ ดำเนินการผ่านเครือข่ายดิจิตอลไร้สายภายใน[96]
ระบบวิทยุความถี่สูงมาก หรือ ยูเอชเอฟ จะใช้งานโดยนักบินอวกาศและนักสำรวจจักรวาลในปฏิบัติการภายนอกยาน โดยใช้งานจากยานอวกาศอื่นทั้งที่เข้าเทียบท่าหรือออกจากท่าของสถานีอวกาศ เช่น โซยูส โพรเกรส HTV ATV และกระสวยอวกาศ (ยกเว้นว่ากระสวยนั้นก็ใช้งานเอสแบนด์และเคยูแบนด์ผ่าน TDRSS เช่นกัน) เพื่อรับคำสั่งจากศูนย์ควบคุมภารกิจและจากลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติ[26] ยานอวกาศอัตโนมัติจะติดตั้งอุปกรณ์สื่อสารของตัวมันเอง เช่น ATV จะมีเลเซอร์ติดตั้งบนตัวยาน หรืออุปกรณ์ที่ติดตั้งบน Zvezda เรียกชื่อว่า Proximity Communications Equipment เพื่อช่วยในการเข้าเทียบท่ากับสถานีอวกาศได้อย่างแม่นยำ[97][98]
ที่ระดับวงโคจรของสถานีอวกาศ สถานีได้รับแรงโน้มถ่วงประมาณ 88% ของแรงโน้มถ่วงที่ระดับน้ำทะเล สภาวะไร้น้ำหนักภายในยานเกิดขึ้นเนื่องจากการตกอย่างอิสระของสถานีอวกาศ ซึ่งเป็นไปตามหลักความสมมูล อย่างไรก็ตาม สภาพในยานยังคงเป็นสภาวะ"เกือบ"ไร้น้ำหนัก ไม่ใช่สภาวะไร้น้ำหนักอย่างสิ้นเชิง.[99] เราเรียกสภาวะเช่นนี้ว่า ภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ (microgravity) ซึ่งเกิดจากแรงสี่แรงที่รบกวนดังนี้:[100]
ระบบสนับสนุนการดำรงชีพและการควบคุมสภาวะแวดล้อม (Environmental Control and Life Support System; ECLSS) ของสถานีอวกาศนานาชาติทำหน้าที่หลายๆ อย่าง เช่น ควบคุมความดันอากาศ ระดับออกซิเจน ระบบจัดการน้ำเสีย ระบบตรวจจับเพลิงไหม้ ระบบดับเพลิง ระบบจ่ายน้ำ และอื่นๆ อีกมากมาย ส่วนที่สำคัญที่สุดในระบบนี้คือการควบคุมบรรยากาศภายในสถานีอวกาศ นอกจากนี้ระบบยังทำหน้าที่จัดการกับน้ำใช้และของเสียของลูกเรือ เช่นการรีไซเคิลน้ำที่ได้จากอ่าง ห้องอาบน้ำ โถปัสสาวะ และน้ำที่กลั่นตัวจากอากาศ ระบบ Elektron บนโมดูลซเวซดา และระบบที่คล้ายคลึงกันบนโมดูลเดสทินี ทำหน้าที่สร้างออกซิเจนไปทั่วสถานี[101] ลูกเรือยังมีระบบอากาศสำรองจากออกซิเจนบรรจุขวดและถังบรรจุเครื่องผลิตออกซิเจน (Solid Fuel Oxygen Generation; SFOG) [102] การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศทำโดยระบบ Vozdukh ใน ซเวซดา ส่วนของเสียที่เป็นผลข้างเคียงจากเมตาบอลิซึมของมนุษย์ เช่น มีเทนและแอมโมเนีย จะถูกกำจัดออกไปโดยใช้เครื่องกรองจากถ่านกัมมันต์[102]
บรรยากาศบนสถานีอวกาศนานาชาตินั้นคล้ายคลึงกับบรรยากาศของโลก[103] ความดันอากาศปกติบนสถานีมีค่าเท่ากับ 101.3 kPa (14.7 psi) [104] ซึ่งเท่ากับค่าความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลบนผิวโลก การสร้างบรรยากาศที่คล้ายคลึงกับโลกจะทำให้ลูกเรืออยู่ได้อย่างสบายกว่าและปลอดภัยกว่าการสร้างบรรยากาศที่มีแต่เพียงออกซิเจนบริสุทธิ์ ซึ่งมีความเสี่ยงสูงมากขึ้นที่จะเกิดเพลิงไหม้ดังเช่นที่เกิดกับลูกเรือของอพอลโล 1[105]
เนื่องจากสถานีอวกาศนานาชาติมีขนาดใหญ่มาก (ราวครึ่งหนึ่งของสนามแข่งขันอเมริกันฟุตบอล) ทั้งยังมีพื้นที่สะท้อนแสงขนาดใหญ่จากแผงรับแสงอาทิตย์ จึงสามารถสังเกตการณ์สถานีอวกาศด้วยตาเปล่าได้จากพื้นโลก ถ้าผู้สังเกตอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสม มีหลายครั้งที่สถานีอวกาศเป็นวัตถุที่สว่างมากบนท้องฟ้า แม้จะสามารถมองเห็นได้เป็นช่วงเวลาสั้นๆ เพียง 2-5 นาที[8]
ถ้าต้องการจะสังเกตสถานีอวกาศ ให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้ในวันที่ท้องฟ้าปลอดโปร่ง : สถานีจะต้องอยู่เหนือขอบฟ้าของผู้สังเกต และจะเคลื่อนผ่านตัวผู้สังเกตในระยะห่างประมาณ 2,000 กิโลเมตร (ยิ่งใกล้ยิ่งเห็นชัด) ตำแหน่งของผู้สังเกตต้องมืดพอจะมองเห็นดาวได้ และสถานีต้องอยู่ในบริเวณที่โดนแสงอาทิตย์ ไม่อยู่ในเงาบังของโลก ในเวลาเย็นขณะที่สถานีเคลื่อนผ่านแสงอาทิตย์อัสดงจากทิศตะวันตกไปทางตะวันออก มันจะปรากฏเพียงชั่วครู่เดียวแล้วจะค่อยๆ จางลงและหายไป ในทางกลับกัน มันอาจปรากฏขึ้นอย่างทันทีทันใดบนท้องฟ้าขณะเคลื่อนเข้าหาตะวันยามรุ่งอรุณ[8][106]
ในสถานะปัจจุบัน เราสามารถมองเห็นสถานีอวกาศได้ภายใต้เงื่อนไขสังเกตการณ์ตามปกติ[107]
เมนูนำทาง
สถานีอวกาศนานาชาติใกล้เคียง
แหล่งที่มา
WikiPedia: สถานีอวกาศนานาชาติ