Estación Espacial

Una estación espacial , también conocida como estación orbital o estación espacial orbital , es una nave espacial capaz de soportar una tripulación humana en órbita durante un período de tiempo prolongado y, por lo tanto, es un tipo de hábitat espacial . Carece de los principales sistemas de propulsión o aterrizaje . Las estaciones deben tener puertos de atraque para permitir que otras naves atraquen para transferir tripulación y suministros.

La Estación Espacial Internacional , el objeto más grande jamás ensamblado en una órbita geocéntrica

El propósito de mantener un puesto de avanzada orbital varía según el programa. Las estaciones espaciales se han lanzado con mayor frecuencia con fines científicos, pero también se han producido lanzamientos militares. A partir de 2021, hay una estación espacial totalmente operativa y habitada permanentemente en órbita terrestre baja : la Estación Espacial Internacional (ISS), que se utiliza para estudiar los efectos de los vuelos espaciales en el cuerpo humano , así como para proporcionar un lugar para realizar una mayor número y mayor duración de estudios científicos de lo que es posible con otros vehículos espaciales. China , India , Rusia y EE . UU. , Así como Bigelow Aerospace y Axiom Space , están planeando otras estaciones para las próximas décadas.

Estación espacial de rueda giratoria. Concepto de Wernher von Braun 1952

La primera mención de algo parecido a una estación espacial ocurrió en " The Brick Moon " de Edward Everett Hale de 1869 . [1] Los primeros en dar una consideración seria y científicamente fundamentada a las estaciones espaciales fueron Konstantin Tsiolkovsky y Hermann Oberth con unas dos décadas de diferencia a principios del siglo XX. [2] En 1929 Herman Potočnik 's El problema de los viajes espaciales se publicó, el primero de prever una estación espacial 'rueda giratoria' para crear gravedad artificial. [1] Conceptualizado durante la Segunda Guerra Mundial , el " cañón solar " era un arma orbital teórica que orbitaba la Tierra a una altura de 8.200 kilómetros (5.100 millas). Nunca se realizaron más investigaciones. [3] En 1951, Wernher von Braun publicó un concepto para una estación espacial de rueda giratoria en Collier's Weekly , haciendo referencia a la idea de Potočnik. Sin embargo, el desarrollo de una estación rotativa nunca se inició en el siglo XX. [2]

La primera estación espacial, Salyut-1. Visto desde la salida de Soyuz 11

Durante la segunda mitad del siglo XX, la Unión Soviética desarrolló y lanzó la primera estación espacial del mundo, Salyut 1 . [4] A las series Almaz y Salyut se les unieron finalmente Skylab , Mir y Tiangong-1 y Tiangong-2 . El hardware desarrollado durante los esfuerzos iniciales soviéticos sigue en uso, con variantes evolucionadas que comprenden una parte considerable de la ISS, orbitando en la actualidad. Cada miembro de la tripulación permanece a bordo de la estación durante semanas o meses, pero rara vez más de un año. Comenzando con el desafortunado vuelo de la tripulación Soyuz 11 a Salyut 1 , todos los récords recientes de duración de vuelos espaciales tripulados se han establecido a bordo de las estaciones espaciales. El récord de duración para un solo vuelo espacial es de 437,75 días, establecido por Valeri Polyakov a bordo del Mir de 1994 a 1995. A partir de 2016, cuatro cosmonautas han completado misiones únicas de más de un año, todos a bordo del Mir . La última estación espacial de uso militar fue la soviética Salyut 5 , que fue lanzada bajo el programa Almaz y orbitó entre 1976 y 1977. [5]

Primeras estaciones monolíticas (1971-1986)

La estación Skylab de EE. UU. De la década de 1970

Las primeras estaciones fueron diseños monolíticos que se construyeron y lanzaron en una sola pieza, generalmente conteniendo todos sus suministros y equipo experimental. Luego se enviaría una tripulación para unirse a la estación y realizar la investigación. Después de que se agotaron los suministros, la estación fue abandonada. [4]

La primera estación espacial fue Salyut 1 , que fue lanzada por la Unión Soviética el 19 de abril de 1971. Todas las estaciones soviéticas anteriores fueron designadas "Salyut", pero entre ellas había dos tipos distintos: civiles y militares. Las estaciones militares, Salyut 2 , Salyut 3 y Salyut 5 , también se conocían como estaciones de Almaz . [6]

Las estaciones civiles Salyut 6 y Salyut 7 fueron construidas con dos puertos de atraque, lo que permitió la visita de una segunda tripulación, trayendo consigo una nueva nave espacial; el ferry Soyuz podría pasar 90 días en el espacio, momento en el que debía ser reemplazado por una nueva nave espacial Soyuz. [7] Esto permitió que una tripulación manejara la estación continuamente. El American Skylab (1973-1979) también estaba equipado con dos puertos de acoplamiento, como 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 estuvieran atracados en la estación, lo que significa que se podrían traer nuevos suministros para ayudar a las 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 últimos Salyuts pueden verse razonablemente como una transición entre los dos grupos. [6]

Mir (1986-2001)

Tierra y la estación Mir

A diferencia de las estaciones anteriores, la estación espacial soviética Mir tenía un diseño modular ; se lanzó una unidad central y posteriormente se agregaron módulos adicionales, generalmente con una función específica. Este método permite una mayor flexibilidad en la operación, además de eliminar la necesidad de un solo vehículo de lanzamiento inmensamente poderoso . Las estaciones modulares también están diseñadas desde el principio para que sus suministros sean provistos por embarcaciones de apoyo logístico, lo que permite una vida útil más larga a costa de requerir lanzamientos de soporte regulares. [8]

Aún se están desarrollando módulos basados ​​en el diseño y las capacidades de Mir .

Tiangong 1 y Tiangong 2 (2011-2019)

El primer laboratorio espacial de China, Tiangong-1, fue lanzado en septiembre de 2011. [9] El Shenzhou 8 sin tripulación luego realizó con éxito un encuentro y acoplamiento automáticos en noviembre de 2011. El Shenzhou 9 tripulado luego se acopló con Tiangong-1 en junio de 2012, seguido por el tripulado Shenzhou 10 en 2013. Un segundo laboratorio espacial Tiangong-2 se lanzó en septiembre de 2016, mientras que un plan para Tiangong-3 se fusionó con Tiangong-2. [10]

En mayo de 2017, China informó a la Oficina de Asuntos del Espacio Ultraterrestre de las Naciones Unidas que la altitud de Tiangong-1 estaba decayendo y que pronto volvería a entrar en la atmósfera y se rompería. [10] Se proyectaba que la reentrada se produciría a finales de marzo o principios de abril de 2018. [11] Según la Oficina de Ingeniería Espacial Tripulada de China, Tiangong-1 volvió a entrar sobre el Océano Pacífico Sur , al noroeste de Tahití , el 2 de abril de 2018 a las 00:00: 15 UTC. [12] [13] [14] [15] [16]

En julio de 2019, la Oficina de Ingeniería Espacial Tripulada de China anunció que planeaba desorbitar Tiangong-2 en un futuro próximo, pero no se dio una fecha específica. [17] Posteriormente, la estación realizó una reentrada controlada el 19 de julio y se quemó sobre el Océano Pacífico Sur. [18]

ISS (1998-presente)

Estación espacial internacional en construcción
International Space StationTiangong Space StationMirSkylabTiangong-2Salyut 1Salyut 2Salyut 4Salyut 6Salyut 7
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Comparaciones de tamaño entre las estaciones espaciales actuales y pasadas tal como aparecieron más recientemente. Paneles solares en azul, radiadores de calor en rojo. Tenga en cuenta que las estaciones tienen diferentes profundidades que no se muestran en las siluetas.

La ISS se divide en dos secciones principales, el segmento orbital ruso (ROS) y el segmento orbital estadounidense (USOS). El primer módulo de la Estación Espacial Internacional, Zarya , se lanzó en 1998. [19]

Los módulos de "segunda generación" del segmento orbital ruso pudieron lanzarse en Proton , volar a la órbita correcta y acoplarse sin intervención humana. [20] 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. A partir de 2009, RKK Energia estaba considerando la eliminación y reutilización de algunos módulos del ROS en el Complejo Experimental y Ensamblaje Pilotado Orbital después de que se alcance el final de la misión para la ISS. [21] 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. [22]

Por el contrario, los principales módulos de EE. UU. Se lanzaron en el transbordador espacial y fueron conectados a la ISS por tripulaciones durante los EVA . Las conexiones para energía eléctrica, datos, propulsión y fluidos de enfriamiento también se realizan en este momento, lo que da como resultado un bloque integrado de módulos que no está diseñado para el desmontaje y debe desorbitarse como una masa. [23]

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. Hasta tres módulos Axiom se conectarán a la Estación Espacial Internacional. El primer módulo podría lanzarse a más tardar en 2024 y se acoplará al puerto de avance de Harmony , lo que requiere la reubicación del PMA-2 . Axiom Space planea adjuntar hasta dos módulos adicionales a su primer módulo principal y enviar astronautas privados para habitar los módulos. Los módulos podrían algún día separarse en la estación Axiom de una manera similar al OPSEK propuesto por Rusia. [24]

Estación espacial Tiangong (2021-presente)

La Estación Espacial Tiangong ( chino :天宫; pinyin : Tiāngōng ; literalmente 'Palacio Celestial'), cuyo primer módulo fue lanzado el 29 de abril de 2021, [25] 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 12 lanzamientos totales en 2021-22 está destinada a extender el módulo central con dos módulos de laboratorio, capaces de albergar hasta seis tripulantes. [26] [27]

Estas estaciones espaciales han sido anunciadas por su entidad anfitriona y actualmente se encuentran en planificación, desarrollo o producción. La fecha de lanzamiento que se indica aquí puede cambiar a medida que haya más información disponible.

Nombre Entidad Programa Tamaño de la tripulación Fecha de lanzamiento Observaciones
Complejo espacial Alfa Aeroespacial de Bigelow Estación espacial comercial Bigelow
12 [28]
TBD
Complejo espacial Bravo
24 [29]
TBD
Puerta lunar NASA
ESA logo simple.svg ESA
CSA
JAXA 		Artemisa
4
2024 [30]Intención de servir como una plataforma de ciencia y como zona de espera para los aterrizajes lunares de la NASA 's programa de Artemisa y preparados de continuación misión humana a Marte .
Estación de servicio orbital rusa
(ROSS)		 Roscosmos
TBD
2028 [31]
Estación Axiom Espacio Axiom
TBD
2020 Axiom y un equipo de empresas ganaron el premio NextSTEP de la NASA para desarrollar un módulo de nodo para agregar a la Estación Espacial Internacional para la segunda mitad de 2024, que Axiom planea seguir con dos módulos adicionales y un módulo térmico y de energía que eventualmente permitirá el conjunto. de módulos para separarse de la ISS (aproximadamente un año antes del final de la vida útil de la ISS) y operar continuamente como una estación espacial independiente. [32] [33]
TBD ISRO Programa de vuelos espaciales humanos de la India
3
~ 2030 [34] [35] [36] [37]El presidente de ISRO, K. Sivan, anunció en 2019 que India no se unirá a la Estación Espacial Internacional y, en cambio, construirá una estación espacial de 20 toneladas por su cuenta. [38] Está previsto que se construya en los próximos 5 a 7 años, [39]
Estación orbital lunar [40]
(LOS)		 Roscosmos
TBD
después de 2030 [41]
Stasiun Luar Angkasa Republik Indonesia (SLARI) LAPAN
TBD
2030-2035 [42]

El interior de Skylab, en exhibición en el Museo Nacional del Aire y el Espacio del Smithsonian

La mayoría de estas estaciones fueron canceladas debido a dificultades financieras. Sin embargo, Mir-2 se fusionó con Freedom y formó la base de la Estación Espacial Internacional .

Nombre Entidad Tamaño de la tripulación Observaciones
Laboratorio de órbita tripulado 1–7 NASA 2 [43]Cancelado debido a costos excesivos en 1969 [44]
Skylab B NASA 3 [45]Construido, pero lanzamiento cancelado por falta de financiación. [46] Ahora una pieza de museo.
OPS-4 URSS Construido pero nunca lanzado por cancelación del programa Almaz .
Libertad NASA 14-16 [47]Fusionados para formar la base de la Estación Espacial Internacional
Mir-2 URSS
Roscosmos 		2 [48]
Columbus MTFF ESA logo simple.svg ESA 3 (visita de Hermes )
Galaxia Aeroespacial de Bigelow Robótico [49]Cancelado debido al aumento de los costos y la capacidad de probar en tierra subsistemas clave de Galaxy [50]
Comercial de Almaz Excalibur Almaz 4 o más Falta de fondos.
OPSEK Roscosmos Más de 2 Cancelado en 2017. En cambio, los componentes de OPSEK permanecerán adjuntos a la ISS.

Los astronautas se asoman desde el laboratorio de Destiny, 2001
Astronauta tomando un baño caliente en las habitaciones de la tripulación del Taller Orbital (OWS) del cúmulo de la estación espacial Skylab en órbita terrestre . Al desplegar la instalación de ducha , la cortina de la ducha se levanta del suelo y se fija al techo. El agua llega a través de un cabezal de ducha de botón conectado a una manguera flexible. El agua se extrae mediante un sistema de vacío .

Se han volado dos tipos de estaciones espaciales: monolíticas y modulares. Las estaciones monolíticas consisten en un solo vehículo y son lanzadas por un 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 los menores costos y la mayor flexibilidad. Ambos tipos pueden reabastecerse de combustible con embarcaciones de carga, como Progress . [ cita requerida ]

Una estación espacial es un vehículo complejo que debe incorporar muchos subsistemas interrelacionados, que incluyen estructura, energía eléctrica, control térmico, determinación y control de actitud , navegación y propulsión orbital, automatización y robótica, informática y comunicaciones, medio ambiente y soporte vital, instalaciones para la tripulación y transporte de tripulación y carga. Las estaciones deben cumplir una función útil, que impulsa las capacidades necesarias. [ cita requerida ]

Materiales

Las estaciones espaciales a menudo están hechas de materiales duraderos que deben resistir la radiación espacial , la presión interna, los micrometeoroides y los efectos térmicos del sol y las bajas temperaturas durante períodos de tiempo muy prolongados. Por lo general, están hechos de acero inoxidable , titanio y aleaciones de aluminio de alta calidad , con capas de aislamiento como Kevlar como protección de escudo balístico. [51]

Habitabilidad

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Hábitat vegetal avanzado en la Estación Espacial Internacional

El entorno de la estación espacial presenta una variedad de desafíos para la habitabilidad humana, incluidos problemas a corto plazo como el suministro limitado de aire, agua y alimentos y la necesidad de gestionar el calor residual , y problemas a largo plazo como la ingravidez y niveles relativamente altos de Radiaciones ionizantes . Estas condiciones pueden crear problemas de salud a largo plazo para los habitantes de la estación espacial, incluida la atrofia muscular , el deterioro de los huesos , los trastornos del equilibrio , los trastornos de la vista y un riesgo elevado de cáncer . [52]

Los hábitats espaciales futuros pueden intentar abordar estos problemas y podrían diseñarse para ocuparlos 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 blindaje contra la radiación y el desarrollo de ecosistemas agrícolas en el lugar. Algunos diseños podrían incluso acomodar a un gran número de personas, convirtiéndose esencialmente en "ciudades en el espacio" donde la gente residiría de forma semipermanente. Por ahora, nunca se ha construido ninguna estación espacial adecuada para la residencia humana a largo plazo, ya que los costos de lanzamiento actuales, incluso para una estación pequeña, no son económica o políticamente viables. [53]

Microbiología ambiental

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 la detección de microorganismos, los medios rápidos y sólidos de evaluar la viabilidad diferencial de las células microbianas, en función del linaje filogenético, siguen siendo difíciles de alcanzar. [54]

Las estaciones espaciales, a veces denominadas bases estelares, son un tropo común en la ciencia ficción y aparecen, por ejemplo, en los programas de televisión Babylon 5 y Star Trek: Deep Space Nine . Por lo general, actúan como diques secos , estaciones de batalla o puestos comerciales. [55]

  • Puesto avanzado humano
  • Estación de investigación  : estación construida con el propósito de realizar investigaciones científicas.
  • Observatorio espacial
  • Satélite artificial
  • Lista de películas con estaciones espaciales
  • Puesto avanzado lunar
  • Puesto avanzado marciano
  • Cronología de la exploración del Sistema Solar
  • Hábitat submarino

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