Международната космическа станция: овладяване на космоса Understand article
Превод: Е. Маламова (Elisaveta Malamova). В първата от две статии, Шамин Хартевелт-Велани и Карл Уолкър от Европейската Космическа Агенция ни отвеждат на едно кратко…
Какво представлява Международната космическа станция
Представете си подредени в матрица блестящи слънчеви панели, разперени на около 100 метра от централната опора. Нa различни места по дължината на опората са прикрепени херметизирани цилиндрични модули. Астронавти живеят и работят вътре в тези модули. Някои от модулите са лаборатории; други осигуряват жизнено пространство за екипажа, включително кухня и пространство за спорт. Допълнителни модули осигуряват пространство за съхранение на вода, храна, апаратура, системи за поддържане на жизнените параметри, за рециклиране на въздух и вода, а също и санитарно помещение. Разклонения свързват различните модули и осигуряват каналите за скачване на транспортните средства, пристигащи от Земята.
Научна фантастика ли е това? Съвсем не. Тази удивителна структура е вече факт от 20 Ноември 1998г., когато първият блок, наречен „Заря” (на руски означава „Изгрев”), беше изстрелян в орбита от Руската ракета „Протон”, от космодрума Байконур в Казахстан. Международната космическа станция (МКС) е най-голямата структура в космоса, построена от човека. В проекта участват Европейската космическа агенция (ESA)w1, Американската агенция по аеронавтика и космически изследвания (NASA)w2, Руската Космическа агенция (Roscosmos)w3, Канадската космическа агенция (CSA)w4 и Японската Агенция по овладяване на космичното пространство (JAXA)w5. За монтажа на станцията се използват роботизирани ръце от Космическата совалка на НАСА и на МКС, а също и астронавтите, които помагат, работейки в открия космос.
Международната космическа станция предоставя уникална възможност за провеждане на изследвания в редица области на науката. В сравнение с по-ранните космически станции, МКС има значително повече възможности за провеждане на редица експерименти, вътре в станцията или в специални външно монтирани лаборатории. Това е така, защото МКС има голям вътрешен обем, повече компютърна мощност, повече електрическа мощност и удължено време на живот, което позволява на учените да провеждат експерименти за дълги периоди с непрекъснат поток от данни.
Гравитацията оказва влияние върху почти всичко, което правим на Земята. В орбита, ефектите на силата на гравитацията почти изчезват и са заместени с условията на микро гравитацията или „безтегловността”. Астронавтите се носят наоколо, способни да пренасят с лекота огромни апаратури. При тези условия учените могат да тестват или да променят съществуващи теории, които могат да доведат до нови открития и напредък на науката.
Пътуване до МКС
От Май 2009г. , Международната космическа станция временно ще бъде управлявана от екипаж от шест астронавта от САЩ, Канада, Япония, Русия и Европейската космическа агенция. Екипажите се разменят през годината, но средно престоят е около шест месеца. Екипажът е съставен от хора от различни националности, като комбинацията зависи от договорености между отделните агенции. Всеки член на екипаж трябва да владее писмен английски и руски език.
Екипажът достига до МКС или с руската совалка „Съюз”, изстреляна от Байконур, или с американската космическа совалка „Space Shuttle”, изстреляна от Кейп Канаверал във Флорида, САЩ. Времето за достигане до орбита от Земята е около десет минути.
По време на изстрелването на американската космическа совалка има огромни шумове и вибрации, тъй като главните двигатели изгарят течен водород и кислород. След издигането, скоростта бързо намалява и ускорението притиска с огромна сила астронавтите към техните седалки, тъй като ускорението нараства от 1 до 4 пъти земното ускорение – подобно на това при най-бързите влакчета в увеселителен парк.
Совалката бързо достига 10км надморска височина. Температурата пада рязко под нулата и освен това в този момент се отчита най-голямото съпротивление с атмосферата. Докато совалката се извисява още по-високо, хоризонтът се закривява и астронавтите изпитват за първи път мрака на открития космос. След две минути, совалката достига височина 45 км и се движи със скорост около 4.5 пъти по-голяма от скоростта на звука.
След 4 минути, совалката достига височина 130км и се движи със скорост 15 пъти по-голяма от скоростта на звука. Централният резервоар на ракетното гориво е вече празен и се отделя, изгаряйки впоследствие в атмосферата. Главните двигатели са изключени, но совалката продължава да се движи през пространството, защото сега няма никакво съпротивление. Предметите вътре са вече в безтегловност и всичко, което не е пристегнато започва да се носи свободно.
Вибрациите спират и тишина обгръща кораба. Совалката достига скорост от 22 пъти по-голяма от скоростта на звука (около 28 000км/ч) и височина почти 400км. Совалката сега е на същата орбитална равнина, на която е и МКС. Тя започва да следва Станцията – намира се на 10000 км зад и под нивото й, и са необходими 2 дни, за да се осъществи срещата и скачването, да се проверят всички системи и да се приключат проверките. Скачването започва много бавно, с цел да се избегнат аварии/ злополуки.
Научноизследователска работа на борда на станцията
Нашето разбиране за науката за живите организми, физиката и химията е почти изцяло основано на наблюдения и теории, повлияни от винаги съществуващата сила на гравитация. На борда на МКС, научните изследвания се провеждат в условия на безтегловност, което позволява учените да тестват и да изменят съществуващи теории.
Например, свойствата на материалите са определени от тяхната фина структура и повлияни от дефектите, които се образуват главно по време на преходи от течно към твърдо състояние. Този процес се влияе по много сложен начин от гравитацията. Изучавайки втвърдяването в условия на микрогравитация, е възможно да се разбере по-добре как гравитацията влияе на процесите на Земята. Като резултат от тези изследвания в космоса, инженерите могат да подобрят процесите на обработка, използвани на Земята и да произведат по-евтини, по-здрави и по-надеждни образци.
Астронавтите също провеждат експерименти в областта на биологията, медицината и физиологията на човека. Дейностите на Европейската космическа агенция в тази област в момента са насочени към изследване на ефекта на гравитацията върху развитието и поддържането на костната тъкан, а също и влиянието на различни лекарства. По-ранните космически полети показаха, че живота в космоса води не само до загуба на костна маса, но също и тази загуба варира от много малко до почти 20% от костните минерали след 6-8 месеца престой в космоса.
Известно е, че загубата на качеството на костите е основен симптом при хора, страдащи от остеопороза на Земята. Същата загуба на костна маса и качество на костна тъкан може да се наблюдава у здрави членове на екипажа. Провеждайки изследвания на тези и подобни проблеми, дава по-добър шанс за тяхното решаване. Научните изследвания през последните десет години имат значителен прогрес, и сега знаем много повече, отколкото преди десет години. Експериментите в космоса ни помагат да разберем процеса на поддържането на костите, и може да помогне на космическия екипаж да поддържа качеството на своите кости, докато прекарва повече време в безтегловна среда.
В следващият брой на „Science in School” четете затова как астронавтите живеят в космоса и как техните тела се адаптират към условията на микрогравитация
Web References
- w1 – За повече информация за Европейската космическа агенция, вж.: www.esa.int. Вижте по-долу информация за образователните средства на ЕКА.
- w2 – За повече информация за НАСА, вж.: www.nasa.gov
- w3 – За повече информация за Роскосмос, вж.: www.roscosmos.ru
- w4 – За повече информация за Канадската космическа агенция, вж.: www.space.gc.ca
- w5 – За повече информация за Японската агенция за изследване на космичното пространство, вж.: www.jaxa.jp/index_e.html
Resources
- За пълното интервю с Томас Райтер, вж.:Уормбейн Б. (2007) Завръщане на Земята: интервю с Томас Райтер, Science in School 5. www.scienceinschool.org/2007/issue5/thomasreiter/bulgarian
- За други подобни статии ,вж.:Вегенер. А-Л (2008), Лаборатория в космоса: интервю с Бернардо Пати. Science in School 8. www.scienceinschool.org/2008/issue8/bernardopatti/bulgarian
- Уилиамс A (2008) Автоматичен транспортен кораб – засилване на позицията на Европа в космоса, Science in School 8. www.scienceinschool.org/2008/issue8/atv/bulgarian
- Стотици снимки, видео материали и анимация за човешки полети в космоса са достъпни на интернет страницата на ЕКА и могат да се използват за образователни цели:
- www.esa.int/esa-mmg/mmg.pl?collection=Human+Spaceflight
- ЕКА е подготвила много образователни материали за МКС
- Печатно издание на образователен комплект за учители в началния и гимназиални класове е на разположение на всичките 12 езика на ЕКА. Комплектите са посветени на всички дейности, включващи построяването, работата и живота на борда на МКС, и предоставя информация и упражнения за уроци в училище. Те са на разположение за всички учители от страните членки на ЕКА и може да се поръча онлайн от: www.esa.int/spaceflight/education
- Интерактивна версия на образователния комплект за МКС може да се намери на: www.esa.int/spaceflight/education
- Издаден е последният от четирите DVD уроци за МКС, „Космическа роботика” , включващ теми от програмата на европейските училища по проекта Нулева гравитация (Project Zero Gravity)
- Новият диск за физиката, заложена в Автоматичен транспортен кораб, ще излезе в края на годината. Учители могат да поръчат материалите на: www.esa.int/spaceflight/education
- ЕКА разработва поредица от онлайн уроци за ученици от началните и гимназиалните курсове: www.esa.int/SPECIALS/Lessons_online
- Нов комплект „Космическо изследване 1” за началните училища ще бъде пуснат в продажба през 2008.
- Допълнителни подробности по темата и образователни материали:Образователен сайт на Европейската космическа агенция: www.esa.int/education
- Европейската космическа агенция, образователен сайт за пилотирани от човек космически полети: www.esa.int/esaHS/education.html
Institutions
Review
Съдържанието на тази интересна статия е на достъпен език, което ще направи четенето леко за неспециалисти. Може да се използва в училище като упражнение от вида „четене за информиране”. Статията е подходяща за ученици от всяка възраст.
Тази първа статия предоставя добра информация за Международната космическа станция и причините за нейното построяване. Демонстрира как различни държави могат ефективно да се обединят и да работят по съвместен проект от особена важност. Това е полезно с подчертаването на много националността на много училища и може да даде начало на много интердисциплинарни проекти.
Източниците, изброени в тази статия са много впечатляващи и показват ангажимента на ЕКА към образованието. Заслужава си да се поръчат или да се отдели време за изтегляне директно от интернет.
Марк Робъртсън, Обединено кралство