QU'EST-CE QUE LA STATION SPATIALE INTERNATIONALE?

Send

Après les missions Apollo historiques, qui ont vu les humains mettre le pied sur un autre corps céleste pour la première fois de l'histoire, la NASA et l'Agence spatiale russe (Roscosmos) ont commencé à déplacer leurs priorités loin de l'exploration spatiale pionnière et ont commencé à se concentrer sur le développement à long terme capacités spatiales. Dans les décennies qui ont suivi (des années 1970 aux années 1990), les deux agences ont commencé à construire et à déployer des stations spatiales, chacune plus grande et plus complexe que la précédente.

La dernière et la plus grande d'entre elles est la Station spatiale internationale (ISS), une installation scientifique qui réside en orbite terrestre basse autour de notre planète. Cette station spatiale est l'installation de recherche en orbite la plus grande et la plus sophistiquée jamais construite, et est si grande qu'elle peut en fait être vue à l'œil nu. Au cœur de sa mission se trouve l'idée de favoriser la coopération internationale pour faire avancer la science et l'exploration spatiale.

Origine:

La planification de l'ISS a commencé dans les années 80 et était basée en partie sur les succès de la station spatiale russe Mir, du Skylab de la NASA et du programme de la navette spatiale. Cette station, espérait-on, permettrait l'utilisation future de l'orbite terrestre basse et de ses ressources, et servirait de base intermédiaire pour les efforts d'exploration renouvelés vers la Lune, la mission vers Mars et au-delà.

En mai 1982, la NASA a créé le groupe de travail sur la station spatiale, chargé de créer un cadre conceptuel pour une telle station spatiale. En fin de compte, le plan ISS qui a émergé était le point culminant de plusieurs plans différents pour une station spatiale - qui comprenait la NASA Liberté et les soviétiques Mir-2 concepts, ainsi que lesKibo laboratoire, et l'Agence spatiale européenne Colomb laboratoire.

le Liberté concept a appelé à une station spatiale modulaire à déployer sur orbite, où il servirait de contrepartie à l'URSS Saliout et Mir stations spatiales. La même année, la NASA a contacté l'Agence japonaise d'aérospatiale et d'exploration (JAXA) pour participer au programme avec la création du Kibo, également connu sous le nom de module d'expérimentation japonais.

L'Agence spatiale canadienne a été approchée de la même manière en 1982 et a été invitée à fournir un soutien robotique à la station. Grâce au succès du Canadarm, qui faisait partie intégrante du programme de la navette spatiale, l'ASC a accepté de développer des composants robotiques qui faciliteraient l'accostage, effectueraient la maintenance et aideraient les astronautes à faire des sorties dans l'espace.

En 1984, l'ESA a été invitée à participer à la construction de la station avec la création du Colomb laboratoire - un laboratoire de recherche et d'expérimentation spécialisé en science des matériaux. Construction des deux Kibo et Colomb ont été approuvés en 1985. En tant que programme spatial le plus ambitieux de l’histoire de l’une ou l’autre agence, le développement de ces laboratoires a été considéré comme central pour l’Europe et les capacités spatiales émergentes du Japon.

En 1993, le vice-président américain Al Gore et le Premier ministre russe Viktor Chernomyrdin ont annoncé qu'ils allaient mettre en commun les ressources destinées à créer Liberté et Mir-2. Au lieu de deux stations spatiales distinctes, les programmes travailleraient en collaboration pour créer une seule station spatiale - qui a ensuite été nommée Station spatiale internationale.

Construction:

La construction de l'ISS a été rendue possible avec le soutien de plusieurs agences spatiales fédérales, dont la NASA, Roscosmos, JAXA, l'ASC et des membres de l'ESA - en particulier la Belgique, le Danemark, la France, l'Espagne, l'Italie, l'Allemagne, les Pays-Bas, la Norvège , La Suisse et la Suède. L'Agence spatiale brésilienne (AEB) a également contribué à l'effort de construction.

La construction orbitale de la station spatiale a commencé en 1998 après que les nations participantes ont signé l'Accord intergouvernemental sur la station spatiale (IGA), qui a établi un cadre juridique qui mettait l'accent sur une coopération fondée sur le droit international. Les agences spatiales participantes ont également signé les quatre protocoles d'accord (MoU), qui définissent leurs responsabilités dans la conception, le développement et l'utilisation de la station.

Le processus de montage a commencé en 1998 avec le déploiement duZarya » («Sunrise» en russe) Module de commande ou bloc de chargement fonctionnel. Construit par les Russes avec le financement des États-Unis, ce module a été conçu pour fournir la propulsion et la puissance initiales de la station. Le module pressurisé - qui pesait plus de 19 300 kg (42 600 livres) - a été lancé à bord d'une fusée russe Proton en novembre 1998.

Le 4 décembre, le deuxième volet - le 'Unité' Node - a été placé en orbite par la navette spatiale Effort (STS-88), ainsi que deux adaptateurs d'accouplement sous pression. Ce nœud était l'un des trois - Harmonie et Tranquillité étant les deux autres - qui formeraient la coque principale de l'ISS. Le dimanche 6 décembre, il a été accouplé à Zarya par l'équipage STS-88 à l'intérieur de la baie de charge utile de la navette.

Les prochains versements ont eu lieu en 2000, avec le déploiement du Zvezda Module de service (le premier module d'habitation) et plusieurs missions d'approvisionnement menées par la navette spatiale Atlantis. La navette spatiale Découverte (STS-92) a également livré aux stations un troisième accouplement sous pression adapté et une antenne en bande Ku en octobre. À la fin du mois, le premier équipage de l'expédition a été lancé à bord d'une fusée Soyouz, arrivée le 2 novembre.

En 2001, le 'Destin' Module de laboratoire et «Pirs» Le compartiment d'amarrage a été livré. Les racks modulaires qui font partie de destin ont également été expédiés à l'aide des modules logistiques polyvalents Raffaello (MPLM) à bord de la navette spatiale Effort, et mis en place à l'aide du bras robotisé Canadarm2. L’année 2002 a vu la livraison de nouveaux racks, segments de fermes, panneaux solaires et système de base mobile pour le système d’entretien mobile de la station.

En 2007, le Parlement européen Harmonie module a été installé, ce qui a permis l'ajout des laboratoires Columbus et Kibo - qui ont tous deux été ajoutés en 2008. Entre 2009 et 2011, la construction a été finalisée avec l'ajout du mini-module de recherche russe 1 et -2 (MRM1 et MRM2), le 'Tranquillité' Node, le module d'observation de la coupole, le Leonardo Module polyvalent permanent et suite technologique Robonaut 2.

Aucun module ou composant supplémentaire n'a été ajouté avant 2016, lorsque Bigelow Aersopace a installé son module d'expérimentation extensible Bigelow (BEAM). Tout compte fait, il a fallu 13 ans pour construire la station spatiale, estimée à 100 milliards de dollars, et a nécessité plus de 100 lancements de fusées et de navettes spatiales et 160 sorties dans l'espace.

Au moment de la rédaction de cet article, la station a été occupée en continu pendant une période de 16 ans et 74 jours depuis l'arrivée de l'expédition 1 le 2 novembre 2000. Il s'agit de la plus longue présence humaine continue en orbite terrestre basse, ayant dépassé celle de Mir. record de 9 ans et 357 jours.

But et objectifs:

Le principal objectif de l'ISS est quadruple: mener des recherches scientifiques, favoriser l'exploration spatiale, faciliter l'éducation et la sensibilisation et favoriser la coopération internationale. Ces objectifs sont soutenus par la NASA, l'Agence spatiale fédérale russe (Roscomos), l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), l'Agence spatiale canadienne (ASC) et l'Agence spatiale européenne (ESA), avec un soutien supplémentaire d'autres pays et institutions. .

En ce qui concerne la recherche scientifique, l'ISS fournit un environnement unique pour mener des expériences dans des conditions de microgravité. Alors que les engins spatiaux en équipage fournissent une plate-forme limitée qui n'est déployée dans l'espace que pendant une durée limitée, l'ISS permet des études à long terme qui peuvent durer des années (voire des décennies).

De nombreux projets différents et continus sont menés à bord de l'ISS, qui sont rendus possibles avec le soutien d'un équipage à plein temps de six astronautes, et une continuité des véhicules en visite (qui permet également le ravitaillement et les rotations d'équipage). Les scientifiques sur Terre ont accès à leurs données et peuvent communiquer avec les équipes scientifiques par le biais de plusieurs canaux.

Les nombreux domaines de recherche menés à bord de l'ISS comprennent l'astrobiologie, l'astronomie, la recherche humaine, les sciences de la vie, les sciences physiques, la météorologie spatiale et la météorologie. Dans le cas de la météorologie spatiale et de la météorologie, l'ISS est dans une position unique pour étudier ces phénomènes car il se situe dans LEO. Ici, il a une courte période orbitale, ce qui lui permet d'être témoin de la météo à travers le monde entier plusieurs fois en une seule journée.

Il est également exposé à des choses comme les rayons cosmiques, le vent solaire, les particules subatomiques chargées et d'autres phénomènes qui caractérisent un environnement spatial. La recherche médicale à bord de l'ISS est principalement axée sur les effets à long terme de la microgravité sur les organismes vivants - en particulier ses effets sur la densité osseuse, la dégénérescence musculaire et la fonction des organes - qui sont intrinsèques aux missions d'exploration spatiale à longue distance.

L'ISS mène également des recherches utiles aux systèmes d'exploration spatiale. Son emplacement dans LEO permet également de tester les systèmes d'engins spatiaux qui sont nécessaires pour les missions à longue portée. Il fournit également un environnement où les astronautes peuvent acquérir une expérience vitale en termes de services d'exploitation, de maintenance et de réparation - qui sont également cruciaux pour les missions à long terme (telles que la mission sur la Lune et sur Mars).

L'ISS offre également des possibilités de formation grâce à la participation à des expériences, où les étudiants peuvent concevoir des expériences et regarder les équipes de l'ISS les réaliser. Les astronautes de l'ISS peuvent également engager des salles de classe par liaison vidéo, radiocommunication, courrier électronique et vidéos / épisodes Web éducatifs. Diverses agences spatiales maintiennent également du matériel pédagogique à télécharger basé sur les expériences et opérations de l'ISS.

La sensibilisation éducative et culturelle relève également du mandat de l’ISS. Ces activités sont menées avec l'aide et le soutien des agences spatiales fédérales participantes et sont conçues pour encourager l'éducation et la formation professionnelle dans les domaines des STIM (sciences, techniques, ingénierie, mathématiques).

Un des exemples les plus connus de cela est les vidéos éducatives créées par Chris Hadfield - l'astronaute canadien qui a servi comme commandant de l'expédition 35 à bord de l'ISS - qui décrivaient les activités quotidiennes des astronautes de l'ISS. Il a également dirigé une grande attention aux activités de l'ISS grâce à sa collaboration musicale avec les Barenaked Ladies et Wexford Gleeks - intitulée «I.S.S. (Quelqu'un chante-t-il) »(illustré ci-dessus).

Sa vidéo, une reprise de "Space Oddity" de David Bowie, lui a également valu un large succès. En plus d'attirer davantage l'attention sur l'ISS et les opérations de son équipage, c'était aussi un exploit majeur car c'était le seul vidéoclip jamais tourné dans l'espace!

Opérations à bord de l'ISS:

Comme indiqué, l'ISS est facilitée par la rotation des équipes et des lancements réguliers qui transportent des fournitures, des expériences et du matériel jusqu'à la station. Ceux-ci prennent la forme de véhicules avec ou sans équipage, selon la nature de la mission. Les équipages sont généralement transportés à bord de vaisseaux spatiaux Russian Progress, qui sont lancés via des fusées Soyouz depuis le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan.

Roscosmos a effectué un total de 60 voyages vers l'ISS à l'aide de vaisseaux spatiaux Progress, tandis que 40 lancements distincts ont été effectués à l'aide de fusées Soyouz. Quelque 35 vols ont également été effectués vers la station à l'aide des navettes spatiales de la NASA, aujourd'hui à la retraite, qui ont transporté l'équipage, les expériences et les fournitures. L'ESA et la JAXA ont toutes deux effectué 5 missions de transfert de cargaison, en utilisant respectivement le véhicule de transfert automatisé (ATV) et le véhicule de transfert H-II (HTV).

Au cours des dernières années, des sociétés aérospatiales privées comme SpaceX et Orbital ATK ont été engagées pour fournir des missions de ravitaillement à l'ISS, ce qu'elles ont fait à l'aide de leurs vaisseaux spatiaux Dragon et Cygnus. D'autres engins, tels que le vaisseau spatial Crew Dragon de SpaceX, devraient à l'avenir assurer le transport de l'équipage.

Parallèlement au développement de fusées de premier étage réutilisables, ces efforts sont déployés en partie pour restaurer la capacité de lancement domestique aux États-Unis. Depuis 2014, les tensions entre la Russie et les États-Unis ont suscité des inquiétudes croissantes quant à l'avenir de la coopération russo-américaine avec des programmes comme l'ISS.

Les activités de l'équipage consistent à mener des expériences et des recherches jugées essentielles à l'exploration spatiale. Ces activités sont prévues de 06h00 à 21h30 UTC (Universal Coordinated Time), avec des pauses prises pour le petit déjeuner, le déjeuner, le dîner et les conférences régulières des équipages. Chaque membre d'équipage a son propre logement (qui comprend un sac de couchage attaché), dont deux sont situés dans le Zvezda Module et quatre autres installés dans Harmonie.

Pendant les «heures de nuit», les fenêtres sont couvertes pour donner une impression d'obscurité. Ceci est essentiel car la station connaît 16 levers et couchers de soleil par jour. Deux périodes d'exercice d'une heure chacune sont programmées chaque jour afin de minimiser les risques d'atrophie musculaire et de perte osseuse. L'équipement d'exercice comprend deux tapis roulants, le dispositif d'exercice résistif avancé (ARED) pour la formation de poids simulée et un vélo stationnaire.

L'hygiène est maintenue grâce aux jets d'eau et au savon distribués par les tubes, ainsi qu'aux lingettes humides, au shampooing sans rinçage et au dentifrice comestible. L'assainissement est assuré par deux toilettes spatiales - toutes deux de conception russe - à bord du Zvezda et Tranquillité Modules. Semblable à ce qui était disponible à bord de la navette spatiale, les astronautes se fixent au siège des toilettes et l'élimination des déchets se fait avec un trou d'aspiration sous vide.

Les déchets liquides sont transférés vers le système de récupération de l'eau, où ils sont reconvertis en eau potable (oui, les astronautes boivent leur propre urine, à la mode!). Les déchets solides sont collectés dans des sacs individuels qui sont stockés dans un conteneur en aluminium, qui sont ensuite transférés vers le vaisseau spatial amarré pour élimination.

La nourriture à bord de la station se compose principalement de repas lyophilisés dans des sacs en plastique scellés sous vide. Les conserves sont disponibles mais limitées en raison de leur poids (ce qui les rend plus chères à transporter). Des fruits et légumes frais sont apportés lors des missions de réapprovisionnement, et un large éventail d'épices et de condiments est utilisé pour garantir la saveur des aliments - ce qui est important car l'un des effets de la microgravité est une diminution du goût.

Pour éviter les débordements, les boissons et les soupes sont contenues dans des paquets et consommées avec une paille. Les aliments solides sont consommés avec un couteau et une fourchette, qui sont attachés à un plateau avec des aimants pour les empêcher de flotter, tandis que les boissons sont fournies sous forme de poudre déshydratée puis mélangées avec de l'eau. Tous les aliments ou miettes qui flottent doivent être récupérés pour éviter qu'ils ne bouchent les filtres à air et autres équipements.

Dangers:

La vie à bord de la station comporte également un risque élevé. Ceux-ci se présentent sous la forme de radiations, les effets à long terme de la microgravité sur le corps humain, les effets psychologiques de la présence dans l'espace (c'est-à-dire le stress et les troubles du sommeil) et le danger de collision avec des débris spatiaux.

En termes de rayonnement, les objets dans l'environnement de l'orbite terrestre basse sont partiellement protégés du rayonnement solaire et des rayons cosmiques par la magnétosphère terrestre. Cependant, sans la protection de l'atmosphère terrestre, les astronautes sont toujours exposés à environ 1 millisievert par jour, ce qui équivaut à ce à quoi une personne sur Terre est exposée au cours d'une année.

En conséquence, les astronautes courent un risque plus élevé de développer un cancer, de subir des dommages à l'ADN et aux chromosomes et de diminuer la fonction du système immunitaire. D'où la nécessité d'un blindage protecteur et de médicaments à bord de la station, ainsi que des protocoles pour limiter l'exposition. Par exemple, pendant l'activité des éruptions solaires, les équipages peuvent chercher refuge dans le segment orbital russe le plus fortement protégé de la station.

Comme déjà indiqué, les effets de la microgravité pèsent également sur les tissus musculaires et la densité osseuse. Selon une étude réalisée en 2001 par le Human Research Program (HRP) de la NASA - qui a étudié les effets sur le corps d'un astronaute Scott Kelly après avoir passé un an à bord de l'ISS - la perte de densité osseuse se produit à un taux supérieur à 1% par mois.

De même, un rapport du Johnson Space Center - intitulé "Muscle Atrophy" - a déclaré que les astronautes subissent jusqu'à 20% de perte de masse musculaire lors de vols spatiaux d'une durée de cinq à 11 jours. De plus, des études plus récentes ont indiqué que les effets à long terme de la présence dans l'espace comprennent également une fonction organique réduite, un métabolisme diminué et une vue réduite.

Pour cette raison, les astronautes font régulièrement de l'exercice afin de minimiser la perte musculaire et osseuse, et leur régime nutritionnel est conçu pour s'assurer qu'ils ont les nutriments appropriés pour maintenir le bon fonctionnement des organes. Au-delà de cela, les effets à long terme sur la santé et les stratégies supplémentaires pour les combattre sont toujours à l'étude.

Mais peut-être le plus grand danger vient sous la forme de déchets en orbite - alias. débris spatiaux. À l'heure actuelle, plus de 500 000 morceaux de débris sont suivis par la NASA et d'autres organismes alors qu'ils gravitent autour de la Terre. On estime que 20 000 d'entre eux sont plus gros qu'une balle molle, tandis que les autres sont de la taille d'un galet. Au total, il y a probablement plusieurs millions de débris en orbite, mais la plupart sont si petits qu'ils ne peuvent pas être suivis.

Ces objets peuvent se déplacer à des vitesses pouvant atteindre 28 163 km / h (17 500 mi / h), tandis que l'ISS tourne autour de la Terre à une vitesse de 27 600 km / h (17 200 mi / h). Par conséquent, une collision avec l'un de ces objets pourrait être catastrophique pour l'ISS. Les stations sont naturellement blindées pour résister aux impacts de minuscules débris et de micro-météorites - et ce blindage est divisé entre le segment orbital russe et le segment orbital américain.

Sur l'USOS, le blindage est constitué d'une mince feuille d'aluminium qui est tenue à l'écart de la coque. Cette feuille fait éclater des objets dans un nuage, dispersant ainsi l'énergie cinétique de l'impact avant qu'il n'atteigne la coque principale. Sur le ROS, le blindage prend la forme d'un écran en nid d'abeilles en plastique carbone, d'un écran en nid d'abeilles en aluminium et d'un tissu de verre, tous espacés sur la coque.

Le blindage du ROS est moins susceptible d'être perforé, d'où la raison pour laquelle l'équipage se déplace vers le ROS chaque fois qu'une menace plus grave se présente. Mais face à la possibilité d'un impact d'un objet plus gros qui est suivi, la station effectue ce que l'on appelle une manœuvre d'évitement des débris (DAM). Dans ce cas, les propulseurs du segment orbital russe tirent afin de modifier l'altitude orbitale de la station, évitant ainsi les débris.

L'avenir de l'ISS:

Compte tenu de sa dépendance à l'égard de la coopération internationale, ces dernières années, en raison des tensions croissantes entre la Russie, les États-Unis et l'OTAN, on s'est inquiété de l'avenir de la Station spatiale internationale. Cependant, pour le moment, les opérations à bord de la station sont sécurisées, grâce aux engagements pris par l'ensemble des principaux partenaires.

En janvier 2014, l'administration Obama a annoncé qu'elle prolongerait le financement de la partie américaine de la station jusqu'en 2024. Roscosmos a approuvé cette extension, mais a également exprimé son approbation pour un plan qui utiliserait des éléments du segment orbital russe pour construire une nouvelle station spatiale russe.

Connue sous le nom de complexe expérimental d'assemblage et d'expérimentation orbitale (OPSEK), la station proposée servirait de plate-forme d'assemblage pour les vaisseaux spatiaux en équipage se rendant sur la Lune, Mars et le système solaire extérieur. Des responsables russes ont également annoncé provisoirement un éventuel effort de collaboration pour construire un futur remplaçant de l'ISS. Cependant, la NASA n'a pas encore confirmé ces plans.

En avril 2015, le gouvernement canadien a approuvé un budget qui comprenait un financement pour assurer la participation de l'ASC à l'ISS jusqu'en 2024. En décembre 2015, la JAXA et la NASA ont annoncé leurs plans pour un nouveau cadre de coopération pour la Station spatiale internationale (ISS), dont le Japon a prolongé sa participation jusqu'en 2024. En décembre 2016, l'ESA s'est également engagée à étendre sa mission jusqu'en 2024.

L'ISS représente l'un des plus grands efforts de collaboration et internationaux de l'histoire, sans parler de l'une des plus grandes entreprises scientifiques. En plus de fournir un emplacement pour des expériences scientifiques cruciales qui ne peuvent pas être menées ici sur Terre, il mène également des recherches qui aideront l'humanité à faire ses prochains grands sauts dans l'espace - c'est-à-dire la mission sur Mars et au-delà!

En plus de cela, il a été une source d'inspiration pour d'innombrables millions de personnes qui rêvent un jour d'aller dans l'espace! Qui sait quelles grandes entreprises l'ISS permettra avant qu'il ne soit finalement mis hors service - probablement dans des décennies?

Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur l'ISS ici à Space Magazine. Here’s International Space Station Achieves 15 Years of Continuous Human Presence in Orbit, Beginner’s Guide to Seeing the International Space Station, Take a Virtual 3D-D Spacewalk Outside the International Space Station, International Space Station Viewing and Space Station Pictures.

Pour plus d'informations, consultez le Guide de référence de la NASA sur l'ISS et cet article sur le 10e anniversaire de la station spatiale.

Astronomy Cast a également des épisodes pertinents sur le sujet. Voici les questions: une lune non verrouillée, l'énergie dans les trous noirs et l'orbite de la Station spatiale, et l'épisode 298: Stations spatiales, partie 3 - Station spatiale internationale.

Sources: