A montagem da Estação Espacial Internacional (ISS) começou na década de 1990. O módulo inaugural da ISS, Zarya, foi lançado através de um foguete Proton em 20 de novembro de 1998. Duas semanas após o lançamento do Zarya, a missão do ônibus espacial STS-88 entregou o Unity, o módulo do nó inicial, que foi então conectado ao Zarya. Esta configuração básica de dois módulos da ISS permaneceu desenroscada durante dezoito meses, até que o módulo russo Zvezda foi lançado por um foguete Proton em julho de 2000, permitindo assim uma tripulação permanente de até três astronautas ou cosmonautas na ISS.
O processo de montagem da Estação Espacial Internacional (ISS) está em andamento desde a década de 1990. Zarya, o primeiro módulo da ISS, foi lançado por um foguete Proton em 20 de novembro de 1998. A missão do ônibus espacial STS-88 ocorreu duas semanas após o lançamento de Zarya, trazendo o Unity, o primeiro de três módulos de nó, e conectando-o ao Zarya. Este núcleo de 2 módulos da ISS permaneceu desenroscado durante o ano e meio seguinte, até que em julho de 2000 o módulo russo Zvezda foi lançado por um foguete Proton, permitindo que uma tripulação máxima de três astronautas ou cosmonautas estivesse permanentemente na ISS.
A ISS apresenta um volume pressurizado aproximado de 1.000 metros cúbicos (35.000 pés cúbicos), uma massa de cerca de 410.000 quilogramas (900.000 lb) e uma potência de aproximadamente 100 quilowatts. Seus elementos estruturais incluem uma treliça de 108,4 metros (356 pés) de comprimento e módulos de 74 metros (243 pés), acomodando uma tripulação de sete pessoas. A construção abrangente da estação exigiu mais de 40 missões de montagem. Em 2020, trinta e seis missões do ônibus espacial transportaram componentes da ISS. Voos de montagem adicionais envolveram módulos lançados pelo Falcon 9, o foguete russo Proton, ou, para Pirs e Poisk, o foguete Soyuz-U.
Módulos maiores proeminentes incluem:
- Zarya (lançado em 20 de novembro de 1998) Módulo
- Unity (lançado em 4 de dezembro de 1998, também designado como Nó 1)
- Zvezda (lançado em 12 de julho de 2000) Módulo Laboratório
- Destiny (lançado em 7 de fevereiro de 2001) Módulo
- Harmony (lançado em 23 de outubro de 2007, também designado como Nó 2) Instalação orbital
- Columbus (inaugurada em 7 de fevereiro de 2008)
- Módulo Experimental Japonês, designado como Kibō (implantado em múltiplas missões de 2008 a 2009)
- A estrutura de treliça, juntamente com os painéis solares originais e iROSA (despressurizados; a treliça e os painéis originais foram implantados em várias missões de 2000 a 2009, enquanto os iROSAs foram lançados entre 2021 e 2023, com um conjunto final programado para 2025).
- Nauka (MLM-U) (lançado em 21 de julho de 2021)
Logística Operacional
A estação espacial mantém uma órbita ao redor da Terra a uma altitude aproximada de 410 km (250 mi), uma trajetória comumente chamada de órbita baixa da Terra (sua altitude precisa flutua vários quilômetros ao longo do tempo devido ao arrasto atmosférico e reinicializações periódicas). Completando uma órbita ao redor da Terra em aproximadamente 90 minutos, a estação alcançou mais de 50.000 órbitas até agosto de 2007, após o lançamento do Zarya em 20 de novembro de 1998.
Até sua conclusão projetada em 2010, a ISS deveria incorporar 14 módulos pressurizados primários. Estes deveriam ser complementados por vários componentes pressurizados menores, incluindo duas espaçonaves Soyuz permanentes servindo como botes salva-vidas de rotação de seis meses, dois ou mais transportadores Progress, as eclusas de descompressão Quest e Pirs, e visitas periódicas do Veículo de Transferência H-II.
O segmento orbital dos EUA foi concluído em 2011, após a instalação do espectrômetro alfa magnético durante a missão STS-134. A montagem do Segmento Orbital Russo foi suspensa indefinidamente desde a instalação do módulo Rassvet em 2010, durante a missão STS-132. O atual módulo Rassvet na ISS foi inicialmente concebido como um modelo de teste dinâmico baseado em terra para a Science Power Platform, posteriormente cancelada. O módulo do laboratório de ciências Nauka incorpora novos alojamentos para a tripulação, sistemas de suporte à vida capazes de produzir oxigênio e água e uma cozinha atualizada. Inicialmente previsto para entrega na ISS em 2007, o módulo Nauka sofreu um atraso superior a uma década devido a custos excessivos e problemas de controlo de qualidade. O módulo Nauka foi finalmente lançado em julho de 2021, atracando no porto nadir do módulo Zvezda após vários dias de voo livre, seguido posteriormente por Prichal, que foi lançado em 24 de novembro de 2021.
Os planos futuros envolvem a integração de dois a três módulos adicionais com Prichal até meados da década de 2020. Prevê-se que estes novos módulos russos beneficiem significativamente o módulo Zvezda, uma vez que os seus computadores de comando central originais estão extintos (atualmente substituídos por três laptops ThinkPad). Além disso, os geradores de oxigênio Elektron do Zvezda não são substituíveis e sofreram outra breve falha em 2020, após um histórico de inúmeras avarias. Ao contrário do Segmento Orbital dos EUA, que apresenta amplas aberturas de escotilha de 51 polegadas (105 cm) facilitando a substituição de hardware, os módulos russos são lançados com equipamentos instalados permanentemente, impedindo tais modificações. A criticidade desses problemas no Zvezda tornou-se evidente em outubro de 2020, quando seu banheiro, forno e sistema Elektron falharam simultaneamente, necessitando de reparos de emergência imediatos por parte dos cosmonautas a bordo.
Após sua conclusão, a Estação Espacial Internacional (ISS) compreenderá uma rede de módulos pressurizados interconectados ligados a uma treliça central, que suporta quatro pares substanciais de módulos fotovoltaicos (painéis solares). Os módulos pressurizados são orientados perpendicularmente à treliça, com a treliça estendendo-se de estibordo a bombordo, e a zona habitável alinhada ao longo do eixo popa-avante. Embora a atitude da estação possa flutuar durante a fase de montagem, o eixo de popa se alinhará paralelamente ao vetor de velocidade quando todos os quatro módulos fotovoltaicos estiverem em sua configuração final.
Além das missões dedicadas à montagem e utilização, cerca de 30 voos da espaçonave Progress foram necessários para sustentar a logística até 2010. Equipamentos experimentais, combustível e consumíveis são entregues consistentemente por todos os veículos de reabastecimento que atendem a ISS, incluindo o SpaceX Dragon, o russo Progress, o Veículo de Transferência Automatizado Europeu (ATV) e o Veículo de Transferência Japonês H-II (HTV). Por outro lado, o SpaceX Dragon é exclusivamente responsável pelo transporte de downmass da estação espacial de volta às instalações da Terra.
Columbia desastre e mudanças nos planos de construção
Desastre e consequências
O catastrófico desastre do ônibus espacial Columbia, em 1º de fevereiro de 2003, introduziu uma incerteza significativa em relação ao futuro da Estação Espacial Internacional (ISS). Este evento levou à suspensão de dois anos e meio do programa do ônibus espacial dos EUA, e os desafios subsequentes na retomada das operações de voo em 2005 representaram impedimentos substanciais ao progresso da estação.
O programa do ônibus espacial reiniciou as operações de voo em 26 de julho de 2005, com a missão STS-114 conduzida pela Discovery. Esta missão específica à ISS serviu um duplo propósito: avaliar novos protocolos de segurança estabelecidos após o desastre de Columbia e transportar suprimentos essenciais para a estação. Apesar de ter sido concluída com segurança, a missão encontrou um risco significativo quando a espuma se soltou do tanque externo, o que levou a NASA a declarar o aterramento de todas as missões subsequentes até que este problema crítico pudesse ser corrigido.
Durante o período entre o desastre de Columbia e o reinício dos lançamentos do ônibus espacial, todas as trocas de tripulação foram facilitadas exclusivamente pela espaçonave russa Soyuz. Começando com a Expedição 7, o tamanho padrão da tripulação foi reduzido de três para dois astronautas, formando tripulações "internas". A ausência prolongada de visitas ao ônibus espacial resultou em um acúmulo imprevisto de resíduos, que impediu temporariamente as operações da estação em 2004. No entanto, as missões subsequentes de reabastecimento da Progress e o voo do ônibus espacial STS-114 mitigaram efetivamente esse desafio de gestão de resíduos.
Mudanças nos planos de construção
Modificações significativas foram implementadas nos planos iniciais de construção da Estação Espacial Internacional (ISS), anteriores até mesmo ao desastre de Columbia. Estas alterações envolveram o cancelamento ou substituição de vários módulos e componentes estruturais, juntamente com a redução do número previsto de voos do Vaivém Espacial para a ISS. Apesar destas extensas revisões, mais de 80% do hardware originalmente concebido para a ISS no final da década de 1990 foi lançado com sucesso em órbita e agora constitui parte da configuração atual da estação.
A cessação das operações do ônibus espacial durante o período de suspensão levou à paralisação da construção da ISS e restringiu severamente as atividades científicas a bordo, principalmente devido ao complemento reduzido de dois tripulantes. Esta situação exacerbou atrasos anteriores decorrentes de questões anteriores relacionadas ao ônibus espacial e de limitações orçamentárias enfrentadas pela agência espacial russa.
Em março de 2006, representantes das cinco agências espaciais colaboradoras se reuniram e endossaram formalmente um cronograma revisado de construção da ISS, que previa a conclusão da estação até 2010.
Em maio de 2009, o tamanho da tripulação da Estação Espacial Internacional (ISS) foi ampliado para seis, um desenvolvimento que se seguiu a 12 missões de montagem do ônibus espacial, incluindo a missão STS-121 "Return to Flight". Este aumento exigiu várias melhorias: sistemas de apoio ambiental melhorados na ISS, a acoplagem permanente de uma segunda nave espacial Soyuz para servir como um veículo adicional de fuga de emergência, missões de reabastecimento Progress mais frequentes para duplicar as provisões de consumíveis, aumento de combustível para ajustes orbitais e uma cadeia de abastecimento robusta para aparelhos experimentais. Em novembro de 2020, a capacidade da tripulação da estação foi expandida para sete astronautas, facilitada pela introdução do Crew Dragon da SpaceX, que é capaz de transportar quatro astronautas para a ISS.
As adições subsequentes à ISS incluíram o Módulo de Atividade Expansível Bigelow (BEAM) em 2016. Além disso, vários componentes russos estão planejados para integração como parte da construção em órbita do OPSEK.
Sequência de montagem
A Estação Espacial Internacional é composta por 16 módulos pressurizados: seis módulos russos (Zarya, Zvezda, Poisk, Rassvet, Nauka e Prichal), oito módulos dos Estados Unidos (BEAM, Leonardo, Harmony, Quest, Tranquility, Unity, Cupola e Destiny), um módulo japonês (Kibō) e um módulo europeu (Columbus).
Até o momento, pelo menos um módulo pressurizado russo, Pirs, foi desorbitado.
Embora não estejam permanentemente fixados na ISS, os Módulos Logísticos Multifuncionais (MPLMs) eram componentes integrantes da estação durante missões específicas do Ônibus Espacial. Um MPLM seria conectado ao Harmony (originalmente ao Unity) para facilitar o reabastecimento e as operações logísticas.
As naves espaciais acopladas à ISS também contribuem para o seu volume pressurizado geral. Pelo menos uma nave espacial Soyuz permanece continuamente acoplada, servindo como veículo de retorno de emergência da tripulação, e é substituída a cada seis meses por uma nova Soyuz como parte das rotações de rotina da tripulação. Módulos desativados e desorbitados são indicados em cinza.
Elementos Futuros
- Em janeiro de 2021, a NASA divulgou intenções de melhorar os painéis solares da estação através da instalação de novos painéis sobre todos os oito existentes. Seis dessas novas matrizes foram entregues em três pares: um par via SpaceX CRS-22 em junho de 2021, outro via SpaceX CRS-26 em novembro de 2022 e um terceiro via SpaceX CRS-28 em junho de 2023. As duas matrizes restantes, formando um único par, estão programadas para entrega em uma missão futura em 2025.
- A Axiom Space pretende lançar o Módulo Térmico de Energia de Carga Útil (PPTM) para a ISS, marcando o início de seu projeto comercial da Estação Axiom.
Módulos cancelados
- Módulo de controle provisório – Tornado desnecessário após o lançamento do Zvezda.
- Módulo de Propulsão da ISS – Considerado supérfluo após a implantação do Zvezda.
- Módulo de Habitação (HAB) – Após o cancelamento do Módulo de Habitação, as acomodações para dormir estão agora distribuídas pela estação, sendo duas localizadas no segmento russo e quatro no segmento dos Estados Unidos. Um beliche dedicado não é estritamente necessário no espaço; muitos visitantes simplesmente prendem seus sacos de dormir em uma parede modular, entram neles e dormem.
- Veículo de Retorno de Tripulação (CRV) – Substituído por espaçonaves tripuladas permanentemente acopladas, como Soyuz e SpaceX Dragon 2.
- Módulo de Acomodações Centrífugas (CAM) – Destinado a ser anexado ao Harmony (Nó 2).
- Demonstração da centrífuga Nautilus-X – Se tivesse sido desenvolvida, esta centrífuga teria representado a demonstração inaugural no espaço de uma centrífuga em escala suficiente, capaz de produzir efeitos artificiais de gravidade parcial. Foi concebido para funcionar como módulo de sono para a tripulação da ISS.
- Science Power Platform (SPP) – A energia para os segmentos russos será parcialmente fornecida por plataformas de células solares dos Estados Unidos.
- Módulos de Pesquisa Russos (RM1 e RM2) – Substituídos pelo singular Módulo de Laboratório Multifuncional (Nauka).
- Módulo de Ancoragem Universal (UDM) – Cancelado simultaneamente com os Módulos de Pesquisa destinados à sua conexão.
- Módulo de Poder Científico (NEM) – Cancelado em abril de 2021 e posteriormente reaproveitado como módulo principal para a proposta Estação de Serviço Orbital Russa (ROSS).
Módulos não utilizados
Em janeiro de 2021, o módulo subsequente foi construído, mas não foi incorporado nos planos futuros da ISS.
- Nodo Americano 4 – Também designado como Docking Hub System (DHS), este módulo forneceria portas de ancoragem adicionais para naves espaciais visitantes e permitiria o teste de habitats infláveis e demonstrações de tecnologia como componentes integrantes da estação.
Custo
A Estação Espacial Internacional (ISS) é reconhecida como o artefato mais caro já construído, com um custo estimado de aproximadamente US$ 150 bilhões. Essas despesas excedem significativamente os custos de estações espaciais anteriores, como Skylab (US$ 2,2 bilhões) e Mir (US$ 4,2 bilhões).
- Lista de voos espaciais tripulados para a Estação Espacial Internacional
- Fabricação da Estação Espacial Internacional
Referências
- O processo animado de montagem da ISS, as designações das missões e as datas estão incluídos.
- Artigos de mídia
- Revista How It Works – ISS está quase concluída