Het ruimtestation ISS

Hoe bouw je zo'n ruimtestation?

Het ruimtestation zal, wanneer het in 2011 klaar is, ongeveer zo groot zijn als een voetbalveld. Zoiets kan natuurlijk niet in één keer gelanceerd worden: het is te groot om in de laadruimte van een Amerikaanse spaceshuttle of een Russische protonraket te passen.

Daarom bestaat het uit verschillende modules, die een voor een gebouwd en gelanceerd worden. Die verschillende modules passen wel in de laadruimtes. Het ISS wordt dus gelanceerd in stukjes.

 

Links: De Amerikaanse module Tranquility (2008) in opbouw. [Foto: NASA]
Rechts: De Russische Zvezda-module ondergaat de laatste afwerkingen. [Foto: RKA Energiya]

In de ruimte worden de modules uit de laadruimte gehaald en door astronauten en kosmonauten met elkaar verbonden. De Russische modules koppelen meestal automatisch aan, de Amerikaanse worden met behulp van de robotarm van de spaceshuttle uitgeladen en vastgemaakt.

 

Links: De ploeg van shuttlevlucht STS-88 koppelt het knooppunt Unity aan het ruimtestation. Ze gebruiken daarvoor de robotarm van de Space Shuttle. [Foto: NASA]

Rechts: De Russische kosmonauten Padalka en Malenchenko werken tijdens een "extravehicular activity" aan het ISS (2012). [Foto: NASA] 

Modules van het ruimtestation

Zarya

De eerste module, Zarya, werd op 20 november 1998 gelanceerd vanop Bajkonoer. Zarya is in de eerste plaats een besturingsmodule die ervoor moet zorgen dat het ISS op zijn baan blijft. Later zal het een centrale opslagplaats worden. Zarya werd door de Russen gebouwd met Amerikaans geld, en is dus eigenlijk een Amerikaanse module.

Unity

De Space Shuttle bracht een tweetal weken na de lancering van Zarya het knooppunt Unity naar boven. Aan zo'n knooppunt kunnen langs alle kanten extra modules worden gekoppeld. Unity heeft zes aansluitingspunten, en er zijn in totaal drie van dergelijke knooppunten voorzien voor het ISS.

Zvezda

De derde component van het Ruimtestation was de Russische Zvezda-module. Zvezda is het voorlopige woon- en slaapcompartiment voor de ruimtevaarders, en bevat ook de systemen die het leven aan boord mogelijk maken, zoals lucht- en waterzuivering, navigatie en communicatie.

Zvezda werd zonder bemanning gelanceerd vanop Bajkonoer en vanop afstand naar het ISS gestuurd. De koppeling aan Zarya gebeurde automatisch.

Links: De Zaryamodule; wat zoveel betekent als zonneschijn. [Foto: Science Photo Library]
Rechts: Het prille ruimtestation: Zarya en Unity. Zarya is de module links, met de zonnepanelen. [Foto: NASA]

Kleinere onderdelen en inrichting

De Amerikaanse spaceshuttle Discovery bracht in 2000 twee kleinere onderdelen naar het ISS: bovenaan het knooppunt Unity kwam een eerste stukje van de lange balk waarop de grote zonnepanelen gebouwd zullen worden. op dit stuk staat ook een paraboolantenne voor communicatie met de grondstations.

Een tweede onderdeel was een luchtsluis waarlangs ruimtevaarders het ISS kunnen verlaten voor werk buiten aan het ISS. Deze heet Quest.

Verschillende vluchten met de spaceshuttle brachten ook heel wat boordapparatuur mee, zoals computers en experimenten.

Links: Deze foto kijkt recht op de onderkant van Unity. Links de nieuwe sluis Quest, en rechts het eerste segment van de balk met daarop de radioantenne. [Foto: NASA]
Rechts: Astronauten Scott en Catherine aan het werk in de Destiny module. [Foto: ISS]

Zonnepanelen

Na de plaatsing van het eerste segment van de balk konden ook de eerste grote zonnepanelen aan het ISS worden vastgemaakt. Dat gebeurde in december 2000. Het resultaat was dat het ISS plots veel groter leek, terwijl er voor de astronauten toch geen ruimte was bijgekomen. En deze zonnepanelen waren nog maar het begin: er kwamen er vier keer zoveel!

Destiny

De laatste grote module die toegevoegd werd vóór het eerste bezoek van Frank De Winne was de Amerikaanse labomodule Destiny. Deze is het hart van het ISS op het gebied van onderzoek en experimenten. Ook Frank De Winne werkte tijdens zijn weekje in het ISS in deze module.

 

Links: Hier zien we het ruimtestation met de pas toegevoegde grote zonnepanelen. Zoals je ziet kunnen die worden gedraaid om zoveel mogelijk zonne-energie op te vangen. [Foto: NASA]
Rechts: Met behulp van de robotarm wordt de labomodule Destiny uit het laadruim van de spaceshuttle Atlantis gehaald. [Foto: NASA]

Quest

De Quest Airlock is de primaire luchtsluis van het ISS. Hier beginnen de ruimtewandelingen van zowel astronauten en kosmonauten.

Pirs

Dit is een bijkomende aanlegplaats voor Russische Soyuz- en Progress-capsules.

Harmony

Dit is sinds eind 2007 het tweede knooppunt van het ISS. Behalve het huisvesten van een aantal technische installaties wordt deze module ook het aanhechtingspunt van de Europese Columbus en Japanese Kibo labo's. De module bevat ook een aanlegplaats voor de Space Shuttle. Deze door de VS gefinancierde en door Europa gebouwde module was de eerste grote aanwinst sinds het bezoek van Frank De Winne, omdat de uitbouw jarenlang stillag na de ramp met Space Shuttle Columbia.

 

Links: Het ISS, met Harmony (rechts).[Foto: NASA]
Rechts: Op 14 november 2007 werd Harmony aangehecht, de eerste grote verbouwing sinds 2001 [Foto: NASA]

Columbus

Het Europese equivalent van de Destiny-module en de belangrijkste bijdrage van de ESA aan het ISS. Deze algemene laboratoriummodule biedt plaats aan experimenten in verband met biologie, biomedisch onderzoek en vloeistoffysica. Aan de buitenkant bevinden zich verschillende aanhechtingsplaatsen voor buitenboordexperimenten.

 

Links: Het ruimtestation, met de pas aangehechte Columbus module (bovenaan rechts, aansluitend op Harmony). [Foto: NASA]
Rechts: Na heel wat uitstel raakte de Europese Columbus-module op 7 februari 2008 tot bij het ISS. [Foto: NASA]

Experiment Logistics Module

Dit deel van de Japanese Kibo-module biedt vooral opbergplaats en transportmogelijkheden.

Japanese Pressurised Module

Het hart van Kibo en de grootste module van het ISS. Deze labo-module bevat experimenten over ruimtegeneeskunde, biologie, aardobservatie, materiaalproductie, biotechnologie en communicatie. Er is ook een extern platform voor blootstellingsexperimenten en de module heeft een eigen robotarm.

 

Het ISS na de aanhechting van Kibo.[Foto: NASA]
Op 31 mei 2008 leverde Space Shuttle Discovery de Kibo-module af.[Foto: NASA]

Tijdens missie STS-119, in maart 2009, werd door Space Shuttle Discovery de vierde set zonnepanelen afgeleverd. Dit geeft het ISS de meer symmetrische, uiteindelijke vorm die Frank De Winne zal zien opdoemen bij zijn aankomst:


Poisk

De Russische Soyuz-U leverde in november van datzelfde jaar de aanlegmodule MRM2 (bijnaam Poisk) af aan het ISS. Deze is vrijwel identiek aan zijn broertje Pirs. Het was een van de grootste bijdrage van de Russen aan het ISS sinds 2001.

 

Links: Aanhechting van Poisk, bovenop de module is het aandrijfsysteem nog zichtbaar. [Foto: ISS]
Rechts: De binnenkant van de Poiskmodule. U ziet de kosmonauten Kotov en Suraev. [Foto: ISS]

Tranquility en Cupola

De Tranquility en Cupola module werden beide aangehecht in 2010. Tranquility is een moduleplatform dat origineel plaats biedt aan 6 extra aankoppelbare modules, slechts 3 daarvan werden echter in gebruik genomen. 1 van die 3 systemen is de  Cupola module. Dit is in wezen een soort gigantische koepel van 7 ramen van waaruit onderzoekers een beter zicht hebben op de aarde. Het biedt eveneens een beter zicht op de buitenzijde van het ISS zelf.

Links: Een zicht op de Sahara door de ramen van de Cupola module. [Foto: ISS]
Midden: De Cupola module met haar afdekluiken geopend. [Foto: ISS]
Rechts: Tranquility module in haar huidige configuratie met onderaan de Cupola module. [Foto: ISS]

Leonardo

De multifunctionele Leonardo module werd in 2011 door de spaceshuttle Discovery naar het ISS gebracht. Dit was echter niet de eerste keer, want voorheen deed Leonardo dienst als multifunctionele logistieke module om verscheidene ladingen mee te vervoeren. Het mag u dus niet verbazen dat de module nu dient als opslagplaats van reserve-onderdelen, voorraden en afvalstoffen.

Links: Binnenin de Leonardo module zien we duidelijk dat het om een opslagmodule gaat. [Foto: ISS]
Rechts: De buitenzijde van de omgevormde module. [Foto: ISS]

Robonaut 2 (R2)

De eerste robotische astronaut of kortweg robonaut werd al ontwikkeld in 1997. Het doel van de robot was om astronouten te assisteren, hen te ontlasten van banale klusjes of gevaarlijke taken uit te voeren zoals bijvoorbeeld ruimtewandelingen. De Robonaut 1 (R1) werd echter nooit in de ruimte gelanceerd. Hij werd wel ingezet bij ruimteproeven in de woestijn van Arizona. In 2006 komt het project in een stroomversnelling nadat General Motors zich aanbiedt om samen te werken met NASA aan het Robonaut-project. Een jaar later tekende beide partijen een Space Act Agreement zodat ze samen van start konden gaan met het ontwikkelen van de volgende generatie robonauten.

In februari 2010 werd Robonaut 2 (R2) voorgesteld aan het grote publiek. De robot was preciezer, sterker, gevoeliger en vooral ook compacter dan zijn voorganger. Uitgerust met 350 sensoren en 38 processoren is R2 een knap staaltje technologie. Hoewel ontwikkeld als prototype waren de missieleiders zo onder de indruk dat ze ervoor kozen R2 meteen naar het ISS te sturen. Enige aanpassingen waren echter nodig om aan de strikte voorwaarden van het ISS te voldoen. Zo kreeg hij stillere koelers, een brandvertragend omhulsel en een aangepast ‘skelet’ om de invloed van elektromagnetisme te verminderen.

Op 24 februari 2011 was het zover. R2 werd gelanceerd in de Discovery spaceshuttle met missienaam STS-133. Eens aangekomen werd R2 uitvoerig getest en gemonitord of al zijn systemen nog steeds werkten naar behoren. Ook de software moest ter plaatse aangepast worden om te kunnen werken in microgravitatie. Momenteel voert R2 enkele routine klusjes uit op het ISS. Indien hij deze vlot en zonder kleerscheuren doorloopt zou hij uitgerust kunnen worden met een onderstel dat hem toelaat doorheen het ganse ISS te bewegen. Hiervoor wil NASA dit jaar al speciale ‘klimbenen’ en een batterijpakket leveren aan het ISS. Voorlopig blijft de R2 nog gestationeerd in de Amerikaanse Destiny module. 

 

Links: Astronaut Don Pettit installeert de R2 in het Destiny laboratorium. [Foto: NASA]
Rechts: R2 meet autonoom de luchtsnelheid met behulp van de nodige instrumenten, wel nog onder toezicht van onderzoekers op aarde. [Foto: NASA]   

AMS-02

De alfa-magnetische-spectrometer die in mei 2011 aan het ISS bevestigd werd, is een experiment uit het vakgebied van de deeltjesfysica. Het is ontwikkeld om verschillende soorten vreemde materie op te sporen door middel van de detectie van kosmische stralen. Het moet onderzoekers op aarde helpen bij hun onderzoeken naar het universum en hopelijk ook het bewijs leveren van het bestaan van donkere materie en antimaterie.

Links: Het ISS met erbovenop de spectrometer geïstalleerd. [Foto: ISS]
Rechts: 3D-interpretatie van de spectrometer. [Foto: ISS]

Waar is het ISS?

De hoogte van het ISS

Op het ISS lijkt Frank De Winne enorm ver van ons verwijderd. In werkelijkheid valt die afstand nogal mee: op zijn training in Moskou was Frank verder van huis dan op het ISS wanneer dat boven ons hoofd voorbijvliegt!

De meeste satellieten vliegen in een baan van ongeveer 300 km hoog. Dat is niet verder dan de afstand tussen Brussel en Parijs. Deze satellieten vliegen erg snel rond de aarde: het ISS doet er ongeveer 90 minuten over.

Ter vergelijking: onze maan draait op ongeveer 300.000 km rond de aarde. Dat is dus 1000 keer zo ver!

De baan van het ISS

Satellieten in een lage baan vliegen in 90 minuten over de aarde, maar ze doen dat niet in een rechte lijn. Ze komen ook niet elke keer boven dezelfde plaats op aarde.

De projectie baan van een satelliet op het aardoppervlak is golvend, zoals een sinusfunctie. Dat komt doordat de meeste satellieten niet vanop de evenaar worden gelanceerd. Daardoor staat hun baanvlak schuin op het vlak van de evenaar. Dat heeft het voordeel dat ze een veel groter deel van het aardoppervlak bestrijken.

Terwijl de satelliet rond de aarde zweeft, beweegt de aarde zelf natuurlijk ook. Na Eén baan rondom de planeet is de aarde daardoor een klein stukje opgeschoven, zodat de satelliet niet opnieuw boven hetzelfde stukje aardoppervlak komt. Door de verschillende banen op te tellen kan een satelliet zo een volledig beeld van de aardstrook waarover hij vliegt in beeld nemen.

Er zijn ook satellieten die wèl steeds boven hetzelfde stukje aarde hangen: de geostationaire satellieten. Die zitten in een veel hogere baan, op 36 000 km boven het aardoppervlak. Op die hoogte draaien ze even snel als de aarde. Dat is erg handig voor communicatiesatellieten.

Is er iets onduidelijk? Heb je een fout gevonden? Mail ons!