สถานีอวกาศนานาชาติ

   

สถานีอวกาศนานาชาติ เดือนสิงหาคม พ.ศ. 2548

โครงสร้างของสถานีอวกาศนานาชาติ กันยายน 2006

สถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station ตัวย่อ ISS) เป็นสถานีอวกาศที่ใช้คนควบคุม ถูกประกอบขึ้นในวงโคจรของโลก ลอยอยู่ในวงโคจรต่ำของโลก สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจากพื้นโลก ลอยอยู่ที่ความสูงระดับ 350-460 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเฉลี่ย 27,700 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โคจรรอบโลก 15.77 รอบต่อวัน เป็นโครงการร่วมกันระหว่างหน่วยงานด้านอวกาศ 5 หน่วยจากชาติต่างๆ ได้แก่ องค์การนาซา (สหรัฐอเมริกา), Russian Federal Space Agency (RKA, รัสเซีย), Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA, ญี่ปุ่น), Canadian Space Agency (CSA, แคนาดา) และ European Space Agency (ESA, สหภาพยุโรป)^[1]

สถานีอวกาศนานาชาติ เป็นโครงการที่เกิดขึ้นแทนโครงการสถานีอวกาศของแต่ละชาติ เช่น สถานีอวกาศมีร์ 2 ของรัสเซีย, สถานีอวกาศฟรีดอมของสหรัฐ, โครงการโคลัมบัสของสหภาพยุโรป

สถานีอวกาศนานาชาติยังก่อสร้างไม่เสร็จสมบูรณ์ดี และมีเป้าหมายแล้วเสร็จในปี 2010 และจะถูกใช้งานจนถึงปี 2016

ตั้งแต่ลูกเรือชุดแรกขึ้นไปอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติเมื่อวันที่ 2 พฤศจิกายน ค.ศ. 2000 จะมีมนุษย์อย่างน้อย 2 คนอยู่บนสถานีอวกาศเสมอ ตอนนี้ลูกเรือชุดที่ 16 ประจำการอยู่ ปัจจุบันสถานีอวกาศนานาชาติมีศักยภาพในการรองรับผู้อาศัยได้มากสุดครั้งละ 3 คน เมื่อโครงการเสร็จสมบูรณ์แล้ว มันจะรองรับได้อย่างน้อยทั้งหมด 6 คนเพื่อที่จะได้ทำวิจัยต่างๆได้ ในช่วงแรกลูกเรือทั้งหมดมาจากหน่วยงานด้านอวกาศของรัสเซียและสหรัฐฯ Thomas Reiter นักบินอวกาศชาวเยอรมันที่เป็นลูกเรือชุดที่ 13 เป็นลูกเรือคนแรกที่มาจากหน่วยงานอวกาศอื่น สถานีอวกาศนานาชาติมีนักบินอวกาศจาก 15 ประเทศมาเยี่ยมชมแล้ว

สถานีอวกาศนานาชาติ เป็นสิ่งก่อสร้างที่แพงที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้าง^[2]

[แก้] โมดูลที่ได้รับการปรับความดัน

สถานีอวกาศนานาชาติยังอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง เมื่อสร้างเสร็จแล้วมันจะประกอบด้วยโมดูลที่ได้รับการปรับความดันทั้งหมด 14 โมดูล มีปริมาตรรวมทั้งหมดประมาณ 1,000 ลูกบาศก์เมตร โมดูลเหล่านี้ประกอบด้วยห้องทดลอง ส่วนเชื่อมต่อ โหนด และส่วนอยู่อาศัย ตอนนี้มีโมดูล 8 โมดูลอยู่ในวงโคจรแล้ว อีก 6 โมดูลยังคงรอการส่งขึ้นมา โมดูลแต่ละโมดูลจะถูกขนขึ้นมาด้วยกระสวยอวกาศ จรวดโปรตอน และจรวดโซยูซ ดังตารางข้างล่างนี้

โมดูล	วันที่ปล่อย	ยานขนส่ง	วันที่เชื่อมต่อ	มวล	เที่ยวบิน	วัตถุประสงค์	รูป	รูปหลังเชื่อมกับสถานี
Zarya (FGB)	20 พฤศจิกายน ค.ศ. 1998	Proton-K	-	19,323 กก.	1A/R	ผลิตกระแสไฟฟ้า ขับเคลื่อน และนำทางการประกอบในช่วงต้น ตอนนี้ทำหน้าที่เป็นโมดูลสำหรับเก็บของทั้งด้านในโมดูลและถังน้ำมันด้านนอก)
Unity (โหนด 1)	4 ธันวาคม ค.ศ. 1998	Space Shuttle Endeavour, STS-88	7 ธันวาคม ค.ศ. 1998	11,612 กก.	2A
Zvezda (โมดูลบริการ)	12 กรกฎาคม ค.ศ. 2000	Proton-K	26 กรกฎาคม ค.ศ. 2000	19,051 กก.	1R
Destiny (ห้องทดลองสหรัฐฯ)	7 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2001	ยานขนส่งอวกาศแอตแลนติส, STS-98	10 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2001	14,515 กก.	5A
Quest (Joint Airlock)	12 กรกฎาคม ค.ศ. 2001	ยานขนส่งอวกาศแอตแลนติส, STS-104	14 กรกฎาคม ค.ศ. 2001	6,064 กก.	7A
Pirs (Docking Compartment)	14 กันยายน ค.ศ. 2001	Soyuz-U	16 กันยายน ค.ศ. 2001	3,630 กก.	4R
Harmony (โหนด 2)	23 ตุลาคม ค.ศ. 2007	กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี, STS-120	14 พฤศจิกายน ค.ศ. 2007	13,608 กก.	10A
Columbus (ห้องทดลองยุโรป)	7 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2008[3]	ยานขนส่งอวกาศแอตแลนติส, STS-122	11 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2008	12,800 กก.	1E
Experiment Logistics Module (JEM-ELM)	11 มีนาคม ค.ศ. 2008	Space Shuttle Endeavour, STS-123	12 มีนาคม ค.ศ. 2008	4,200 กก.	1J/A
Japanese Pressurized Module (JEM-PM)	25 พฤษภาคม ค.ศ. 2008	กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี, STS-124	TBD	15,900 กก.	1J	ยังไม่ได้ปล่อย
Multipurpose Laboratory Module	ธันวาคม ค.ศ. 2008	Proton-K	TBD	21,300 กก.	3R	ยังไม่ได้ปล่อย
Docking Cargo Module	ค.ศ. 2010	Space Shuttle Endeavour, STS-131	TBD	4,700 กก.	ULF4	ยังไม่ได้ปล่อย
โหนด 3	ค.ศ. 2010	กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี, STS-132	TBD	14,311 กก.	20A	ยังไม่ได้ปล่อย
Cupola	ค.ศ. 2010	กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี, STS-132	TBD	1,800 กก.	20A	ยังไม่ได้ปล่อย

[แก้] ระบบหลัก

แผงรับแสงอาทิตย์ของสถานีอวกาศนานาชาติ

[แก้] ระบบจ่ายพลังงาน

แหล่งพลังงานหลักของสถานีอวกาศนานาชาติคือดวงอาทิตย์ แผงรับแสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ก่อนที่จะมีการติดตั้งเที่ยวบินที่ A4 (เมื่อวันที่ 30 พฤศจิกายน ค.ศ. 2000) แหล่งพลังงานหลักของสถานีมาจากแผงดวงอาทิตย์ของรัสเซียที่ติดอยู่กับส่วน Zarya และส่วน Zvezda ส่วนของรัสเซียใช้ไฟกระแสตรง 28 โวลต์ ส่วนที่เหลือของสถานีใช้ไฟฟ้าที่ได้จากโซลาเซลล์ที่ติดกับโครงยึดโดยให้ไฟฟ้ากระแสตรงตั้งแต่ 130 ถึง 180 โวลต์ พลังงานไฟฟ้าจะถูกทำให้คงที่อยู่ที่ระดับ 160 โวลต์และแปลงให้อยู่ในระดับที่ผู้ใช้ต้องการคือ 124 โวลต์ สถานีทั้งสองส่วนสามารถใช้พลังงานร่วมกันได้โดยอาศัยตัวแปลง หลังจากที่เลิกใช้ Russian Science Power Platform แล้ว ส่วนของรัสเซียจะใช้พลังงานที่ได้จากแผงดวงอาทิตย์ของสหรัฐฯ^[4]

แผงดวงอาทิตย์จะหันหน้าเข้าสู่ดวงอาทิตย์เพื่อให้รับพลังงานได้มากที่สุด แผงดวงอาทิตย์มีพื้นที่ 375 ตารางเมตร และยาว 58 เมตร วงแหวนอัลฟาจะปรับแผงดวงอาทิตย์ให้หันหน้าเข้าสู่ดวงอาทิตย์ในการโคจรแต่ละรอบ วงแหวนบีตาจะปรับมุมของดวงอาทิตย์กับระนาบการโคจร นอกจากนี้ยังมีการใช้ Night Glider mode เพื่อลดแรงลากของยานโดยการหมุนแผงดวงอาทิตย์ให้ชี้ไปในทิศการเคลื่อนที่ของยาน

[แก้] ระบบสนับสนุนการดำรงชีพ

ระบบสนับสนุนการดำรงชีพของสถานีทำหน้าที่หลายๆอย่าง เช่น ควบคุมความดันอากาศ ระดับออกซิเจน น้ำ ระบบดับเพลิง และอื่นๆอีกมากมาย ระบบ Elektron ทำหน้าที่สร้างออกซิเจนไปทั่วสถานี สิ่งสำคัญที่สุดที่ทำให้มนุษย์อยู่บนนี่ได้ก็คืออากาศ นอกจากนี้ระบบยังทำหน้าที่จัดการกับของเสียของลูกเรือ ตัวอย่างเช่น ระบบจะทำการรีไซเคิลน้ำที่ได้จากอ่าง ที่อาบน้ำ โถปัสสาวะ มีการใช้ถ่านกัมมันต์เพื่อกำจัดของเสียในอากาศที่เกิดจากเมตาบอลิซึมของมนุษย์

[แก้] ระบบควบคุมทิศทาง

สถานีมีกลไกการควบคุมทิศทางอยู่สองกลไก โดยปกติยานจะใช้ไจโรสโคปหลายตัวช่วยรักษาทิศทาง ในกรณีที่ไจโรสโคปอิ่มตัวแล้ว (รับโมเมนตัมจนถึงระดับที่ไม่สามารถรับเพิ่มได้อีกแล้ว) ระบบควบคุมทิศทางของรัสเซียจะทำงานโดยใช้ตัวปรับทิศทำการปรับทิศทางของยาน และให้ไจโรสโคปคลายโมเมนตัมเพื่อจะได้ใช้ได้ใหม่อีกครั้ง

[แก้] ระบบควบคุมความสูง

สถานีอวกาศนานาชาติรักษาความสูงอยู่ที่ระดับ 278 กิโลเมตรถึง 460 กิโลเมตร ความสูงของสถานีจะลดลงอยู่เรื่อยๆเนื่องจากแรงลากในชั้นบรรยากาศและแรงโน้มถ่วงของโลก มันจึงต้องทำการปรับความสูงทุกๆปี กราฟความสูงแสดงให้เห็นว่าความสูงของมันลดลง 2.5 กิโลเมตรต่อเดือน การเพิ่มความสูงทำโดยใช้ส่วนเพิ่มความสูงที่ติดอยู่ที่ส่วน Zvezda หรืออาจใช้ยานลำเลียง Progress แล้วใช้เวลาประมาณสองรอบวงโคจร (สามชั่วโมง) เพื่อเพิ่มความสูงอีกหลายกิโลเมตร ขณะที่มันกำลังถูกก่อสร้าง ความสูงของมันจะอยู่ในระดับต่ำมาก เพื่อให้กระสวยอวกาศจากพื้นโลกขนส่งของไปยังสถานีได้อย่างสะดวก

[แก้] การวิจัยทางวิทยาศาสตร์

เป้าหมายหนึ่งของสถานีอวกาศนานาชาติ คือการทำการทดลองที่จำเป็นต้องทำบนสถานีอวกาศ การวิจัยสาขาหลักได้แก่ ชีววิทยา (การวิจัยทางแพทย์และเทคโนโลยีทางชีววิทยา) ฟิสิกส์ (กลศาสตร์ของไหล วัสดุศาสตร์ และควอนตัมฟิสิกส์) ดาราศาสตร์ (รวมถึงจักรวาลวิทยา) และอุตุนิยมวิทยา รัฐบัญญัติ NASA Authorization ค.ศ. 2005 กำหนดให้สถานีอวกาศส่วนของสหรัฐฯ เป็นห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสหรัฐฯที่มีเป้าหมายเพื่อใช้ประโยชน์จากสถานีอวกาศโดยภาครัฐและเอกชน ตั้งแต่ปี 2007 เป็นต้นมา มีการทดลองไม่กี่การทดลองนอกจากการทดลองเกี่ยวกับผลกระทบจากสภาวะไร้น้ำหนักต่อร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ภายในปี 2010 นี้ จะมีโมดูลเกี่ยวกับการวิจัยขึ้นไปติดตั้งอีกสี่โมดูล คาดว่าจะมีการวิจัยที่ละเอียดมากกว่านี้

[แก้] ขอบเขตของการวิจัย

เป้าหมายหนึ่งของการวิจัยเกี่ยวกับชีววิทยา คือการทำความเข้าใจกับผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ที่อยู่ในอวกาศเป็นเวลานาน เช่น การเสื่อมของกล้ามเนื้อและกระดูก และศึกษาเกี่ยวกับของไหลในร่างกายมนุษย์ ซึ่งจะทำให้ได้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อการตั้งถิ่นฐานในอวกาศและการเดินทางในอวกาศเป็นเวลานาน ข้อมูลล่าสุดพบว่าเนื้อเยื่อสามมิติของมนุษย์สามารถเติบโตได้ในสภาวะไร้น้ำหนัก และผลึกโปรตีนรูปร่างประหลาดก็สามารถก่อตัวขึ้นได้ในสภาวะนี้ นาซ่ากล่าวว่าจะศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้

นาซ่าจะศึกษาปัญหาฟิสิกส์เด่นๆ เช่น กลศาสตร์ของไหลในสภาพไร้น้ำหนักที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก นักวิจัยจะทำความเข้าใจกับของไหลโดยละเอียดในอนาคต นักวิทยาศาสตร์สนใจที่จะศึกษาการรวมตัวของของไหลบนอวกาศที่ไม่สามารถผสมกันได้ดีบนโลก เพราะของไหลในอวกาศสามารถรวมตัวกันได้เกือบสนิทโดยไม่ขึ้นกับน้ำหนักที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์หวังจะได้รับข้อมูลใหม่ๆเกี่ยวกับสถานะของสสาร (เน้นในเรื่องสารตัวนำยิ่งยวด) โดยการตรวจสอบปฏิกิริยาบนอวกาศที่ดำเนินไปช้ากว่าบนโลกเพราะความโน้มถ่วงและอุณหภูมิที่ต่ำ

นอกจากนี้ นักวิจัยต่างก็หวังที่จะศึกษากระบวนการเผาไหม้ในสภาพที่แรงโน้มถ่วงน้อยกว่าบนโลก เพื่อค้นหาหนทางพัฒนาประสิทธิภาพการเผาไหม้ อันจะเกิดผลดีต่อเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะใช้สถานีอวกาศเพื่อตรวจสอบละออง โอโซน ไอน้ำ และออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลก และรังสีคอสมิก ฝุ่นอวกาศ ปฏิสสาร และสสารมืดในจักรวาล

เป้าหมายระยะยาวของการวิจัยก็คือการพัฒนาเทคโนโลยีที่จำเป็นต่อการสำรวจอวกาศและดาวเคราะห์โดยใช้มนุษย์เป็นผู้สำรวจ การตั้งถิ่นฐานในอวกาศ (รวมถึงระบบสนับสนุนการดำรงชีพ ระบบเตือนภัย และการเฝ้าระวังสิ่งแวดล้อมในอวกาศ) หาหนทางใหม่ในการรักษาโรค หาวิธีสร้างวัสดุที่มีประสิทธิภาพ สร้างเครื่องมือวัดที่เที่ยงตรงมากขึ้นที่ไม่สามารถสร้างได้บนโลก และทำความเข้าใจกับจักรวาลให้มากขึ้น

[แก้] เบ็ดเตล็ด

[แก้] การท่องเที่ยวอวกาศ

ตั้งแต่ปี 2007 เป็นต้นมา มีนักท่องเที่ยวขึ้นไปบนสถานีอวกาศทั้งหมด 5 คน โดยจ่ายเงินคนละประมาณ 25 ล้านเหรียญสหรัฐฯ

[แก้] สภาวะเกือบไร้แรงโน้มถ่วง

สถานีอวกาศได้รับแรงโน้มถ่วงประมาณ 88% ของแรงโน้มถ่วงที่ระดับน้ำทะเล สภาวะไร้น้ำหนักภายในยานเกิดขึ้นเนื่องจากการตกอย่างอิสระของสถานีอวกาศ ซึ่งเป็นไปตามหลักความสมมูล อย่างไรก็ตาม สภาพในยานยังคงเป็นสภาวะ"เกือบ"ไร้น้ำหนัก ไม่ใช่ สภาวะไร้น้ำหนักอย่างสิ้นเชิง เพราะมีแรงสี่แรงที่รบกวนดังนี้

• แรงลากที่เกิดจากชั้นบรรยากาศที่หลงเหลืออยู่
• การสั่นที่เกิดจากเครื่องยนต์และลูกเรือบนสถานีอวกาศ
• การปรับการโคจรโดยไจโรสโคปและเครื่องปรับทิศทาง
• การแยกจากศูนย์กลางมวลที่แท้จริงของสถานี ทำให้เกิดความโน้มถ่วงที่ระดับ 2 ในพันล้านส่วนของแรงโน้มถ่วงบนโลก

[แก้] เขตเวลา

สถานีอวกาศนานาชาติใช้เวลาสากลเชิงพิกัด (UTC, บางครั้งเรียกว่า GMT) เป็นตัวกำหนดวัน หน้าต่างจะปิดในเวลาที่ควรจะเป็นกลางคืน เพื่อสร้างบรรยากาศความมืดเนื่องจากสถานีอวกาศจะต้องพบดวงอาทิตย์ขึ้น/ตกถึง 16 ครั้งต่อวัน โดยทั่วไป ลูกเรือจะตื่นเวลา 7:00 UTC ทำงานประมาณสิบชั่วโมงในวันจันทร์ถึงศุกร์ และทำงานห้าชั่วโมงในวันเสาร์ ในระหว่างภารกิจขนส่ง ลูกเรือมักจะใช้เวลาตามเวลาปล่อยยาน แต่เนื่องจากเวลาปล่อยยานกับเวลา UTC มักไม่ค่อยตรงกัน ลูกเรือจึงต้องปรับเวลานอนก่อนที่ยานจะมาถึงและหลังจากที่ออกไปแล้ว

[แก้] ดูเพิ่ม

• สถานีอวกาศมีร์

[แก้] อ้างอิง

1. ^ มี 10 ประเทศที่เข้าร่วม; ออสเตรีย ฟินแลนด์ ไอร์แลนด์ โปรตุเกส และสหราชอาณาจักร เลือกที่จะไม่เข้าร่วม; กรีซและลักเซมเบิร์กเข้าร่วมกับ ESA ในเวลาต่อมา. ESA - Human Spaceflight and Exploration - European Participating States. ESA. เรียกข้อมูลวันที่ 2005-07-03 (อังกฤษ)
2. ^ Astronomy IE. NASA (ไม่ทราบวันที่). เรียกข้อมูลวันที่ 2008-03-14
3. ^ Chris Bergin (2008-01-10). PRCB plan STS-122 for NET Feb 7 - three launches in 10-11 weeks. NASASpaceflight.com. เรียกข้อมูลวันที่ 2008-01-12
4. ^ Boeing: Integrated Defense Systems - NASA Systems - International Space Station - Solar Power. Boeing. เรียกข้อมูลวันที่ 2006-06-05 (อังกฤษ)