Estación espacial

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Estación Espacial Internacional, 16 de octubre de 2002.

Una estación espacial es una construcción artificial diseñada para hacer actividades en el espacio exterior, con diversos fines. Se distingue de otra nave espacial tripulada por su carencia de un sistema de propulsión principal (en lugar de eso, otros vehículos son utilizados como transporte desde y hacia la estación), y de medios de aterrizaje. Por su diseño, las estaciones espaciales están destinadas a orbitar la Tierra (en órbita terrestre baja), o el cuerpo celeste donde hayan sido puestas en órbita. En septiembre de 2016 tres estaciones espaciales se encuentran en órbita: la Estación Espacial Internacional, que está permanentemente tripulada, Tiangong-1 de China (fuera de control) y Tiangong-2 (lanzado el 15 de septiembre de 2016, no permanentemente tripulado).[1][2]​ Las estaciones anteriores incluyen la serie Almaz y Salyut, Skylab, y más recientemente Mir.

Las estaciones espaciales de hoy dia son plataformas de investigación, utilizadas para estudiar los efectos a largo plazo del vuelo espacial sobre el cuerpo humano. Asimismo, sirven como plataforma para albergar laboratorios donde se realizan numerosos y prolongados estudios científicos sobre aspectos que pueden ser útiles en otros vehículos espaciales. Permitiendo una mayor duración que la permitida en otros tipos de vehículos espaciales. Cada miembro de la tripulación se queda a bordo de la estación durante semanas o meses, aunque rara vez más de un año. Desde el desafortunado vuelo del Soyuz 11 al Salyut 1, todos los records de vuelo espacial tripulado han sido establecidos a bordo de estaciones espaciales. El record de duración para un solo vuelo espacial es de 437,7 días, establecido por Valeriy Polyakov a bordo de Mir de 1994 a 1995. A partir de 2016, cuatro astronautas han completado misiones individuales de alrededor de un año, todas a bordo de Mir.

Las estaciones espaciales también se han utilizado para fines militares y civiles. La última estación espacial de uso militar fue Salyut 5, que fue utilizado por el programa Almaz de la Unión Soviética en 1976 y 1977.[3]

Historia[editar]

Las estaciones espaciales han sido previstas desde al menos 1869, cuando el estadounidense Edward Everett Hale escribió "The Brick Luna" (La luna ladrillo) en la cual imaginaba una base espacial esférica construida con ladrillos.[4]​ El primero en hacer una seria consideración a las estaciones espaciales fue el ruso Konstantin Tsiolkovsky y ya en el siglo XX, aproximadamente dos décadas más tarde el alemán Hermann Oberth.[4]​ En 1929 el esloveno Herman Potočnik fue el primero en imaginar una estación espacial con forma de "rueda giratoria" para, por la fuerza centrífuga crear gravedad artificial.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los científicos alemanes investigaron el concepto teórico de un arma orbital basado en una estación espacial. Siguiendo la idea de Oberth de un arma basada en el espacio, la llamada "arma sol" era un concepto de una estación espacial en órbita alrededor de la Tierra a una altura de 8200 kilómetros, con un arma que iba a utilizar la energía del sol.[5]

En 1951, ya instalado en Estados Unidos Wernher von Braun publicó su diseño para una estación espacial rueda giratoria, haciendo referencia a la idea de Potočnik -. Sin embargo estos conceptos nunca dejaron la etapa de concepto durante el siglo XX.[4]

Durante el mismo tiempo que von Braun seguía las ideas de Potočnik, las agencias de diseño soviético - principalmente la de Vladimir Chelomey proseguían las ideas de Tsiolkovsky como el proyecto OKB-52. El trabajo para concretar la OKB-52 llevaría conjuntamente al programa Almaz y a la primera estación espacial: la Salyut 1. El hardware desarrollado por los soviéticos sentó las bases para las estaciones espaciales Salyut y Mir, y es aún hoy una parte considerable de la estación espacial ISS.

En la década de 1960 se pusieron en marcha diversos proyectos de investigación de cara a lanzar una estación espacial, como el proyecto del Manned Orbital Laboratory estadounidense. Sin embargo la primera estación no llegaría hasta 1971, con la soviética Saliut 1. Dentro del programa Saliut, lanzado entre 1971 y 1982, se incluyeron incluyendo cinco estaciones espaciales civiles del tipo DOS y cuatro militares del tipo Almaz. De este segundo tipo, la primera estación operativa fue la OPS-2 (llamada también Salyut 3), lanzada en 1974. La primera estación estadounidense fue la Skylab, derivada del programa Apolo y lanzada en 1973. Desde el vuelo de la misión Apolo-SL 4 en la estación Skylab, que permaneció en el espacio 84 días, todos los récords de permanencia en naves tripuladas han sido logrados a bordo de estaciones espaciales soviéticas.

La Saliut 6 marcó un nuevo récord de permanencia en 1980, con la misión de la Soyuz 35, que permaneció 185 días en el espacio y la Saliut 7 en 1984, con una misión de 237 días de duración. La estación espacial soviética Mir, cuya construcción empezó en 1986, permitió continuar con la realización de misiones de larga duración, consiguiendo el cosmonauta Valeri Poliakov el récord de permanencia en el espacio en un solo viaje, pasando 437 días y 18 horas en la estación entre 1994 y 1995.

En 2010 la Estación Espacial Internacional (proyecto internacional cuya construcción comenzó en 1998) efectuó el relevo de la Mir, como el vehículo espacial que había estado durante más tiempo (3644 días) ininterrumpidamente tripulado por seres humanos. Antiguas y actuales estaciones espaciales:

Además, Bigelow Aerospace desarrolla comercialmente módulos de hábitat inflables, con la intención de ser usados para la construcción de estaciones espaciales.

Se han propuesto algunos diseños de estación espacial que se pretende sean hábitadas a largo plazo espaciales para gran número de personas, en esencia "ciudades en el espacio" donde la gente tendría sus hogares. Hasta ahora esos diseños son solo hipotéticos, y nunca fueron seriamente considerados para emplearlos realmente.

Habitabilidad[editar]

Astronauts peer out of Destiny Laboratory, 2001

Estas estaciones tienen varios problemas que limitan su habitabilidad a largo plazo, tales como tasas de reciclaje muy bajas, niveles de radiación relativamente altos y la perdida de peso. Algunos de estos problemas causan malestar y efectos a largo plazo en la salud. En el caso de las llamaradas solares, todos los habitantes actuales están protegidos por el campo magnético de la Tierra, y están por debajo de los Cinturones de Van Allen.

En un futuro, los hábitats espaciales pueden intentar abordar estos problemas y a su vez se podrían destinar a la ocupación a largo plazo. Algunos diseños incluso podrían acomodar a un gran número de personas, esencialmente "ciudades en el espacio", donde la gente haría su residencia. Todavía no se ha construido un diseño de este tipo, ya que incluso para una pequeña estación, los actuales costos del lanzamiento (2016) no son económicamente ni políticamente viables.

Para poder lidiar con estos costos, una posible solución podría ser construir un gran número de cohetes (economías de escala), emplear cohetes reutilizables, Utilización de Recursos In Situ, o métodos de lanzamiento espacial no-cohete tales como ascensores espaciales. Por ejemplo, en 1975 la NASA publicó uno de sus estudios históricos más ambiciosos, en el explicaban una estación espacial conceptual de 10000 personas. Se proponía buscar la habitabilidad a largo plazo mediante la gravedad artificial y suficiente masa en el espacio para permitir un alto blindaje de radiación. Esta se visionó como una futura base de conductores de masa lanzando 600 veces su propia masa en material lunar acumulándolo durante años.[6]

Arquitectura[editar]

Una estación espacial es un sistema complejo con muchos subsistemas interrelacionados en mayor o menor medida. Por esta razón, los subsistemas son diseñados tomando en cuenta su compatibilidad y acoplamiento con cada uno de los otros. Además, todos los subsistemas deben ser seguros y funcionar adecuadamente.

Los subsistemas principales de una estación espacial son:

  1. Estructura
  2. Energía eléctrica.
  3. Control térmico.
  4. Determinación de la altitud y control.
  5. Navegación orbital y propulsión.
  6. Automatización y robótica.
  7. Computación y comunicaciones.
  8. Soporte medioambiental y de vida.
  9. Instalaciones de la tripulación.
  10. Transporte de tripulación y de cargas.

Microbiología ambiental[editar]

Los mohos que se desarrollan a bordo de las estaciones espaciales pueden producir ácidos que degradan el metal, el vidrio y el caucho.[7]

Lista de estaciones espaciales ocupadas, con estadísticas[editar]

Estación espacial Imagen Lanzada Reentrada Días en uso Total tripulación
y visitantes
Visitas Masa
(kg)
En órbita Ocupada Pilotada Sin piloto
Saliut 1 RP1357 p64 Salyut 1 19 de abril de 1971
01:40:00 UTC
11 de octubre de 1971 175 24 3 2 0 18.425
Skylab Skylab and Earth Limb - GPN-2000-001055.jpg 14 de mayo de 1973
17:30:00 UTC
11 de julio de 1979
16:37:00 UTC
2.249 171 9 3 0 77.088
Saliut 3 Salyut 3 drawing.png 25 de junio de 1974
22:38:00 UTC
24 de enero de 1975 213 15 2 1 0 18.500
Saliut 4 Salyut-4 diagram.gif 26 de diciembre de 1974
04:15:00 UTC
3 de febrero de 1977 770 92 4 2 1 18.500
Saliut 5 22 de junio de 1976
18:04:00 UTC
8 de agosto de 1977 412 67 4 2 0 19.000
Saliut 6 Salyut 6 drawing 29 de septiembre de 1977
06:50:00 UTC
29 de julio de 1982 1.764 683 33 16 14 19.000
Saliut 7 Salyut 7 y Cosmos 1686 19 de abril de 1982
19:45:00 UTC
7 de febrero de 1991 3.216 816 26 12 15 19.000
Mir Mir on 12 June 1998edit1.jpg 19 de febrero de 1986
21:28:23 UTC
23 de marzo de 2001
05:50:00 UTC
5.511 4.594 137 39 68 124.340
Estación Espacial Internacional ISS after STS-118 in August 2007.jpg 20 de noviembre de 1998 Actualmente en órbita 3,883 3,209 216 47 37 286.876
Tiangong 1 Tiangong 1 drawing.png 29 de septiembre de 2011 Actualmente en órbita
Posiblemente en 2016
8.506
Tiangong-2 Tiangong 2 space laboratory model.jpg 15 de septiembre de 2016 Actualmente en órbita
8.500

La suma de tripulación y visitantes no se puede diferenciar.

  • Datos de la Estación Espacial Internacional al 29 de mayo de 2009

Parte de un ascensor espacial[editar]

Una estación espacial puede ser el contrapeso de un ascensor espacial, o bien situarse en un punto del cable, como a 35786 km para tener condiciones de microgravedad. En este último caso, otra estación (o un asteroide, o cualquier elemento con masa suficiente) será necesaria como contrapeso.

Proyectos Cancelados[editar]

  • Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos Manned Orbiting Laboratory (MOL) proyecto, el cual estaba destinado a emplear elementos de la existente nave Gemini. Fue cancelado en 1969 aproximadamente un año antes del primer test de vuelo planeado; Esto era inusual al ser un proyecto explícitamente militar, al contrario que el programa soviético Almaz, que estaba fuertemente entrelazado con, y ocultado por, el programa contemporáneo de Salyut.
  • Se fabrico una segunda unidad Skylab, bautizada como "Skylab B", esta sería una estación espacial de reserva. Debido a los altos costos del aprovisionamiento de vehículos de lanzamiento y el deseo de la NASA de cesar las operaciones del Saturn y el Apollo a tiempo para prepararse para el transbordador espacial que estaba a punto de entrar en servicio, nunca fue volado. El casco ahora se puede ver en el museo nacional del aire y del espacio, en Washington DC.
  • Un número adicional de Saliuts se fabricaron, como copias de seguridad o como objetos de vuelo. Estos fueron cancelados más tarde.
  • El programa de la Estación Espacial "Freedom" de los EE. UU., Que a pesar de estar en desarrollo durante diez años, nunca fue lanzado. Este programa espacial evolucionó hacia la Estación Espacial Internacional.
  • La estación Soviética/Rusa Mir-2, la cual nunca fue construida, tuvo algunos de sus elementos incorporados a la Estación Espacial Internacional.
  • La "Industrial Space Facility" fue una estación espacial propuesta en la década de 1980 que debía ser financiada con fondos privados. El proyecto fue cancelado cuando la empresa creada para construirlo, Space Industries Incorporated, no pudo obtener financiación del gobierno de los Estados Unidos.[8]
  • El proyecto europeo Columbus planeaba crear una pequeña estación espacial atendida por el transbordador Hermes. Se desarrolló en el módulo ISS Columbus.

Desarrollos Futuros[editar]

  • Se espera que China lance el laboratorio espacial llamado Tiangong 3 después del 2016. Posteriormente lanzará una estación espacial de 60 toneladas de tres módulos para 2020.[9]​ El Proyecto "921-2" es el nombre dado por la República Popular de China para los planes de crear una estación espacial tripulada. Se pide al público que presente sugerencias de nombres y símbolos para adornar la prevista estación espacial china. [10]
  • En abril de 2008, la Agencia Espacial Rusa propuso la construcción de un astillero de construcción orbital (OPSEK) para naves espaciales demasiado pesadas para lanzarse directamente desde la Tierra. No comenzaría la construcción ni terminaría hasta después del desmantelamiento de la Estación Espacial Internacional. [11]​ Este plan fue descrito a los socios del ISS por Anatoly Perminov el 17 de junio de 2009.[12]
  • Excalibur Almaz, una compañía internacional con sede en la Isla de Man (Islas Británicas) y encabezada por Arthur Dula, está desarrollando un sistema integrado por un vehículo espacial reutilizable y una estación espacial basada en la tecnología de las estaciones militares soviéticas "Almaz".[13]​ En este esfuerzo, Excalibur-Almaz está trabajando cooperativamente con una corporación rusa con una gran tradición en la tecnología aeroespacial, la asociación militar-industrial "Mashinostroyenia".[14]
  • A partir de 2015, la NASA comenzo a desarrollar hábitats espaciales subterraneos (DSH) en el marco de las nuevas tecnologías espaciales para asociaciones de exploración (NextSTEP) para más allá de la órbita terrestre (BEO) y vehículos de transferencia.[15]

Ficción[editar]

  • Una gran parte de la literatura y películas de ciencia ficción se desarrollan en estaciones espaciales. Un ejemplo notable es .Babylon 5, una serie que se desarrolla en una estación espacial en los años 2258-2262. En las series de Star Trek aparecen varios tipos de estaciones. La estación Deep Space Station K-7 era motivo de una disputa planetaria. La estación Earth Station McKinley operó como hangar de reparaciones. De forma similar, Deep Space Nine es una estación pre-eminente en la historia de Star Trek.
  • La novela (y posterior película) 2001: Una odisea del espacio tiene la Space Station 5 construida como un doble anillo casi completo de 1836 pies de diámetro, revolucionando para generar una gravedad de un sexto. Esta imagen es un icono de las estaciones espaciales en la cultura popular.
  • En la película Moonraker de James Bond una estación espacial sirve como guarida a Hugo Drax y como base para atacar a la tierra usando gas nervioso.
  • En la famosa saga Star Wars aparecen en casi la totalidad de sus películas, cómics y otras, estaciones espaciales, como la Estrella de la Muerte, los Astilleros Kuat y otras plataformas orbitales, de dudosa rigurosidad científica.

Referencias[editar]

  1. Morris Jones (12 de julio de 2011). «Time Enough for Tiangong». SpaceDaily. Consultado el 12 de julio de 2011. 
  2. Barbosa, Rui. «China launches TianGong-1 to mark next human space flight milestone». NASASpaceflight.com. 
  3. Russian Space Stations (wikisource)
  4. a b c The First Space Station, Boy's Life, September 1989.
  5. Science: Sun Gun. Time Magazine. 9 de julio de 1945. 
  6. NASA, 1975: Space Settlements: A Design Study. Retrieved 2011-05-09.
  7. Trudy E.Bell (2007). «Preventing "Sick" Spaceships». 
  8. Kaplan, David (25 de agosto de 2007). «Space station idea was far-out at the time». Houston Chronicle. Consultado el 26 de agosto de 2007. 
  9. Morris Jones (11 de septiembre de 2014). «China's Space Station is Still On Track». SpaceDaily. 
  10. pacedaily.com/reports/Countdown_begins_for_Chineses_space_station_program_999.html Countdown begins for Chineses space station program]
  11. Прогресс: Россия построит на орбите завод по сборке межпланетных кораблей, Lenta.Ru, April 12, 2008. Accessed on April 13, 2008.
  12. This plan was described to ISS partners by Anatoly Perminov June 17, 2009.
  13. Excalibur-Almaz showcases space vehicles and space stations
  14. ExcaliburAlmaz
  15. Doug Messier (11 de agosto de 2016). «A Closer Look at NextSTEP-2 Deep Space Habitat Concepts». Parabolic Arc. Consultado el 14 de agosto de 2016. 

Enlaces externos[editar]

Bibliografía[editar]

  • Neri Vela, Rodolfo (1993). Estaciones espaciales habitadas. México: Atlántida. ISBN 968686802X.