Historia stacji kosmicznych - od pomysłu do realizacji

Kosmos i gwiazdy zawsze pobudzały ludzką wyobraźnię. Jednak mimo ambicji zostania niepodzielnymi władcami wszechświata wciąż raczkujemy, usilnie zastanawiając się jak wstać z kolan. Zanim jednak wylądujemy ponownie na Księżycu i zdecydujemy się na kolonizację innych planet ludzkość musi zmieścić swą ambicję na kilkudziesięciu metrach kwadratowych stacji kosmicznej, która pozwoliłyby pracować w przestrzeni, bez konieczności odbywania długotrwałych podróży z planety matki. Przystanek na drodze do nieznanego.
Edward Everett Hale Edward Everett Hale

Edward Everett Hale - ojciec stacji kosmicznych

Powszechnie uznawany za ojca idei budowy stacji kosmicznych Edward Everett Hale, urodzony w 1822 roku już w 1839 roku ukończył uczelnię Harvarda, aby na przełomie wieków zostać ostatecznie kapelanem amerykańskiego senatu.

Zanim jednak to nastapi Everett Hale przyłoży się do publikacji ponad sześćdziesięciu książek traktujących o podróżach, historii, znaczących osobistościach, kazaniach, oraz... czymś co współcześnie nazwalibyśmy science fiction.

Najbardziej interesujące z naszego punktu widzenia okaże się jednak opowiadanie pt. Brick Moon, publikowane w częściach w magazynie Atlantic Monthly. W utworze pojawia się koncepcja sztucznego satelity.

Edward Everett Hale zmarł w 1909 roku, nie wiedząc, że powołana przez niego do życia idea za ponad 60 lat wykiełkuje i nabierze rzeczywistych wymiarów.

Pierwsze próby

Jedną z najbardziej wpływowych koncepcji mówiących już w sposób "naukowy" i bezpośrednio o problemie budowy stacji kosmicznej była praca Hermana Potocnika, znanego także jako Hermann Noordlung, Słoweniec urodzony na terenie obecnej Chorwacji (wtedy Cesarstwo Austro-Węgierskie).

W 1928 roku Potocnik opublikował w Berlinie książkę pod tytułem Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-Motor (Problematyka podróży kosmicznych - silnik rakietowy). Autor zaprezentował w swoim dziele rewolucyjną koncepcję ciągłego przebywania ludzi w przestrzeni kosmicznej. Rozwiązaniem miało być zbudowanie stacji kosmicznej. Swoje pomysły zilustrował setką odręcznych rysunków i jako pierwszy wyliczył optymalną orbitę dla sztucznego satelity Ziemi.

Potocnik wypunktował także bardzo wiele pozytywnych aspektów użytkowania satelity. Głównie do dalszego badania kosmosu, ale także do prowadzenia eksperymentów naukowych, korzystając ze szczególnych warunków, które panują na stacji. Warto też podkreślić, że Potocnik nie wierzył aby dało się wykorzystać orbitującą stację do jakichkolwiek celów militarnych.

Praca Potocnika w 1929 roku została przetłumaczona na język angielski i opublikowana w trzech częściach w amerykańskim magazynie Science Wonder Stories.

Space Station V Space Station V fot. 2001: Odyseja Kosmiczna

Space Station 5 - wizja Stanleya Kubricka

Koncepcję okrągłej stacji kosmicznej kontynuowali między innymi Hermann Oberth, Sergei Korolev, Konstanty Ciołkowski, Arthur C. Clarke (w powieści Wireless World), oraz konstruktor Wernher von Braun. Dopiero jednak Stanley Kubrick, w 1968 roku wypalił ją rozżarzonym piętnem w masowej wyobraźni za pomocą swojego filmu 2001: Odyseja Kosmiczna.

Film został bardzo dobrze odebrany przez krytyków oraz widzów. Stał się kultowy pod wieloma względami, czyniąc z wielu swoich elementów niezależne treści kultury. W  tym także złożona z dwóch obręczy stacja Space Station 5.

Salut-1

Radziecki program Salut rozpoczął się w kwietniu 1971 roku, wystrzeleniem pierwszej stacji Salut-1. Zarówno ten jak i wszystkie inne Saluty złożony był z jednego modułu. Celem projektu miało być zbadanie możliwości długotrwałego przebywania w przestrzeni kosmicznej. Ponadto na stacjach prowadzono rozliczne badania astronomiczne i biologiczne.

Salut-1 była pierwszą stacją orbitującą wokół Ziemi. Jej pierwsza załoga, mająca zrealizować dziewiczą misję doleciała do celu ale nie była w stanie dostać się na pokład. Winny był uszkodzony mechanizm dokowania stacji. Dopiero kolejna załoga, dotarłszy do Salutu-1 na pokładzie Sojuza 11 dostała się do wnętrza i spędziła tam 23 dni.

Salut-7

Program oficjalnie zakończył się wraz z Salutem numer 9 w 1982 roku. Cele zostały zrealizowane w większym stopniu niż zamierzano. Doświadczenie zdobyte przy tworzeniu Salutów pomogły zbudować pierwszą stację wielomodułową. Także konstrukcja ISS w znacznej mierze opiera się o koncepcje opracowane przy okazji dziewięciu stacji Salut.

W ramach programu Salut wystrzelono sześć stacji badawczych i trzy stacje zwiadowcze w projekcie Almaz.

Załogi poszczególnych stacji biły mniej lub bardziej oficjalne rekordy świata związane z ludzką obecnością w przestrzeni. W tym długości trwania misji czy spaceru w przestrzeni.

Salut-7 ściągnięto z orbity w lutym 1991 roku.

SkyLab2 SkyLab2 fot. Keith McNeill

Skylab

Stacja SkyLab funkcjonowała między 14 maja 1973 a 11 lipca 1979. Były amerykańską odpowiedzią na radziecki projekt Salut. NASA postanowiło zarzucić projekt Apollo i wykorzystać sprzęt w projekcie SkyLab.

SkyLab miał na celu sprawdzenie możliwości długiego przebywania ludzi w kosmosie. Obserwowano wpływ braku grawitacji na ludzki organizm. Uwagę astronautów skupiało także monitorowanie zjawisk na powierzchni Ziemi oraz Słońca za pomocą ATM (Apollo Telescope Mount).

Masę stacji kosmicznej szacowano na około 90 ton. Tym bardziej zaskakujący był jej wielki finał. Inżynierom NASA nie udało się utrzymać stabilnej orbity stacji, co ostatecznie skutkowało wejściem SkyLabu w ziemską atmosferę i runięciem do Oceanu Indyjskiego oraz na teren Australii. Za to ostatnie USA otrzymało mandat w wysokości 400 dolarów "za zaśmiecanie". Ostatecznie, amerykański rząd zdecydował się zapłacić zasądzoną karę dopiero po 30 latach od zdarzenia.

SkyLab 2

MIR MIR

Mir

Pierwsze moduły Miru zostały zawieszone na orbicie w 1986 roku. Do tak zwanej kontrolowanej deorbitacji doszło w 2001 roku. Stacja była wykorzystywana przez Związek Radziecki oraz inne sprzymierzone kraje w ramach projektu Interkosmos. Później na stacji pracowali także astronauci amerykańscy.

Mir był pierwszą wielomodułową (złożoną na orbicie) i największą do czasu budowy ISS stacją kosmiczną. Wyposażona w liczne moduły naukowe i doświadczalne wykorzystywana była do przeróżnych badań. Na jej pokładzie po raz pierwszy człowiek spędził okrągły rok w przestrzeni kosmicznej.

Pod sam koniec "życia" Mira rozważano utrzymanie go na orbicie w celach turystycznych, ale koszt przedsięwzięcia okazał się zbyt duży. Podczas 15 lat jego eksploatacji stacja okrążyła Ziemię na wysokości 390 km aż 86 325 razy. W pełni rozbudowany Mir ważył około 125 ton.

Mir

ISS w 1998 roku ISS w 1998 roku fot. NASA

Początek ISS

Podobnie jak Mir Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) okrąża Ziemię na tak zwanej niskiej orbicie. Jej budowa rozpoczęła się w 1998 roku od wystrzelenia przez Rosjan modułu podstawowego o nazwie Zarya. Dopiero do niego w grudniu 1998 roku dołączył amerykański moduł Unity a w 2000 roku, umożliwiający pozostawienie na miejscu załogi rosyjski moduł Zviezda. Od tamtego czasu do stacji dokładano kolejne elementy. Budowa miała się zakończyć w grudniu 2011 roku, montażem rosyjskiego modułu badawczego Nauka.

ISS to przede wszystkim miejsce prowadzenia badań laboratoryjnych - chemicznych, biologicznych, medycznych, fizycznych i fizjologicznych. Z poziomu ISS dokonuje się także obserwacji astronomicznych i meteorologicznych. Część z nich ma pomóc wyekwipować pierwszą wyprawę na Marsa i być może zasiedlenie Księżyca.

ISS w 2011 roku ISS w 2011 roku fot. NASA

ISS na ukończeniu

Według wcześniejszych założeń, jeszcze nie ukończona stacja ISS (brakuje m.in. rosyjskiego modułu Nauka) ma pozostać aktywna co najmniej do 2015 roku, a optymalnie aż do 2020.

Składająca się obecnie z 15 mieszkalnych elementów ISS ponoć da się zauważyć z powierzchni Ziemi bez konieczności posługiwania się w tym celu zaawansowanym sprzętem. Stacja jest bowiem największym dotychczas istniejącym sztucznym satelitą Ziemi, a jej liczne panele solarne skupiają i odbijają znaczny procent promieni słonecznych. Dopiero to czyni ISS widzialnym z powierzchni planety.

W rzeczywistości ISS to połączenie kilku koncepcji różnych stacji kosmicznych, w tym rosyjskiego Mira 2, amerykańskiej Freedom, oraz europejskiej Columbus. Stacja kosmiczna porusza się z prędkością około 28 tysięcy km/h na wysokości pomiędzy 278 a 460 km, wykonując około 15 okrążeń na dobę. Waży około 340 ton.

StarTrek: Deep Space 9 StarTrek: Deep Space 9 fot. StarTrek: Deep Space 9

Następny krok - orbitalne hangary

Być może już w 2015 roku okaże się jak potoczą się dalsze losy współpracy światowych agencji kosmicznych. Rosyjska agencja Roskosmos, nie oglądając się na nieśmiałe sugestie, że być może ISS da się zamienić w statek kosmiczny i polecieć nią na Księżyc, zapowiedziało stworzenie własnej stacji badawczej OPSEK (Orbital Piloted Assembly and Experiment Complex). USA z kolei nie wykazuje wielkiej chęci obsługiwania ISS aż do 2020 roku.

Jedno jest pewne następny krok nie zaniesie nas jeszcze na Księżyc albo Marsa. Tym bardziej nie na pokładzie ISS. Rozsądna wydaje się koncepcja rosyjskiego OPSEKa. Nowa stacja ma pomóc w tworzeniu promów kosmicznych dalekiego zasięgu i orbitalnych holowników. W tym testy startu i montaż w kosmicznym hangarze.

Ponadto OPSEK ma także posłużyć do wykształcenia metod i procedur pozwalających kosmonautom przeżyć długotrwałą podróż bez uszczerbku dla zdrowia.

Jak będzie wyglądać OPSEK? Najprawdopodobniej w sposób zbliżony do Mira i ISS. Z planów Roskosmos wynika, że w skład nowej stacji ma wejść część modułów aktualnie połączonych z Międzynarodową Stacją Kosmiczną.

Dopiero po tym przyjdzie czas na kolonizowanie Marsa i budowanie baz na Księżycu, skoki nad i podprzestrzenne i wszystko to co znamy od dziecka... z książek i seriali SF (Deep Space 9 na obrazku).