SEMINARSKI RADMeđunarodna svemirska postaja (ISS)

Kolegij : Računalne i komunikacijske mreže

Mentor : Anđelko Lišnjić

Student : Tin Stakor, Stjepan Salopek

prosinca 2015. Osijek

Sadržaj:

1. UVOD.........................................................................................................................3

2. POSTANAK................................................................................................................4

3. SVRHA.......................................................................................................................5

3.1. ZNANSTVENO ISTRAŽIVANJE.....................................................................6

4. STRUKTURA ISS-a...................................................................................................7

5. ELEKTRIČNA ENERGIJA........................................................................................9

6. KOMUNIKACIJA......................................................................................................9

7. KONTROLA ORBITE.............................................................................................11

8. ZAKLJUČAK...........................................................................................................13

LITERATURA:.............................................................................................................14

POPIS ILUSTRACIJE..................................................................................................15

2

1. UVOD

Međunarodna svemirska postaja je je razvijena postaja koja se sastavlja u Zemljinoj orbiti.

Sastavljanje svemirske postaje započeto je 1998. godine i traje još i danas. Poput mnogih

drugih umjetnih satelita, međunarodnu svemirsku postaju moguće je vidjeti i golim okom sa

Zemlje. Međunarodna svemirska postaja služi kao istraživački laboratorij. Ljudi koji rade u

međunarodnoj svemirskoj postaji izvode pokuse u području biologije, fizike, meteorologije i

astronomije. Postaja služi za testiranje sustava svemirskih brodova koji će koristiti ljudske

misije na Mjesec i Mars. Ljudi koji rade u postaji trajno su naseljeni od 2000.godine, što znači

da ljudska prisutnost u svemiru traje više od 10.godina. Postaja je nastala uključivanjem više

svemiskih projekata sa nekoliko partnera; američka nacionalna aeronautička i svemirska

administracija (NASA), ruska federalna svemirska agencija (RKA), japanska JAXA,

kanadska svemirska agencija (CSA) i europska svemirska agencija (ESA). Postaja se održava

u oribti na visini od 460km i giba se brzinom prosječnom od 20.724km/h. Električnu energiju

postaji pruža 16 solarnih ploča koji se nalaze na vanjskim nosačima. Kako su ljudi u postaji

trajno naseljeni, postaju opskrbljuju letjelice Sojuz i Progress. Financiranje ovakve

međunarodne svemirske postaje je jako skupo i odgovorno tako da su često kritizirali ISS

program zgbog visokih troškova.

3

2. POSTANAK

Međunarodna svemirska postaja predstavlja sinzezu nekoliko nacionalnih svemirskih postaja

zamišljenih tijekom Hladnog rata. NASA je na početku 1980-ih planirala izgradnju

modularne postaje Freedom kao odgovor na sovjetske Saljutove i Mir. [1]

Freedom je raspadom Sovjetskog Saveza i okončanjem Svemirske utrke gotovo otkazan.

Post-sovjetski ekonomski kaos u Rusiji doveo je do ukidanja Mira-2 nakon što je već izgrađen

bazni blok DOS-8. S sličnim financijskim problemima suočile su se i druge nacije što je

potaknulo američku vladu da krene u pregovore s europskim državama kao što su Rusija,

Japan oko druženog programa.[1]

1992. godine američki predsjednik Georke H. W. Bush i ruski predsjednik Boris Jeljcin

dogovorili su suradnju na području istraživanja svemira. Nastali projekt uključivao je boravak

jednog američkog astronauta na Miru i dva ruska kozmonauta na Space Shuttleu.[1]

1993. godine američki podpredsjednik AL Gore i ruski premijer Viktor Černomirdin objavili

su planove nove svemirske postaje koja je u končnici i postala Međunarodna svemirska

postaja.[10]

Slika 1. International Space Station (ISS)

4

3. SVRHA

Prvenstveno istraživački laboratorij, ISS nudi prednosti nad drugim svemirskim

letjelica poput NASA-inog Space Shuttlea zato što je napravljena kao dugoročna platforma

u svemiru gdje se provode dugotrajne studije.[8] 

Prisutnost stalne posade na međunarodnoj postaji omogućuje direktno promatranje,

popravljanje i zamjenjivanje eksperimenata i komponenti na samoj svemirskoj postaji.

Znanstvenici na Zemlji imaju brz pristup podacima u svemiru što im omogućuje brzo

pokretanje novih eksperimenata, nešto što im nije moguće u specijaliziranim letjelicama bez

posade.[9]

Posade koje na postaji borave više od mjesec dana, obavljaju znanstvene eksperimente svaki

dan. Na svemirskoj postaji izvedeno je 138 značajnih istraživanja, te se znanstvena otkrića, na

poljima od osnova znanosti do potpuno novih istraživanja objavljuju svaki mjesec.[6] .

Međunarodna svemirska postaja omogućuje testiranje svemirskih sustava koji će biti potrebni

za dugoročne misije na Mjesecu i Marsu. Pruža iskustvo u održavanju i popravljanju sustava u

svemiru što će biti ključno u upravljanju svemirskim brodovima na dužim putovanjima. Dio

misije uključuje i međunarodnu suradnju. Program međunarodne svemirske postaje

omogućuje pripadnicima četrnaest zemalja da zajedno rade u svemiru i pripremaju se za

buduće multinacionalne misije.[6]

Slika 2. Amblem Međunarodne svemirske postaje

5

3.1. ZNANSTVENO ISTRAŽIVANJE

ISS predstavlja platformu na kojoj se mogu provoditi različiti eksperimenti koji zahtjevaju

neobične uvjete kakvi vladaju na postaji. Glavna područja istraživanja su svemirska medicina,

životne znanosti, fizikalna znanost, astronomija i meteorologija.[10]

Istraživanja na ISS-u otkrivaju nam nove činjenice oko posljedica dugotrajnog boravka u

svemiru. Tako se trenutačno proučavaju mišićna atrofija, osteoporoza i pomicanje fluida, na

osnovu čijih bi rezultata mogli zaključiti da li su kolonizacjia svemira i dugotrajni svemirski

letovi mogući. Prema podacima dobivenim do 2006., gubitak koštane mase i mišćna atrofija

sugeriraju nam da postoji veliki rizik od fraktura i problema s kretanjem nakon što

bi astronauti sletjeli na neki planet uslijed dugotrajnog međuplanetarnog puta (kao što je npr.

šestomjesečni put do Marsa).[3]

Važnija medicinska istraživanja se odvijaju preko "Nacionalnog instituta za svemirska i

biomedicinska istraživanja". Posebno je istaknuta studija u kojoj astronauti navođeni od

stručnjaka na Zemlji, izvode preglede ultrazvukom. Tu se posebno uzima u obzir dijagnoza i

liječenje bolesti u svemiru budući da se u posadi postaje često ne nalaze liječnici. Predviđa se

da će ovaj način pregleda "iz daljine" pronaći primjenu i na Zemlji, posebno u ruralnim

područjima gdje stručna pomoć nije dostupna. Znanstvenici proučavaju i utjecaj

mikrogravitacijskog okruženja na evoluciju, rast, razvoj i unutarnje procese kod biljaka i

životinja. [11]

Istraživanje svojstava fluida u mikrogravitaciji znanstvenicima će se omogućiti bolje

predviđanje ponašanje fluida. Budući da se fluidi u mikrogravitaciji mogu gotovo u

potpunosti kombinirati, fizičari istražuju tvari koje se ne miješaju lako na Zemlji. Također,

proučavanje reakcija koje usporavaju niska gravitacija i temperature omogućiti će

znanstvenicima bolje razumijevanje supravodljivosti. Proučavanje materijala jedan je od

bitnih elemenata istraživanja na Međunarondoj svemirskoj postaji s ciljem

stvaranja ekonomske dobiti razvijajući bolje metode izrade materijala na Zemlji. Proučava se i

utjecaj mikrogravitacije na unutarnje sagorijevanje kroz studiju korisnostiizgaranja i kontrole

emisije zagađivača. Ova otkrića mogu unaprijediti naše znanje o proizvodnji energije i dovesti

do ekonomskih i ekoliških dobitaka. Planovi predviđaju buduća proučavanja ozona, vodene

pare,oksida u zemljinoj atmosferi te kozmičkih zraka, svemirske prašine,antimaterije i tamne

tvari.[3]

6

4. STRUKTURA ISS-a

Sastavljanje Međunarodne svemirske postaje započelo je 1998. godine. Prva komponenta bio

je rusko-američki modul Zarja, lansirana 20. studenog 1998. pomoću ruske rakete Proton-K.

Zarja je u početku osiguravala električnu energiju, prostor za skladištenje, propulziju i

navođenje. Danas se ona koristi samo kao skladište. Samo dva tjedna kasnije lansiran je

američki modul Unity. Unity je bio prvi čvorišni modul koji je spajao američku postaju s

ruskom. 12. srpnja 2000. godine lansirana je ruska Zvezda s kojom je omogućen trajni

boravak posade na postaji. Sljedeće godine je lansiran Destiny koje je glavno američko

istraživačko postrojenje, Quest kao glavna zračna komora iz koje astronauti odlaze na

svemirske šetnje, te ruski Pirs koji pruža dodatna spojna mjesta za letjelice. Tek u veljači

2007. godine je lansiran novi čvorišni modul Harmony koji se koristi za dobivanje električne

energije, kao baza podataka i kao spojna točka sa drugim modulima. Europa je svoj prvi

modul Columbus u svemir poslala u veljači 2008. godine te služi kao glavno istraživačko

postrojenje za europske potrebe. Sastoji se od eneričkog labaratorija i aparata za biologiju,

biomedicinu i fiziku fluida. Ubrzo i japan šalje svoja dva modula, Kibō ELM (Experiment

Logistics Module) kao dio eksperimentalnog labaratorija koji se koristi za skladištenje

korisnih materijala i Kibō JEM-PM (Pressurized Module) sa namjenom za istraživanje iz

svemirske medicine, biologije, biotehnologije i komunikacije. 8. veljače 2010. godine Europa

i SAD šalju dva modula u svemir. Tranquility kao treći i posljednji čvorišni modul koji sadrži

sustav održavanja života, te pruža dodatna spojna mjesta za druge module na kojima je i

Cupola, promatrački modul koji posadi ISS-a omogućuje izravan pogled na robotske

operacije, spojne letjelice i Zemlju. Zadnji postavljeni modul je Leonardo koji se koristi za

spremanje rezervnih dijelova i zaliha kako bi prošlo više vremena između misija opskrbe.

Spajanje modula Leonardo označilo je kompletiranje američkog segmenta postaje.

Trenutno je u planu lansiranje Ruskog modula Nauka koji bi bio glavni ruski istraživački

modul s opremom za izvođenje mikrogravitacijskih- eksperimenata, spajanje s drugim

letjelicama i logističke potrebe. Spajanje modula Nauka bio bi posljednji ruski segment, ali

ujedno i posljednja velika sekcija koja će biti spojena na ISS. Lansiranje Nauke je planirano

za veljaču 2017. godine.

7

Slika 3. Struktura ISS-a

Modul Datum lansiranja Lansirno sredstvo Država

Zarja 20. studeni 1998. Proton-K Rusija i SAD

Unity 4. prosinac1998. Space Shuttle, STS-88 SAD

Zvezda 12. srpanj 2000. Proton-K Rusija

Destiny 7. veljača 2001. Space Shuttle, STS-98 SAD

Quest 12. srpanj 2001. Space Shuttle Atlantis, STS-104 SAD

Pirs 14. rujan 2001. Sojuz-U, Progress M-SO1 Rusija

Harmony 23. listopad 2007. Space Shuttle, STS-120 Europa i SAD

Columbus 7. veljača 2008. Space Shuttle Atlantis, STS-122 Europa

Kibō ELM 11. ožujak 2008. Space Shuttle Endeavour, STS-123 Japan

Kibō PM 31. svibanj 2008. Space Shuttle Discovery, STS-124 Japan

Poisk 10. studeni 2009. Sojuz-U, Progress M-MIM2 Rusija

Tranquality 8. veljača 2010. Space Shuttle Endeavour, STS-130 Europa i SAD

Cupola 8. veljača 2010. Space Shuttle Endeavour, STS-130 Europa i SAD

Rassvet 14. svibanj 2010. Space Shuttle Atlantis, STS-132 Rusija

Leonardo 24. veljača 2011. Space Shuttle Discovery, STS-133 Italija i SAD

Tablica 1. Moduli ISS-a

8

5. ELEKTRIČNA ENERGIJA

ISS dobiva električnu energiju putem fotonaponskih ćelija. Ruski segment postaje koristi 28

V istosmjernu stroju koju stvaraju četiri solarne ploče postavljene na module Zarja i Zvezda,

dok ostatak postaje koristi 130-180 V struju koju stvaraju američe ploče raspoređene kao

četiri parna „krila“ te pri tome svako krilo proizvodi 32.8kW. Dobivena struja se stabilizira i

distribuira na 160V te se na kraju pretvara na 124V. [4]

Kao stabilan izvor energije postaja koristi punjive nikal-vodike baterije tijekom 35 minuta

svake 90-minutne orbite kada Zemlja zakloni Sunce te se ponovno pune na dnevnoj strani

Zemlje. Baterije imaju životni vijek od 5-6 godina što znači da je to 37.000 ciklusa punjena i

pražnjena te se redoito zamjenjivaju.

Američke solarne ploče prate položaj Sunca kako bi se što bolje iskoristila proizvodnja

električne energije. Svaka ploča ima površinu od 375 m2 i dužinu od 58 m. Ploče koriste

kardanske zglobove koji se rotiraju po potrebi. Alfa zglob rotira ploče tako da prate Sunce

jednom po orbiti, dok beta zglob prati manje promjene u kutu izmešu Sunca i postaje.

6. KOMUNIKACIJA

ISS je opremljen s unutarnjim i vanjskim komunikacijskim sustavima različitih namjena.

Radio komunikacija se koristi za telemetriju i znanstvene podatkovne veze između postaje i

Zemlje. Također se koriste i za vrijeme spajanja ili susreta s drugim letjelicama te za audio i

video komunikaciju između članova posade, kontrolora leta i članova obitelji.

Komunikacijski sustav ISS-a omogućava sljedeće[12] :

dvosmjernu audio i video komunikaciju između članova posade ISS-a

dvosmjernu audio, video i podatkovnu komunikaciju između ISS-a i Zemlje;

MCC- H-a (Mission Control Center-Houston)

prijenos sustava i nosivost telemertije od ISS-a prema MCC-H-u i POC-u

(Payload Operations Center)

kontrolu ISS-a od strane kontrolora leta kroz naredbe poslane putem MCC-H-a

9

Slika 4. Komunikacijski sustav ISS-a

Ruski orbitalni segment (ROS) upravlja sa navigacijom, vođenjem i svim kontrolama cijele

postaje. Komunicira direktno sa zemaljskom kontrolom zahvaljujući anteni Lira koja je

postavljena na Zvezdu. Lira ima mogućnosti korištenja satelita Luch za prijenos

podataka. Ovaj sustav, korišten za komunikaciju s Mirom, je zapušten tijekom 1990-ih te više

nije u uporabi, iako su se 2011. godine lansirala dva nova, Luch-5A i Luch-5B, koji su

ponovno osposobili sustav. Drugi ruski komunikacijski sustav je Voškod-M koji omogućuje

internu telefonsku komunikaciju između Zvezde, Zarje,Pirsa, Poiska i USOS-a te VHF radio

vezu sa zemaljskom kontrolom preko antene na Zvezdi. [13]

10

Američki orbitalni segment (USOS) koristi dvije odvojene radio veze koje su montirante na

vanjsku strukturu Z1 (Zenith-1): S band (za audio) i Ku band (za audio, video i podatke).

Njihovi se signali preusmjeravaju preko američkog Tracking and Data Relay Satellite

Systema (TDRSS) na taj način omogućujući gotovo istovremenu komunikaciju s NASA-inim

kontrolnim centrom u Houstonu. 

Podatkovni kanali za Canadarm-2, Columbus i Kibō usmjeravaju se preko S band i Ku band

sustava iako europski EDRS (European Data Relay System) i njegov japanski ekvivalent

može upotpunjavati američki TDRSS u ovoj ulozi. Komunikacija između modula odvija se

preko interne digitalne bežične mreže. [14]

Tijekom svemirskih šetnji astronauti se služe UHF radiom. UHF koriste i svemirske letjelice

koje dolaze na postaju poput Sojuza, Progressa, HTV-a, ATV-a i Space Shuttlea kako bi

primali naredbe od kontrole misije i posade ISS. Automatizirane letjelice su opremljene s

vlastitim komunikacijskim sustavima; ATV koristi laser i opremu na Zvezdi (Proximity

Communications Equipment) kako bi se točno spojio s postajom.

7. KONTROLA ORBITE

Međunarodna svemirska postaja održava se u gotovo kružnoj orbiti na minimalnoj visini od

278 km i maksimalnoj od 460 km. Putuje prosječnom brzinom od 27.724 km/h što joj

omogućuje 15,7 orbita oko Zemlje dnevno.[5] 

Normalna maksimalna visina postaje je 425 km zbog mogućnosti letjelica Sojuz da joj se

približe. Budući da ISS uslijed atmosferskog otpora konstantno gubi na visini, potrebno ju je

nekoliko puta godišnje pogurati na višu visinu. Potrebni potisak može se ostvariti pomoću dva

ugrađena potisnika na modulu Zvezda, spojenog Space Shuttlea, Progressa ili ESA-

inog ATV-a (Automated Transfer Vehicle). Obično su potrebne dvije orbite (tri sata) da se

postaja smjesti na novu visinu.

11

Graf prikazuje promjene visine ISS u razdoblju od 1998. godine do 2009. godine

Graf 1. Promjene visine ISS-a

12

8. ZAKLJUČAK

Međunarodna svemirska postaja je iznimno važan projekt koji nam otkriva nove činjenice oko

boravka čovjeka u svemiru. Znanstvenici rade na istraživanju svemirske medicine, ponašanje

čovjeka u svemiru, istraživanje fluida i materijala.

Do danas su održane brojne ekspedicije na ISS, iako je u početku svaka ekspedicija imala

samo 3 člana, zadnjih godina se broj članova povečavao na 6 astronauta koji su dolazili i

odlazili s postaje različitim letjelicama. Međunarodna svemirska postaja je najposjećenija

letjelica u povijesti svemirskih letova, do danas je na njoj boravilo čak preko 300 ljudi.

Prema programu financiranja koji je postavio predsjednik SAD, Barack Obama, program ISS-

a se planira završiti do 2020. godine. Ubrzo su i ostali partneri odobrili operacije na ISS-u do

2020. godine. Razgovori između članova ISS-a ukazuju na to da bi postaja mogla ostati sve

do 2028. godine. Iako ruski modul Zvezda ima pogonski sustav, deorbitiranje postaje je

odgovornost NASA-e na što je Leroy Chiao, bivši zapovjednik ISS-a je izjavio:

"Imate sve ove različite države koje rade na ovom zajedničkom projektu u svemiru. I ako ga

zaustavimo, razbit ćemo tu suradnju. Države diljem svijeta izgubit će povjerenje U SAD kao

predvodnice u istraživanju svemira"

13

LITERATURA:

[1] Harland, David.The Story of Space Station Mir, New York: Springer-Verlag New York Inc. 

[2] ISS Research Program.

[3] Buckey, Jay. Space Physiology, Oxford University Press USA.

[4] "Spread Your Wings, It's Time to Fly"

[5]  "Orbital Tracking"

Web preglednici:

[6] www.wikipedia.org

[7]  http://archive.gao.gov/t2pbat3/151975.pdf

[8] http://www.nasa.gov/mission_pages/station/main/10th_anniversary.html

[9] http://www.nasa.gov/worldbook/intspacestation_worldbook.html

[10] http://web.archive.org/web/20080123150641/http://pdlprod3.hosc.msfc.nasa.gov/A- fieldsresearch/index.html

[11] http://www.nasa.gov/mission_pages/station/science/experiments/ADUM.html

[12] https://www.nasa.gov/externalflash/ISSRG/pdfs/communications.pdf

[13] http://www.nasa.gov/directorates/somd/reports/iss_reports/2010/05022010.html

[14] http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=16247

14

POPIS ILUSTRACIJEStranica

Slika 1. International Space Station (ISS) 4

Slika 2. Amblem Međunarodne svemirske postaje 5

Slika 3. Struktura ISS-a 8

Slika 4. Komunikacijski sustav ISS-a 10

Tablica 1. Moduli ISS-a 8

Graf 1. Promjene visine ISS-a 12

15